本實用新型專利涉及客車車身結構設計領域，具體涉及一種能同時應用于承載式和非承載式純電動客車的桁架式底架結構。

技術背景

隨著高鐵動車等軌道客車的迅猛發(fā)展，與其并行的長途公路客車逐漸被取代，而與其互補的中短途中巴客車銷量占比逐年攀升。并且隨著全球能源與環(huán)境危機的加劇，純電動客車由于具有諸多優(yōu)點成為了重點研究對象。

目前我國的純電動客車結構研究還處于一個較低水平，基本上都是在傳統(tǒng)的內(nèi)燃機客車結構的基礎上對動力總成進行替換并對已有結構進行局部修改，從而導致純電動客車整備質(zhì)量過大，進一步對電動客車的續(xù)航里程造成不利影響。為滿足不同類型客車的使用要求，承載式車身和非承載式車身在不同類型的客車上都有所應用。在承載式車身和非承載式車身分別與底架裝配的過程中以及對底架結構焊接時由于不能共用工裝夾具，共享或部分共享生產(chǎn)平臺，從而導致客車車身結構設計周期長，設計開發(fā)成本大幅度增加，進一步使生產(chǎn)成本上升。因此，結合純電動客車動力系統(tǒng)布置靈活的特點，有針對性地開發(fā)一個適合電動客車的車身結構底部平臺，是解決電動客車輕量化問題、改善電動客車性能的最有效途徑。基于此，本文設計了一種能同時應用于承載式和非承載式純電動客車車身的底架結構。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型涉及一種既能應用于承載式車身又能應用于非承載式車身的通用式純電動客車底架結構。

結合附圖，說明如下：

一種通用式純電動客車底架結構，包括底架前段、底架中段、底架后段；

所述底架中段2由四片縱向桁架I、II、III、VI4、5、6、7和四片橫向桁架I、II、III、VI8、9、10、11構成，且通過在縱向桁架和橫向桁架相交處設置的立柱15連接成的空間結構形成了地板層12和下地板層13；

所述底架后段3由四片縱向桁架Ⅴ、VI、VII、VIII23、24、25、26和兩片橫向桁架Ⅴ、VI31、32構成，其中縱向桁架Ⅴ、VI23、24與橫向桁架Ⅴ、VI31、32圍成電池艙29；

所述的縱向桁架I4前后端在車橋16處截止，縱向桁架II、III5、6采用貫穿整個底 架的龍骨式結構，縱向桁架VI7前后端在車橋16處截止，中間部分在車門踏步17處斷開；

所述縱向桁架III6設置固定斜撐19且呈波浪狀布置，其他縱向桁架I、II、VI4、5、7設置拉片式活動斜撐14；

所述橫向桁架II、III9、10設置有從立柱的一端拉向相鄰立柱另一端的固定斜撐19，且呈波浪狀布置；

所述的電池艙29的底層中距橫向桁架VI32350～400mm處設置橫梁30，底層設有從縱向桁架Ⅴ23前端拉至縱向桁架VI24與橫梁30連接處的固定斜撐19，電池艙29頂層設有從縱向桁架VI224前端拉至縱向桁架Ⅴ23后端的固定斜撐19，電池艙29左側設有從桁架前端上角拉至桁架后端下角的單向拉片式活動斜撐14；

底架后段3中右側電池艙結構與左側電池艙29對稱布置；

所述縱向桁架VI24設有從前端立柱貫通至電機支撐架27與桁架連接處的電機安裝板28，縱向桁架VII25上也有相同結構布置；

所述拉片式活動斜撐14是由兩個呈X型交錯布置的鋼制拉片20和以焊接形式固定于桁架框四角處的呈四分之一圓形的連接片21及連接螺栓22組成。

所述地板層12除車門踏步17外，都在水平面設有波浪狀的固定斜撐19，下地板層13也設有固定斜撐19且與地板層12的固定斜撐19呈交錯布置。

所述底架中段2橫向桁架I8在距離與立柱15相連的上端橫梁下平面110～115mm處設一橫梁，橫向桁架VI11上也有相同結構布置。

所述底架中段2相鄰橫向桁架之間的距離在800～850mm之間；相鄰縱向桁架之間的距離在650～750mm之間。

在所述電池艙29底層中距橫向桁架VI32350～400mm處設置橫梁30，電池艙29在底架后段3中呈左右對稱布置。

通用式底架結構，同時適用于承載式客車車身和非承載式客車車身，若為承載式客車車身，則底架中除斜撐以外的承載梁選擇較大壁厚，如3～4mm；若為非承載式客車車身，則底架中除斜撐以外的承載梁選擇較小壁厚，如2～2.5mm。

本實用新型的有益效果：

1.本實用新型的桁架式底架結構可以通過改變部分桿件壁厚，同時適用于承載式車身和非承載式車身；由于底架外形輪廓尺寸相同，可共用工裝夾具，共享生產(chǎn)平臺，降低生產(chǎn)成本；

2.在底架中段2的縱向桁架4、5、7上設置拉片式活動斜撐，在不影響電池箱拆裝的同時又起到了加固車身增加車身強度和剛度的效果。在底架后段3的縱向桁架23、26 上設置的單拉片式活動斜撐在加固車身的同時更有利于車身輕量化；

3.電池管理系統(tǒng)及大部分電池布置在底架承載能力最強的中段，電機及少部分電池布置在底架后段，軸荷分配合理，重心位置的改變受乘員影響較小。

附圖說明

圖1為底架整體結構軸測圖；

圖2為底架整體結構側視圖；

圖3為底架整體結構俯視圖以及電池和電池管理系統(tǒng)布置圖；

圖4為底架中段縱向桁架示意圖；

圖5為底架中段橫向桁架示意圖；

圖6為底架后段縱向桁架示意圖；

圖7為底架后段橫向桁架示意圖；

圖8為底架中段結構中可拆卸拉片式活動斜撐示意圖。

圖中：1、底架前段 2、底架中段 3、底架后段 4～7、縱向桁架I、II、III、VI 8～11、橫向桁架I、II、III、VI 12、地板層 13、下地板層 14、拉片式活動斜撐 15、立柱 16、車橋 17、車門踏步 18、縱向桁架VI的底層縱梁 19、固定斜撐 20、拉片 21、連接片 22、連接螺栓 23～26、縱向桁架Ⅴ、VI、VII、VIII 27、電機支撐架 28、電機安裝板 29、電池艙 30、橫梁 31～32、橫向桁架Ⅴ、VI

具體實施方式

為了使本結構方案更加清楚，本文以一款6.84米全承載純電動中巴底架結構做出具體說明：

一種通用式純電動客車底架結構，底架為由矩形鋼管焊接而成的桁架式結構，其包括沿前后方向依次連接的底架前段1、底架中段2、底架后段3。

所述底架前段1包括三片相互連接且平行于車身坐標系yoz坐標面的橫向桁架結構和前橋。

所述底架中段2由四片縱向桁架I、II、III、VI4、5、6、7和四片平行于yoz坐標平面的橫向桁架I、II、III、VI8、9、10、11構成，相鄰橫向桁架之間的距離可在800～850mm之間，底架中段2中相鄰縱向桁架之間的距離可在650～750mm之間。底架中段2分為上下兩層，即：地板層12、下地板層13，上下兩層之間通過在縱梁和橫梁連接處的立柱15連接。靠近底架中部的縱向桁架II、III5、6采用貫穿整個底架的龍骨式結構，靠近底架左側的縱向桁架I4前后端在車橋16處截止，靠近底架右側的縱向桁架VI7前后端在車橋16 處截止，中間部分在車門踏步17處斷開。

所述地板層12除車門踏步17處都設有波浪狀的固定斜撐19，下地板層13也設有固定斜撐19且與地板層12的固定斜撐19呈交錯布置。

所述縱向桁架III6上設置固定斜撐19且呈波浪狀布置。

所述底架中段2除縱向桁架III6與各相鄰立柱之間設置固定斜撐19外，其余縱向桁架I、II、VI4、5、7與相鄰兩立柱之間設置拉片式活動斜撐14。

所述橫向桁架II、III9、10上設有從立柱的一端拉向相鄰立柱另一端的固定斜撐19，且呈波浪狀布置。

所述橫向桁架I8在距離與立柱15相連的上端橫梁下平面110～115mm處設一橫梁，橫向桁架11上也有相同結構布置。

所述拉片式活動斜撐14，主要由兩個呈X型交錯布置的鋼制拉片20和以焊接形式固定于桁架框四角處的呈四分之一圓形的連接片21及連接螺栓22組成，其中連接片布置在電池艙29的內(nèi)側。

所述底架后段3由四片縱向桁架Ⅴ、VI、VII、VIII23、24、25、26和兩片橫向桁架Ⅴ、VI31、32構成。其中縱向桁架Ⅴ、VI23、24與橫向桁架Ⅴ、VI31、32圍成電池艙29。

所述電池艙29的底層中距橫向桁架VI32 350～400mm處設置橫梁30，且在底層設有從縱向桁架Ⅴ23前端拉至縱向桁架VI24與橫梁30連接處的固定斜撐19，在電池艙29頂層設有從縱向桁架VI24前端拉至縱向桁架Ⅴ23后端的固定斜撐19。縱向桁架Ⅴ23上設有從桁架前端上角拉至桁架后端下角的單向拉片式活動斜撐14。底架后段3中的電池艙29關于底架縱向中心平面左右對稱布置。

所述底架后段3包括后橋、電機支撐架27和焊接于縱向桁架VI、VII24、25上的電機安裝板28。

所述電機安裝板28從縱向桁架VI24的前端立柱處貫通至電機支撐架27與桁架連接處，縱向桁架VII25上也有相同結構布置。

所述通用式底架結構，同時適用于承載式客車車身和非承載式客車車身。若為承載式客車車身，則車架結構管件可選擇較大壁厚，如3～4mm；若為非承載式客車車身，則車架結構管件可選擇較小壁厚，如2～2.5mm。

如圖1所示，根據(jù)本實用新型提出的通用式純電動客車底架結構方案，該通用式純電動客車底架結構為由矩形鋼管焊接而成的桁架式結構，其包括底架前段1、底架中段2、底架后段3，其寬度均為2240mm。底架前段1由三片相互連接且平行于車身坐標系yoz坐標面的橫向桁架和前橋構成，其長度為1560mm。底架中段2設計成雙層桁架結構，其 通過在縱向桁架與橫向桁架相交處的立柱15上下連接，立柱的高度為330mm。縱向桁架VI7在橫向桁架II、III9、10處斷開，中間的部分設有車門踏步17，且踏步為二級踏步。底架中段2的長度為2650mm。為加強底架的結構強度，縱向桁架II、III5、6的上縱梁從底架前段1貫通至底架后段3。為減弱對車門一側車身側圍結構件的強度要求，靠近車門一側的縱向桁架III6上采用呈波浪狀布置的固定式斜撐19。為方便電池的安裝與拆卸同時又兼顧桁架的結構強度，縱向桁架I、II、VI4、5、7上采用拉片式活動斜撐14。縱向桁架I4與縱向桁架II5之間的距離和縱向桁架III6與縱向桁架VI7之間的距離均為655mm，縱向桁架II5與縱向桁架III6之間的距離為750mm。為保證底架中段的承載能力，在橫向桁架I8上距與立柱15相連的上端橫梁下平面115mm處設一橫梁，橫向桁架11上也有相同結構布置。橫向桁架II9上設置有從立柱的一端拉向相鄰立柱另一端的固定斜撐19，該斜撐呈波浪狀布置，橫向桁架III10上也有相同結構布置。橫向桁架I8與橫向桁架II9之間的縱向距離為843mm，橫向桁架9II與橫向桁架III10之間的縱向距離和橫向桁架III10與橫向桁架VI11之間的縱向距離均為828mm。在下地板層13中各片縱向桁架之間設置固定斜撐19，且呈波浪形布置。地板層12中除車門踏步17處不設斜撐19外，其他位置設有與下地板層13的固定斜撐19交錯布置的固定斜撐19。

如圖8所示的拉片式活動斜撐14，由兩個呈X型交叉布置的鋼制拉片20和以焊接形式固定在桁架框四角處的呈四分之一圓形的連接片21及四枚連接螺栓22組成。其中拉片20的寬度為30mm，厚度為3mm，長度尺寸可根據(jù)相應桁架的具體尺寸而定。連接片21的半徑尺寸為85mm，厚度為3mm，連接片布置在電池艙29的內(nèi)側。

底架后段3的長度為2630mm，在縱向桁架Ⅴ、VI23、24與橫向桁架Ⅴ、VI31、32所圍成的電池艙29底層距橫向桁架VI24 350mm處設置橫梁30。電池艙29底層設有從縱向桁架Ⅴ23前端拉至縱向桁架VI24與橫梁30連接處的固定斜撐19，電池艙29頂層設有從縱向桁架VI24前端拉至縱向桁架Ⅴ23后端的固定斜撐19。電池艙29左側設有從桁架前端上側拉至桁架下側與橫梁30連接處的單向活動斜撐14。底架后段3中右側電池艙結構與左側電池艙29對稱布置。為方便電機的安裝，縱向桁架VI24上設有從前端立柱處貫通至電機支撐架27與桁架連接處的電機安裝板28，電機安裝板28的厚度為3mm，縱向桁架III25上也有相同結構布置。

電池組及控制系統(tǒng)的布置如圖3所示，電池組布置于底架中段和后段(以大寫字母B標識)，電池管理系統(tǒng)布置于底架中段靠近后軸處(以大寫字母C標識)，電機布置于底架后段(以大寫字母M標識)。

因為在承載式客車上車身結構也可參與承載，從而部分減輕底架的載荷，所以除斜撐 以外的參與承載的主要橫縱梁可選擇較薄壁厚，在此壁厚選擇2mm。