客车车身骨架结构优化设计与先进技术应用

龙宪阁

摘要：随着我国与出行安全相关的法律法规越来越完善，乘用车的整体设计越来越受到重视。优化车身框架结构设计方案与用料是增加客车的安全性的一种重要方法，通过合理的设计可以有效的提升客车的安全性。公交车设计还必须融入更先进的技术，以便公交车设计随着时间的推移而发展并满足现代出行理念的要求。本文对客车车身设计及先进技术应用进行深入分析，希望对相关人员有所启发，鼓励客车设计的发展。

关键词：客车车身；骨架结构；优化设计；先进技术；应用

现阶段，人们越来越重视乘用车的安全性能，能源使用问题也越来越紧张，乘用车的设计过程不仅要注重提高安全性，更要注重采用更先进的技术使乘用车能够运行新的使用能源来减少废气排放总量。车身框架结构的优化和改进已成为当前汽车制造商的核心研究内容，相关科研机构也在不断加大研究力度。对这一内容进行深入分析可以帮助广大科研工作者更加清晰的认识车辆的结构特点。

1车身结构机械控制的理论分析

客车结构分为非承重、半承重和全承重三种。全车身结构将成为未来乘用车结构设计的中流砥柱。非承重或半承重车身与全承重车身最大的区别在于，它有自己的大规格车架，而是用特殊形状的钢管焊接而成的全承重车身，相对较小的横截面总载荷承载结构。力学分析表明，杆体（薄件）承受轴向变形能力强，抗弯曲性能相对较弱，因此必须保证杆体（框架）具有足够的刚度，一般可以采用增大面积与增加加强筋等方式来祈祷提高强度的作用，通过对局部车架的补强，可以有效提高车辆的整体承载能力的同时不会大幅的增加车辆的自重。当经过检查，设计通常受“透视理论”的支配。完全支撑的车身是完全杆状的。合理的结构设计使车辆行驶时产生的弯曲和扭转力沿杆方向传递。由于杆体具有很强的承受轴向变形的能力，如果设计得当，这种结构可以有效地改善车身的整体外观。因此，使用这种结构时，一般能见度不是问题，主要目的是研究不同的杆，看它们自身的力量是否足够，即使用“力理论”进行控制。从以上分析可以看出，在“能见度理论”控制下设计的车身结构的强度和刚度是由车身结构来保证的，它在“强度”控制下承载各部件的全部载荷。合理的构造保证了刚性，整车的结构强度只需要各部分的强度就足够了，所以材料的使用大大减少，因此，如何找到动力传递规律很重要。

2客车车身骨架结构设计分析

2.1整个车身结构的整体规划原则

乘用车的结构设计与汽车的结构设计相同。一个优秀的车辆整体设计方案，可以在简化车身零件设计难度，优化制造综合成本，维修保养的难易程度，车身强度，整体经济性等多方面做到最佳的平衡，从而使得产品在激烈的市场竞争中保持一个优秀的竞争优势。在此阶段，车企往往采用多人联合设计的方式来加快一款车型的设计速度，这就在一定程度上引入了更多的不确定性，增加了设计团队之间的沟通成本，往往导致车身设计无法取得最优解。因此在设计过程中应当进一步加强客车结构设计的整体性，对客车结构设计进行集中统一管理，保证母线结构设计达到预期的规划效果，结构设计满足力学要求。总而言之，设计师不应增加结构规格，而应采用优化的结构方法，提高材料应用效率，减轻车身重量。

2.2闭环结构应用分析

通过对车辆的整体设计方案机械能闭环结构分析，可以有效的提高车身的整体刚度，特别是客舱结构的刚度，从而可以增加客车运行的安全性。闭环分析是一种行之有效的，可量化的分析方案，其特点更是一种适合在计算机辅助设计软件的帮助下进行分析的方式，由于计算机的快速计算能力可以代替大量的人工计算，这种分析方式在近年来随着计算机技术的不断发展而迅速走进各大国内外车企的设计环节当中，成为了车身设计必不可少的一部分。设计者对闭环结构的应用必须根据实际情况而定，但在大多数情况下必须选择第一个，因为它保证了客车车身框架结构构造的完整性，并对客车的使用提供了限制和人民更舒适。

2.3选择侧腰杆

侧壁是车身骨架的主要承重结构之一，通过对这一部分进行补强可以有效的提高车辆成立的承载能力，其中一个广泛应用于国内外车企中的补强方案就是增加侧腰杆。通过ANSYS分析，当腰部支撑之间的距离不同时，其承载能力也发生不断的变化，侧壁的承载能力增加了约25%。在保证客车结构和功能的基本要求下，通过减少车轴间距可以提高承载能力，降低质量。

2.4车身四个角点的结构设计

车身的刚度是汽车安全性的主要指标，如果是焊接的，可能强度和刚度不够。因此，车身四个角点的结构设计就成为了另一个车企在设计车身时，需要重点考虑的环节，通过设计合理的结构设计可以防止在汽车倾覆等特殊状况下，乘客受伤时焊接部分因焊接强度不足而断裂的情况的发生。

2.5车棚结构设计

车顶框架的主要功能是吸收弯曲和扭转载荷，通过合理有效的设计可以达到增强车身整体刚性的效果，同时由于车顶的位置是出于车辆的最上部，其刚性与材料的成本之间更加容易取得平衡，因为设计阶段需要考虑的事项相对较少，因此也成为了车企设计阶段重点考虑的结构之一。一般方案是提高拱形杆的抗弯抗扭强度和刚性，强度，由于这种作用，可以省去多余的拱形钢筋，既保证了屋顶的刚度和强度，又减少了材料，实现了轻量化。

3先进结构优化技术的应用分析

3.1拓扑优化技术应用分析

传统客车车身结构设计在分析时，设计师在设计中更多采用继承的设计方法，不注重自己的创新思想，而以客车车身结构设计为基础，使得客车车身结构设计显得过于粗犷。采用先进的优化技术，可以改变以往传统的设计模式，在解决客车车身设计阶段的问题的同时，加强设计师对后续设计工作的理解。日圆设计可应用于汽车概念阶段的拓扑优化技术。在此基础上，该技术可为设计人员提供最佳的动力传递结构，可以优化很多参数，最终可以得到非常优越的汽车结构设计方案。

3.2有限元优化技术应用分析

在轿车车身骨架结构优化设计中，采用有限元优化技术，可确保车体骨架具有良好的强度性能，避免过度疲劳和损伤。车体框架结构刚性好，安装方便，提高乘用车舒适性。设计人员在设计初期就能对多个零件的实际载荷进行了解，是一种力学分析方法。根据实际情况，专门改进结构方案，以提高汽车的整体性能。

4结语

客车车身结构设计关系到客车的整体性能，是一个非常重要的研究领域，存在大量可以优化提升的空间，而且从符合国家越来越严格的安全标准的角度来分析，在这一领域进行持续的研发投入是十分值得的。设计人员在优化车身结构时要着力发展创新思维，不断采用先进技术，满足人们多样化的出行需求，为旅客的生命财产安全提供最大保障。
作者简介：龙宪阁 男 1986 辽宁大连 116000 宁波吉利汽车研究开发有限公司 本科 中级工程师 汽车技术车身结构
参考文献：
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