某車型行李廂蓋側向剛度優化

李云豪，胡 磊，楊利民 Li Yunhao，Hu Lei，Yang Limin

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某車型行李廂蓋側向剛度優化

李云豪，胡 磊，楊利民 Li Yunhao，Hu Lei，Yang Limin

（北京汽車股份有限公司 汽車研究院，北京 101300）

針對某車型行李廂蓋側向剛度問題展開分析及研究，初版數據行李廂蓋側向剛度不滿足目標要求，通過分析確定影響行李廂蓋側向剛度的主要部件和關鍵參數，制定3種整改方案，通過CAE分析各整改方案可行性，綜合性能、成本等方面因素確定最終整改方案，將行李廂側向剛度由79N/mm提升到120N/mm，滿足目標要求。

行李廂蓋；鉸鏈；側向剛度

0 引 言

行李廂蓋側向剛度是行李廂關鍵性能指標之一，行李廂蓋側向剛度不足會造成行李廂關閉后與周邊間隙不均或關閉過程中干涉，影響行李廂蓋的外觀品質和使用性能。某車型行李廂蓋初版數據CAE分析側向剛度為79 N/mm，與目標值120 N/mm相差較多。通過分析確定影響側向剛度的關鍵因素，制定針對性的優化方案，并進行 CAE驗證，綜合性能、成本等方面因素確定最終整改方案

1 問題分析

行李廂蓋側向剛度分析施加載荷要求為鉸鏈車體側安裝點完全固定，在行李廂蓋側面中間位置加載集中載荷，測量加載點的位移，集中載荷與加載點的位移的比值即為行李廂蓋的側向剛度，行李廂蓋側向剛度施加載荷如圖1所示。行李廂蓋側向剛度分析可理解為以鉸鏈軸為固定點的懸臂結構的剛度分析，因此可通過提高懸臂本身的剛度或縮短懸臂長度來提高懸臂系統的剛度。

根據以上分析可知，行李廂蓋受側向力時，行李廂蓋和鉸鏈組成了懸臂結構，由于行李廂蓋總成的剛度遠大于行李廂蓋鉸鏈，所以受力過程中主要是行李廂蓋鉸鏈變形，而行李廂蓋本身變形很小，可以忽略不計。行李廂蓋鉸鏈車體側固定點到加載點的距離是影響側向剛度的1個關鍵因素，越小，加載點相對固定點的懸臂越短，剛度越好。由圖1 可知，的尺寸大小主要取決于行李廂蓋外形尺寸，即外觀造型。更改行李廂蓋造型減小尺寸不但影響整車造型風格，還會影響整車人機布置多個方面，所以一般不更改的尺寸。

圖1 側向剛度加載示意圖

行李廂蓋鉸鏈是影響行李廂蓋側向剛度的另1個關鍵因素，通過優化行李廂蓋鉸鏈可有效提升行李廂蓋系統的側向剛度。行李廂蓋側向剛度分析過程中行李廂蓋鉸鏈的變形主要為行李廂蓋鉸鏈主臂的變形，所以行李廂蓋鉸鏈的優化主要是行李廂蓋鉸鏈主臂的優化。行李廂蓋鉸鏈主臂的關鍵尺寸如圖2所示，其中1、2為控制鉸鏈主臂形狀的尺寸，3、4和為鉸鏈主臂的斷面尺寸。通過結構和布置調整優化這些參數可減少行李廂蓋鉸鏈變形，進而提高行李廂蓋側向剛度[1]。

圖2 行李廂蓋鉸鏈影響側向剛度的關鍵尺寸

為進一步明確行李廂蓋鉸鏈的優化方向，對不同車型行李廂蓋鉸鏈主臂的關鍵尺寸進行對標分析，見表1，通過對標分析，查找行李廂蓋鉸鏈關鍵尺寸和其他車型的差別。通過對比可知主要尺寸差別在1和2，其他車型1和2都小于所述車型，所以將減小這兩個尺寸作為整改方向。同時通過調整鉸鏈主臂斷面尺寸3、4和料厚也可以提升行李廂蓋鉸鏈剛度，進而提升行李廂蓋的側向剛度，但會造成質量和成本增加，需要考慮質量、成本和性能之間的平衡，保證開發產品整體最優。

表1 行李廂蓋鉸鏈尺寸對標 mm

2 更改方案

通過問題分析，更改行李廂蓋懸臂長度尺寸對造型影響較大，一般不采用，主要通過更改行李廂蓋鉸鏈來提升行李廂蓋側向剛度。通過更改鉸鏈主臂形狀，優化鉸鏈軸線位置和主臂形狀，更改鉸鏈主臂斷面尺寸3個方面來提升行李廂蓋的側向剛度。

2.1 優化鉸鏈主臂形狀

不改變行李廂蓋造型和鉸鏈軸線布置位置，在滿足鉸鏈主臂成型工藝要求和布置要求基礎上優化鉸鏈主臂形狀，減小1和2的尺寸，如圖3所示。優化后1調整為263.37 mm，2調整為212.27 mm。優化后CAE分析表明，行李廂蓋側向剛度由79 N/mm提升到100 N/mm，但仍沒達到目標要求。

圖3 行李廂蓋鉸鏈主臂形狀調整

2.2 更改造型邊界，優化行李廂蓋鉸鏈

通過方案1對行李廂蓋鉸鏈主臂的調整，行李廂蓋側向剛度有一定提升，但仍沒達到目標要求，所以在不影響造型整體風格基礎上更改行李廂蓋前部造型邊界，行李廂蓋前部造型邊界兩側最大調整17.2 mm，0位置不調整。如圖4所示，虛線為調整前行李廂蓋后部分縫線，實線為調整后行李廂蓋后部分縫線。分縫線調整后，優化行李廂蓋鉸鏈形狀，行李廂蓋鉸鏈1調整為253 mm，2調整為216 mm。優化后CAE分析表明行李廂蓋側向剛度由79 N/mm提升為120 N/mm，滿足目標值。

圖4 行李廂蓋后部分縫線修改示意圖

2.3 更改鉸鏈主臂斷面尺寸[1]

更改行李廂蓋鉸鏈斷面尺寸，斷面由22 mm×22 mm，=2.0 mm改為25 mm×25 mm，=2.2 mm。優化后CAE分析表明行李廂蓋側向剛度由79 N/mm提升為155 N/mm，滿足目標值。

3 方案總結

將以上3種更改方案進行整理和對比分析，見表2。方案1更改量相對較小，不影響造型，不增加成本和質量，但更改后仍不滿足性能目標要求，不可行；方案2雖然需要更改造型，但對造型影響不大，經與造型確認，更改可以接受，方案2可行；方案3更改后滿足目標性能要求，但因更改鉸鏈斷面造成成本和質量增加。綜合考慮性能、成本、質量和造型等相關因素，方案2為最優方案。

表2 側向剛度分析結果對比和分析

4 結 論

通過對某車型行李廂蓋鉸鏈側向剛度不足問題的分析，找出了影響該問題的根本原因和對應的關鍵參數，針對影響參數提出不同的更改方案，同時考慮性能、成本、質量和造型之間的平衡，對3種方案分別驗證找到了最優方案，行李廂蓋側向剛度值由79 N/mm提高到120 N/mm。通過該問題總結解決工程問題的一般思路，首先分析確認問題產生的根本原因，確定產生問題的關鍵參數，進而制定針對性的更改方案，在方案制定過程中，還要考慮性能、成本、質量和造型等之間的協調，確保問題完美解決。

[1]杜登惠，黃慶. 汽車行李廂蓋剛度分析[C]//msc.software 虛擬產品開發，2007.

2017-04-05

U463.83

A

1002-4581（2018）01-0033-03

10.14175/j.issn.1002-4581.2018.01.009