全承载式车身骨架的设计及分析
王梦1，刘彩玉2
(1.烟台汽车工程职业学院车辆工程系，山东 烟台 265500）
（2.东北石油大学机械科学与工程学院，黑龙江 大庆 163318)
摘要：根据国家设计标准及相应参数要求设计了一种全承载式车身骨架结构，重点描述了踏步、侧窗、行李舱、后排乘客台阶、天窗等部分的设计，并利用CATIA软件建立车身骨架的三维模型，运用Workbench对车身骨架模型进行了水平弯曲、极限扭转和紧急制动3种工况的有限元分析。结果表明：设计的全承载式车身骨架满足3种极限工况下客车的运动要求，证明此设计具有可靠性。根据有限元的分析结果，提出了增加两纵梁可以更好地减少应力集中的合理性建议。
关键词：全承载式；骨架结构；极限工况；有限元分析
中图分类号：U463.82 文献标识码：A 文章编号：2095-509X(2019)05-0072-04
随着车辆设计技术的不断发展，客车的被动安全性要求越来越高。车身骨架作为客车的重要组件，其受力复杂。利用经典力学方法对其进行结构分析很难得到准确结果，所以应用有限元软件合理地设计和分析车身骨架显得尤为重要。本文详细介绍了车身整体骨架的设计过程，并应用计算机建模软件CATIA和分析软件ANSYS对骨架进行了直观的展示和分析。
1 车身骨架整体方案确定
1.1 设计悬架结构
为适应各种工作环境，车身悬架应具有较高的刚度，以保证转向灵活。笔者通过对各种类型的悬架进行总结，得到了以下3点结论:
1）由于簧距的限制，板簧悬架不适合高重心的车型；
2）簧距大的外摆气簧悬架适合高重心车型；
3）气簧悬架的横向推力杆应采用Y形布置，舍弃横向推力杆与车轴平行的方案。
综上，本文设计的高重心车型全承载式车身采用前后悬架梁加气簧的布置形式。
1.2 车内布局
客车要求车载人数为32人，为使车内布局合理，初步设计车内乘员座位和各功能区的基本位置，如图1所示。
图1 车内布局
1.3 设计车身尺寸
1.3.1 车宽尺寸
车内空间应该足够宽大同时考虑到制造误差，故选择侧蒙皮与骨架之间的间隙范围在5~15mm。车身龙门框采用竖直设计，可以提高侧翻时的抗变形能力。龙门框布局如图2所示。车身骨架宽为2 300mm，整车理论车宽为2 360mm。
图2 龙门框布局
1.3.2 车高尺寸
车高尺寸一般选择能满足车型规定使用性能范围内的最小尺寸。车高尺寸包含整车车高和骨架车高。
作者简介：王梦（1979—），女，讲师，主要研究方向为车辆工程，376118574@qq.com.
通讯作者：刘彩玉， 2628682571@qq.com.
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