淺析N1類輕型貨車貨箱護欄通用設計

曾 凱 ， 吳杰軍 ， 劉 軍

（江西五十鈴汽車有限公司，江西 南昌 330010）

1 貨箱護欄效用

貨箱護欄，從其字面意思已經解釋，就是帶有貨箱的車輛載貨區域的一種保護阻攔物。汽車行業發展至今，隨著輕型貨車乘用化的加劇，使其不再是單一的功能件，而是具備乘用化以及車輛載貨固定效用的一種部件[1-5]。

2 貨箱護欄選用

目前，市場輕型貨車貨箱護欄材料及成型工藝大致有以下幾種，如表1所示。

表1 輕型貨車貨箱護欄材料及成型工藝種類

3 貨箱護欄通用設計

根據江西五十鈴汽車有限公司發展戰略，從節省開發資源的角度出發，將公司現有4款皮卡貨箱護欄進行重新設計整合。結合工程設計，公司現有產品標軸/長軸貨箱前護欄安裝孔通用，左/右護欄安裝孔不完全通用。為節省開發成本，將標軸/長軸左/右通用安裝孔進行通用設計。設計造型圖如圖1所示。

圖1 貨箱護欄RP樣件裝車效果

該造型可以在現有貨箱的基礎上，不更改任何零部件，只需開發貨箱護欄即可。可以很好地滿足通用化設計需求，同時開發成本也相對較低。銷售公司認為標軸護欄末端至貨箱尾部間距296 mm，評審可接受。但長軸貨箱間距過長，客戶無法對后部貨物進行捆綁，無法接受。因此，該方案被否定，同時要求銷售公司對貨箱護欄進行市場調研。

1）貨箱護欄需求輸入。根據銷售公司針對成都、廣州、西安三地皮卡用戶的調研結果，皮卡外置鉤有70%客戶需求配置。統計市場上現有皮卡外置鉤形式，主要有如下四類：貨箱自帶外置鉤（外置鉤通過螺母連接在貨箱外板上）、不銹鋼貨箱護欄+貨箱自帶外置鉤、SMC貨箱護欄+SMC外置掛鉤（外置鉤單獨安裝在貨箱外板上）、鐵制貨箱護欄+SMC外置掛鉤（外置鉤安裝在貨箱護欄上）。以上四種貨箱護欄+外置鉤形式市場占比達83.3%。調研中，85%的調研對象建議采用鐵制貨箱護欄+SMC外置掛鉤，互換性強，不影響貨箱造型，但需要實現選裝。同時，需要配備三個外置掛鉤。

2）造型設計輸入。根據銷售公司對貨箱護欄的要求，同時結合貨箱外板、內板、安裝支架等進行工程分析，造型設計如圖2所示。

圖2 新貨箱護欄A面

3）貨箱通用設計。現有標軸/長軸貨箱長度不同，匹配不同類型貨箱護欄。為達到通用化設計，標軸/長軸貨箱需進行適應性調整，以滿足貨箱護欄通用化設計要求。貨箱外板根據新造型對掛鉤固定支架安裝位置進行了調整。為滿足外置掛鉤受力強度，將護欄固定支架布置盡可能靠近護欄外置鉤。因此，為了減少開發費用，盡可能在現有零件及模具上進行修改，并且需要保證現有貨箱護欄可以進行互換。基于以上考慮，新護欄部分安裝孔直接借用原有護欄固定支架，部分支架進行重新開發。為此，需在標軸外板上根據護欄固定支架位置增加一個安裝過孔，如圖3所示，長軸需在原有零件基礎上增加兩個安裝過孔，如圖4所示。

圖3 標軸貨箱外板變更示意圖

圖4 長軸貨箱外板變更示意圖

貨箱內板同樣根據護欄固定位置變更，對應增加三個過孔，如圖5所示。為了保證貨箱護欄及相關固定點能夠滿足設定強度要求，特意在內板中增加護欄安裝支架（含凸焊螺母），以滿足貨箱護欄的受力要求，新開發護欄安裝支架如圖6所示（支架2為長軸專用支架）。為匹配新護欄造型安裝及滿足掛鉤強度，特將護欄固定支架加寬設計，如圖7所示。其中，支架3、5為標軸/長軸通用件，支架3、4為同一部件。

圖5 貨箱內板變更示意圖

圖6 新開發護欄安裝支架示意圖

圖7 新開發貨箱護欄固定支架示意圖

4）CAE計算。根據《營運貨車安全技術條件》要求[2]，每個掛鉤需能承受150 N的重物，試驗方法：水平放置貨箱并固定，對系固定點分別單獨施加正向（內繩鉤）或斜向（外繩鉤）的兩個拉力，考察系固定點是否損壞或斷裂，判定是否滿足要求。根據其要求及試驗方法，進行相關CAE分析，分析結果如下。

①對外置掛鉤1施加150 N的力，貨箱護欄本體受力云圖如圖8所示，掛鉤1受力云圖如圖9所示，貨箱護欄固定支架受力云圖如圖10所示。

圖8 貨箱護欄本體受力云圖

圖9 掛鉤1受力云圖

圖10 貨箱護欄固定支架受力云圖

②對外置掛鉤2施加150 N的力，貨箱護欄本體受力云圖如圖11所示，掛鉤2受力云圖如圖12所示，貨箱護欄固定支架受力云圖如圖13所示。

圖11 貨箱護欄本體受力云圖

圖12 掛鉤2受力云圖

③對外置掛鉤3施加150 N的力，貨箱護欄本體受力云圖如圖14所示，掛鉤3受力云圖如圖15所示，貨箱護欄固定支架受力云圖如圖16所示。

圖14 貨箱護欄本體受力云圖

圖15 掛鉤3受力云圖

圖16 貨箱護欄固定支架受力云圖

根據以上分析，判定貨箱護欄、外置鉤及護欄固定支架設計滿足CAE設定要求。

4 總結

本研究基于量產車型，在不破壞原有設計情況下進行通用化設計。因涉及現有車型售后市場必須保留原固定點，同時兼顧市場新的需求。通用設計需考慮新、老護欄互換因素，同時需要考慮新護欄的安裝及設計強度是否滿足相關法規要求。