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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)疲勞開裂。懸臂越長(zhǎng),安裝點(diǎn)開裂風(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;
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)開發(fā)車型提供設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和方向。
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作者:楊昌文 侯明亮 陸譽(yù)文 單位:上汽通用五菱汽車股份有限公司