CN211685318U - 易安装可拆卸的轻质高强复合材料货车副车架横纵梁结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种易安装可拆卸的轻质高强复合材料货车副车架横纵梁结构，包括横纵梁和连接帽，连接帽设有若干个，安装于横纵梁上，横纵梁通过连接帽可拆卸固定在车厢底板上端。本实用新型质量轻，承载能力强，装配效率高，带有连接点自定位功能，极大的降低了工人的操作难度，使实际装配效果更符合设计要求，有效保证了副车架的质量；易拆卸，减少了资源与能源的浪费。

Description

易安装可拆卸的轻质高强复合材料货车副车架横纵梁结构

技术领域

本实用新型属于物流车厢技术领域，尤其是涉及一种易安装可拆卸的轻质高强复合材料货车副车架横纵梁结构。

背景技术

在欧美发达国家，复合材料已经被广泛应用，以取代其它不环保材料，与此同时我国对于复合材料在物流车上的应用的研究已经展开数年，有大批国内外知名公司已经将复合材料车厢列为指定车厢，比如国外的DHL、FEDEX、UPS、TNT及国内的顺丰、德邦、百世汇通等，但是无论国内还是国外，对物流车上复合材料的应用大多数都局限在车厢的应用上。

随着国内外研究的深入，车厢的轻量化技术已经日趋成熟，但是目前的轻量化技术主要集中在车厢箱体的轻量化设计，而鲜见有关于针对副车架轻量化设计的报导，作为主要的承载结构，其质量不可忽视，因此副车架的轻量化同样非常重要；同时副车架横纵梁作为连接车厢与车辆底盘的重要结构，需要兼顾承载与连接的作用，这也就意味着副车架横纵梁的轻量化需要大量的设计与仿真工作，在设计中需要充分考虑其选材的承载能力、与车厢的连接方式、与车辆底盘之间的连接方式等等，也正因为以上种种原因，相较于车厢，副车架部分的的轻量化设计发展速度十分缓慢。

现阶段副车架横纵梁结构主要以钢材质为主，结构上分为“副纵梁”与“横梁”两个部分，副纵梁与横梁分布在两个不同的水平面上，副纵梁与横梁之间依靠角钢焊接实现连接；底板与横梁直接接触，连接方式为焊接；副纵梁与车辆底盘进行连接，连接方式为采用U型螺栓连接。

碳纤维增强聚合物基复合材料作为一种新兴材料，具有密度低，比强度、比刚度好等特点，逐渐成为的汽车轻量化设计中的重要材料，同时碳纤维复合材料具有其独有的工艺，非常适合于实现复杂的副车架横纵梁结构而不产生纤维破坏，进而表现出优异的力学性能。

随着车厢箱体轻量化技术水平已经日趋成熟，轻量化水平也已经达到了瓶颈，而与之形成鲜明对比的是车厢减重需求仍在不断的提高，因此对副车架部分的轻量化设计势在必行。深入开展碳纤维增强聚合物基复合材料在横纵梁结构上的应用的设计将进一步减轻车厢整体质量，对提高物流车整体续航里程及载重量能力具有十分深远的意义。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在设计了一种质量轻，承载能力强，安装效率高，可拆卸的副车架横纵梁结构。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种易安装可拆卸的轻质高强复合材料货车副车架横纵梁结构，包括横纵梁和连接帽，连接帽设有若干个，安装于横纵梁上，横纵梁通过连接帽可拆卸固定在车厢底板上端，连接帽包括上帽体、下帽体和若干个螺栓，上帽体、下帽体分别包裹于横纵梁的上下两端，上帽体和下帽体的两侧均设有翼缘，螺栓贯穿翼缘使上帽体和下帽体紧固于横纵梁上，螺栓向下贯穿使横纵梁固定在车厢底板上。

进一步，每个连接帽的两侧翼缘分别设有4个螺栓，两侧翼缘的螺栓对称设置。

进一步，纵梁的连接帽可拆卸连接有一个U型螺栓，U型螺栓的两端自下帽体的两侧翼缘向上伸出，并贯穿上帽体的两侧翼缘，并通过螺母锁紧。

进一步，所述U型螺栓位于连接帽的中间位置。

进一步，横纵梁上在安装连接帽的位置的上下两端均开有凹槽，连接帽安装在凹槽处，上帽体的上端面与横纵梁的上端面平齐，下帽体的下端面与横纵梁的下端面平齐。

相对于现有技术，本实用新型所述的易安装可拆卸的轻质高强复合材料货车副车架横纵梁结构具有以下优势：1、质量轻，承载能力强：此结构车厢底盘结合碳纤维复合材料独特的成型技术，一体成型，保证纤维的连续性，使横纵梁底盘的材料强度得了保证，进而可以在提高其承载能力的同时有效减轻横纵梁结构的质量。

①质量相较于原钢结构副车架横纵梁结构降低40％以上。

②相较于传统副车架横纵梁结构中只有横梁与底盘接触受力，此结构的纵梁也与底盘形成直接接触，可使应力分布更加均匀合理，进一步提高货车的承载能力。

2、装配效率高，该副车架横纵梁结构可以省去横梁与副纵梁之间的焊接，同时使用机械连接进行金属连接帽的固定，省去大量的人工成本及时间。提高装配效率，装配成本低。

3、带有连接点自定位功能，在与车厢及主车架装配过程中，可以通过复合材料横纵梁的位置确定“金属连接帽”的位置，进而依靠“金属连接帽”位置确定焊接或机械连接的位置，极大的降低了工人的操作难度，使实际装配效果更符合设计要求，有效保证了副车架的质量。

4、易拆卸：使用“上、下两段金属连接帽”机械连接的方法，使“车厢”、“副车架横纵梁”、“车辆底盘”三者之间可以两两分开，在进行车厢更换时可以视副车架的使用状况，选择是否继续使用原有“横纵梁”结构，如果需要保留原有横纵梁仅需将上帽体与下帽体之间的机械连接拆除，即可实现车厢与横纵梁之间的分离。减少了资源与能源的浪费。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的不带有U型螺栓的连接帽的结构示意图；

图3为本实用新型的带有U型螺栓的连接帽的结构示意图；

图4为图3的主视图；

附图标记说明：

1-横纵梁；2-连接帽；21-上帽体；22-下帽体；23-翼缘；24-螺栓；25-U型螺栓；3-凹槽。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

现有横纵梁结构大部分为钢材，具有以下特点：质量大，连接复杂，人工消耗大，不可拆卸等。本发明主要是针对现有技术存在的不足，从结构设计、材料及工艺选择、连接设计三个方向展开，设计了一种质量轻，承载能力强，安装效率高，可拆卸的副车架横纵梁结构。

1.进行结构设计，将“副车架横纵梁”结构简化使其位于同一平面，依据受力情况进行分析优化并重新分布横纵梁之间相对位置，使应力分布均匀。

2.进行选材及工艺优化，选择碳纤维复合材料，利用其特有的气袋模模压成型技术实现横纵梁结构一体成型，纤维连续，使材料强度得到保证。

3.设计连接结构，副车架很重要的一个作用就是连接车厢箱体与车辆底盘，因此在此处进行了大量分析与设计，使其分布合理，安装简便。同时设计上、下两段金属连接帽使横纵梁与车厢之间的拆装更加简单易行。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1-4所示，一种易安装可拆卸的轻质高强复合材料货车副车架横纵梁结构，包括横纵梁1和连接帽2，连接帽2设有若干个，安装于横纵梁1上，横纵梁1在同一水平面，横纵梁结构选材为碳纤维增强聚合物维复合材料(CFRP)，采用碳纤维气袋模模压工艺一体成型。横纵梁1通过连接帽2可拆卸固定在车厢底板上端，连接帽2包括上帽体21、下帽体22和若干个螺栓24，上帽体21、下帽体22分别包裹于横纵梁1的上下两端，上帽体21和下帽体22的两侧均设有翼缘23，每侧翼缘23开有5个开孔，螺栓24贯穿翼缘23的开孔使上帽体21和下帽体22紧固于横纵梁1上，螺栓24向下贯穿使横纵梁1固定在车厢底板上。

每个连接帽2的两侧翼缘23分别设有4个螺栓24，两侧翼缘23的螺栓24对称设置。

根据车辆底盘的构造，设计出另一种连接帽2的结构，该连接帽用于纵梁上，即纵梁上的连接帽2可拆卸连接有一个U型螺栓25，U型螺栓25的两端自下帽体22的两侧翼缘23向上伸出，并贯穿上帽体21的两侧翼缘23，并通过螺母锁紧。所述U型螺栓25位于连接帽2的中间位置，贯穿位于翼缘23中间的开孔。

横纵梁1上在安装连接帽2的位置的上下两端均开有凹槽3，连接帽2安装在凹槽3处，上帽体21的上端面与横纵梁1的上端面平齐，下帽体22的下端面与横纵梁1的下端面平齐。

实现步骤：

(1)按照车厢尺寸及工况要求设计并优化横纵梁数量及分布方式，确定连接点分布规律。

(2)依据所设计“副车架横纵梁结构”设计并定制专用气袋及模具。

(3)完成复合材料横纵梁结构生产。

(4)依据底板材质，副车架横纵梁尺寸设计，进行金属连接帽的设计。

(5)加工金属连接帽。

(6)将金属连接帽通过螺栓铆接安装至副车架横纵梁。

(7)将此横纵梁结构按照设计完成与车厢底板及车辆底盘的连接。

副车架与底盘之间连接可以选用机械连接或焊接。

①如车厢底板为传统金属材质，副车架底盘选用与底板配套可焊接金属制作，采用焊接方式实现连接。

②如车厢底板为竹胶板等不可焊接材质，则选用高强度钢作为金属连接帽，同时需在上帽体及对应位置的“CFRP梁上侧”进行打孔，采用铆接连接。

以某4.2m*2.1m，车厢箱体底板为钢材质的车厢为例：

1.设计沿纵梁方向长度

沿横梁方向

的横纵梁结构，其中“纵梁”2根，“横梁”总5根，依据车辆底盘结构进行合理分布，并选定合适的连接点位置。

2.依据所设计“副车架横纵梁结构”设计并定制专用气袋(芯模)及模具。

3.完成复合材料横纵梁的生产。

4.进行金属连接帽3设计，选材为高强度钢。

5.加工金属连接帽3。

6.将金属连接帽3通过螺栓24安装至“副车架横纵梁”

7.将此横纵梁结构通过焊接与车厢底板连接，通过U形螺栓25将副车架与车辆底盘连接。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.易安装可拆卸的轻质高强复合材料货车副车架横纵梁结构，其特征在于：包括横纵梁(1)和连接帽(2)，连接帽(2)设有若干个，安装于横纵梁(1)上，横纵梁(1)通过连接帽(2)可拆卸固定在车厢底板上端，连接帽(2)包括上帽体(21)、下帽体(22)和若干个螺栓(24)，上帽体(21)、下帽体(22)分别包裹于横纵梁(1)的上下两端，上帽体(21)和下帽体(22)的两侧均设有翼缘(23)，螺栓(24)贯穿翼缘(23)使上帽体(21)和下帽体(22)紧固于横纵梁(1)上，螺栓(24)向下贯穿使横纵梁(1)固定在车厢底板上。

2.根据权利要求1所述的易安装可拆卸的轻质高强复合材料货车副车架横纵梁结构，其特征在于：每个连接帽(2)的两侧翼缘(23)分别设有4个螺栓(24)，两侧翼缘(23)的螺栓(24)对称设置。

3.根据权利要求2所述的易安装可拆卸的轻质高强复合材料货车副车架横纵梁结构，其特征在于：纵梁的连接帽(2)可拆卸连接有一个U型螺栓(25)，U型螺栓(25)的两端自下帽体(22)的两侧翼缘(23)向上伸出，并贯穿上帽体(21)的两侧翼缘(23)，并通过螺母锁紧。

4.根据权利要求3所述的易安装可拆卸的轻质高强复合材料货车副车架横纵梁结构，其特征在于：所述U型螺栓(25)位于连接帽(2)的中间位置。

5.根据权利要求1-4任一项所述的易安装可拆卸的轻质高强复合材料货车副车架横纵梁结构，其特征在于：横纵梁(1)上在安装连接帽(2)的位置的上下两端均开有凹槽(3)，连接帽(2)安装在凹槽(3)处，上帽体(21)的上端面与横纵梁(1)的上端面平齐，下帽体(22)的下端面与横纵梁(1)的下端面平齐。

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