一种仿加勒比僧海豹的低风阻客车骨架结构及其设计方法技术

本发明专利技术涉及一种仿加勒比僧海豹的低风阻客车骨架结构及其设计方法。客车车体侧向轮廓、横截面轮廓、驾驶室轮廓分别基于海豹身体的侧向轮廓、横截面轮廓和头部外形并综合考虑驾驶员视野确定，车体外轮廓具有加勒比僧海豹的仿生流线型造型。与客车外部造型贴合的纵梁、横截面环形梁、地板梁及驾驶室的连接梁共同构成承载式车身骨架。地板与上骨架构成上车身结构，提供舒适、安全乘坐环境，保证乘客站立行走；地板与下部骨架构成下车身结构，提供发动机、悬架安装位置及行李箱空间。运用有限元结构优化技术基于客车弯曲、扭转及制动载荷对全车骨架进行整体优化，适当调整或增加客车的杆件以形成整体承载均匀、刚度合理分配的仿生客车的空间骨架。

Skeleton structure of low wind resistance passenger train imitating Caribbean monk seal and design method thereof

The invention relates to a skeleton structure of a low wind resistant passenger train imitating a Caribbean monk seal and a design method thereof. Carbody lateral profile and cross section contour, the cab contour contour, seal body respectively lateral cross-sectional contour and head shape and considering the driver's vision is determined based on the outline of body with the Caribbean monk seal bionic shape. The automobile body frame is formed by the longitudinal beam, the cross section annular beam, the floor beam and the connecting beam of the driver's cab which are adhered to the external shape of the passenger car. The floor and the skeleton structure of the body structure, provide comfortable and safe riding environment, ensure the passengers standing and walking; body structure and the lower floor frame, engine, suspension provides installation position and trunk space. By using the finite element structure optimization technology based on bus bending, torsion and brake load on the whole car frame of overall optimization, adjust or increase the bus bar to form an overall bearing space frame stiffness uniform, bionic bus distribution of.

【技术实现步骤摘要】
一种仿加勒比僧海豹的低风阻客车骨架结构及其设计方法
本专利技术涉及一种客车车身结构和设计方法，更具体地说，本专利技术涉及一种仿生加勒比僧海豹的具有低阻力特性的客车骨架及其设计方法。
技术介绍
客车作为交通运输的一大主体，具有机动灵活，载客量多的特点。随着城市人口的与日俱增，人们的出行要求和频率也大大增加，日益紧张的交通现状对客车质量提出了更加严苛的要求。目前的客车大多采用方正的箱型结构，风阻系数较大，不利于燃油消耗和节能减排。仿生方法通过了解生物的结构和功能原理，研制新的机械和新技术，或解决机械技术的难题。目前，仿生技术在高速列车以及概念汽车的应用较多，但在客车特别是在客车整车外形和结构上的应用较少。加勒比僧海豹是海豹科、僧海豹属的一种海洋哺乳动物。在自然环境中，加勒比僧海豹的体长可超过2米，体重可达200公斤，对比12米客车的重量，两者具有较好的相似性。在水下时，加勒比僧海豹浑圆、流线型的身体，在水中产生很小的阻力，能够灵活地游动，躲避掠食者。
技术实现思路
在这些背景下，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于仿生仿加勒比僧海豹的具有低阻力特性客车骨架结构及其设计方法，使客车具有优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿加勒比僧海豹外形的低风阻客车骨架结构，主要由驾驶舱、乘员舱、客车车身和车门组成，其特征在于：所述驾驶舱骨架由曲梁通过焊接连接，驾驶舱前部有类似海豹前颚的凸出结构，用于安装发动机；所述的乘员舱由纵梁、横截面环形梁和地板构成；所述客车车身的横截面的形状由其横截面的宽度W和高度H形成的抛物线所构建，表达式为Y1＝40H/(81W^2)‑1H/2,Y2＝95/(16H^2)；所述的车门布置在驾驶舱，逃生门布置在车体尾部，货舱布置在地板以下，中间由隔板分成前部货舱，中部货舱和尾部货舱。

【技术特征摘要】
1.一种仿加勒比僧海豹外形的低风阻客车骨架结构，主要由驾驶舱、乘员舱、客车车身和车门组成，其特征在于：所述驾驶舱骨架由曲梁通过焊接连接，驾驶舱前部有类似海豹前颚的凸出结构，用于安装发动机；所述的乘员舱由纵梁、横截面环形梁和地板构成；所述客车车身的横截面的形状由其横截面的宽度W和高度H形成的抛物线所构建，表达式为Y1＝40H/(81W^2)-1H/2,Y2＝95/(16H^2)；所述的车门布置在驾驶舱，逃生门布置在车体尾部，货舱布置在地板以下，中间由隔板分成前部货舱，中部货舱和尾部货舱。2.根据权利要求1所述的一种仿加勒比僧海豹外形的低风阻客车骨架结构，其特征在于：所述驾驶舱由两根前风窗横梁、三根向前凸出的曲梁、底部大梁以及连接梁组成，所述车门位于驾驶舱右部，并设置有两级踏步，发动机布置于驾驶舱前部的凸出位置，安装在驾驶舱底部的大梁上；所述乘员舱有7根环形梁，环形梁与车身侧面的腰梁共同构成圆滑的侧围，同时，环形梁与左、右两侧风窗上纵梁间的上部区域作为车顶区域，车顶成弧形，向上凸出；环形梁与车身底部的纵梁构成底架结构。3.根据权利要求2所述的一种仿加勒比僧海豹外形的低风阻客车骨架结构，其特征在于：所述底架采用斜撑，特别是在前后悬的位置采用斜撑，以增加结构的刚度。4.根据权利要求1所述的一种仿加勒比僧海豹外形的低风阻客车骨架结构，其特征在于：所述横截面环形梁由两条开口方向相互垂直的抛物线构成，抛物线公式为Y1＝40H/(81W^2)-1H/2,Y2＝95/(16H^2)，W为横截面的宽度，H为高度；考虑每一个环形梁所处位置的受力情况不同，其加强的形式会有所不同，环形梁中垂向布置的杆件主要承受垂向载荷，斜向布置的杆件主要用来分担垂向和横向的载荷，并加强局部结构的刚度。5.根据权利要求1所述的一种仿加勒比僧海豹外形的低风阻客车骨架结构，其特征在于：所述乘员舱地板中间有两根矩形的大梁，9根横梁，上面铺设地板，其中7根横梁的位置对应环形梁的位置，另外2根横梁对应后悬处的两根板环形梁，纵梁与横梁起主要的支撑作用；所述乘员舱地板平面布置于车体垂向中线以下，以保证乘员舱内乘客具有舒适的乘坐空间并能够在乘员舱通道内站立行走，地板安装于大梁上，以保证支承的刚度；所述的侧窗下纵梁、侧窗上纵梁由曲形梁焊接而成，并与驾驶舱骨架相连接；依照地板的位置及50百分位人体身高及人机工程学比例，确定侧窗下纵梁、侧窗上纵梁的位置，侧窗上、下纵梁应与侧面轮廓一致；前、后悬位置，均有斜撑增加局部的刚度，使传力结构稳定，另外前悬有两个垂直布置的杆件，后悬左右两侧别用两根斜向支承承受并传递该位置可能出现的载荷。6.一种仿加勒比僧海豹外形的低风阻客车骨架结构设计方法，其特征在于：仿加勒比僧海豹的头部和身体分别外形设计客车的驾驶舱外形和乘员舱外形，并依照外形设计与之贴合的骨架，依照客车总布置设计客车地板，进而构成客车的上、下车身结构；结合客车功能及总布置要求，设计其他骨架梁结构，进而获得仿加勒比僧海豹外形的客车骨架，主要设计步骤包括：(1)选取海豹身体的侧面轮廓图，海豹身体的长度为L，分别在距离头部3L/14，5.5L/14，7L/14,10L/14长度的位置确定四个参考线Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，参考线Ⅰ，Ⅱ与侧面轮廓的上型线的交点为A1，B1，参考线Ⅱ与海豹身体的侧轮廓的下型线的交点为B2，B1和B2之间的距离设为H，过B1作参考线Ⅳ的垂线，垂足为D0，D1在D0下方1H/20处；过B2作垂线垂直于参考线Ⅰ和Ⅳ，垂足分别为A0...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋学伟，孙俊俊，李增晖，张少华，李东营，马玲玲，于波，石燕，李宇鹏，高振海，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22