大客车底盘车架结构及分析 作者:中国商用车辆网 来源:中国商用车辆网 日期:2004-01-18 浏 览量:1000 次
如果人们把发动机描述为汽车的“心脏”， 那么作为汽车重要组成部 分的车架就可以称为汽车的“骨骼”了。

车架是汽车所有总成零件“生 存”的载体，受力复杂。

通过行走系和车身的力都作用于车架上，车 架结构的好坏及载荷分配是否合理是汽车设计成功与否的关键因素。

车架结构设计是否合理对汽车有着十分重要的意义， 特别是客车底盘， 在设计过程中不但要考虑各总成零部件的合理布置以及其可靠性、 工 艺性和维修的方便性， 还要充分考虑最大限度地满足车身对底盘的特 殊要求，如纵梁的结构、横梁及外支架的位置及连接方式、行李箱大 小、地板高度和位置，等等。

对同样型号的客车底盘，不同的用户对 车架的要求不尽相同，甚至有较大的差异。

这里着重分析大客车底盘 车架的结构特点，阐述其设计要点。

大客车底盘车架的基本结构
大客车底盘的车架一般包括直通大梁式、 三段式和全桁架(无车架) 式 3 种结构型式，分别与车身构成非承载式、半承载式和全承载式结 构。

根据其不同的用途和工艺特点，车架与车身一般采用弹性或刚性


连接。

现国内外大都采用刚性连接，以使车架与车身共同承载，受力 趋于合理化，从而提高车辆的可靠性和安全性。

1．直通大梁式 该结构是传统的结构型式，采用槽形或矩型截面纵梁，有些车型 还有加强副纵梁。

根据不同的要求，纵梁设计可前后贯通，也可前、 中和后搭接成不同高度或不同宽度的结构， 有些车型受后桥和地板高 度要求的限制而在该处设计成结构复杂的“Ω”型。

横梁结构一般采用 “I 型或双槽背对形成的“I”型，有时也采用“○”型横梁。

根据布置和总 成的安装要求， 同一车架可同时采用多种型式的组合和不同的横梁翼 面，车架总成可设计成前后等宽或不等宽结构。

直通大梁式车架结构简单、工艺性好，但存在本身质量大、总成 布置困难、受力不均匀和损坏后难以修复等缺点，主要用于城市公交 和普通短途客运车辆。

2．三段式 该结构前、后段为槽形大梁，中段为桁架结构(行李舱区)。

根据不 同的车型和承载情况， 采用不同规格的异型钢管焊接成箱形框架结构， 通过焊接(或焊接和铆接)同前后大梁连接在一起。

对于钢板弹簧悬架， 中间桁架一般不超过悬；架安装区域；但对于空气弹簧悬架，为增加 行李箱容积，有些底盘的中间桁架超过悬架安装区，只有操纵区和发 动机区域用较短的槽形大梁。

该结构在国内外被普遍应用于旅游车、长途高速客运大客车，国 内开发和引进的豪华大客车基本都采用这种结构型式。

该结构易于设


计制造，增大了行李箱的容积，但前后纵梁与桁架的连接—复杂，工 艺性要求高。

3．全桁架式 该结构是现代大客车用车架的发展：趋势，是由无车架底架和车 身骨架共同组成的客车承载结构，均采用异型钢管焊接而成。

利用有 限元法设计，可使其受力分布均匀合理，结构安全可靠。

该型式车架 已被部分豪华旅游客车采用，其优点为： ⑴质量轻，能合理承受所有的载荷。

⑵尺寸结构灵活，便于合理地布置各总成和零部件，并能最大限 度地增大行李箱的容积。

⑶局部损坏后维修方便，可灵活替换损坏区。

⑷能充分满足客车对底盘车架的特殊要求。

但该车架零件多，技术工艺要求严格，生产成本高，而且焊缝多， 降低了允许应力。

大客车底盘车架结构设计要点
目前，国内外生产的大客车，其车身与底盘的车架几乎都是刚性 焊接在一起的，共同承受各方面的力。

车架结构的设计应在保证其性 能的前提下， 最大限度地满足车身对底盘车架的要求。

车架受力复杂， 纵梁和横梁截面形状和连接方式各式各样， 要设计出结构合理和可靠 实用的客车底盘车架，除通过理论计算和有限元分析外，还应注意以


下几个方面的问题。

⑴充分考虑各总成零部件的总体布置要求，最大限度地满足车身 对底盘的要求。

⑵大客车车架纵梁和横梁应采用抗弯强度大的槽形截面 16MnL 汽 车用大梁，根据不同的要求和布置需要，截面尺寸可不尽相同。

⑶横梁和纵梁的连接方式是大客车车架设计考虑的重要方面，包 括： ①横梁和纵梁的上下翼面连接。

该型式可提高纵梁的抗扭刚度， 但易产生约束扭转，造成纵梁翼面出现较大的应力。

由于客车车身与 车架共同承载，因此可以采用。

②横梁与纵梁的腹板连接。

该型式刚度差，必须相应加强车架刚 度。

大客车车架不适合使用。

③横梁与纵梁的腹板和下翼面同时连接。

该型式具有前 2 种型式 柔性抗扭和刚性抗弯的综合特点， 是大客车车架横梁和纵梁最好的连 接形式。

⑷横梁与纵梁连接时，横梁端部具有最大的应力，为避免局部区 域出现过大的连接负荷应力， 应通过力口宽断面以尽可能增大连接区 域。

⑸为提高车架的抗弯曲刚度，承受更大的载荷，在直大梁搭接处 及三段式的前、中、后连接处必须焊接加强板。

加强板的厚度不能大 干纵梁厚度，且材质相同。

面积较大时，应采取塞焊、铆接或者螺栓 连接加周边断续焊等。

⑹悬架为高负荷区，在钢板弹簧支架传力处应有加强横梁，或采 用加力筋板和箱状件加强而构成的受剪结构，且该处纵梁不能对接。

⑺等高度纵梁的对焊应远离高负荷区，一般采用 45 度斜焊缝，要 打坡口，且有材质相同、厚度不大于纵梁的加强板。

⑻车架纵梁的钻孔要远离焊缝，一般禁止在翼面上钻孔，若特殊 需要，应尽量靠近腹面，禁止在纵梁弯曲区域内钻孔。

⑼为满足客车车架总体布置要求，可合理地在纵梁翼面上切槽， 但切槽深度不能大于翼面宽度的 2／3。

MAN A55、A62 及重汽公司 开发生产的 E12 等型号大客车底盘均有这样的设计。

⑽横梁和外支架应尽量增力口合理的减重孔。

⑾采用封闭型材的刚性抗扭车架，应使用焊接连接，横梁可采用 管材，插入纵梁中焊接。

大客车底盘车架并不是简单拼凑而成的，只有全面了解整车的布 置和载荷分布情况，通过计算并借鉴国内外先进成熟的经验，才能设 计出结构合理、可靠性安全性高及满足车身要求的大客车底盘车架。

《商用汽车》2003（6） 作者：吴修义











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