一种新型搭接式前端骨架与车体连接结构的制作方法

1.本实用新型涉及轨道车辆技术领域，具体涉及一种新型搭接式前端骨架与车体连接结构。


背景技术：

2.随着轨道交通体系的不断发展和日臻完善，轨道车辆设计的标准化、平台化成为提高设计效率，保障设计质量的趋势。轨道车辆前端骨架作为车体结构的重要组成部分，对保证列车的安全运行至关重要。bs en 12663-1-2010中规定的一位端车辆端部压缩载荷工况，对于前端骨架与车体的连接结构强度、前端骨架后圈梁强度要求尤为严苛。传统的前端骨架后圈梁与车体对接焊接(如图1、图2所示)，焊接面即为后圈梁背部与车体端部，此种连接结构无法调整车长方向的尺寸偏差，导致前端骨架与车体因车体长度公差累积造成组装困难大，前端骨架后圈梁强度低等问题。
3.另外，随着轨道车辆多元化发展，前端外罩材质由最初的玻璃钢外罩，发展到现在的碳纤维外罩、铝合金车头，头罩材质的多样性对于前端骨架与车体连接结构的兼容性也提出了更高的要求。然而，现有前端骨架后圈梁结构存在因头罩材质不同，不可兼容，统型率低的问题。


技术实现要素：

4.鉴于上述技术问题和缺陷，本实用新型的目的在于提供一种新型搭接式前端骨架与车体连接结构，该连接结构在保证后圈梁强度的同时，通过在前端骨架后圈梁与车体连接端设置突起部、支撑部，使前端骨架和车体形成搭接结构，使之与车体车长方向可调节，解决前端骨架与车体因车体长度公差累积造成的组装困难大、前端骨架后圈梁强度低的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种新型搭接式前端骨架与车体连接结构，包括前端骨架、车体，所述前端骨架包括后圈梁、前端立柱、横梁、纵梁，所述车体与前端骨架的后圈梁连接；其特征在于，所述后圈梁包括：
7.横梁，其包括一体连接的横梁突起部、横梁框架部和横梁支撑部；
8.两个对称设置的侧梁，其一端分别与所述横梁的两端相连，且所述侧梁包括一体连接的侧梁突起部、侧梁框架部和侧梁支撑部；
9.所述横梁框架部和所述侧梁框架部均依次由第一框架部、第二框架部和第三框架部一体连接而成，且所述横梁框架部和所述侧梁框架部均在所述连接结构的内侧形成平面结构，所述第一框架部和所述第二框架部的横截面均为矩形，所述第三框架部的横截面为直角梯形，且所述第三框架部的底面与所述第二框架部的侧面连接；
10.所述横梁突起部和所述横梁支撑部均分别相对设置在所述横梁的第一框架部的外侧面上；
11.所述侧梁突起部和所述侧梁支撑部均分别相对设置在所述侧梁的第一框架部的外侧面上；
12.所述车体设有与横梁突起部、横梁支撑部和侧梁突起部、侧梁支撑部搭接的搭接端，车体与后圈梁搭接后通过焊接方式固定。
13.作为本实用新型的优选，所述横梁还包括横梁外延部，所述横梁外延部设置在所述横梁的第三框架部的外侧面上，且间隔相对设置；所述侧梁还包括侧梁外延部，所述侧梁外延部设置在所述侧梁的第三框架部的外侧面上。
14.作为本实用新型的优选，所述横梁突起部垂直设置在所述横梁的第一框架部的外侧面上；所述侧梁突起部垂直设置在所述侧梁的第一框架部的外侧面上。
15.作为本实用新型的优选，所述横梁支撑部包括一体连接的横梁第一支撑部和横梁第二支撑部；其中，所述横梁第一支撑部与所述横梁的第一框架部的外侧面形成74
°
夹角，且向所述横梁突起部一侧倾斜；所述横梁第二支撑部与所述横梁突起部平行设置；
16.所述侧梁支撑部包括一体连接的侧梁第一支撑部和侧梁第二支撑部；其中，所述侧梁第一支撑部与所述侧梁的第一框架部的外侧面形成74
°
夹角，且向所述侧梁突起部一侧倾斜；所述侧梁第二支撑部与所述侧梁突起部平行设置。
17.作为本实用新型的优选，所述横梁支撑部的长度小于所述横梁框架部的长度；所述侧梁支撑部的长度小于所述侧梁框架部的长度。
18.作为本实用新型的优选，所述横梁突起部和所述侧梁突起部的垂直高度为30mm。
19.作为本实用新型的优选，所述横梁外延部与横梁的第三框架部的外侧面形成平面结构，侧梁外延部与侧梁的第三框架部的外侧面形成平面结构。
20.作为本实用新型的优选，所述横梁支撑部和侧梁支撑部的厚度均为4mm，横梁外延部和侧梁外延部的厚度均为5mm，形成横梁框架部和形成侧梁框架部的外部框架面的厚度均为5mm，横梁框架部和侧梁框架部在内侧形成的平面结构的宽度w1为170mm，横梁的第一框架部和横梁的第二框架部在外侧形成的平面结构的宽度w2为120mm，侧梁的第一框架部和侧梁的第二框架部在外侧形成的平面结构的宽度为120mm，横梁的第三框架部与横梁的第二框架部在外侧面的连接处与外侧面的垂直距离s3为20mm，侧梁的第三框架部与侧梁的第二框架部在外侧面的连接处与外侧面的垂直距离s4为20mm，横梁框架部和侧梁框架部的整体厚度t1均为83mm；所述横梁的第一框架部和横梁的第二框架部相连接面的厚度t2为4mm，横梁的第二框架部和横梁的第三框架部相连接面的厚度t3为4mm，横梁的第一框架部形成的空腔内部宽度为53mm，侧梁的第一框架部和侧梁的第二框架部相连接面的厚度为4mm，侧梁的第二框架部和侧梁的第三框架部相连接面的厚度为4mm，侧梁的第一框架部形成的空腔内部宽度为53mm。
21.作为本实用新型的进一步优选，所述横梁第二支撑部与所述连接结构的外侧面的垂直距离s1为29.5mm～30.5mm，横梁支撑部的垂直高度h1为50mm；所述侧梁第二支撑部与所述连接结构的外侧面的垂直距离s2为44.5mm～45.5mm；侧梁支撑部10的垂直高度h2为50mm。
22.作为本实用新型的进一步优选，所述横梁外延部和所述侧梁外延部的垂直高度h3为25mm。
23.本实用新型的优点及积极效果是：
24.本实用新型相比于传统的前端骨架后圈梁与车体对接焊接结构，两者在组装工艺性、不同材质车头兼容性等方面均有明显改进，主要优势如下：
25.(1)组装工艺性好：考虑车体挠度及焊接公差，铝车体生产时会设置一定的工艺放长量；本实用新型前端骨架后圈梁自带突起部和支撑部，可满足车体车长方向的尺寸偏差的调整，以实现对整车车长方向的尺寸控制，提高前端骨架与车体组装的工艺性。
26.(2)结构强度高：本实用新型在传统前端骨架后圈梁的基础上，合理布置型腔尺寸，车长方向型材总尺寸增加到170mm，经过有限元强度分析，强度明显高于常规结构。
27.(3)统型率高、降本增效：本实用新型的框架部形成的倾斜面可与各种材质车头外罩相匹配，同种车型即可使用，同种车型前端骨架后圈梁通用，可大大降低后圈梁型材模具、工装模具费用，同时通用的模块化接口可提高前端骨架与车体焊接工作效率。
附图说明
28.图1为传统前端骨架与车体连接结构的示意图。
29.图2为图1处ⅰ的局部放大图。
30.图3为本实用新型后圈梁的结构示意图。
31.图4为本实用新型新型搭接式前端骨架与车体连接结构的示意图。
32.图5为图4处ⅱ的局部放大图。
33.图6为图3沿“a-a
′”
处的截面示意图。
34.图7为图3沿“b-b
′”
处的截面示意图。
35.图8为图3沿“c-c
′”
处的截面示意图。
36.图9为图3沿“d-d
′”
处的截面示意图。
37.图10为图3沿“e-e
′”
处的截面示意图。
38.附图标记：1-横梁，2-横梁突起部，3-横梁支撑部，3a-横梁第一支撑部，3b-横梁第二支撑部，4-横梁外延部，5-横梁的第一框架部，6-横梁的第二框架部，7-横梁的第三框架部，8-侧梁，9-侧梁突起部，10-侧梁支撑部，10a-侧梁第一支撑部，10b-侧梁第二支撑部，11-侧梁外延部，12-侧梁的第一框架部，13-侧梁的第二框架部，14-侧梁的第三框架部。
具体实施方式
39.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
40.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“内”、“下”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
41.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，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，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
42.如图3～10所示，本实用新型提供的一种新型搭接式前端骨架与车体连接结构，包括前端骨架a、车体b，所述前端骨架a包括后圈梁c、前端立柱、横梁、纵梁，所述车体b与前端骨架的后圈梁c连接；
43.其中，所述后圈梁c包括横梁1和两个对称设置的侧梁8，横梁1包括一体连接的横梁突起部2、横梁框架部、横梁支撑部3和横梁外延部4，两个对称设置的侧梁8的一端分别与横梁1的两端拼焊而成，并且侧梁8包括一体连接的侧梁突起部9、侧梁框架部、侧梁支撑部10和侧梁外延部11；
44.如图3、图6～10所示，横梁框架部依次由横梁的第一框架部5、横梁的第二框架部6和横梁的第三框架部7一体连接而成，横梁的第一框架部5和横梁的第二框架部6的横截面均为矩形，横梁的第三框架部7的横截面为直角梯形(底角为83
°
)，并且横梁的第三框架部7的底面与横梁的第二框架部6的侧面连接，使横梁的第二框架部6与横梁的第三框架部7之间形成用于安装头罩的翻边容纳槽，侧梁框架部依次由侧梁的第一框架部12、侧梁的第二框架部13和侧梁的第三框架部14一体连接而成，侧梁的第一框架部12和侧梁的第二框架部13的横截面均为矩形，侧梁的第三框架部14的横截面为直角梯形(底角为83
°
)，并且侧梁的第三框架部14的底面与侧梁的第二框架部13的侧面连接，使侧梁的第二框架部13与侧梁的第三框架部14之间形成用于安装头罩的翻边容纳槽，该设计使横梁框架部和侧梁框架部均在连接结构的内侧形成平面结构，同时使横梁框架部和侧梁框架部均在连接结构的外侧形成倾斜面结构(翻边容纳槽)，外倾斜面能够兼容铝合金、玻璃钢碳纤维三种材质的头罩，使连接结构连接到车体头罩后与车体形成平面结构。
45.横梁突起部2和横梁支撑部3均分别相对设置在横梁的第一框架部5的外侧面(与车体连接侧)上，且与横梁的第二框架部6侧面相对设置，横梁外延部4设置在横梁的第三框架部7上；
46.侧梁突起部9和侧梁支撑部10均分别相对设置在侧梁的第一框架部12的外侧面(与车体连接侧)上，且与侧梁的第二框架部13侧面相对设置，侧梁外延部11设置在侧梁的第三框架部14上；
47.所述车体b设有与横梁突起部2、横梁支撑部3和侧梁突起部9、侧梁支撑部10搭接的搭接端(见图4、图5)，车体与后圈梁搭接后通过焊接方式固定。
48.在另一种实施例中，横梁突起部2垂直设置在横梁的第一框架部5的外侧面上，侧梁突起部9垂直设置在侧梁的第一框架部12的外侧面上，横梁突起部2和侧梁突起部9的垂直高度均为30mm。
49.在另一种实施例中，横梁支撑部3包括一体连接的横梁第一支撑部3a和横梁第二支撑部3b；其中，横梁第一支撑部3a与横梁的第一框架部5的外侧面形成74
°
夹角，且向横梁突起部2一侧倾斜，横梁第二支撑部3b与横梁突起部2平行设置，且横梁第二支撑部3b与连接结构的外侧面的垂直距离s1为29.5mm～30.5mm，横梁支撑部3的垂直高度h1为50mm。
50.在另一种实施例中，侧梁支撑部10包括一体连接的侧梁第一支撑部10a和侧梁第二支撑部10b；其中，侧梁第一支撑部10a与侧梁的第一框架部12的外侧面形成74
°
夹角，且向侧梁突起部9一侧倾斜，侧梁第二支撑部10b与侧梁突起部9平行设置，且侧梁第二支撑部10b与连接结构的外侧面的垂直距离s2为44.5mm～45.5mm，侧梁支撑部10的垂直高度h2为50mm。
51.在另一种实施例中，横梁外延部4与横梁的第三框架部7的外侧面形成平面结构，侧梁外延部11与侧梁的第三框架部14的外侧面形成平面结构，并且横梁外延部4和侧梁外延部11的垂直高度h3均为25mm。
52.在另一种实施例中，横梁支撑部3和侧梁支撑部10的厚度均为4mm，横梁外延部4和侧梁外延部11的厚度均为5mm，形成横梁框架部和形成侧梁框架部的外部框架面的厚度均为5mm，横梁框架部和侧梁框架部在内侧形成的平面结构的宽度w1为170mm，横梁的第一框架部5和横梁的第二框架部6在外侧形成的平面结构的宽度w2为120mm，侧梁的第一框架部12和侧梁的第二框架部13在外侧形成的平面结构的宽度为120mm，横梁的第三框架部7与横梁的第二框架部6在外侧面的连接处与外侧面的垂直距离s3为20mm，侧梁的第三框架部14与侧梁的第二框架部13在外侧面的连接处与外侧面的垂直距离s4为20mm，横梁框架部和侧梁框架部的整体厚度t1均为83mm。
53.在另一种实施例中，横梁的第一框架部5和横梁的第二框架部6相连接面的厚度为4mm，横梁的第二框架部6和横梁的第三框架部7相连接面的厚度为4mm，横梁的第一框架部5形成的空腔内部宽度为53mm，侧梁的第一框架部12和侧梁的第二框架部13相连接面的厚度为4mm，侧梁的第二框架部13和侧梁的第三框架部14相连接面的厚度为4mm，侧梁的第一框架部12形成的空腔内部宽度为53mm。
54.在另一种实施例中，横梁支撑部3的长度小于横梁框架部的长度，侧梁支撑部10的长度小于侧梁框架部的长度，横梁外延部4在横梁的第三框架部7上间隔相对设置。
55.本实施例中所述后圈梁c与前端骨架的前端立柱、横梁、纵梁等组焊即可形成前端骨架，此部分参照现有前端骨架组焊方式焊接即可。
56.本实用新型通过合理布置后圈梁的型腔尺寸，车长方向型材总尺寸增加到170mm，经过有限元强度分析，强度明显高于常规结构，该连接结构在保证后圈梁强度的同时，前端骨架和车体形成搭接结构，使之与车体车长方向可调节，同种车型可兼容不同材质车头。
57.最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本实用新型实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例方案的范围。

技术特征：
1.一种新型搭接式前端骨架与车体连接结构，包括前端骨架、车体，所述前端骨架包括后圈梁、前端立柱、横梁、纵梁，所述车体与前端骨架的后圈梁连接；其特征在于，所述后圈梁包括：横梁，其包括一体连接的横梁突起部、横梁框架部和横梁支撑部；两个对称设置的侧梁，其一端分别与所述横梁的两端相连，且所述侧梁包括一体连接的侧梁突起部、侧梁框架部和侧梁支撑部；所述横梁框架部和所述侧梁框架部均依次由第一框架部、第二框架部和第三框架部一体连接而成，且所述横梁框架部和所述侧梁框架部均在所述连接结构的内侧形成平面结构，所述第一框架部和所述第二框架部的横截面均为矩形，所述第三框架部的横截面为直角梯形，且所述第三框架部的底面与所述第二框架部的侧面连接；所述横梁突起部和所述横梁支撑部均分别相对设置在所述横梁的第一框架部的外侧面上；所述侧梁突起部和所述侧梁支撑部均分别相对设置在所述侧梁的第一框架部的外侧面上；所述车体设有与横梁突起部、横梁支撑部和侧梁突起部、侧梁支撑部搭接的搭接端，车体与后圈梁搭接后通过焊接方式固定。2.如权利要求1所述的一种新型搭接式前端骨架与车体连接结构，其特征在于，所述横梁还包括横梁外延部，所述横梁外延部设置在所述横梁的第三框架部的外侧面上，且间隔相对设置；所述侧梁还包括侧梁外延部，所述侧梁外延部设置在所述侧梁的第三框架部的外侧面上。3.如权利要求1或2所述的一种新型搭接式前端骨架与车体连接结构，其特征在于，所述横梁突起部垂直设置在所述横梁的第一框架部的外侧面上；所述侧梁突起部垂直设置在所述侧梁的第一框架部的外侧面上。4.如权利要求1或2所述的一种新型搭接式前端骨架与车体连接结构，其特征在于，所述横梁支撑部包括一体连接的横梁第一支撑部和横梁第二支撑部；其中，所述横梁第一支撑部与所述横梁的第一框架部的外侧面形成74
°
夹角，且向所述横梁突起部一侧倾斜；所述横梁第二支撑部与所述横梁突起部平行设置；所述侧梁支撑部包括一体连接的侧梁第一支撑部和侧梁第二支撑部；其中，所述侧梁第一支撑部与所述侧梁的第一框架部的外侧面形成74
°
夹角，且向所述侧梁突起部一侧倾斜；所述侧梁第二支撑部与所述侧梁突起部平行设置。5.如权利要求1或2所述的一种新型搭接式前端骨架与车体连接结构，其特征在于，所述横梁支撑部的长度小于所述横梁框架部的长度；所述侧梁支撑部的长度小于所述侧梁框架部的长度。6.如权利要求1或2所述的一种新型搭接式前端骨架与车体连接结构，其特征在于，所述横梁突起部和所述侧梁突起部的垂直高度为30mm。7.如权利要求2所述的一种新型搭接式前端骨架与车体连接结构，其特征在于，所述横梁外延部与横梁的第三框架部的外侧面形成平面结构，侧梁外延部与侧梁的第三框架部的外侧面形成平面结构。8.如权利要求2所述的一种新型搭接式前端骨架与车体连接结构，其特征在于，所述横
梁支撑部和侧梁支撑部的厚度均为4mm，横梁外延部和侧梁外延部的厚度均为5mm，形成横梁框架部和形成侧梁框架部的外部框架面的厚度均为5mm，横梁框架部和侧梁框架部在内侧形成的平面结构的宽度w1为170mm，横梁的第一框架部和横梁的第二框架部在外侧形成的平面结构的宽度w2为120mm，侧梁的第一框架部和侧梁的第二框架部在外侧形成的平面结构的宽度为120mm，横梁的第三框架部与横梁的第二框架部在外侧面的连接处与外侧面的垂直距离s3为20mm，侧梁的第三框架部与侧梁的第二框架部在外侧面的连接处与外侧面的垂直距离s4为20mm，横梁框架部和侧梁框架部的整体厚度t1均为83mm；所述横梁的第一框架部和横梁的第二框架部相连接面的厚度为4mm，横梁的第二框架部和横梁的第三框架部相连接面的厚度为4mm，横梁的第一框架部形成的空腔内部宽度为53mm，侧梁的第一框架部和侧梁的第二框架部相连接面的厚度为4mm，侧梁的第二框架部和侧梁的第三框架部相连接面的厚度为4mm，侧梁的第一框架部形成的空腔内部宽度为53mm。9.如权利要求4所述的一种新型搭接式前端骨架与车体连接结构，其特征在于，所述横梁第二支撑部与所述连接结构的外侧面的垂直距离s1为29.5mm～30.5mm，横梁支撑部的垂直高度h1为50mm；所述侧梁第二支撑部与所述连接结构的外侧面的垂直距离s2为44.5mm～45.5mm；侧梁支撑部（10）的垂直高度h2为50mm。10.如权利要求7所述的一种新型搭接式前端骨架与车体连接结构，其特征在于，所述横梁外延部和所述侧梁外延部的垂直高度h3为25mm。

技术总结
本实用新型公开了一种新型搭接式前端骨架与车体连接结构，包括前端骨架、车体，所述前端骨架包括后圈梁、前端立柱、横梁、纵梁，所述车体与前端骨架的后圈梁连接；所述后圈梁包括横梁和两个对称设置的侧梁，横梁包括一体连接的横梁突起部、横梁框架部和横梁支撑部；两个对称设置的侧梁一端分别与所述横梁的两端相连，且所述侧梁包括一体连接的侧梁突起部、侧梁框架部和侧梁支撑部；本实用新型通过在前端骨架后圈梁与车体连接端设置突起部、支撑部，使前端骨架和车体形成搭接结构，使之与车体车长方向可调节，通过前端骨架后圈梁的框架部形成的倾斜面，使同种车型可兼容不同材质车头。使同种车型可兼容不同材质车头。使同种车型可兼容不同材质车头。


技术研发人员：方炅任 陈茜 李琪 隋礼平
受保护的技术使用者：中车长春轨道客车股份有限公司
技术研发日：2022.11.21
技术公布日：2023/4/20