陳 嘯

(金龍聯(lián)合汽車工業(yè)(蘇州)有限公司，江蘇蘇州 215026)

常規(guī)的前置中型客車由于行李艙小且前后軸之間無貫通式行李艙，無法用于高鐵站或機(jī)場(chǎng)駁接。但上述路線如采用帶貫通式行李艙的后置大中型客車又存在上座率低的問題。因此，我司開發(fā)了一款具備軸間貫通式行李艙的發(fā)動(dòng)機(jī)前置KLQ6750DF1中型客車，其行李艙容積可達(dá)3 m3，填補(bǔ)了前置發(fā)動(dòng)機(jī)中型客車無軸間貫通式行李艙的行業(yè)空白。

1 底盤總布置設(shè)計(jì)

KLQ6750DF1底盤布置如圖1所示。其設(shè)計(jì)亮點(diǎn)在于打破傳統(tǒng)前置車型采用直大梁車架以及半承載車身結(jié)構(gòu)，而采用全承載底架結(jié)構(gòu)［1］。整個(gè)底架結(jié)構(gòu)采用高強(qiáng)鋼材質(zhì)，底架橫截面梁與車身側(cè)圍通過焊接相連，底架與車身骨架共同承受載荷，結(jié)構(gòu)上形成了封閉的“應(yīng)力流”，有利于提高整車的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及剛度［2－4］。底架結(jié)構(gòu)相較于直大梁車架而言，空間利用更加靈活和高效，將直大梁車架由于結(jié)構(gòu)限制而浪費(fèi)的空間充分利用起來。其位于前后軸之間的貫通式行李艙的中部向上凸起臺(tái)階，行李艙臺(tái)階下部空間用以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸和底盤件的布置。經(jīng)測(cè)算，KLQ6750DF1車型的貫通式行李艙可以滿足放置16個(gè)24英寸行李箱。

圖1 KLQ6750DF51底盤總布置圖

2 全承載底架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

全承載底架的設(shè)計(jì)遵循模塊化原則［5－6］，不但能夠提高設(shè)計(jì)通用性，同時(shí)也能夠加快開發(fā)速度。KLQ6750DF1車型的底架總成包含底架前段模塊、中段模塊和后段模塊。如圖2所示。

2.1 前段模塊設(shè)計(jì)

底架前段模塊是由左右縱梁、左右襯梁、橫梁、連接支架等組成，與傳統(tǒng)前置發(fā)動(dòng)機(jī)車型的布置相同，有利于動(dòng)力總成、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)等的快速借用，縮短開發(fā)費(fèi)用和開發(fā)周期。底架前段模塊與車身地板骨架、車身左右側(cè)圍骨架連接成全承載結(jié)構(gòu)，能夠提高強(qiáng)度和剛度［7］。底架前段模塊與底架中段模塊通過連接支架連接成為一體。

圖2 全承載底架結(jié)構(gòu)

2.2 中段模塊設(shè)計(jì)

底架中段模塊與車身側(cè)圍之間通過方鋼骨架焊接，形成軸間貫通式行李艙的主體結(jié)構(gòu)，同時(shí)布置傳動(dòng)軸、發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣后處理器、制動(dòng)系統(tǒng)零部件、制動(dòng)管路、電器線束等底盤零部件。出于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面的考慮，底架中段模塊采用縱向貫通梁、橫梁及斜撐加強(qiáng)件組成，同時(shí)橫向截面采用封閉環(huán)結(jié)構(gòu)，此種連接方式符合“應(yīng)力流”走向［8－9］。如圖 3 所示。

圖3 底架中段模塊結(jié)構(gòu)圖

底架中段模塊重點(diǎn)在于貫通式行李艙的設(shè)計(jì)和“底盤傳動(dòng)系統(tǒng)通道”的設(shè)計(jì)。底架中段模塊采用“臺(tái)階”結(jié)構(gòu)，即在傳統(tǒng)的行李艙地板骨架的基礎(chǔ)上，在行李艙地板骨架中部向艙內(nèi)凸起一個(gè)高度為300 mm的“臺(tái)階”，避讓傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣后處理器、制動(dòng)系統(tǒng)部件、電器線束等底盤部件。臺(tái)階左立面作為管線束通道布置制動(dòng)管路和電器線束，臺(tái)階右立面布置發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣后處理器以及排氣尾管。

2.3 后段模塊設(shè)計(jì)

KLQ6750DF1采用短后懸設(shè)計(jì)，底架后段模塊需解決燃油箱和備胎的布置。燃油箱在滿足加注燃油方便的前提下，布置在后橋前側(cè)上部空間，燃油箱采用異型結(jié)構(gòu)，避讓后橋及傳動(dòng)軸跳動(dòng)空間。備胎布置在后橋橋殼后部;后部車身骨架向后側(cè)凸起一個(gè)半圓形臺(tái)階，避讓備胎安裝空間。如圖4所示。

圖4 底架后段模塊底盤布置圖

3 整車骨架強(qiáng)度分析

根據(jù)KLQ6750DF1的實(shí)際設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元建模，車身骨架采用殼單元，單元基本尺寸為12 mm;前后車橋、獨(dú)立懸架、車輪結(jié)構(gòu)等采用梁單元。分析5個(gè)工況:彎曲、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)和左/右扭轉(zhuǎn)。各工況的約束與加載設(shè)置如下:

1)彎曲、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)工況采用相同的約束條件，即在4個(gè)輪胎接地點(diǎn)限制X、Y、Z 3個(gè)方向的平移自由度;在整車Z向施加－1g加速度分析彎曲工況;在整車X向施加－0.6g、Z向施加－1g加速度分析制動(dòng)工況;在整車Y向施加0.3g、Z向施加－1g加速度分析轉(zhuǎn)向工況。

2)左/右扭轉(zhuǎn)工況采用相同的加載條件，即在整車Z向施加－1g加速度;分別釋放左前輪和右后輪的X、Y、Z方向平移及轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，分析左/右扭轉(zhuǎn)工況。

通過分析以上5個(gè)工況下的整車骨架應(yīng)力云圖可得出:各工況下的骨架均能滿足相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求，且應(yīng)力較低，比較安全。

4 結(jié)束語

本文主要介紹了具有軸間貫通式行李艙的KLQ6750DF1前置后驅(qū)中型客車的底盤總布置方案和全承載底架的主體結(jié)構(gòu)，解決了中小型前置后驅(qū)客車無軸間貫通式行李艙的問題。