一种具有贯通式行李舱的发动机前置中型客车底架设计

陈 啸

(金龙联合汽车工业(苏州)有限公司，江苏苏州 215026)

常规的前置中型客车由于行李舱小且前后轴之间无贯通式行李舱，无法用于高铁站或机场驳接。但上述路线如采用带贯通式行李舱的后置大中型客车又存在上座率低的问题。因此，我司开发了一款具备轴间贯通式行李舱的发动机前置KLQ6750DF1中型客车，其行李舱容积可达3 m3，填补了前置发动机中型客车无轴间贯通式行李舱的行业空白。

1 底盘总布置设计

KLQ6750DF1底盘布置如图1所示。其设计亮点在于打破传统前置车型采用直大梁车架以及半承载车身结构，而采用全承载底架结构［1］。整个底架结构采用高强钢材质，底架横截面梁与车身侧围通过焊接相连，底架与车身骨架共同承受载荷，结构上形成了封闭的“应力流”，有利于提高整车的结构强度及刚度［2－4］。底架结构相较于直大梁车架而言，空间利用更加灵活和高效，将直大梁车架由于结构限制而浪费的空间充分利用起来。其位于前后轴之间的贯通式行李舱的中部向上凸起台阶，行李舱台阶下部空间用以实现传动轴和底盘件的布置。经测算，KLQ6750DF1车型的贯通式行李舱可以满足放置16个24英寸行李箱。

图1 KLQ6750DF51底盘总布置图

2 全承载底架结构设计

全承载底架的设计遵循模块化原则［5－6］，不但能够提高设计通用性，同时也能够加快开发速度。KLQ6750DF1车型的底架总成包含底架前段模块、中段模块和后段模块。如图2所示。

2.1 前段模块设计

底架前段模块是由左右纵梁、左右衬梁、横梁、连接支架等组成，与传统前置发动机车型的布置相同，有利于动力总成、转向系统、发动机进气系统、发动机冷却系统等的快速借用，缩短开发费用和开发周期。底架前段模块与车身地板骨架、车身左右侧围骨架连接成全承载结构，能够提高强度和刚度［7］。底架前段模块与底架中段模块通过连接支架连接成为一体。

图2 全承载底架结构

2.2 中段模块设计

底架中段模块与车身侧围之间通过方钢骨架焊接，形成轴间贯通式行李舱的主体结构，同时布置传动轴、发动机尾气后处理器、制动系统零部件、制动管路、电器线束等底盘零部件。出于结构强度方面的考虑，底架中段模块采用纵向贯通梁、横梁及斜撑加强件组成，同时横向截面采用封闭环结构，此种连接方式符合“应力流”走向［8－9］。如图 3 所示。

图3 底架中段模块结构图

底架中段模块重点在于贯通式行李舱的设计和“底盘传动系统通道”的设计。底架中段模块采用“台阶”结构，即在传统的行李舱地板骨架的基础上，在行李舱地板骨架中部向舱内凸起一个高度为300 mm的“台阶”，避让传动系统、发动机尾气后处理器、制动系统部件、电器线束等底盘部件。台阶左立面作为管线束通道布置制动管路和电器线束，台阶右立面布置发动机尾气后处理器以及排气尾管。

2.3 后段模块设计

KLQ6750DF1采用短后悬设计，底架后段模块需解决燃油箱和备胎的布置。燃油箱在满足加注燃油方便的前提下，布置在后桥前侧上部空间，燃油箱采用异型结构，避让后桥及传动轴跳动空间。备胎布置在后桥桥壳后部;后部车身骨架向后侧凸起一个半圆形台阶，避让备胎安装空间。如图4所示。

图4 底架后段模块底盘布置图

3 整车骨架强度分析

根据KLQ6750DF1的实际设计结构进行有限元建模，车身骨架采用壳单元，单元基本尺寸为12 mm;前后车桥、独立悬架、车轮结构等采用梁单元。分析5个工况:弯曲、转向、制动和左/右扭转。各工况的约束与加载设置如下:

1)弯曲、转向、制动工况采用相同的约束条件，即在4个轮胎接地点限制X、Y、Z 3个方向的平移自由度;在整车Z向施加－1g加速度分析弯曲工况;在整车X向施加－0.6g、Z向施加－1g加速度分析制动工况;在整车Y向施加0.3g、Z向施加－1g加速度分析转向工况。

2)左/右扭转工况采用相同的加载条件，即在整车Z向施加－1g加速度;分别释放左前轮和右后轮的X、Y、Z方向平移及转动自由度，分析左/右扭转工况。

通过分析以上5个工况下的整车骨架应力云图可得出:各工况下的骨架均能满足相应的设计要求，且应力较低，比较安全。

4 结束语

本文主要介绍了具有轴间贯通式行李舱的KLQ6750DF1前置后驱中型客车的底盘总布置方案和全承载底架的主体结构，解决了中小型前置后驱客车无轴间贯通式行李舱的问题。