CN114348037B - 一种用于高速动车组车体肩部的梁体加强连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轨道交通设备技术领域，尤其涉及一种用于高速动车组车体肩部的梁体加强连接结构，包括：顶梁加强结构，设置在顶梁的第一连接端；侧梁加强结构，设置在侧梁的第二连接端；侧梁加强结构至少对顶梁加强结构的局部进行支撑；顶板，对顶梁加强结构和顶梁的外表面进行局部覆盖，形成车体顶部外围轮廓；侧板，对侧梁加强结构和侧梁的外表面进行局部覆盖，形成车体侧面外围轮廓；顶梁加强结构、顶梁、侧梁加强结构、侧梁、顶板和侧板均为复合材料结构。本发明中通过顶梁加强结构和侧梁加强结构的设置，使得顶梁和侧梁的边缘均获得了结构的加强；肩部结构来自顶梁和侧梁所在的两个不同的整体部分中，能够通过更好的强度去承受此处的压力。

Description

一种用于高速动车组车体肩部的梁体加强连接结构

技术领域

本发明涉及轨道交通设备技术领域，尤其涉及一种用于高速动车组车体肩部的梁体加强连接结构。

背景技术

目前，高速动车组车体大多数采用全承载式铝合金结构，全承载式铝合金车体由底架、侧墙、车顶、端墙以及司机室几大部分组成，各个组成部分由大型铝合金挤压型材进行拼焊，各个组成部分之间进行焊接连接，这种全承载式铝合金车体承载着高速动车组运行过程中的所有载荷。

在技术发展过程中，为了满足高速动车组的轻量化需求，众多厂家通过复合材料对侧墙、车顶及端墙进行成型，极大程度上的降低了车身的重量，使得高速动车组的运行速度进一步提升。目前在对上述材料的侧墙梁体及车顶梁体进行连接的过程中采用独立的肩部结构形式，通过分别与侧墙梁体和车顶梁体的固定连接实现环梁的结构，从而对车体表层板体进行有效的支撑而获得稳定的侧墙及车顶结构。

然而针对上述肩部结构位置处的侧墙梁体端部、车顶梁体端部和肩部结构的结构强度要求均较高，无形中增加了结构件的成本和使用风险。

鉴于上述问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期设计一种用于高速动车组车体肩部的梁体加强连接结构。

发明内容

本发明提供了一种用于高速动车组车体肩部的梁体加强连接结构，可有效解决背景技术中问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种用于高速动车组车体肩部的梁体加强连接结构，包括：

顶梁加强结构，设置在顶梁的第一连接端；

侧梁加强结构，设置在侧梁的第二连接端；

所述侧梁加强结构至少对所述顶梁加强结构的局部进行支撑；

顶板，对所述顶梁加强结构和顶梁的外表面进行局部覆盖，形成车体顶部外围轮廓；

侧板，对所述侧梁加强结构和侧梁的外表面进行局部覆盖，形成车体侧面外围轮廓；

其中，所述顶梁加强结构、顶梁、侧梁加强结构、侧梁、顶板和侧板均为复合材料结构。

进一步地，还包括顶部包覆结构，所述顶部包覆结构与所述顶板贴合形成第一封闭环腔，所述顶梁加强结构设置于所述第一封闭环腔内。

进一步地，还包括底部包覆结构，所述底部包覆结构与所述侧板之间形成第二封闭环腔，所述侧梁加强结构设置于所述第二封闭环腔内。

进一步地，所述侧板边缘通过弯曲回卷形成第二封闭环腔，所述侧梁加强结构安装于所述第二封闭环腔内。

进一步地，所述顶梁设置有纵向的第一贴合面，所述顶梁加强结构设置有纵向的第二贴合面，所述顶部包覆结构局部夹设在所述第一贴合面和第二贴合面之间。

进一步地，所述顶部包覆结构自所述第一贴合面和第二贴合面之间向所述顶梁与顶板间延伸，其中，所述顶梁边缘设置有局部的第一缩进区域，用于对所述顶部包覆结构边缘进行容纳。

进一步地，所述侧梁顶部被所述侧梁加强结构完全覆盖，所述顶梁加强结构与侧梁加强结构固定连接。

进一步地，还包括金属件，所述金属件包括：

第一板体，设置于所述顶梁加强结构与所述侧板之间；

第二板体，与所述侧板相对于车体的内侧贴合设置；

所述第一板体与所述第二板体固定连接。

进一步地，所述侧梁顶部设置有第二缩进区域，用于对所述侧梁加强结构进行安装，且所述顶梁加强结构对所述侧梁及侧梁加强结构顶部进行共同覆盖，所述顶梁加强结构与所述侧梁和/或侧梁加强结构固定连接。

进一步地，还包括金属连接板，所述金属连接板对所述顶梁及所述侧梁加强结构进行连接。

通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：

本发明中，通过顶梁加强结构和侧梁加强结构的设置，使得顶梁和侧梁的边缘均获得了结构的加强；且从工艺角度而言，首先完成的为顶梁加强结构与顶梁的连接，以及侧梁加强结构与侧梁的连接，随后再进行两个整体结构的连接，顶梁加强结构和侧梁加强结构所在的位置处为车体的肩部结构，因此肩部结构来自顶梁和侧梁所在的两个不同的整体部分中，通过顶梁加强结构和侧梁加强结构分别使得上述两个整体在肩部结构位置处能够通过更好的强度去承受此处的压力。通过上述方式降低了各个结构单元的成型难度，将原本整体的肩部结构一分为二还对顶梁和侧梁进行了有效的结构加强，有效提高了使用的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为顶梁加强结构、顶梁和顶板的组合结构示意图；

图2为侧梁加强结构、侧梁和侧板的组合结构示意图；

图3为图1中和图2中结构的组合示意图；

图4为第一封闭环腔的位置示意图；

图5为第二封闭环腔的第一种位置示意图；

图6为第二封闭环腔的第二种位置示意图；

图7为第一贴合面和第二贴合面相对位置示意图；

图8为图4中A处的局部放大图；

图9为侧梁加强结构对侧梁顶部完全覆盖的结构示意图；

图10为图9中结构方式的具体应用示意图（包括金属件）；

图11为金属件的结构示意图；

图12为第二缩进区域的第一种位置示意图；

图13为图12中结构方式的具体应用示意图；

图14为第二缩进区域的第二种位置示意图；

附图标记：

1、顶梁加强结构；101、第二贴合面；2、顶梁；201、第一贴合面；202、第一缩进区域；3、侧梁加强结构；4、侧梁；401、第二缩进区域；5、顶板；6、侧板；7、顶部包覆结构；8、第一封闭环腔；9、底部包覆结构；10、第二封闭环腔；11、金属件；111、第一板体；112、第二板体；113、加强筋；12、金属连接板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1~14所示，一种用于高速动车组车体肩部的梁体加强连接结构，包括：顶梁加强结构1，设置在顶梁2的第一连接端；侧梁加强结构3，设置在侧梁4的第二连接端；侧梁加强结构3至少对顶梁加强结构1的局部进行支撑，支撑的位置进行了力的传递；顶板5，对顶梁加强结构1和顶梁2的外表面进行局部覆盖，形成车体顶部外围轮廓；侧板6，对侧梁加强结构3和侧梁4的外表面进行局部覆盖，形成车体的侧面外围轮廓；其中，顶梁加强结构1、顶梁2、侧梁加强结构3、侧梁4、顶板5和侧板6均为复合材料结构。

上述实施例中，参见图1~3，通过顶梁加强结构1和侧梁加强结构3的设置，使得顶梁2和侧梁4的边缘均获得了结构的加强；且从工艺角度而言，首先完成的为顶梁加强结构1与顶梁2的连接，以及侧梁加强结构3与侧梁4的连接，随后再进行两个整体结构的连接，其中，顶梁加强结构1和侧梁加强结构3所在的位置处为车体的肩部结构，因此肩部结构来自顶梁和侧梁所在的两个不同的整体部分中，通过顶梁加强结构1和侧梁加强结构3分别使得上述两个整体在肩部结构位置处能够通过更好的强度去承受此处的压力。

针对顶板5和侧板6的设置，同样优选在两个不同的整体部分连接之前分别完成设置，从而使得整个车体获得光滑的外表面。

在上述实施例中，针对顶梁加强结构1、顶梁2和顶板5的可在三者分别独立成型后进行连接，连接的方式可选择粘接固化或者连接件固定的方式；或者，首先完成顶梁加强结构1和顶梁2的独立成型，而顶板5则通过预浸料的铺设，以及成型后的顶梁加强结构1和顶梁2与预浸料的固定贴合而通过热固方式一体成型，当然，此种方式下优选顶梁加强结构1和顶梁2是固定连接的，连接处可以通过粘接的方式，或者连接件固定的方式。

针对侧梁加强结构3、侧梁4和侧板6的组合结构制造同样可采用上述实施方式。

为了使得工艺难度降低，令顶梁加强结构1与顶梁2间的整体性得到增强，如图4所示，还包括顶部包覆结构7，顶部包覆结构7与顶板5贴合形成第一封闭环腔8，顶梁加强结构1设置于第一封闭环腔8内。

针对上述结构形式，可对顶梁2、顶梁加强结构1和顶板5的连接方式进行优化，优选采用预浸料对顶部包覆结构7进行成型，且在其成型之前，首先完成顶梁2、顶梁加强结构1的成型，而通过顶梁2和顶梁加强结构1的限制而获得所需的顶部包覆结构7的形状，当然在形状的限制过程中，预浸料尚未固化成型，在其形状确定且固化后，使得顶梁2、顶梁加强结构1会因其而保证较高的整体性，无需连接件的使用。在上述过程中，若顶板5也是预先完成成型的，则可通过与顶部包覆结构7的贴合而获得与顶部包覆结构7的连接，以及第一封闭环腔8，但是上述连接面积是不够的，还需要通过连接件对顶板5和顶梁2、顶板5和顶梁加强结构1进行固定连接；或者，针对顶板5同样采用预浸料成型的方式，从而与顶部包覆结构7共同完成铺设，在固化后使得顶梁2、顶梁加强结构1、顶板5和顶部包覆结构7形成整体性更强的结构形式。

出于同样的技术目的，如图5所示，还包括底部包覆结构9，底部包覆结构9与侧板6之间形成第二封闭环腔10，侧梁加强结构3设置于第二封闭环腔10内。

在顶板5和侧板6安装完成后，必然会在二者之间存在间隙，现有技术中均是通过顶板5适当向下延伸而对雨水等进行向下的导向。在本发明中，也同样采用上述方式，而针对侧板6的结构，本发明中进行了以下的优化，从而替代上述底部包覆结构9的使用，具体如图6所示，侧板6边缘通过弯曲回卷形成第二封闭环腔10，侧梁加强结构3安装于第二封闭环腔10内。上述结构形式使得侧板6边缘部分位于侧梁加强结构3和侧梁4之间，侧梁加强结构3与侧板6，以及侧板6与侧梁4的连接强度均获得提升。

针对上述结构形式，可对侧梁4、侧梁加强结构3和侧板6的连接方式进行优化，优选采用预浸料对侧板6进行成型，且在其成型之前，首先完成侧梁4、侧梁加强结构3的成型，而通过侧梁4、侧梁加强结构3以及模具的限制而获得所需的侧板6的形状；当然在形状的限制过程中，预浸料尚未固化成型，在其形状确定且固化后，使得侧梁4、侧梁加强结构3会因其而保证较高的整体性，无需连接件的使用。

作为上述实施例的优选，如图7所示，顶梁2设置有纵向的第一贴合面201，顶梁加强结构1设置有纵向的第二贴合面101，顶部包覆结构7局部夹设在第一贴合面201和第二贴合面101之间。通过上述第一贴合面201和第二贴合面101的设置，使得顶梁2与顶梁加强结构1的连接位置形成纵向的结构，从受力的角度考虑，此种方式可使得顶梁加强结构1形成位于顶梁2边缘的连接结构而与侧梁4以及侧梁加强结构3形成的整体进行连接，而顶梁2本身的重量较轻，上述面贴合的方式以及连接处产生的剪切应力已经足可以保证顶梁2与顶梁加强结构1的连接强度，顶板5同样可提高二者的整体性，上述结构形式中顶梁加强结构1所承受的力减小，因此可适当降低其结构强度的要求，从而使得形状的复杂性、材料的用量均可在一定程度上降低。

作为上述实施例的优选，如图8所示，顶部包覆结构7自第一贴合面201和第二贴合面101之间向顶梁与顶板5间延伸，其中，顶梁2边缘设置有局部的第一缩进区域202，用于对顶部包覆结构7边缘进行容纳，从而可进一步增加顶部包覆结构7和顶板5之间的整体性，对车体上部结构的整体性是有益的。

作为车体侧壁部分的改进，侧梁4顶部被侧梁加强结构3完全覆盖，顶梁加强结构1与侧梁加强结构3固定连接。此种方式下，侧梁加强结构3能够对侧梁4进行有效的保护，避免其直接承受来自顶梁加强结构1的压力，从而可有效降低侧梁4的加工难度，通过提高侧梁加强结构3的强度以及其与侧梁4连接的整体性，可使得侧梁4的结构得到进一步的简化。

上述结构形式中侧梁加强结构3独立的承受来自顶部结构的压力，鉴于复合材料在韧性方面的缺陷，为了保证此处的结构稳定性，作为上述实施例的优选，还包括金属件11，金属件11包括：第一板体111，设置于顶梁加强结构1与侧板6之间；第二板体112，与侧板6相对于车体的内侧贴合设置；第一板体111与第二板体112固定连接。通过上述金属件11的使用，增加了此处的结构韧性，车体顶部和侧部发生相对的轻微位移变化时，可通过金属件11的形变首先对上述变化进行适应性的形变牺牲，从而保证复合材料结构的稳定性。当第一板体111边缘超出第二板体112时，可在二者之间设置加强筋113，第一板体111、第二板体112以及加强筋113均可采用焊接的方式进行连接，金属件11通过连接件与车体顶部和底部进行固定。

侧梁4顶部设置有第二缩进区域401，用于对侧梁加强结构3进行安装，且顶梁加强结构1对侧梁4及侧梁加强结构3顶部进行共同覆盖，顶梁加强结构1与侧梁4和/或侧梁加强结构3固定连接。上述结构形式使得侧梁4和侧梁加强结构3可以共同承受来自车体顶部的力，增加了此处的使用寿命，其中，第二缩进区域401可设置在侧梁的内顶角部分，如图12和13所示，此种方式下，可通过侧梁4边缘的延伸而对侧梁加强结构3进行支撑；或者，如图2和14所示，第二缩进区域401设置在侧梁的外顶角部分；再或者，第二缩进区域401还可设置在侧梁顶部的中间部分。

其中，优选通过第二缩进区域401对侧梁加强结构3进行安装后形成平整的顶面，从而与顶梁加强结构1平整贴合，针对上述结构的连接，连接件可适应性选择。

还包括金属连接板12，金属连接板12对顶梁2及侧梁加强结构3进行连接，同样可弥补此处韧性不足的问题。在发明实施的过程中，针对金属结构的连接固定优选通过连接件进行，如图中的线条所示，通过连接件对板体进行连接较为容易实现。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种用于高速动车组车体肩部的梁体加强连接结构，其特征在于，包括：

顶梁加强结构，设置在顶梁的第一连接端；

侧梁加强结构，设置在侧梁的第二连接端；

所述侧梁加强结构至少对所述顶梁加强结构的局部进行支撑；

顶板，对所述顶梁加强结构和顶梁的外表面进行局部覆盖，形成车体顶部外围轮廓；

侧板，对所述侧梁加强结构和侧梁的外表面进行局部覆盖，形成车体侧面外围轮廓；

其中，所述顶梁加强结构、顶梁、侧梁加强结构、侧梁、顶板和侧板均为复合材料结构；

还包括顶部包覆结构，所述顶部包覆结构与所述顶板贴合形成第一封闭环腔，所述顶梁加强结构设置于所述第一封闭环腔内。

2.根据权利要求1所述的用于高速动车组车体肩部的梁体加强连接结构，其特征在于，所述顶梁设置有纵向的第一贴合面，所述顶梁加强结构设置有纵向的第二贴合面，所述顶部包覆结构局部夹设在所述第一贴合面和第二贴合面之间。

3.根据权利要求2所述的用于高速动车组车体肩部的梁体加强连接结构，其特征在于，所述顶部包覆结构自所述第一贴合面和第二贴合面之间向所述顶梁与顶板间延伸，其中，所述顶梁边缘设置有局部的第一缩进区域，用于对所述顶部包覆结构边缘进行容纳。

4.一种用于高速动车组车体肩部的梁体加强连接结构，其特征在于，包括：

顶梁加强结构，设置在顶梁的第一连接端；

侧梁加强结构，设置在侧梁的第二连接端；

所述侧梁加强结构至少对所述顶梁加强结构的局部进行支撑；

顶板，对所述顶梁加强结构和顶梁的外表面进行局部覆盖，形成车体顶部外围轮廓；

侧板，对所述侧梁加强结构和侧梁的外表面进行局部覆盖，形成车体侧面外围轮廓；

其中，所述顶梁加强结构、顶梁、侧梁加强结构、侧梁、顶板和侧板均为复合材料结构；

所述侧板边缘通过弯曲回卷形成第二封闭环腔，所述侧梁加强结构安装于所述第二封闭环腔内。

5.根据权利要求4所述的用于高速动车组车体肩部的梁体加强连接结构，其特征在于，所述侧梁顶部被所述侧梁加强结构完全覆盖，所述顶梁加强结构与侧梁加强结构固定连接。

6.根据权利要求5所述的用于高速动车组车体肩部的梁体加强连接结构，其特征在于，还包括金属件，所述金属件包括：

第一板体，设置于所述顶梁加强结构与所述侧板之间；

第二板体，与所述侧板相对于车体的内侧贴合设置；

所述第一板体与所述第二板体固定连接。

7.一种用于高速动车组车体肩部的梁体加强连接结构，其特征在于，包括：

顶梁加强结构，设置在顶梁的第一连接端；

侧梁加强结构，设置在侧梁的第二连接端；

所述侧梁加强结构至少对所述顶梁加强结构的局部进行支撑；

顶板，对所述顶梁加强结构和顶梁的外表面进行局部覆盖，形成车体顶部外围轮廓；

侧板，对所述侧梁加强结构和侧梁的外表面进行局部覆盖，形成车体侧面外围轮廓；

其中，所述顶梁加强结构、顶梁、侧梁加强结构、侧梁、顶板和侧板均为复合材料结构；

所述侧梁顶部设置有第二缩进区域，用于对所述侧梁加强结构进行安装，且所述顶梁加强结构对所述侧梁及侧梁加强结构顶部进行共同覆盖，所述顶梁加强结构与所述侧梁和/或侧梁加强结构固定连接。

8.根据权利要求7所述的用于高速动车组车体肩部的梁体加强连接结构，其特征在于，还包括金属连接板，所述金属连接板对所述顶梁及所述侧梁加强结构进行连接。

9.一种用于高速动车组车体肩部的梁体加强连接结构，其特征在于，包括：

顶梁加强结构，设置在顶梁的第一连接端；

侧梁加强结构，设置在侧梁的第二连接端；

所述侧梁加强结构至少对所述顶梁加强结构的局部进行支撑；

顶板，对所述顶梁加强结构和顶梁的外表面进行局部覆盖，形成车体顶部外围轮廓；

侧板，对所述侧梁加强结构和侧梁的外表面进行局部覆盖，形成车体侧面外围轮廓；

其中，所述顶梁加强结构、顶梁、侧梁加强结构、侧梁、顶板和侧板均为复合材料结构；

还包括底部包覆结构，所述底部包覆结构与所述侧板之间形成第二封闭环腔，所述侧梁加强结构设置于所述第二封闭环腔内。

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