摘 要

本文介绍了采用CATIA软件设计一款美式长鼻校车车身骨架的设计过程。主要阐述了国内校车发展的现状，并对各种骨架的形式、结构进行分析对比。通过收集相关方面的法律法规及国家标准，结合实际需求，完成对校车车身的总体布置、车身结构及车身骨架的设计。给出了车身骨架的选材、结构与尺寸及设计过程，并对其中关键部件的强度进行有限元分析计算。此外还对车身骨架的制造工艺进行了讨论。

关键词:校车, 骨架, 结构, 工艺, 设计

ABSTRACT

This paper described the process of the frame of a long-nosed school bus, using CATIA. It’s mainly about the current situation of the development of the school bus,and also compared different structures and forms of the frame. Complete the design of the bus body structure and frame by collecting the relevant national standards and actual needs. The choice of the material, structure, size and the design process were given. And the strength of the key components of the frame were calculated as well. Besides, the manufacturing technics of the frame were discussed.

Key words: school bus , frame , structure , technics , design

目 录

第一章 绪论 2

1.1 研究背景 2

1.2 研究意义 2

1.3 国内外研究现状分析 2

第二章 校车车身的总体设计 2

2.1底盘总成布置 2

2.1.1发动机的选择 2

2.1.2变速箱及前后桥选择 2

2.1.3其余总成设计 2

2.2校车车身总体尺寸的确定 2

2.3 构建整车布置总图 2

2.3.1 零线的确定 2

2.3.2 绘制校车车身布置图 2

2.4 本章总结 2

第三章 骨架结构分析 2

3.1 非承载式车身 2

3.2 半承载式车身 2

3.3 承载式车身 2

3.4 本课题骨架的设计原则 2

第四章 骨架参数确定及设计 2

4.1 骨架主要参数的确定 2

4.1.1 骨架设计依据 2

4.1.2 车身骨架的选材 2

4.1.3 全车结构的整体规划 2

4.2 车身骨架设计 2

4.2.1 底盘车架设计 2

4.2.2 地板骨架设计 2

4.2.3 左侧围骨架设计 2

4.2.4 右侧围骨架设计 2

4.2.5 顶盖骨架设计 2

4.2.6 后围骨架设计 2

4.2.7 前围骨架设计 2

4.3 车身骨架的装配 2

4.4 本章总结 2

第五章 车身骨架的强度刚度分析 2

5.1 强度分析 2

5.1.1静弯曲工况 2

5.1.2 扭转工况 2

5.1.3 转弯工况 2

5.1.4 制动工况 2

5.1.5 强度分析总结 2

5.2 刚度分析 2

5.2.1 静态变形 2

5.2.2 弯曲刚度 2

5.2.3 扭转刚度 2

5.2.4 刚度分析总结 2

5.3自由模态分析 2

5.4 改进设计 2

5.5 本章总结 2

第六章 车身骨架构件的制造和焊接工艺 2

6.1矩形管制作工艺 2

6.2 冲压件的制作工艺 2

6.3 焊接工艺 2

设计总结 2

参考文献 2

致谢 2

附录 2

附录1：LQB6690型校车车身骨架有限元分析报告 2

第一章 绪论

1.1 研究背景

世界上第一辆校车出现于1827年，由乔治史利博用马车改装而成。1914年，Wayne Works制作了第一辆机动校车^[[1]]。由于中小学生相对脆弱，校车安全性能的要求相对于普通客车要高得多。美国法规对于校车安全的要求十分严格，除享有最高路权以外，对校车的制动、结构、防倾覆等34个方面也有明确要求^[[2]]。

目前国内校车市场较混乱，校车多以普通公路客车运营，专业校车使用量较少。统计显示，2013年上半年我国约有20人死于校车事故，伤亡超过50人，运营混乱是造成校车事故的主要原因。专业校车亟待推广。

根据美国交通局统计^[[3]]，目前约有50万台校车在美国运营，而美国学生总数约4350万，我国约有2亿中小学生，若以美国校车为参照，则需要超过100万台专业校车。而根据教育部不完全统计，目前我国专业校车占比仅为10%左右。

对于“校车安全”这个问题，除建立完善的法律法规体系之外，设计制造安全、规范的校车也至关重要。

目前的客车行业已经越来越重视对于安全的投入，越来越多用于轿车的技术也在逐步应用于客车，而对于校车这一客车的分支，这些技术的应用对于校车安全性能的提高也有重要意义 ^[[4]]。

1.2 研究目的意义

本次设计的主要目的在于通过全面分析校车车身骨架对于整车各项性能的影响，结合所学知识并且参考市场已有车型及相关研究，设计一款满足法律法规和使用方面要求的小学生专用校车车身骨架。

目前国内市场对于校车的需求量巨大，而国内企业对于校车设计开发的技术储备与之相交则显得捉襟见肘。车身骨架作为客车车身结构中至关重要的部分，它的设计好坏及性能优劣直接影响了校车整车的各项性能。安全性是校车设计过程中的重点，而骨架又是关系到这一性能的重中之重。因此，通过设计一款安全可靠的车身骨架对于校车的设计意义重大。

1.3 国内外研究现状分析

国外对于校车的研究起步较早，研究领域也较大。Downs ,R等人于1998年介绍了一种支持事故调查及事故现场重建的校车检查协议^[[5]]。Bolte, K.等人对大型校车碰撞的仿真的研究^[[6]]显示，在交通事故中，翻滚事故最容易对乘员造成致命伤害。Sacazalski ,K等人的方针研究表明，乘员在受到安全带约束的情况下可以有效避免在翻滚事故中受到致命伤害^[[7]]。Bolte, K.等人在2002年通过分析已有的碰撞数据确定校车的侧碰刚度系数 ^[[8]]。Tanov, R.等人建立了校车在不同事故类型中的有限元分析模型，使得针对校车进行更加精确可靠的分析计算成为可能^[[9]]。

人机工程学也是影响到校车安全性能的关键之一。Lemay, P.和Mellberg等人则从人机工程学入手，分别研究了驾驶员空间及后视镜视野对于校车安全的影响 ^{[[10]] [[11]]}。