《关于机盖总成外观凹陷的研究与优化.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《关于机盖总成外观凹陷的研究与优化.docx（8页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、关于机盖总成外观凹陷的研究与优化 摘 要：汽车前机舱盖设计受造型和性能双方面影响，文章在保证造型要求下从关闭状态下外板凹坑、外板凹陷刚度、行人头部撞击损害值三因素分析，通过将机盖内板溃缩孔与机盖内板横向加强筋阶梯布置，机盖锁前移缩短外板支撑的跨距等方法，优化发动机罩结构，同时保证产品在行人爱护法规中的得分要求。 关键词：发动机罩；外板凹坑；外板抗凹陷刚度；行人爱护 中图分类号：U462.1 文献标识码：A 文章编号：1673-7301801-48-03 Abstract： The design of engine hood is affected by model and performanc
2、e， in this paper， based on fulfill model requirement， author analyze surface depression， depression stiffness and pedestrian head crashing damage， optimize engine hood structure to ensure product scoring requirement of Pedestrian Protection Regulation by layer arrange horizontal strengthening rib of
3、 hood inner plate shrinkage bore and hood inner plate. Keywords： engine hood； surface depression； surface anti-depression stiffness； pedestrian protection CLC NO.： U462.1 Document Code： A Article ID：1673-7301801-48-03 前言 随着汽车在我国的快速普及，汽车市场竞争日趋激烈，如何缩短产品整改周期，降低开发成本，对设计人员提出了更高要求，CAE技术的应用，能够使设计问题提前暴露，削减设
4、计问题在试制、生产阶段发生的概率，降低产品开发损失。本文在设计阶段，对发动机罩各项指标进行了定义，通过CAE软件对发动机罩进行了系统分析，对设计结构进行改进及优化。 发动机舱盖是爱护发动机舱的主要零部件，对发动机舱起到防水、防尘、隔热、降噪的作用，其造型也是整车外观效果的重要部分，发动机舱盖结构上要实现开启和关闭，并在特定角度实现支撑停留，须具有肯定的刚度，除此以外，发动机罩需满意国家法规要求，实现平安碰撞、行人爱护等功能，设计时必需综合考虑。因此发动机罩结构性能的优良干脆影响整车的被动平安性与乘坐舒适性，对于发动机舱盖的设计要求是刚性强、质量轻、隔热效果好。 1 發动机罩问题分析 本文结合生
5、产开发过程，对三项相互制约的指标进行探讨解决。生产阶段，在发动机罩间隙面差调整过程中，机盖关闭状态下存在外板光影不顺。机盖外板受锁钩向下的拉力，机盖胶堵向上的支撑力，在机盖横向刚度不足时，会产生微小凹陷，影响整车视觉效果，降低车主对车辆的品尝，须要分析内外板整体强度；车辆在高速行驶时机盖外板受空气阻力影响，造成机盖外板内外压差，外板产生凹陷，车主会对此问题产生埋怨，须要进行发动机盖掌压分析，加强机盖外板支撑；依据CNCAP法规要求，车辆在与行人产生碰撞时，发动机罩应爱护行人减缓行人损害，须要弱化机盖外板的强度；三个指标相互制约，一个指标的调整影响其它两个指标的达成，针对不同设计结构及方案，本文
6、用CAE软件评估出最优设计方案，完成对发动机盖的理论设计。 对发动机盖强度及行人爱护影响因素进行分析，主要包括发动机罩外板、发动机罩内板、锁扣加强板、锁扣连接板，各零部件通过焊点、折边胶、膨胀胶相互连接；支撑部件有发动机罩铰链、机罩锁、发动机罩气动撑杆、缓冲胶堵、机舱密封条；周边部件有塑料水箱框架、前组合灯、翼子板、翼子板支架、机舱饰板；本文发动机罩CAD模型 见图1，支撑部件及周边部件做为边界条件在CAD模型上建立约束。同时，为保证造型及总布置要求，对其它强相关的影响因素，如机盖外板到水箱框架距离、机盖外板到发动机距离不进行调整。 2 发动机罩有限元模型的建立 发动机罩有限元分析模型中钣金件
7、采纳壳单元网格划分，忽视直径小于5mm 的圆角，忽视直径小于 5mm 的圆孔，用于结构连接的孔，在圆心处生成节点。各部件之间点焊采纳FASTENER模拟，螺栓连接采纳MPC 单元模拟，有限元模型见图2： 对材料的弹性模量、剪切模量、泊松比、密度进行特性设置，如表1： 3 发动机罩边界条件及目标值设定 机盖锁扣对外板凹陷分析边界条件设置如下，机罩铰链处约束全部自由度，缓冲块处约束Z向自由度，在锁扣处施加200N的集中力，计算机盖外板位移量。 机盖外板抗凹陷分析边界条件设定如下，约束发动机罩外板边缘节点全部自由度，依据发动机罩内外板结构，选取机盖外板的薄弱区域，参考人手部模型尺寸，将载荷设置为40
8、mmX25mmX6mm的橡胶块，延垂直于外板表面依次施加101N、225N的力，然后进行卸载，计算外板101N载荷的最大位移量、225N卸载后的残余变形量。 行人爱护机盖分析设定，将机盖划分成左、中、右等分的3个区域，测试区域内的测点间距101mm ，针对机盖前端的9个点： 模型仿真假人头部以35 km/h 的速度，根据65的方向撞击发动机盖，分析撞击点的最大加速度值、持续时间，得出HIC值。 发动机罩目标值设定，详见表2： 4 CAE分析及优化 分析结果显示，机盖锁钩引起外板变形量、101N的最大变形量、行人损害值均不满意设计目标要求。从整车角度初步分析分析，整车机盖外板造型，机盖外板料厚0
9、.65mm，机盖内板料厚0.6mm，不做优化，对机盖内板结构，锁扣加强板与锁扣连接板结构进行调整。 结合发动机罩CAE应力云图，选定发动机罩结构中的三个关键尺寸作为影响因素进行优化：1）锁扣连接板上涂胶槽与内板涂胶槽间距304mm，外板无支撑区域跨度大，是外板抗凹陷刚度低于目标值因素之一；2）主锁位置内表外板最小间隙28mm，溃缩空间小，是行人爱护不满意要求主要因素；3、机盖内板锁钩后边界行人爱护五个溃缩孔消弱了机盖横向刚度，是外板凹陷刚度低于目标值的另一因素。 针对三个影响因素，制定了三个技术方案：方案一、横向加大锁扣加强板，提升机盖内板横向刚度，并增加加强筋、翻边，横向加大锁扣连接板，增设
10、涂胶槽，将机盖内板锁扣平面Z向降低，增大与外板的溃缩空间；方案二、机盖内板两侧减重孔前移加大，支撑外板涂胶槽前移，溃缩孔Z向减短，增加横向台阶，取消锁扣连接板，锁扣加强板增加支腿，支撑外板；方案三、机盖锁前移，分体锁改为一体锁，机盖内板四个减重孔加大，支撑外板涂胶槽前移，溃缩孔Z向减短，增加横向台阶，锁扣连接板支撑外板的支腿移到成人头型试验的发动机罩前沿基准线以外区域，弱化区域内支腿强度。 依据三种技术方案完成数据模型搭建，对数据模型进行CAE分析，结果见表3，方案三各项指标均满意要求；方案一锁闭时外板变形量偏大，行人爱护损害值偏高，接着加强或减弱均不能满意要求，方案二外板抗凹性高于目标值，接
11、着优化需加强支撑结构，方案二、三行人爱护满意要求，但损害值处于临界状态，不在对方案二接着优化，依据分析结果选择方案三进行产品开发。 5 试验验证 对开发完成的產品进行试验验证，机盖行人爱护得分12.9，满意CNCAP整体评分要求；对机盖外板进行刚度试验，试验过程选取机盖前端薄弱区域进行加载，绘制载荷位移曲线图，计算锁钩区域刚度值20.12N/mm，满意设计要求；在机盖锁闭整车状态进行光影分析，完成机盖周边间隙面差调整，无光影扭曲现象； 通过本车型开发，发动机罩总成DVP试验均达到指标要求，在满意产品性能同时，削减了产品后期整改。 6 总结和结论 发动机罩是设计阶段指标争议较普遍零部件之一，本文
12、采纳的将机盖内板行人爱护溃缩孔与加强筋串联布置，依据发动机罩前沿基准线设计支撑结构的设计形式，在未增加零部件数量，提升了结构零部件强度，并减轻了结构件重量，可作为后期产品设计的参考。 发动机罩行人爱护、机盖刚度的冲突与产品结构布置有很大关系，欧系车型把机盖锁布置到机盖两侧，或在造型阶段抬高机盖外板型面，均能满意目标要求，但会造成单车成本增加，开发周期延长。 发动机罩CAE分析对设计阶段多方案评估供应了理论判定依据。 参考文献 1 张建伟，柴志，杨邦安.汽车发动机盖抗凹性的探讨与应用.J汽车好用技术2022. 2 肖介平.轿车发动机盖抗凹性分析. 3 付争春，胡平，刘海鹏.外覆盖件抗凹性能的模拟仿真探讨. 4 王法峰，赵涛，赵淮北，李辉.车身外覆盖件抗凹性能系统提升的路. 5 黄世霖等编著.汽车碰撞与平安M.北京：清华高校出版社，2000. 6 王力.CAE 技术在汽车车门结构性能设计中的应用J.汽车工程师，2022：75-82. 7 李军，谢金利.行人头部在交通事故中撞击车身发动机盖的仿真河南科技高校学报. 第8页 共8页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页