汽車帶給人類方便和舒適的同時， 也帶來了環境和能源的危機， 如何降低汽車尾氣排放成為當前汽車行業面臨的重要課題。降低汽車重量可以有效降低油耗。世界鋁業協會報告表明： 汽車所有能耗的60%來自汽車自重，整車每減重10%，可降低油耗10%～15%。底盤系統作為汽車的重要組成部分， 底盤系統重量約占汽車總重量的30%以上，底盤系統的輕量化不僅可以降低油耗， 還對整車舒適性有著重要影響。本文就當前汽車底盤輕量化技術的應用做簡要描述。
1 底盤輕量化技術途徑
一般底盤零件都為安保件， 對零件各方面性能的要求十分嚴格。底盤零件當前實現輕量化的主要途徑為結構優化設計、先進材料和先進制造工藝的應用。結構方面包括零件形狀、尺寸優化和使用空心零件結構等途徑實現減重。材料方面主要有兩種：一是通過使用鋁合金和鎂合金等輕質合金材料代替鋼質材料；二是使用更高強度的鋼板，通過材料強度減薄厚度實現減重。工藝方面包括使用液壓成形、熱成形等先進成形工藝降低零件重量。
2 底盤零件輕量化
副車架、前下擺臂、轉向節、扭力梁和穩定桿是底盤重要零件，下面以這些零件為例進行分析。
2.1 副車架
副車架連接和固定懸架系統、轉向系統、發動機等總成零件，對強度、剛度等性能要求十分嚴格。副車架傳統的成形方式為熱軋鋼板沖壓焊接成形，為滿足對強度、剛度和模態等性能的要求，鋼板的厚度一般為2~3mm。為了降低副車架重量，國外主機廠使用液壓成形技術和鋁合金輕質材料實現了對副車架重量的降低， 如圖1 所示。
液壓成形使用低碳鋼或低合金高強鋼焊接鋼管，利用液體作為傳力介質，通過模具使工件成形的一種塑形加工技術。液壓成形副車架的減震效果能達到30%左右，在實現輕量化的同時減少了零件數量，縮短了焊接和裝配工序，降低了生產成本，在國內外車型中得到大量應用。
鋁合金材料具有密度小、成形性好、耐腐蝕性能優良的特點，鋁合金副車架的成形工藝較多，鑄造鋁合金和變形鋁合金都有應用。鋁合金副車架成形工藝分析如表1 所示， 多種鋁合金副車架成形工藝都已得到成熟的應用。奧迪、奔馳、寶馬等很多中高端品牌車型采用鋁合金副車架實現車輛的輕量化，鋁合金副車架輕量化效果能達到40%左右。
2.2 前下擺臂
前下擺臂傳統成形工藝為鋼板沖壓焊接成形，常用材料SAPH440、Qste420、FB590 等高強鋼， 厚度一般在3.0mm 以上，材料屈服強度在300MPa 以上，使用氬氣+ 二氧化碳保護氣體焊接。輕量化前下擺臂如圖2 所示。目前成熟的輕量化方法是單片鋼板沖壓成形和鋁合金鍛造成形。
在傳統使用的高強鋼基礎上選用更高強度的FB780、CP800 等先進高強鋼材料，材料屈服強度提高到600MPa 以上。對零件結構優化設計，將雙片鋼板沖焊成形變為單片沖壓成形， 材料厚度不變或稍微增加以滿足零件性能要求， 減少零件生產工序的同時降低零件成本。日系軒逸、逍客、奇駿，韓系朗動，美系愛唯歐、嘉年華，歐系的速騰、帕薩特等車型都已應用此種結構實現前下擺臂輕量化。
鋁合金材料密度低，成形性好，與傳統鋼質零件相比，輕量化效果能達到30%以上，但鋁合金材料成本較高，不適合在低端車型上應用，在國內外中高端車型中應用較為普遍。鋁合金前下擺臂為滿足零件強度要求主要選用鍛造鋁合金材料，以6000 系變形鋁合金為主，常用牌號為6061、6082 等，抗拉強度可以達到350MPa 以上，伸長率大于10%。
2.3 轉向節
轉向節常用成形工藝為球墨鑄鐵鑄造成形和合金結構鋼鍛造成形， 常用材料分別為QT450-10 和40Cr。轉向節成熟應用的輕量化方式是用鋁合金材料代替鋼質材料，輕量化效果可達到40%左右。鋁合金轉向節成形工藝如圖3 所示。鋁合金轉向節有鑄造成形和鍛造成形兩種， 后轉向節一般需要與多個控制臂等零件連接，結構較為復雜，鍛造工藝不易于實現，通常采用鑄造成形工藝；前轉向節根據零件性能和結構特點可選擇鑄造或鍛造成形工藝。鋁合金轉向節不僅在國內外中高端車型上得到了大量的應用，在部分中低端車型上也有應用。鋁合金轉向節鑄造成型工藝一般采用低壓鑄造或重力鑄造，常用材料為AlSi7Mg。鍛造成形鋁合金常用材料為6061 或6082。
2.4 扭力梁
扭力梁常用于價格較低的A 級車后橋，傳統扭力梁結構為鋼板沖壓成形， 鋼板厚度一般為4~7mm。為了提高車型剛度要求，一般需要在扭力梁內部增加一根穩定桿，導致扭力梁總成較高的重量。當前實現扭力梁重量降低的方法主要是使用封閉變截面管狀扭力梁，如表2 所示。變截面管狀扭力梁有液壓成形、鋼管沖壓成形和熱成形扭力梁三種成形工藝，但從外觀上無法區分出成形工藝，鋼管厚度一般在3mm 左右。與鋼板成形扭力梁相比，管狀扭力梁輕量化效果在15%左右，封閉的管狀結構對零件強度和剛度有了很大的提高，同時省去安裝穩定桿，減少零件數量，降低零件綜合生產成本。鋼管沖壓成形和液壓成形使用熱軋高強鋼材料高頻電阻焊接而成，常用材料為DP600、FB590、S460MC 等。為提高零件強度， 部分車型使用了更高強度的CP800、DP800 等先進高強鋼材料，但為保證焊縫質量，焊管工藝需使用激光焊接工藝。
2.5 穩定桿
橫向穩定桿傳統采用實心穩定桿， 通過將彈簧鋼棒料加熱后彎曲成形， 常用材料為60Si2Mn、55Cr3、55CrV 等結構鋼棒料。為了降低零件重量，國內外很多車型采用空心穩定桿技術， 輕量化效果可達到40%左右，但空心穩定桿需通過增加管外徑來滿足零件性能要求， 可能會占用周邊其他零件活動空間，設計時需要進行優化分析。與傳統實心橫向穩定桿生產工藝不同， 空心穩定桿不采用加熱成形工藝，而是在常溫下彎曲成形，為保證橫向穩定桿內壁強度和性能，需對管內壁進行噴丸處理?？招姆€定桿使用材料有無縫鋼管和焊管兩種，無縫鋼管常用材料有35CrMo、42CrMo 等結構鋼材料， 焊管常用材料有34MnB5、20MnB5、22MnB5、26Mn5 等材料。因對原材料的性能要求和質量穩定性要求較高，穩定桿材料主要依賴進口。
3 結論
從國內外底盤零部件的輕量化技術來看， 國內自主品牌在該方面開展了一定的基礎研究工作，為這些技術的應用提供了基礎， 但現階段國內自主品牌應用情況與國外主機廠還存在很大的差距。結構優化設計、輕量化材料的應用以及先進制造成形工藝是一個系統工程， 結構優化需要考慮材料選用和制造成形工藝。輕量化材料的應用會帶來制造成形工藝的調整和結構優化等問題； 先進成形工藝需要對零件結構的優化設計和考慮材料成形性。汽車輕量化是汽車技術發展的方向， 今后必然有更多的輕量化技術應用在汽車底盤系統上。
