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揚(yáng)州大學(xué)廣陵學(xué)院
本科生畢業(yè)論文
畢業(yè)論文題目 6110型雙層客車(chē)車(chē)身造型及骨架設(shè)計(jì)
學(xué) 生 姓 名 薛鼎
專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) 機(jī)械81001
指 導(dǎo) 教 師 鄭再象
完 成 日 期 2014年 6 月 4 日
46
薛鼎 6110型雙層客車(chē)車(chē)身造型及骨架設(shè)計(jì)
摘 要
6110型雙層客車(chē)車(chē)身造型相當(dāng)重要, 它直接影響整車(chē)的視覺(jué)效果。文章簡(jiǎn)要介紹我國(guó)客車(chē)造型的發(fā)展和現(xiàn)狀; 較詳細(xì)說(shuō)明客車(chē)整體、局部造型及內(nèi)飾技術(shù)和在造型中應(yīng)注意的一些問(wèn)題, 并展望我國(guó)客車(chē)造型未來(lái)的新局面。
6110型雙層客車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)過(guò)程中非常重要得一個(gè)環(huán)節(jié)。車(chē)身根據(jù)其承載形式可分為承載式，非承載式和半承載式。按結(jié)構(gòu)劃分，整個(gè)骨架分為前圍、后圍、左側(cè)側(cè)圍和頂蓋五大部分。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要采用auto CAD軟件設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)后置的城市中型客車(chē)車(chē)身骨架的設(shè)計(jì)過(guò)程。文章主要闡述了車(chē)身骨架設(shè)計(jì)原則及依據(jù)，介紹了各種車(chē)身骨架結(jié)構(gòu)形式，給出了車(chē)身骨架設(shè)計(jì)過(guò)程結(jié)構(gòu)與尺寸，并對(duì)車(chē)身骨架進(jìn)行了車(chē)身骨架的受載分析和強(qiáng)度分析，論了車(chē)身骨架的制造工藝.為了滿(mǎn)足車(chē)身強(qiáng)度要求，車(chē)身骨架采用CO2氣體保護(hù)焊焊接。
關(guān)鍵詞：6110型雙層客車(chē) 造型 設(shè)計(jì) 骨架 承載式 受載 焊接
I
ABSTRACT
The importance of busmodeling directly influences the bus vision . Th is article briefly introduces Ch inese busmodeling development and p resent situation,more detailedly describes the w hole and partial area modeling, trim tech2nology and some questions needing attention. It also look s forw ard to the future new situation of Ch inese busmodel2ing.
The 6110body design is an automobile design process Central Africa constant weight fine link.The automobile body acts according to its load bearing form to be possible to divide into the load bearing type, non-load bearing type and half load bearing type. the side encircles with the roof panel five major parts.
Mainly I use auto for this graduation project the CAD software design engine postpositioned city medium passenger train body frame the design process.The article mainly elaborated the body frame principle of design and the basis.Introduced each kind of body frame structural style, has given the body frame design process structure and the size, and carried on the body frame to the body frame to carry the analysis and the intensity analysis, elaborated the body frame manufacture craft.In order to satisfy the skeleton the intensity request, the entire body frame uses the CO2 shielded welding welding.
Key word: 6110Automobile body Modeling Carcase Design Skeleton Load bearing Welding
II
目錄
第一章 緒論 5
1.1課題分析及設(shè)計(jì)定位 5
1.1.1 國(guó)內(nèi)外客車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀和對(duì)我國(guó)長(zhǎng)途客車(chē)要求的分析 5
1.1.2 設(shè)計(jì)基本思路的定位 8
1.2我國(guó)客車(chē)工業(yè)的發(fā)展 8
1.2.1 我國(guó)的客車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀 8
1.2.2 客車(chē)制造工藝的發(fā)展 10
1.3國(guó)外客車(chē)的發(fā)展概況及車(chē)身造型 1.3.1 車(chē)身造型 12
1.3.2 綜合性能
1.3.3 新技術(shù) 13
1.3.4 新材料 13
1.3.5 新工藝 14
第二章 AUTO CAD 在6110型雙層客車(chē)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用 14
2.1前言 15
2.2 AUTO CAD繪圖軟件介紹 15
2.2.1 AUTO CAD繪圖軟件包的特性 15
2.2.2 AUTO CAD系統(tǒng)的設(shè)備組成 15
2.2.3 計(jì)算機(jī) 15
2.2.4 外部設(shè)備 15
2.3 用AUTO CAD 設(shè)計(jì)提高繪圖速度的方法 16
2.3.1 建立常用符號(hào)庫(kù) 16
2.3.2 建立標(biāo)準(zhǔn)件和標(biāo)準(zhǔn)型材庫(kù) 16
2.3.3 開(kāi)發(fā)編輯命令 17
2.3.5 建立總成圖形庫(kù) 17
2.3.6 相關(guān)總成直接調(diào)用 17
2.4 6110型雙層客車(chē)應(yīng)用AUTO CAD的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn) 18
第三章 6110型雙層客車(chē)車(chē)身骨架設(shè)計(jì)原則和依據(jù) 19
3.1 車(chē)身骨架的作用 19
3.2本課題6110型雙層客車(chē)骨架的設(shè)計(jì)原則 19
3.3 本課題骨架的設(shè)計(jì)依據(jù) 21
第四章 各種車(chē)身骨架結(jié)構(gòu)形式分析 22
4.1 6110型雙層客車(chē)客車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)型式分析 22
4.1.1按用途分類(lèi) 22
4.1.2按承載形式分類(lèi) 22
第五章 6110型雙層客車(chē)車(chē)身骨架主要尺寸及結(jié)構(gòu)形式確定 26
5.1.車(chē)身骨架材料及型式 26
5.2結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 26
5.2.1左右側(cè)圍骨架設(shè)計(jì)與分析 26
5.2.2 前、后圍骨架設(shè)計(jì)與分析 28
5.2.3 頂蓋骨架設(shè)計(jì)與分析 29
第六章 6110型雙層客車(chē)車(chē)身骨架強(qiáng)度計(jì)算 31
6.1車(chē)身結(jié)構(gòu)受載分析 31
6.2車(chē)身骨架強(qiáng)度計(jì)算 32
6.2.1車(chē)身扭矩計(jì)算 32
6.2.1計(jì)算公式 36
第七章 6110型雙層客車(chē)車(chē)身骨架制造工藝過(guò)程 40
7.1 車(chē)身骨架的制造 40
7.1.1矩形管的剪切切斷 40
7.2 6110型雙層客車(chē)車(chē)身骨架五大片的合理劃分 41
7.3 6110型雙層客車(chē)骨架的焊接工藝 41
7.3.1 CO2氣體保護(hù)焊 41
7.3.2 6110型雙層客車(chē)車(chē)身骨架五大片的組焊 43
7.3.3 整車(chē)骨架聯(lián)裝組焊 43
第八章 設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)分析 45
8.1存在的不足 45
8.2改進(jìn)方法 45
結(jié) 束 語(yǔ) 46
致 謝 47
第一章 緒論
1.1課題分析及設(shè)計(jì)定位
1.1.1 國(guó)內(nèi)外客車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀和對(duì)我國(guó)長(zhǎng)途客車(chē)要求的分析
當(dāng)今客車(chē)的發(fā)展日新月異。例如，每年的德國(guó)法蘭克福世界客車(chē)展覽會(huì)上均匯集了世界客車(chē)領(lǐng)先企業(yè)的頂尖產(chǎn)品（德國(guó)的奔馳公司、尼奧普蘭公司、曼公司，瑞典的沃爾沃公司、斯堪尼亞公司等）；他們今天展示的全新造型的新產(chǎn)品極有可能就是明天客車(chē)外形的發(fā)展趨勢(shì)。21 世紀(jì)對(duì)各種大、中型客車(chē)發(fā)展的希望是，在安全、方便、快捷的基礎(chǔ)上更舒適和環(huán)保，并且充分體現(xiàn)以人為本的要求；具體表現(xiàn)在，除了“三低”（低污染、低消耗、城市客車(chē)低地板）和“三高”（高比功率——良好的動(dòng)力加速性、高安全可靠性、高舒適性）以及外觀優(yōu)美、座位合適、價(jià)格適中外，在綜合性能方面還應(yīng)該有新的發(fā)展趨勢(shì)；其中包括，新技術(shù)（控制整車(chē)的各個(gè)方面均由計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，為改善制動(dòng)性能和操縱性能而形成的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，裝有永磁式緩速器的傳動(dòng)系統(tǒng)）、適應(yīng)市場(chǎng)要求的新材料，新工藝（提高車(chē)身涂裝工藝標(biāo)準(zhǔn)，逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)的模具化）。
歐洲是世界商用車(chē)的中心，擁有誕生世界第一客車(chē)的榮耀；在客車(chē)誕生 100 多年的今天，依然引領(lǐng)客車(chē)工業(yè)的方向——從發(fā)動(dòng)機(jī)到變速箱、從底盤(pán)到車(chē)身；其 ECE R66 安全標(biāo)準(zhǔn)正成為世界標(biāo)準(zhǔn)。歐洲大型客車(chē)的主要特點(diǎn)是，全承載式車(chē)身，發(fā)動(dòng)機(jī)功率大、扭矩高，且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速呈下降趨勢(shì)（當(dāng)前用柴油機(jī)的最大轉(zhuǎn)速平均為 1190r/min）；其中，約 80％以上的產(chǎn)品采用空氣懸架。這使客車(chē)的行駛速度加快，加速性、爬坡性、可靠性增強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性能、安全性更好；側(cè)傾剛度、行駛平順性、舒適性均有明顯提高。目前，它的技術(shù)先進(jìn)性主要表現(xiàn)在以下 4 個(gè)方面。
①節(jié)能技術(shù)——采用鋁、鎂合金、塑料，減小客車(chē)車(chē)身質(zhì)量；研制風(fēng)阻系數(shù)小的客車(chē)外形，盡可能地降低客車(chē)的空氣阻力；設(shè)計(jì)使用天然氣、甲醇、乙醇等新能源的客車(chē)。
②環(huán)保技術(shù)——改用無(wú)鉛汽油和電子噴射式汽油機(jī)；安裝廢氣處理裝置；客車(chē)零部件的材料采用可回收利用的。
③安全技術(shù)——應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)預(yù)示客車(chē)多方位碰撞的安全性、翻車(chē)時(shí)頂蓋的強(qiáng)度和剛度、保證乘車(chē)人員生存空間的車(chē)身結(jié)構(gòu)等；外，增加安全附加裝置和采用高新技術(shù)產(chǎn)品，如安全帶、安全氣囊、防抱死制動(dòng)統(tǒng)（ABS）、加速防滑系統(tǒng)（ASR）、自動(dòng)差速鎖裝置（ASD）、緩速器。
④底盤(pán)技術(shù)——采用三段式底盤(pán)（半承載式）和無(wú)車(chē)架式底盤(pán)（承載式），使底盤(pán)布置形式呈“柔性化”，以適應(yīng)各種匹配要求。
自20 世紀(jì) 70 年代以來(lái)，中國(guó)客車(chē)經(jīng)歷了近 40 年的發(fā)展；引以自豪的是，國(guó)產(chǎn)客車(chē)基本占據(jù)全部國(guó)內(nèi)客車(chē)市場(chǎng)，沒(méi)有出現(xiàn)國(guó)外客車(chē)大批量擁入中國(guó)市場(chǎng)的現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)的客車(chē)年產(chǎn)銷(xiāo)量均在 8 萬(wàn)多輛，2005 年的全國(guó)從事旅游運(yùn)營(yíng)的大中型客車(chē)達(dá) 60 多萬(wàn)輛。國(guó)產(chǎn)客車(chē)的各大型龍頭企業(yè)已具有相當(dāng)先進(jìn)的設(shè)備和工藝方式、完善的管理經(jīng)驗(yàn)和與之配套的營(yíng)銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)，在設(shè)計(jì)、研制、生產(chǎn)方面具備了一整套完善的技術(shù)力量保障措施，能夠研制和生產(chǎn)不同檔次、不同類(lèi)型的客車(chē)、客車(chē)底盤(pán)、總成；例如，廈門(mén)金龍、鄭州宇通、蘇州金龍、揚(yáng)州亞星等大型客車(chē)廠家。國(guó)產(chǎn)客車(chē)能夠取得如此成就，其主要原因在于，國(guó)產(chǎn)客車(chē)在經(jīng)歷了改裝、仿制、技術(shù)引進(jìn)、中外合資的歷程后，使中國(guó)客車(chē)工業(yè)的整體水平得到極大的提高和客車(chē)的整車(chē)質(zhì)量得到穩(wěn)步發(fā)展，縮小了與國(guó)外先進(jìn)客車(chē)的差距。
盡管如此，與國(guó)際上先進(jìn)的客車(chē)工業(yè)相比，目前仍然存在差距。例如，豪華式客車(chē)的制造主要以組裝方式進(jìn)行。這就需要，盡快地自主開(kāi)發(fā)出國(guó)產(chǎn)的全承載式車(chē)身；迅速增強(qiáng)零部件企業(yè)的自主研發(fā)能力和擴(kuò)大它的生產(chǎn)力，使零部件企業(yè)的發(fā)展與整車(chē)企業(yè)的發(fā)展相匹配；進(jìn)一步提高客車(chē)工業(yè)采用數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造的整體水平，使新型客車(chē)和準(zhǔn)高速車(chē)身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)徹底擺脫傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)路線。只有這樣，我國(guó)才能開(kāi)發(fā)出具有國(guó)際先進(jìn)水平的客車(chē)產(chǎn)品，才能真正地具有客車(chē)工業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
近年來(lái)，隨著改革開(kāi)放的深入發(fā)展，我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，人民的生活水平有了很大的提高，各城市的旅游業(yè)也都蓬勃發(fā)展，人們也就愿意讓自己的節(jié)假日在旅游中度過(guò)。旅游景點(diǎn)大都以某個(gè)大城市為中心。例如，兵馬俑在西安的周?chē)?。景點(diǎn)雖然屬于該城市，但是離市中心又有很遠(yuǎn)的一段距離，所以往返于城市和景點(diǎn)之間的交通問(wèn)題體現(xiàn)了出來(lái)，旅游講的就是游玩時(shí)那種愉快的心情，而旅途中所乘坐環(huán)境是否舒適對(duì)游客的旅游心情有很大的影響。這對(duì)道路和旅游客車(chē)的乘坐舒適性提出了很高的要求，同時(shí)也刺激了旅游客車(chē)業(yè)的發(fā)展。隨著生活水平的提高勢(shì)必對(duì)長(zhǎng)途汽車(chē)有更進(jìn)一步的要求。
1.1.2 設(shè)計(jì)基本思路的定位
縱觀世界汽車(chē)工業(yè)沿革，可以看出，現(xiàn)代汽車(chē)是沿著“底盤(pán)”—“發(fā)動(dòng)機(jī)”——“車(chē)身”逐步發(fā)展完善起來(lái)的。這個(gè)發(fā)展過(guò)程不是以人們的主觀意志為轉(zhuǎn)移的，而在很大程度上取決于當(dāng)時(shí)的科學(xué)技術(shù)水平和物質(zhì)生活水平。由于汽車(chē)與日常生活息息相關(guān)，為了適應(yīng)各種不同的目的和用途乃至車(chē)輛的更新?lián)Q代等，其關(guān)鍵在于車(chē)身。因此，車(chē)身工程是汽車(chē)工業(yè)中最年輕而又發(fā)展最迅速的一個(gè)分支。
而且骨架隨底架、造型、總布置的變化而有著較大的改變，這對(duì)我自己所學(xué)的知識(shí)也是一個(gè)較大的考驗(yàn)，所以我選擇了其中的骨架設(shè)計(jì)。
近幾年來(lái)，我國(guó)由于引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，客車(chē)生產(chǎn)水平有了明顯的提高，但在車(chē)身加工，裝配，焊接，噴漆等工藝上與國(guó)外水平相差很大，再加之企業(yè)生產(chǎn)管理落后，導(dǎo)致我國(guó)客車(chē)生產(chǎn)的工藝水平發(fā)展很慢。根據(jù)這些，我的設(shè)計(jì)基本思路定位：依據(jù)我國(guó)同類(lèi)車(chē)型的設(shè)計(jì)方法，參照國(guó)外同類(lèi)車(chē)型的設(shè)計(jì)方法，在國(guó)內(nèi)大多數(shù)客車(chē)生產(chǎn)矩形與方形管材為主要構(gòu)件，6110型雙層客車(chē)車(chē)身骨架構(gòu)件壁厚一般小于2mm，骨架焊接均采用CO2氣體保護(hù)焊方法來(lái)設(shè)計(jì)各個(gè)骨架總成。
1.2我國(guó)客車(chē)工業(yè)的發(fā)展
1.2.1 我國(guó)的客車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀
客車(chē)是現(xiàn)代社會(huì)的主要交通工具。世界各主要客車(chē)生產(chǎn)廠無(wú)不應(yīng)用最新科技成果致力于客車(chē)新產(chǎn)品的研制和開(kāi)發(fā)，不斷向市場(chǎng)提供有競(jìng)爭(zhēng)力的新型客車(chē)。我國(guó)公路建設(shè)的快速發(fā)展為客車(chē)工業(yè)的崛起提供了外部條件，而十余年對(duì)客車(chē)企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造，引進(jìn)國(guó)外生產(chǎn)技術(shù)及產(chǎn)品，是客車(chē)工業(yè)快速發(fā)展的內(nèi)部條件。我國(guó)客車(chē)產(chǎn)品經(jīng)過(guò)四十余年的發(fā)展，經(jīng)過(guò)了“貨車(chē)改裝客車(chē)”，“貨車(chē)底盤(pán)改裝客車(chē)”的初級(jí)階段后，現(xiàn)已成為汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中的一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)及產(chǎn)品體系。一汽等汽車(chē)集團(tuán)均成立了客車(chē)及客車(chē)底盤(pán)的研發(fā)、生產(chǎn)及銷(xiāo)售獨(dú)立的公司，我國(guó)100余個(gè)客車(chē)大、中、小型生產(chǎn)企業(yè)年銷(xiāo)售已超過(guò)250億元，并形成由10-15個(gè)客車(chē)企業(yè)組成領(lǐng)跑的“第一方陣”，其客車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量集中度己達(dá)70%以上。以我國(guó)為例，2000年公路客車(chē)的客運(yùn)量、旅客周轉(zhuǎn)量分別占全社會(huì)客運(yùn)量和旅客周轉(zhuǎn)量的91.2%和54.3%;與此同時(shí)，全國(guó)城市客車(chē)客運(yùn)量達(dá)341.1億人次，全國(guó)各地的城市客車(chē)是城內(nèi)交通的根本命脈。2001年，我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)品的構(gòu)成發(fā)生了歷史性變化：三大汽車(chē)產(chǎn)品的產(chǎn)銷(xiāo)量中，客車(chē)(含大、中、小、微型)年產(chǎn)銷(xiāo)量首次超過(guò)轎車(chē)、載貨汽車(chē)，而居前位。為了滿(mǎn)足人民群眾出行的需要，除了積極發(fā)展提供給個(gè)人使用的轎車(chē)外，我國(guó)以確定“發(fā)展公共交通為主”的道路交通指導(dǎo)方針。所以，客車(chē)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)水平和產(chǎn)品質(zhì)量直接關(guān)系到生產(chǎn)廠家競(jìng)爭(zhēng)存活和廣大乘客的生命安全，受到各方面的重視與關(guān)注，而且人們對(duì)客車(chē)的安全性、操縱性、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性的要求不斷提高?？蛙?chē)整體骨架是客車(chē)車(chē)身最基本的結(jié)構(gòu)，起支撐蒙皮和內(nèi)外飾件、承載載荷的作用，決定著客車(chē)的安全性。統(tǒng)計(jì)資料表明，車(chē)身是客車(chē)自重和價(jià)格的主要組成部分，占客車(chē)自重和制造生本的40%-60%，通常它的重量又是底盤(pán)(含發(fā)動(dòng)機(jī))整備重量的0.8-1.2倍，所以影響著動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、載客量。
公路和城市客運(yùn)量的快速發(fā)展，促進(jìn)了我國(guó)客車(chē)制造工業(yè)的快速發(fā)展。2001年，國(guó)內(nèi)客車(chē)制造企業(yè)共生產(chǎn)大中輕型客車(chē)26.5萬(wàn)輛，占汽車(chē)總量的11.4%，為了盡快提高我國(guó)客車(chē)產(chǎn)品的質(zhì)量和工藝水平，從“七五”開(kāi)始，客車(chē)行業(yè)先后有幾十家投入基金進(jìn)行技術(shù)改造，十余家企業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的客車(chē)制造廠合資合作，引進(jìn)先進(jìn)的客車(chē)產(chǎn)品，制造技術(shù)，工藝設(shè)備，促進(jìn)了可測(cè)的升級(jí)換代和產(chǎn)品制造質(zhì)量的提高，特別是我國(guó)客車(chē)大中型企業(yè)，緊緊依靠科技進(jìn)步，瞄準(zhǔn)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平，開(kāi)發(fā)水平，工藝技術(shù)與設(shè)備水平有了顯著的提高，部分大型客車(chē)企業(yè)的制造工藝及其工藝設(shè)備已經(jīng)接近或達(dá)到當(dāng)前國(guó)際水平。
經(jīng)過(guò)“七五”，“八五”和“九五“建設(shè)，客車(chē)工業(yè)作為汽車(chē)工業(yè)的一個(gè)重要組成部分，無(wú)論是客車(chē)的產(chǎn)量，品種，還是客車(chē)產(chǎn)品質(zhì)量和制造工藝水平都有了較大幅度的提高，基本上滿(mǎn)足了國(guó)名經(jīng)濟(jì)發(fā)展和旅客運(yùn)輸?shù)男枰?，?guó)內(nèi)客車(chē)市場(chǎng)占有率90%以上，部分客車(chē)產(chǎn)品已打入了國(guó)際市場(chǎng)，形成了一批具有適當(dāng)經(jīng)濟(jì)規(guī)模，技術(shù)起點(diǎn)高，開(kāi)發(fā)能力強(qiáng)和有一定競(jìng)爭(zhēng)力的客車(chē)集團(tuán)。
隨著計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用，我國(guó)客車(chē)企業(yè)的設(shè)計(jì)手段開(kāi)始走向現(xiàn)代化已有落后的手工圖板設(shè)計(jì)發(fā)展到先進(jìn)的CAD\CAE\CAM，以及利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行客車(chē)造型設(shè)計(jì)和三維設(shè)計(jì)，建立客車(chē)產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)，增強(qiáng)了客車(chē)的開(kāi)發(fā)能力，減少了設(shè)計(jì)周期，提高了企業(yè)在客車(chē)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。
1.2.2 客車(chē)制造工藝的發(fā)展
改革開(kāi)放以來(lái)，國(guó)家加大了客車(chē)企業(yè)的技術(shù)改造的支持力度，大中型客車(chē)企業(yè)通過(guò)國(guó)家立項(xiàng)，銀行貸款，企業(yè)自籌，和發(fā)行股票等方式籌集資金，“七五“，“八五“和“九五”期間分別投入技改資金7.2億元，15億元，和8億元，進(jìn)行大規(guī)模的技術(shù)改造與技術(shù)引進(jìn)，使國(guó)外先進(jìn)的客車(chē)制造工藝，裝備和技術(shù)在客車(chē)企業(yè)得到推廣。
焊裝：1.研制成功先進(jìn)適用的客車(chē)車(chē)身專(zhuān)用焊接裝備。這些設(shè)備結(jié)構(gòu)完善，配套齊全，使用方便，實(shí)現(xiàn)了車(chē)身焊接的胎具化，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)力，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了焊裝過(guò)程的機(jī)械化，自動(dòng)化水平。
2.焊接方法普遍采用了生產(chǎn)效率高，操作性穩(wěn)定的焊接質(zhì)量?jī)?yōu)，使用成本低，適應(yīng)性強(qiáng)和易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動(dòng)化的CO2氣體保護(hù)焊。同時(shí)，為了確保車(chē)身外觀質(zhì)量，減少變形，單面雙點(diǎn)和雙面點(diǎn)焊電阻焊越來(lái)越多的在側(cè)蒙皮焊接上得到應(yīng)用。對(duì)一些特殊材料和鋁板，鋁型材，玻璃鋼等制成的骨架，蒙皮等，則采用氬弧焊，粘接等其他工藝裝配。
3.對(duì)象車(chē)身前圍和風(fēng)窗框這樣尺寸形狀精確要求較高的總成件，除了使用前圍焊接夾具外，為了保證裝配質(zhì)量，制作了風(fēng)窗框檢驗(yàn)樣價(jià)，用來(lái)對(duì)風(fēng)窗框進(jìn)行檢驗(yàn)和整形，確保了風(fēng)窗玻璃的安裝精度。
4.焊接工序的安排，一般采取顯示焊裝生產(chǎn)流水線，完成六大片和白車(chē)身的焊裝作業(yè)，在主生產(chǎn)線外進(jìn)行總成的焊接，工藝小車(chē)，滑撬等移動(dòng)工具得到廣泛應(yīng)用，焊接工件的運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。
5.采用可調(diào)式的車(chē)身，骨架焊裝胎具，能夠適應(yīng)客車(chē)車(chē)身的變化和品種多，批量小的生產(chǎn)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了車(chē)身骨架的柔性化生產(chǎn)。
1.3國(guó)外客車(chē)的發(fā)展概況及車(chē)身造型
1.3.1 車(chē)身造型
在車(chē)身造型方面具有如下新特點(diǎn)：
● 采用了電子倒車(chē)鏡，使整車(chē)顯得雍容華貴；
● 側(cè)窗有加大的趨勢(shì)，目前側(cè)窗設(shè)計(jì)高度達(dá)到或接近1200 mm，約為整個(gè)側(cè)圍高度的2/5；
● 前后保險(xiǎn)杠逐漸失去"保險(xiǎn)"作用，其外形和整個(gè)前后圍縱向特性線成為連續(xù)光滑曲線，使整車(chē)更顯得"干凈利索" ；
● 側(cè)窗造型一改過(guò)去的直立柱，多采用曲線立柱，使整車(chē)富于變化；
● 外形各異的燈具對(duì)整車(chē)外形"畫(huà)龍點(diǎn)睛"的作用；
● 重視細(xì)部造型，如輪罩，一改過(guò)去呆板的圓形形狀，輪罩的設(shè)計(jì)更注重和整車(chē)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，同時(shí)也更富于變化；
● 一些新的外飾件的采用，對(duì)整車(chē)的造型也起到了不同程度的作用。如側(cè)艙門(mén)采用鋁合金合頁(yè)或橡膠合頁(yè)，豪華客車(chē)多采用粘接式前后風(fēng)擋玻璃及側(cè)窗，也有的采用推拉式側(cè)窗；
● 其它外飾件的采用，如側(cè)標(biāo)志燈、側(cè)反射器、高位制動(dòng)燈、示廓燈的布置以及車(chē)門(mén)的型式和布置都對(duì)整車(chē)的外形有不同程度的作用和影響。
● 狀的組合燈具，富于變化；車(chē)身高度增加，整車(chē)造型以小圓角過(guò)渡為主，各主要表面如前后圍等局部造型更富于變化，粘接側(cè)窗的采用使整車(chē)外表更加平整。
1.3.2 綜合性能
對(duì)于各種大中型客車(chē)，要求在安全、方便、快捷的基礎(chǔ)上，能更舒適、環(huán)保，充分體現(xiàn)以人為本的要求。用戶(hù)對(duì)客車(chē)的要求有低污染、低消耗、低地板(對(duì)城市客車(chē))，價(jià)格適中以及高比功率(良好的動(dòng)力加速性)、高安全可靠性、高舒適性、外觀優(yōu)美、合適的座位數(shù)等(即“三低”、“三高”等要求)
1.3.3 新技術(shù)
電腦技術(shù)：當(dāng)代客車(chē)如能在整車(chē)各個(gè)方面都由一個(gè)電腦模塊控制，并通過(guò)電腦模塊收集車(chē)輛各方面的使用信息和車(chē)輛的各種使用狀況，車(chē)輛整車(chē)性能將有一新的突破。
代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)：城市客車(chē)將大量使用氣體燃料，其中主要是壓縮天然氣，另外混合動(dòng)力客車(chē)也將越來(lái)越多。
制動(dòng)性能：城市客車(chē)一般行駛于路況比較復(fù)雜的城市道路，制動(dòng)系統(tǒng)的使用頻率很高，對(duì)車(chē)輛制動(dòng)性能的要求也很?chē)?yán)格，不僅要跑得快，而且要站得住，因此，ABS、ASR等裝置將成為標(biāo)準(zhǔn)裝備。
操縱性能：配置液壓轉(zhuǎn)向助力器、自動(dòng)變速器等，以便于操縱，降低駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，避免車(chē)輛起步、換擋時(shí)的沖擊，行駛平穩(wěn)，提高乘坐舒適性，而且還能提高傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性，降低維修成本?？蛙?chē)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將盡可能采用吸能式轉(zhuǎn)向軸和方向盤(pán)，當(dāng)正面受強(qiáng)烈沖擊時(shí)，方向機(jī)轉(zhuǎn)向軸最大可移50mm，方向盤(pán)最大可變形50mm，最大限度地緩和內(nèi)部硬物對(duì)駕駛員產(chǎn)生的沖擊。
傳動(dòng)系統(tǒng)：將安裝永磁式緩速器，此裝置在客車(chē)下長(zhǎng)坡或由高速減速時(shí)，將發(fā)揮出非常穩(wěn)定的制動(dòng)力，增強(qiáng)行駛時(shí)的安全感，還能減輕駕駛疲勞，延長(zhǎng)制動(dòng)摩擦片和輪胎的使用壽命。
1.3.4 新材料
各種適用于客車(chē)的新材料將不斷開(kāi)發(fā)和利用，如高強(qiáng)度的車(chē)體骨架，并擴(kuò)大非金屬材料及新型裝飾材料在車(chē)輛上的應(yīng)用，以適應(yīng)市場(chǎng)要求。
1.3.5 新工藝
客車(chē)制造商將不斷采用新工藝，例如將提高車(chē)身涂裝工藝標(biāo)準(zhǔn)，以便車(chē)身骨架防腐能力更強(qiáng)、外形更為美觀，逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)的模具化，減少人為影響因素。 第二章 AUTO CAD 在6110型雙層客車(chē)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用
2.1前言
客車(chē)是批量生產(chǎn)的復(fù)雜的機(jī)械產(chǎn)品。傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)，從圖紙繪制到產(chǎn)品批量生產(chǎn)，一般需要5年時(shí)間。如果應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD技術(shù)，可使新車(chē)開(kāi)發(fā)周期由過(guò)去5年縮短為3年，汽車(chē)CAD系統(tǒng)支持方案設(shè)計(jì)，總體設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)過(guò)程的各個(gè)階段。汽車(chē)CAD由5個(gè)基本功能模塊組成：造型，分析設(shè)計(jì)，自動(dòng)繪圖，動(dòng)態(tài)模擬，數(shù)控。自動(dòng)繪圖AUTO CAD支持著詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，是汽車(chē)CAD最重要的基礎(chǔ)。
2.2 AUTO CAD繪圖軟件介紹
AUTO CAD是屬于交互式計(jì)算機(jī)繪圖軟件包之一，使用簡(jiǎn)單的交互方式，用戶(hù)可以輸入AUTO CAD命令，揭示及數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換成圖形顯示。
2.2.1 AUTO CAD繪圖軟件包的特性
（1）對(duì)話(huà)方式輸入信息，使用簡(jiǎn)便，易學(xué)易懂；
（2）適用機(jī)種多；
（3）繪圖命令功能強(qiáng)大，并具備擴(kuò)充能力；
（4）用途廣泛。
2.2.2 AUTO CAD系統(tǒng)的設(shè)備組成
AUTO CAD系統(tǒng)所需設(shè)備由計(jì)算機(jī)和附加于基本計(jì)算機(jī)之上的外部設(shè)備組成。
2.2.3 計(jì)算機(jī)
計(jì)算機(jī)是AUTO CAD 系統(tǒng)的核心部分，各種外部設(shè)備均連結(jié)在計(jì)算機(jī)上。AUTO CAD 系統(tǒng)可以使用各種不同類(lèi)型的計(jì)算機(jī)，微型計(jì)算機(jī)，小型計(jì)算機(jī)，大型計(jì)算機(jī)均可。
2.2.4 外部設(shè)備
外部設(shè)備是用以完成各種特定功能。一個(gè)完整的AUTO CAD系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)包括以下幾種外部設(shè)備。
a)繪圖儀：繪圖儀是用以產(chǎn)生圖形的硬拷貝。最常用的繪圖儀有筆式繪圖儀，打印機(jī)式繪圖儀和靜電繪圖儀。
b)打印機(jī)：打印機(jī)是可以產(chǎn)生字符信息的硬拷貝。主要有點(diǎn)陣式打印機(jī)，字模打印機(jī)，激光打印機(jī)和噴墨打印機(jī)。
c)顯示器：顯示器用以監(jiān)視計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程。AUTO CAD系統(tǒng)可以采用單色顯示器，也可以采用彩色顯示器。
d)輸入設(shè)備：如同文字處理系統(tǒng)需要有鍵盤(pán)輸入字母，數(shù)字和符號(hào)一樣，AUTO CAD 系統(tǒng)也需要輸入設(shè)備輸入命令，提示及數(shù)據(jù)。最常用的輸入設(shè)備有鍵盤(pán)，數(shù)字化儀，鼠標(biāo)，光筆。
2.3 用AUTO CAD 設(shè)計(jì)提高繪圖速度的方法
AUTO CAD二維繪圖軟件包可以畫(huà)各種圖形實(shí)體，具有進(jìn)行圖形變換，賦予圖形屬性，編輯已有，提供字符及尺寸標(biāo)注等多種功能。當(dāng)客車(chē)設(shè)計(jì)人員使用AUTO CAD 繪圖軟件繪制圖形文件時(shí)，關(guān)鍵是AUTO CAD 系統(tǒng)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，形成專(zhuān)業(yè)的繪圖環(huán)境，這樣在比較熟練的情況下，比手工繪圖要快4~5倍，為提高繪圖效率，在客車(chē)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)時(shí)，要用以下方法來(lái)提高繪圖速度。
2.3.1 建立常用符號(hào)庫(kù)
（1）開(kāi)發(fā)形位公差標(biāo)注軟件。這些形位公差符號(hào)放在數(shù)字化儀上，可利用鼠標(biāo)隨時(shí)選取。形位公差符號(hào)如下：直線度，平面度，圓度，對(duì)稱(chēng)度，平行度，垂直度，傾斜度，同軸度，同心度，位置度，線輪廓度，面輪廓度和跳動(dòng)等。
（2）根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)發(fā)制圖標(biāo)注符號(hào)。有斜度，錐度，粗糙度和方向號(hào)，剖切號(hào)，比例號(hào)，焊接符號(hào)等八類(lèi)三十余種。
2.3.2 建立標(biāo)準(zhǔn)件和標(biāo)準(zhǔn)型材庫(kù)
在原有AUTO CAD 通用軟件的基礎(chǔ)上，運(yùn)用AUTO LIST 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)一些實(shí)用繪圖命令，使AUTO CAD 這一通用軟件更接近于專(zhuān)業(yè)化，以提高繪圖效率。這些實(shí)用繪圖命令包括：螺釘帽，螺栓帽，螺紋，平墊螺母，平墊螺栓聯(lián)接，彈簧墊螺母，彈簧墊螺栓聯(lián)接，向心滾子軸承，推力軸承，薄壁矩形管，角鋼。這些開(kāi)發(fā)的繪圖命令都在數(shù)字化儀上，操作非常簡(jiǎn)單，只要將鼠標(biāo)器對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)命令的矩形框命令內(nèi)，即可拾取此命令，在根據(jù)顯示器的提示，輸入相應(yīng)數(shù)值，可畫(huà)出想要的圖形。
2.3.3 開(kāi)發(fā)編輯命令
根據(jù)實(shí)際開(kāi)發(fā)使用的編輯命令，要具有改層，設(shè)層，凍層，解凍，尺寸快及剖面線塊的釋放和插入漢字文件。這些實(shí)用編輯命令也布置在數(shù)字化儀上，操作簡(jiǎn)便。2.3.4 開(kāi)發(fā)實(shí)用尺寸標(biāo)注命令
它包括薄壁件，倒角，非對(duì)稱(chēng)類(lèi)公差，各種孔（光孔，螺孔，沉孔，錐孔等）標(biāo)注命令。這些尺寸標(biāo)注命令布置在數(shù)字化儀上，只要將鼠標(biāo)對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)命令的矩形框內(nèi)，即可拾取此命令。
2.3.5 建立總成圖形庫(kù)
建立不同檔次車(chē)型的各總成圖形庫(kù)，以便在繪圖過(guò)程中靈活拼湊。將底架，側(cè)圍骨架，前后圍骨架，蒙皮，地板，乘客門(mén)，側(cè)窗，頂風(fēng)窗，座椅，行李倉(cāng)及各種附件分車(chē)型設(shè)多級(jí)目錄，用標(biāo)準(zhǔn)圖號(hào)以文件形式存入計(jì)算機(jī)內(nèi)，形成專(zhuān)業(yè)的繪圖環(huán)境。由于客車(chē)設(shè)計(jì)的繼承性，許多圖紙大同小異，做同類(lèi)設(shè)計(jì)時(shí)，就可以借用已經(jīng)存入計(jì)算機(jī)的各種圖紙，加以相應(yīng)的修改就可生成想要的新圖。
2.3.6 相關(guān)總成直接調(diào)用
在設(shè)計(jì)時(shí)，總布置和各個(gè)分總成一起采用計(jì)算機(jī)繪圖，相關(guān)總成可直接調(diào)用，從而減少不必要的重復(fù)工作，提高總體設(shè)計(jì)的效率。如繪制側(cè)圍蒙皮時(shí)要先畫(huà)出側(cè)圍骨架圖形，用計(jì)算機(jī)繪圖就可將已畫(huà)好的側(cè)圍骨架拷貝一份使用，節(jié)約時(shí)間，也避免了重復(fù)制圖可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤。
2.4 6110型雙層客車(chē)應(yīng)用AUTO CAD的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)
a)精確。用AUTO CAD 作圖可以精確到小數(shù)點(diǎn)后面13位，邊界的標(biāo)準(zhǔn)比人工方法更可靠。
b)方便快捷。用AUTO CAD 繪圖時(shí)進(jìn)行拷貝，編輯等工作，加快了繪圖速度。如6110型雙層客車(chē)乘客區(qū)座椅布置，用傳統(tǒng)的手工制圖需一個(gè)個(gè)地畫(huà)出每個(gè)圖，而AUTO CAD 可用ARRAY（陣列）命令畫(huà)出多個(gè)相同的實(shí)體。如果對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，形成專(zhuān)業(yè)的繪圖環(huán)境。則繪圖速度更快。修改圖形只需要對(duì)有錯(cuò)誤的部分重新編輯，其速度比手工快25倍。
c)圖面整潔，清晰。用AUTO CAD 技術(shù)作出圖形，因格式規(guī)整，線條均勻，字符優(yōu)美，整潔清晰，令人賞心悅目。
d)一致性。6110型雙層客車(chē)車(chē)型的制圖需要有很多繪圖人員共同參加，手工制圖會(huì)因個(gè)人繪圖風(fēng)格不同而達(dá)不到一致的效果，用AUTO CAD 技術(shù)由于使用的方法相同，使最后繪出的一套圖紙可以保持高度的一致性。
e)有利于客車(chē)設(shè)計(jì)的系列化，通用化。系列化，通用化設(shè)計(jì)是客車(chē)技術(shù)發(fā)展的方向，在搞好基礎(chǔ)車(chē)型的同時(shí)，發(fā)展不同檔次的變型產(chǎn)品，有利于客車(chē)底盤(pán)，總成，車(chē)身附件，附屬設(shè)備等配套產(chǎn)品的統(tǒng)一及定點(diǎn)生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本。用AUTO CAD 技術(shù)設(shè)計(jì)變車(chē)型時(shí)，可有效縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，提高了設(shè)計(jì)的效率。
AUTO CAD 系統(tǒng)用于客車(chē)設(shè)計(jì)從角度看已不存在問(wèn)題，其關(guān)鍵是對(duì)軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，形成專(zhuān)業(yè)繪圖環(huán)境，加速研究圖形掃描及識(shí)別技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)繪圖自動(dòng)化。
第三章 6110型雙層客車(chē)車(chē)身骨架設(shè)計(jì)原則和依據(jù)
3.1 車(chē)身骨架的作用
車(chē)身骨架設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足車(chē)身剛度和強(qiáng)度要求，剛度不足，將會(huì)引起車(chē)身的門(mén)框、窗框，發(fā)動(dòng)機(jī)艙口及行李箱口等的變形，導(dǎo)致玻璃破裂，車(chē)門(mén)卡死，低剛度必然伴隨有低的固有振動(dòng)頻率，易發(fā)生結(jié)構(gòu)共振和聲響，并削弱結(jié)構(gòu)接頭的連接強(qiáng)度，此外，還會(huì)影響到安裝在地架上的總成的相對(duì)位置，而結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠則引起構(gòu)件早期出現(xiàn)裂紋和疲勞斷裂，車(chē)身裝配中，車(chē)身骨架是車(chē)身裝配的一個(gè)基礎(chǔ)，它的尺寸和形狀誤差直接影響車(chē)身裝配件的安裝，因此，在車(chē)身骨架制造中，必須對(duì)它的尺寸和變形進(jìn)行嚴(yán)格的控制。
3.2本課題6110型雙層客車(chē)骨架的設(shè)計(jì)原則
6110型雙層客車(chē)根據(jù)要求采用半承載式車(chē)身，根據(jù)半承載式車(chē)的特點(diǎn)知其車(chē)身要承擔(dān)一部分的載荷從而適當(dāng)減輕車(chē)架質(zhì)量，所以在車(chē)身骨架設(shè)計(jì)中，首要考慮的關(guān)鍵是車(chē)身骨架的強(qiáng)度與剛度，同時(shí)還要滿(mǎn)足車(chē)身總布置的要求，使用環(huán)境以及市場(chǎng)定位的要求，所以設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：
1.在保證車(chē)身骨架強(qiáng)度與剛度的要求下，滿(mǎn)足車(chē)身總布置的要求，如有沖突，二者必須協(xié)調(diào)解決；
2.保證有良好的加工工藝，以減少加工難度；
3.通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡量減少車(chē)身骨架的重量；
4.在設(shè)計(jì)骨架總成結(jié)構(gòu)的形式時(shí)，應(yīng)充分考慮到其系列化變形的要求,降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效率。
5.在保證總布置及強(qiáng)度條件下，盡可能降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效率。
6110型雙層客車(chē)體骨架設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足車(chē)身剛度和強(qiáng)度的要求。剛度不足，將會(huì)引起車(chē)身的門(mén)框，窗框，發(fā)動(dòng)機(jī)艙口及行李箱口等的變形，導(dǎo)致玻璃破裂，車(chē)門(mén)卡死；低剛度必然伴隨有低的固有振動(dòng)頻率，易發(fā)生結(jié)構(gòu)共振和聲響，并削弱結(jié)構(gòu)接頭的連接強(qiáng)度；此外，還會(huì)影響安裝在底架上的總成的相對(duì)位置。而結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠則將引起構(gòu)件早期出現(xiàn)裂紋和疲勞斷裂。
大中型客車(chē)一般采用骨架式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)骨架一般由扭轉(zhuǎn)剛性很高的封閉斷面的矩形管構(gòu)成，因此強(qiáng)度和剛度較高，外蒙皮只起裝飾的作用。
其優(yōu)點(diǎn)是：改變客車(chē)外形比較容易；車(chē)門(mén)和窗的開(kāi)口部可以增大；外蒙皮無(wú)鉚釘，可以實(shí)現(xiàn)較漂亮的外觀；采用合理的設(shè)計(jì)（優(yōu)化）可以減輕重量。
缺點(diǎn)：所有零件均由焊接裝配，焊接質(zhì)量不易掌握；型材防腐難度較大。
整個(gè)骨架分為前圍、后圍、左側(cè)圍、右側(cè)圍和頂蓋五大部分。
前圍骨架——客車(chē)前面車(chē)身的骨架，供安裝儀表板、前燈具、保險(xiǎn)杠、雨刮、前風(fēng)窗等；
后圍骨架——客車(chē)后面車(chē)身的骨架，供安裝后風(fēng)窗、后門(mén)、后保險(xiǎn)杠、后燈等；
頂蓋骨架——車(chē)身頂蓋的骨架，將前后、左右骨架連在一起構(gòu)成封閉結(jié)構(gòu)。同時(shí)，供安裝空調(diào)部件、通風(fēng)窗、燈具、行李架等附件；
車(chē)身頂蓋的特點(diǎn)：
1）連接側(cè)圍，協(xié)同側(cè)圍一起工作；
2）車(chē)身受扭時(shí)，頂蓋主要以剪切變形為主；
3）具有安裝頂窗、行李架、頂燈、空調(diào)裝置、揚(yáng)聲器、扶手等開(kāi)口；
4）與側(cè)圍、前后圍、地板一道構(gòu)成車(chē)室空間整體。
重視頂橫梁的弧度。在其它條件不變時(shí)：適當(dāng)?shù)幕《瓤梢愿淖冘?chē)身橫斷面的扭心高度，降低車(chē)頂蒙皮所受到的剪力流，從而降低窗立柱彎矩；但弧度過(guò)大會(huì)使頂蓋的水平抗剪剛度減小。
左側(cè)圍骨架——客車(chē)左側(cè)面車(chē)身的骨架，供安裝側(cè)窗、司機(jī)門(mén)、行李艙門(mén)等；
右側(cè)圍骨架——客車(chē)右側(cè)面車(chē)身的骨架，供安裝側(cè)窗、乘客門(mén)、行李艙門(mén)、廁所門(mén)等。
車(chē)身的側(cè)圍，與車(chē)架結(jié)合，構(gòu)成了保證車(chē)身必要的彎曲剛性的主元。
特點(diǎn)：按結(jié)構(gòu)需要必須開(kāi)設(shè)車(chē)門(mén)、車(chē)窗及輪拱等開(kāi)口； 主要承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷。要求：保證車(chē)身功能性——門(mén)、窗等； 保證足夠強(qiáng)度和剛度。
3.3 本課題骨架的設(shè)計(jì)依據(jù)
總長(zhǎng)：8965mm
總寬：2400㎜
總高：3150㎜
軸距：4250㎜
前懸：1990㎜
后懸：2720㎜
車(chē)輪半徑：437㎜
低地板高度：785㎜
高地板高度：1030㎜
前乘客門(mén)寬度：800㎜
后乘客門(mén)寬度：1100mm
在各種設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)依據(jù)是必要的，必不可少的。因?yàn)槿魏卧O(shè)計(jì)都不可能憑空想象，所以車(chē)身骨架設(shè)計(jì)也應(yīng)該有相應(yīng)的設(shè)計(jì)依據(jù)：
1. 依據(jù)底盤(pán)圖所給的各種主要參數(shù)來(lái)完成車(chē)身骨架設(shè)計(jì)；
2. 依據(jù)車(chē)身的總布置和相關(guān)尺寸來(lái)完成車(chē)身骨架設(shè)計(jì)；
3. 滿(mǎn)足客車(chē)的各種相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，法規(guī)和技術(shù)要求。
第四章 各種車(chē)身骨架結(jié)構(gòu)形式分析
4.1 6110型雙層客車(chē)客車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)型式分析
出于各種不同的目的和要求，汽車(chē)的品種很多，車(chē)身的形式各異，特別是隨著時(shí)間的推移和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和使用實(shí)踐日益豐富，結(jié)構(gòu)上不斷推陳出新，雖然他離不開(kāi)結(jié)構(gòu)的繼承性，但是新老結(jié)構(gòu)型式交織在一起，難以確切下定義和予以統(tǒng)一命名。按用途及承載形式可如下區(qū)分。
4.1.1按用途分類(lèi)
客車(chē)按用途不同，可以分為：旅游客車(chē)、城市客車(chē)、長(zhǎng)途客車(chē)和專(zhuān)用客車(chē)幾大類(lèi)。
4.1.2按承載形式分類(lèi)
可分為：承載式、非承載式和半承載式車(chē)身三大類(lèi)。
1、非承載式車(chē)身（有車(chē)架式）
非承載式車(chē)身是指在底盤(pán)車(chē)架上組裝而成的車(chē)身，系車(chē)架的一種，車(chē)身系通過(guò)多個(gè)橡膠墊安裝在車(chē)架上，當(dāng)汽車(chē)在崎嶇不平的路面上行駛時(shí)，車(chē)架產(chǎn)生的變形由橡膠墊的撓性所吸收，載荷主要有車(chē)架承擔(dān)。這種車(chē)身結(jié)構(gòu)應(yīng)是不承載的。但實(shí)際上，由于車(chē)架并非絕對(duì)剛性，所以車(chē)身在一定程度上還是要承受由于車(chē)架彎曲和扭轉(zhuǎn)引起的載荷。可分為框式、脊梁式、綜合式三大類(lèi)。
非承載式車(chē)身的優(yōu)點(diǎn)：
1）除了輪胎和懸架系統(tǒng)對(duì)整車(chē)的緩沖吸振作用外，撓性相交點(diǎn)還可以起到輔助緩沖、適當(dāng)吸收車(chē)架所受的扭轉(zhuǎn)變形和降低噪音的作用，既延長(zhǎng)了車(chē)身的使用壽命，又提高了乘坐的舒適性；
2）底盤(pán)和車(chē)身可以分開(kāi)裝配，然后總裝在一起，這樣既可簡(jiǎn)化裝配工藝，又便于組織專(zhuān)業(yè)化協(xié)作；
3）由于有車(chē)架作為整車(chē)的基礎(chǔ)，這樣便于汽車(chē)各總成和部件的安裝，同時(shí)也易于更改車(chē)型和改裝成其他用途的車(chē)輛；
4）發(fā)生撞車(chē)事故時(shí)，車(chē)架還可以對(duì)車(chē)身起到一定的保護(hù)作用。
其缺點(diǎn)是：
1）由于設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)不考慮車(chē)身承載，故必須保證車(chē)架有足夠的剛度和強(qiáng)度，從而導(dǎo)致整車(chē)自重力增加；
2）由于底盤(pán)和車(chē)身之間裝有車(chē)架，使整車(chē)高度增大；
3）車(chē)架是汽車(chē)上最大而且質(zhì)量最大的零件，所以必須具備有大型的壓床及焊接、工夾具和檢驗(yàn)等一系列較復(fù)雜昂貴的制造設(shè)備。
2、半承載式車(chē)身
半承載式車(chē)身是一種過(guò)渡性結(jié)構(gòu)，將車(chē)身與車(chē)架剛性相連，車(chē)身承擔(dān)部分載荷，從而適當(dāng)減輕車(chē)架質(zhì)量。車(chē)身骨架（立柱）的下端與底架縱梁兩側(cè)懸伸的橫梁（俗稱(chēng)牛腿）剛性相連。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：車(chē)身下部與底架組合為一整體，車(chē)身也能分擔(dān)部分彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷。但由于仍保留底架，大客車(chē)的輕量化受到一定限制。
3、承載式車(chē)身
為進(jìn)一步減輕自重及使車(chē)身結(jié)構(gòu)合理化，在大客車(chē)和轎車(chē)上采用無(wú)車(chē)架的承載式結(jié)構(gòu)。根據(jù)大客車(chē)車(chē)身上、下部受載程度的不同，又分為基礎(chǔ)承載式和整體承載式兩種。
（1）基礎(chǔ)承載式
這種結(jié)構(gòu)是將車(chē)身側(cè)圍腰線以下部分設(shè)計(jì)成主要承載件，車(chē)頂則考慮為非承載件。這種結(jié)構(gòu)的底部縱向和橫向構(gòu)件一般可用異形鋼管、薄壁型鋼或薄板制造，高度可達(dá)500㎜以上，因此，車(chē)身地板下面的空間可以用作行李艙，然而這種結(jié)構(gòu)的地板離地距離大，適用于長(zhǎng)途客車(chē)和旅游客車(chē)。
根據(jù)國(guó)內(nèi)外車(chē)身發(fā)展現(xiàn)狀，基礎(chǔ)承載式主要使用格柵式車(chē)身骨架（基礎(chǔ)承載式），它的特點(diǎn)是：
1）該結(jié)構(gòu)系由截面尺寸相近的冷彎形鋼桿件所組成，易于建立比較符合實(shí)際結(jié)構(gòu)的有限元計(jì)算模型，從而可以提高計(jì)算精度；
2）允許設(shè)法變動(dòng)桿件數(shù)量和位置，有利于調(diào)整桿件中的應(yīng)力，從而可以達(dá)到強(qiáng)度設(shè)計(jì)的目的；
3）作為基礎(chǔ)承載間的格柵底架具有較大的抗扭剛性，可以保證安裝在其上的各總成的相對(duì)位置關(guān)系及其正常工作；
4）在承載相同的情況下，冷彎型鋼的成本比無(wú)縫鋼管約低40%-60%；冷彎型鋼可以定尺或倍尺供應(yīng)，故可提高材料利用率；以冷彎型鋼代替鋼板沖壓件，即可簡(jiǎn)化構(gòu)件的成型的過(guò)程，又能節(jié)省部分沖壓設(shè)備，同時(shí)也便于大客車(chē)的改型與系列化，為產(chǎn)品多種生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。
（2）整體承載式
這種結(jié)構(gòu)整個(gè)車(chē)身都參與承載，又名為全承載式車(chē)身結(jié)構(gòu)。車(chē)身的上、下部結(jié)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的整體，在承受載荷時(shí)，會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)、以強(qiáng)濟(jì)弱，使整個(gè)車(chē)身殼體達(dá)到穩(wěn)定平衡狀態(tài)。通過(guò)理論分析和結(jié)構(gòu)上深入研究，發(fā)揮材料的最大性能，設(shè)計(jì)成強(qiáng)度的空間結(jié)構(gòu)，從而使車(chē)身的質(zhì)量最輕而強(qiáng)度和剛度最大。
整體承載式主要缺點(diǎn)：
1）由于取消了車(chē)架，來(lái)自傳動(dòng)系和懸架的振動(dòng)噪聲將直接傳給車(chē)身，除車(chē)廂本身又是易于引起空腔共振箱，因此會(huì)大大惡化乘坐舒適性，為此，必須采用大量的隔聲防振材料，從而成本和質(zhì)量都會(huì)有所增加；
2）改型比較困難。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，6110型雙層客車(chē)車(chē)身的質(zhì)量約占整車(chē)質(zhì)量的40%-60%，車(chē)身成本的百分比有的已經(jīng)超過(guò)來(lái)了50%。因此，車(chē)身設(shè)計(jì)技術(shù)的先進(jìn)與否不僅影響汽車(chē)本身的結(jié)構(gòu)性能，而且還對(duì)汽車(chē)的節(jié)能降耗有直接的影響。從車(chē)身輕量化和車(chē)身疲勞強(qiáng)度方面來(lái)考慮，車(chē)身開(kāi)發(fā)中人存在著相當(dāng)多的關(guān)鍵技術(shù)亟待研究解決。正因?yàn)槿绱?，我?guó)在“九五”期間就將車(chē)身開(kāi)發(fā)技術(shù)列為重點(diǎn)攻克的課題之一。
6110型客車(chē)車(chē)身骨架是客車(chē)的主要承載部件，是整車(chē)的基體。其結(jié)構(gòu)性能的好壞直接關(guān)系到這個(gè)車(chē)的使用性能。在結(jié)構(gòu)上要求其滿(mǎn)足汽車(chē)總布置的要求；強(qiáng)度上要求其能受靜載荷和運(yùn)動(dòng)中所受到的各種動(dòng)載荷；它必須具有足夠的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，以使車(chē)身骨架和裝于其上的其他總成和部件在汽車(chē)運(yùn)行的多種工況下，不致產(chǎn)生過(guò)大的變形而損壞或破壞汽車(chē)正常的工作條件；另外在滿(mǎn)足上述條件的情況下，車(chē)身骨架質(zhì)量要盡量輕，以達(dá)到節(jié)能節(jié)材的目的，并易于高速行駛。因此，在保證其各種使用性能的前提下，使之重量最小，是車(chē)身設(shè)計(jì)中日益關(guān)心的問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)車(chē)身輕量化，降低成本，提高整體承載能力的主要途徑。
6110型雙層客車(chē)車(chē)身屬于整體承載式車(chē)身。全承載技術(shù)的運(yùn)用、骨架的有限元分析，實(shí)現(xiàn)整車(chē)輕量化，輔之傳動(dòng)系統(tǒng)的合理匹配，保證了被動(dòng)安全性能，延長(zhǎng)了整車(chē)的使用壽命。
第五章 6110型雙層客車(chē)車(chē)身骨架主要尺寸及結(jié)構(gòu)形式確定
5.1.車(chē)身骨架材料及型式
薄壁桿件的截面形狀對(duì)其截面特性有很大的影響，與剛度有關(guān)的截面特性是彎曲慣性矩和扭轉(zhuǎn)慣性矩等。薄壁桿件的截面形狀可分為閉口和開(kāi)口兩類(lèi)，它們的截面特性有較大的差別。在材料面積和壁厚保持不變的情況下，閉口截面的抗彎性能稍次于開(kāi)口截面，但閉口截面的扭轉(zhuǎn)慣性矩要比開(kāi)口截面大得多了。
因此，從提高整個(gè)6110型雙層客車(chē)車(chē)身和構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)剛度出發(fā)，宜多采用閉口截面，但是還需要考慮構(gòu)成截面的其他因素，如結(jié)構(gòu)功能、配合關(guān)系以及制造工藝等等。因此，實(shí)際車(chē)身骨架構(gòu)件的截面形狀往往是比較復(fù)雜的。
5.2結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)
5.2.1左右側(cè)圍骨架設(shè)計(jì)與分析
左右側(cè)圍骨架是6110型雙層客車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)的主體部分，其側(cè)窗下沿部分為主要承載部件，它將車(chē)身和底架兩側(cè)外伸梁連接成整體。因此從理論上著手，以發(fā)揮材料最大潛力，就有可能設(shè)計(jì)出等強(qiáng)度的空間結(jié)構(gòu)，使車(chē)身質(zhì)量輕，而強(qiáng)度和剛度較大。左右側(cè)圍骨架的斜撐結(jié)構(gòu)大大改變了平行布置結(jié)構(gòu)的滑移變形和底架變形。這一點(diǎn)在工程結(jié)構(gòu)上三角形桁架上得到充分證明。左右側(cè)骨架受載時(shí)上下左右互相制約，可有效提高車(chē)身結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。實(shí)踐證明：斜撐結(jié)構(gòu)可使斜撐彎矩下降85%～94%，軸向力增加126%～202%，窗立柱總應(yīng)力下降40%，大大改善窗柱的強(qiáng)度。采用斜撐結(jié)構(gòu)可使骨架式車(chē)身結(jié)構(gòu)的側(cè)圍構(gòu)件的彎矩減小，軸向力升高，窗立柱應(yīng)力下降，可充分利用材料的力學(xué)特性，有效提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。缺點(diǎn)是軸間開(kāi)門(mén)的車(chē)身結(jié)構(gòu)可使車(chē)身剛度不均勻升高，車(chē)門(mén)處應(yīng)力升高，所以應(yīng)注意對(duì)車(chē)門(mén)處的加強(qiáng)，從而保證車(chē)身扭轉(zhuǎn)剛度分配均勻。需要補(bǔ)充的輪罩和乘客門(mén)區(qū)域，前后輪罩區(qū)域相對(duì)于整個(gè)側(cè)壁，剛度削弱。所以此處更應(yīng)加強(qiáng)。乘客門(mén)的設(shè)置，使側(cè)壁強(qiáng)度和整車(chē)抗扭剛度大大削弱，所以建議將乘客門(mén)前立柱與前圍立柱并焊，分散應(yīng)力集中。在設(shè)計(jì)骨架區(qū)的結(jié)構(gòu)時(shí)，其縱橫短梁要分部勻稱(chēng)，間隙不能太大，否則受力太大，斷裂的危險(xiǎn)性隨之增加，所以應(yīng)正確設(shè)計(jì)骨架間的跨度。
根據(jù)總布置所給參數(shù)綜合分析，門(mén)立柱所受到的應(yīng)力比較的大，要保證粘貼玻璃，所以門(mén)立柱要選用斷面尺寸較大的矩形鋼——50×40×1.75mm，同時(shí)前門(mén)立柱與底架的外撐梁連接。與前圍的連接問(wèn)題上，選用相同的型材——50×40×1.75mm來(lái)與前圍的右立柱焊接，它的曲線和前圍右立柱的曲線相同。側(cè)窗立柱之間的距離是1430mm，為保證有封閉環(huán)，而使門(mén)立柱直接和輪拱立柱對(duì)齊，使得第一個(gè)窗戶(hù)寬度為1450mm。窗立柱的放置和斷面的選擇要考慮玻璃的安裝，把窗立柱的斷面尺寸選擇為50×40×1.75mm，使窗立柱的里端與側(cè)窗下邊梁的里端平齊放置，窗立柱的外端與下邊梁的外端有10mm的距離，用來(lái)安裝玻璃。側(cè)窗下邊梁是鋼質(zhì)材料的側(cè)圍骨架結(jié)構(gòu)的主要承載單元，因此它的斷面尺寸須要選擇較大的——50× 50× 2mm。側(cè)窗的上邊梁要與頂蓋相焊接，考慮使用的鋼材——50×50× 1.75mm。前后輪拱立柱的位置要考慮車(chē)輪的因素，左右輪拱立柱要距輪胎外邊緣水平70~80mm，輪拱上橫梁要求距離輪胎外邊緣垂直110~120mm，同時(shí)與作底架設(shè)計(jì)的同學(xué)協(xié)調(diào)位置關(guān)系，最后確定了車(chē)輪拱立柱和上橫梁的位置：輪拱的上橫梁距側(cè)圍最底端892mm。由于輪拱立柱的開(kāi)度要放置斜撐，斜撐的斷面尺寸為40× 40× 1.75mm。側(cè)圍的第一橫梁和第二橫梁與底架連接，斷面尺寸為40× 40× 1.75mm。總布置確定的客車(chē)的離去角是11度，依照此設(shè)計(jì)客車(chē)的后下裙邊梁.
5.2.2 前、后圍骨架設(shè)計(jì)與分析
由于本車(chē)的曲面構(gòu)件較多，對(duì)加工工藝有一定的要求，在確定構(gòu)件結(jié)構(gòu)的尺寸是要考慮盡可能采用統(tǒng)一規(guī)格的矩形管，并在圓弧過(guò)渡上采用統(tǒng)一曲率半徑。
前圍骨架的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)總布置的前視圖和側(cè)視圖來(lái)確定的。前圍的左右立柱要與左右側(cè)圍骨架的第一立柱相焊接，它們的斷面尺寸選擇——50×40×1.75mm，它們的曲線和前窗玻璃的曲線是一樣的。前風(fēng)窗上沿梁在俯視圖上的曲線和風(fēng)窗玻璃的俯視曲線的相同，在側(cè)視圖上的曲線和風(fēng)窗玻璃的側(cè)視曲線的相同，斷面尺寸選擇為40×30×1.75mm，高度和風(fēng)窗玻璃的高度一樣。前圍橫梁的高度根據(jù)客車(chē)前燈的高度來(lái)確定，它的俯視曲線和客車(chē)前部外廓俯視曲線相同，斷面尺寸選擇為40× 40× 1.75mm。風(fēng)窗下沿梁與橫梁3、橫梁2與橫梁1之間為了增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，必須放置短立柱，短立柱的斷面尺寸選擇為30×30×1.75mm。橫梁2與橫梁1之間的短立柱要根據(jù)前車(chē)燈的寬度來(lái)確定，使的燈具能夠放進(jìn)去。風(fēng)窗下沿梁與橫梁2之間的短立柱則要考慮進(jìn)風(fēng)裝置的寬度及位置和雨刮器的安裝。
后圍骨架的設(shè)計(jì)要根據(jù)客車(chē)的尾部進(jìn)行。從總布置畫(huà)的尾部圖分析可知，尾部上要放置后車(chē)窗、發(fā)動(dòng)機(jī)艙門(mén)、車(chē)燈。后圍左右立柱要與左右側(cè)圍尾立柱相焊接，斷面尺寸選擇為50×40×1.75mm，它的曲線和客車(chē)整車(chē)側(cè)圍曲線相同。俯視的曲線和整車(chē)后部俯視曲線相同，側(cè)視曲線和后窗上部曲線相同，斷面尺寸選擇為50×40× 1.75mm。后窗下橫梁的位置在后窗玻璃下端低一點(diǎn)，水平放置，斷面尺寸50×40× 1.75mm，它的曲線和整車(chē)尾部俯視曲線相同。后窗左右兩邊各設(shè)置一根立柱，端面尺寸選擇為40×30×1.75mm。總布置根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)確定了發(fā)動(dòng)機(jī)艙門(mén)的大小和位置。沿發(fā)動(dòng)機(jī)艙門(mén)的上沿放置短橫梁，斷面尺寸選擇為50×40×1.75mm，它的曲線和客車(chē)尾部俯視曲線相同。以上三根橫梁都是不斷開(kāi)的，兩端與后圍左右立柱焊接在一起。
我設(shè)計(jì)的前后圍如圖：
圖：前后圍
5.2.3 頂蓋骨架設(shè)計(jì)與分析
本車(chē)為中型長(zhǎng)途客車(chē)，頂蓋部位設(shè)有空調(diào)和一個(gè)安全窗口。因此，應(yīng)留出其位置，使其能夠安裝上去，故在設(shè)計(jì)頂蓋的中間縱梁時(shí)，可以根據(jù)安全窗和空調(diào)的尺寸確定。
頂蓋的設(shè)計(jì)比較的復(fù)雜。首先，頂蓋根據(jù)側(cè)窗立柱的數(shù)量，先確定為六根，位置和窗立柱的位置相對(duì)應(yīng)，以形成一個(gè)環(huán)，以利于力的傳遞。由于頂蓋的受力較大，頂蓋橫梁的斷面尺寸選擇較大的——50×40×1.75mm，它們的曲線和客車(chē)頂部的曲線相同。接著，考慮空調(diào)的安放，空調(diào)的尺寸設(shè)計(jì)為3000× 1800，斷面尺寸選擇為40× 40× 1.75mm。根據(jù)國(guó)家安全法規(guī)的要求，在頂蓋上布置通風(fēng)窗兼安全窗，我根據(jù)各種資料選擇了通風(fēng)窗的尺寸為750×750mm。同時(shí)考慮燈的安裝以及行李架。
第六章 6110型雙層客車(chē)車(chē)身骨架強(qiáng)度計(jì)算
6.1車(chē)身結(jié)構(gòu)受載分析
理論分析和實(shí)踐表明，對(duì)于6110型雙層客車(chē)全承載車(chē)身，彎曲強(qiáng)度的強(qiáng)度問(wèn)題重點(diǎn)是底架，而扭轉(zhuǎn)工況時(shí)的強(qiáng)度問(wèn)題的重點(diǎn)是在骨架，特別是在門(mén)立柱、窗立柱等部位。6110型雙層客車(chē)車(chē)身不開(kāi)門(mén)一側(cè)側(cè)壁的抗彎剛度是很大的。在前、后軸中間開(kāi)門(mén)會(huì)使側(cè)壁的抗彎剛度大大減小。因此，盡量避免在軸間開(kāi)門(mén)的方案是可取的。
6110型雙層客車(chē)整個(gè)骨架總成中，最易發(fā)生破壞的是：(1)骨架和縱梁的交叉點(diǎn)；(2)橫梁和立柱的連接點(diǎn)；(3)橫梁和縱梁斷面的變化處；(4)縱梁和橫梁的開(kāi)孔處；(5)立柱和橫向桿件的交接點(diǎn)；(6)車(chē)輪外側(cè)立柱和橫向桿件的交接點(diǎn)；(7)窗框、門(mén)框、風(fēng)窗和后窗四角處。
在骨架的設(shè)計(jì)中，如果不注意消除以上這些部位的應(yīng)力集中，就會(huì)造成車(chē)架在使用過(guò)程中損壞。
實(shí)踐表明，客車(chē)車(chē)身骨架損壞的最大危險(xiǎn)應(yīng)力是由于車(chē)身受扭矩時(shí)的斜對(duì)稱(chēng)載荷所引起的。斜對(duì)稱(chēng)載荷之所以危險(xiǎn)是因?yàn)橛斜”跅U件（特別是在開(kāi)口截面）構(gòu)成的超靜定空間結(jié)構(gòu)受扭矩時(shí)其個(gè)別桿件急劇變形所致，當(dāng)薄壁桿件兩端被剛性固定而產(chǎn)生約束扭轉(zhuǎn)時(shí)，將會(huì)是正應(yīng)力增大。
6110型雙層客車(chē)車(chē)身骨架的最薄弱環(huán)節(jié)，是在軸距范圍內(nèi)的乘客門(mén)立柱及近鄰窗立柱的上下部位，當(dāng)客車(chē)在不停的加速或減速的過(guò)程中，乘客以手支撐在扶手上或是在力主或窗立柱上，使車(chē)身受扭，整個(gè)剪力流匯總以后形成的力會(huì)使頂蓋側(cè)邊梁相對(duì)于裙部梁產(chǎn)生位移。這時(shí)，窗立柱和門(mén)立柱都將承受縱向彎曲變形，當(dāng)變形達(dá)到一定限度時(shí)，便會(huì)在側(cè)窗上下角和車(chē)門(mén)上角產(chǎn)生橫向裂紋，這種損壞現(xiàn)象已為大量的事實(shí)所證實(shí)。
當(dāng)客車(chē)以較高的車(chē)速急轉(zhuǎn)彎時(shí)，各個(gè)立柱受到乘客的力使受到橫向的壓力。用彈簧拉力隨車(chē)的實(shí)測(cè)結(jié)果表明，當(dāng)6110型雙層客車(chē)急轉(zhuǎn)彎時(shí)(最大的力心加速度不大于0.4g)，人手作用在立柱上的瞬時(shí)最大壓力不會(huì)超過(guò)30%。故此，立柱的橫向抗彎剛度可以得到保證。
從結(jié)構(gòu)和使用角度來(lái)考慮，我們關(guān)心的是使構(gòu)件出現(xiàn)最大應(yīng)力的載荷工況。當(dāng)然，構(gòu)件不同出現(xiàn)最大應(yīng)力的工況也有所不同，所以在確定研究的載荷工況時(shí)，既要考慮代表性，又要考慮特殊性。
窗立柱和門(mén)立柱還會(huì)不會(huì)產(chǎn)生左、右橫向彎曲變形呢？理論分析和使用實(shí)踐都表明不會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。因?yàn)橹T立柱只有在汽車(chē)以較高車(chē)速急轉(zhuǎn)彎時(shí)的情況下，乘客用手支撐在立柱或窗上框時(shí)才能使立柱受到橫向的壓力?，F(xiàn)在來(lái)看看由于汽車(chē)急拐彎時(shí)人手壓在立柱上的離心力究竟有多大，用彈簧拉力計(jì)隨車(chē)實(shí)測(cè)的結(jié)果表明，當(dāng)6110型雙層客車(chē)急拐彎時(shí)（此時(shí)最大離心加速度≤0.4g，否則汽車(chē)將會(huì)側(cè)翻過(guò)去），人手作用在立柱上的瞬時(shí)最大壓力一般不會(huì)超過(guò)體重的30%，所以，相對(duì)來(lái)說(shuō)，窗立柱的橫向抗彎剛度是綽綽有余的。
6.2車(chē)身骨架強(qiáng)度計(jì)算
6.2.1車(chē)身扭矩計(jì)算
一、車(chē)身扭轉(zhuǎn)計(jì)算
首先計(jì)算大客車(chē)在不平道路上行駛時(shí)前軸所受到的扭矩M
M=R1× (B’/2)/nd
式中 R1——前軸載荷，N；
B’——前輪輪距，cm；
nd——?jiǎng)虞d荷系數(shù)。
由于前輪上所受的載荷實(shí)際上是通過(guò)輪胎和懸架傳遞到車(chē)身上去的，所以，在計(jì)算車(chē)身上受的扭矩時(shí)，還必須考慮輪胎、彈簧和車(chē)身的變形等因素。前軸受扭的最嚴(yán)重工況莫過(guò)于一輪騰空（此車(chē)輪上的反力為零）另一輪被抬高，抬高的高度h0之值由輪胎變形ft和車(chē)身在軸