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613 中型城市客车车身骨架设计（带cad和文档）,中型城市客车车身骨架设计,城市中型客车车身骨架,车身骨架设计,客车车身骨架CAD,文档客车车身骨架CAD,客车 车身 骨架,客车骨架客车

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装订线毕业设计（论文）报告纸目录第一章 绪论1.1 课题分析及设计定位1.2 我国客车工业得发展1.3 国外客车的发展概况第二章 Auto CAD 在客车设计上的应用-2.1 AUTO-CAD绘图软件介绍2.2 AUTO-CAD设计提高绘图速度得方法-2.3 客车应用AUTO-CAD设计的优点-第三章 车身骨架设计原则和依据-3.1 车身骨架作用-3.2 本课题骨架的设计原则-3.3 本课题的设计依据-第四章 各种车身骨架结构形式分析-4.1 客车车身结构形式分析-第五章 车身骨架主要尺寸及结构形式确定-5.1 车身骨架材料及型式-5.2 结构型式设计-第六章 车身骨架强度计算-6.1 车身结构受载分析-6.2 车身骨架强度计算-第七章 车身骨架制造工艺过程-7.1 车身骨架的制造-7.2 车身骨架五大片得合理划分-7.3 骨架的焊接工艺-第八章 设计评价分析-8.1 存在的不足-8.2 改进方法-结 束 语-致谢-参考文献-附录-第一章 绪论1.1课题分析及设计定位1.1.1 国内外客车的发展现状和对我国长途客车要求的分析当今客车的发展日新月异。例如，每年的德国法兰克福世界客车展览会上均汇集了世界客车领先企业的顶尖产品（德国的奔驰公司、尼奥普兰公司、曼公司，瑞典的沃尔沃公司、斯堪尼亚公司等）；他们今天展示的全新造型的新产品极有可能就是明天客车外形的发展趋势。21 世纪对各种大、中型客车发展的希望是，在安全、方便、快捷的基础上更舒适和环保，并且充分体现以人为本的要求；具体表现在，除了“三低”（低污染、低消耗、城市客车低地板）和“三高”（高比功率良好的动力加速性、高安全可靠性、高舒适性）以及外观优美、座位合适、价格适中外，在综合性能方面还应该有新的发展趋势；其中包括，新技术（控制整车的各个方面均由计算机技术实现，代用燃料发动机，为改善制动性能和操纵性能而形成的标准设备，装有永磁式缓速器的传动系统）、适应市场要求的新材料，新工艺（提高车身涂装工艺标准，逐步实现产品生产的模具化）。欧洲是世界商用车的中心，拥有诞生世界第一客车的荣耀；在客车诞生 100 多年的今天，依然引领客车工业的方向从发动机到变速箱、从底盘到车身；其 ECE R66 安全标准正成为世界标准。欧洲大型客车的主要特点是，全承载式车身，发动机功率大、扭矩高，且发动机转速呈下降趋势（当前用柴油机的最大转速平均为 1190r/min）；其中，约 80以上的产品采用空气悬架。这使客车的行驶速度加快，加速性、爬坡性、可靠性增强，经济性、环保性能、安全性更好；侧倾刚度、行驶平顺性、舒适性均有明显提高。目前，它的技术先进性主要表现在以下 4 个方面。节能技术采用铝、镁合金、塑料，减小客车车身质量；研制风阻系数小的客车外形，尽可能地降低客车的空气阻力；设计使用天然气、甲醇、乙醇等新能源的客车。环保技术改用无铅汽油和电子喷射式汽油机；安装废气处理装置；客车零部件的材料采用可回收利用的。安全技术应用计算机仿真技术预示客车多方位碰撞的安全性、翻车时顶盖的强度和刚度、保证乘车人员生存空间的车身结构等；外，增加安全附加装置和采用高新技术产品，如安全带、安全气囊、防抱死制动统（ABS）、加速防滑系统（ASR）、自动差速锁装置（ASD）、缓速器。底盘技术采用三段式底盘（半承载式）和无车架式底盘（承载式），使底盘布置形式呈“柔性化”，以适应各种匹配要求。自 20 世纪 70 年代以来，中国客车经历了近 40 年的发展；引以自豪的是，国产客车基本占据全部国内客车市场，没有出现国外客车大批量拥入中国市场的现象。据统计，近年来的客车年产销量均在 8 万多辆，2005 年的全国从事旅游运营的大中型客车达 60 多万辆。国产客车的各大型龙头企业已具有相当先进的设备和工艺方式、完善的管理经验和与之配套的营销网络，在设计、研制、生产方面具备了一整套完善的技术力量保障措施，能够研制和生产不同档次、不同类型的客车、客车底盘、总成；例如，厦门金龙、郑州宇通、苏州金龙、扬州亚星等大型客车厂家。国产客车能够取得如此成就，其主要原因在于，国产客车在经历了改装、仿制、技术引进、中外合资的历程后，使中国客车工业的整体水平得到极大的提高和客车的整车质量得到稳步发展，缩小了与国外先进客车的差距。尽管如此，与国际上先进的客车工业相比，目前仍然存在差距。例如，豪华式客车的制造主要以组装方式进行。这就需要，尽快地自主开发出国产的全承载式车身；迅速增强零部件企业的自主研发能力和扩大它的生产力，使零部件企业的发展与整车企业的发展相匹配；进一步提高客车工业采用数字化设计和制造的整体水平，使新型客车和准高速车身的结构设计彻底摆脱传统的经验设计技术路线。只有这样，我国才能开发出具有国际先进水平的客车产品，才能真正地具有客车工业的核心竞争力。近年来，随着改革开放的深入发展，我国的国民经济有了长足的进步，人民的生活水平有了很大的提高，各城市的旅游业也都蓬勃发展，人们也就愿意让自己的节假日在旅游中度过。旅游景点大都以某个大城市为中心。例如，兵马俑在西安的周围。景点虽然属于该城市，但是离市中心又有很远的一段距离，所以往返于城市和景点之间的交通问题体现了出来，旅游讲的就是游玩时那种愉快的心情，而旅途中所乘坐环境是否舒适对游客的旅游心情有很大的影响。这对道路和旅游客车的乘坐舒适性提出了很高的要求，同时也刺激了旅游客车业的发展。随着生活水平的提高势必对长途汽车有更进一步的要求。1.1.2 设计基本思路的定位纵观世界汽车工业沿革，可以看出，现代汽车是沿着“底盘”“发动机”“车身”逐步发展完善起来的。这个发展过程不是以人们的主观意志为转移的，而在很大程度上取决于当时的科学技术水平和物质生活水平。由于汽车与日常生活息息相关，为了适应各种不同的目的和用途乃至车辆的更新换代等，其关键在于车身。因此，车身工程是汽车工业中最年轻而又发展最迅速的一个分支。而且骨架随底架、造型、总布置的变化而有着较大的改变，这对我自己所学的知识也是一个较大的考验，所以我选择了其中的骨架设计。近几年来，我国由于引进了国外先进技术，客车生产水平有了明显的提高，但在车身加工，装配，焊接，喷漆等工艺上与国外水平相差很大，再加之企业生产管理落后，导致我国客车生产的工艺水平发展很慢。根据这些，我的设计基本思路定位：依据我国同类车型的设计方法，参照国外同类车型的设计方法，在国内大多数客车生产矩形与方形管材为主要构件，客车车身骨架构件壁厚一般小于2mm，骨架焊接均采用CO2气体保护焊方法来设计各个骨架总成。1.2我国客车工业的发展1.2.1 我国的客车发展现状客车是现代社会的主要交通工具。世界各主要客车生产厂无不应用最新科技成果致力于客车新产品的研制和开发，不断向市场提供有竞争力的新型客车。我国公路建设的快速发展为客车工业的崛起提供了外部条件，而十余年对客车企业进行技术改造，引进国外生产技术及产品，是客车工业快速发展的内部条件。我国客车产品经过四十余年的发展，经过了“货车改装客车”，“货车底盘改装客车”的初级阶段后，现已成为汽车产业中的一个独立的工业及产品体系。一汽等汽车集团均成立了客车及客车底盘的研发、生产及销售独立的公司，我国100余个客车大、中、小型生产企业年销售已超过250亿元，并形成由10-15个客车企业组成领跑的“第一方阵”，其客车产销量集中度己达70%以上。以我国为例，2000年公路客车的客运量、旅客周转量分别占全社会客运量和旅客周转量的91.2%和54.3%;与此同时，全国城市客车客运量达341.1亿人次，全国各地的城市客车是城内交通的根本命脉。2001年，我国汽车产品的构成发生了历史性变化：三大汽车产品的产销量中，客车(含大、中、小、微型)年产销量首次超过轿车、载货汽车，而居前位。为了满足人民群众出行的需要，除了积极发展提供给个人使用的轿车外，我国以确定“发展公共交通为主”的道路交通指导方针。所以，客车的设计生产水平和产品质量直接关系到生产厂家竞争存活和广大乘客的生命安全，受到各方面的重视与关注，而且人们对客车的安全性、操纵性、动力性、经济性、舒适性的要求不断提高。客车整体骨架是客车车身最基本的结构，起支撑蒙皮和内外饰件、承载载荷的作用，决定着客车的安全性。统计资料表明，车身是客车自重和价格的主要组成部分，占客车自重和制造生本的40%-60%，通常它的重量又是底盘(含发动机)整备重量的0.8-1.2倍，所以影响着动力性、经济性、载客量。公路和城市客运量的快速发展，促进了我国客车制造工业的快速发展。2001年，国内客车制造企业共生产大中轻型客车26.5万辆，占汽车总量的11.4%，为了尽快提高我国客车产品的质量和工艺水平，从“七五”开始，客车行业先后有几十家投入基金进行技术改造，十余家企业与发达国家和地区的客车制造厂合资合作，引进先进的客车产品，制造技术，工艺设备，促进了可测的升级换代和产品制造质量的提高，特别是我国客车大中型企业，紧紧依靠科技进步，瞄准国际先进技术，产品的设计水平，开发水平，工艺技术与设备水平有了显著的提高，部分大型客车企业的制造工艺及其工艺设备已经接近或达到当前国际水平。经过“七五”，“八五”和“九五“建设，客车工业作为汽车工业的一个重要组成部分，无论是客车的产量，品种，还是客车产品质量和制造工艺水平都有了较大幅度的提高，基本上满足了国名经济发展和旅客运输的需要，国内客车市场占有率90%以上，部分客车产品已打入了国际市场，形成了一批具有适当经济规模，技术起点高，开发能力强和有一定竞争力的客车集团。随着计算机的普及应用，我国客车企业的设计手段开始走向现代化已有落后的手工图板设计发展到先进的CADCAECAM，以及利用计算机进行客车造型设计和三维设计，建立客车产品数据库，增强了客车的开发能力，减少了设计周期，提高了企业在客车市场的竞争能力。1.2.2 客车制造工艺的发展改革开放以来，国家加大了客车企业的技术改造的支持力度，大中型客车企业通过国家立项，银行贷款，企业自筹，和发行股票等方式筹集资金，“七五“，“八五“和“九五”期间分别投入技改资金7.2亿元，15亿元，和8亿元，进行大规模的技术改造与技术引进，使国外先进的客车制造工艺，装备和技术在客车企业得到推广。焊装：1.研制成功先进适用的客车车身专用焊接装备。这些设备结构完善，配套齐全，使用方便，实现了车身焊接的胎具化，提高了产品的质量和劳动生产力，减轻了工人的劳动强度，提高了焊装过程的机械化，自动化水平。2.焊接方法普遍采用了生产效率高，操作性稳定的焊接质量优，使用成本低，适应性强和易于实现机械化，自动化的CO2气体保护焊。同时，为了确保车身外观质量，减少变形，单面双点和双面点焊电阻焊越来越多的在侧蒙皮焊接上得到应用。对一些特殊材料和铝板，铝型材，玻璃钢等制成的骨架，蒙皮等，则采用氩弧焊，粘接等其他工艺装配。3.对象车身前围和风窗框这样尺寸形状精确要求较高的总成件，除了使用前围焊接夹具外，为了保证装配质量，制作了风窗框检验样价，用来对风窗框进行检验和整形，确保了风窗玻璃的安装精度。4.焊接工序的安排，一般采取显示焊装生产流水线，完成六大片和白车身的焊装作业，在主生产线外进行总成的焊接，工艺小车，滑撬等移动工具得到广泛应用，焊接工件的运输实现了机械化。5.采用可调式的车身，骨架焊装胎具，能够适应客车车身的变化和品种多，批量小的生产特点，实现了车身骨架的柔性化生产。1.3国外客车的发展概况1.3.1 车身造型 在车身造型方面具有如下新特点： 采用了电子倒车镜，使整车显得雍容华贵； 侧窗有加大的趋势，目前侧窗设计高度达到或接近1200 mm，约为整个侧围高度的2/5； 前后保险杠逐渐失去保险作用，其外形和整个前后围纵向特性线成为连续光滑曲线，使整车更显得干净利索 ； 侧窗造型一改过去的直立柱，多采用曲线立柱，使整车富于变化； 外形各异的灯具对整车外形画龙点睛的作用； 重视细部造型，如轮罩，一改过去呆板的圆形形状，轮罩的设计更注重和整车的协调统一，同时也更富于变化； 一些新的外饰件的采用，对整车的造型也起到了不同程度的作用。如侧舱门采用铝合金合页或橡胶合页，豪华客车多采用粘接式前后风挡玻璃及侧窗，也有的采用推拉式侧窗； 其它外饰件的采用，如侧标志灯、侧反射器、高位制动灯、示廓灯的布置以及车门的型式和布置都对整车的外形有不同程度的作用和影响。 状的组合灯具，富于变化；车身高度增加，整车造型以小圆角过渡为主，各主要表面如前后围等局部造型更富于变化，粘接侧窗的采用使整车外表更加平整。1.3.2 综合性能对于各种大中型客车，要求在安全、方便、快捷的基础上，能更舒适、环保，充分体现以人为本的要求。用户对客车的要求有低污染、低消耗、低地板(对城市客车)，价格适中以及高比功率(良好的动力加速性)、高安全可靠性、高舒适性、外观优美、合适的座位数等(即“三低”、“三高”等要求) 1.3.3 新技术电脑技术：当代客车如能在整车各个方面都由一个电脑模块控制，并通过电脑模块收集车辆各方面的使用信息和车辆的各种使用状况，车辆整车性能将有一新的突破。代用燃料发动机：城市客车将大量使用气体燃料，其中主要是压缩天然气，另外混合动力客车也将越来越多。制动性能：城市客车一般行驶于路况比较复杂的城市道路，制动系统的使用频率很高，对车辆制动性能的要求也很严格，不仅要跑得快，而且要站得住，因此，ABS、ASR等装置将成为标准装备。操纵性能：配置液压转向助力器、自动变速器等，以便于操纵，降低驾驶员的劳动强度，避免车辆起步、换挡时的冲击，行驶平稳，提高乘坐舒适性，而且还能提高传动系统的可靠性，降低维修成本。客车的转向系统将尽可能采用吸能式转向轴和方向盘，当正面受强烈冲击时，方向机转向轴最大可移50mm，方向盘最大可变形50mm，最大限度地缓和内部硬物对驾驶员产生的冲击。传动系统：将安装永磁式缓速器，此装置在客车下长坡或由高速减速时，将发挥出非常稳定的制动力，增强行驶时的安全感，还能减轻驾驶疲劳，延长制动摩擦片和轮胎的使用寿命。1.3.4 新材料各种适用于客车的新材料将不断开发和利用，如高强度的车体骨架，并扩大非金属材料及新型装饰材料在车辆上的应用，以适应市场要求。1.3.5 新工艺客车制造商将不断采用新工艺，例如将提高车身涂装工艺标准，以便车身骨架防腐能力更强、外形更为美观，逐步实现产品生产的模具化，减少人为影响因素，提高产品质量。第二章 AUTO CAD 在客车设计上的应用2.1前言客车是批量生产的复杂的机械产品。传统的手工设计，从图纸绘制到产品批量生产，一般需要5年时间。如果应用计算机辅助设计CAD技术，可使新车开发周期由过去5年缩短为3年，汽车CAD系统支持方案设计，总体设计和详细设计等设计过程的各个阶段。汽车CAD由5个基本功能模块组成：造型，分析设计，自动绘图，动态模拟，数控。自动绘图AUTO CAD支持着详细设计阶段，是汽车CAD最重要的基础。2.2 AUTO CAD绘图软件介绍AUTO CAD是属于交互式计算机绘图软件包之一，使用简单的交互方式，用户可以输入AUTO CAD命令，揭示及数据，通过计算机转换成图形显示。2.2.1 AUTO CAD绘图软件包的特性（1）对话方式输入信息，使用简便，易学易懂；（2）适用机种多；（3）绘图命令功能强大，并具备扩充能力；（4）用途广泛。2.2.2 AUTO CAD系统的设备组成AUTO CAD系统所需设备由计算机和附加于基本计算机之上的外部设备组成。2.2.3 计算机计算机是AUTO CAD 系统的核心部分，各种外部设备均连结在计算机上。AUTO CAD 系统可以使用各种不同类型的计算机，微型计算机，小型计算机，大型计算机均可。2.2.4 外部设备外部设备是用以完成各种特定功能。一个完整的AUTO CAD系统应当包括以下几种外部设备。a)绘图仪：绘图仪是用以产生图形的硬拷贝。最常用的绘图仪有笔式绘图仪，打印机式绘图仪和静电绘图仪。b)打印机：打印机是可以产生字符信息的硬拷贝。主要有点阵式打印机，字模打印机，激光打印机和喷墨打印机。c)显示器：显示器用以监视计算机的工作过程。AUTO CAD系统可以采用单色显示器，也可以采用彩色显示器。d)输入设备：如同文字处理系统需要有键盘输入字母，数字和符号一样，AUTO CAD 系统也需要输入设备输入命令，提示及数据。最常用的输入设备有键盘，数字化仪，鼠标，光笔。2.3 用AUTO CAD 设计提高绘图速度的方法 AUTO CAD二维绘图软件包可以画各种图形实体，具有进行图形变换，赋予图形属性，编辑已有，提供字符及尺寸标注等多种功能。当客车设计人员使用AUTO CAD 绘图软件绘制图形文件时，关键是AUTO CAD 系统进行二次开发，形成专业的绘图环境，这样在比较熟练的情况下，比手工绘图要快45倍，为提高绘图效率，在客车设计计算机辅助设计时，要用以下方法来提高绘图速度。2.3.1 建立常用符号库 （1）开发形位公差标注软件。这些形位公差符号放在数字化仪上，可利用鼠标随时选取。形位公差符号如下：直线度，平面度，圆度，对称度，平行度，垂直度，倾斜度，同轴度，同心度，位置度，线轮廓度，面轮廓度和跳动等。（2）根据现行国家标准，开发制图标注符号。有斜度，锥度，粗糙度和方向号，剖切号，比例号，焊接符号等八类三十余种。2.3.2 建立标准件和标准型材库在原有AUTO CAD 通用软件的基础上，运用AUTO LIST 语言开发一些实用绘图命令，使AUTO CAD 这一通用软件更接近于专业化，以提高绘图效率。这些实用绘图命令包括：螺钉帽，螺栓帽，螺纹，平垫螺母，平垫螺栓联接，弹簧垫螺母，弹簧垫螺栓联接，向心滚子轴承，推力轴承，薄壁矩形管，角钢。这些开发的绘图命令都在数字化仪上，操作非常简单，只要将鼠标器对准相应命令的矩形框命令内，即可拾取此命令，在根据显示器的提示，输入相应数值，可画出想要的图形。2.3.3 开发编辑命令根据实际开发使用的编辑命令，要具有改层，设层，冻层，解冻，尺寸快及剖面线块的释放和插入汉字文件。这些实用编辑命令也布置在数字化仪上，操作简便。2.3.4 开发实用尺寸标注命令它包括薄壁件，倒角，非对称类公差，各种孔（光孔，螺孔，沉孔，锥孔等）标注命令。这些尺寸标注命令布置在数字化仪上，只要将鼠标对准相应命令的矩形框内，即可拾取此命令。2.3.5 建立总成图形库 建立不同档次车型的各总成图形库，以便在绘图过程中灵活拼凑。将底架，侧围骨架，前后围骨架，蒙皮，地板，乘客门，侧窗，顶风窗，座椅，行李仓及各种附件分车型设多级目录，用标准图号以文件形式存入计算机内，形成专业的绘图环境。由于客车设计的继承性，许多图纸大同小异，做同类设计时，就可以借用已经存入计算机的各种图纸，加以相应的修改就可生成想要的新图。2.3.6 相关总成直接调用 在设计时，总布置和各个分总成一起采用计算机绘图，相关总成可直接调用，从而减少不必要的重复工作，提高总体设计的效率。如绘制侧围蒙皮时要先画出侧围骨架图形，用计算机绘图就可将已画好的侧围骨架拷贝一份使用，节约时间，也避免了重复制图可能出现的错误。2.4 客车应用AUTO CAD的设计优点a)精确。用AUTO CAD 作图可以精确到小数点后面13位，边界的标准比人工方法更可靠。b)方便快捷。用AUTO CAD 绘图时进行拷贝，编辑等工作，加快了绘图速度。如客车乘客区座椅布置，用传统的手工制图需一个个地画出每个图，而AUTO CAD 可用ARRAY（阵列）命令画出多个相同的实体。如果对系统进行二次开发，形成专业的绘图环境。则绘图速度更快。修改图形只需要对有错误的部分重新编辑，其速度比手工快25倍。c)图面整洁，清晰。用AUTO CAD 技术作出图形，因格式规整，线条均匀，字符优美，整洁清晰，令人赏心悦目。d)一致性。一个车型的制图需要有很多绘图人员共同参加，手工制图会因个人绘图风格不同而达不到一致的效果，用AUTO CAD 技术由于使用的方法相同，使最后绘出的一套图纸可以保持高度的一致性。e)有利于客车设计的系列化，通用化。系列化，通用化设计是客车技术发展的方向，在搞好基础车型的同时，发展不同档次的变型产品，有利于客车底盘，总成，车身附件，附属设备等配套产品的统一及定点生产，降低生产成本。用AUTO CAD 技术设计变车型时，可有效缩短设计时间，提高了设计的效率。 AUTO CAD 系统用于客车设计从角度看已不存在问题，其关键是对软件进行二次开发，形成专业绘图环境，加速研究图形扫描及识别技术，从而实现绘图自动化。第三章 车身骨架设计原则和依据3.1 车身骨架的作用车身骨架设计应满足车身刚度和强度要求，刚度不足，将会引起车身的门框、窗框，发动机舱口及行李箱口等的变形，导致玻璃破裂，车门卡死，低刚度必然伴随有低的固有振动频率，易发生结构共振和声响，并削弱结构接头的连接强度，此外，还会影响到安装在地架上的总成的相对位置，而结构强度不够则引起构件早期出现裂纹和疲劳断裂，车身装配中，车身骨架是车身装配的一个基础，它的尺寸和形状误差直接影响车身装配件的安装，因此，在车身骨架制造中，必须对它的尺寸和变形进行严格的控制。3.2本课题骨架的设计原则该车根据要求采用半承载式车身，根据半承载式车的特点知其车身要承担一部分的载荷从而适当减轻车架质量，所以在车身骨架设计中，首要考虑的关键是车身骨架的强度与刚度，同时还要满足车身总布置的要求，使用环境以及市场定位的要求，所以设计中应遵循以下几个原则：1.在保证车身骨架强度与刚度的要求下，满足车身总布置的要求，如有冲突，二者必须协调解决；2.保证有良好的加工工艺，以减少加工难度；3.通过优化设计，尽量减少车身骨架的重量；4.在设计骨架总成结构的形式时，应充分考虑到其系列化变形的要求,降低成本，提高经济效率。5.在保证总布置及强度条件下，尽可能降低成本，提高经济效率。车体骨架设计应满足车身刚度和强度的要求。刚度不足，将会引起车身的门框，窗框，发动机舱口及行李箱口等的变形，导致玻璃破裂，车门卡死；低刚度必然伴随有低的固有振动频率，易发生结构共振和声响，并削弱结构接头的连接强度；此外，还会影响安装在底架上的总成的相对位置。而结构强度不够则将引起构件早期出现裂纹和疲劳断裂。 大中型客车一般采用骨架式结构。这种结构骨架一般由扭转刚性很高的封闭断面的矩形管构成，因此强度和刚度较高，外蒙皮只起装饰的作用。其优点是：改变客车外形比较容易；车门和窗的开口部可以增大；外蒙皮无铆钉，可以实现较漂亮的外观；采用合理的设计（优化）可以减轻重量。缺点：所有零件均由焊接装配，焊接质量不易掌握；型材防腐难度较大整个骨架分为前围、后围、左侧围、右侧围和顶盖五大部分。前围骨架客车前面车身的骨架，供安装仪表板、前灯具、保险杠、雨刮、前风窗等；后围骨架客车后面车身的骨架，供安装后风窗、后门、后保险杠、后灯等；顶盖骨架车身顶盖的骨架，将前后、左右骨架连在一起构成封闭结构。同时，供安装空调部件、通风窗、灯具、行李架等附件；车身顶盖的特点：1）连接侧围，协同侧围一起工作；2）车身受扭时，顶盖主要以剪切变形为主；3）具有安装顶窗、行李架、顶灯、空调装置、扬声器、扶手等开口；4）与侧围、前后围、地板一道构成车室空间整体。重视顶横梁的弧度。在其它条件不变时：适当的弧度可以改变车身横断面的扭心高度，降低车顶蒙皮所受到的剪力流，从而降低窗立柱弯矩；但弧度过大会使顶盖的水平抗剪刚度减小。左侧围骨架客车左侧面车身的骨架，供安装侧窗、司机门、行李舱门等；右侧围骨架客车右侧面车身的骨架，供安装侧窗、乘客门、行李舱门、厕所门等。车身的侧围，与车架结合，构成了保证车身必要的弯曲刚性的主元。特点：按结构需要必须开设车门、车窗及轮拱等开口； 主要承受弯曲和扭转载荷。要求：保证车身功能性门、窗等； 保证足够强度和刚度。3.3 本课题骨架的设计依据 总长：8965mm总宽：2400总高：3150轴距：4250前悬：1990后悬：2720车轮半径：437低地板高度：785高地板高度：1030前乘客门宽度：800 后乘客门宽度：1100mm在各种设计过程中，设计依据是必要的，必不可少的。因为任何设计都不可能凭空想象，所以车身骨架设计也应该有相应的设计依据：1. 依据底盘图所给的各种主要参数来完成车身骨架设计；2. 依据车身的总布置和相关尺寸来完成车身骨架设计；3. 满足客车的各种相关标准，法规和技术要求。第四章 各种车身骨架结构形式分析4.1客车车身结构型式分析出于各种不同的目的和要求，汽车的品种很多，车身的形式各异，特别是随着时间的推移和科学技术的迅速发展，设计经验和使用实践日益丰富，结构上不断推陈出新，虽然他离不开结构的继承性，但是新老结构型式交织在一起，难以确切下定义和予以统一命名。按用途及承载形式可如下区分。4.1.1按用途分类客车按用途不同，可以分为：旅游客车、城市客车、长途客车和专用客车几大类。4.1.2按承载形式分类可分为：承载式、非承载式和半承载式车身三大类。1、非承载式车身（有车架式）非承载式车身是指在底盘车架上组装而成的车身，系车架的一种，车身系通过多个橡胶垫安装在车架上，当汽车在崎岖不平的路面上行驶时，车架产生的变形由橡胶垫的挠性所吸收，载荷主要有车架承担。这种车身结构应是不承载的。但实际上，由于车架并非绝对刚性，所以车身在一定程度上还是要承受由于车架弯曲和扭转引起的载荷。可分为框式、脊梁式、综合式三大类。非承载式车身的优点：1）除了轮胎和悬架系统对整车的缓冲吸振作用外，挠性相交点还可以起到辅助缓冲、适当吸收车架所受的扭转变形和降低噪音的作用，既延长了车身的使用寿命，又提高了乘坐的舒适性；2）底盘和车身可以分开装配，然后总装在一起，这样既可简化装配工艺，又便于组织专业化协作；3）由于有车架作为整车的基础，这样便于汽车各总成和部件的安装，同时也易于更改车型和改装成其他用途的车辆；4）发生撞车事故时，车架还可以对车身起到一定的保护作用。其缺点是：1）由于设计计算时不考虑车身承载，故必须保证车架有足够的刚度和强度，从而导致整车自重力增加；2）由于底盘和车身之间装有车架，使整车高度增大；3）车架是汽车上最大而且质量最大的零件，所以必须具备有大型的压床及焊接、工夹具和检验等一系列较复杂昂贵的制造设备。2、半承载式车身半承载式车身是一种过渡性结构，将车身与车架刚性相连，车身承担部分载荷，从而适当减轻车架质量。车身骨架（立柱）的下端与底架纵梁两侧悬伸的横梁（俗称牛腿）刚性相连。这种结构的特点是：车身下部与底架组合为一整体，车身也能分担部分弯曲和扭转载荷。但由于仍保留底架，大客车的轻量化受到一定限制。3、承载式车身为进一步减轻自重及使车身结构合理化，在大客车和轿车上采用无车架的承载式结构。根据大客车车身上、下部受载程度的不同，又分为基础承载式和整体承载式两种。（1）基础承载式这种结构是将车身侧围腰线以下部分设计成主要承载件，车顶则考虑为非承载件。这种结构的底部纵向和横向构件一般可用异形钢管、薄壁型钢或薄板制造，高度可达500以上，因此，车身地板下面的空间可以用作行李舱，然而这种结构的地板离地距离大，适用于长途客车和旅游客车。根据国内外车身发展现状，基础承载式主要使用格栅式车身骨架（基础承载式），它的特点是：1）该结构系由截面尺寸相近的冷弯形钢杆件所组成，易于建立比较符合实际结构的有限元计算模型，从而可以提高计算精度；2）允许设法变动杆件数量和位置，有利于调整杆件中的应力，从而可以达到强度设计的目的；3）作为基础承载间的格栅底架具有较大的抗扭刚性，可以保证安装在其上的各总成的相对位置关系及其正常工作；4）在承载相同的情况下，冷弯型钢的成本比无缝钢管约低40%-60%；冷弯型钢可以定尺或倍尺供应，故可提高材料利用率；以冷弯型钢代替钢板冲压件，即可简化构件的成型的过程，又能节省部分冲压设备，同时也便于大客车的改型与系列化，为产品多种生产创造了条件。（2）整体承载式这种结构整个车身都参与承载，又名为全承载式车身结构。车身的上、下部结构构成一个统一的整体，在承受载荷时，会自动调节、以强济弱，使整个车身壳体达到稳定平衡状态。通过理论分析和结构上深入研究，发挥材料的最大性能，设计成强度的空间结构，从而使车身的质量最轻而强度和刚度最大。整体承载式主要缺点：1）由于取消了车架，来自传动系和悬架的振动噪声将直接传给车身，除车厢本身又是易于引起空腔共振箱，因此会大大恶化乘坐舒适性，为此，必须采用大量的隔声防振材料，从而成本和质量都会有所增加；2）改型比较困难。据统计，客车车身的质量约占整车质量的40%-60%，车身成本的百分比有的已经超过来了50%。因此，车身设计技术的先进与否不仅影响汽车本身的结构性能，而且还对汽车的节能降耗有直接的影响。从车身轻量化和车身疲劳强度方面来考虑，车身开发中人存在着相当多的关键技术亟待研究解决。正因为如此，我国在“九五”期间就将车身开发技术列为重点攻克的课题之一。客车车身骨架是客车的主要承载部件，是整车的基体。其结构性能的好坏直接关系到这个车的使用性能。在结构上要求其满足汽车总布置的要求；强度上要求其能受静载荷和运动中所受到的各种动载荷；它必须具有足够的弯曲刚度和扭转刚度，以使车身骨架和装于其上的其他总成和部件在汽车运行的多种工况下，不致产生过大的变形而损坏或破坏汽车正常的工作条件；另外在满足上述条件的情况下，车身骨架质量要尽量轻，以达到节能节材的目的，并易于高速行驶。因此，在保证其各种使用性能的前提下，使之重量最小，是车身设计中日益关心的问题是实现车身轻量化，降低成本，提高整体承载能力的主要途径。第五章 车身骨架主要尺寸及结构形式确定5.1.车身骨架材料及型式薄壁杆件的截面形状对其截面特性有很大的影响，与刚度有关的截面特性是弯曲惯性矩和扭转惯性矩等。薄壁杆件的截面形状可分为闭口和开口两类，它们的截面特性有较大的差别。在材料面积和壁厚保持不变的情况下，闭口截面的抗弯性能稍次于开口截面，但闭口截面的扭转惯性矩要比开口截面大得多了。因此，从提高整个车身和构件的扭转刚度出发，宜多采用闭口截面，但是还需要考虑构成截面的其他因素，如结构功能、配合关系以及制造工艺等等。因此，实际车身骨架构件的截面形状往往是比较复杂的。5.2结构形式设计5.2.1左右侧围骨架设计与分析左右侧围骨架是客车车身结构的主体部分，其侧窗下沿部分为主要承载部件，它将车身和底架两侧外伸梁连接成整体。因此从理论上着手，以发挥材料最大潜力，就有可能设计出等强度的空间结构，使车身质量轻，而强度和刚度较大。左右侧围骨架的斜撑结构大大改变了平行布置结构的滑移变形和底架变形。这一点在工程结构上三角形桁架上得到充分证明。左右侧骨架受载时上下左右互相制约，可有效提高车身结构的强度和刚度。实践证明：斜撑结构可使斜撑弯矩下降85%94%，轴向力增加126%202%，窗立柱总应力下降40%，大大改善窗柱的强度。采用斜撑结构可使骨架式车身结构的侧围构件的弯矩减小，轴向力升高，窗立柱应力下降，可充分利用材料的力学特性，有效提高结构的强度和刚度。缺点是轴间开门的车身结构可使车身刚度不均匀升高，车门处应力升高，所以应注意对车门处的加强，从而保证车身扭转刚度分配均匀。需要补充的轮罩和乘客门区域，前后轮罩区域相对于整个侧壁，刚度削弱。所以此处更应加强。乘客门的设置，使侧壁强度和整车抗扭刚度大大削弱，所以建议将乘客门前立柱与前围立柱并焊，分散应力集中。在设计骨架区的结构时，其纵横短梁要分部匀称，间隙不能太大，否则受力太大，断裂的危险性随之增加，所以应正确设计骨架间的跨度。根据总布置所给参数综合分析，门立柱所受到的应力比较的大，要保证粘贴玻璃，所以门立柱要选用断面尺寸较大的矩形钢50401.75mm，同时前门立柱与底架的外撑梁连接。与前围的连接问题上，选用相同的型材50401.75mm来与前围的右立柱焊接，它的曲线和前围右立柱的曲线相同。侧窗立柱之间的距离是1430mm，为保证有封闭环，而使门立柱直接和轮拱立柱对齐，使得第一个窗户宽度为1450mm。窗立柱的放置和断面的选择要考虑玻璃的安装，把窗立柱的断面尺寸选择为50401.75mm，使窗立柱的里端与侧窗下边梁的里端平齐放置，窗立柱的外端与下边梁的外端有10mm的距离，用来安装玻璃。侧窗下边梁是钢质材料的侧围骨架结构的主要承载单元，因此它的断面尺寸须要选择较大的50 50 2mm。侧窗的上边梁要与顶盖相焊接，考虑使用的钢材5050 1.75mm。前后轮拱立柱的位置要考虑车轮的因素，左右轮拱立柱要距轮胎外边缘水平7080mm，轮拱上横梁要求距离轮胎外边缘垂直110120mm，同时与作底架设计的同学协调位置关系，最后确定了车轮拱立柱和上横梁的位置：轮拱的上横梁距侧围最底端892mm。由于轮拱立柱的开度要放置斜撑，斜撑的断面尺寸为40 40 1.75mm。侧围的第一横梁和第二横梁与底架连接，断面尺寸为40 40 1.75mm。总布置确定的客车的离去角是11度，依照此设计客车的后下裙边梁.左、右围骨架如图：图1：左侧围 2：右侧围5.2.2 前、后围骨架设计与分析由于本车的曲面构件较多，对加工工艺有一定的要求，在确定构件结构的尺寸是要考虑尽可能采用统一规格的矩形管，并在圆弧过渡上采用统一曲率半径。前围骨架的设计主要是根据总布置的前视图和侧视图来确定的。前围的左右立柱要与左右侧围骨架的第一立柱相焊接，它们的断面尺寸选择50401.75mm，它们的曲线和前窗玻璃的曲线是一样的。前风窗上沿梁在俯视图上的曲线和风窗玻璃的俯视曲线的相同，在侧视图上的曲线和风窗玻璃的侧视曲线的相同，断面尺寸选择为40301.75mm，高度和风窗玻璃的高度一样。前围横梁的高度根据客车前灯的高度来确定，它的俯视曲线和客车前部外廓俯视曲线相同，断面尺寸选择为40 40 1.75mm。风窗下沿梁与横梁3、横梁2与横梁1之间为了增加结构强度，必须放置短立柱，短立柱的断面尺寸选择为30301.75mm。横梁2与横梁1之间的短立柱要根据前车灯的宽度来确定，使的灯具能够放进去。风窗下沿梁与横梁2之间的短立柱则要考虑进风装置的宽度及位置和雨刮器的安装。后围骨架的设计要根据客车的尾部进行。从总布置画的尾部图分析可知，尾部上要放置后车窗、发动机舱门、车灯。后围左右立柱要与左右侧围尾立柱相焊接，断面尺寸选择为50401.75mm，它的曲线和客车整车侧围曲线相同。俯视的曲线和整车后部俯视曲线相同，侧视曲线和后窗上部曲线相同，断面尺寸选择为5040 1.75mm。后窗下横梁的位置在后窗玻璃下端低一点，水平放置，断面尺寸5040 1.75mm，它的曲线和整车尾部俯视曲线相同。后窗左右两边各设置一根立柱，端面尺寸选择为40301.75mm。总布置根据发动机确定了发动机舱门的大小和位置。沿发动机舱门的上沿放置短横梁，断面尺寸选择为50401.75mm，它的曲线和客车尾部俯视曲线相同。以上三根横梁都是不断开的，两端与后围左右立柱焊接在一起。我设计的前、后围如图：图3：前围图4：后围5.2.3 顶盖骨架设计与分析本车为中型长途客车，顶盖部位设有空调和一个安全窗口。因此，应留出其位置，使其能够安装上去，故在设计顶盖的中间纵梁时，可以根据安全窗和空调的尺寸确定。顶盖的设计比较的复杂。首先，顶盖根据侧窗立柱的数量，先确定为六根，位置和窗立柱的位置相对应，以形成一个环，以利于力的传递。由于顶盖的受力较大，顶盖横梁的断面尺寸选择较大的50401.75mm，它们的曲线和客车顶部的曲线相同。接着，考虑空调的安放，空调的尺寸设计为3000 1800，断面尺寸选择为40 40 1.75mm。根据国家安全法规的要求，在顶盖上布置通风窗兼安全窗，我根据各种资料选择了通风窗的尺寸为750750mm。同时考虑灯的安装以及行李架。其结构如图:图5：顶盖第六章 车身骨架强度计算6.1车身结构受载分析理论分析和实践表明，对于半承载式车身，弯曲强度的强度问题重点是底架，而扭转工况时的强度问题的重点是在骨架，特别是在门立柱、窗立柱等部位。客车车身不开门一侧侧壁的抗弯刚度是很大的。在前、后轴中间开门会使侧壁的抗弯刚度大大减小。因此，尽量避免在轴间开门的方案是可取的。 整个骨架总成中，最易发生破坏的是：(1)骨架和纵梁的交叉点；(2)横梁和立柱的连接点；(3)横梁和纵梁断面的变化处；(4)纵梁和横梁的开孔处；(5)立柱和横向杆件的交接点；(6)车轮外侧立柱和横向杆件的交接点；(7)窗框、门框、风窗和后窗四角处。在骨架的设计中，如果不注意消除以上这些部位的应力集中，就会造成车架在使用过程中损坏。实践表明，客车车身骨架损坏的最大危险应力是由于车身受扭矩时的斜对称载荷所引起的。斜对称载荷之所以危险是因为有薄壁杆件（特别是在开口截面）构成的超静定空间结构受扭矩时其个别杆件急剧变形所致，当薄壁杆件两端被刚性固定而产生约束扭转时，将会是正应力增大。客车车身骨架的最薄弱环节，是在轴距范围内的乘客门立柱及近邻窗立柱的上下部位，当客车在不停的加速或减速的过程中，乘客以手支撑在扶手上或是在力主或窗立柱上，使车身受扭，整个剪力流汇总以后形成的力会使顶盖侧边梁相对于裙部梁产生位移。这时，窗立柱和门立柱都将承受纵向弯曲变形，当变形达到一定限度时，便会在侧窗上下角和车门上角产生横向裂纹，这种损坏现象已为大量的事实所证实。当客车以较高的车速急转弯时，各个立柱受到乘客的力使受到横向的压力。用弹簧拉力随车的实测结果表明，当大客车急转弯时(最大的力心加速度不大于0.4g)，人手作用在立柱上的瞬时最大压力不会超过30%。故此，立柱的横向抗弯刚度可以得到保证。从结构和使用角度来考虑，我们关心的是使构件出现最大应力的载荷工况。当然，构件不同出现最大应力的工况也有所不同，所以在确定研究的载荷工况时，既要考虑代表性，又要考虑特殊性。窗立柱和门立柱还会不会产生左、右横向弯曲变形呢？理论分析和使用实践都表明不会出现这种现象。因为诸立柱只有在汽车以较高车速急转弯时的情况下，站立乘客用手支撑在立柱或窗上框时才能使立柱受到横向的压力。现在来看看由于汽车急拐弯时人手压在立柱上的离心力究竟有多大，用弹簧拉力计随车实测的结果表明，当大客车急拐弯时（此时最大离心加速度0.4g，否则汽车将会侧翻过去），人手作用在立柱上的瞬时最大压力一般不会超过体重的30%，所以，相对来说，窗立柱的横向抗弯刚度是绰绰有余的。综上所述，客车在行驶过程中，车身立柱只考虑其承受纵向弯曲载荷就够了。6.2车身骨架强度计算6.2.1车身扭矩计算一、车身扭转计算 首先计算大客车在不平道路上行驶时前轴所受到的扭矩M M=R1 (B/2)/nd式中 R1前轴载荷，N； B前轮轮距，cm； nd动载荷系数。 由于前轮上所受的载荷实际上是通过轮胎和悬架传递到车身上去的，所以，在计算车身上受的扭矩时，还必须考虑轮胎、弹簧和车身的变形等因素。前轴受扭的最严重工况莫过于一轮腾空（此车轮上的反力为零）另一轮被抬高，抬高的高度h0之值由轮胎变形ft和车身在轴距长度范围内的扭转角等因素所组成，其值可由下式来表示：h0=ft+fs ( B/ds)+1 B/2 =R1/Ct+R1 ( B/ ds)2/Cs+1 B/2式中 Ct轮胎刚度，N/cm； Cs前弹簧刚度，N/cm; ds前弹簧中心距，cm； 设不平路面上的路障高度为h，则从理论分析上来说，它在车身上所引起的扭矩可按下式来计算： M=RB/2hnd/ h0 按式计算的h0是一较大的值，而行驶中常遇见的路障h却比它小得多，即使是乘上动载系数，hnd/ h0之值也小于1。二、计算的基本思路和过程 知道了车身的扭矩M以后，就可以引用航空工业上对飞机蒙皮计算用的布雷-巴索公式求得车身横截面的剪力流为 q=M/(2A)式中 A车身横截面面积。据此可求得车身侧壁窗上、下梁所受的总载荷P为 P=ql=q(l1+l2+li)在如图所示大客车车身侧壁的窗立柱上将分别作用着按各自的抗弯刚度分配的力：p=piIi/I故个立柱上所受的弯矩分别为pih。现在先来研究不开门的左侧壁，其全部立柱与窗上梁一起构成超静定系统，在系统的各构件中产生的力和力矩，可以利用解除多余约束的方法来进行计算。在每一根立柱处切开窗上梁，可以得到静定基本系统。 图6 静定基本系统 未知力x可按以下的正则方程组来计算：11x1+12x2+118x18+1p=021x1+22x2+218x18+2p=0 181x1+182x2+1818x18+18p=0式中的ii和ij统称为“单位状态影响系数”，ip称为“外载荷影响系数”，ii代表由于单位未知力xi所引起的xi方向的位移（或转角），ij代表由于单位未知力（或力矩）xj=1所引起的xj方向的位移（或转角），ip代表由于外力所引起的xi方向的位移。为了计算这个方程组的系数和之值，以下画出四种工况（或状态）下的弯矩图：a) 工况0施加外力pi; 图7： 工况0b) 工况1施加水平单位力x1、x4、x7、x10、x13和x16图8：工况1c) 工况2施加垂直单位力x2、x5、x8、x11、x14和x17图9：工况2d) 工况3施加单位力矩x3、x6、x9、x12、x15和x18图10：工况36.2.1计算公式正则方程组各和的计算公式如下：1p=h3 (P1/I1-P2/I2)/(3 E) (1)4p= h3 (P2/I2-P3/I3)/(3 E) (2)7p= h3 (P3/I3-P4/I4)/(3 E) (3)10p= h3 (P4/I4-P5/I5)/(3 E) (4)2P= -h2 l1 P2/(2 E I2); (5)5P=-h2 l2 P3/(2 E I3); (6)8P=-h2 l3 P4/(2 E I4); (7)11P=-h2 l4 P5/(2 E I5); (8)3P=P1 h2/(2 E I1)-P2 h2/(2 E I2); (9) 6P=P2 h2/(2E I2)-P3 h2/(2 E I3); (10)9P=P3 h2/(2E I3)-P4 h2/(2 E I4); (11)12P=P4 h2/(2E I4)-P5 h2/(2 E I5); (12) 11=h2 (1/I1+1/I2)/(3 E); (13)44=h2 (1/I2+1/I3)/(3 E); (14)77=h2 (1/I3+1/4I)/(3 E); (15)1010=h2 (1/I4+1/I5)/(3 E); (16)14=41=h3/(3 E I2); (17)47=74=h3/(3 E I3); (18)710=107=h3/(3 E I4); (19)22=l12 (l1/Id1+3 h/I2)/(3 E); (20)55=l22 (l2/Id2+3 h/I3)/(3 E); (21)88=l32 (l3/Id3+3 h/I4)/(3 E); (22)1111=l42 (l4/Id4+3 h/I5)/(3 E); (23)33=(h/I1+h/2I+l1/Id1)/E; (24)66=(h/I2+h/I3+l2/Id2)/E; (25)99=(h/I3+h/I4+l3/Id3)/E; (26)1212=(h/I4+h/I5+4l/Id4)/E; (27)36=63= -h/(E I2); (28)69=96= -h/(E I3); (29)912=129= -h/(E I4); (30)21=12=h2 l1/(2 E I2); (31)24=42= -h2 l1/(2 E I2); (32)45=54=h2 l2/(2 E I3); (33)57=75= -h2 l2/(2 E I3); (34) 78=87=h2 l3/(2 E I4) ; (35)810=108= -h2 l3/(2 E I4); (36)1011=1110=h2 l4/(2 E I5); (37)13=31=h2 (1/I1+1/I2)/(2 E); (38)46=64=h2 (1/I2+1/I3)/(2 E); (39)79=97=h2 (1/I3+1/I4)/(2 E); (40)1012=1210=h2 (1/I4+1/I5)/(2 E); (41)16=61= -h2/(2 E I2); (42)34=43= -h2/(2 E I2); (43)49=94= -h2/(2 E I3); (44)76=76= -h2/(2 E I3); (45)712=127= -h2/(2 E I4); (46)910=109= -h2/(2 E I4); (47)23=32=l1 (2h/I2+l1/Id1)/(2E); (48)56=65=l2 (2h/I3+l2/Id2)/(2E); (49)89=98=l3 (2h/I4+l3/Id3)/(2E); (50)1112=1211=l4 (2h/I5+l4/Id4)/(2E); (51)26=62= -l1 h/(E I2); (52)59=95= -l2 h/(E I3); (53)812=128= -l3 h/(E I4); 计算结果：X1439NX8-624NX2-701NX9501.5N.mX3603NX10-2504NX4-1156NX11-430NX5-832NX12476.4NmX6546N.mX7-1965N第七章 车身骨架制造工艺过程7.1 车身骨架的制造7.1.1矩形管的剪切切断 矩形管的剪切切断是指采用矩形管冲断模剪切切断矩形管。矩形管下料一般采用锯片切割机切割和矩形管冲断模剪切两种方法。目前，国内使用手动送给的砂轮锯片切割机，基本上能满足生产需要，但存在着嗓音大，粉尘污染严重，切口毛刺多等缺陷。所在，需要寻找矩形管切断工艺新方法。因此，产生了利用矩形管冲断模剪切矩形管工艺。 矩形管冲断模是利用剪切原理剪切矩形管的。矩形管在切割刀、活动凹模和固定凹模共同作用下被剪切切断。矩形管冲断模剪切速度快，没有环境污染，经济效益好，但矩形管剪切断面容易产生变形。因此，减小剪切断面变形是冲断模剪切工艺的关键。矩形管的剪切切断过程 矩形管的放置有水平放置和对角放置两种形式。由于放置位置不同，其剪切过程各有特点。对于对角放置的矩形管，剪切过程包括形成切口、剪切矩形管上两边和剪切下两边三个阶段 在冲载力的作用下，切割刀刀尖在矩形管上冲出与切割刀厚度等长的切口。切割刀与活动凹模刃共同作用，剪切矩形管上两边。此时，活动凹模的主要作用是夹持矩形管，减小剪切断面的变形，活动凹模刃对材料的剪切作用比较小。在这个阶段中，与切割刀厚度等宽的废料在切割刀的作用下，向内弯曲。随着剪切过程的进行，切割刀和固定凹模刃共同作用，剪切矩形管下两边。此时，固定凹模刃对材料的剪切作用很大，并且在外侧支承剪切断面，使剪切断面不产生变形。 剪切断面变形包括局部产生凹陷和剪切断面被压扁两种情况。通过剪切过程的分析，可以知道剪切断面变形产生在形成切口和剪切上两边阶段。在剪切矩形管上两边阶段中，通过减小切割刀夹角，可有效地减小剪切断面变形。所以，剪切断面变形主要产生在形成切口阶段。 剪切断面的变形决定于矩形管的支承刚度、剪切速度和冲载力等因素。矩形管支承刚度大，切割刀尖锋利，剪切速度快，冲我力小，剪切断面变形小。矩形管的支承刚度与矩形管放置位置和切口的位置有关。矩形管对角放置的支承刚度比水平放置大；水平放置的矩形管，切口在两侧的支承刚度比切口在中间的大。7.2车身骨架五大片的合理划分车身骨架分为前围骨架、后围骨架、左侧围骨架、右侧围骨架和顶盖骨架五大片。车身骨架的组焊是先进行各大片的组焊，然后五大片联装组焊，形成整车车身骨架。骨架五大片的划分是骨架设计阶段需要解决的问题。在车身骨架结构形式的基础上，根据车身造型、焊接工艺和变形控制等方面的要求，合理划分车身骨架五大片。从焊接工艺和变形控制方面来看，骨架五大片应为封闭结构。这样在各大片组焊时，骨架的变形能得到最有效的控制，减小定位误差和五大片联装组焊时的焊接变形，减小骨架移动时的变形。并且骨架五大片联装组焊时，焊缝少，容易施焊，装配间隙比较容易保证，平面内焊接收缩变形方向基本一致。由于车首部分为整体组焊，前部造型能得到保证，圆角部分的处理达到更好的效果，双立柱位于骨架受力最大的位置上，有利于保证骨架强度。但这种划分型式对组焊胎具要求较高。 由于车身骨架结构形式的不同，骨架五大片的划分有多种型式。但不论哪种划分型式，都应与当前工艺水平相适应。在现有工艺水平上，合理划分车身骨架五大片，并且推动工艺水平的提高。7.3骨架的焊接工艺7.3.1 CO2气体保护焊车身骨架采用CO2气体保护焊焊接。焊缝质量对骨架强度有重要影响。焊接规范参数的选择是影响焊缝质量的关键。影响焊缝质量的焊接缺陷有未爆透、焊缝加强高过大、气孔和金属飞溅严重。而焊接规范参数合理的选择能有效地防止和减小焊接缺陷，获得良好的焊接工艺性。CO2气体保护焊的焊接规范参数包括焊丝直径、电弧电压、焊接电流、焊接速度和保护气体流量等工艺参数。这些参数对焊接工艺性和焊缝质量均有影响，其中影响最大的是电弧电压与焊接电流的匹配。骨架焊接常使用的焊丝是0.8的H08Mn2SiA。电弧电压和焊接电流根据焊丝直径选择，如对于一定直径的焊丝，焊接电流决定于送丝速度。在焊接电流确定的基础上，通过试焊选择最佳匹配的电弧电压。一般情况下，焊接电流最佳匹配的电弧电压只有12V之差，试焊时应仔细调节。由于外界因素的影响，最佳匹配点会发生漂移。合金元素含量（%）用途CSiMnTiAlCrMoVSP焊接低碳钢和低合金钢0.100.6-0.851.4-1.7-0.20-0.030.035表1焊丝直径（）焊接电流（安）电弧电压（伏）0.630-7017-190.850-10018-211.070-12018-221.290-20019-231.6140-30024-287.3.2 车身骨架五大片的组焊 骨架构件在组焊胎具上定位、夹紧和焊接，组焊成骨架各大片。骨架组焊质量包括焊缝质量和骨架变形程度。自此，组焊时应注意减小焊接变形和减少焊接缺陷。 1)合理选择焊接规范参数。骨架构件在组焊胎具上组装时，焊缝应保留0.30.5的装配间隙，这样有利于减小焊缝加强高，加大焊缝的熔深。避免了为加大焊缝熔深而增大焊接电流，使焊接变形和热影响区增大。并注意焊丝质量对焊缝机械性能的影响。关于焊接规范参数的选择，对焊接变形和焊缝质量的影响。 2)胎具的夹紧力。组焊胎具加紧装置主要作用是防止骨架结构的角变形和扭曲变形。对其平面收缩变形，如任其自由收缩变形，有利于减小焊件的残余应力，提高车身骨架的疲劳强度。因此，胎具的夹紧力应适当。 3)如果各大片骨架能划分成若干个小组焊件组焊，不但能缩短生产周期，利于新车型开发，而且可以使那些不对称的或收缩力较大的焊缝能自由收缩，而不影响骨架组焊精度，从而减小了焊接变形。 4)选择合理的焊接顺序。合理的焊接顺序能使骨架的焊接变形和残余应力达到最小，焊接顺序的选择要根据具体骨架结构，在控制整个骨架误差的条件下，保证骨架配合部分的精度，而适当降低非配合部分的精度。 5)对焊缝的加强高进行打磨。焊缝加强高不仅影响骨架的外观质量，也降低骨架的疲劳强度。磨去焊缝的加强高，可以降低接头的应力集中。打磨方向应与接头受力方向一致。如果焊缝内部没有显著的缺陷，接头的疲劳强度可以提高到和母材强度相同。7.3.3 整车骨架联装组焊 整车骨架联装组焊质量主要决定于骨架五大片的正确定位。骨架的定位形式有内定位和外定位两种。内定位采用内定位架定位，外定位采用组装胎定位。 内定位架为前后各一个，分别横向安装在车架前后桥附近，侧围骨架组焊高度和整车宽度由内定位架定位，但对前后围骨架没有直接定位作用。内定位架使用方便，结构简单，但骨架合装定位误差大，组焊精度差。骨架五大片组装胎是一种理想的工艺装备。左右侧围骨架由合装夹具定位夹持，在液压系统操纵下，左右移动，使侧围骨架与车架或车身底架横梁对齐，在相应部位进行预焊。前后围骨架也安装在合装夹具上，移动完成合装定位，在侧围和前后围骨架连接处进行预焊。然后吊入顶盖总成，进行预焊。整车骨架合装后，进行CO2气体保护焊焊接。利用组装胎组焊整车骨架，组焊精度高，质量好。第八章 设计评价分析8.1存在的不足在设计的过程中，发现了一些问题：（1）设计趋于定式化，对车身结构不能提出新的改良；（2）在选材上，依赖型材的同时，不能尽可能的去运用钢板等进行冲压件的设计；（3）由于前风窗弧度较大，在于顶盖连接上要妥善处理。8.2改进方法由于是第一次自己做骨架的设计，自己的知识在某些方面还有很多的不足，因此本次设计的骨架存在着各种各样的问题需要去解决，例如，车身轻量化设计等等。由于时间和条件的限制，以及本人的水平有限，使得有些设计方面没有考虑到，有些考虑的很简单，所以这个骨架还有很大的改进空间。针对自己在设计过程中所遇到的问题及存在的不足，提出一些改进意见与方法：（1）积极吸收新技术，对车身的形式、载荷分配等进行细致研究；（2）对新材料进行充分利用，并积极与国外接轨；以上是改进的方法，这仅是我在设计过程中发现的问题，肯定还存在大量的设计缺陷，恳请各位老师批评指正。结 束 语 这次毕业设计，准备的比较早，查阅了大量的资料，还去了亚迪，陕汽，欧舒特参观学习，用到了大量所学知识。但是同时也遇到了以前没遇到过的问题和困难，有些问题在老师和同学的帮助下都迎刃而解，由于自己的设计知识的缺乏，使得有些问题还没法解决，像承载