客車底盤結(jié)構(gòu)安全性分析與輕量化設(shè)計

黃健

摘 要：傳統(tǒng)的車輛已經(jīng)難以滿足現(xiàn)在市場的需求，因為傳統(tǒng)的汽車在設(shè)計與車輛優(yōu)化方面完全依賴于專家給出的數(shù)據(jù)結(jié)論。因此傳統(tǒng)的汽車在開發(fā)研究上因為開發(fā)周期長浪費許多的人力和物力，導致成本高，價格貴，并且安全系數(shù)得不到保證。但是，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，科技的進步，專家研究出了新的技術(shù)，為車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計與車輛優(yōu)化提供了有效的數(shù)據(jù)。首先，本文就以客車底盤結(jié)構(gòu)安全性為研究對象，對客車底盤結(jié)構(gòu)的安全性進行分析并且說明輕量化設(shè)計車架的優(yōu)勢。由此，先進行對客車底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來的安全性進行分析，然后再研究國內(nèi)外客車車身結(jié)構(gòu)輕量化現(xiàn)狀，并且進行輕量化設(shè)計。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)安全;輕量化設(shè)計;客車底盤

“衣”、“食”、“住”、“行”是人類生存生活的四大需要，并且這四大需要還是經(jīng)濟進步的基礎(chǔ)。在經(jīng)濟快速發(fā)展的條件下，就“行”而言，在公共交通運輸業(yè)方面要提出更高的要求，并且大型客車在交通運輸業(yè)方面占巨大的地位，所以一定要保證大型客車的運載能力，舒適可靠的安全性能。因此，保證大型客車這些條件的滿足，就必須在大型客車動力學性能、操作的安全穩(wěn)定性以及舒適的體驗上面不斷的進行改造，直至最優(yōu)化。

1 客車的底盤設(shè)計

底盤是客車的重要組成部分，所以客車底盤的設(shè)計是十分關(guān)鍵的，只有將底盤方面設(shè)計的完美，才能保證客車的安全性。設(shè)計底盤首先要了解底盤的組成部分，客車的轉(zhuǎn)向、懸架、制動都是屬于客車底盤內(nèi)的系統(tǒng)。因此客車的舒適度、安全性能、操控性都離不開底盤的系統(tǒng)。所以底盤系統(tǒng)必須要與車載能源多樣化相適應(yīng)，并且還要與高度集成體系相符合，并且要注意客車的內(nèi)部使用空間以及外觀造型。因此，對于客車底盤結(jié)構(gòu)安全性與使用性的設(shè)計要求一定要提高。

2 客車的底盤設(shè)計安全性分析及具體方法

2.1 設(shè)計客車底盤考慮其安全性

既然客車底盤決定客車的整個安全性，就必須在設(shè)計底盤的時候充分將安全因素考慮在設(shè)計理念中，首先要打破傳統(tǒng)的客車設(shè)計理念，因為傳統(tǒng)的客車底盤設(shè)計理念對客車的安全因素，起不到完全控制的作用。并且既浪費時間又浪費成本，所以新的設(shè)計是從整體因素考慮規(guī)劃設(shè)計客車的底盤。因此設(shè)計出了，滑板式底盤”的設(shè)計理念，這種理念是首先是將原始的機械形式改變成現(xiàn)在的電器形式，電器形式首先僅僅擁有一個通向客車車身的電器連接，通過電力的控制使之達到可以控制客車的方向與制動系統(tǒng)，這一用電代替機械的設(shè)計理念不但可以提高客車底盤的安全系數(shù)，還可以節(jié)約時間節(jié)約成本。

2.2 三聚磷酸鋁在客車底盤設(shè)計中的應(yīng)用

為了考慮客車的整體安全性，客車的底盤設(shè)計一定要非常嚴格的進行。在底盤設(shè)計的時候底盤涂料也是關(guān)鍵點，一定要用最優(yōu)質(zhì)的漆，如果使用劣質(zhì)的漆，就會導致客車在行駛的過程中底盤容易受到腐蝕，造成安全事故。在客車底盤用漆中，三聚磷酸鋁是最佳的涂漆材料，因為三聚磷酸鋁在儲藏過程中有較好的穩(wěn)定性，并且可以有效的防腐蝕，有利于穩(wěn)定客車底盤的物理性質(zhì)，從而達到底盤安全性的要求。所以想要將客車安全的運行，必須重視客車底盤的制造，因為客車底盤是決定客車安全運行最重要的因素，所以在設(shè)計底盤，漆用材料上一定要大力推行用最佳的防腐蝕材料。

3 客車輕量化材料發(fā)展現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，科技的不斷進步，客車的保有量也在不斷地增加，正因為客車的增加，為人們的出行提供了便利。但是提供便利的同時，也帶來了環(huán)境的污染，近年來我國非常重視環(huán)境的治理，因此汽車污染也是必須加大力度治理的一個方面。由于我國客車保有量不斷的增長，每年的增長速度飛快導致霧霾現(xiàn)象非常嚴重，汽車對環(huán)境造成的污染壓力是不可估量的。所以必須通過客車底盤輕量化改革，減少汽車尾氣的排放，這是我國目前最重要的汽車改革。并且對環(huán)境的改善有非常重要的意義。在實現(xiàn)客車輕量化之前，研究專家作出了許多的研究嘗試，首先對鎂合金等輕質(zhì)材料進行了專業(yè)的試驗研究，并且尋找合適的時機，成熟了條件之后，開始在客車底盤生產(chǎn)加工中運用輕質(zhì)材料，輕質(zhì)材料的研究是一項非常復(fù)雜并且具有挑戰(zhàn)性的工作，所以一些高校和科研單位也加入到了研究輕質(zhì)材料的行列中來，進行客車底盤輕質(zhì)材料的研究應(yīng)用。通過各界精英人員的研究，最新的科研成果慢慢成形涌現(xiàn)出來，并且將輕質(zhì)材料的輕度，鋼的提升做到的最完美的程度并且研究出來的輕質(zhì)材料，在國際上也數(shù)一數(shù)二，占有非常重要的地位。所以鎂合金在通過實驗合格之后，開始正式投入客車底盤的量化生產(chǎn)，各大汽車企業(yè)都在推廣使用鎂合金作為客車底盤的輕質(zhì)材料，并且鎂合金不僅適用于客車底盤，它還適用于汽車的其他部件，比如汽車座椅等，所以它的應(yīng)用范圍是非常廣泛的。其次，我國另一個輕量化的材料研發(fā)的重點是成型高強度鋼材。

成型高強度鋼材，主要運用在汽車的防撞配件上，因為高強度鋼材的防撞性能好，所以汽車生產(chǎn)企業(yè)在大力的使用高強度鋼材。因為通過在汽車中的運用，分析出高強度鋼材不僅可以起到非常好的量化效果，提高汽車的剛度與強度也是具有非常明顯的優(yōu)勢。這些輕質(zhì)材料為我國汽車量化生產(chǎn)的質(zhì)量作出了巨大的貢獻。所以，經(jīng)過上面的論述，我們可以看到，我國輕便材料的發(fā)展是非常可觀的，它使客車底盤輕量化得到了很大的提升，并且使用輕便材料也使客車底盤有了可觀的成果。這些成果都離不開所有研究人員的貢獻，正是因為他們的貢獻，才能使客車底盤材料得到有效的提升，使客車的安全性得到了有效的保障。

4 輕質(zhì)材料實現(xiàn)客車輕量化

對客車車身進行合理的優(yōu)化設(shè)計外，使用汽車材料輕量化也是一個重要的途徑。因為在汽車輕量化中汽車材料的輕量化有著非常重要的作用，所以輕質(zhì)材料在汽車工業(yè)被廣泛的應(yīng)用。廣泛運用的輕質(zhì)材料有兩種。第一種是高強度的鎂，鋁、鈦等以輕合金為主的輕質(zhì)材料。這些輕質(zhì)材料不僅可以很好的為客車底盤帶來實質(zhì)性地使用效果，并且還能保證客車運行的安全性。第二種是高強度的工程塑料以及復(fù)合性的材料，它們都是非金屬。鎂、鋁、鈦的密度非常小，所以它們是輕量化材料的首選，因為他們密度小所以不僅可以減輕客車的自重更能提高客車的環(huán)保性與節(jié)能性。另外，這些輕便的金屬材料，還具有較高的比強度與比剛度，它們的導熱性與導電性能也非常的好，并且阻尼減震性和電磁屏蔽性都很強。因此它們易于客車底盤的加工成形，加工完剩下的廢料也非常好處理。廢料可以回收再利用。正是因為這些輕便金屬材料的方方面面的優(yōu)點，導致可以在汽車行業(yè)廣泛的被推廣使用，因為這些輕便的材料可以滿足客車使用性，使客車在安全節(jié)能和環(huán)保功能也能得到很大的提升。

5 客車底盤結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計

動力系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)等等多種設(shè)備是構(gòu)成 一輛標準的汽車的體系。在這些設(shè)備中，汽車底盤占到了整個汽車的百分之三十。所以汽車底盤輕量化的優(yōu)化設(shè)計對于汽車節(jié)油具有十分重要的意義。所以要求汽車底盤進行輕量化的設(shè)計。在設(shè)計的過程中既然考慮材料的輕便使用度還有考慮使用材料的環(huán)保性，所以經(jīng)過上文的研究發(fā)現(xiàn)使用鎂鋁合金材料可以滿足客車底盤的輕量化與環(huán)保性。因此現(xiàn)在客車生產(chǎn)已經(jīng)將鎂鋁等輕便材料替換了鋼材。首先是從汽車底盤的加工技術(shù)開始進行改革。對于汽車底盤輕量化的優(yōu)化途徑首先選擇的是材料的輕量化設(shè)計，如使用輕質(zhì)的鎂鋁合金材料代替鋼材料。從汽車底盤加工的成型技術(shù)入手進行改革，采用改革的方式是，利用高強沖壓將配件放入熱加工爐中加熱，并且加熱的時間要嚴格把控，不能多也不能少，要剛好達到四分鐘。使配件均勻奧氏體化，用機械手臂將其取出，并且取出后要迅速將配件轉(zhuǎn)移到熱沖壓模具上快速沖壓成形。成形的底盤配件的強度要求一定要達到一千二百兆帕才算合格。汽車底盤的構(gòu)造主要有三種形式的沖壓梁，分別是U形、W形和V形。因此，這三種汽車底盤沖壓梁是在汽車構(gòu)造中發(fā)揮著不同的作用。V形梁是汽車底盤防撞結(jié)構(gòu)的主要形式，它對于汽車整體性的提高具有十分重要的意義。因為它作為中間結(jié)構(gòu)提升了汽車的剛度與強度。并且它使用的是輕量化的材料，所以它的重量在汽車底盤也具有十分重要的意義。W梁起到了減少橫截面跨度超過V形梁的作用，它可以提高V形梁的安全系數(shù)，所以W梁也被廣泛地運用在了汽車底盤的設(shè)計與制造當中。因此，在汽車底盤的結(jié)構(gòu)加工成型之后，還要繼續(xù)對汽車結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化處理，所以首先要提升汽車底盤的輕量化，提升輕量化首先要在構(gòu)件外形方面進行加工并且改進。例如比如通過構(gòu)建空心化加工，減小構(gòu)件的尺寸等方法。并且在汽車底盤設(shè)計中，圓形孔洞是最常用的方式，因為圓形孔洞可以均勻地分布構(gòu)件所受應(yīng)力，同時還可以節(jié)約輕便材料，實現(xiàn)成本的降低，為進行汽車底盤輕量化的革新作出最大的優(yōu)化。

6 結(jié)語

綜上所述，本文對客車底盤結(jié)構(gòu)安全性進行分析與汽車底盤輕量化設(shè)計進行研究。得知只有實現(xiàn)車輛底盤結(jié)構(gòu)輕量化，才能保證客車使用的安全性與環(huán)保性，希望此文可以為汽車企業(yè)制造客車底盤帶來有效的參考價值。

參考文獻：

[1]王祝堂.“全鋁車身+全鋁底盤”客車路試順利[J].輕合金加工技術(shù)，2018，46（08）：42.

[2]許樹龍. 面向安全逃生的電動公交客車結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及分析[D].華南理工大學，2016.

[3]田文華. 華晨純電動全承載式公交客車的輕量化研究和設(shè)計[D].大連理工大學，2015.