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文檔簡介
汽車車身結構與維修第二章車身基本結構2)分塊式結構分塊式結構的特點是底板由兩塊或三塊焊接而成。車前端有兩根縱梁與前圍擋板、前底板焊在一起,并與側門檻邊梁焊接連接。車后部也有兩根縱梁,其前端繞過后輪擋泥罩與門檻邊梁焊接連接,后端與尾梁焊接連接,后尾梁有支承后行李廂底板的作用,后保險杠也固定在后尾梁上,起保護后部車身的作用,如圖2-2所示。
圖2-1骨架式底板結構
圖2-2分塊式車身底板結構
2.左、右側圍板焊接總成側圍指車身側面由前支撐板、前支柱、中支柱、后支柱、后風窗支柱、頂蓋側梁、門檻外板及后翼子板組合成的焊接框架,裝配時作為獨立的大總成與底板、前后圍等焊接成一個整體。側圍總成貫穿于車身的中后部。圖2-3所示為桑塔納轎車側圍板零件。
圖2-3桑塔納轎車側圍板零件
1)前支柱前支柱由上段的前風窗支柱和下段的前圍支柱焊接而成。前風窗支柱既是側圍的重要零件,又參與構成前風窗框。前圍支柱斷面尺寸較大,它主要的功能是承擔前門負荷。2)中支柱中支柱主要起車門立柱的作用,同時增加側圍的剛度,承受側面撞擊。其形式為內板凹入形成閉合斷面空間彎曲梁。凹入形的內板有利于前座椅安全帶的布置。3)后側圍內板后支柱、后風窗支柱、連接板、加強板、后輪罩外板及安全帶固定板等共同組成后側圍內板焊接分總成。
4)后翼子板后翼子板又稱為后側圍外板。后翼子板與側圍一體化是現代車身結構的一個突出特點。后翼子板包容輪胎,以防止流水飛濺,并要滿足外觀要求。5)頂蓋側梁頂蓋側梁的形狀極為復雜,它既要承受縱向載荷,又要與前、中、后三個支柱及內飾拉手連接。從安全性出發,頂蓋側梁在前支柱至中支柱之間加設側梁加強板,使之與側梁組成閉合斷面,以提高結構強度和抗彎、抗扭剛度。側梁的下側翻邊與頂蓋的垂直翻邊點焊連接,上側翻邊與頂蓋內表面粘接聯接,既保證了頂蓋外表的表面質量,又起到了密封隔振的效果。
6)門檻外板側圍下部的門檻屬于底板焊接總成,為使焊接工藝簡便,先與側圍各零件焊于一體,其內部與前支柱和后支柱連接處分別設有加強板,以提高接口剛度。此外,在下表面沖制有千斤頂支座固定孔,以方便廠內運輸及維修調整。
3.前圍焊接總成前圍焊接總成同左、右前圍支柱一起組成乘客區前部堅固的受力框架。圖2-4所示為桑塔納轎車車身前圍零件。
圖2-4桑塔納轎車車身前圍零件
前圍焊接總成由水槽、轉向柱支架、儀表板支架及加強板組成。前部兩側靠兩個翼形連接板分別同左、右前輪罩焊接固定,下邊緣與前底板即發動機擋板點焊連接。這樣,前圍焊接總成與傾斜的前底板一起將發動機艙與乘員室分開,起隔音、隔熱、隔振和碰撞防護的作用。水槽是用厚0.8mm的鋼板沖壓而成的凹槽形構件。它并不是用來盛水,而是為暖風機、蓄電池的安裝及發動機、底盤、電氣等各系統有關線束的鋪設而設計的大支架。水槽通過橡膠塞、密封條等保證暖風機、蓄電池等與前部的發動機隔離。轉向柱橫梁是主要的橫向受力構件,靠橫梁與加強梁組成閉合斷面以及本身的彎曲形狀和表面的沖壓筋,以保證其具有較高的抗彎、抗扭剛度。
4.頂蓋及前后梁轎車頂蓋為整體式大型沖壓板件。圖2-5所示為桑塔納轎車頂蓋結構。有的轎車頂蓋(如奧迪100)后部為整體式,與后風窗框一次沖壓成型;兩側表面為壓筋式凹槽,既平滑了側圍表面又提高了縱向抗彎剛度。
圖2-5桑塔納轎車車身頂蓋
5.后圍焊接總成后圍焊接總成包括后圍上連接板、后圍下連接板、后圍加強板、鎖銷加強板和后圍托架等零件,構成行李廂及車體后圍板,為尾燈及后保險杠提供安裝配合面及相應的固定孔,是車身殼體中承受橫向載荷的主要零件之一。
圖2-6所示為桑塔納轎車車身后圍零件。
圖2-6桑塔納轎車車身后圍零件
2.1.2車身前后板制零件
1.車身前板制件車身前板制件俗稱車頭,主要由發動機罩、散熱器面罩及散熱器固定板、前翼子板、保險杠、擋泥板以及各種加強件、固定件和裝飾件等組成。圖2-7所示為奧迪100型轎車車身前板制件示例。車身前部是整個車身的重要組成部分之一,它對于車輛的外部造型,提高整車的動力性、經濟性、安全性,改善冷卻通風,減少灰塵積垢和噪聲都有著至關重要的影響。
圖2-7車身前板制件
1)發動機罩發動機罩總成一般由外板及內板焊接組成。外板為適應整車造型的需要,是較為平整(或稍有拱曲)的大覆蓋件。為了增強機罩的整體剛度,有的機罩外板表面還布置兩條相差不大且通長的加強筋。內板由薄鋼板經整體拉延后成型,內板條網格狀布置,凸筋的布局既增加美感又提高剛度,同時還要考慮到它們在發動機罩上的位置應避開鉸鏈、鎖機構等零件。其結構如圖2-8所示。
圖2-8發動機罩
鉸鏈是發動機罩用以固定并通過它和車頭本體相連的機構,也是發動機罩的開閉機構。發動機罩鉸鏈有明鉸鏈與暗鉸鏈。明鉸鏈雖然結構簡單,但操作笨重,而且鉸鏈外露會影響外觀質量,增大空氣阻力。對于轎車主要采用暗鉸鏈。在暗鉸鏈中有臂式鉸鏈、合頁式鉸鏈及平衡式鉸鏈等多種形式。配合鉸鏈的開啟,發動機罩上應設置支撐桿。圖2-9所示為簡單鉸鏈與氣動桿聯合使用的形式。
圖2-9簡單鉸鏈與氣動桿聯合使用
圖2-10卡板鎖示意圖
2)散熱器面罩散熱器面罩是裝在散熱器外部的保護零件(見圖2-11),其功能是保護散熱器不受沖擊,同時為散熱器提供足夠的通風、冷卻面積。
圖2-11散熱器面罩的造型
3)前翼子板和擋泥板前翼子板是車上的大型覆蓋件之一。在絕大多數轎車上,前翼子板是用螺釘與車身本體連接的,其后端通過中間板和前圍支柱連接,側面在發動機罩縫線處和擋泥板相連,前部和散熱器框延長部分相連,左、右前翼子板間也有聯板。前翼子板一般由0.6~0.8mm高強度鋼板拉延成型,表面形狀由車身造型確定。前翼子板周圍邊界所受的影響因素是前照燈形式和布置,前部車身外覆蓋件的分塊情況及前門的運動規律,內側發動機罩的形狀、尺寸及側縫線等。圖2-12所示為前翼子板及前輪罩(擋泥板)的典型示例。
圖2-12前翼子板與前輪罩
2.行李廂蓋和后艙背門1)行李廂蓋轎車乘客室后側用于存放行李、物品的那一部分,通常也稱為后車身。三廂式轎車有與乘客室分開的行李廂,而兩廂式轎車的行李廂則與乘客室合為一體,成為相通的結構,如圖2-13所示。無論屬于哪一種形式都有一個寬大的行李廂蓋或后艙背門,這是后車身的薄弱環節,因此在結構上都是將開口周圍(行李廂蓋框架或后艙背門框架)制成剛性封閉式斷面。
圖2-13轎車后車身(a)三廂式;(b)兩廂式
行李廂蓋由內板、上外板、下外板三塊板制件構成(如圖2-14所示),涂漆后裝上裝飾板。其中內板的形狀較復雜,既有縱向筋,又有橫向筋、環狀筋,以便增強行李廂的剛度。
圖2-14行李廂蓋的構造
為了適應行李出入,并保證廂蓋大的開啟角,應設置鉸鏈及平衡支撐桿,行李廂蓋鉸鏈常用臂式或四連桿式鉸鏈。支撐桿則用扭力桿式或空氣彈簧減振支撐桿。圖2-15所示為轎車常用的用空氣彈簧減振支撐桿支撐方式的示意圖。
圖2-15采用臂式鉸鏈及空氣彈簧減振支撐桿的行李廂蓋
2)后艙背門后艙背門總成的結構如圖2-16所示。后艙背門多使用臂式鉸鏈,鉸鏈安放在較高的位置。因此,支撐桿是不可缺少的。背門支撐多采用空氣彈簧減振支撐桿,如圖2-17所示。
圖2-16背門總成結構(奧拓轎車)圖2-17背門鉸鏈機構
3)門鎖行李廂蓋及后艙背門鎖通常采用鉤扣式和卡板式兩種結構形式,如圖2-18所示。鉤扣式門鎖主要由鎖緊鉤和鉤扣等組成;卡板式門鎖則主要由鎖緊杠桿、卡板和鎖扣等零件組成。這兩種結構都比較簡單,其中卡板式門鎖的操縱性及可靠性要好一些。
圖2-18行李廂鎖(a)鉤扣式;(b)卡板式
3.保險杠保險杠的主要功能是,當轎車前后端與其他物體相撞時,不僅能有效地保護車身,而且還有利于減輕被撞人和物的傷害程度。另外,保險杠作為車身外部裝飾與散熱器布置配合,可起到美化轎車外形的作用。保險杠的結構分為普通型、吸能型和整體成型樹脂型三類。普通型保險杠的結構簡單、質量輕,廣泛用于一般汽車上。而吸能型保險杠的安全保險性能好,且與車身造型相協調,多用于高級轎車上。
普通鋼制保險杠也稱為剛性保險杠,常以2mm鋼板沖壓成型,表面施以鍍鉻處理,通過支撐柱安裝在車身支架上。考慮到安全,也有將保險杠的兩端埋入車身側圍內部;也有在鋼支架外側裝上合成樹脂材料制成的保險杠面罩,如圖2-19所示。
圖2-19吸能型鋼支架保險杠(a)整體;(b)斷面
有的轎車在保險杠上貼上橡膠保護層,也有在保險杠前端設置超控器和護板保護層。普通鋼制保險杠的結構簡單,但在局部碰撞時會影響到整個車身。為了吸收保險杠在碰撞時的沖擊能量,最初的嘗試是使支撐桿部位具有吸能功能,形成一種防沖擊的隔離帶,如圖2-20所示。
圖2-20吸能保險杠
現代轎車中主要采用的是與車身造型一體化的樹脂型保險杠,如圖2-21所示。保險杠材料使用聚丙烯樹脂,其質量輕,容易注塑成型。
圖2-21整體成型樹脂型保險杠(a)吸能型保險杠;(b)吸能型保險杠斷面
4.頂蓋1)頂蓋的分類轎車頂蓋可分為以電機驅動的滑板式和手工拆裝式結構。還可進一步細分為以下幾類。
(1)外滑板式:頂蓋在車頂的上面滑動,并以電機驅動,如圖2-22(a)所示。(2)內滑板式:頂蓋在車頂與車頂襯里之間滑動與收藏的形式,如圖2-22(b)所示。
圖2-22頂蓋外滑板式與內滑板式(a)外滑板式;(b)內滑板式
(3)傾斜向上的形式:頂蓋后端向上傾斜呈開啟狀態,如圖2-23所示。將后滑塊銷向上抬起,使頂蓋后端傾斜向上。不用滑板也可用玻璃制作頂蓋,在車頂全閉時用手動也能開啟進行采光。為防止玻璃采光帶來的溫度升高,可使用含有金屬薄膜的熱反射玻璃。
圖2-23頂蓋傾斜向上的形式(a)全閉時;(b)傾斜向上開啟時
(4)滑板加傾斜向上的形式:在外滑板中加上頂蓋后端向上的機構,如圖2-24所示。
(5)固定玻璃型:在天窗開口位置裝上玻璃,不用裝拆及傾斜機構。在玻璃作頂蓋的構造中,還應裝有遮陽板,以進行采光與遮光調節。
圖2-24滑板加傾斜向上的形式
2)滑板式頂蓋的構造滑板式頂蓋的構造如圖2-25所示,它由滑動頂蓋總成、車頂支架、滑動機構、驅動電機總成及頂蓋鎖機構等組成。圖2-25滑板式頂蓋
(1)滑動頂蓋總成(見圖2-26)。該總成由遮陽通風柵、密封條、外板總成及板扣等組成。
圖2-26滑動頂蓋總成
(2)車頂支架(圖2-27)。車頂支架與導軌成為一體,是支撐頂蓋的骨架,增強了安裝剛度。為了減輕車頂支架的質量,支架采用超輕型樹脂,內板、遮陽板、托架等也有使用鋁材的。
圖2-27車頂支架
(3)滑動機構(見圖2-28)。其工作原理是,在車頂支架的前方安裝電機,驅動齒輪旋轉,齒輪帶動鋼索并拉動滑板移動。鋼索和在支架導軌上移動的滑塊連接,可動滑塊的移動,帶動了滑板式頂蓋的移動。同時,由調整用滑塊移動來補償鋼索長度的變化,使鋼索始終保持一定的長度,如圖2-29所示。
圖2-28滑動機構
圖2-29拉動頂蓋的鋼索連接
(4)驅動電機總成(見圖2-30)。該總成由驅動電機、小齒輪、凸輪、減速齒輪、離合器、限位開關等組成。限位開關內藏位置傳感器及離合器,它們與電機一起組成驅動單元。
圖2-30驅動電機總成
滑板式頂蓋移動的位置信號檢測由限位開關執行,如圖2-31所示。限位開關中凸輪的凸起部位壓在微動開關上,三個凸起可分別檢測出滑板頂蓋全開/全閉、傾斜向上、自動動作(頂蓋由全閉到全開自動動作)等動作。
圖2-31限位開關
(5)頂蓋鎖機構(見圖2-32)。當頂蓋全閉之后,為防止頂蓋再度滑動并開啟,應設置頂蓋鎖機構。頂蓋全閉時,中斷了向驅動電機的供電,這時應自動將頂蓋鎖止。頂蓋鎖止過程如圖2-32(a)所示。圖中右上側,頂蓋滑板處于全開位置,并向關閉方向左移,這時鎖銷被彈簧頂起;圖中中上側,頂蓋滑板繼續左移,開始壓縮鎖銷彈簧;圖中左上側,在鎖上前,頂蓋滑板進一步向左滑移,鎖銷彈簧繼續處于被壓縮狀態,鎖銷仍可在滑板上滑動;圖中左下側,頂蓋滑板向左移至全閉位置,鎖銷由壓縮彈簧推入滑板槽孔中,頂蓋被鎖止和固定。
圖2-32頂蓋鎖機構的動作(a)鎖止過程;(b)開鎖過程
3)拆裝式頂蓋的構造手工拆裝式頂蓋多用在運動車中,其特征是分塊構造,能從左右兩側分別進行安裝與拆卸。從車頂向下看,它與前緣框架形成一個“T”字型,所以又稱為“T型框架式活動頂蓋”,如圖2-33所示。其玻璃頂蓋及遮陽板的構造如圖2-34所示。
圖2-33左右分塊式拆裝T型頂蓋
圖2-34玻璃頂蓋及遮陽板
頂蓋有金屬型及玻璃型兩種,而且玻璃型頂蓋正在逐漸增多。在玻璃型頂蓋中應備有遮陽板,這個遮陽板也應拆裝方便,在需要采光時可取下遮陽板。在拆裝式頂蓋中,鎖止機構是十分重要的。鎖止機構由手柄、齒輪副、鎖軸等組成,如圖2-35所示。按指定方向拉動手柄,能使頂蓋處于鎖定或釋放狀態。只要轉動遮陽板上的旋鈕,便能方便地拆下遮陽板。
圖2-35玻璃頂蓋的鎖止機構
5.車門1)車門的結構形式
(1)按車門數量分類:車門的數量與轎車的用途和形式有著密切的關系,常見的有二門、三門、四門、五門等多種形式,如圖2-36所示。二門、四門常用在折背式(三廂式)、直背式、溜背式、短背式等多種形式的車身上,視車身的大小、允許乘員的多少決定車門的數量。
對于二廂式車身(其特點是行李廂與乘員室連成一體)或單廂式車身(從外觀上看是不分臺階的平頭型車,乘員室、行李廂和發動機室同在一個廂內),多數在后部設有車門,使大件物品可以進出。如果將后座椅疊起,那么后部的空間可放大件行李物品。通常將此類的形式稱為“掀背式”,也叫二門或五門式轎車。
圖2-36不同的車門數
(2)按車門的開閉方式分類:有旋轉式車門、推拉式車門(滑門)及飛翼式車門等。尤以旋轉式車門應用最普遍。①
旋轉式車門。按其方向常見形式有順開門(見圖2-37)和對開門(見圖2-38)兩類。順開門是車門鉸鏈布置在車門的前端,順著車的方向向前旋轉。這種車門布置比較安全,如果在轎車行駛中門鎖失靈而使車門打開或者乘員誤開車門,不會因空氣流動的作用而發生危險。對開門的后門鉸鏈是緊固在后支柱上的,車門開啟時是向后旋轉,這種布置便于三排座轎車的中排座椅和后排座椅的乘員上下車。對開門轎車現在運用較少。
圖2-37順開門轎車
圖2-38對開門轎車
②
推拉式車門(滑門)。如圖2-39所示,推拉式車門的支撐與滑動主要依靠安裝在車門上、中、下的三個導軌及與之配合的滾柱。在開始打開車門時,車門銷向外傾移動后,再向車身后方水平滑動,因此,車門占用面積很小,可以相應增大車內空間。
圖2-39推拉式車門(滑門)③
飛翼式車門,如圖2-40所示。飛翼式車門大多用于運動車,這是一種車身低、流線型好、為了方便乘員上下車而采用的結構形式。
圖2-40飛翼式車門
(3)按窗框結構分類:可分為有框車門與無框車門。大多數轎車是有框的,如圖2-41所示。有框車門可以提高車門的剛性和密封。無框車門如圖2-42所示,多用于敞篷車和所謂的硬頂車。在一輛轎車上前門沒有窗框、后門有窗框的形式也是有的。
圖2-41有框車門(a)整體式;(b)框架式
圖2-42無框車門
2)車門本體結構車門本體的骨架部分由內板、外板、窗框和加強板等構成,如圖2-43所示。車門外板基本上是由車身外形確定的,由厚度為0.6~0.8mm的薄鋼板沖壓而成。通常在外板上沖制一些孔,用以裝配外手柄、鎖機構、裝飾條等。車門內外板的裝配一般采用點焊、粘接及咬合等方法。
圖2-43車門本體
圖2-44整體沖壓型
車門內板是車門的主要受力部件,大多數附件裝在車門內板上,所以內板的形狀復雜,剛度、強度都較高,并且在一些重要的位置還需焊上加強板。內板有整體沖壓的,如圖2-44所示;也有分塊沖壓后焊接成型的,如圖2-45所示。整體沖壓的內板剛度大,免去了焊接的麻煩,尺寸精度高,但需要大型沖壓設備,生產成本較高。內板也有用螺栓與外板總成緊固在一起的。
圖2-45焊接型車門
3)車門附件車門附件包括鉸鏈、玻璃升降器、門鎖、內外手柄、門鎖控制機構、車門開度限位器等。(1)車門鉸鏈。車門鉸鏈是決定車門與車身間相對位置、控制開閉運動的裝置,它由門鉸鏈和銷軸構成。車門內鉸鏈通常采用合頁式的,圖2-46所示為上、下合頁式鉸鏈的典型結構。在鉸鏈機構中,除了有將車門與車身進行鉸接的合頁外,還應有車門的任意開度的阻尼和車門開度限位裝置。圖2-47所示為集阻尼、限位、合頁等各項功能于一體的鉸鏈形式。
圖2-46車門鉸鏈
圖2-47具有限位功能的鉸鏈
也有將與開度限位器功能分離的形式。在上、下鉸鏈之間裝上桿式開度限位器,將鉸鏈與限位器的功能分離。在轎車中這種形式應用較多。為了限制車門鉸鏈因開啟角度過大造成的車門與車身碰撞,在車門框上、下鉸鏈之間裝有用于限制車門最大開度的限位器。車門開度限位器的結構如圖2-48所示。
圖2-48車門開度限位器
(2)車門鎖。車門鎖按控制方式可分為手動式(機械式)門鎖和自動式門鎖兩種。機械式門鎖的結構與發動機罩和行李廂蓋鎖相似,如舌簧式、鉤簧式、卡板式等等。現代轎車,特別是中、高級轎車采用了自動門鎖,由駕駛員集中控制,即當一個車門上鎖后,所有車門同時鎖緊的裝置。將聲、光、電、磁等現代技術應用于車門鎖可制作出防盜門鎖。如警報指示器式防盜式門鎖就是其中一種,應用非本車門的鑰匙開鎖時,蜂鳴器就會鳴響、報警。(3)車窗玻璃與玻璃升降器。車窗玻璃以不同方式裝配在車身上,保證車內采光,擴大乘客視野,同時確保安全、密封、通風、防風雨,并對車身外形起到重要的造型與裝飾作用。常用轎車玻璃有鋼化玻璃和夾層玻璃兩種。鋼化玻璃是經過特殊處理的玻璃,強度比普通玻璃高,打碎后玻璃碎片呈細小球粒狀,不會形成尖銳碎片刺傷人體。夾層玻璃是兩張玻璃中間夾有樹脂薄膜,玻璃破損后產生蜘蛛網狀裂紋,可防止玻璃碎片刺傷人體。
轎車前后車窗玻璃均為固定式的,借助具有一定彈性的橡膠密封條,安裝在車身與玻璃之間。側窗與車門窗玻璃采用可開閉式的,由玻璃升降器來完成開閉動作。升降器根據操作方式可分為手搖式和電動式兩種;按結構不同,又可分為杠桿式和鋼繩式兩種。杠桿式玻璃升降器又分為X型雙臂式、單臂式及車輪拱形位置關系式三種。X型雙臂式升降器是由兩臂端部滾輪的兩個支承點支承玻璃升降。在玻璃上下移動過程中,支承中心始終接近或重合于玻璃質心,載荷變動小,因此其運動平穩,升程較大,升降速度快。該結構適用于尺寸大而形狀不規整的車門玻璃。
X型雙臂式(交叉雙臂式)玻璃升降器的構造如圖2-49所示。在交叉的雙臂中,一根是可動的升降臂,另一根是與之保持相對角度的平衡臂,兩個交叉臂像鉗子一樣動作,兩臂的端部在玻璃托槽中移動,使玻璃托槽平行地升降運動,推動玻璃的升降。
圖2-49交叉雙臂式玻璃升降器
單臂式結構由單點支撐玻璃支撐點,其運動軌跡為一弧線,在水平方向產生分力,水平位移較大,影響了玻璃升降的平穩性,所以要求玻璃導軌要平直。但由于其結構簡單,與車門關聯比較少,因此被廣泛應用于形狀規整的矩形窗框或有避讓要求的后車門上,其結構如圖2-50所示。當轉動手柄(或電機驅動)時,通過小齒輪帶動扇形齒輪及升降臂(單臂)回轉,由此帶動玻璃托槽升降。
圖2-50單臂式玻璃升降器
鋼繩式玻璃升降器是通過搖轉手柄時驅動機構牽拉鋼索來驅動玻璃托架移動的。圖2-51所示為鋼繩式結構的玻璃升降器。電動式玻璃升降器用可逆直流電動機和減速器取代搖轉手柄,可通過控制按鈕實現集中控制。
圖2-51鋼繩式電動玻璃升降器(a)型式一;(b)型式二
電動式玻璃升降器采用永磁鐵直流電動機,如圖2-52所示。其電壓方向可正反向切換,使電機軸正反向旋轉;電機軸端設有蝸輪蝸桿機構作為一級減速,使蝸輪軸上的小齒輪驅動升降器扇形齒輪旋轉,并進行二級減速,進一步帶動升降臂。
圖2-52電動式玻璃升降器的電機
(4)車門密封條。密封條用來保持車身的門、窗玻璃等可動部分及門、后窗、三角窗等不動部分的密封。密封條的形狀與斷面應適應不同的使用部位及不同功能的要求,如圖2-53所示。
圖2-53不同密封部位所設置的不同斷面形狀的密封條
2.2客車車身結構
2.1.1車身本體結構1.骨架式結構車身的剛度依賴于車身骨架,骨架是由抗扭剛度較強的異型鋼管焊接構成的。圖2-54所示為大客車車身骨架。外部蒙皮用薄板焊接(或鉚接)于骨架上,不依靠蒙皮來加強,即蒙皮是不受力的。這種結構可保證車身表面平整光順、挺拔美觀,側窗可采用大尺寸,使視野良好,通透感強。其缺點是改型困難,工藝裝備投資大,焊接工藝技術要求較高。目前國內生產的大客車均屬于此類結構。
圖2-54大客車車身骨架
骨架式客車車身以組焊成的獨立骨架為基礎,裝配車門、風窗、車窗、頂蓋和底板等,結構應力主要由底架、頂蓋和側圍骨架承受。如圖2-55所示,骨架式車身主要由以下幾個部分組成。(1)前圍部分:由前圍骨架和前圍內、外蒙皮等組成。前圍骨架的主要零件有:前圍立柱、風窗框上下橫梁、風窗立柱、前圍下橫梁、前圍擱梁等。前圍上部由預制成形的小制件,通過節點板、角撐板加強組焊而成為一體的骨架結構,再與外蒙皮相連構成前圍上部組合件。
(2)后圍部分:由后圍骨架和后圍內、外蒙皮等組成。后圍骨架的主要零件有:后圍立柱、后窗框上下橫梁、后窗立柱、后圍下橫梁、后圍擱梁等。側車身骨架由規定尺寸的橫縱柱組焊而成,外面用以裝外裙板。側弧形頂由預制骨架和車頂外蒙皮組成。
圖2-55骨架式客車車身(a)骨架形式;(b)底架的連接
(3)左右側圍部分:由左右側圍骨架和內、外蒙皮等組成。側圍骨架的主要零件有:側圍立柱、側窗立柱、門立柱、上邊梁、腰梁、側圍擱梁、側圍裙邊梁、輪罩、斜撐梁等。(4)頂蓋與天窗:由頂蓋骨架和內、外蒙皮等組成。頂蓋骨架的主要零件有:頂蓋縱梁和頂蓋橫梁等。
(5)底架與地板:由底架、橫縱底梁和地板護面等組成。對于發動機前置的客車,車身底架在駕駛區和乘客區的結合部將形成明顯的臺階。車內地板用木板、多層板、塑料插接件等裝修平整,地板上通常還要覆蓋橡膠、塑料等裝飾材料,以解決車底的密封問題。
2.單元式結構單元式結構是利用縱向構件將若干個環箍單元(由地板橫梁、立柱、頂橫梁等構成)連接起來的一種車身結構,如圖2-56所示。它由5~6個長度為1.5m左右、可以互換的單元體和前后兩個單元體構成,每個單元體的兩端用貫通的矩型材料封閉,橫向構件均為壓制件。單元件先在焊接架上進行組焊,然后再送到流水線上進行組裝,其外蒙皮采用貫通的經滾壓成形的不銹鋼板與車身骨架鉚接。它具有良好的結構剛度和強度。
圖2-56單元式車身結構
3.嵌合式結構嵌合式結構的車身是全封閉式的,其車身側壁采用鋁合金擠壓成型材后,靠嵌合而成,如圖2-57所示。型材嵌合后再用環氧樹脂擠入連接處,樹脂硬化后即可將鋁型材牢固地粘接在一起。鋁型材上有縱向整體式加強筋,可以用鉚釘鉚接到鋼質的立柱上。因此,這種車身的強度高、重量輕、不易損壞,而且易于清洗和維護。這種車身采用鋁板蜂窩狀夾層結構的頂蓋和地板,夾層中充填氨基甲酸乙脂發泡材料,再與側壁鋁型材一起構成整個車身殼體。其裝配前各組件構成如圖2-58所示。
圖2-57嵌合式結構車身的側壁結構(a)嵌合式結構;(b)粘接劑填充部位
圖2-58嵌合式結構車身組件圖
2.2.2車身骨架客車車身骨架通常由左側骨架、右側骨架、前圍骨架、后圍骨架及頂蓋骨架等五大片構成,如圖2-59所示。將五大片骨架合裝在底架或車架的底橫梁上即構成一整體空間框架結構。
圖2-59客車車身整體骨架
2.2.3格柵式車體底架格柵式車體底架是由矩形截面鋼管組焊而成的空間桁架結構,如圖2-60所示。它比其他形式的底架結構簡單、重量輕,且維修時便于更換底架構件。而且采用格柵式底架時,還具有大容量的行李艙。
圖2-60格柵式車體底架
2.2.4車身外蒙皮車身外蒙皮通常采用0.8~1.0mm厚的冷軋薄鋼板或1.5mm厚的鋁板。外蒙皮與骨架的連接方式主要有兩種,即鉚接和焊接。鉚接一般采用直徑5mm的鋁質鉚釘。截面是門形的沖壓骨架,采用實芯鋁鉚釘;矩形鋼管骨架采用空芯鋁鉚釘進行拉鉚。空芯鉚釘的強度較實芯鉚釘低,容易松動,故有時采用雙排鉚釘予以加固。外蒙皮與骨架的焊接最好采用二氧化碳氣體保護焊。如采用單面點焊,點焊部位不能涂普通防銹底漆,因為這類底漆是不導電的,必須涂導電底漆。
承載式大客車車身的外蒙皮通常有兩種:一種是應力外蒙皮,它是將薄板先點焊定位于骨架上,再進行鉚接,使蒙皮與骨架一起承載;另一種為預應力蒙皮,即在車身側壁的窗下梁至地板邊梁之間,由一張長度為自車身前端第二立柱到車身最后第二立柱之間相應長度的薄板,放在平臺上,由專用胎夾具壓平并拉伸0.1%左右,然后將胎夾具貼實緊固的薄板,整個吊裝至骨架側圍的相應部位外邊,進行貼合并將四周點焊,而蒙皮與中間各立柱則不焊接,其間只加裝襯墊物。撤去胎夾具后的蒙皮仍處于張拉應力狀態,故又稱張拉蒙皮。張拉蒙皮不參與承載,只在骨架承載式客車車身上起改善裝飾的作用。由于蒙皮受有張拉應力,垂直于板面的剛度得以提高。
2.2.5風窗與側窗結構1.風窗結構圖2-61所示為風窗密封條的四種裝配形式。圖2-61(a)所示為最簡單的一種,當在車身窗框上裝好風窗玻璃和密封條后,嵌入楔(嵌條)1,擠開上下緣2和3,使它們與玻璃和窗框貼合。這種結構的風窗止口與風窗玻璃處于同一直線上。其缺點是當窗框變形較大時,容易引起風窗玻璃周邊與風窗下止口發生硬頂而造成自裂。圖2-61(b)所示結構是應用最普遍的一種,這種結構的風窗止口與風窗玻璃錯開,從而可改善玻璃的受力狀態,可避免圖2-61(a)所示結構的硬頂現象。其缺點是橡膠密封條與窗框上部左右轉角處咬合不實,易產生脫空與露白。圖2-61(c)所示為無止口的窗框結構且裝有裝飾條。圖2-61風窗密封條的四種裝配形式用嵌條安裝;(b)有止口用橡膠密封條卡緊;(c)無止口用橡膠密封條卡緊;(d)最新結構形式
2.側窗結構客車的側窗結構按啟閉方式可分為提窗結構、搖窗結構和移窗結構三種。對空調客車,其側窗均為封閉式結構。提窗和搖窗結構是根據薄板沖壓構件焊接的車身骨架結構特征而設計的。這種結構的密封性、防振性都較差,其側窗下沿以下的骨架及蒙皮易于銹蝕,因此已很少采用。
圖2-62各種側窗結構2.2.6車門旋轉式車門是由殼體、附件和內飾蓋板三部分組成的。客車上采用的旋轉式車門均為整體式,如圖2-63所示。整體式車門的窗框是與車門的內、外板一體沖壓的,其優點是車門零件少,組裝方便,車門剛性好,并便于設置兩道密封條。車門殼體是由厚度為0.8~1.0mm的鋼板沖壓的外板和內板焊接而成的。外板外形應與整車協調,外板包著內板,沿著門的邊緣形成一道剛性箍,其形式見圖2-63的截面A—A。內板是車門的主要零件,在內板上沖有各種形狀的孔穴、加強筋和孔洞,以便安裝附件。在安裝完附件后,用內飾板將其遮蓋。根據需要在內板上焊有加強板和支架等,以便將局部集中載荷有效地傳到內板較大的垂直面上。
圖2-63整體式車門殼體(a)外板與內板焊接;(b)外板包著內板
圖2-64車門和窗2.2.7客車車身內的通風、采暖與空調1.通風在有些旅游客車上,還采用中間帶空氣夾層的雙層密封玻璃來調節車廂內的空氣,使新鮮空氣在頂棚夾層、車身內外蒙皮夾層里循環,不斷進入車內,使車廂內的空氣形成對流。近年來有些廠家將小轎車上采用的百頁窗式的側部通風結構移植到大客車上,即在側窗的前部、中部或后部立柱上,開一些百頁窗式的開口,以增加車廂內的通風量。強制通風是在車身上加設通風機及空調設備等進行強制性通風,其通風系統在設計時應注意風口的防塵,以及在下雨或清洗車輛時不致讓水流入車內。
2.暖氣大客車上的暖氣裝置根據熱源可分為非獨立式(利用發動機工作時的剩余熱量)和獨立式(利用燃料在專門的燃燒器內燃燒所產生的熱量)兩種。前者的優點是不需增加熱源、結構簡單、使用方便;其缺點是發熱量的大小直接受發動工況的控制,不能按需要調節,而且這種裝置對管道的密封性要求很高,如廢氣漏入車廂,就會影響乘客的健康和安全,因此這種結構在大客車上已很少采用。后者是采用水和空氣作為傳熱介質,采用單獨的熱源(加熱器)來加熱空氣和水。加熱器一般由燃燒室、熱交換器、供給系統和電氣控制系統四部分組成。
燃燒室是燃料進行燃燒產生熱量的場所。由于燃燒室內溫度高達800℃以上,故要求燃燒室材料能耐高溫,不起氧化皮,一般采用不銹耐熱耐酸鋼(1Crl8Ni9Ti)。熱交換器是進行熱傳遞的設備,一般熱交換器與燃燒室之間是雙層結構,要求密封性好、不漏氣、不漏水。供給系統是指燃料供應、助燃空氣供應和熱交換介質的供應系統。燃料供給系統由于燃料種類不同,結構亦不相同。燃料用液體燃料時,燃料供給系主要由油泵(柱塞泵或齒輪泵)、油泵電機、燃油電磁閥和油箱等組成。也有采用提高油箱高度的方法,靠重力自流供油,油量靠開關調節,助燃空氣的供給系統主要由風扇電機和風扇組成。熱交換介質(空氣和水)的供給系統根據介質的不同可分為空氣供給系統和水供給系統。空氣供給系統由冷空氣風扇和風扇電機組成;
水供給系統由水泵和水泵電機組成。電氣控制系統有手動控制和自動控制兩種形式,用來控制各種電機、電磁閥、點火器以及各種自動控制元件等。圖2-65所示為大客車暖氣系統的布置圖。大客車暖氣管道有單側式、雙側式以及通道兩側式等幾種形式,管道斷面面積一般為0.13~0.15m2。
圖2-65大客車暖氣系統的布置
3.冷氣(空調裝置)冷氣裝置是專為解決大客車在炎熱夏季時調節空氣用的一種制冷裝置。圖2-66所示為大客車的冷氣系統布置圖。
圖2-66大客車冷氣系統的布置
2.3貨車車身結構
2.3.1貨車駕駛室貨車駕駛室的結構類型依車型、種類、用途、發動機的位置、行駛方式、車輪數和驅動形式的不同而各種各樣,一般分為長頭式、短頭式和平頭式三種,如圖2-67所示。最常見的為平頭式和長頭式駕駛室。
圖2-67貨車駕駛室的形式(a)長頭式;(b)短頭式;(c)~(f)平頭式
1.平頭式貨車駕駛室平頭式貨車駕駛室一般置于前軸位置之上,發動機完全伸進駕駛室或移向后部,可使整車長度縮短,駕駛視野開闊。這種駕駛室已經成了當前普通貨車發展的主流。平頭式貨車駕駛室的外形如圖2-68所示。
圖2-68平頭式貨車駕駛室的外形
1)駕駛室的構造平頭式貨車駕駛室由沖壓件形成的板塊構件組焊而成,其中駕駛室前部板件、車頂、側體呈剛性連接,并以強度可靠的風窗立柱、門柱為基礎,連接方式因車型而異。對于翻轉式駕駛室,由于前部安裝機構的受力作用,使前部構件與底部共同起著翻轉后駕駛室整體的支撐作用,所以前部構件是駕駛室中強度、剛度最好的零件之一。
前立柱的下端與車底相連,上端則支撐著駕駛室頂。它采用高強度鋼板經沖壓成形。左右轉角結構件與前立柱內外共同形成雙重構造的殼式結構,不僅起到對駕駛室的裝飾作用,對前立柱同樣也具有加強作用。為便于維修,內外轉角結構件大多采用螺栓聯接的可拆卸式結構。為提高前部結構的整體性,儀表板支架橫向將左右立柱連為一體。前蒙皮又以鉚接或焊接方式將前部結構件包容起來,形成了合理的車身外形。底部構件主要由車底橫縱梁、左右車門檻和沖壓成形的底板組焊而成,它是起支撐駕駛室整體作用的基礎性構件,與前部結構件共同承受駕駛室翻轉時的重力載荷。與前部構件不同的是,車在行駛中底部構件還承受來自駕駛室內部的其他載荷。縱向貫通的兩根底梁與車門下檻等都起著決定性的重要作用。
2)駕駛室的安裝機構駕駛室的安裝機構分為前、后兩個部分。其中前部承擔扭力,用于使駕駛室翻轉;后部用于鎖住駕駛室,防止其自行向前翻轉。除此之外,這兩部分還都分別承擔著駕駛室的減振與支撐作用。駕駛室前部的支撐結構由用一根連接焊有駕駛室底框支撐座的管梁和兩個裝有減
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