新能源客車車身結(jié)構(gòu)及其設(shè)計概論核心研究

宋德業(yè)

摘 要：本文分析的重點是新能源客車的車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計內(nèi)容，而客車的主要分類為公路、公交客車。新能源客車作為新產(chǎn)物，既是新科技的代表也是環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展的表現(xiàn)。因此研究新能源客車的結(jié)構(gòu)與設(shè)計，有利于促進客車產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。并且由于新能源客車擁有一個顯著特征：在保持車體強度的基礎(chǔ)下，利用較強材質(zhì)和車體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化可以降低客車的能源消耗，增加客車的使用時間。以此特點展開，研究車身結(jié)構(gòu)和設(shè)計可以為客車行業(yè)提供新經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：新能源客車;結(jié)構(gòu);設(shè)計

經(jīng)濟發(fā)展是雙刃劍，一方面可以強大國力，提高國民生活水平與質(zhì)量，一方面也帶來了環(huán)境污染的問題。面對尾氣排放、工業(yè)排放帶來的空氣污染問題，國家提出了綠色發(fā)展理念，鼓勵人們綠色出行。各大城市促進公交系統(tǒng)發(fā)展，減少私家車的比例。同時科技領(lǐng)域也在為綠色環(huán)保做貢獻，研發(fā)新能源技術(shù)，推動新能源客車發(fā)展，進一步降低大氣污染比例。因此新能源汽車以其環(huán)保功能和新能源技術(shù)優(yōu)勢得到了廣泛的關(guān)注，同時也逐漸受到客車行業(yè)的重視。

1 新能源客車的車身結(jié)構(gòu)

新能源客車是一種新概念汽車，主要采用非常用燃料作為動力，并且搭載了非常先進的驅(qū)動技術(shù)，擁有與常規(guī)客車完全不同的結(jié)構(gòu)與設(shè)施。

在進行新能源客車車身結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候需要堅持一體化原則，讓內(nèi)部結(jié)構(gòu)形成較為封閉的空間，可以減少施工量，增加抗壓強度。客車行業(yè)主要將其分為六個部分：前圍、后圍、左側(cè)、右側(cè)、頂蓋和地板骨架，這六個部分最終形成了統(tǒng)一的車身結(jié)構(gòu)?？蛙囆袠I(yè)一般都會選擇鋼材打造車身結(jié)構(gòu)，將其塑造成一個巨大的長方形。然而新能源客車為了減輕重量，增加續(xù)航能力，會選擇輕巧便利的鋁合金打造車身[1]。

2 新能源客車車身結(jié)構(gòu)的設(shè)計

2.1 前圍、后圍骨架

前圍、后圍骨架設(shè)計一直都是整體車身設(shè)計的重難點，因為前圍和后圍是車身造型的整體、直觀表現(xiàn)，因為大部分客車的形象都是矩形，非常像一個盒子，所以側(cè)面、頂部和底部的呈現(xiàn)力不夠，只能通過前后圍體現(xiàn)設(shè)計感和美感。這兩部分主要包括了玻璃、蒙皮、燈具、檢修蓋和保險杠等等，具有非常豐富的可設(shè)計性。所以很多廠家設(shè)計都會采用曲面造型，這種由三維軟件打造出來的線條感也是當(dāng)前客車行業(yè)的平均水平和主要風(fēng)格體現(xiàn)。而設(shè)計的難度就在于，這種造型其實決定了想要體現(xiàn)的曲面必須采用異形件組裝。除了異形件的難度之外，這兩個部分所需要的支架和結(jié)構(gòu)往往又需要非常精良的制造水平和高超的焊接工藝。

這兩部分的主要設(shè)計流程為，首先是造型理論設(shè)計、骨架實體設(shè)計，其次是設(shè)計制造圖、生產(chǎn)相關(guān)零件，最后是組裝和焊接成實體物。新能源客車除了保留傳統(tǒng)客車前后圍的優(yōu)點，還增加了輕薄等特點[2]。

2.2 側(cè)圍骨架

左、右側(cè)圍主要包括骨架、蒙皮、車窗、艙門等等，這個部分的設(shè)計重點在蒙皮和骨架。上述所說的兩種客車類型的設(shè)計大體一致，都需要結(jié)構(gòu)對齊，如窗戶和艙門的立柱都要保持一致，術(shù)語解釋就是封閉環(huán)。但是也有不同的地方，那就是由于公交客車乘客多、承載量大，需要單獨設(shè)計應(yīng)急門，讓兩側(cè)的乘客在發(fā)生危險的時候可以快速逃生。而公路客車由于載物量大、路程長，需要設(shè)計較多的儲物艙，方便行李放置和貨品載運。

但是這兩類客車設(shè)計側(cè)圍骨架時都需要遵循以下幾點，第一點就是保持力流的傳遞性，無論是宏觀還是微觀領(lǐng)域都具有連續(xù)性，并且應(yīng)該使用承載力較強的高強鋼管。第二點就是應(yīng)該由蒙皮、玻璃結(jié)構(gòu)決定內(nèi)、外面差，并且這種設(shè)計應(yīng)該在總策劃時就決定好。第三點就是確定結(jié)構(gòu)位置時，應(yīng)該將立柱位置放在首位，窗戶可以次要考慮。第四點是無論怎么改變車型都應(yīng)該保證側(cè)窗的位置不改變，只改動中間的窗戶。第五點是無論車型如何改變，是加大還是變小都應(yīng)該保持車內(nèi)空間的穩(wěn)定性[3]。

蒙皮也稱大板，是由抗腐蝕性非常強的材料打造的，如冷軋電鍍鋅板。蒙皮的選擇主要分為兩種，一種是整體設(shè)計，一種是分塊設(shè)計。這種選擇是根據(jù)車身長短和艙門位置決定的。如果車長超過9米，就不需要設(shè)計太多艙門，只需要將整體蒙皮切割出對應(yīng)的輪廓如艙門洞口就可以。這樣做可以保持車身的線條和平度，但是比較浪費材料。小于9米的客車可以采用分蒙皮，優(yōu)點是施工簡單，節(jié)省材料。但是由于分蒙皮需要大量焊接，外皮的痕跡非常多，只有在修正后才能得到標(biāo)準(zhǔn)的線條和平度。

2.3 頂蓋骨架

頂蓋骨架的設(shè)計相對簡單，但是新能源客車需要在保持傳統(tǒng)客車需求（如強度、抗壓以及抗變形要求）的基礎(chǔ)上，再加入減重要求，讓客車更加輕巧靈便。以大型客車為例，不同結(jié)構(gòu)可以相差200斤以上。由于頂蓋骨架的主要作用是承載空調(diào)及一些車內(nèi)布置，所以承壓稍小，只要能滿足抗壓變形需求就可以進行簡化。對此主要考慮的五個因素是，第一個因素是橫梁的位置，第二個是空調(diào)和風(fēng)口，第三個是蒙皮的結(jié)構(gòu)，第四個是內(nèi)飾的布置和分布。但是另外要注意的是新能源客車需要考慮電池箱體的位置和重量，如果電池箱體布置在頂上就需要增加頂蓋的抗壓力。

對于頂蓋蒙皮的設(shè)計，需要考慮材質(zhì)和形狀，一般都會采用和側(cè)圍同樣的材料，并且將其分為三塊，中間平，兩側(cè)帶有適當(dāng)?shù)幕《萚4]，安全出口、空調(diào)回風(fēng)出風(fēng)口帶有防水止口。

2.4 地板骨架

在設(shè)計地板骨架的時候，公路客車和公交客車是不同的。由于公交客車的主要作用是載客，并且乘客站立的時間比較多，所以需要平地板。但是公路客車載貨的作用比較強，因此需要采用通道式。然而現(xiàn)在整個客車行業(yè)比較喜歡用整體式地板骨架，因為這種骨架可以和車體融合，更像是伴生的附著物。這種骨架看似很難，其實只是需要在設(shè)計的時候重視空間的層次感就可以了。并且需要注意以下五個方面，第一個方面就是嚴(yán)格遵循總布置，第二個方面就是尊重力學(xué)結(jié)構(gòu)，讓力有連續(xù)性。第三個方面是注意安裝與固定對地板骨架的重要性，第四個方面是要讓踏步設(shè)計符合指標(biāo)，第五個方面是扶手、投幣設(shè)計都要和地板骨架融合。

2.5 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

以上六個部分的設(shè)計其實只是初步設(shè)計，還不能直接生產(chǎn)和使用，還需要利用CAE結(jié)構(gòu)進行分析，分析車身的強度、壓力以及模態(tài)等等，需要檢測設(shè)計是否具有合理性。并且要對檢測結(jié)果謹(jǐn)慎分析，要遵循：沒問題未必完全沒有問題，有問題則一定有問題。所以要求設(shè)計方對出現(xiàn)問題的地方進行詳細的解析，適當(dāng)增加強度和剛度，讓最終效果符合最初預(yù)測和設(shè)計。

3 結(jié)束語

新能源客車代表的不僅僅是新能源技術(shù)，還代表著在綠色環(huán)保大方向下客車行業(yè)未來的發(fā)展方向。因此在發(fā)展新能源客車時既要遵循相關(guān)政策方針，又要分析新能源客車和傳統(tǒng)客車的異同之處，促進客車行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。本文通過對新能源客車的車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計進行分析可知，其實新新能源客車和傳統(tǒng)客車的結(jié)構(gòu)與設(shè)計方法有很多相似之處，但是新能源客車在強度、重量上更有優(yōu)勢，更具有發(fā)展?jié)摿Α?/p>

參考文獻：

[1]張瓊，李曉光，魯飛，等.純電動客車鋁合金車身骨架多目標(biāo)輕量化設(shè)計[J].黃河科技學(xué)院學(xué)報，2020，22（2）：33-39.

[2]林標(biāo)華.純電動城市客車后碰撞結(jié)構(gòu)安全性研究[J].客車技術(shù)與研究，2019，41（4）：12-15.

[3]呂猛，熊國利，楊舒音.新能源客車企業(yè)準(zhǔn)入及產(chǎn)品準(zhǔn)入許可制度解析[J].環(huán)境技術(shù)，2020，38（5）：27-30.

[4]朱正禮，周紅麗.新能源客車高壓附件集成控制器開發(fā)[J].機械與電子，2020，38（7）：50-54+62.