广东绿通新能源电动车科技股份有限公司
摘要：近年来随着我国国民经济的不断发展，人民生活水平不断提高，国内休闲旅游、体育等行业也蓬勃发展，旅游景点为提升服务的质量及响应国家节能环保的要求，都选用电动旅游观光车作为旅客观光代步的交通工具。车架作为电动旅游观光车的重要安全部件和整车的基础，其承载着车体自身的质量及所载旅客的重量，同时车辆的悬架、转向、制动、覆盖件、电气等系统都是装配在车架上的，车架直接关系着整个车辆的安全性和稳定性，合理的进行车架设计，并规范焊接加工工艺，具有非常重要的意义。
关键词：电动旅游观光车；车架设计；焊接工艺
1.电动旅游观光车简介
电动旅游观光车是指在指定区域内行驶，以电动机驱动，具有四个或四个以上的非轨道无架线的6座以上（含6座）、23座以下（含23座）的非封闭式乘用车辆。其造型如下图示。
电动旅游观光车具有以下特点：
1.1安全性能要求高，电动旅游观光车搭载数十名旅客穿梭在游客众多的风景区、旅游景点内，如果出现安全事故，后果不堪设想。
1.2载重小，电动旅游观光车载重表示方式以搭载多少人表示，而不以重量表示，以最大的23座为例，按每人体重75Kg计算，也不过1725Kg；
1.3污染和噪音小。电动旅游观光车采用蓄电池作为能量的载体，无尾气排放，不会产生污染，以电动机动力驱动源，整体噪音小。
2.观光车车架设计的要点
2.1车架材料的选择
车架使用到型材较多，且以焊接工艺为主。Q235材质的材料焊接性好，机械性能也较高。不同截面的型材在抗弯模量相近的前提下，重量存在明显的差异，如不合理选用合适截面的型材，会增加车架及整车的重量。因此，结构设计时要综合考虑型材的供应、性能、加工工艺及重量等因素的影响。虽然圆形截面的型材的性能较好，但横梁端面要加工成弧形与其配合，会导致成本增加；槽形梁的抗弯强度大，工艺性好，车辆内的管线可沿其进行布置且安装也比较容易，既可紧固又可保护管线，只是槽钢的抗扭性差且规格较少，不易选用；用钢板成型可自由设计其槽形截面尺寸，但加工成形的工艺复杂，成本高，不适合用在电动观光车这种批量小、规格多、尺寸复杂的结构。只有矩形管的规格较多，可灵活选用，且下料及焊接工艺比较简单，电动旅游观光车中多使用此种型材。
车架在选材时不仅要考虑刚度及强度的要求，还要考虑到车身的重量及其成本。电动观光车的生产批量小，选材时应尽量采用型材或断面简单的直梁或者小型的连接件，如槽钢、矩形管、圆管等，从而可以灵活选择原材料并降低成本。实际选用时可以根据负载的分布计算出梁的截面惯性矩数值，然后选择相应规格的型材。
2.2确定安全系数
在确定电动观光车的安全系数时，需要根据整车的结构和实际运行中的道路状况来确定。顶棚框架整体焊接到车架上或是用螺栓跟车架联接，对车架整体的强度和刚度有较大的影响，前者的结构优于后者，但加工工艺复杂，且不利于后续改装车型的设计，所以一般顶棚框架都是用螺栓跟车架联接，这就要求我们设计时需要增加车架的安全系数；电动观光车通常在相对平坦的道路上运行，但不应排除它在恶劣的路况上行驶，以及一个车轮悬空车架扭转的工况。综合以上情况，一般取3倍以上的安全系数较为合理。
2.3主梁设计
主梁是车架上最重要的受力部件，数量一般为2根。它连接着前后悬架，观光车的前悬为麦佛逊式独立悬架且车前轮为转向轮，后悬为钢板弹簧式非独立悬架，这就决定了2根主梁在前后悬架处的宽度不一样，前悬处小，后悬处大，同时还要考虑悬架的设计行程，避免与悬架干涉，所以主梁一般采用弯管工艺加工，进行避位。为增加车架整体的抗扭刚度，可考虑在主梁的前中后各加工3个φ46mm的圆孔，用φ45的圆管作为横梁穿过2条主梁后焊接。
2.4横梁设计
横梁用于连接主梁和边梁，使车架构成一个整体框架结构，并具有足够的抗扭刚度，一般由3条φ45的圆管和10多条3mm厚的折弯板组成。车架如需安装后拖钩用于拖车，则后横梁需要增加角支撑进行加强，以增加其强度。
2.5边梁设计
边梁用于固定包边，它的位置由整车的宽度决定，数量为2根。
2.6车架头部设计
车架头部用于固定前罩，前驾驶框，仪表台，管柱等配件，其与主梁如何联接的结构设计，是整个车架设计的重要部分，直接影响整车的操控性能。
3.车架焊接工艺的要点
3.1焊接工艺分析
以14座电动游览观光车车架为例，该车架长5023mm，宽1450mm，由2根主梁，若干根横梁，2根边梁等零配件组成。为保证车架的强度和刚度，及后续的装配，要求施焊完成后，平面度≤4mm，左右主梁对角线长度偏差≤8mm，板簧安装座对角线长度偏差≤3mm。在该车架中，接头焊缝有好几百处，部分焊缝较长且集中，这就要求施焊是先点焊3-4个点，把配件点牢后拉焊，才能有效防止焊接变形。同时注意合理安排焊接顺序，从中间开始焊接，然后堆成向两头施焊，有助于减少焊接变形，提高车架整体刚度。
3.2焊接设备的选择
电动游览观光车车架的焊接一般采用二氧化碳气体保护焊接，这种焊接工艺成本低，效率高，操作简单，可采用人工焊接或机械手自动焊接，焊接时加热面积小，变形小，焊接完成后不用进行清渣处理，能有效提高焊接生产效率，并可提高车架的抗裂纹及抗锈、抗氢能力。一般情况下，焊机的型号为NBC-350，焊丝牌号为H08Mn2S1A，焊丝直径1.0mm，焊接电流170-210A，电弧电压22-26V，焊接速度约为50cm/min，二氧化碳流量10-13L/min。
3.3车架各个需要焊接的零配件间隙要均匀，且≤2mm。
在电动观光车车架焊接过程中，需要用到很多种零配件，只有保证它们之间间隙的均匀，才能从根本上保证整个车架的焊接质量。
3.4车架焊接变形的预防和处理
为预防焊接变形，需要合理设计焊接顺序，车架整体的焊接遵循先中间后两头和对称焊接这两个原则。为提高生产效率，车架焊接时大多是将数个零配件分焊成组合件，再将若干个组合件和零配件焊接成车架整体，在焊接过程中，或多或少都会出现焊接变形情况，所以应掌握焊接变形的矫正处理，提高车架焊接的整体质量。在观光车车架焊接工艺操作中，应按照零配件分焊、焊主梁加强梁、主梁焊后矫正、大桩定位点固焊、车架补焊、车架矫正、车架检验及车架涂装等环节依次进行，确保焊接顺序的正确性是保证观光车车架焊接质量的关键。因此在车架焊接工艺中应先对车架进行点固焊，然后从中间向两头对称补焊，补焊完成后，若焊接变形不严重，可用机械法对其进行矫正，若焊接变形严重，可用加热法对其进行矫正。
结束语
随着国内外旅游业的蓬勃发展，对电动游览观光车的需求日益增加，整台观光车的安全性、稳定性以及操控性能的好坏取决于车架，这就要求我们工程技术人员，合理的进行车架结构设计，规范车架的焊接加工工艺，制造出更好的产品，服务于人民群众。
参考文献：
[1]赵国春.电动观光车车架设计及优化分析2016.12
[2]张学平，李茂盛.电动观光车车架结构设计与测试2017.4
[3]姚学强.电瓶游览车车架设计.2016.5
论文作者:邱超杰
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/9/4
标签：车架论文; 观光车论文; 刚度论文; 型材论文; 旅游论文; 横梁论文; 截面论文; 《防护工程》2019年12期论文;