一种偏置窄龙骨承载式公路客车车身结构的制作方法

本实用新型涉及客车车体结构设计，具体涉及一种偏置窄龙骨承载式公路客车车身结构。

背景技术：

在城市化水平不断提高的背景下，中短途公路交通快速发展，其中公路客车发挥着不可替代的作用而被广泛使用，但由此引起的环境污染、燃油供应紧张以及油价飞涨等问题引起全社会的广泛关注，因此对公路客车的轻量化也就显得尤为重要。

当前，国内外客车企业的承载式客车车身中的龙骨结构绝大多数都设置为多层左右对称形式。研究表明，承载式车身结构的载荷主要由左右侧围等外围结构来承担，而中央龙骨实际上只能承担一小部分载荷。在外围结构中，右侧围因设置有乘客门前、后门而使其刚度不足，因此导致车身结构受力不合理，车身整体性能不对称。现实中，为了解决车身结构右侧刚度不足的问题，常规的解决方案是增加龙骨层数、斜撑数量和尺寸以及设置一些加强刚度用的杆件来提升右侧围的刚度，这无形中增大了车身质量，增加了生产成本。

技术实现要素：

基于上述现有技术中存在的问题，本实用新型设计开发了一种偏置窄龙骨承载式公路客车车身结构，本实用新型的目的是解决现有技术中车体结构受力不合理、结构繁琐、车身质量大以及成本高等问题。

本实用新型提供的技术方案为：

一种偏置窄龙骨承载式公路客车车身结构，包括：

底架中段，其位于车身底架的中部；以及

龙骨，其沿所述底架中段的中轴线偏右侧贯穿所述底架中段；

龙骨左侧桁架与右侧桁架通过连接横梁固定连接；

其中，所述左侧桁架与所述右侧桁架的间距为200mm～250mm，在所述左侧桁架的纵向平面安装活动式斜撑，在所述右侧桁架的纵向平面安装固定式斜撑，所述龙骨沿底架中段中轴线偏右侧的偏移范围为100mm～300mm。

优选的是，所述底架中段下方为行李舱，其通过所述龙骨分为左右两侧；以及

所述车身底架上方为乘员舱。

优选的是，所述左侧桁架以及所述右侧桁架还分别包括：乘员舱地板纵梁、行李舱地板纵梁以及立柱；

所述乘员舱地板纵梁与所述行李舱地板纵梁通过所述立柱连接，所述活动式斜撑或者固定式斜撑分别设置在相邻的立柱之间。

优选的是，所述行李舱还包括行李舱地板横梁，所述乘员舱还包括乘员舱地板横梁以及乘员舱地板连接横梁；

其中，在所述左侧桁架以及所述右侧桁架两侧，并且在所述行李舱地板横梁以及所述乘员舱地板横梁之间分别布置V型斜撑。

优选的是，所述底架中段与所述底架前段的乘员舱地板以及所述底架后段的乘员舱地板之间通过V型斜撑连接，并且所述V型斜撑的顶端焊接于所述乘员舱地板横梁，所述V型斜撑的一侧焊接于所述左侧桁架上，另一侧焊接于左侧围。

优选的是，所述行李舱地板与所述底架前段以及所述底架后段之间通过V型斜撑连接，并且所述V型斜撑的顶端焊接于所述行李舱地板横梁，所述V型斜撑的一侧焊接于所述左侧桁架上，另一侧焊接于左侧围。

优选的是，所述活动式斜撑两端焊接有连接件，其通过螺栓与焊接在骨架上的连接片固定连接。

优选的是，所述的燃油箱安装于所述行李舱地板层的龙骨左侧桁架结构与龙骨右侧桁架结构之间。

本实用新型与现有技术相比较所具有的有益效果：

1、本实用新型将龙骨左侧桁架结构与右侧桁架结构距离变窄，即为龙骨的整体左右偏移提供了空间，再将龙骨整体向右偏移一定的距离，据此可以适当减小左侧刚度和增大右侧刚度，本实用新型简单易行，具有良好的可操作性和可实施性；

2、本实用新型在龙骨左侧桁架结构的纵向平面增设活动式斜撑，这既可以增大龙骨的刚度也便于燃油箱的装卸，同时，在龙骨右侧桁架结构的纵向平面增设固定式斜撑，这也增大了龙骨的刚度；

3、将燃油箱置于行李舱地板的两侧龙骨之间，原先的燃油箱室合并到行李舱，这加大了左右两侧行李舱方便乘员取放行李的空间，使得乘客取放行李更为方便，同时也提高了燃油箱的使用安全性。

附图说明

图1为车身底架中段缩小龙骨两侧桁架结构距离示意图。

图2为图1横向断面A-A视图。

图3为车身底架中段龙骨整体向右偏移示意图。

图4为车身底架中段龙骨左侧桁架结构示意图。

图5为车身底架中段龙骨右侧桁架结构示意图。

图6为本实用新型车身底架俯视图。

图7为本实用新型车身底架正视图。

图8为图6横向断面B-B视图。

图9为图7横向断面C-C视图。

图10为本实用新型车身底架中段乘员舱地板俯视图。

图11为本实用新型车身底架中段行李舱地板俯视图。

图12为图7活动斜撑连接处局部示意图。

图13为时龙骨偏置距离与车身弯曲刚度规律曲线示意图。

图14为时龙骨偏置距离与车身弯曲刚度规律曲线示意图。

图15为本实用新型具体实施例中的车身整体示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1～12所示，本实用新型提供了一种偏置窄龙骨承载式公路客车车身结构，车身结构由前、后围、顶盖、左、右侧围及底架等分总成组成；其中，车身底架分为底架前段1、底架中段2以及底架后段3，如图3点划线所示，龙骨36沿底架中段2的中轴线偏右侧横穿底架中段2，点划线为龙骨36整体偏移后的位置，龙骨左侧桁架结构4与龙骨右侧桁架结构5通过乘员舱地板连接横梁43以及行李舱地板连接横梁连接在一起；其中，如图1点划线所示，龙骨左侧桁架结构4与龙骨右侧桁架结构5的间距由传统的650mm～800mm缩小到200mm～250mm之间，以满足燃油箱的宽度尺寸，底架中段2中的实线部分为现有技术的龙骨位置，即龙骨两侧桁架变动前的位置，点划线为龙骨两侧桁架距离缩小后的位置，与此同时，在底架中段2的龙骨左侧桁架结构4的纵向平面增设活动式斜撑14～16，在龙骨右侧桁架结构5的纵向平面增设固定式斜撑6～8。

在另一种实施例中，龙骨36沿底架中段2中轴线偏右侧的偏移范围为100mm～300mm，且最大偏移量以不影响踏步35的布置为约束条件。

在另一种实施例中，底架中段2下方为行李舱，车身底架上方为乘员舱，将燃油箱34由传统的龙骨外侧置于底架中段2的龙骨两侧桁架结构之间，便可在车身中段底部形成左右两个行李舱37、38，这便增大了行李舱方便乘员取放行李的空间，更有利于乘客取放行李。

在另一种实施例中，龙骨左侧桁架结构4以及龙骨右侧桁架结构5还分别包括：乘员舱地板纵梁24、25，行李舱地板纵梁29、30，龙骨左侧桁架立柱17～21以及龙骨右侧桁架立柱9～13；乘员舱地板纵梁24与行李舱地板纵梁29通过龙骨左侧桁架立柱17～21连接，活动式斜撑14～16设置在相邻的龙骨左侧桁架立柱17～21之间，乘员舱地板纵梁25与行李舱地板纵梁30通过龙骨右侧桁架立柱9～13连接，固定式斜撑6～8设置在相邻的龙骨右侧桁架立柱9～13。

在另一种实施例中，行李舱还包括行李舱地板横梁41、42，乘员舱还包括乘员舱地板横梁39、40以及乘员舱地板连接横梁43，龙骨左侧桁架结构4以及龙骨右侧桁架结构5在乘员舱地板一层由乘员舱地板横梁43连接，在行李舱地板一层由行李舱地板横梁、行李舱中部斜撑连接；其中，在龙骨左侧桁架结构4以及龙骨右侧桁架结构5两侧，并且在行李舱地板横梁41、42之间分别布置V型斜撑31以及在乘员舱地板横梁39、40之间布置V型斜撑26，均呈波浪形布置。

在另一种实施例中，底架中段2与底架前段1的乘员舱地板之间通过V型斜撑27焊接连接，底架中段2与底架后段3的乘员舱地板之间通过V型斜撑28焊接连接，并且V型斜撑27的顶端焊接于乘员舱地板横梁39，V型斜撑28的顶端焊接于乘员舱地板横梁40，V型斜撑27、28的一侧焊接于龙骨左侧桁架结构4上，另一侧焊接于左侧围。

在另一种实施例中，行李舱地板与底架前段1之间通过V型斜撑32焊接连接，行李舱地板与底架后段3之间通过V型斜撑33焊接连接，并且V型斜撑32顶端焊接于行李舱地板横梁41，V型斜撑33的顶端焊接于行李舱地板横梁42，V型斜撑32、33的一侧焊接于龙骨左侧桁架结构4上，另一侧焊接于左侧围。

在另一种实施例中，活动式斜撑两端焊接有连接件44，其通过螺栓46与焊接在骨架上的连接片45固定连接在一起。

为了使本实用新型的结构方案更加清楚，本实用新型以12米公路客车车身底架结构做出的改进进行具体说明：

本实用新型所提出的一种偏置窄龙骨承载式公路客车车身结构，底架结构如图6、图7所示，客车车身结构底架中段2的龙骨左侧桁架结构4与右侧桁架结构5的间距由650mm缩小到250mm，并且将龙骨整体向右偏移200mm，偏移后的龙骨右侧桁架结构与底架前段1以及底架后段3的龙骨右侧桁架结构位于同一纵向平面内，进而达到不影响踏步35的布置，如图6所示，这使得左右侧刚度匹配更为合理，车身结构受力趋于对称。

如图7所示，在底架中段2的龙骨左侧桁架结构4的纵向平面增设活动式斜撑14～16，如图12所示，活动斜撑的两端焊接有连接件44，该连接件通过螺栓46与焊接在骨架上的连接片45固定在一起。

如图8所示，在龙骨右侧桁架结构5的纵向平面增设固定式斜撑6～8，固定式斜撑6～8的角度可根据具体受力情况来调节。

其中，如图7、10、11所示，龙骨左侧桁架结构4由乘员舱地板纵梁24、行李舱地板纵梁29、立柱17～21以及活动式斜撑14～16组成，乘员舱地板纵梁24与行李舱地板纵梁29由立柱17～21连接，立柱的高度为1355mm，乘员舱地板纵梁24与行李舱地板纵梁29长4280mm；如图8、10、11所示，龙骨右侧桁架结构5由乘员舱地板纵梁25、行李舱地板纵梁30、立柱9～13以及固定式斜撑6～8组成，乘员舱地板纵梁25与行李舱地板纵梁30由立柱9～13连接，立柱的高度为1355mm，乘员舱地板纵梁25与行李舱地板纵梁30长4280mm。

如图10所示，在底架中段乘员舱地板的龙骨桁架结构的两侧布置V形斜撑26，且成波浪形布置；其中，底架中段2与底架前段1连接处的V形斜撑27的顶端焊接于乘员舱地板横梁39且位于底架前段纵梁22的对立位置(龙骨左侧桁架结构偏置前与底架前段纵梁22位于同一纵向平面内)，同时，V形斜撑的一侧端焊接于龙骨左侧桁架4上(即乘员舱地板纵梁24)，另一侧端焊接于左侧围以便于纵向力的传递，底架中段2与底架后段3连接处的V形斜撑28的顶端焊接于乘员舱地板横梁40，同时，V形斜撑的一侧端焊接于龙骨左侧桁架4上(即乘员舱地板纵梁24)，另一侧端焊接于左侧围以便于纵向力的传递。

如图11所示，行李舱地板在龙骨左侧桁架结构(4)与右侧桁架结构(5)两侧也布置有V形斜撑31，成波浪形布置；行李舱地板与底架前段1连接处的V型斜撑32的顶端焊接于行李舱地板横梁41，同时V型斜撑32的一侧端焊接于龙骨左侧桁架4上(即行李舱地板纵梁29)，另一侧端焊接于左侧围以便于纵向力的传递，行李舱地板与底架后段3连接处的V型斜撑33的顶端焊接于行李舱地板横梁42，同时V型斜撑33的一侧端焊接于龙骨左侧桁架4上(即行李舱地板纵梁29)，另一侧端焊接于左侧围以便于纵向力的传递。

如图9所示，将燃油箱置于底架中段2的龙骨两侧桁架结构之间，在车身中段底部可形成左右两个行李舱37、38，这便增大了行李舱方便乘员取放行李的空间，更有利于乘客取放行李。

后乘客门共设置四级踏步，每级踏步深度为20mm，高度为340mm，宽度为800mm。

如图1～5所示，本实用新型的一种偏置窄龙骨承载式公路客车车身结构的左右侧刚度匹配过程，其原理如下：

计算原始车身弯曲刚度，记为K；在原始车身结构基础上，等比例缩小底架中段龙骨的左侧桁架以及右侧桁架与中轴线间的相对距离；其次，根据中国公路交通法规，可将龙骨整体沿底架中段的中轴线向开设乘客门一侧(即右侧)偏置至极限位置，并计算此时的车身弯曲刚度，记为K₁；再次，在龙骨整体向右偏置前的初始位置与龙骨整体向右偏置后的极限位置之间取m个等距点，分别计算龙骨向右偏置到以上等距点时的车身弯曲刚度；最后，分别以偏置距离为自变量，车身弯曲刚度为因变量做规律曲线图，如图13所示，从图中找出最大弯曲刚度值对应的偏置距离即为最优解，以此实现左右侧刚度的最佳匹配。

在实际工程运用中，偏置距离的最优解可能位于龙骨偏置极限位置的右侧，其判断依据为：将龙骨整体从极限位置向左侧移动一小距离后计算出的车身弯曲刚度K₂与龙骨位于右侧极限位置时的车身弯曲刚度K₁对比，若K₁>K₂，则偏置距离的最优解位于龙骨偏置极限位置的右侧，但由于踏步布置的限制，龙骨偏向右侧安置的极限位置可视为最优解，此时规律曲线示意图如图14所示；若K₁<K₂，即偏置距离的最优解介于龙骨整体向右偏置前的初始位置与龙骨整体向右偏置后的极限位置之间，此时的曲线示意图如图13所示，从图中找到最大弯曲刚度对应的偏置距离作为最优解；若K₁＝K₂，则偏置距离的最优解介于龙骨向右偏置极限位置与龙骨再向左移动一小距离后对应的偏置位置之间，从图中找到最大弯曲刚度对应的偏置距离为最优解。

具体包括如下步骤：

步骤一、计算车身弯曲刚度，记为K；

步骤二、在车身结构基础上，等比例缩小底架中段龙骨左侧桁架以及右侧桁架与中轴线间的相对距离，将距离缩小后的龙骨左右两侧桁架距离记为L，即如图1中所示的龙骨左右两侧桁架距离L；

步骤三、将龙骨整体沿底架中段的中轴线偏右侧安装，偏置距离记为Y，车身弯曲刚度记为K_Y；

步骤四、将龙骨整体沿底架中段的中轴线向右侧偏置至极限位置，并且以向右偏置的极限位置以不影响踏步的布置为条件，此时偏置距离记为Y_max，并计算此时的车身弯曲刚度，记为K_Ymax；

步骤五、在步骤四的基础上，将龙骨整体沿底架中段的中轴线向左侧移动0.05L，此时龙骨偏置距离记为即并计算车身弯曲刚度，记为

步骤六、比较与K_Ymax的大小，包括：

当时，则龙骨偏置距离的最优解介于龙骨整体偏置前的初始位置与偏置后的极限位置之间，在龙骨整体向右偏置前的初始位置与龙骨整体向右偏置后的极限位置之间取m个等距点，龙骨偏置距离记为Y₁，Y₂，…，Y_m，并计算相应的车身弯曲刚度K_Y1，K_Y2，…，K_Ym；分别以龙骨偏置距离Y为自变量，以车身弯曲刚度K_Y为因变量做规律曲线图，如图13所示，从图中找出最大车身弯曲刚度对应的偏置距离即为最优解；在本实施例中m为3～5；

当时，则偏置距离的最优解位于龙骨偏置极限位置的右侧，但由于踏步布置的限制，龙骨位于右侧极限位置对应的偏置距离Y_max即为最优解。

在另一种实施例中，龙骨左侧桁架结构4与龙骨右侧桁架结构5间距为200mm～250mm，以满足燃油箱34的宽度尺寸，龙骨沿底架中段2中轴线偏右侧的偏移范围为100mm～300mm，且龙骨的最大偏移量以不影响踏步的布置为约束条件。

实施例

本实用新型提供的一种偏置窄龙骨承载式公路客车车身结构的左右侧刚度匹配过程，包括如下步骤：

步骤一、测量原始车身结构龙骨左侧桁架与右侧桁架的距离为650mm，计算车身弯曲刚度K＝1.05×10⁷N/m；

步骤二、在车身结构基础上，等比例缩小底架中段龙骨的左侧桁架以及右侧桁架与中轴线间的相对距离，距离缩小后的龙骨左右两侧桁架距离L＝250mm；

步骤三、将龙骨整体沿底架中段的中轴线向右侧偏置至极限位置，偏置距离Y_max＝200mm，并计算此时的车身弯曲刚度K_Ymax＝1.26×10⁷N/m；

步骤四、再将龙骨整体沿底架中段的中轴线向左侧移动10mm，即并计算车身弯曲刚度

步骤五、比较与K_Ymax的大小，此时，故车身弯曲刚度K_Ymax对应的偏置距离Y_max＝200mm为最优解，据此实现左右侧刚度的最佳匹配。

根据本实用新型设计了一款12米的偏置窄龙骨承载式公路客车车身结构，其中底架中段长为6.175m，宽为2.434m，高为1.355m，如图15所示，车身结构性能的CAE分析结果如下：

改进模型的车身弯曲刚度：1.26×10⁷N/m

原始模型的车身弯曲刚度：1.05×10⁷N/m

改进模型的车身骨架质量：2703.27kg

原始模型的车身骨架质量：2810.37kg

以上分析结果表明本申请采用龙骨偏置的方式对左右侧刚度具有很好的匹配效果，车身弯曲刚度提高了20％，车身骨架质量也减少107kg。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。