8.5 m低入口城市客车底盘开发

金世勇

（厦门金龙联合汽车工业有限公司，福建厦门361023）

8.5 m低入口城市客车底盘开发

金世勇

（厦门金龙联合汽车工业有限公司，福建厦门361023）

介绍一种8.5 m低入口城市客车底盘开发构思、主要配置、设计要点等，解决了低入口中型城市客车空间布置困难等问题，并通过相关试验对实车相关性能参数进行验证。

低入口；城市客车底盘；设计要点；8.5 m

根据目前城市化发展的趋势，城市客车上下车的便利性成为衡量城市客车运营效率的重要指标之一；而城市客车低入口及低地板化是缩短城市客车停站时间、提高运营效率的重要技术措施，这也从客观上促进了低入口城市客车的发展。目前大型城市客车低入口及低地板技术已经成熟，在国内外已经广泛采用，但是中型城市客车由于成本、布置空间等原因，一直发展比较缓慢[1-3]。本文主要介绍一种8.5 m低入口城市客车底盘开发。

1 总体构思及主要配置参数

为满足低入口踏步要求及海外某高端市场的需求，采用独立悬架断开式低入口前桥，整车从前门到中门全部采用一级踏步的布置结构，方便乘客快速上、下车。通过前期路况的调查及综合性能的考虑，匹配对应的发动机、变速器、后桥、转向器等底盘大件。相较成熟的城市客车而言，因车长较短，需着重考虑布置空间的问题，以便最大程度地合理利用空间。

整车的设计全部采用三维UG软件进行；严格按照相关标准进行设计及校核，然后利用Teamcenter软件进行部分重要文档管理，实现可视化协同设计功能；并利用有限元CAE软件对底架、骨架等进行刚度及强度分析；样车完成后，对样车进行相关试验验证，一方面检验相关性能是否满足设计标准要求，另一方面为后续同平台车型的改善及性能提升提供理论依据。

该车要求的主要技术参数如下：底盘外形长×宽为8 260 mm×2 430 mm，轴距3 980 mm，前、后轮距分别为2 030 mm、1 818 mm，底盘自重4 050 kg（前轴荷1 000 kg，后轴荷3 050 kg），整车最大总质量13 000 kg，满载前、后轴分别为4 500 kg、8 500 kg，底盘接近角、离去角分别为9.0°、8.7°，最大爬坡度大于30%。

该底盘确定的主要配置及相关参数如下：发动机为ISB4.5E5185B，额定功率、转速分别为136kW、2300r/min，额定扭矩、转速分别为700 N·m、1 200～1 800 r/min；变速器为ZF机械变速器，6档速比分别为6.02，3.32，2.07，1.4，1，0.79，倒档速比为5.58；前悬架为两气囊独立空气悬架，额定载荷为4.5 t；后悬架采用四气囊空气悬架；后桥额定载荷为8.5 t，速比为4.88，最大输出扭矩为19 000 N·m；轮胎为245/70R19.5，单、双轮胎承载力分别为2 240 kg/2 120 kg；转向器采用ZF8095，最大输出扭矩为4 541 N·m；油箱容积为120 L。

2 底盘设计及实车验证

此车型为海外某市场开发，需满足该地区相关法规，对后悬轴距比要求不大于60%，导致后悬空间有限，布置上有一定困难，尤其是悬架系统选型布置、发动机周边系统中油箱的布置、管线的走向等，既要尽可能地提高车辆内部的有效利用空间，还需要考虑我公司同类产品的通用化和平台化。另外低入口车型底架的设计在满足强度和刚度方面也具有一定难点，受踏步的限制，低入口车中门前底架方钢高度方向比二级踏步小得多，大大降低了抗扭性，对搭载结构的强度和刚度值需要进行CAE分析，并通过分析结果对结构不断进行调整优化，直至最优[4-5]。以下着重介绍该底盘设计的难点部分及实车验证情况。

2.1 底架系统设计

本车型底架采用Q345B方钢全承载结构形式，底架外伸横梁的位置与底盘各系统的布置及车身各立柱结构匹配，并与车身骨架的方钢形成闭环结构，大大提升了整车的强度和刚度。由于前悬较短，驾驶员座椅的前后调节值较小，为解决这一难点，考虑驾驶员侧前轮前在保证强度的前提下做成斜坡以增大驾驶员座椅前后的调节位置，结构见图1。

图1 驾驶员后侧截面图

图2 底架中段断面图

另外，底架中门前为满足踏步及离地间隙的要求，方钢的组焊在高度方向受限，在刚度和强度上较二级踏步结构偏弱。因此，该车架中段通过采用连接板把上下两层方钢进行连接及增加斜撑的方式解决这一难题，底架中段断面图见图2。

除上述难点外，底架的设计还需协调制动管路、暖风管路、转向管路、电气线束、油路等在车架中的分布；校核底盘各总成间的运动干涉，及相关总成的装卸空间；考虑各总成零部件的合理布置以及其方便维修性、可靠性和工艺性[6]；确定底架与动力总成系统、悬架系统、制动系统、转向系统等装配接口等。

底架结构设计完成后，结合整车骨架模型，对其展开CAE有限元强度及刚度分析。一方面校核结构的刚强度与被动安全性；另一方面对局部结构进行改进和优化，以提高产品的整体性能[7-8]。经分析，该底架强度和刚度满足要求。

2.2 悬架系统的选型设计

随着城市客车向舒适性的发展，空气悬架被广泛应用，以改善城市客车的行驶平顺性和减小车轮对地面的冲击载荷。为迎合海外高端方向的需求，本车型前悬架考虑采用两气囊独立空气悬架（见图3），在悬架垂直刚度相同的条件下，它的侧倾角刚度比非独立悬架大得多，在选取合适的角刚度前提下，可大大降低其垂直刚度，即降低偏频，改善平顺性[9]。

图3 前独立空气悬架俯视图

后悬架采用四气囊空气悬架，通过对C型梁悬架与直梁式悬架的对比分析，发现直梁式结构比C型梁结构长度要短，在空间条件有限的情况下，解决了储气筒和油箱的布置空间，更适合此类车型的布置。经过承载力、接口参数等分析后，决定采用如图4所示的直梁式空气后悬架。

图4 后直梁式空气悬架俯视图

2.3 燃料供给系统的布置

该底盘的油箱布置也较困难。由于此车型后悬较短，如把油箱布置在车体后段，则会挡住散热水箱一侧的部分进风，影响散热性能。经过反复考虑，本车型采用不锈钢材质120 L的防盗油箱，通过采用异形油箱设计（见图4中相应部分），把油箱布置在后轮前，在避开气囊干涉的同时，实现油箱容积最大化。

2.4 管线的布置要点

低入口和低地板客车的管线布置一直是个难点，尤其此车采用机械变速器，换档软轴的走向更是一个难点。由于前桥段独立悬挂的最低点较低，转向运动轨迹较大，软轴从底架的下方无法通过。本车型采用在前桥通道左角段凸起一个小斜坡的形式，解决软轴走向的难题，如图5所示。另外，此车型中门处装有电动伸缩踏板，几乎占满整个通道的空间，通过对转向管路、换档软轴、制动管路、电气线束、水暖管等采用分类模块化的方式进行设计，提前规划管线的走向，对管线实现分流布置，充分利用现有的每一处空间，使管线有序的通过中区，解决了管线布置难的问题。

图5 前桥通道软轴走向示意图

2.5 实车相关参数试验验证

实车通过发动机搭载转鼓试验，在发动机最大功率点转速和最大扭矩点转速两种工况下测试如下项目：水温差、进气温升（空滤器后气温-环境温度）、中冷温升（中冷后气温-环境温度）、中冷压差最大值、最大进气阻力（空滤后）、最大排气背压（增压器后）、最大排气温度（增压器后）、最大机舱温升（发动机仓温-环境温度）等，均满足康明斯发动机应用匹配参数值的要求。另外，通过道路试验，对整车经济性、动力性、制动性能相关参数进行验证，均符合相关标准要求。

3 结束语

通过对8.5 m低入口城市客车底盘的开发及相关验证，解决了底盘系统设计、选型、匹配、布置等方面的难题，为后续拓展同平台车型提供了宝贵的经验。通过对该产品的研发，很好地满足了海外高端市场的需求，对城市快速客运起到了一定的作用。

[1]李世豪，黄志耀.低入口城市公交客车的基本构想[J].城市车辆，2003（2）：34-37.

[2]吴修义.低地板、低入口城市公共汽车及其车桥[J].汽车与配件，2005（5）：33-35.

[3]周建国.短前悬低入口系列高级城市客车[J].城市车辆，2014（6）：28-29.

[4]编辑委员会.汽车工程手册（设计篇）[M].北京：人民交通出版社，2001.

[5]刘涛，赵立军，赵桂范.汽车设计[M].北京：北京大学出版社，2008.

[6]夏志成.客车底盘车架结构分析与设计[J].客车技术与研究，2011，33（1）：15-17.

[7]孟妍妮，张劼.客车车身骨架结构强度有限元分析[J].中国工程机械学报，2014（3）：223-228.

[8]孙超.某大型客车有限元分析与试验研究[D].扬州：扬州大学，2014.

[9]陈耀明.汽车悬架论文集[M].苏州：苏州大学出版社，2012.9.

修改稿日期：2017-02-22

Development of Chassis for 8.5 m-lenth Low Entrance City Bus

Jin Shiyong
（Xiamen KingLongUnited Automotive IndustryCo.,Ltd,Xiamen 361023,China）

The author introduces the development idea,main configuration and design points about a type of 8.5 m lowentrance citybus chassis,solves the problems that the layout oflowentrance middle citybus is difficult,and then through the related tests verifies the performance parameters ofthe bus.

lowentrance；citybus chassis；design points；8.5 m

U463.1

B

1006-3331（2017）03-0037-03

金世勇（1983-），男，硕士；工程师；主要从事客车底盘研发工作。