□ 陳黨輝 □ 操 倩 □ 許明春

江淮汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心 合肥 230601

儲(chǔ)物設(shè)計(jì)是汽車(chē)內(nèi)飾設(shè)計(jì)中十分重要的一部分，隨著人們生活水平的提高和生活方式的變化，現(xiàn)代的輕型商用車(chē)已不再是簡(jiǎn)單的交通運(yùn)輸工具，已逐漸成為集工作、休息、娛樂(lè)為一體的第三空間。隨著汽車(chē)生活的豐富多樣，儲(chǔ)物行為及方式也越來(lái)越復(fù)雜，一個(gè)完善的汽車(chē)儲(chǔ)物空間將大大提高現(xiàn)代人們的汽車(chē)生活質(zhì)量。然而，通常的儲(chǔ)物方式如儀表板、副儀表板、門(mén)內(nèi)板和座椅存在儲(chǔ)物空間小、儲(chǔ)物物質(zhì)單一、取用方便性差等缺陷，已不能滿足人們對(duì)儲(chǔ)物更高層次的需求；為豐富座艙空間的儲(chǔ)物利用率，充分利用頂部的空間，開(kāi)發(fā)了新的儲(chǔ)物方式即頂雜物盒，為人們提供更加豐富的儲(chǔ)物空間。

1 頂雜物盒的分類(lèi)方式與材料選擇

1.1 頂雜物盒的分類(lèi)

頂雜物盒按其造型風(fēng)格可分為分體開(kāi)口式頂雜物盒、分體封閉式頂雜物盒、整體開(kāi)口式頂雜物盒和整體封閉式頂雜物盒，如圖1所示。分體式的頂雜物盒可根據(jù)客戶的需求選擇性裝配，既能根據(jù)客戶的不同需求靈活地選擇配置，又可緩解整車(chē)的成本壓力；整體式的頂雜物盒則可實(shí)現(xiàn)模塊化集成設(shè)計(jì)，集成頂燈、內(nèi)后視鏡、行車(chē)記錄儀、MP5、液晶顯示屏和語(yǔ)音交互系統(tǒng)，為整車(chē)的布置提供更合理的選擇。

▲圖1 頂雜物盒的分類(lèi)方式

1.2 頂雜物盒的材料選擇

頂雜物盒的成型工藝為注塑成型，常用的材料為ABS和PP，但為了滿足材料的力學(xué)性能和表面質(zhì)量要求，通常采用改性PP材料PP-T20+EPDM；但有時(shí)為了成本的考慮也可采用PP-T20，見(jiàn)表1。

表1 三種材料的力學(xué)參數(shù)對(duì)比

2 頂雜物盒的布置校核

頂雜物盒布置的好壞直接影響到乘員的使用方便性、安全性和空間利用率，合理的設(shè)計(jì)需要充分考慮法規(guī)、舒適性和人機(jī)工程等要求。

2.1 儲(chǔ)物空間的設(shè)置校核

儲(chǔ)存空間的設(shè)置需要總布置工程師和市場(chǎng)規(guī)劃部根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告來(lái)決定具體的存儲(chǔ)物質(zhì)，根據(jù)具體的存儲(chǔ)物質(zhì)模擬三維數(shù)據(jù)，進(jìn)行存儲(chǔ)物質(zhì)的校核。

以某商用車(chē)項(xiàng)目為例，明確定義雜物盒的存儲(chǔ)物質(zhì)為A4紙（210mm×297mm）、票據(jù)以及駕駛證等常用物質(zhì)，故雜物盒的設(shè)計(jì)可模擬A4紙和駕駛證等數(shù)模進(jìn)行儲(chǔ)物空間的校核，保證與周邊的最小距離a≥5mm，如圖2所示。

▲圖2 儲(chǔ)物空間校核示意圖

2.2 視野法規(guī)的校核

頂雜物盒位于車(chē)頂部上空，在滿足空間布置要求的同時(shí)，還需要滿足整車(chē)的上視野［1］要求和頭部碰撞［2］空間要求。以某頂雜物盒的設(shè)置進(jìn)行具體的說(shuō)明：頂雜物盒下邊緣應(yīng)位于上視野線的上方，與頭部碰撞區(qū)包絡(luò)的距離b滿足b≥50mm，如圖3所示。

▲圖3 視野法規(guī)和乘員保護(hù)的校核

2.3 操作舒適性的布置校核

考慮到輕型商用車(chē)的駕駛包括女性駕駛員，故頂雜物盒的使用需滿足大部分乘員的要求，為滿足這一要求，現(xiàn)使用5th女性人體［3］進(jìn)行操作方便性的校核，使其能順利操作到頂雜物盒的邊緣，如圖4所示。

▲圖4 5th人體女性假人舒適性校核

3 頂雜物盒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

頂雜物盒不僅要滿足布置法規(guī)的要求，其安裝也需要滿足外形美觀、結(jié)構(gòu)可靠的要求。通常頂雜物盒的安裝是通過(guò)自攻螺釘安裝在頂雜物盒安裝支架上，頂雜物盒的安裝支架與車(chē)身橫梁的連接方式為螺栓與螺母的剛性配合，具體搭接關(guān)系如圖5所示。

4 頂雜物盒的強(qiáng)度分析和可靠性分析

4.1 頂雜物盒的強(qiáng)度分析

頂雜物盒是承載部件，需對(duì)其進(jìn)行承載性分析和剛性分析。為保證頂雜物盒具有足夠的強(qiáng)度，通常在設(shè)計(jì)階段借助CAE對(duì)頂雜物盒本身的強(qiáng)度和安裝點(diǎn)的強(qiáng)度進(jìn)行分析。采用殼單元模擬法，分析頂雜物盒的受力變形和安裝支架的受力變形，根據(jù)材料力學(xué)性能計(jì)算其變形量，驗(yàn)證是否滿足使用要求。

▲圖5 頂雜物盒的安裝斷面

頂雜物盒及安裝支架材料的力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 材料的力學(xué)參數(shù)

根據(jù)頂雜物盒的裝配狀態(tài)設(shè)定其約束方式。約束：模型界斷面處全約束；載荷：雜物盒中心附近10mm×10mm的區(qū)域Z向加載荷50 N的力 （P1、P2），如圖6所示。

▲圖6 約束加載方式

采用殼單元模擬法進(jìn)行分析計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖7和表3。

表3 頂雜物盒裝置的計(jì)算結(jié)果

4.2 頂雜物盒的可靠性分析

頂雜物盒作為主要的功能性零部件，需對(duì)其進(jìn)行總成性能要求和可靠性路試驗(yàn)證分析，由于頂雜物盒處于陽(yáng)光直射區(qū)域，故其總成對(duì)熱存放試驗(yàn)、耐氣候交變?cè)囼?yàn)和耐刮擦試驗(yàn)有著嚴(yán)格要求。

▲圖7 頂雜物盒的CAE分析結(jié)果

（1）熱存放試驗(yàn)。將頂雜物盒放置于（105±2）℃恒溫箱中500 h后目測(cè)，不得產(chǎn)生變形、扭曲、輪廓和半徑的變形，不能出現(xiàn)氣泡、縮孔、粉化等現(xiàn)象。

（2）耐氣候交變?cè)囼?yàn)。將頂雜物盒總成進(jìn)行30個(gè)周期的循環(huán)，1個(gè)周期為12 h，在下列溫度和濕度條件下進(jìn)行。濕度40 min：在23℃/30%濕度下保溫；90 min：從 23℃降至-35℃；60 min：在-35 ℃下保溫；80 min：加熱至50℃/80%濕度；120 min:在50℃/80%濕度下保溫；30 min：加熱 80℃/30%濕度；240 min:在 80℃/30%濕度下保溫；60 min：冷卻至23℃/30%濕度。觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，要求不得產(chǎn)生變形、扭曲、氣泡、縮孔、粉化等現(xiàn)象。

（3）耐刮擦試驗(yàn)。用回形針在750 g承載力下劃一個(gè)100mm×100mm的正方形，允許出現(xiàn)輕微劃痕。

（4）路試驗(yàn)證。在試驗(yàn)驗(yàn)證階段需要設(shè)置150mm×150mm×3mm的鐵塊放置在頂雜物盒內(nèi)進(jìn)行20萬(wàn)km的可靠性驗(yàn)證，要求在試驗(yàn)結(jié)束后頂雜物盒無(wú)開(kāi)裂，安裝支架無(wú)開(kāi)裂。

5 總結(jié)

頂雜物盒作為商用車(chē)新型的儲(chǔ)物空間設(shè)計(jì)，為用戶提供了更加靈活多變的儲(chǔ)物方式。良好的頂雜物盒設(shè)計(jì)不僅能提升內(nèi)飾的美觀性，更能突破傳統(tǒng)的儲(chǔ)物空間設(shè)計(jì)，豐富整車(chē)的儲(chǔ)物設(shè)計(jì)思維，在給客戶帶來(lái)更多方便的同時(shí)，給人以溫馨、安全、舒適的感受。

［1］GB 11562-1994，汽車(chē)駕駛員前方視野要求及測(cè)量方法［S］.國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局，1994.

［2］GB 26512-2011,商用車(chē)駕駛室乘員保護(hù)［S］.國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局，2011.

［3］SAE J833 ，Human PhysicalDimensions ［S］.American National Standard,1989.