中體卡車前圍結(jié)構(gòu)及其強(qiáng)度校核

摘 要 前圍分類及中體車前圍的結(jié)構(gòu)，并運(yùn)用Catia對其進(jìn)行強(qiáng)度有限元分析。

關(guān)鍵詞 分體式前圍 整體式前圍 有限元分析 應(yīng)力集中

整體式前圍板即前圍板與大燈、格柵的支架為一個(gè)整體構(gòu)件，由模具一起沖壓而成，其優(yōu)點(diǎn)是大燈等件的裝配誤差好控制，裝配效果好，安裝也比較方便；缺點(diǎn)是模具制造相對較困難，前期投入的成本比較高。隨著模具制造水平的不斷提高，在平頭卡車中整體式前圍用的越來越廣泛。

前圍結(jié)構(gòu)：

中體車車前圍板如圖1所示：

1、中體車前圍板弧形部分設(shè)計(jì)的較以往車型在X負(fù)方向增加了23mm，，經(jīng)過CAE鈑金件沖壓可行性分析，圖中1處的地方容易出現(xiàn)拉延過深而產(chǎn)生裂紋，經(jīng)過工藝部門的分析，提高模具表面研磨精度及在走料時(shí)增加刺破孔解決此類問題。

2、前風(fēng)檔口和側(cè)圍連接的部位沿用現(xiàn)生產(chǎn)車型的狀態(tài)，因前柱總成左/右不發(fā)生變化，這樣焊接卡具也可沿用。

3、前圍裝飾板采用多點(diǎn)安裝，安裝點(diǎn)位置更加合理，安裝后效果更好。

4、格柵安裝的結(jié)構(gòu)上面采用6個(gè)長方形安裝點(diǎn)，下面采用4個(gè)長方形安裝點(diǎn)（橫梁上2個(gè)），下面橫梁中間部位的3個(gè)孔為前圍支撐板下安裝孔，上安裝孔位于地板上，起到加強(qiáng)前圍下面橫梁作用，進(jìn)而防止橫梁變形而導(dǎo)致的格柵變形。

5、大燈部分的安裝依據(jù)大燈的數(shù)模設(shè)計(jì)成圖中3的結(jié)構(gòu)，采用4點(diǎn)安裝，安裝牢固可靠，安裝點(diǎn)位置根據(jù)與格柵及前側(cè)圍板間隙、面差設(shè)計(jì)。

前圍結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度校核：

汽車行駛當(dāng)中最重要的就是安全，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的是否合理，是否符合強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)是直接關(guān)系到人身安全的重要因素，因此進(jìn)行結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度校核是十分必要的。

這里采用Catia計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的CAE有限元分析模塊進(jìn)行靜態(tài)強(qiáng)度分析，結(jié)果如圖2：

圖2是分析后的前圍變形圖，中間圈出的區(qū)域?yàn)樽冃螄?yán)重區(qū)，強(qiáng)度較差，應(yīng)采用一定的加強(qiáng)措施。

圖3 是中間增加一根加強(qiáng)梁后軟件分析計(jì)算后劃分的應(yīng)力圖，在中間曲率變化平坦區(qū)四周的倒圓角區(qū)是應(yīng)力相對較集中的地方，但在給定的作用下的安全值之內(nèi)，因此符合設(shè)計(jì)要求。

圖4是中間焊接一根加強(qiáng)梁分析后的變形圖，中間部分因焊接了一根加強(qiáng)梁，所以變形不明顯，強(qiáng)度很好，兩邊的圈出區(qū)域是變形嚴(yán)重的區(qū)域，強(qiáng)度較弱，不符合設(shè)計(jì)要求，因此兩邊應(yīng)再各焊接一根加強(qiáng)梁以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，提高安全系數(shù)。

通過以上論述，當(dāng)今計(jì)算機(jī)的應(yīng)用在汽車設(shè)計(jì)領(lǐng)域起到了廣泛的應(yīng)用，可以大大的提高工作效率，縮短新產(chǎn)品開發(fā)的周期，減少重復(fù)設(shè)計(jì)的次數(shù)，尤其在國外各大汽車行業(yè)中，從汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期到批量生產(chǎn)已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)三維化設(shè)計(jì)和模擬裝配，從單個(gè)零件設(shè)計(jì)到整車裝配都在數(shù)字化階段把誤差和風(fēng)險(xiǎn)降到允許范圍內(nèi)，這樣在產(chǎn)品上市之后才有更佳的質(zhì)量，更具市場競爭力。

在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中合理利用分析可以較早的發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)當(dāng)中存在的問題，進(jìn)而使設(shè)計(jì)更加合理，為提高整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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（作者單位：沈陽金杯車輛制造有限公司微型車設(shè)計(jì)處）