摘 要

随着当今社会全球化进展速度越来越快，人们对生活水平的提高愿望也变的更加迫切，目前，学前教育迅速发展，幼儿园以及中小学生上下学的运输市场逐渐兴起和扩大，各教育机构纷纷对专用校车供不应求。

本文介绍了如何采用CATIA软件对宇通校车骨架进行设计的过程。文章主要就国内外近年校车车身骨架架构进行了对比和分析，以及对国内外客车的发展现状进行了分析和讨论，并就各种车身骨架的形式进行了介绍。根据宇通ZK6559DX所给的各种参数、车身的总布置和相关尺寸来完成车身骨架设计，给出了车身骨架的设计过程、结构与尺寸，并且对车身骨架进行了车身受载和强度分析。最后是设计评价分析说明。

本次设计的主要目的是学习如何独立的进行校车车身骨架设计，并且学会如何进行型材的选择，同时还有如何应对骨架设计过程中需要注意的一些问题，以及通过学习应对设计过程中出现的问题来培养自己分析问题和解决问题的能力。

关键词：CATIA，校车，骨架，结构

Abstract

With the accelerated process of economic globalization, people increasingly high demand on living standard, preschool education has been developing rapidly, kindergartens and primary and secondary school students to and from school of transportation market gradually on the rise and expansion of, the number of special school bus get more demand.

This paper introduces the design process of Yutong school bus body frame by CATIA. The comparison and analysis of the bus body frame structure domesticly and abroad, as well as the development status of domestic and international bus are described. According to the figure of the ZK6559DX to various parameters, body general arrangement and size to complete body frame design, gives the procedure of the design of the body frame, structure and size and of the body frame were body load analysis and strength. Finally，it is the design evaluation analysis.

The design of the main purpose is to learn how to be independent of the bus body frame design, and learn how to profile and how to use it, as well as skeleton design process need to pay attention to some problems, and problems appeared in the course of dealing with the design by learning to develop their analysis of issues and problem solving ability.

Key Words：CATIA, school bus, body frame, structure

目录

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2研究意义 1

1.3国内客车发展现状 2

1.4国外客车发展现状 2

1.5主要研究内容 3

第2章 骨架结构分析 4

2.1非承载式车身 4

2.2 半承载式车身 5

2.3 承载式车身 6

2.4 校车车身骨架设计基本思路 7

2.5 骨架设计原则 8

第3章 骨架主要尺寸参数的确定 9

3.1 参数确定 9

3.1.1骨架设计依据 9

3.1.2 车身骨架材料 9

3.1.3 全车结构整体规划 10

3.2 结构形式设计 10

3.2.1右侧围骨架设计 10

3.2.2左侧围骨架设计 11

3.2.3顶盖骨架设计 12

3.2.4 前围骨架设计 12

3.2.5后围骨架设计 13

3.2.6地板骨架设计 14

第4章 强度、刚度的有限元分析 15

4.1 整车模型的建立 15

4.2 载荷和工况 15

4.2.1网格的划分 15

4.2.2 载荷处理 16

4.2.3计算工况 17

4.2.4 计算结果 17

4.3 车身结构的基础强度 20

第5章 总结 22

参考文献 23

致 谢 24

第1章 绪论

1.1研究背景

自从世界第一辆汽车诞生至今已有一百多年的历史了，作为人类文明社会中的一项重要交通工具，汽车已经完全融入人类的日常生活当中。汽车也已经从一种代步和运输工具慢慢发展成为许多人的日常生活中的必需品和文化生活中的一部分。而校车由于其载客的特殊性，校车的安全问题的从来都是人们所关注的焦点。

根据2015年的数据统计，全国大概有2亿中小学生，其中大约20%的学生每天需要乘坐校车上下学，专用校车的市场容量也已经接近一百万辆，更新规模的速度也正越来越快。专用校车的需求量大，任重而道远。

然而，目前我国校车分布地域不均衡。经济发达的城区专用校车保有量比不发达地区多得多，许多农村学校的专用校车供不应求。在广东地区，专用校车的保有量大约在900多辆。大部分专用校车集中的地区一般分布在广州、佛山、东莞、深圳、中山、珠海等地区。并且，目前国内校车的主力担当仍然是轻型客车和中巴，专用校车的保有量比较少。

校车因其承载客体的特殊性，安全始终被摆在头等重要的位置。目前在美国，校车不仅在交通法规中享有最高路权，而且相关法规在校车设计和制作中一共有包括校车车体结构、防倾覆保护、刹车装置在内的34个方面的要求^[1]。

学童是家庭的希望，祖国的未来，学童安全、健康的成长关乎于中国亿万家庭的幸福。目前市场上运行的校车车型多种多样，其中专业校车占极为少数。统计数据显示，我国 2013年上半年校车事故死亡18人，伤者数量50余人，面对让人心寒的校车事故，除了提醒孩子增强安全意识，专业校车的亟待推广也是重要的一项^[2]。

车身骨架作为整个车身的主要承载件，是汽车的刚性基础，对于整车安全性的影响十分巨大，其作用是承受来自自身载荷和运动过程中车身所受到的各种扭曲、颠簸、冲击力以及震动载荷。为解决制造过程中出现的骨架变形、车身断裂以及型钢钢板焊接不牢等问题，在骨架设计中需提高单件以及总成的强度和刚度。因此，校车的车身骨架设计对于保护学生安全问题具有重要意义。

1.2研究意义

一辆汽车的经济性，动力性和操纵稳定性取决于多方面的因素，其中，车身骨架的结构形式和质量，对其影响最大，因为车身是一辆汽车的主要承载部件，好质量的车身骨架成就一部安全性高、经济性好的汽车。设计车辆时，应该在保证满足各项参数要求符合标准以后，尽可能地降低其制造成本，以达成良好的经济性。据统计，校车车身的制造成本占整车制造成本的50%以上，其质量占汽车总质量的30%到40%。从结构力学看来，其车身是由抗弯薄板、空间骨架、壳体和应力蒙皮等构件组成。

1.3国内客车发展现状

1.国内关于客车车身的动态分析的领域起步相对较晚，且分析一般仅限于刚度和强度方面的静态分析。导致这一特点的原因有很多，其一是受制于计算机软硬件的水平约束，另一方面是由于，在车身建模的过程中，涉及因素较多，结构复杂，因此，国内的客车车身分析还有待进一步探索和研究。国内虽然有一些轿车、大客车和骨架蒙皮式半承载式轻型客车的车身结构分析方面的实际应用。如武汉理工大学的何天明等人应用ADINA软件对SZKbTOOIi型客车进行了车身强度方面的分析；成都客车厂与四川工业学院汽车交通与工程系的巢凯年合作，用ANSYS软件对CDK105和CDK6108大型客车的车身骨架进行分析计算；上海交大的林中钦和顾力强应用SuperSAP91对FYC6100高级旅游客车车身结构的静动力学性能进行了有限元分析等^[3]。但这些研究与国外相比仍明显存在许多不足之处。