談上彎梁散熱器安裝點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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摘要：通過對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、脫落問題，對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；對上彎梁連接點(diǎn)強(qiáng)度、剛度有著重要影響；本文通過上彎梁總成散熱器安裝點(diǎn)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比分析，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，下端通過襯套連接安裝在下彎梁上；上端通過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針對安裝點(diǎn)進(jìn)行受力分析：安裝點(diǎn)位置主要受來自散熱器傳遞的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，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)域長期在此工況下，X向和Z向都會受力作用；安裝點(diǎn)無X&Z向焊點(diǎn)連接；鈑金疲勞會導(dǎo)致安裝點(diǎn)開裂或螺母脫落的問題；路試實(shí)驗(yàn)車型1&車型2均出現(xiàn)問題；

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，本文通過對現(xiàn)有車型的安裝點(diǎn)結(jié)構(gòu)存在的問題案例分析，通過路試驗(yàn)證結(jié)果對比，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