某車型行李廂蓋側(cè)向剛度優(yōu)化

李云豪，胡 磊，楊利民 Li Yunhao，Hu Lei，Yang Limin

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某車型行李廂蓋側(cè)向剛度優(yōu)化

李云豪，胡 磊，楊利民 Li Yunhao，Hu Lei，Yang Limin

（北京汽車股份有限公司 汽車研究院，北京 101300）

針對(duì)某車型行李廂蓋側(cè)向剛度問題展開分析及研究，初版數(shù)據(jù)行李廂蓋側(cè)向剛度不滿足目標(biāo)要求，通過分析確定影響行李廂蓋側(cè)向剛度的主要部件和關(guān)鍵參數(shù)，制定3種整改方案，通過CAE分析各整改方案可行性，綜合性能、成本等方面因素確定最終整改方案，將行李廂側(cè)向剛度由79N/mm提升到120N/mm，滿足目標(biāo)要求。

行李廂蓋；鉸鏈；側(cè)向剛度

0 引 言

行李廂蓋側(cè)向剛度是行李廂關(guān)鍵性能指標(biāo)之一，行李廂蓋側(cè)向剛度不足會(huì)造成行李廂關(guān)閉后與周邊間隙不均或關(guān)閉過程中干涉，影響行李廂蓋的外觀品質(zhì)和使用性能。某車型行李廂蓋初版數(shù)據(jù)CAE分析側(cè)向剛度為79 N/mm，與目標(biāo)值120 N/mm相差較多。通過分析確定影響側(cè)向剛度的關(guān)鍵因素，制定針對(duì)性的優(yōu)化方案，并進(jìn)行 CAE驗(yàn)證，綜合性能、成本等方面因素確定最終整改方案

1 問題分析

行李廂蓋側(cè)向剛度分析施加載荷要求為鉸鏈車體側(cè)安裝點(diǎn)完全固定，在行李廂蓋側(cè)面中間位置加載集中載荷，測(cè)量加載點(diǎn)的位移，集中載荷與加載點(diǎn)的位移的比值即為行李廂蓋的側(cè)向剛度，行李廂蓋側(cè)向剛度施加載荷如圖1所示。行李廂蓋側(cè)向剛度分析可理解為以鉸鏈軸為固定點(diǎn)的懸臂結(jié)構(gòu)的剛度分析，因此可通過提高懸臂本身的剛度或縮短懸臂長(zhǎng)度來提高懸臂系統(tǒng)的剛度。

根據(jù)以上分析可知，行李廂蓋受側(cè)向力時(shí)，行李廂蓋和鉸鏈組成了懸臂結(jié)構(gòu)，由于行李廂蓋總成的剛度遠(yuǎn)大于行李廂蓋鉸鏈，所以受力過程中主要是行李廂蓋鉸鏈變形，而行李廂蓋本身變形很小，可以忽略不計(jì)。行李廂蓋鉸鏈車體側(cè)固定點(diǎn)到加載點(diǎn)的距離是影響側(cè)向剛度的1個(gè)關(guān)鍵因素，越小，加載點(diǎn)相對(duì)固定點(diǎn)的懸臂越短，剛度越好。由圖1 可知，的尺寸大小主要取決于行李廂蓋外形尺寸，即外觀造型。更改行李廂蓋造型減小尺寸不但影響整車造型風(fēng)格，還會(huì)影響整車人機(jī)布置多個(gè)方面，所以一般不更改的尺寸。

圖1 側(cè)向剛度加載示意圖

行李廂蓋鉸鏈?zhǔn)怯绊懶欣顜w側(cè)向剛度的另1個(gè)關(guān)鍵因素，通過優(yōu)化行李廂蓋鉸鏈可有效提升行李廂蓋系統(tǒng)的側(cè)向剛度。行李廂蓋側(cè)向剛度分析過程中行李廂蓋鉸鏈的變形主要為行李廂蓋鉸鏈主臂的變形，所以行李廂蓋鉸鏈的優(yōu)化主要是行李廂蓋鉸鏈主臂的優(yōu)化。行李廂蓋鉸鏈主臂的關(guān)鍵尺寸如圖2所示，其中1、2為控制鉸鏈主臂形狀的尺寸，3、4和為鉸鏈主臂的斷面尺寸。通過結(jié)構(gòu)和布置調(diào)整優(yōu)化這些參數(shù)可減少行李廂蓋鉸鏈變形，進(jìn)而提高行李廂蓋側(cè)向剛度[1]。

圖2 行李廂蓋鉸鏈影響側(cè)向剛度的關(guān)鍵尺寸

為進(jìn)一步明確行李廂蓋鉸鏈的優(yōu)化方向，對(duì)不同車型行李廂蓋鉸鏈主臂的關(guān)鍵尺寸進(jìn)行對(duì)標(biāo)分析，見表1，通過對(duì)標(biāo)分析，查找行李廂蓋鉸鏈關(guān)鍵尺寸和其他車型的差別。通過對(duì)比可知主要尺寸差別在1和2，其他車型1和2都小于所述車型，所以將減小這兩個(gè)尺寸作為整改方向。同時(shí)通過調(diào)整鉸鏈主臂斷面尺寸3、4和料厚也可以提升行李廂蓋鉸鏈剛度，進(jìn)而提升行李廂蓋的側(cè)向剛度，但會(huì)造成質(zhì)量和成本增加，需要考慮質(zhì)量、成本和性能之間的平衡，保證開發(fā)產(chǎn)品整體最優(yōu)。

表1 行李廂蓋鉸鏈尺寸對(duì)標(biāo) mm

2 更改方案

通過問題分析，更改行李廂蓋懸臂長(zhǎng)度尺寸對(duì)造型影響較大，一般不采用，主要通過更改行李廂蓋鉸鏈來提升行李廂蓋側(cè)向剛度。通過更改鉸鏈主臂形狀，優(yōu)化鉸鏈軸線位置和主臂形狀，更改鉸鏈主臂斷面尺寸3個(gè)方面來提升行李廂蓋的側(cè)向剛度。

2.1 優(yōu)化鉸鏈主臂形狀

不改變行李廂蓋造型和鉸鏈軸線布置位置，在滿足鉸鏈主臂成型工藝要求和布置要求基礎(chǔ)上優(yōu)化鉸鏈主臂形狀，減小1和2的尺寸，如圖3所示。優(yōu)化后1調(diào)整為263.37 mm，2調(diào)整為212.27 mm。優(yōu)化后CAE分析表明，行李廂蓋側(cè)向剛度由79 N/mm提升到100 N/mm，但仍沒達(dá)到目標(biāo)要求。

圖3 行李廂蓋鉸鏈主臂形狀調(diào)整

2.2 更改造型邊界，優(yōu)化行李廂蓋鉸鏈

通過方案1對(duì)行李廂蓋鉸鏈主臂的調(diào)整，行李廂蓋側(cè)向剛度有一定提升，但仍沒達(dá)到目標(biāo)要求，所以在不影響造型整體風(fēng)格基礎(chǔ)上更改行李廂蓋前部造型邊界，行李廂蓋前部造型邊界兩側(cè)最大調(diào)整17.2 mm，0位置不調(diào)整。如圖4所示，虛線為調(diào)整前行李廂蓋后部分縫線，實(shí)線為調(diào)整后行李廂蓋后部分縫線。分縫線調(diào)整后，優(yōu)化行李廂蓋鉸鏈形狀，行李廂蓋鉸鏈1調(diào)整為253 mm，2調(diào)整為216 mm。優(yōu)化后CAE分析表明行李廂蓋側(cè)向剛度由79 N/mm提升為120 N/mm，滿足目標(biāo)值。

圖4 行李廂蓋后部分縫線修改示意圖

2.3 更改鉸鏈主臂斷面尺寸[1]

更改行李廂蓋鉸鏈斷面尺寸，斷面由22 mm×22 mm，=2.0 mm改為25 mm×25 mm，=2.2 mm。優(yōu)化后CAE分析表明行李廂蓋側(cè)向剛度由79 N/mm提升為155 N/mm，滿足目標(biāo)值。

3 方案總結(jié)

將以上3種更改方案進(jìn)行整理和對(duì)比分析，見表2。方案1更改量相對(duì)較小，不影響造型，不增加成本和質(zhì)量，但更改后仍不滿足性能目標(biāo)要求，不可行；方案2雖然需要更改造型，但對(duì)造型影響不大，經(jīng)與造型確認(rèn)，更改可以接受，方案2可行；方案3更改后滿足目標(biāo)性能要求，但因更改鉸鏈斷面造成成本和質(zhì)量增加。綜合考慮性能、成本、質(zhì)量和造型等相關(guān)因素，方案2為最優(yōu)方案。

表2 側(cè)向剛度分析結(jié)果對(duì)比和分析

4 結(jié) 論

通過對(duì)某車型行李廂蓋鉸鏈側(cè)向剛度不足問題的分析，找出了影響該問題的根本原因和對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵參數(shù)，針對(duì)影響參數(shù)提出不同的更改方案，同時(shí)考慮性能、成本、質(zhì)量和造型之間的平衡，對(duì)3種方案分別驗(yàn)證找到了最優(yōu)方案，行李廂蓋側(cè)向剛度值由79 N/mm提高到120 N/mm。通過該問題總結(jié)解決工程問題的一般思路，首先分析確認(rèn)問題產(chǎn)生的根本原因，確定產(chǎn)生問題的關(guān)鍵參數(shù)，進(jìn)而制定針對(duì)性的更改方案，在方案制定過程中，還要考慮性能、成本、質(zhì)量和造型等之間的協(xié)調(diào)，確保問題完美解決。

[1]杜登惠，黃慶. 汽車行李廂蓋剛度分析[C]//msc.software 虛擬產(chǎn)品開發(fā)，2007.

2017-04-05

U463.83

A

1002-4581（2018）01-0033-03

10.14175/j.issn.1002-4581.2018.01.009