摘 要：本文介绍了CK6980型前置前开门客车底盘车架的设计过程，着重介绍了该车架的结构形式和结构特点，叙述了纵梁和横向联合梁之间的连接形式，给出了主要构件的材料截面尺寸。
关键词：客车底盘 车架 结构设计
为了满足客运市场对客运车辆越来越高的要求，现代客车的设计大都针对车辆的使用要求开发相应类型的客车专用底盘，以满足其使用要求。而在底盘的设计中，车架总成作为整车的基础件，其设计的成功与否将直接影响到整车总布置的方便性，并对整车的安全性能起到至关重要的作用。
1 设计要求
根据设计任务书及底盘总布置对各总成的布置情况，车架设计必须满足下列要求：
(1)发动机前置；
(2)前、后均采用钢板弹簧悬架；
(3)前开门宽为880mm；
(4)前桥中心处车架上平面离地高870mm，后桥中心处车架上平面离地高890mm。
2 方案确定
3 车架设计
3.1 车架总体尺寸的确定
3.1.1 高度的确定
根据总布置提出的车架上平面在前桥中心处离地高为870mm，在后桥中心处离地高为890mm的要求，同时要满足前、后悬架总成的安装要求，确定车架的纵梁截面高度为180mm。在驾驶区，横梁与纵梁对接，不高出纵梁上平面；而在乘客区采用通横梁的形式，横梁上平面高出纵梁上平面40mm，以满足乘客区座椅安装的要求。
3.1.2 宽度的确定
设计车架时，一般必须根据整车总布置的要求(总宽、前后轮距、前轮转向角、发动机的外形尺寸等)来确定车架的宽度。车架前段的宽度受前轮最大转向角的限制，最小值取决于发动机的外廓宽度，车架后段的宽度受后轮距及悬挂安装方式的影响。
由于车架纵梁采用异形钢管，这就给悬挂的安装提出了一定的要求。为保证纵梁的强度，前、后悬挂的支座均采用在纵梁下平面与纵梁焊接，因此，车架的宽度首先必须满足悬挂的安装要求。根据总布置给出的前钢板弹簧中心距为900mm，后钢板弹簧 中心距为1 030mm，结合其他部成的安装要求，确定车架前段的宽度为965mm，车架后段的宽度为1 095mm。
车架总宽的确定主要取决于整车的宽度，根据整车身提出的宽度要求，确定车架的总宽为2 350mm。
3.1.3 长度的确定
车架的长度主要取决于整车的长度，根据整车车身的设计要求及底盘各总成的布置情况，确定车架的总长为9515mm，其中车架前段的长度为(4585+360)mm，车架后段的长度为(360+4 570)mm，其中360mm为两段纵梁的重叠部分。
3.2 横梁及外伸横梁的设置
对于车架总成来说，纵梁的设计首先应满足整车的强度要求，而合理的横梁设置则是保证车架具有足够扭转刚度的必要条件，同时，车架横梁往往又是底盘一些总成的安装基体，因此，在确定各横梁的位置前必须充分考虑到整车各总成的布置情况。合理布局，在确保车架具有足够的强度和刚度的同时，保证其他总成的安装方便性。
在前悬部分，由于发动机前置，为保证发动机、变速器及传动系的安装要求，因此只能在车架的前端设置中间横梁。考虑到前开乘客门的要求，在车架右侧设置两根外伸横梁，并使其净宽为880mm以满足乘客门的安装要求。而第一外伸梁的位置可根据车身第一立柱的位置来确定。
前、后轴间段的横梁设置，除考虑蓄电池及油箱总成的安装要求外，主要还要考虑传动轴各支座的安装要求，并避免与悬架支座的安装发生干涉。
后悬部分的横梁设置，除满足备胎总成的安装要求外，还要根据车身末立柱的位置来确定末横梁的位置。
3.3 车架的连接
3.3.1 车架前段纵梁和车架后段纵梁的连接
为了满足总布置提出的前、后悬挂以及其他各总成的安装要求，因此把车架设计成前、后不等宽的两段组成。其中前段车架的宽度为965mm，后段车架的宽度为1 095mm。为便于两段之间的连接，选用断面尺寸为180×65×4.5的异形钢管作为车架纵梁的材料，这样前、后两段纵梁可通过重叠焊接并加设连接加强板而成为一牢固的整体，如图2。
图2 车架前段纵梁和车架后段纵梁的连接
车架前段纵梁 2.车架后段纵梁 3.纵梁上平面连接板
3.3.2 前、后侧面纵梁重叠处的横梁与纵梁的连接
为了在乘客区形成一高出车架上平面40mm的地板安装平面，我们把乘客区的所有横梁均设计成通横梁的形式，并使其上平面高出纵梁上平面40mm。为达到这一要求，把通横梁设计成槽形断面，并在纵梁宽度位置开口。
在前、后段纵梁重叠处，由于纵梁宽度为(65+65)mm，这就要求横梁的开口较大。为保证连接强度，把横梁开口与纵梁焊接并磨平下平面焊缝后，在纵梁下平面再加一连接板、并在横梁腹板侧加两块连接角铁，如图3。
图3 前后段纵梁重叠处的横梁与纵梁的连接
1.车架前段纵梁 2.车架后段纵梁 3.纵梁上平面连接板 4.下平面连接板 5横梁 6.连接角铁
3.3.3 前桥后的横梁及后桥前后的横梁与纵梁的连接
由于前桥后的横梁及后桥前后的横梁位置与前、后悬挂支座的安装位置接近，为保证悬挂支座的安装不至与横梁发生干涉，故在这些横梁的下平面不设加强板，而在横梁的槽形开口端先加一连接板，并在纵梁宽度处开口。在横梁开口与纵梁焊接并磨平下平面焊缝后，再在4个角加连接角铁，如图4。
图4前桥后的横梁及后桥前后的横梁与纵梁的连接
车架纵梁 2.横梁 3.横梁连接板 4.连接角铁
3.3.4 其他部位各横梁与纵梁的连接
其他部位各横梁与纵梁的连接如图5所示。横梁在纵梁宽度处开口，在横梁开口与纵梁焊接并磨平下平面焊缝后，在下平面再加一连接板，并在横梁腹板侧加两块连接角铁。
图5 其他部位各横梁与纵梁的连接
1.车架纵梁 2.横梁 3.连接角铁 4.下平面连接板
3.3.5 外伸横梁与纵梁的连接
由于在乘客区采用通横梁的形式，故在乘客区不再设置外伸横梁。而在前悬部位，由于发动机、变速器及传动系的安装要求，无法在此设置通横梁，只能在纵梁外侧设置外伸梁。外伸梁与纵梁的连接如图6所示。在外伸梁与纵梁对接焊后磨平，再在上、下平面加两块加强板。
图6 外伸横梁与纵梁的连接
车架纵梁 2.横梁 3.连接板
3.4 车架主要构件的材料及截面参数
纵梁 16MnL 异形钢管180mm65mm ×4.5mm
通横梁16MnL 槽形钢220mm×60mm×5mm
外伸横梁 16MnL 槽形钢180mm×60mm×5mm
加强连接板Q235 钢板厚4mm
4 结束语
车架作为底盘的基础件，其结构形式及结构特点直接影响着底盘各总成的布置和安装的方便性；同时，作为底盘及整车的主要承载件，车架对底盘乃至整车的性能及安全性起着至关重要的作用。因此，在车架设计中，除考虑自身的强度和钢度要求外，还要考虑到底盘其他总成的安装方便性，并兼顾生产厂家的生产工艺条件。同时，车架作为底盘与车身连接的桥梁，在设计中还应考虑未来车身设计对车架的要求，以提高整车的设计质量。(end)
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