一種輕量化客車車身骨架的局部連接結(jié)構(gòu)的制作方法

本實用新型涉及汽車制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種輕量化客車車身骨架的局部連接結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

客車車身骨架的結(jié)構(gòu)形式對于整車性能起著舉足輕重的作用。一般，車身骨架是由薄壁桿件及沖壓板件組成的空間高次超靜定結(jié)構(gòu)，其受力較為復(fù)雜。通常，車身骨架約占整車質(zhì)量的1/3左右，汽車行駛過程中大約70％的燃料消耗在車身質(zhì)量上，車身成為汽車輕量化的關(guān)鍵之一。

目前，實現(xiàn)客車車身輕量化的一個重要途徑是采用兩種或者多種材料進行混合式的車身結(jié)構(gòu)設(shè)計。

鋁合金具有密度低、比強度高的優(yōu)點，被認為是汽車輕量化的首選材料之一。因此，研究鋼/鋁混合式結(jié)構(gòu)車身，成為客車車身輕量化設(shè)計的一種趨勢。目前，鋼/鋁材料之間的連接可以采取特種電阻點焊、自沖鉚接、旋轉(zhuǎn)鉆鉚等技術(shù)方式。比如：鉚接在車身結(jié)構(gòu)上多用于車門、發(fā)動機罩、行李倉蓋、輪罩等強度要求相對較低的場合，而且應(yīng)用成本較高，使用不廣泛。鋼/鋁焊接受到工件的裝配精度、焊接設(shè)備、焊接環(huán)境等因素限制，大范圍生產(chǎn)使用的不多，且焊接效率不高。實現(xiàn)兩種或者多種不同材料零部件之間的有效、可靠連接，仍然是混合式車身結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一個關(guān)鍵難點。本設(shè)計提供一種低成本、方便可行的輕量化客車車身骨架的局部連接結(jié)構(gòu)，通過在車身骨架的合適位置，采用這種局部連接結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)鋼/鋁型材之間的低成本、方便可行連接，達到了車身輕量化的目的，同時有效增強了鋼鋁一體車身骨架的整體強度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有車身骨架鋼/鋁型材之間焊接難度大、焊接效率低；鉚接強度不高，材料易破壞；沖壓連接成本高等應(yīng)用局限問題，提出一種輕量化客車車身骨架的局部連接結(jié)構(gòu)。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)解決方案是：一種輕量化客車車身骨架的局部連接結(jié)構(gòu)，包括鋁合金連接頭1、連接螺栓2、被連接的方形鋼管3和被連接的矩形鋁合金管4。其特征在于：鋁合金連接頭1的一面開有矩形通孔5，與所開矩形通孔5表面相垂直的兩側(cè)面各設(shè)置兩個圓形通孔6，被連接的方形鋼管3的連接部位設(shè)置兩個橢圓形通孔7，所述鋁合金連接頭1嵌套在方形鋼管3的外部，然后用連接螺栓2穿過鋁合金連接頭1和方形鋼管3上的通孔，將鋁合金連接頭1和方形鋼管3相連接。將需要連接的矩形鋁合金管4嵌套在鋁合金連接頭1的矩形通孔5內(nèi)，對嵌套在鋁合金連接頭1上的矩形鋁合金管4和鋁合金連接頭1進行焊接，從而實現(xiàn)車身骨架鋼/鋁不同型材之間的連接。

所述被連接的方形鋼管3的連接部位設(shè)置有橢圓形通孔7，橢圓形通孔7的間距與鋁合金連接頭1的圓形通孔6間距相一致。

所述連接螺栓2的數(shù)量為2個，規(guī)格為M12螺栓。

所述圓形通孔6和橢圓形通孔7為連接螺栓的安裝位置，圓形通孔的直徑為12mm，圓形通孔6和橢圓形通孔7之間的間距保持一致，為45～50mm。

所述鋁合金連接頭1的矩形通孔5，為被連接鋁合金管4的嵌入槽，矩形通孔5大小應(yīng)與被連接鋁合金管4的截面大小相一致，鋁合金連接頭1的中空截面大小與方形鋼管3的截面相一致。

所述鋁合金連接頭1的長度，約為自身橫截面寬度的1.5～2倍。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：

這種連接結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)鋼/鋁型材之間的低成本、方便可行連接，達到車身輕量化的目的，同時有效增強了鋼鋁一體車身骨架的整體強度。本實用新型結(jié)構(gòu)通過連接螺栓將鋁合金連接頭與鋼型材連接在一起，再將鋁合金型材與鋁合金連接頭進行焊接，實現(xiàn)鋼/鋁兩種型材之間的車身骨架局部連接。對本實用新型結(jié)構(gòu)進行有限元分析，選用鋁合金型材和鋼型材分別為AL6061和Q345，其許用應(yīng)力分別為183MPa和230MPa。經(jīng)分析，得到該局部連接結(jié)構(gòu)的最大等效應(yīng)力為107.159MPa，發(fā)生在螺栓連接處。該最大等效 應(yīng)力值小于鋁合金型材和鋼型材的許用應(yīng)力值，滿足使用要求。

本實用新型的鋁合金連接頭為鋁合金擠壓型材，通過切割和鉆孔加工而成，結(jié)構(gòu)簡單。安裝時，將鋁合金連接頭嵌套在方形鋼管的連接部位，用螺栓進行連接，將被連接的鋁合金管插入鋁合金連接頭的矩形通孔中，對鋁合金管與鋁合金連接頭進行焊接，從而實現(xiàn)鋼/鋁型材之間的客車車身骨架連接，操作方便，成本低廉，便于推廣。

附圖說明

圖1本實用新型連接結(jié)構(gòu)的整體軸測圖。

圖2是鋁合金連接頭與方形鋼管連接的軸測圖。

圖3是鋁合金連接頭的軸測圖。

圖4是方形鋼管連接處的軸測圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖說明和具體實施方式對本實用新型專利作進一步的詳細描述。

參見圖1和圖2，一種輕量化客車車身骨架的局部連接結(jié)構(gòu)，包括鋁合金連接頭1、連接螺栓2、被連接方形鋼管3和被連接矩形鋁合金管4。所述的鋁合金連接頭1為一中空的方形鋁合金型材嵌入體，所述的鋁合金連接頭1設(shè)置有兩個圓形通孔6。所述的鋁合金連接頭1的一面開有矩形通孔5，所述的矩形通孔5為被連接鋁合金管4的嵌入槽，矩形通孔5的長寬應(yīng)與被連接鋁合金管4的截面大小相一致。所述的圓形通孔6為連接螺栓2的安裝位置，設(shè)置在鋁合金連接頭1上與矩形通孔5表面相垂直的兩個側(cè)面，直徑為12mm，間距為45～50mm。所述的方形鋼管3的橢圓形通孔7是連接鋁合金接頭1與方形鋼管3的螺栓連接位。兩橢圓形通孔7的間距與鋁合金連接頭1上的兩圓形通孔6相一致。

所述鋁合金連接頭1為鋁合金擠壓型材，通過切割和鉆孔而成，在安裝時，先將鋁合金連接頭1上開有矩形通孔5的一面朝向被連接的矩形鋁合金管4的一側(cè)，再將鋁合金連接頭1從方形鋼管3的一側(cè)插入，嵌套在方形鋼管3與鋁合金管4的連接處，然后將方形鋼管3的橢圓形通孔7與鋁合金連接頭1的圓形通孔6對齊，用連接螺栓2穿過圓形通孔6和橢圓形通孔7將鋁合金連接頭1和方形鋼管3連接，最后把被連接的鋁合金管4插入鋁合金連接頭1上的矩形通孔5中，對被連接的鋁合金管4和鋁合金連接頭1進行焊接，從而實現(xiàn)鋼/鋁型材之間的車身骨架連接。

所述鋁合金連接頭1的長度，約為自身橫截面寬度的1.5～2倍。本例實施中，鋁合金連接頭1的長度為110mm，圓形通孔的間距為50mm，對本實用新型結(jié)構(gòu)進行有限元分析，該局部連接結(jié)構(gòu)，選用鋁合金型材和鋼型材分別為AL6061和Q345，其許用應(yīng)力分別為183MPa和230MPa。經(jīng)分析，得到該局部連接結(jié)構(gòu)的最大等效應(yīng)力為107.159MPa，該最大等效應(yīng)力值小于鋁合金型材和鋼型材的許用應(yīng)力，滿足使用要求。

以上所述是本實用新型的優(yōu)選實施方式，對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾是在本實用新型上的必然前展結(jié)果，也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。