动力系统横向布置的双层城市客车全承载底架设计

徐金泉

(金龙联合汽车工业(苏州)有限公司， 江苏 苏州 215000)

随着城市的不断发展，一些具有特殊功能的双层城市客车应运而生。如移动式图书馆、观光旅游客车等。为了争夺双层城市客车的市场，我公司秉承“提升产品质量，创新产品设计”的开发理念，开发了KLQ6119GSE6型动力系统横向布置的双层城市客车，它具有可靠性高、室内空间大等特点。

1 主要技术参数及动力系统总体布置

KLQ6119GSE6是一款动力系统横向布置的低入口空气弹簧双层城市客车，采用 ISL9 330 发动机、 VOITH D864.6自动变速器和ZF前、后桥。其主要技术参数如下：前悬2 500 mm，轴距5 900 mm，后悬 2 950 mm，接近角7°，离去角7°，整车整备质量 13 600 kg，允许最大总质量18 000 kg。

其动力系统布置如图1所示，与传统动力纵向布置相比，横向布置不仅能够缩短车身长度，减小后悬尺寸，提高整车性能，而且能够增加低地板面积，从而可以增加座椅，提升客运能力。

图1 KLQ6119GSE6动力系统布置图

城市客车虽然主要用于路况较好的城市道路，但考虑到此车型是双层客车，行驶工况复杂多变且承受载荷较大，因此整个底架结构采用高强钢材质，且采用截面封闭式的全承载结构[1]。图2为全承载结构底架横截面示意图。从图中可以看出，底架横截面梁与车身侧围通过焊接直接相连，底架与车身骨架共同承受载荷，从力学角度看，此结构形成了封闭的“应力流”，有利于提高整车的结构强度及刚度[2-4]。

图2 全承载结构底架横截面右半侧示意图(左右对称)

2 底架结构设计

底架设计应当遵循模块化原则[5-6]，这样有利于提高设计准确率，同时也能够加快开发速度。本文底架结构包括5大模块：前段模块、前悬模块、中段模块、后悬模块、动力模块，如图1所示。

2.1 底架前段模块

如图3所示的底架前段模块是由横梁总成、转向管柱安装支架、踏步安装支架、驾驶区等组成。其中横梁总成既能支撑转向管柱安装支架及踏步安装支架，又可以起到防撞作用。

图3 底架前段模块结构图

起防撞作用的横梁总成是由相同的方钢焊接而成。横梁两端与车身连接成全承载结构，能够提高强度和刚度[7]。后续若干模块的横梁总成均与车身直接相连，后面不再赘述。转向管柱固定安装支架和踏步安装支架都是由薄板折弯而成，底架前段模块后大半部分是驾驶员区域，也是由方钢焊接组成。

2.2 底架前悬模块

该低入口城市客车采用空气弹簧悬架[8]。如图4所示，底架前悬模块由前横梁、后横梁总成、过道区域以及左右对称的拱形横梁总成组成。前、后横梁总成由方钢组成，且方钢两端与车身直接相连。前、后横梁总成之间是左右对称的拱形横梁总成，采用拱形横梁是由于此处安装前桥，前轮会上下、前后跳动。拱形横梁之间存在若干个C型弯板，这样设计的目的其一是提高结构刚度；其二是C型弯板下方连接空气悬架气囊。拱形梁中间段是通道区[9]，是乘客上下通道及站立区域。

图4 底架前悬模块结构图

底架前悬模块下方有悬架稳定杆支座，装配空气弹簧悬架横向稳定杆时，稳定杆穿过稳定杆支座半圆孔，并通过悬架管夹用螺栓孔固定。

2.3 底架中段模块

底架中段主要承受乘客自身载荷以及布置燃油箱、储气筒等其他底盘部件的载荷，因此底架中段结构需要综合考虑结构强度、刚度和部件布置。如图5所示，底架中段模块由横向贯通梁、纵梁及斜撑组成。

图5 底架中段结构图

底架横截面方向的横梁总成采用整体连续梁，即贯通横梁，这是因为横向贯通的整体扭转刚度优于纵向贯通。此外，第一横向贯通采用局部贯通梁，是由于左侧需预留空间布置燃油箱。底架中段后半部分采用台阶式结构，是由于需要在两侧布置制动用的储气筒，通过抬高底架高度增大储气筒布置空间。为了优化中段结构，在左右纵梁中间采用首尾交叉相连的斜撑结构。此种连接方式符合“应力流”走向[10-11]。

2.4 底架后悬模块

如图6所示，底架后悬模块与前悬模块相似，也是由前后横梁总成、纵梁以及拱形梁总成组成。前横梁方钢由双排的60 mm × 120 mm大矩形管组成，这是由于此横梁上需要焊接空气弹簧悬架推力杆支座，车辆运行过程中，推力杆支座根部承受拉压疲劳载荷，因此此处结构需要加强，同时需要用弯型板通过塞焊缝焊接。横梁总成后方是左右对称的拱形梁，和底架前悬模块一样，拱形梁结构是为了避免后轮跳动时与底架干涉，且此处的拱形梁之间采取槽型支架加强结构强度。底架后悬模块的纵梁也是采用60 mm × 120 mm的大矩形方钢。总的来说，底架后悬模块整体结构要强，以满足实际要求。

图6 底架后悬结构图

2.5 底架动力模块

由于动力系统采用横向布置，因此用于安装动力系统的底架动力模块与其他传统结构不同。如图7所示，该模块也是由各种方钢焊接而成的桁架式钢结构，焊接方式采用断续焊方式。此种桁架式钢结构是由纵向布置的纵梁、横向布置的横梁、上下垂直方向的方钢交叉焊接而成，同时考虑到局部地区需要加强，需要在合适位置增加倾斜放置的斜撑方钢。从图7中还可以看出，底架动力模块后端还焊接了防撞梁和拖钩。当车后部发生意外碰撞时，防撞梁能保护动力系统避免损坏。

该模块结构还设有安装、固定动力系统的5个悬置点结构，悬置点1、2与悬置点3、4安装孔分别对称布置，顶部还有一悬置点5。增加悬置点5是为了确保发动机动力系统更加安全可靠地进行工作。每一处的悬置结构由一块折弯的连接板构成，折弯边可以起加强结构的作用，另外连接板上有4个圆孔，正好可以通过螺栓和发动机连接。

3 结束语

本文主要介绍了KLQ6119GSE6全承载底架的主体结构。这种结构采用模块化设计思想，并考虑结构强度、刚度和相关法规及安全要求。经过可靠性试验认证，达到了设计目标需求。

图7 底架动力结构图

参考文献：

[1] 刘开春.客车车身设计[M].北京：机械工业出版社,2013:20-22.

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[5] 林银聚.客车底盘平台化技术[J].客车技术与研究,2014,36(6):31-33.

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[7] 林凯.全承载式客车车身两种新结构型式的探索与研究[D].长春:吉林大学,2007.

[8] 全国汽车标准化技术委员会.低地板及低入口城市客车结构要求:GB 19260-2016[S].北京：中国标准出版社，2016：1-2.

[9] 全国汽车标准化技术委员会.客车结构安全要求:GB 13094-2077[S].北京:中国标准出版社，2017:1.

[10] 姚成,朱銘.全承载式客车车身结构设计[J].客车技术与研究,2008,30(2):13-16.

[11] 张炎,姚成.客车车身骨架结构优化设计与先进技术应用[J].客车技术与研究,2007,29(2)：22-24.