全承载纯电动公交车车架设计与分析

2018-04-16郭旭红

机械制造 2018年2期

关键词：车架云图骨架

□ 曹磊 □ 郭旭红

1.苏州大学机械工程学院江苏苏州 215006

2.奥杰汽车技术股份有限公司江苏苏州 215021

1　研究背景

随着节能环保政策的推出，新能源汽车已经成为当前汽车发展的趋势。在新能源汽车中，纯电动汽车具有结构简单、性能可靠、零排放等优点，加之有国家政策扶持，发展速度非常快［1-2］。

车架是客车主要的受力基体部分，纯电动公交车的设计与传统内燃机公交车有所不同。纯电动公交车增加了动力电池和高压设备，在整车布置上存在较大差别。车架作为整车受力的基础，必须保证具有足够的强度和刚度来适应以上变化。在车架的设计过程中，采取何种手段来避免由动力电池集中布置所引起的局部应力集中，并调整总体布局，是当今全承载纯电动公交车车架设计的主要课题［3-4］。

2　车架总体布置原则

在满足法规、标准及结构要求的基础上，应综合考虑动力电池仓容积、涉水安全性、乘坐舒适性、底盘与电器件检修方便性、乘客上下车便捷性，以及材料成本等。

中间过道宽度应便于乘客正常行走及侧向站立。走道地板骨架在中门踏步位置应满足乘客门引道通过性要求。乘客门踏步应满足高度、深度及矩形尺寸要求。驱动电机仓骨架表面的高度应满足座位上方自由空间的要求，留有足够的检修空间便于动力系统检修、驱动电机拆装及隔声隔热材料等的安装，同时留出驱动电机高温部件周边的散热空间。驱动电机仓骨架应满足车内乘客踏步的高度要求，同时应综合考虑乘客进出的便捷性及尾排座椅乘坐的舒适性［5］。全承载纯电动公交车车架如图1所示。

▲图1 全承载纯电动公交车车架

3　车架总体尺寸

车架的长度要根据整车设计长度、前后围造型、保险杠位置来最终确定。车架的宽度除了考虑整车及前后轮最大外宽外，还需要注意驱动系统锂离子电池布置的影响。车架的高度需要着重考虑后桥驱动模块区域电池布置后整个车架的受力情况。综合以上情况，车架的最终外形尺寸确定为11 435 mm×2 408 mm×902 mm。

4　车架设计

4.1　承载主体骨架

承载主体骨架为整车主要承载基体，承受各种工况下复杂力系的作用，应保证具有足够的强度。根据整车承载质量，初步选择矩形管规格，采用材料为Q345、壁厚为3 mm的矩形管材。

承载主体骨架根据模块化设计需求，可以分为前段、中段和后段。根据不同配置需求，通过连接结构将前段、中段和后段承载主体骨架结合为有机整体。推荐前段承载主体骨架设计宽度为620～660 mm，后段承载主体骨架设计宽度为700～750 mm。承载主体骨架的设计关键是前、后悬架系统及动力系统的承载，同时还需综合考虑线束管道布置、底盘各部件布置等。承载主体骨架如图2所示。