近年以来的客车车身设计-全承载式车身

全承载车身是近几年来在客车界非常流行的概念，以至于在《营运客车类型划分及等级评定》标准中将其作为大型及特大型高二级、高三级的必备项。且标准中对全承载车身给出了如下两种定义：

1）客车车身骨架及底架是由异型管制成的格栅结构，没有单独的纵梁式车架，局部格栅上可有覆板。

2）客车车身骨架及底架是由异型管制成的格栅结构，但允许在底架局部（发动机处、悬架处）有加强结构，且与格栅构件刚性连接（焊、铆及防松螺栓）；整车悬架上的支撑件设置在底架结构上，从而使悬架承载力传递到车身骨架上共同承载。

从这两个定义可看出，是不是“全承载式”关键看车架的结构。第一种争议不大，可理解为全小方钢的桁架结构。对第二种，行业内争议较大，大多数认同悬架段带槽钢的小方钢桁架结构是全承载的。但按第二种定义，三段式车架也可称为承载式，因为车身与车架也是刚性连接，车身也参与承载。这就是为什么我们在本章的开始用了大量篇幅去讲述各种悬架、各种车架在各个断面处的车架与车身的连接方式，其目的就是加强车身与车架的连接，让车身更好地参与承载。

对车身或车架的结构型式，设计的关键是分清承载构件的“主”与“次”。所谓的“主”，是指用来承载的构件，要有足够的强度。所谓的“次”，是指不参与承载的构件，如一些用来装配内外饰的梁，应以减重为第一原则来设计。在焊接上，要保证“主”与“主”直接焊接，而不能两“主”之间靠“次”来过渡。其实我们也可借用一下房屋建筑上的概念，如砖混结构与框架结构的区别，而我们所说的全承载车身更像“框架结构”这个概念：依靠主要的“框”或“梁”来承载。

对于全承载式的结构是怎么产生的，主流的观点认为在欧洲相对于采用需开模的大型槽型梁来说，不如采用小方钢组焊结构来得简单。而另一观点认为是悬架结构型式的发展催生了承载式车身。因为前面我们已分析过，板簧悬架的各向作用力都集中在吊耳一处，这不适合用桁架结构。而气簧悬架尤其是外摆式气簧悬架，其上下、前后、左右的作用力的作用点很分散，更适合于桁架结构，这就是全承载式车身结构的由来。因此，我们应根据悬架型式来选择车架及车身的结构型式，而不能片面地认为凡是小方钢的桁架结构就是先进的。

其实“全承载”这个概念本身就存在很多误区，从是否承载这个角度来划分，客车的车身只能有两种结构：要么承载，要么非承载，而且这个载荷只能定义成来自悬架的载荷。

非承载的结构只能是将车厢通过弹性元件与车架连接，即车厢不直接受悬架载荷的作用。而只要车厢与车架焊接或靠螺栓连接成一个整体，那么车厢一定承受来自悬架的载荷，只是承受比例的大小问题而已。所以可以这样认为：没有半承载之说，只有承载与非承载。而就现在的情况来说，所有的客车都是承载式车身，问题只是车身与车架谁对于整车的承载贡献率大。因此我们可以试着对全承载的概念给出一个量化的定义：如果车身能承载50%以上的悬架载荷，就可以认为它是全承载车身。而现有的对于全承载的定义只是一种定性的概念，但即便是这种定义也还离我们理想中的全承载概念有一定差距。理想的全承载概念是：车身与车架均匀承载，既没有“偷懒”的零件，也没有“过劳”的零件。

我们知道，载荷在结构中是按刚度来分配的，因此，当车身骨架与车架连接为整体时，谁的刚度大谁分配到的载荷就大。因此我们可以进一步得出以下三点结论：

①即使是小方钢的全桁架结构，如果车架的刚度过大，也会使车身分配到的载荷过小，此时不能称为全承载。

②对于传统的直大梁车架，如果能将其刚度做得较弱，也会使车身分配到更多的载荷，此时为什么不能称其为全承载？

③对于如图3-63所示的这种三角形三段式车架，它可不可以叫全承载车架？驾驶区和发动机区是小方钢桁架结构，前后桥段是槽型梁嵌入式结构，中间段是三角形结构，也有一个100mm×50mm×5mm规格的跑道梁，但相比于传统型的三段式结构来说，少了一根跑道梁意味着车架的刚度变得弱了，更多的载荷需由车身来承载，这是不是全承载式车架呢？可以说它也符合标准中定义的第二种型式。如能成为全承载式，那么将大大简化全承载车架的生产工艺，使全承载车架真正具有批量生产的能力。

图3-63 一种三角形的三段式车架(www.xing528.com)

如果从车架结构的角度来给客车分类，只能有两种：整体式客车和分体式客车。

①整体式客车：即客运车型的小方钢全桁架车架结构或低地板公交客车的整体式车架结构，此时车架与车身骨架必须连接为一个整体才能进行焊装作业。

②分体式客车：直大梁结构或三段式结构的车架都是分体式车身结构，车身和底盘可以完全分离地进行焊装作业，即六面体车身。

因此，本书以此处为节点：在此之前，我们称“小方钢全桁架车架结构”为“全承载”车身；在此之后，我们称“小方钢全桁架车架结构”为“整体式”车身。

至于结构的安全性，小方钢全桁架车架结构的“整体式”车身一定是最安全的吗？

此时我们要明确以下三点：

①客车的车身结构，尤其是大型客车，从被动安全的角度考虑，必须是有骨架式的车身结构，即有骨架的车身比无骨架的车身安全性能高。

②客车骨架的安全性能可分为两个方面：

一是上部结构强度，即侧翻时的上部结构抗变形能力，而这与车架是否是承载式结构无关，它只取决于上部结构的设计水平。

二是下部结构的抗撞击能力，即车架的抵抗外力冲击能力，三段式或直大梁的槽型梁车架结构比小方钢全桁架车架更安全。

③小方钢全桁架车架的优势在于其能很好地使车身骨架焊合为一个整体，即车架与车身出现连接缺陷的概率比较小。而三段式车架或直大梁车架与车身骨架的连接则不如承载式结构那样简洁而有效，设计者的设计经验、焊工的技术水平等都会影响到车架与车身的连接质量，这也是我们在介绍骨架设计的一开始就详细地讲解车架与车身的连接设计的重要原因。

至此，关于骨架总成的内容已基本讲完了。可以说，车身设计不仅仅是造型和内饰设计，骨架所涉及的技术内容更加有深度，就正常使用和侧翻检验这两方面而言，无论是宏观结构还是局部细节，都是要经过认真设计的，也都是要认真按图施工的。