前地板设计指南修订.docx
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前地板设计指南修订
个
奇瑞汽车股份有限公司
前底板设计指南
编制:
审核:
部门批准:
技术委员会批准:
乘用车工程研究一院车身部
目录
1概论3
1.1该指南的主要目的3
1.2该指南的相关内容3
1.3该指南的适用范围3
2前底板总成相关法规介绍3
2.1正面碰撞3
2.2侧面碰撞5
2.3后面碰撞6
2.4安全带固定点6
3前底板总成主要功能7
3.1承载功能7
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
常见结构
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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