一种客车用的钢铝混合顶部骨架结构制造技术

一种客车用的钢铝混合顶部骨架结构，包括钢骨架边框和中部铝合金桁架，钢骨架边框包括两根边横梁、两根边纵梁；中部铝合金桁架包括复数根第一中横梁、第二中横梁、中纵梁；第一中横梁和第二中横梁均两侧分别通过钢制弧杆与两根边纵梁连接；钢制弧杆还通过斜撑与客车侧围骨架连接；每个中纵梁的两个端部均连接有横式连接件，用于与第一中横梁或第二中横梁或边横梁连接。本实用新型专利技术解决了采用全铝车身骨架的客车车身附加模态较多，整车NVH模态规划工作任务繁重的问题；避免了以往全铝车身骨架或铝顶盖车身骨架设计中，顶盖边纵梁不减重甚至增重的问题；工艺简单可靠；提高了抗侧翻的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种客车用的钢铝混合顶部骨架结构
本技术涉及一种客车用顶部骨架结构，尤其是指一种客车用的钢铝混合顶部骨架结构。
技术介绍
由于汽车轻量化对节能增效日益重要，各大客车产商都投入大量科研经费寻求轻量化设计的有效措施。现今，为了实现客车骨架的轻量化，主要采用两种途径，一是采用密度较低的材料，如铝合金或复合材料，这种方法涉及较先进的焊接工艺或连接件的设计；二是不论使用传统的钢材还是新材料，通过对骨架拓扑结构或者型材截面结构等进行优化，来充分发挥结构的强度和刚度潜力。申请公布号为CN106021668A的中国专利技术专利申请中研究了车身各大片骨架、地板骨架、车架对于整车骨架弯曲刚度和扭转刚度的贡献，结合工程经验，得出结论：对于弯曲刚度，车架、地板骨架和侧围骨架的贡献较大，前后围骨架次之，顶盖骨架几乎没有贡献；对于扭转刚度，车架、地板骨架和侧围骨架的贡献较大，顶盖骨架次之，前后围骨架几乎没有贡献。通过对以往全铝车身或钢铝混合车身骨架应变能分布的研究，扭转工况下，梁的应变能和连接头的应变能占比接近，表明梁和连接头的结构强度对扭转变形起是作用几乎同等重要。目前公开的中国技术专利中，铝车身客车的车身骨架就采用了上文所提到的第一种途径，整车骨架结构通常使用全铝材质制作。但由于铝的杨氏模量约为钢的三分之一，而且侧围骨架对于整车弯曲刚度、扭转刚度贡献均较大，所以这种全铝车身骨架会大幅度降低整车的弯曲刚度和扭转刚度。同时在白车身模态分析中，车身部分的附加模态很多，对整车NVH设计开发和模态匹配带来了不小的工作难度。目前绝大多数铝车身的顶盖和侧围的连接都使用连接件铆接侧围和顶盖边纵梁。由于铝型材目前的挤压成型工艺只能实现型材的轻微弯曲，无法做到和钢制弧杆一样大的弧度，因此为保证整车刚度和整车高度，铝合金边纵梁的截面大且复杂，质量比传统钢边纵梁大很多，再考虑连接件的附加重量，顶盖骨架轻量化程度非常有限，甚至增重。
技术实现思路
本技术提供一种客车用的钢铝混合顶部骨架结构，致力于在较大幅度减轻顶盖骨架质量的同时，保持整车骨架主要的力学性能，使载荷分配更加合理，以克服全铝车身骨架的客车车身附加模态较多，整车NVH模态规划工作任务繁重的缺陷。为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：一种客车用的钢铝混合顶部骨架结构，包括钢骨架边框和中部铝合金桁架，所述钢骨架边框包括与客车侧围骨架连接的两根边纵梁以及分别与客车前围、后围骨架连接的两根边横梁，该两根边纵梁与两根边横梁相互连接形成一框架；所述中部铝合金桁架包括复数根装设于所述钢骨架边框之内的第一中横梁，相邻两个第一中横梁之间均装设有一第二中横梁，并且相邻的第一中横梁和第二中横梁之间、相邻的第一中横梁与边横梁之间均连接有复数根中纵梁；每个所述第一中横梁和第二中横梁均两侧分别通过钢制弧杆与两根边纵梁连接；每个所述钢制弧杆还通过斜撑与所述侧围骨架连接；每个中纵梁的两个端部均连接有横式连接件，用于与所述第一中横梁或第二中横梁或边横梁连接。进一步的，所述横式连接件为铝制型材，其包括一体成型并相互垂直的橫式抵接板与橫式插入板，所述橫式抵接板与所述第一中横梁或第二中横梁或边横梁相贴合地铆接在其上，所述橫式插入板插入所述中纵梁内并与其铆接。进一步的，所述钢制弧杆一端与所述第一中横梁或第二中横梁铆接、另一端与所述边纵梁焊接。进一步的，所述第一中横梁与第二中横梁的规格均小于所述钢制弧杆从而能够插入到钢制弧杆内与其铆接固定。进一步的，所述第一中横梁的薄壁厚度大于所述第二中横梁、中纵梁的薄壁厚度。进一步的，所述复数根中纵梁中，作为空调安装支架的中纵梁薄壁厚度大于其它中纵梁。进一步的，所述复数根中纵梁中，作为天窗定位梁的中纵梁相互之间连接有复数个第三中横梁；每个第三中横梁的两个端部均连接有纵式连接件，用于与所述中纵梁连接。进一步的，所述纵式连接件也为铝制型材，其包括一体成型并相互垂直的纵式抵接板与纵式插入板，所述纵式抵接板与所述中纵梁相贴合地铆接在其上，所述纵式插入板插入所述第三中横梁内并与其铆接，所述纵式插入板的两侧还分别通过斜板与所述纵式抵接板连接。和现有技术相比，本技术产生的有益效果在于:1、本技术结构简单、实用性强，通过设计出钢铝混合的顶部骨架，能够获得如下优点：一、解决了采用全铝车身骨架的客车车身附加模态较多，整车NVH模态规划工作任务繁重的问题；二、避免了以往全铝车身骨架或铝顶盖车身骨架设计中，顶盖边纵梁不减重甚至增重的问题；三、去掉了现有顶盖和侧围之间繁琐的连接，将边纵梁与侧围骨架直接焊接便可，工艺简单可靠；四、充分发挥了钢优秀的焊接性能，将钢制弧杆与边纵梁之间直接焊接，将钢制弧杆与侧围骨架之间通过斜撑焊接，与以往铝车身骨架相比，提高了抗侧翻的能力。2、本技术中，为弥补铝的杨氏模量比铁低所带来的整车骨架扭转刚度的下降，在设计了第一中横梁之后，又增加了第二中横梁，从而提高了整车骨架扭转刚度。3、本技术中，在考虑综合力学性能的前提下，设计了横式连接件，其主要承受以整车坐标系X向为法向（右手定则）的扭转力矩，大大减小了铆钉所受的剪切力，提高铆钉的使用寿命和连接稳固性。4、本技术中，以顶盖所有横、纵梁的厚度为设计变量，记SM为整车骨架总质量对设计变量的灵敏度，记SN为整车扭转刚度对设计变量的灵敏度，引入相对灵敏度SNM=SN/SM，其值越大，说明改变等量刚度所需改变的质量越小。因此对第一中横梁和作为空调安装支架的中纵梁这些相对灵敏度高的梁，提高其厚度，增大其薄壁截面规格，便能够以增加较小质量的代价来较大幅度地提高整车骨架的扭转刚度；而第二中横梁和其他中纵梁的相对灵敏度较小，说明其对扭转刚度的贡献微乎其微，因此减小其规格，甚至在确保其不是功能件的前提下可以根据需求直接删除，这样可以在减小骨架质量的同时又保证扭转刚度只有微小幅度的下降。5、本技术中，在考虑综合力学性能的前提下，设计了纵式连接件，其主要承受以整车坐标系X向的弯曲力，也大大减小了铆钉所受的剪切力，提高铆钉的使用寿命和连接稳固性。附图说明图1为本技术的俯视图。图2为本技术的侧视图。图3为本技术的断面结构示意图。图4为图1中A的放大示意图。图5为图1中所述横式连接件的结构示意图。图6为图1中所述纵式连接件的结构示意图。图7为图1中B的放大示意图。图8为本技术中所述中纵梁的截面图。图9为现有技术中顶部骨架结构的俯视图。具体实施方式下面参照附图说明本技术的具体实施方式。参照图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8。一种客车用的钢铝混合顶部骨架结构，包括钢骨架边框1和中部铝合金桁架2，其中，钢骨架边框1包括与客车侧围骨架3连接的两根边纵梁11以及分别与客车前围骨架4、后围骨架5连接的两根边横梁12，该两根边纵梁11与两根边横梁12相互连接形成一框架；具体的，边横梁12与边纵梁11均为钢制，边纵梁11与客车侧围骨架3之间，边横梁12与客车前围骨架4、后围骨架5之间均采用焊接；中部铝合金桁架2包括复数根装设于钢骨架边框1之内的第一中横梁21，相邻两个第一中横梁21之间均装设有一第二中横梁22，并且相邻的第一中横梁21和第二中横梁22之间、相邻的第一中横梁21与边横梁12之间均连接有复数根中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种客车用的钢铝混合顶部骨架结构，其特征在于：包括钢骨架边框和中部铝合金桁架，所述钢骨架边框包括与客车侧围骨架连接的两根边纵梁以及分别与客车前围、后围骨架连接的两根边横梁，该两根边纵梁与两根边横梁相互连接形成一框架；所述中部铝合金桁架包括复数根装设于所述钢骨架边框之内的第一中横梁，相邻两个第一中横梁之间均装设有一第二中横梁，并且相邻的第一中横梁和第二中横梁之间、相邻的第一中横梁与边横梁之间均连接有复数根中纵梁；每个所述第一中横梁和第二中横梁均两侧分别通过钢制弧杆与两根边纵梁连接；每个所述钢制弧杆还通过斜撑与所述侧围骨架连接；每个中纵梁的两个端部均连接有横式连接件，用于与所述第一中横梁或第二中横梁或边横梁连接。

【技术特征摘要】
1.一种客车用的钢铝混合顶部骨架结构，其特征在于：包括钢骨架边框和中部铝合金桁架，所述钢骨架边框包括与客车侧围骨架连接的两根边纵梁以及分别与客车前围、后围骨架连接的两根边横梁，该两根边纵梁与两根边横梁相互连接形成一框架；所述中部铝合金桁架包括复数根装设于所述钢骨架边框之内的第一中横梁，相邻两个第一中横梁之间均装设有一第二中横梁，并且相邻的第一中横梁和第二中横梁之间、相邻的第一中横梁与边横梁之间均连接有复数根中纵梁；每个所述第一中横梁和第二中横梁均两侧分别通过钢制弧杆与两根边纵梁连接；每个所述钢制弧杆还通过斜撑与所述侧围骨架连接；每个中纵梁的两个端部均连接有横式连接件，用于与所述第一中横梁或第二中横梁或边横梁连接。2.如权利要求1所述一种客车用的钢铝混合顶部骨架结构，其特征在于：所述横式连接件为铝制型材，其包括一体成型并相互垂直的橫式抵接板与橫式插入板，所述橫式抵接板与所述第一中横梁或第二中横梁或边横梁相贴合地铆接在其上，所述橫式插入板插入所述中纵梁内并与其铆接。3.如权利要求1所述一种客车用的钢铝混合顶部骨架结构，其特征在于：所述钢制弧杆一端与所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈斯哲，陈秀清，叶松奎，吴长风，陈龙志，苏亮，黎勇，崔朝军，蓝平辉，赖其波，
申请(专利权)人：厦门金龙联合汽车工业有限公司，
类型：新型
国别省市：福建,35