全承载客车技术的普及与应用

大型客车车身结构及焊装工艺分析 大型客车车身焊装是大型客车生产中的一个重要环节，车身焊装质量是影响大型客车整体质量优劣的重要因素之一。

针对大型客车车身结构特点及其工艺性，在本文中将重点分析焊装工艺、设备、夹具的特点，总结我国大型客车车身焊装生产现状及与国际水平的差距，希望通过我们共同的努力，能不断改进国产大型客车车身焊装生产工艺，提高车身焊装质量。

大型客车车身结构特点 大型客车车身是由底骨架、左/右侧围骨架、前/后围骨架及顶围骨架等6大片骨架经组焊蒙皮而成，是一骨架蒙皮结构。

根据客车车身承受载荷程度的不同，可把客车车身概括地分为半承载、非承载、全承载式三种类型。

1、半承载式车身 半承载式车身结构特征是车身底架与底盘车架合为一体。

通过在底盘车架上焊接牛腿、纵横梁等车身底架构件，将底盘车架与车身底架进行焊接连接，然后与左/右侧骨架、前/后围骨架及顶骨架组焊成车身六面体。

车身底架与底盘车架共同承载，因此称为半承载式车身。

2、非承载式车身 非承载式车身的底架为独立焊制的，是矩形钢管和型钢焊制的平面体结构，比较单薄。

车身底架与左/右侧骨架、前/后围骨架及顶骨架组焊成车身六面体，漆后的车身要装配到三类底盘上，由底盘车架承载，因此称为非承载式车身。

3、全承载式车身 全承载式车身底架为珩架结构，由矩形钢管和型钢焊制而成，底架与左/右侧骨架、前/后围骨架及顶骨架共同组焊成车身六面体。

漆后的车身采用类似轿车的装配工艺，在车身(底架)上装配发动机、前后桥、传动系等底盘部件，因此客车已无底盘车架痕迹，完全由车身承载，因此称为承载式车身。

三种结构车身的焊装工艺性 1、半承载式车身 半承载式车身是在三类底盘上焊制的，生产中底盘自始至终要经过生产的各个环节，因此在焊装生产中也产生一些工艺问题。

如：由于底盘大大增加了车身质量，使车身在焊装线工序运输中不灵便，人工推运困难，往往需要增加机械化输送机构；此外，由于车身六面体合焊时需要在合装设备中定位底盘，为此合装设备需要设计底盘举升机构用于底盘二次定位，因此增加了合装设备造价。

全承载大型客车车身骨架梁单元与壳单元模型有限元计算对比大型客车车身的骨架梁单元与壳单元模型是其结构的两种主要建模方法，通过有限元计算对比这两种模型的结果，可以对其结构的疲劳寿命和强度进行评估。

骨架梁单元模型是利用梁单元对车身结构进行建模，梁单元是一种仅具有长度和截面积两个参数的单元，其在载荷作用下主要受弯曲和剪切力的影响。

与之相比，壳单元模型则是利用壳单元对车身进行建模，壳单元是一种仅具有厚度和法向的几何参数的单元，其在载荷作用下主要受拉压应力的影响。

在有限元计算中，一般采用ANSYS等有限元软件，通过对车身的边界条件、材料参数等进行设定，可以得到骨架梁单元模型和壳单元模型在不同情况下的应力、应变分布等力学信息。

对于某一具体的车身结构，骨架梁单元模型在对其强度和疲劳寿命进行评估时，需要在模型中考虑梁的数量、长度、截面积等参数，同时需要对车身结构的连接方式、焊缝等进行精细建模。

壳单元模型则需要考虑车身的厚度、应力集中区等因素，同时需要对裂纹和裂缝进行建模以评估其疲劳寿命。

对于同一车身结构进行骨架梁单元模型和壳单元模型的对比分析，可以得到它们在不同工况下的应力、应变分布，进而比较它们的强度和疲劳寿命。

通常情况下，壳单元模型相比骨架梁单元模型更加精细，能够更准确地预测车身结构的疲劳寿命；而骨架梁单元模型则更快速、更高效，能够快速评估车身结构的强度和刚度。

总的来说，大型客车车身的骨架梁单元模型和壳单元模型都有其优缺点，选择哪种模型建模应根据具体情况而定。

对比分析两种模型的有限元计算结果可以得到较为全面的评估结果，对于车身结构的优化设计和改进具有一定的指导意义。

基于上述对骨架梁单元模型和壳单元模型的分析，实际上在实际工程应用中，取决于具体的结构设计需求的不同，可以采用单独一种材料或同时设置骨架梁和壳单元来合并应用，来完成对车辆骨架和外壳的建模。

从功能和优化角度来看，应用骨架梁和壳单元并做优化，可以满足更加细致和实用的设计要求，就像现代高层建筑一样，某些部位采用框架结构，而高风险部位则采用坚固的钢结构，该结构不仅强度足够，而且成本不会太高，更加经济实惠。

全承载客车制造工艺流程安徽安凯汽车股份有限公司杨继才［摘要］:简要介绍了全承载客车制造工艺流程及优点关键词：全承载客车，工艺流程。

全承载式车身技术可以形象地被称为鸟笼结构”，以前一直应用于飞机制造业的整体化框架结构技术。

传统的客车在受撞击时底盘会移位，而由于全承载客车的无底盘结构，在制造工艺上与非承载式车身有相似之处，均有冲压、焊装、涂装、总装、检测几个主要工艺，但是在局部内容上仍存在较大区别，下面就全承载客车制造的主要工艺流程做以下说明：一、焊装工艺流程基于全承载的车身结构，安凯客车在小总成焊接、五大片制作、骨架总拼、校正及内外蒙皮的焊装工艺方面有别于国内其他厂家，具有明显的自身特点及其优势。

主要工艺流程：K福酗还阿TTS- --------------------------- * T*林班¥»-童用于挥栈车司且禅屹集及五丈片总遵主产探擅1•小总成焊接:小总成焊接采用16Mn矩形管，是全承载车身的重要特征，其性能较其他钢材有更好的强度2. 底架及五大片焊接：底架及五大片焊接采用可靠工装进行焊接，保证了底盘及车身内外饰安装的精度3. 骨架总拼：骨架采用全承载结构，骨架总成采用液压翻转举升总拼台总拼，使整车骨架的合拢精度更高。

4. 骨架校正：使用火焰对骨架焊接变形部位进行校正，使整车平整度、窗框吻合度等达到更高的精度。

和同行业客车骨架相比有更高的抗冲击性能，安全性能更好。

5. 车身内蒙皮：内蒙皮全部采用双面镀锌板材，使用单面点焊工艺，并且使用安凯特有的火焰校正工艺，对蒙皮进行校正，有效提高蒙皮涨紧度，降低整车噪音。

由于全承载的结构优势，整车密封可以在焊装工序一次性完成，相对于其他结构车型密封难以实现一次或完全密封，有很大的优势。

镀锌板材的防锈蚀性能使用使安凯客车比同行业车辆有更高的使用寿命。

6. 车身外蒙皮：车身蒙皮使用辊压镀锌蒙皮和模压成型件，采用单面点焊焊接工艺，该工艺能有效提高蒙皮的平整度，基本实现大面蒙皮不刮灰。

全承载技术和全承载客车全承载的发展历程：早期的汽车都是非承载式的，车辆的载荷都由底盘承受。

低端大客车是有车架的底盘从力学角度分析低端大客车有卡车的柔性车架,从扭转刚性角度看,卡车上层车厢和下层车轴叶片弹簧悬挂都是刚性的,当道路坑洼不平时,中层的柔性车架的作用,除全部承载外还起到关键的缓冲层的作用.所以卡车是三层式结构,即上硬中软下硬.随着汽车技术的发展出现了承载式车身，最早的承载式车身出现在轿车上，承载式车身不仅仅客车的一种车身技术。

客车的承载式车身可以追溯到飞机的承载式车身，汽车上很多的技术都是从飞机技术上演化过来的，如：客车全承载车身技术、ABS技术、航空座椅等技术，包括材料和设计方法的应用都是从飞机上演化而来的。

由于传统的客车在受撞击时底盘会移位，而由于全承载客车的无底盘结构，使其在受力时能将力迅速分解到全身各处，同时全承载客车抗扭曲的钢件设施强度也是其他普通汽车的3－6倍。

因此在40年代末和50年代初，凯斯鲍尔率先将飞机上应用的全承载技术引用到客车上，随后尼奥普兰，雷诺、沃尔沃、MAN等欧洲的大客车企业逐渐都采用了全承载式车身。

高端大客车的首要特征是没有中间的软层-柔性车架,刚性底架与刚性车身构成一个刚性整体,承载车辆的全部负荷.是两层式。

高端大客车的特征之一:具有无车架的全承载车身可以说全承载客车是我国目前最安全的客车之一。

采用全承载结构，使客车的行车更加具有敏捷性、平稳性、舒适性和安全性，再加上其低地板设计、人性化配置、低排放、环保化、乘客空间大等优势，体现出现代社会倡导的“科技领先，以人为本”的理念，也造就了全承载客车独一无二的产品优势。

目前全承载客车技术在高档客车和制造水平和设计水平比较高的企业应用较为普遍。

高端大客车无车架的承载式车身在全承载发展的50年中，随着设计手段、设计水平、材料的应用和工艺水平的提升，全承载技术也在逐渐进步。

目前采用的全承载技术已经经过了几十年的发展，是比较成熟的一种技术。

Setrasetra凯斯鲍尔200系300系400系公司简介•SETRA和凯斯鲍尔•SETRA在中国的发展•SETRA车型介绍SETRA S200系SETRA S300系SETRA S400系公司简介Setra (赛特拉）戴姆勒-克莱斯勒公司旗下Evobus公司商用车品牌。

Setra标志如果查找任何一本有关Setra历史的资料，都能很容易在醒目的位置找到其创始人凯斯鲍尔的介绍。

从1896年开始，凯斯鲍尔在德国的乌尔姆市创建了以他名字命名的公司，从那时开始，凯斯鲍尔就开始生产专门用于旅客运输的客车了，但是直到1950年，在凯斯鲍尔公司的基础上才正式更名为Setra公司，而此时的Setra则专门致力于制造豪华型客车。

在客车历史上，Setra公司首次完成了全承载式车身的设计，由于全承载式的车身具备三大优势：安全系数大大提高，车身重量得以减少，增加车内乘客空间。

因此，当全承载式车身出现之后，很快便给世界客车工业带来了革命性的变化，现在欧洲客车已经普遍采用了全承载式的车身设计，目前全承载式车身设计在我国也得到了广泛的应用。

另外，在1984年Setra还在全球第一次将ABS列为了客车的标准配置设备。

目前，Setra公司城市客车主要以NF和UL系列为主，长途客车则以HD，HDH和DT系列为主。

1996年S315NF被评为了欧洲年度客车奖，2001年，其Top Class 400再次获得该项殊荣。

在奖台之外，Setra在市场上也获得了不俗的业绩。

2002年12月，S415HDH在上市18个月之后，销量就突破1000辆。

目前作为Evobus的分支，Setra和Mercedes-Benz 在2002年共销售了客车和底盘6720台，实现了8%的增长，而Evobus也因为有了Setra和Mercedes-Benz，其在德国的市场占有率目前已经高达57%。

SETRA和凯斯鲍尔赛特拉（Setra）是艾瓦客车公司旗下两个著名客车品牌之一。

全承载式客车车身结构设计概述朱强（郑州大学机械工程学院 450001）摘要：本文概述了全承载式客车的发展过程，介绍了全承载式客车车身的结构设计特点和优缺点，列举了国内外的发展概况和研究现状，表明全承载式客车车身结构设计是适合未来发展的主流。

关键词：全承载车身结构设计现状0 前言随着全球气候变暖、大气污染加剧和石油资源过度消耗，节能与环保已成为世界的焦点，发展节能型、环保型汽车成为汽车产业可持续发展的必然选择。

我国正在大力倡导可持续发展，建立资源节约型和环境友好型社会，汽车轻量化对于我国节能减排战略具有重要意义。

汽车轻量化是改善燃油经济性、减少污染物和碳排放的一项重要措施。

有研究表明，若汽车整车质量降低10%，燃油效率可提高6%~8%；汽车整备质量每减少100千克，每百公里油耗可降低0.3~0.6升。

汽车轻量化是指，在保证强度和安全性能的前提下，尽可能降低汽车的整备质量，从而提高车辆的动力性、减少燃料消耗，降低排放污染。

汽车轻量化是通过产品结构和形状的设计优化，先进的加工技术应用，轻量化材料的合理应用来实现，这实际上是一项复杂的系统工程。

对于大型客车企业而言，客车的轻量化相关问题，更是具有现实的意义和突出的经济效益。

通常车身重量占到整车重量的40%左右，因此，车身的轻量化对于整车系统的轻量化起着举足轻重的作用。

源于飞机设计技术的全承载式车身结构设计，具有车身整体承载能力强、材料利用率高、质量轻、技术先进等特点，成为通过结构优化实现整车轻量化的重要途径之一。

图1 宇通新能源公交巴士1 全承载客车技术的发展世界公认最早使用全承载技术的客车企业为德国的凯斯鲍尔（现更名为Setra，德文解释为全承载之意）。

20世纪50年代，德国凯斯鲍尔公司借鉴飞机骨架的设计想法，在客车设计中首次采用全封闭的车身结构，这被认为是最早的全承载式客车。

这种车身结构具有安全性高、舒适、质量轻等一系列优越性能。

随后，尼奥普兰和MAN等公司也纷纷效仿，采用全承载技术开发各自的客车车身。

客车行业的发展阶段一、起步阶段（年1956 -1978 年）1974年12月，第一机械工业部汽车局和国家建委城建局联合下文，由常州客车制造厂研制大客车底盘。

在独立自主、自力更生的思想意识下，中国的客车业也从次开始了漫长的大客车产品的自主研发之路。

1975年9月，北京牌大型铰接公共汽车在北京公路上投入使用。

虽然这一时期，中国的大客技术水平很落后。

1978年以前，中国汽车工业的年产量仅为40多万辆。

客车产品的年产量占汽车工业年产量的比例很小。

中国对客车产品的重视程度也不高，再加上中国总体技术水平的落后，大型客车的发展也就处于刚刚起步的阶段。

二、成长阶段（1978年-2001年）改革开放后的20年间，中国的客车产品结构得到了很好的丰富和填充。

1978年之前，中国的大客产品结构很单一，即只有9-11米的公交系列客车，产品在全国的覆盖率也很小，只有北京、上海、广州等大城市有。

在此期间，中型客车产品技术不断发展，产品结构不断丰富，并逐渐趋于成熟。

通过这一时期的发展，中型客车产品结构已经相当完善，产品系列也由7米逐渐过度到10米。

中客的市场面逐渐拓宽，主要用于二三级城市的公路客运和中短途客运系列。

中客产品技术的发展让中客慢慢面向旅游客车市场。

轻客发展的这20 多年里，企业不断增多，产品种类也逐渐丰富。

主要的轻客产品来自国内主流的轻客产品，即金杯海狮、南京依维柯、东南轻客、沈阳中顺和东风客车等。

随着市场的发展，轻客市场在扩大的同时趋于稳定，主要就是短途客运、城市物流等。

虽然市场面不宽，但是这一产品在国内客车市场上也是不可取代的。

通过引进技术，我国客车工业技术在这一时期有飞速进步。

1986年，北方车辆制造厂与尼奥普兰公司(德)合作，使用尼奥普兰技术、工艺许可证生产北方牌高档豪华旅游客车。

1988年，厦门金龙联合汽车工业有限公司，引进德国曼豪华大客车技术，生产金龙－曼豪华大客车。

1992年，常州客车厂与福莱西宝公司(美)合资成立中国福莱西宝车辆有限公司，生产高档大客车和高档城市公共汽车。

中国客车大事记1981年1981年2月江苏省扬州汽车修造厂（扬州亚星的前身）与交通部试制成功第一台JT663客车并交付客户使用。

该车型的研制成功标志着我国第一台客车专用底盘的诞生，结束了中国长期用卡车底盘改装客车的历史，在中国汽车工业发展史上具有划时代的意义。

1986年1986年北京北方华德尼奥普兰客车股份有限公司成立。

公司引进了德国尼奥普兰客车技术，推出北方尼奥普兰客车系列，填补了中国全承载式客车的空白。

1988年1988年厦门金龙联合汽车工业有限公司成立。

1988年江苏省扬州客车制造厂与西安公路学院联合开发出JS6970型客车，中国第一辆卧铺客车诞生，该产品至停产时累计销售达14849辆。

1992年1992年7月31日厦门金龙旅行车有限公司成立，注册资本4000万元人民币。

1993年1993年2月28日“郑州宇通客车股份有限公司”在郑州客车厂的基础上成立。

1993年安徽安凯客车与德国凯斯鲍尔公司（现奔驰集团EVOBUS公司）合作，引进世界一流的全承载客车技术，生产高档豪华公路客车。

1994年1994年3月山东省聊城客车厂与中国公路车辆机械总公司、重型汽车集团联合发起成立“山东客车股份有限公司”。

1994年3月国务院批准《汽车工业产业政策》。

1994年3月11日瑞典沃尔沃客车公司与西安飞机工业（集团）有限责任公司共同合资组建西安西沃客车有限公司。

1994年8月中韩合资的桂林大宇客车有限公司成立，具备年产5000辆客车的生产能力。

1995年1995年扬州客车制造总厂改制为江苏亚星客车集团有限公司。

1995年11月江苏省人民政府批复同意江苏省扬州客车总厂改制为国有独资公司，定名为“江苏亚星客车集团有限公司”。

1995年西班牙伊利萨尔客车公司和天津天保控股有限公司、天津汽车工业（集团）有限公司、天津市公共交通集团（控股）有限公司合资成立天津伊利萨尔客车制造有限公司。

1995年浙江台州商人庞青年、北京北方车辆集团有限公司以及金华经济开发区合资成立金华尼奥普兰车辆有限公司，最初采用北方引进的尼奥普兰技术生产客车。

客车全承载车身技术来源：佳工网日期：2011-12-04 点击：68更多0应用在客车上的全承载车身技术是高档豪华客车制造技术中的重要项目。

该技术是德国凯斯鲍尔公司于上个世纪50年代首创，并通过严格的碰撞试验，性能优越，使客车具有经济、安全和舒适等性能，尤其适应高速长距离客运。

全承载车身技术的应用，引发了国内客车制造业的一场技术变革。

车身结构特点全承载车身结构的底架不是传统的冲压成型铆接车架式结构，而是由矩形管构成的格栅式结构。

这种底架与前后围、侧围、车顶五大片组成全承载车身。

车身采用封闭环结构，由于没有车架，故可降低地板和整车高度。

整个车身参与载荷，上下部结构形成一整体，在承受载荷时，使整个车身壳体达到稳定平衡状态。

在具有较大的抗扭刚性格栅式结构的底架上，配置发动机、前后桥等总成，可以保证各总成相对位置关系正常工作。

其优点是：车身重量降低，结构强度与刚度提高；简化构件的成型过程，提高材料利用率；整车重心低，高速稳定性好；加工不需要大型冲压设备，便于产品改型，容易实现多品种系列化生产。

它最大的优势是被动安全性好，按照欧洲的客车被动安全测试，这种结构能够在汽车翻滚及相撞时，保证乘客的安全空间。

制造工艺要点全承载车身与传统的车身结构不同，在制作工艺上有显着区别。

客车公司对车身设计已形成各自的设计准则，但基本要求是一致的：1）根据结构设计受力，选用不同规格、材质的矩形管进行组焊。

2）底架基本上是有规则的截面梁、连接梁组成。

3）车身结构件主要是采用低碳钢、低合金结构钢的冷拔或高频焊接矩形管组成。

4）前后围、侧围、车顶五大片除尺寸有所不同，结构基本上是相同的。

因此，在制作工艺上可以实现单一车型和多种车型的批量生产。

制作工艺过程为：矩形管除油，矩形管下料，矩形管弯曲，小总成焊接；格栅式底架和前后围、左右侧围、车顶焊接；车身总拼；车身补焊件，打磨、校正。

装焊必须在焊接工装上进行，这样才能控制各部件的相对位置尺寸，并能有效控制焊接收缩、变形。

全承载式车身骨架的设计及分析摘要：随着车辆设计技术的不断发展,客车的被动安全性要求越来越高。

车身骨架作为客车的重要组件,其受力复杂。

利用经典力学方法对其进行结构分析很难得到准确结果,所以应用有限元软件合理地设计和分析车身骨架显得尤为重要。

关键字：全承载式；骨架结构1、电动客车载荷分布情况1.1 整车配重纯电动客车承受的载荷主要由如下几部分组成：车身骨架的自重、各大总成部件的载荷以及座椅、乘客载荷。

该车型载荷主要分布情况如表 2-4 所示：（1）车身骨架自重客车骨架自重的模拟可以通过软件自定义车身材料的密度和重力加速度，自动施加重力载荷。

（2）各大总成部件的载荷纯电动客车质量较大的部件有：驱动电机、锂电池、冷却水箱、冷凝器以及空压机等等，这些部件具有较大刚度，其对局部结构性能起到加强作用。

这些部件可采用等效质量点来模拟，根据其质心位置以及与车身骨架之间的连接关系，通过建立刚性连接分摊到相应的节点。

（3）座椅及乘客载荷驾驶员质量为 75kg，乘员质量按平均 68kg 计算，乘员人数为 21 人。

按照实际的座椅布置图，选取螺栓安装孔位，用 rigid-link 模拟司机座椅、单人座椅、双人座椅以及后排座椅。

以等效质量点模拟乘客及座椅质量，赋予到相应的节点上。

表 1 客车载荷分布情况2、车身骨架整体方案确定2.1 车身结构优化设计方案全承载式车身结构是由小断面矩形钢管焊接而成，车身结构非常复杂，利用简化的力学计算方法不能准确评估车身结构性能。

因此，本文结合结构优化设计方法和有限元法对车身开展优化设计。

全承载式车身结构优化设计分为三个阶段：车身结构拓扑优化、车身结构尺寸优化和典型工况静力学分析，分别对应产品设计流程中的概念设计、详细设计和分析验证。

（1）对车身进行拓扑优化以此确定车身最佳传力路径，然后对拓扑优化计算结果分析解读，从而确定车身结构基本布局形式，最终完成概念设计任务；（2）在概念设计完成的基础上，对组成车身的型钢进行分类处理，并对型钢截面尺寸参数进行尺寸优化设计，最终确定型钢截面尺寸数据，完成详细设计任务；（3）对优化设计后的车身进行有限元分析，在典型工况下验证新的车身结构是否满足相应的评价指标要求，车身结构总体优化方案流程图如图2所示。

全承载客车技术在我国的发展一、我国全承载客车技术的引入在我国，全承载车身技术的应用，引发了国内客车制造业的一场技术变革。

全承载式客车也逐渐被我国广大客户所认同。

但真正将这种技术得到延伸和发扬的历史，要从1993年安凯引进凯斯鲍尔的技术开始算起。

1993年以来，安凯通过与Setra技术合作，把国外最新技术与中国的实际相结合，进行二次创新，推出了一代又一代新型的豪华客车，满足国内市场的需求，引导中国客车走向世界。

因此，国内客运公司普遍认为，要了解国际客车的潮流，到安凯；要认识真正的高档豪华客车，也要到安凯，安凯是中国高档客车的旗帜。

安徽安凯客车引进凯斯鲍尔全承载车身技术，生产Setra品牌豪华客车，主要用于长途客运市场。

经过多年市场推广，全承载客车的高安全性和良好经济性得到了国内消费者的认可。

安凯客车市场部相关人士说，目前安凯全承载车型已经由最初的两款发展到130多款，覆盖8.4米～18米车型区间。

从1993年的引进到现在，14年的时间里，安凯逐渐消化吸收了德国Setra客车的优秀品质，并成功地将这种技术延伸至安凯的其他产品系列，在客户使用中得到了认可。

安凯把全承载车身设计技术巧妙地运用到新开发的HFF6840K57、HFF6930K58、HFF6llOK59等旅游客车中，使得上述旅游客车的安全性能得到极大的提高，成功地进入了旅游客车领域，也把旅游客车制造技术引向新的发展阶段。

利用高档客车全承载车身技术研发的新一代产品，相继应用于中型营运客车和旅游客车，并进入商业化阶段，之后安凯股份公司又将全承载车身技术首次应用到国内城市公交客车上，自主开发研制了全承载城市公交客车。

相继开发的GK15、GK39、GK50等多款城市客车，先后在上海、北京、广东、浙江等地巡展后，受到城市公交系统的青睐。

尤其是GK50全承载公交客车刚在合肥亮相，由于配置先进、启动快，解决了当前城市客车起步慢、安全舒适性差的通病。

全承载客车技术必将成为世界客车的主流技术，这是肯定的。