一种轻量化车体结构和轨道车辆制造技术

本发明专利技术公开一种轻量化车体结构和轨道车辆，车体结构为双层构造，包括内壁部、内筋部和外壁部，车体结构包括侧顶部，侧顶部中的外壁部的厚度大于内壁部的厚度，在车体结构的断面内，侧顶部的型材厚度由中部向两端逐渐减小，侧顶部中内筋部的内筋密度由中部向两端逐渐增大，且侧顶部两端区域的内筋密度在车体结构的断面内为最大。本发明专利技术改变传统内壁部厚度高于外壁部厚度的方式，提升车体垂向刚度，相同性能下轻量化效果更好；同时，改变内筋均匀分布方式，内筋密度由中部向两端逐渐增大，并在车体结构的断面内为最大，改善菱形变形载荷传递，提升环向刚度，相同性能下轻量化效果更好。相同性能下轻量化效果更好。相同性能下轻量化效果更好。

【技术实现步骤摘要】
一种轻量化车体结构和轨道车辆


[0001]本专利技术涉及轨道车辆
，具体涉及一种轻量化车体结构和轨道车辆。

技术介绍

[0002]随着轨道车辆轻量化设计需求日益突出，车体既为车辆主承载结构，也是质量占比最大部件之一，提高其轻量化性能更为迫切。高速动车组车体于服役过程中承受诸如车钩压缩、垂载、气动载荷等复杂荷载及其耦合作用，且随着速度提升，车体结构刚度性能要求提升明显，为保证其结构刚度，目前通常采用增大结构/型材断面、增加冗余连接梁、增大型材内壁厚等方法实现，但往往致使车体增重明显，亟需开展车体结构全新设计优化，以提升轻量化水平。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种轻量化车体结构和轨道车辆，在保证结构刚度性能的条件下，显著提升轻量化水平。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种轻量化车体结构，所述车体结构为双层构造，包括由内到外依次设置的内壁部、内筋部和外壁部，所述内筋部将所述内壁部和所述外壁部连接于一体，
[0005]所述车体结构包括侧顶部，所述侧顶部中的所述外壁部的厚度大于所述内壁部的厚度，在所述车体结构的断面内，所述侧顶部的型材厚度由中部向两端逐渐减小，所述侧顶部中所述内筋部的内筋密度由中部向两端逐渐增大，且所述侧顶部两端区域的所述内筋密度在所述车体结构的断面内为最大。
[0006]本专利技术轻量化车体结构，统筹规划车体断面型材结构，于车体环向分区合理设计内筋角度和分布密度，明确内筋分布规律和内外壁厚的设计规律，解决车体结构环形刚度、垂向刚度性能要求与轻量化需求间矛盾问题，如在侧顶部中，外壁部的厚度大于内壁部的厚度，与传统基于强度设计的内壁部厚度高于外壁部厚度的方式相比，在同等型材厚度条件下能够有效提升车体垂向刚度，而在达到同等垂向刚度水平的条件下轻量化效果更好；同时，侧顶部的型材厚度由中部向两端逐渐减小，中部区域型材厚度最大，结构刚度局部最高，经分析发现，在中部区域，结构刚度对型材厚度的影响更敏感，内筋部仅起到支撑作用，因此，本专利技术减小中部区域的内筋密度，能够有效减少内筋数量，提升轻量化水平；内筋密度由中部向两端逐渐增大，且侧顶部两端区域的内筋密度在车体结构的断面内为最大，能够有效改善车体结构断面菱形变形载荷的传递，有效改善车体断面于气动载荷下的传力路径，有效提升断面环向刚度，与传统车体结构断面内筋均匀分布的方式相比，相同性能下轻量化效果更好。
[0007]由此可见，本专利技术轻量化车体结构，在保证结构刚度性能有所提升条件下，车体断面质量大幅减小，经验证，车体断面质量减重15％以上，显著提升轻量化水平。
[0008]可选地，在所述侧顶部的中部区域中，所述内筋部形成三角形腔构型和/或口型腔
构型。
[0009]可选地，所述车体结构还包括车顶部，在所述车顶部中，所述内筋部形成三角形腔构型，并且所述内筋部中相邻内筋之间的夹角范围为80
°
～90
°
。
[0010]可选地，所述车体结构还包括侧墙部，在所述车体结构的断面内，所述侧墙部包括由上到下顺次连接的第一侧墙区、第二侧墙区和第三侧墙区，其中：
[0011]所述第一侧墙区和所述第二侧墙区与车体侧窗位置相对应，在所述第一侧墙区和所述第二侧墙区中，所述内壁部和所述外壁部的厚度相等，且所述内壁部和所述外壁部的厚度在所述车体结构的断面内为最大；
[0012]在所述第三侧墙区中，所述内壁部的厚度大于所述外壁部的厚度，所述第三侧墙区的型材厚度局部增大，所述侧墙部中的所述内筋部形成三角形腔构型。
[0013]可选地，所述车体结构还包括地板部，在由所述地板部的中部向端部的延伸方向上，所述地板部包括顺次连接的第一地板区、第二地板区、第三地板区和第四地板区，其中：
[0014]所述第一地板区中所述内壁部和所述外壁部的厚度在所述地板部中为最大，所述第二地板区的所述内筋密度在所述地板部中为最大，所述第四地板区的所述内筋密度次之。
[0015]可选地，在所述第二地板区中，所述内筋部形成三角形腔构型，并且所述内筋部中相邻内筋之间的夹角范围为45
°
～60
°
。
[0016]可选地，在所述第一地板区中，所述内筋部形成三角形腔构型，并且所述内筋部中相邻内筋之间的夹角大于90
°
，或所述内筋部形成口型腔构型，或所述内筋部形成三角形腔构型和口型腔构型的混合构型；
[0017]在所述第三地板区和所述第四地板区中，所述内筋部形成三角形腔构型，并且所述内筋部中相邻内筋之间的夹角大于90
°
，所述第四地板区中相邻所述内筋之间的夹角小于所述第三地板区中相邻所述内筋之间的夹角。
[0018]本专利技术还提供一种轨道车辆，包括前述轻量化车体结构。
[0019]本专利技术轨道车辆，包括前述轻量化车体结构，因此具有与前述轻量化车体结构相同的技术效果，在此不再赘述。
[0020]可选地，还包括空调系统，所述空调系统包括主风道和废排风道，所述主风道安装在所述车体结构的侧顶部内侧，所述废排风道安装在所述车体结构的侧墙部和地板部的连接区域。
[0021]可选地，还包括底架横梁，所述底架横梁的两端分别设置有至少一个过线孔；
[0022]所述底架横梁的中部设置有多个减重孔，相邻所述减重孔之间形成传力区域，所述传力区域与载荷传递路径相匹配。
附图说明
[0023]图1为本专利技术所提供轻量化车体结构一种具体实施例的断面示意图；
[0024]图2为图1轻量化车体结构中地板部的局部放大图；
[0025]图3为本专利技术所提供轨道车辆中主风道的安装位置示意图；
[0026]图4为本专利技术所提供轨道车辆中废排风道的安装位置示意图；
[0027]其中，图1
‑
图4中的附图标记说明如下：
[0028]1‑
内壁部；2
‑
内筋部；3
‑
外壁部；
[0029]S1
‑
侧顶部；
[0030]S2
‑
车顶部；
[0031]S3
‑
侧墙部；S3a
‑
第一侧墙区；S3b
‑
第二侧墙区；S3c
‑
第三侧墙区；
[0032]S4
‑
地板部；S4a
‑
第一地板区；S4b
‑
第二地板区；S4c
‑
第三地板区；S4d
‑
第四地板区；
[0033]01
‑
主风道；
[0034]02
‑
废排风道；
[0035]03
‑
底架横梁；03a
‑
过线孔；03b
‑
减重孔。
具体实施方式
[0036]为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻量化车体结构，所述车体结构为双层构造，包括由内到外依次设置的内壁部(1)、内筋部(2)和外壁部(3)，所述内筋部(2)将所述内壁部(1)和所述外壁部(3)连接于一体，其特征在于，所述车体结构包括侧顶部(S1)，所述侧顶部(S1)中的所述外壁部(3)的厚度大于所述内壁部(1)的厚度，在所述车体结构的断面内，所述侧顶部(S1)的型材厚度由中部向两端逐渐减小，所述侧顶部(S1)中所述内筋部(2)的内筋密度由中部向两端逐渐增大，且所述侧顶部(S1)两端区域的所述内筋密度在所述车体结构的断面内为最大。2.根据权利要求1所述轻量化车体结构，其特征在于，在所述侧顶部(S1)的两端区域中，所述内筋部(2)形成三角形腔构型，并且相邻内筋之间的夹角不大于45
°
；和/或，在所述侧顶部(S1)的中部区域中，所述内筋部(2)形成三角形腔构型和/或口型腔构型。3.根据权利要求1或2所述轻量化车体结构，其特征在于，所述车体结构还包括车顶部(S2)，在所述车顶部(S2)中，所述内筋部(2)形成三角形腔构型，并且所述内筋部(2)中相邻内筋之间的夹角范围为80
°
～90
°
。4.根据权利要求1或2所述轻量化车体结构，其特征在于，所述车体结构还包括侧墙部(S3)，在所述车体结构的断面内，所述侧墙部(S3)包括由上到下顺次连接的第一侧墙区(S3a)、第二侧墙区(S3b)和第三侧墙区(S3c)，其中：所述第一侧墙区(S3a)和所述第二侧墙区(S3b)与车体侧窗位置相对应，在所述第一侧墙区(S3a)和所述第二侧墙区(S3b)中，所述内壁部(1)和所述外壁部(3)的厚度相等，且所述内壁部(1)和所述外壁部(3)的厚度在所述车体结构的断面内为最大；在所述第三侧墙区(S3c)中，所述内壁部(1)的厚度大于所述外壁部(3)的厚度，所述第三侧墙区(S3c)的型材厚度局部增大，所述侧墙部(S3)中的所述内筋部(2)形成三角形腔构型。5.根据权利要求1或2所述轻量化车体结构，其特征在于，所述车体结构还包括地板部(S4)，在由所述地板部(S4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：马利军，徐磊，于洋洋，陶桂东，田洪雷，蔡军爽，尹晴，孙现广，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：