汽車?yán)劝惭b支架的優(yōu)化設(shè)計(jì)

容 哲

(廣汽本田汽車研究開發(fā)有限公司,廣州 510730)

汽車?yán)劝惭b支架的優(yōu)化設(shè)計(jì)

容 哲

(廣汽本田汽車研究開發(fā)有限公司,廣州 510730)

以汽車?yán)劝惭b支架為例,通過對其結(jié)構(gòu)和功能的分析把握,借助CAD/CAE軟件,在保證其功能和使用性能的前提下,優(yōu)化結(jié)構(gòu)、提高材料利用率、降低成本.最后通過實(shí)車試驗(yàn)驗(yàn)證了這種結(jié)構(gòu)優(yōu)化的可行性.

支架;優(yōu)化設(shè)計(jì);CAE分析;降低成本

1 當(dāng)前支架的結(jié)構(gòu)分析

1.1 安裝關(guān)系

目前的喇叭安裝支架(圖1中的部品①)是通過三個焊點(diǎn)固定在車身某部品(圖1中的部品②)上.

圖1 喇叭安裝支架與本體的安裝關(guān)系

1.2 功能結(jié)構(gòu)

為方便部品①②的焊接,在部品①②上設(shè)定了焊裝定位孔.部品①的強(qiáng)度主要通過4個RIB及兩個高度為5mm的翻邊來保證.為安裝喇叭時(shí)防止圍繞固定點(diǎn)旋轉(zhuǎn),在部品①上設(shè)定了兩個高2.5mm的定位凸起.

圖2 支架的性能要求

1.3 性能要求

在轎車的各種工況下部品②的強(qiáng)度和剛度能夠支撐起喇叭.如圖2喇叭圍繞固定點(diǎn)O的上下回轉(zhuǎn)運(yùn)動及圍繞O點(diǎn)的前后擺動對部品②的強(qiáng)度和剛度要求.

1.4 材料參數(shù)

部品①②材料均為某型號鋼板.部品①②的材料厚度不同,因此在結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)應(yīng)該考慮厚度變化對部品強(qiáng)度和剛度的影響.

表1 部品①②的物料對比

表2 部品①②的成本構(gòu)成

2 優(yōu)化設(shè)計(jì)

通過以上關(guān)于部品①②強(qiáng)度、剛度以及功能性能方面分析和把握.對部品①②一體化優(yōu)化方案的實(shí)施主要考慮如下因素.

2.1 材料方面

部品②為車身結(jié)構(gòu)件,因此其強(qiáng)度非常重要,而且基于結(jié)構(gòu)上的考慮,對部品②的主體結(jié)構(gòu)是不做更改的.因此維持部品②的材料型號和材料厚度為0.8mm的現(xiàn)狀.對于一體化后原部品①所在部位的材料厚度從1.2mm→0.8mm,對該部位只有通過結(jié)構(gòu)調(diào)整來達(dá)到原來的強(qiáng)度和剛度要求.

2.2 結(jié)構(gòu)、功能方面

一體化后沒有部品①②之間的焊接,因此取消部品①②的焊接定位孔.為便于喇叭安裝時(shí)的定位,在部品①上設(shè)定了兩個高度為3mm的定位凸起.考慮到上一步當(dāng)中RIB的連續(xù)性,設(shè)定了該位置RIB高度為3mm,RIB位置的倒角為1mm,起到喇叭安裝時(shí)定位的作用,如圖3所示.最后通過實(shí)車來確認(rèn)優(yōu)化的效果.

圖3 部品①②結(jié)合部的一體化設(shè)計(jì)

為確保部品①的強(qiáng)度,部品①采取了幾個方面的對策:追加4個點(diǎn)狀 RIB,高度3mm;兩側(cè)追加翻邊,高度5mm.因部品①材料板厚從1.2mm→0.8mm,因此追加2條高度為5mm半圓弧的RIB來確保強(qiáng)度和剛度.

3 CAE、生技性及成本分析對比

3.1 CAE分析

下面通過CAE分析來比較方案實(shí)施前后的強(qiáng)度變化.如圖4所示,在研究對象固定后施加F1=120 N的載荷,考察在F1作用下部品的最大變形量X1(mm),最大的應(yīng)力σ 1(N/m2).如圖5所示,在研究對象固定后施加F2=60 N的載荷,考察在F2作用下部品的最大變形量X2(mm),最大的應(yīng)力σ 2(N/m2).

分析結(jié)果如下:

表3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后變形及應(yīng)力對比

從上表3可以看出一體化后部品的強(qiáng)度和剛度比變化前更好.

3.2 生技性及成本確認(rèn)

通過對部品的生產(chǎn)技術(shù)及工藝分析,生技性O(shè)K.

對部品實(shí)施一體化之后的材料重量及成本如下:

表4 優(yōu)化后的材料重量

表5 優(yōu)化后的成本

對比方案實(shí)施前后材料重量以及成本如下:

表6 優(yōu)化前后材料成本對比

4 實(shí)車試驗(yàn)確認(rèn)

對實(shí)車部品作三方面確認(rèn),一是喇叭的安裝方便性確認(rèn);二是強(qiáng)度、剛度的實(shí)車確認(rèn);三是實(shí)車耐久試驗(yàn).以上三項(xiàng)試驗(yàn)確認(rèn)結(jié)果OK.

5 結(jié) 論

本文通過對部品的結(jié)構(gòu)、功能的把握,應(yīng)用CAE手段在確保部品功能、性能不降低的情況下,優(yōu)化結(jié)構(gòu)、節(jié)省材料、最終用實(shí)車驗(yàn)證了優(yōu)化方案的可行性,達(dá)到了成本降低的目的.本文中應(yīng)用的價(jià)值分析方法及成本降低的手段對量產(chǎn)鈑金部品的成本降低具有積極的借鑒意義.

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The Optimization Design of a Car Speaker Mounting Bracket

RONG Zhe
(Guangqi Honda Automobile Research&Development CO.,LTD,Guangzhou 510730,China)

In this paper,taking the auto speaker mounting bracket as an example,its structures and functions are analyzed by using CAD/CAE tools,with its functions and performances guaranteed,the structure is optiomized;the material utilization is improved and the cost is reduced.Finally,a real vehicle test proves the feasibility of such a structure optimization.

bracket;optimization design;analysis;CAE analysis;reducing coot

TH122

A

1671-119X(2011)01-0035-03

2010-09-08

容 哲(1981-),男,碩士,研究方向:汽車車身設(shè)計(jì).