商用車前輪防飛濺系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

楊春園，周新紅

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

前言

隨著時(shí)間發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)車輛設(shè)計(jì)要求越來(lái)越高，不僅要可靠精致，還需要考慮減小對(duì)道路其他使用者的影響。商用車具有體型較大、底盤系統(tǒng)復(fù)雜、使用工況差、車型變化多樣等特色因素。前輪擋泥板系統(tǒng)處于前輪周邊，在駕駛室、底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)之間，布置空間緊湊，環(huán)境惡劣，制造誤差積累大，給設(shè)計(jì)帶來(lái)很大困難，同時(shí)國(guó)內(nèi)即將實(shí)施車輛濺射抑制系統(tǒng)要求的法規(guī)，規(guī)范設(shè)計(jì)顯得越來(lái)越重要。本文結(jié)合團(tuán)隊(duì)經(jīng)驗(yàn)對(duì)前輪擋泥板系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了闡述，希望能給其他人員提供相關(guān)的參考和幫助，避免重蹈覆轍。

1 設(shè)計(jì)流程

前輪擋泥板系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)整車布置、法規(guī)及其功能要求進(jìn)行布置及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，對(duì)于同一系列不同車型，首先考慮各零件是否可通用，在不滿足借用條件的情況下再考慮重新開發(fā)。具體開發(fā)流程如圖1。

圖1 前輪擋泥板系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

2 組成部分

前輪擋泥板系統(tǒng)一般主要由下圖2所示零件組成（左右基本對(duì)稱，圖示以右側(cè)示意）。包括前后擋泥板、安裝支架、輪罩、發(fā)動(dòng)機(jī)擋泥板等。整個(gè)系統(tǒng)將輪胎周邊遮蔽完整，保護(hù)駕駛室、車燈、管線、發(fā)動(dòng)機(jī)等重要零件，減少泥水、沙石濺射對(duì)其造成的影響。同時(shí)也將底盤上凌亂的零件遮擋起來(lái)，獲得更好的整潔的外觀。

圖2 前輪擋泥板系統(tǒng)

3 布置設(shè)計(jì)

布置時(shí)主要考慮結(jié)構(gòu)分塊、法規(guī)要求以及空間情況來(lái)進(jìn)行。

3.1 總體布置原則

滿足防飛濺法規(guī)要求（7.5t以上的N類車）；

滿足對(duì)車燈、油箱、發(fā)動(dòng)機(jī)、車身地板的防護(hù)要求，不可有可視缺口；

滿足空間，不得有運(yùn)動(dòng)干涉等；

滿足精制工藝要求，遮蓋全面，不得有明顯的看穿缺陷。

3.2 防飛濺法規(guī)要求

防飛濺裝置裝配在后擋泥板內(nèi)側(cè)，用于吸收車輛行駛時(shí)產(chǎn)生的水汽濺射，這里主要以水氣分離型來(lái)闡述。主要的邊界值滿足下表 1，具體的限定了上下、前后、左右的最小邊界，整體形狀近似垂直布置，如下圖3所示。

表1 防飛濺裝置布置要求

圖3 防飛濺布置要求

3.3 防護(hù)完整性

在輪胎的徑向不得有穿透的空缺，以免泥水從此處濺射出去，特別是在輪罩與前、后擋泥板交接處，如下圖4圈中所示。因?yàn)榱慵g保持安全間隙的需要，常常不能做成完全封閉的形狀，這時(shí)需要做成前后錯(cuò)位的重合覆蓋，將缺口方向設(shè)置為上下方向，避免在徑向存在缺口。或者在交接處兩個(gè)零件接觸封閉，接觸部位采用柔性材料制造（TPE等）。擋泥板系統(tǒng)在寬度方向要比輪胎寬，外側(cè)至少寬出 50mm，內(nèi)側(cè)至少寬出 70mm，外側(cè)的寬度不得超過整車寬度限定值規(guī)定的2500mm。

圖4 存在缺口部位

3.4 布置空間

布置空間需要考慮制造過程產(chǎn)生的公差積累，車輛運(yùn)行過程中因?yàn)槎秳?dòng)等原因產(chǎn)生的零件運(yùn)動(dòng)，車輛自身存在運(yùn)動(dòng)（駕駛室翻轉(zhuǎn)等），高低溫情況下零件的熱脹冷縮等等因素。為了避免產(chǎn)生干涉，不同零件之間需要留有足夠的空間，滿足下表2要求，如小于標(biāo)準(zhǔn)值，則小于部分必須采用柔性材料制造（與輪胎的要求除外，必須滿足）。

表2 空間距離要求

3.5 防止看穿結(jié)構(gòu)

擋泥板的布置還要考慮美觀性，在滿足空間要求的情況下，盡可能對(duì)底盤管線、支架等結(jié)構(gòu)件的遮蓋完整，特別是在側(cè)面，發(fā)動(dòng)機(jī)擋泥板位置，盡可能使得結(jié)構(gòu)件不可見。

3.6 其他

考慮維修裝配方便性、左右對(duì)稱件的通用性、重量成本等。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 標(biāo)準(zhǔn)件選取

裝配方式常用膨脹扣、子母扣、螺釘、螺栓等。如果選擇螺紋連接的標(biāo)準(zhǔn)件，應(yīng)選擇彈平墊圈組合件或加大墊圈的形式，避免直接用法蘭面的類型，因?yàn)檠b配面為塑料件時(shí)表面硬度達(dá)不到，起不到防松的目的，裝配面為鈑金材料時(shí)打緊過程中的法蘭面轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)破壞表面涂層。裝配塑料件的標(biāo)準(zhǔn)件大小不超過 M6，避免安裝面破壞。避免使用在塑料件上起空心圓柱打螺釘?shù)男问桨惭b結(jié)構(gòu)，因?yàn)閳A柱本身容易造成料厚不均導(dǎo)致的成型表面質(zhì)量問題，長(zhǎng)期使用還容易出現(xiàn)根部疲勞斷裂的問題。前后擋泥板固定在底盤零件上，受到整車抖動(dòng)影響較大，安裝標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)選取具有防松功能的。

圖5 常用安裝標(biāo)準(zhǔn)件

4.2 導(dǎo)水設(shè)計(jì)

防飛濺裝置下方要設(shè)計(jì)有下圖所示接收水流的水槽，并設(shè)置缺口排水。

圖6 水流接收疏導(dǎo)

4.3 通用化設(shè)計(jì)

左右對(duì)稱件在設(shè)計(jì)上考慮盡可能的通用設(shè)計(jì)，防飛濺裝置等一般都能實(shí)現(xiàn)左右通用，以減少開發(fā)成本。

4.4 強(qiáng)度要求

擋泥板隨整車振動(dòng)，特別是固定在底盤上的零件，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮安裝點(diǎn)布置是否合理，材料、厚度是否滿足強(qiáng)度要求，避免與發(fā)動(dòng)機(jī)共振導(dǎo)致斷裂，后擋泥板安裝支架應(yīng)進(jìn)行應(yīng)力分析，避免出現(xiàn)應(yīng)力集中導(dǎo)致的疲勞斷裂。后擋泥板處正常的于人手可觸區(qū)域，應(yīng)具備足夠的剛度，避免給人容易變形晃動(dòng)的感覺。在選用柔性材料的部位，因?yàn)榱慵捕容^低，車輛在行駛中零件長(zhǎng)時(shí)間受到氣流的壓力，同時(shí)外界環(huán)境的高低溫交變影響，零件很容易出現(xiàn)翹曲變形，在涉及時(shí)需要有保證剛度的形狀特征或加強(qiáng)筋。

圖7 容易出現(xiàn)翹曲變形的部位

4.5 材料選取

前擋泥板和輪罩、防飛濺裝置需要較好的抗沖擊性，常用材料為改性 PP等；在兩個(gè)零件的交接處，采用的柔性材料一般用TPE類材料；發(fā)動(dòng)機(jī)擋泥板因靠近發(fā)動(dòng)機(jī)，受熱量輻射較多，多采用尼龍玻纖的材料；后擋泥板安裝支架主要選取鈑金沖壓材料。

4.6 維修方便性

圖8 維修口蓋

對(duì)車輛維修保養(yǎng)的方便性需要考慮，在不拆卸總成零件的前提下實(shí)現(xiàn)（包括在駕駛室翻轉(zhuǎn)后的狀態(tài)），比如燈具的調(diào)光、換燈泡等，如有需要單獨(dú)設(shè)計(jì)維修蓋板，如圖8。

5 常見的質(zhì)量故障模式

常見的質(zhì)量故障如下表3所示。

表3 典型故障模式

6 結(jié)束語(yǔ)

前輪擋泥板系統(tǒng)不僅能保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)等重要零件以及其他道路通行單位，也提升了整車的品質(zhì)感。但復(fù)雜的周邊環(huán)境給設(shè)計(jì)帶來(lái)一定困難。本文結(jié)合實(shí)際工作中的案例，梳理了設(shè)計(jì)過程中的要點(diǎn)，旨在給設(shè)計(jì)人員提供一種思路，減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。

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