上彎梁總成散熱器安裝點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)淺析

楊昌文 侯明亮 陸譽(yù)文

摘 要：通過(guò)對(duì)比某些型上彎梁總成的框架結(jié)構(gòu)，結(jié)合路試散熱器安裝點(diǎn)開(kāi)裂、脫落問(wèn)題，對(duì)上彎梁散熱器安裝點(diǎn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化分析，總結(jié)散熱器安裝點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn);為后續(xù)車型開(kāi)發(fā)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：上彎梁;散熱器安裝點(diǎn);結(jié)構(gòu)優(yōu)化

1 引言

上彎梁總成主要是為散熱器、冷凝器、發(fā)罩鎖等零件提供安裝點(diǎn)需求，由于散熱器體積、質(zhì)量較大;因工況環(huán)境復(fù)雜和惡劣;對(duì)上彎梁連接點(diǎn)強(qiáng)度、剛度有著重要影響;本文通過(guò)上彎梁總成散熱器安裝點(diǎn)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)合路試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)散熱器安裝點(diǎn)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，為今后進(jìn)一步設(shè)計(jì)上彎梁總成散熱器安裝點(diǎn)結(jié)提供參考和借鑒。

2 耐久路試實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證問(wèn)題原因分析

2.1 某車型1：右上彎梁安裝點(diǎn)原設(shè)計(jì)集成膨脹箱支架上，且只有Z向1個(gè)焊點(diǎn)，對(duì)比分析了上彎梁左右安裝點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，結(jié)合CAE強(qiáng)度分析結(jié)果可以判斷出：1、由于左側(cè)安裝點(diǎn)的上彎梁周邊結(jié)構(gòu)加強(qiáng)不足，在結(jié)構(gòu)耐久試驗(yàn)工況下安裝點(diǎn)處上彎梁產(chǎn)生高應(yīng)力（184.6Mpa），最終導(dǎo)致安裝點(diǎn)處上彎梁鈑金開(kāi)裂;2、由于焊接螺母處于加強(qiáng)板的端頭小翻邊上（翻邊高度16mm），且加強(qiáng)板翻邊僅左側(cè)與上彎梁1個(gè)焊點(diǎn)連接，上彎梁開(kāi)裂后，加強(qiáng)板翻邊受力惡化且周邊結(jié)構(gòu)懸空，最終導(dǎo)致焊接螺母翻邊疲勞斷裂（車型2故障模式相似）。

為解決左側(cè)安裝點(diǎn)強(qiáng)度不足問(wèn)題，新增加強(qiáng)板與上彎梁設(shè)計(jì)6個(gè)焊點(diǎn)焊接;結(jié)構(gòu)使左右兩邊保持一致，加強(qiáng)板厚度為1.5mm;加強(qiáng)后的更改方案左右安裝點(diǎn)的上彎梁應(yīng)力值范圍均降低到90Mpa以下，比原方案降低53%;

2.2 某車型3：上彎梁安裝點(diǎn)原設(shè)計(jì)在上彎梁總成翻邊上，通過(guò)CAE強(qiáng)度分析：散熱器安裝點(diǎn)區(qū)域應(yīng)力值155MPa（屈服極限155MPa），安裝結(jié)構(gòu)為懸臂方式，2層板搭接結(jié)構(gòu);高應(yīng)力集中導(dǎo)致鈑金疲勞開(kāi)裂（車型4故障模式相似）。

為解決安裝點(diǎn)位置高應(yīng)力集中、強(qiáng)度不足問(wèn)題，新增加“L”型的螺母加強(qiáng)板（厚度為1.5mm）新增加強(qiáng)板與上彎梁設(shè)計(jì)6個(gè)焊點(diǎn)焊接;將最高應(yīng)力由156MPa下降25%至117MPa。

3 結(jié)構(gòu)理論分析

3.1 散熱器作為安裝在車身前端框架上的輸入之一，下端通過(guò)襯套連接安裝在下彎梁上;上端通過(guò)螺栓連接安裝在上彎梁上; 由于下端為軟連接，上端剛性連接，行車過(guò)程中散熱器安裝點(diǎn)主要受X向和Z向的力，Z向的力大部分為下彎梁承擔(dān)，上彎梁主要承受X向力;

3.2 針對(duì)安裝點(diǎn)進(jìn)行受力分析： 安裝點(diǎn)位置主要受來(lái)自散熱器傳遞的X向力和Z向力，其中X向力為主;

3.2.1 散熱器安裝在上彎梁的翻邊上，該翻邊為懸臂結(jié)構(gòu)，散熱器X向力作用下，焊點(diǎn)受剝離力最后導(dǎo)致焊點(diǎn)疲勞開(kāi)裂。懸臂越長(zhǎng)，安裝點(diǎn)開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)越高;路試實(shí)驗(yàn)車型3 & 車型4前期設(shè)計(jì)均開(kāi)裂;

3.2.2 散熱器安裝在上彎梁腔體中;安裝點(diǎn)焊接螺母處于加強(qiáng)板的端頭小翻邊上（翻邊高度16mm），加強(qiáng)板翻邊僅左側(cè)與上彎梁1個(gè)焊點(diǎn)連接，其他周邊與上彎梁本體離空; 由于散熱器橡膠襯套易磨損，導(dǎo)致散熱器出現(xiàn)晃動(dòng);故安裝點(diǎn)區(qū)域長(zhǎng)期在此工況下，X向和Z向都會(huì)受力作用; 安裝點(diǎn)無(wú)X&Z向焊點(diǎn)連接;鈑金疲勞會(huì)導(dǎo)致安裝點(diǎn)開(kāi)裂或螺母脫落的問(wèn)題;路試實(shí)驗(yàn)車型1 & 車型2均出現(xiàn)問(wèn)題;

4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施匯總

4.1 上述結(jié)構(gòu)及CAE分析結(jié)構(gòu)表明：散熱器安裝點(diǎn)設(shè)計(jì)在翻邊上的懸臂結(jié)構(gòu)比設(shè)計(jì)在腔體里的應(yīng)力高30%;在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮腔體中;

4.2 散熱器設(shè)計(jì)在腔體中時(shí)，散熱器安裝點(diǎn)的加強(qiáng)板應(yīng)搭接在上彎梁的至少2個(gè)面上;確保安裝點(diǎn)周圍能布下X向&Z向的焊點(diǎn) ，保證安裝點(diǎn)的強(qiáng)度和剛度;確保在極限工況下的安裝點(diǎn)強(qiáng)度;

4.3 散熱器安裝點(diǎn)設(shè)計(jì)在翻邊上時(shí)，應(yīng)減短懸臂長(zhǎng)度，采用3層板連接;保證X向、Z向焊點(diǎn)空間;可采用單側(cè)使用2個(gè)安裝點(diǎn)連接，以降低安裝點(diǎn)附件應(yīng)力，確保安裝點(diǎn)強(qiáng)度;

4.4 典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)推薦

5 小結(jié)

散熱器安裝點(diǎn)區(qū)域的車身結(jié)構(gòu)具備一定的承重性和耐久性，本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)有車型的安裝點(diǎn)結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題案例分析，通過(guò)路試驗(yàn)證結(jié)果對(duì)比，總結(jié)在設(shè)計(jì)散熱器安裝點(diǎn)關(guān)注點(diǎn)，為后續(xù)開(kāi)發(fā)車型提供設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和方向。

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