CN205872207U - 一种轻量化客车车身骨架的局部连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轻量化客车车身骨架的局部连接结构。一种轻量化客车车身的局部连接结构，包括：铝合金连接头1、连接螺栓2、被连接的方形钢管3和被连接的矩形铝合金管4。铝合金连接头1的一面开有矩形通孔，其矩形通孔的两侧面各开有两个圆形通孔；被连接的方形钢管3的连接位置开有两个椭圆形通孔，将铝合金连接头1嵌套在方形钢管3的连接位置，用连接螺栓2穿过铝合金连接头1和方形钢管3上的通孔，将铝合金连接头1和方形钢管3相连接。然后将矩形铝合金管4嵌套在铝合金连接头1的矩形通孔内，对嵌套在铝合金连接头1上的铝合金管4和铝合金连接头1进行焊接，从而实现了车身骨架钢/铝不同型材之间的连接。本设计在保证一定的强度和刚度要求条件下，可实现客车车身骨架钢/铝材料之间的低成本、有效连接。

Description

一种轻量化客车车身骨架的局部连接结构

技术领域

本实用新型涉及汽车制造技术领域，特别是指一种轻量化客车车身骨架的局部连接结构。

背景技术

客车车身骨架的结构形式对于整车性能起着举足轻重的作用。一般，车身骨架是由薄壁杆件及冲压板件组成的空间高次超静定结构，其受力较为复杂。通常，车身骨架约占整车质量的1/3左右，汽车行驶过程中大约70％的燃料消耗在车身质量上，车身成为汽车轻量化的关键之一。

目前，实现客车车身轻量化的一个重要途径是采用两种或者多种材料进行混合式的车身结构设计。

铝合金具有密度低、比强度高的优点，被认为是汽车轻量化的首选材料之一。因此，研究钢/铝混合式结构车身，成为客车车身轻量化设计的一种趋势。目前，钢/铝材料之间的连接可以采取特种电阻点焊、自冲铆接、旋转钻铆等技术方式。比如：铆接在车身结构上多用于车门、发动机罩、行李仓盖、轮罩等强度要求相对较低的场合，而且应用成本较高，使用不广泛。钢/铝焊接受到工件的装配精度、焊接设备、焊接环境等因素限制，大范围生产使用的不多，且焊接效率不高。实现两种或者多种不同材料零部件之间的有效、可靠连接，仍然是混合式车身结构设计中的一个关键难点。本设计提供一种低成本、方便可行的轻量化客车车身骨架的局部连接结构，通过在车身骨架的合适位置，采用这种局部连接结构，可实现钢/铝型材之间的低成本、方便可行连接，达到了车身轻量化的目的，同时有效增强了钢铝一体车身骨架的整体强度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有车身骨架钢/铝型材之间焊接难度大、焊接效率低；铆接强度不高，材料易破坏；冲压连接成本高等应用局限问题，提出一种轻量化客车车身骨架的局部连接结构。

为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是：一种轻量化客车车身骨架的局部连接结构，包括铝合金连接头1、连接螺栓2、被连接的方形钢管3和被连接的矩形铝合金管4。其特征在于：铝合金连接头1的一面开有矩形通孔5，与所开矩形通孔5表面相垂直的两侧面各设置两个圆形通孔6，被连接的方形钢管3的连接部位设置两个椭圆形通孔7，所述铝合金连接头1嵌套在方形钢管3的外部，然后用连接螺栓2穿过铝合金连接头1和方形钢管3上的通孔，将铝合金连接头1和方形钢管3相连接。将需要连接的矩形铝合金管4嵌套在铝合金连接头1的矩形通孔5内，对嵌套在铝合金连接头1上的矩形铝合金管4和铝合金连接头1进行焊接，从而实现车身骨架钢/铝不同型材之间的连接。

所述被连接的方形钢管3的连接部位设置有椭圆形通孔7，椭圆形通孔7的间距与铝合金连接头1的圆形通孔6间距相一致。

所述连接螺栓2的数量为2个，规格为M12螺栓。

所述圆形通孔6和椭圆形通孔7为连接螺栓的安装位置，圆形通孔的直径为12mm，圆形通孔6和椭圆形通孔7之间的间距保持一致，为45～50mm。

所述铝合金连接头1的矩形通孔5，为被连接铝合金管4的嵌入槽，矩形通孔5大小应与被连接铝合金管4的截面大小相一致，铝合金连接头1的中空截面大小与方形钢管3的截面相一致。

所述铝合金连接头1的长度，约为自身横截面宽度的1.5～2倍。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

这种连接结构可实现钢/铝型材之间的低成本、方便可行连接，达到车身轻量化的目的，同时有效增强了钢铝一体车身骨架的整体强度。本实用新型结构通过连接螺栓将铝合金连接头与钢型材连接在一起，再将铝合金型材与铝合金连接头进行焊接，实现钢/铝两种型材之间的车身骨架局部连接。对本实用新型结构进行有限元分析，选用铝合金型材和钢型材分别为AL6061和Q345，其许用应力分别为183MPa和230MPa。经分析，得到该局部连接结构的最大等效应力为107.159MPa，发生在螺栓连接处。该最大等效 应力值小于铝合金型材和钢型材的许用应力值，满足使用要求。

本实用新型的铝合金连接头为铝合金挤压型材，通过切割和钻孔加工而成，结构简单。安装时，将铝合金连接头嵌套在方形钢管的连接部位，用螺栓进行连接，将被连接的铝合金管插入铝合金连接头的矩形通孔中，对铝合金管与铝合金连接头进行焊接，从而实现钢/铝型材之间的客车车身骨架连接，操作方便，成本低廉，便于推广。

附图说明

图1本实用新型连接结构的整体轴测图。

图2是铝合金连接头与方形钢管连接的轴测图。

图3是铝合金连接头的轴测图。

图4是方形钢管连接处的轴测图。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本实用新型专利作进一步的详细描述。

参见图1和图2，一种轻量化客车车身骨架的局部连接结构，包括铝合金连接头1、连接螺栓2、被连接方形钢管3和被连接矩形铝合金管4。所述的铝合金连接头1为一中空的方形铝合金型材嵌入体，所述的铝合金连接头1设置有两个圆形通孔6。所述的铝合金连接头1的一面开有矩形通孔5，所述的矩形通孔5为被连接铝合金管4的嵌入槽，矩形通孔5的长宽应与被连接铝合金管4的截面大小相一致。所述的圆形通孔6为连接螺栓2的安装位置，设置在铝合金连接头1上与矩形通孔5表面相垂直的两个侧面，直径为12mm，间距为45～50mm。所述的方形钢管3的椭圆形通孔7是连接铝合金接头1与方形钢管3的螺栓连接位。两椭圆形通孔7的间距与铝合金连接头1上的两圆形通孔6相一致。

所述铝合金连接头1为铝合金挤压型材，通过切割和钻孔而成，在安装时，先将铝合金连接头1上开有矩形通孔5的一面朝向被连接的矩形铝合金管4的一侧，再将铝合金连接头1从方形钢管3的一侧插入，嵌套在方形钢管3与铝合金管4的连接处，然后将方形钢管3的椭圆形通孔7与铝合金连接头1的圆形通孔6对齐，用连接螺栓2穿过圆形通孔6和椭圆形通孔7将铝合金连接头1和方形钢管3连接，最后把被连接的铝合金管4插入铝合金连接头1上的矩形通孔5中，对被连接的铝合金管4和铝合金连接头1进行焊接，从而实现钢/铝型材之间的车身骨架连接。

所述铝合金连接头1的长度，约为自身横截面宽度的1.5～2倍。本例实施中，铝合金连接头1的长度为110mm，圆形通孔的间距为50mm，对本实用新型结构进行有限元分析，该局部连接结构，选用铝合金型材和钢型材分别为AL6061和Q345，其许用应力分别为183MPa和230MPa。经分析，得到该局部连接结构的最大等效应力为107.159MPa，该最大等效应力值小于铝合金型材和钢型材的许用应力，满足使用要求。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰是在本实用新型上的必然前展结果，也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种轻量化客车车身骨架的局部连接结构，包括铝合金连接头(1)、连接螺栓(2)、被连接的方形钢管(3)和被连接的矩形铝合金管(4)，其特征在于：铝合金连接头(1)的一面开有矩形通孔(5)，与所开矩形通孔(5)表面相垂直的两侧面各设置两个圆形通孔(6)，被连接的方形钢管(3)的连接部位设置两个椭圆形通孔(7)，所述铝合金连接头(1)嵌套在方形钢管(3)的外部，然后用连接螺栓(2)穿过铝合金连接头(1)和方形钢管(3)上的通孔，将铝合金连接头(1)和方形钢管(3)相连接，将需要连接的矩形铝合金管(4)嵌套在铝合金连接头(1)的矩形通孔(5)内，对嵌套在铝合金连接头(1)上的矩形铝合金管(4)和铝合金连接头(1)进行焊接，从而实现车身骨架钢/铝不同型材之间的连接。

2.根据权利要求1所述的一种轻量化客车车身骨架的局部连接结构，其特征在于：铝合金连接头(1)的中空截面大小与方形钢管(3)的截面相一致，以便于嵌套在被连接的方形钢管(3)的外部。

3.根据权利要求1所述的一种轻量化客车车身骨架的局部连接结构，其特征在于：铝合金连接头(1)的矩形通孔(5)截面大小应与被连接铝合金管(4)的截面相一致，以便于铝合金管(4)嵌套在铝合金连接头(1)的矩形通孔(5)内。