UD桁架式大型客车车架开发设计

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东风日产柴汽车有限公司 杨合祥 [摘要] 随着人民生活水平提高和高速公路飞速发展，客车底盘技术研发水平得到了很大的提高。东风日产柴公司不断推出新产品，以满足市场的需求。本文阐述了东风日产柴最新开发的新产品UD 桁架式车架设计思路和结构特点。 关键词：桁架式车架 适应性 总体设计 东风日产柴汽车有限公司是首例经国家批准生产重型车底盘的合资企业。以从日产柴公司引进先进技术、设备和现代化管理方法为主导，生产高质量的东风日产柴牌UD 重型车底盘。UD 客车底盘一向以平稳、舒适、经济、可靠著称。其底盘设计紧凑，布置合理。给车身改装提供尽可能大的可利用空间。为适应市场经济发展需要，决定在贯通式客车底盘的基础上开发设计桁架式客车底盘。贯通式客车底盘，客车改装厂须自行设计中段桁架式底盘或三段式底盘，在车架已负载的情况下,截断搭拼时会有许多困难和不必要的浪费。为满足客户需要，便于客户改装，降低整车的成本，设计桁架式车架。 1 设计的目的、原则和要求 (1) 桁架式车架在改装后将降低整车自重，提高比功率，改善整车性能；减少改装费用，降低成本，车架负载前进行底盘组装，保证整车的质量和性能，提高市场竞争力。 (2) 客车底盘的设计原则：利用存量开发设计，贯彻“三化”：即系列化，标准化，通用化。同时又要尽可能少投入设备和资金。 (3) 桁架式车架底盘的总体设计要求：在符合三年内国家强制性检验法规和国家相关标准的基础上，其设计强度和相关性能特征不低于原贯通式底盘的日产柴企业标准。底盘性能和配置完全能满足我国交通部2002 版的《营运客车类型划分及等级评定》中大型高二级的所有相关条件。 2 桁架式车架结构特点 2.1 桁架式车架的基本结构 此主题相关图片如下： 按此查看图片详细信息 正在读取此图片的详细信息，请稍候 ... 图一 桁架式车架（如图1）是半承载车架，车身的骨架从其上面直接焊接或衍生，车身承受一部分力和力矩，这就要求其有较高的强度和较好的韧度。东风日产柴公司桁架式车架选用优质16Mn 矩形钢材，采用多点焊接形式，横向矩形截面，平面三角形结构，保证了强度和韧度等性能，具体说明如下： (1) 桁架式车架结构纵梁采用贯通式，上下形成复层，横向截面为封闭的矩形，实际平面内采用三角形结构，纵向一定距离有垂直的梁连接，各个焊接点有支架保证连接（如图2)。与底盘纵梁的连接尽量使受力多点化（图1 上可以看出)，线形化，面接触（如图3)，使承载分布均衡，强度试验论证符合要求。 此主题相关图片如下： 按此查看图片详细信息 正在读取此图片的详细信息，请稍候 ... 从上面两图连接板和纵梁，悬架支架是面接触，各个焊接点为圈焊，连接板与支撑梁的焊接为间断焊，应力集中现象得到一定的控制。 (2) 中间桁架的各个焊接点通过设计人员结合实际情况，发挥创造性的思维使整车的强度得到保证。通过在桁架和纵梁的连接处焊接三角架，形成三角结构，增加了连接点和连接面，稳定性得到了加强。桁架中纵梁和垂直连接梁两端焊接三角架，使的桁架两端的应力得到一定的缓解，有效的防止焊接点的开裂。 同时也使纵向力更好的传递给主纵梁（如图4）。 此主题相关图片如下： 按此查看图片详细信息 正在读取此图片的详细信息，请稍候 ... (3) 专用夹具，焊机与焊丝来焊接，精确的校正措施.由于材料采用16Mn 矩形钢材，所以焊接采用CO2保护焊进口焊丝，减小应力和钢材的高温变形；焊接的电流经过多次实验和考证得出，既保证焊接处的抗拉强度不低于原焊接钢材，同时减少流焊，气孔等不良焊接。焊接后进行三种处理处理方式：自然时间失效，强度震动失效，高温处理失效。消除焊接预应力隐患，安全系数高。 (4) 桁架由东风日产柴公司结合自己的底盘和吸收国内同行业桁架的优点打造，经日本日产柴专家论证通过，设计质量得到了日产柴认可，同时在国内同行业横向比较中，在强度上是比较高的。可以对应国内大部分的客车改装厂，简化了改装厂家的焊装工作和改装过程，为用户降低了改造成本，提高了整车收益性，增强了市场竞争力。 (5) 桁架式车架可以比较方便的采用贯通式大型行李仓，从而为8m3 以上容积的行李仓提供了可能，为用户申报等级评定提供了很好的优势。同时在设计过程中，部分总成如制动系统，变速操纵系统等进行了更合理和实用性更强的布置，为改装厂较好的较方便的改造提供了便利的条件。 (6) 桁架式车架适应性更强，前后桥的轴距从6000mm 到6350mm，由用户自由选择，包括6000mm以下的特殊轴距，也可以特殊处理，垂直方向尺寸和中间桁架的长度可以满足不同用户的要求。设计完全以改装厂和用户为主体，客车改装厂可以直接使用以前本公司成熟的车身来改装，不必重新为此做很多的改动，就能做到车身和底盘的完美结合。从而为丰富改装厂的产品系列、缩短新产品的开发周期、减少产品的开发费用、降低整车的成本、增强市场的占有率和竞争力提供了有力的保障。 此主题相关图片如下： 按此查看图片详细信息 正在读取此图片的详细信息，请稍候 ... 此主题相关图片如下： 按此查看图片详细信息 正在读取此图片的详细信息，请稍候 ... 底盘性能特征 动力性 底盘动力强劲，扭矩达1323 N? m/1200 r/min，功率达235Kw（JA450 系列）和扭矩达1079N? m/1300 r/min，功率达213kW(RB46 系列)。足够的动力储备系数确保了车辆在全天候条件下运行。 经济性 日产柴的UD 纯正部品，使得整个底盘的经济性非常优异。底盘的绝大部分部品的使用寿命与整车相同，加之底盘的优化匹配，各部件运动协调恰当，把磨损降低到了最低极限，因此保养得好的车辆其维修保养费用百公里仅1.25 元，而同类车型的维修保养费用则超过我们的10～20 倍之多。低油耗，因此该底盘成本回收率很高。 安全性 以日产柴强大的技术力量作为后盾，从焊接、部品组装到底盘检测出库，都是在从日产柴引进的整套生产流水线和检测线上进行。操作人员都经日产柴总部强化培训，为其制造出质量性能优良的产品提供了可靠安全的保证。 可靠性 各大总成件选用日产柴UD 原装进口部品，具有可靠、耐用等特点，底盘吸收了日本汽车精细的设计风格，从小处见真功夫。整车故障率极低，具有良好的“低维修率，高出勤率”特征。 舒适性 底盘采用全空气悬架系统，前2 后4 气囊分布，结合横向稳定杆和纵向扭力杆结构，连接部位的柔性化，发动机后置和横向偏置，提高了底盘共振区。保证了发动机的高速平稳运转，使整车具有优越的高速行驶平顺性和稳定性。 通过性 整个底盘结构设计合理，较高的离地间隙（最小离地间隙240mm），较大的接近角（12.5°）和离去角(10.0°)。庞大的承载能力，高动力储备系数，提供了较大的爬坡能力和较快的加速性，保证了车辆的通过性能，能很好地应付恶劣路段的行驶。 适应性 桁架式底盘的系列化，标准化和贯通式底盘、三段式底盘间的通用化设计，使得改装更简捷，应变更灵活，适应更广泛。东风日产柴提供强大的技术支持和服务力量，和改装厂充分协调合作。该底盘保留了贯通式、三段式底盘的所有优点。 3 问题与解决的措施 在设计桁架式底盘时，也遇到了一些小问题，但东风日产柴利用自己强大的技术力量很好地解决了问题的症结所在，为桁架式底盘的推出争取了时间和市场。 (1) 因采用桁架式，原来的硬杆操纵系统无法布置，本着对用户的绝对负责，东风日产柴采用进口软轴结构，为客户的改装布置更加方便，同时操纵不但轻松灵活，且还具有较高性价比。 (2) 日产柴原有底盘不带缓速器，由于中国道路的复杂性，用户大多又需要安装缓速器。针对这一现象，东风日产柴由专人专项负责，选用世界知名品牌FRENLSA 和TELMA缓速器进行安装设计，缓速器吊装支架全国独家开发，为缓速器与底盘的完美配合做了最为充分、可靠的论证。通过试验和运行也验证安装设计的可靠性和合理性。 (3) 由于焊装的变形，桁架结构初期试制时在尺寸上有少许偏差，尽管这个偏差在法规允许范围内，但本着执行世界先进标准的原则，东风日产柴专门设计了一套简易夹具和水平导轨，以减少桁架结构的焊接变形和车架组装误差，使产品精益求精。 (4) 管路和线束的布置要通过桁架，为此设计有防水接线盒，使得维修和保养简单直接，同时在底盘露天存放时，管路和线束的老化问题得到了很好的延缓。 4 结束语 桁架式底盘的推出，很快得到了市场的宠爱和用户的青睐。已完成二百余台的销售纪录，成为东风日产柴牌UD 客车底盘的主打产品。通过用户回访，该车运行中各项性能良好。受到用户的广泛好评。