某輕客車型冷凝器支架開裂分析及優(yōu)化

王海萍，曹皇親，吳春來

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

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某輕客車型冷凝器支架開裂分析及優(yōu)化

王海萍，曹皇親，吳春來

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

摘 要：冷凝器支架是汽車空調(diào)系統(tǒng)中的重要零部件，其強(qiáng)度、剛度性能十分關(guān)鍵。文章針對(duì)一款輕客車型的冷凝器支架開裂問題，進(jìn)行系統(tǒng)的分析排查，通過對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的CAD分析、故障件確認(rèn)，確認(rèn)開裂問題的主要原因，有針對(duì)性的進(jìn)行整改驗(yàn)證，確認(rèn)整改方案。最終通過道路試驗(yàn)強(qiáng)化驗(yàn)證，優(yōu)化方案滿足設(shè)計(jì)要求。這些設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于指導(dǎo)后期冷凝器支架設(shè)計(jì)有著積極的意義。

關(guān)鍵詞：支架；強(qiáng)度分析；優(yōu)化設(shè)計(jì)

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.03.017

CLC NO.: U472.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)03-51-03

引言

在空調(diào)系統(tǒng)中，支架類附件雖不是空調(diào)系統(tǒng)中的核心零部件，但是依舊是空調(diào)系統(tǒng)中的重要零部件。本文所述的輕客車型，后冷凝器布置于車架縱梁，冷凝器支架的可靠性直接影響到整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的安全性，受底盤系統(tǒng)工作的復(fù)雜性影響，后冷凝器開發(fā)設(shè)計(jì)后需要通過道路試驗(yàn)來驗(yàn)證其可靠性能。本文針對(duì)某輕客車型后冷凝器支架開裂的問題，通過CAE進(jìn)行分析，找出原因，提出優(yōu)化方案，并最終通過道路試驗(yàn)來驗(yàn)證其有效性。

1、優(yōu)化方案

1.1 問題描述

圖1　故障件照片

該車型后冷凝器支架布置于車輛左縱梁，在進(jìn)行整車道路可靠性試驗(yàn)的過程中后冷凝器支架反復(fù)出現(xiàn)開裂的情況。故障里程統(tǒng)計(jì)如下：1號(hào)車驗(yàn)證里程14638km時(shí)支架開裂，2號(hào)車驗(yàn)證里程13400km(強(qiáng)化路7078km、山路5901km、一般公路461km)時(shí)支架開裂，3號(hào)車驗(yàn)證里程11762km(強(qiáng)化路6002km、山路3259km、一般公路2501km) 時(shí)支架開裂，故障照片如圖1所示。

圖2　數(shù)模示意圖

1.2 原因分析

因后冷凝器支架在路試過程中出現(xiàn)斷裂的情況，故針對(duì)故障模式進(jìn)行CAE分析確認(rèn)，找出其需要優(yōu)化的部分結(jié)構(gòu)。

分析其前六階模態(tài)，支架的有限元模型及約束方式如圖3所示,網(wǎng)格平均尺寸為10mm。

圖3　支架有限元模型及約束方式

以下列出一階振動(dòng)的振動(dòng)位移云圖及應(yīng)變能分布圖：

圖4　一階模態(tài)位移云圖（23.72Hz）

圖5

圖6　一階模態(tài)應(yīng)變能分布云圖

其他二階至六階的模態(tài)位移云圖和模態(tài)應(yīng)變能力分布云圖此處省略。

分析結(jié)果如下：

表1　前六階模態(tài)分析結(jié)果

由模態(tài)計(jì)算可以得出：冷凝器支架低頻振動(dòng)是冷凝器和支架左右或者上下振動(dòng)，且應(yīng)變能主要集中在前后支架弧度拐角處，這與支架斷裂處的事實(shí)相符。

1.3 優(yōu)化分析

根據(jù)模態(tài)分析的結(jié)果看來，冷凝器及支架沿著X方向和Z方向的振動(dòng)較大，導(dǎo)致應(yīng)力比較集中。針對(duì)模態(tài)分析出現(xiàn)的問題，提出兩種優(yōu)化方案，對(duì)比原方案進(jìn)行強(qiáng)度分析確認(rèn)，具體分析如下：

圖7　優(yōu)化方案一結(jié)構(gòu)示意圖

圖8　優(yōu)化方案二結(jié)構(gòu)示意圖

原方案冷凝器帶支架Ⅰ和支架Ⅱ，優(yōu)化方案一增加了支架Ⅲ，優(yōu)化方案二增加了支架Ⅲ和掛鉤，圖7和圖8已對(duì)結(jié)構(gòu)示意圖做了明確的表達(dá)。

1.3.1 模態(tài)分析

對(duì)比兩種優(yōu)化方案與原方案的模態(tài)分析結(jié)果，可以看出方案二的模態(tài)改善顯著。

表2　優(yōu)化方案前六階模態(tài)分析結(jié)果

1.3.2 強(qiáng)度分析

根據(jù)冷凝器實(shí)際固定方式固定冷凝器，施加重力場(chǎng)，在冷凝器上下、左右和前后六個(gè)方向施加載荷，每個(gè)方向施加4.4g和6g兩種載荷進(jìn)行強(qiáng)度分析，應(yīng)力云圖結(jié)果對(duì)比如圖9所示：

圖9　支架Ⅰ最大應(yīng)力出現(xiàn)在負(fù)X軸6g工況

圖10　支架Ⅱ最大應(yīng)力出現(xiàn)在負(fù)X軸6g工況

對(duì)比兩種優(yōu)化方案與原方案的強(qiáng)度分析結(jié)果，可以看出方案二的強(qiáng)度改善顯著。

2、效果驗(yàn)證

通過分析，可以看出方案二改善效果顯著，隨即進(jìn)行了樣件的可靠性試驗(yàn)。在進(jìn)行整車道路可靠性試驗(yàn)的過程中，原故障里程數(shù)沒有再次出現(xiàn)冷凝器支架開裂的情況。

3、結(jié)論

本文通過CAE對(duì)冷凝器支架開裂問題進(jìn)行分析，完成了冷凝器支架的優(yōu)化設(shè)計(jì)，解決了后冷凝器支架的開裂問題，為后期冷凝器支架的開發(fā)積累經(jīng)驗(yàn)，有著比較積極的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 盧秉恒.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).[J].機(jī)械工業(yè)出版社.2011.1.

[2] 李立波,白龍.汽車懸置支架開裂分析及優(yōu)化.[J].汽車實(shí)用技術(shù)2015.3.

Analysis and Optimization of condenser bracket about A Multi-purpose vehicle

Wang Haiping, Cao Huangqin, Wu Chunlai
（Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Jianghuai 230601）

Abstract:Condenser bracket plays an important role in the air conditioner of light bus.and it’s strength and stiffness are even more critical.Aimed at the crack failure of condenser bracket,the analysis was accomplished.Acorrding to CAE analysis of structure design,the main reason was verified.The test results of showed that the optimized condenser bracket was accorded to design.The experience of design have positive meaning to design in the future.

Keywords:Bracket; Strength analysis; Optimal design

作者簡(jiǎn)介：王海萍，就職于安徽江淮汽車股份有限公司。

中圖分類號(hào)：U472.6

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-7988(2016)03-51-03