前地板设计指南修订Word格式.docx
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3.2联接功能10
3.3隔音、密封、NVH10
3.4涂装防腐要求12
4前底板总成设计过程12
4.1前底板总成设计过程概述12
4.2模块划分13
4.3前底板总成骨架结构选择15
4.4前底板总成结构设计17
4.5前底板总成主要零部件材料选择25
4.6前底板总成重大历史问题分析25
5前底板总成设计校核25
5.1法规校核25
5.2工艺校核26
5.3结构强度校核26
5.4前底板总成易出现的失效模式26
5.5平台化校核26
1概论
前底板总成主要包括前底板本体、左右前底板纵梁、中通道总成、前后座椅横梁总成、左右门槛总成。
前底板总成是白车身下部总成的重要组成部分,前底板总成的设计直接与整车安全、NVH、人机工程等密不可分。
1.1该指南的主要目的
本指南的主要目的是让白车身工程师理清前底板总成的设计思路,了解前底板总成的设计方法,避免犯一些常见的设计失误。
1.2该指南的相关内容
本指南的主要围绕前底板的主要功能和要求来阐述,内容主要包括:
1)前底板总成相关法规介绍(正碰、侧碰、后碰)
2)前底板总成主要功能介绍,从功能需求入手,说明相关结构的要求。
3)前底板总成设计过程,从设计初期就开始考虑优选结构,相关设计要点。
4)总结前底板总成设计过程中遇到的问题,介绍常见的校核规范。
1.3该指南的适用范围
本指南主要适用于奇瑞汽车有限公司M1类车型,其它车型也可以作为参考。
2前底板总成相关法规介绍
涉及到前底板设计时需要注意的相关法规如下文所述。
2.1正面碰撞
前底板总成正面碰撞的相关法规见下表2-1:
表2-1前底板正面碰撞相关法规
由上表可以看出,各国法规对碰撞要求各不相同,设计时,前底板总成可以考虑设计为差异件,满足各国市场需求,但不管进入那个国家市场,前底板设计均需要保证乘员仓有足够的刚度和强度,保证乘员不受伤害。
2.2侧面碰撞
前底板总成侧面碰撞的相关法规见下表2-2:
表2-2前底板侧面碰撞相关法规
对于侧面碰撞,前底板总成主要考虑的是门槛处结构,其中中心柱碰需要注意碰撞中心局部结构,侧面可变形移动壁障需要考虑门槛整体结构,对此下文将详细说明。
2.3后面碰撞
前底板总成后部碰撞的相关法规见下表2-3:
表2-3前底板后面碰撞相关法规
对于后部碰撞,国标和美标主要侧重考虑油箱的布置以及下部车身骨架强度;
欧标相对较松,主要考虑车身骨架整体结构强度。
相对正碰和侧碰,后部碰撞对前底板总成设计要求并不严格。
2.4安全带固定点
前底板总成安全带固定点相关法规见下表2-4:
标准
项目
国标
GB14167-2006
欧标
ECER14
美标
Fmvss571_210
差异比较
加载角度
水平线成10±
5°
无
加载载荷
13500N±
200N
13345N~13347N
中欧比美标高
下固定点位置
M1类车辆的a1(非带扣侧)应在
30°
~80°
座椅的a1和a2应在30°
~75°
范围内
满足美标可满足中欧
表2-4前底板安全带固定点相关法规
关于前底板总成上的安全带固定点,一般只设置一个,多布置在门槛总成上,其位置可以同时兼顾中欧美。
3前底板总成主要功能
前底板总成的主要功能主要分为以下四个方面:
3.1承载功能
3.1.1座椅固定
前排座椅横梁总成的主要结构形式可分为如下四种,见图3-1
B-后固定点座椅安装盒式
D-座椅横梁总成式
C-后内固定点中通道式
A-前后座椅横梁式
图3-1前排座椅横梁总成的主要结构形式
对于各结构形式的特点,见表3-1
结构形式
结构简介
结构特点
相关车型
备注
A
前后座椅横梁各一根,其中前座椅横梁可以沿Y向贯穿前底板,后座椅横梁可以拆分或整体式
由于具有后座椅横梁,可以提高底板总成刚度和碰撞性能
S12
BMWX5
B11
常见结构
B
后座椅横梁简化为座椅安装盒
简化后座椅横梁后,有利于减重
M11
S11
标致206
C
后座椅内侧安装点设计在中通道总成上
简化后座椅内侧安装盒,进一步减重
RV4
凯美瑞
T11
多见于日系车
D
座椅横梁总成分横梁总成和纵梁总成
可以提高整车弯曲刚度,以及正碰性能
TIGUAN
GOLF
S16
多见于德系车
表3-1座椅横梁总成结构形式的特点
另外,座椅横梁与座椅骨架、电机包络面之间留有至少10mm的间隙。
3.1.2手刹、换挡固定点
此类固定点一般设计在中通道上,需要满足刚度、强度要求,同时也压满足装配精度要求。
一般在中通道上设计加强板,凸焊M8的螺母或螺栓固定。
3.1.3控制器、传感器固定
此类控制器、传感器包括SDM控制器、YAW传感器、TPMS传感器,侧重考虑安装精度。
3.1.4仪表横梁下固定点
对固定点强度、刚度、精度均有要求,同时需要考虑局部模态。
3.1.5副仪表板固定
侧重考虑固定点精度。
3.1.6脚部风道
空调通风管道一般为L型,通过前排座椅脚步空间穿过前排座椅前横梁,其固定方式有三种,一般为在风道拐角处及对面偏后的位置采用植焊螺柱(QR2020614)紧固;
也可以在座椅横梁上采用自攻螺钉(ST4.2或4.5)固定,还可在座椅横梁内焊接螺母(N0111931),用螺栓固定。
3.1.7各种线束、拉线固定
前底板线线束一般沿门槛、前座椅横梁布置,常用卡扣固定,固定点间距一般为250mm左右,车身需要设计卡扣固定点,见图3-2。
沿门槛和座椅横梁的固定点可开孔(6X12),用卡扣固定,线束在底板上若需增加固定点,可用QR2020614植焊螺柱紧固,因底板有密封要求且其上已有很多植焊螺柱,应尽量避免在底板安置固定点。
线束搭铁螺柱多凸焊在座椅横梁上,为避免烧车,要求相邻搭铁间距不得小于300mm。
图3-2前底板线束固定
拉线主要包括加油口盖拉线和后盖拉线。
一般有两种布置形式,一种布置在驾驶舱侧的门槛总成上,驾驶员方便开启的地方,此种形式开启手柄护框可以和门槛护框做成一体,有利于保证装饰件的外观间隙见图3-3,另一种方式是布置在前地板本体上面,此种形式开启手柄支架过大,开启手柄护框多为单独零件,装饰件外观间隙不易控制。
拉线固定在底板和门槛本体上平顺过渡到后面,折弯角度不得小于135°
,固定点一般采用卡扣(车身开孔φ6mm)或者M6自攻螺钉固定,
图3-3拉线固定示意图
3.1.8沥青板固定
前底板处一般使用热熔型沥青板,对铺贴的型面没要求,主要起到减震、消音的作用,要求使用总厚度为3mm,圆角R20;
位置一般布置在前底板刚度较弱的区域,常见位置为脚步空间处,大小依据CAE分析结果。
参见图3-4
图3-4沥青板PDM图
3.1.9排气管、隔热板固定
排气管吊钩需根据排气管自由模态约束模态分析结果设置固定点,吊钩自身的模态频率要保持在350HZ以上,排气管吊钩使用冷镦工艺,材料一般为Q235,直径为10mm,如图3-5。
排气管吊钩的焊接方式一般有两种,一种是和排气管吊钩安装支架用CO2保护焊焊接到一起,再和车身点焊到一起,此种形式吊钩和安装板配合面大,焊接强度高,可避免开裂,缺点是会降低自身模态且增加了整车重量;
另一种方式是吊钩直接和车身用CO2保护焊焊接,可以提高吊钩模态、减轻车身重量,但由于和车身是刚性连接,以及两种材料溶剂的相容性,导致此处强度不高,路试极易开裂。
设计中多采用第一种形式。
图3-5排气管吊钩墩头尺寸
因为排气管是发动机排放出来的高温废气,所以它与车身的距离有要求,以免过高的温度对车身内部构成不安全的因素。
一般来说,排气管与车身钣金的距离至少保证35mm以上,且需要增加隔热板以避免热量导入底板,隔热板位于前底板下方,用植焊螺柱(QR2020614)固定,每个固定点间距一般为200-500mm左右,性能等级8.8,用夹紧垫片(N90335002)固定;
考虑NVH,固定点应保证刚度要求。
3.1.10地毯、隔音衰减材料固定
地毯总成一般需在仪表板、副仪表板、前排座椅、后排座椅固定点处预留装配缺口,装配完附件后,依靠对应附件压紧,地毯下表面与减震垫之间的间隙为0,与钣金侧边的间隙为3mm
隔音衰减材料包括EVA、吸音棉、海绵垫。
一般在副仪表板下方布置吸音棉、EVA,依靠副仪表板压紧;
在前底板上方布置海绵垫,依靠地毯压紧。
参见图3-6
图3-6
3.3隔音、密封、NVH
3.3.1点焊密封胶
与后底板以及与前舱、门槛搭接处焊接边必须涂点焊密封胶。
见图3-.6
图3-6前底板焊装涂胶图
3.3.2PVC
与后底板以及与前舱、门槛搭接处焊接边必须涂PVC密封。
见图3-7
图3-7前底板PVC位置图
3.3.3孔洞、接头、缺口、缝隙密封
与车身外部相通的开孔,若用卡子安装,需选用带有密封性能的卡扣,若用螺栓固定,需在螺纹联接处喷涂螺纹密封胶;
前舱、后底板等三角缺口,缺口尺寸不超过5mm;
在钣金搭接处避免孔洞存在,钣金搭接处间隙建议不能大于5mm。
3.3.4堵件
堵件需根据公司设计规范选择,本公司规范详见车技委下发文件《关于规范车身堵件的通知》最新版本。
3.3.5前底板模态
对于前底板结构设计,增加纵梁和横梁的数量可以有效提高前底板局部刚度和模态值;
各阶模态和频率分布散开,避免出现整体模态和局部模态的耦合,降低外界激励源发生共振的可能性降低。
3.4涂装防腐要求
4.2.1漏液孔
开孔大小需根据精简堵件相匹配,数量,位置布置须根据加强筋布置以及涂装工艺,使电泳液体能够完全排净,车身出电泳槽时最低点必须布置足够面积的漏液孔。
前底板的定位孔和漏液孔的直径要统一,方便装堵件,一般情况下漏液孔大小为φ30mm,数量为10个。
4.2.2排气孔
在局部空腔,车身进入电泳槽角度,在该空腔最高点须布置足够面积的排气孔,防止局部电泳不足。
4.2.3排液槽(筋)
在横梁、中通道以及门槛处,设置一定数量的排液槽,在底板本体上加强筋布置,必须能保证涂装液体顺畅流通,顺利流向漏液孔,保证顺利排出车身。
见图3-8
图3.8排液槽示意图
4.2.4排液间隙大小
要求钣金贴合处间隙大于6mm,若达不到6mm要求,可采取增加排气槽。
4前底板总成设计过程
4.1前底板总成设计过程概述
1)首先对参考车进行BM分析,重点分析纵梁、横梁的布置形式,零部件之间的搭接关系,特别是接头处的结构设计;
其次是对重要安装点的结构进行研究,关注其结构强度、装配工艺;
另外需要关注密封、防腐、平台化通用。
2)根据项目制定市场目标结合基础车型试验结果和CAE分析,确定设计目标和改进方向。
在保证整车性能的前提下,精简零部件数量和重量,实现最大化沿用、通用。
3)根据初版CAS、BR-line、密封截面、座椅、排气管绘制初版典型截面,并确定前底板、后底板、侧围前舱焊接装配关系。
4)对前底板截面刚度对比,以及人机
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