馮怡晨　柴志　呂慧

摘 要：基于某車型發(fā)動機(jī)罩蓋設(shè)計開發(fā)過程，探討不同形式、不同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的加強(qiáng)板對發(fā)動機(jī)罩蓋模態(tài)的影響，對發(fā)動機(jī)罩蓋加強(qiáng)板的設(shè)計有較好的指導(dǎo)意義。希望通過文章的分析和研究，可以為相關(guān)人士提供一定的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī)罩蓋；模態(tài)；加強(qiáng)板

中圖分類號：U463.83+3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）23-0094-03

Abstract： Based on the design and development process of a certain type of engine cover， the influence of different forms and structural characteristics of the reinforcement plate on the mode of the engine cover is discussed， which has a good guiding significance for the design of the engine cover reinforcement plate， in the hope that through the analysis and research of the article， we can provide some reference for the relevant people.

Keywords： engine cover； modal； reinforcement plate

前言

發(fā)動機(jī)罩蓋是車身中的關(guān)鍵部件，其性能直接影響了汽車的NVH性能、碰撞安全性能等，而模態(tài)分析又是考量發(fā)動機(jī)罩蓋綜合性能的重要指標(biāo)之一，因此對此指標(biāo)進(jìn)行進(jìn)一步探究顯得尤為必要。

本文以某車型發(fā)動機(jī)罩蓋開發(fā)設(shè)計過程為例，借助CAE手段，對比分析不同結(jié)構(gòu)形式的加強(qiáng)板對發(fā)動機(jī)罩蓋模態(tài)的貢獻(xiàn)程度。

1 影響發(fā)動機(jī)罩蓋模態(tài)的相關(guān)因素

發(fā)動機(jī)罩蓋是較大的外覆蓋件，結(jié)構(gòu)包括外板、內(nèi)板、外板支撐板、鎖扣加強(qiáng)板、鉸鏈加強(qiáng)板等結(jié)構(gòu)，需要合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足模態(tài)的目標(biāo)要求，影響發(fā)動機(jī)罩蓋模態(tài)的主要因素有：

（1）內(nèi)外板料厚，料厚變化帶來了重量變化，增加料厚，模態(tài)降低。

（2）內(nèi)板結(jié)構(gòu)，支撐梁分布情況決定了發(fā)動機(jī)罩蓋的模態(tài)分布水平。

（3）加強(qiáng)板料厚，局部的重量變化有可能會影響某方向的振動模態(tài)。

（4）加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)，不同形狀尺寸及加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的鈑金決定了某一階層的模態(tài)值。

（5）鎖扣加強(qiáng)板的焊點(diǎn)布

置，焊點(diǎn)的數(shù)量以及分布位置與模態(tài)密切相關(guān)。

2 發(fā)動機(jī)罩蓋模態(tài)的分析方法及目標(biāo)

2.1 當(dāng)前CAE分析方法

對發(fā)動機(jī)罩蓋鉸鏈安裝點(diǎn)進(jìn)行全約束、同時約束鎖位置處3個方向自由度，如圖1所示，考察發(fā)動機(jī)罩蓋一階扭轉(zhuǎn)振型、一階彎曲振型、上下振動模態(tài)、XY平面內(nèi)搓動模態(tài)，要求目標(biāo)值避開怠速激勵±3Hz。

2.2 某車型分析條件及結(jié)果

根據(jù)該車型的發(fā)動機(jī)罩蓋尺寸以及強(qiáng)度、剛度、抗凹性等性能指標(biāo)要求，對其鈑金材料、料厚以及結(jié)構(gòu)初步設(shè)計如圖2、表1所示，模態(tài)分析結(jié)果見表2。

目標(biāo)要求模態(tài)避開22Hz～28Hz區(qū)間范圍，該車型上下振動模態(tài)24.33Hz，與怠速激勵相近，不滿足要求，分析該模態(tài)的位移云圖發(fā)現(xiàn)，見圖3，該模態(tài)值集中在罩蓋前端鎖扣位置處，針對這一原因，本文主要對鎖扣加強(qiáng)板的結(jié)構(gòu)展開具體分析，探討其對上下振動模態(tài)的影響。

3 鎖扣加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)分析及CAE計算

3.1 方案制定

考慮該車型發(fā)動機(jī)罩蓋的尺寸較大且重量已臨近目標(biāo)值，上下振動模態(tài)24.33Hz向28Hz提升的難度更大，因此加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)提升的方案主要向降低振動模態(tài)的方向考慮，由應(yīng)變能云圖圖4所示，高振幅主要集中在鎖扣布置的位置處，以及最前端的焊點(diǎn)位置。

針對鎖扣位置處的結(jié)構(gòu)以及焊點(diǎn)分布情況，加強(qiáng)板在原有結(jié)構(gòu)上進(jìn)行如下調(diào)整：

方案一：取消加強(qiáng)板縱向加強(qiáng)筋（如圖5）。

方案二：方案一的基礎(chǔ)上修改焊點(diǎn)排布，取消前端焊點(diǎn)，鎖扣二保焊位置處增加兩個對角焊點(diǎn)，以及該位置處翻邊高度由3.5mm修改為2mm（如圖6）。

打破原有加強(qiáng)方向，重新設(shè)計鎖扣加強(qiáng)板形狀，制定方案三、方案四：

方案三：對比其他車型發(fā)現(xiàn)，加強(qiáng)板形狀縱向分布較小，橫向分布居多，修改為橫向分布形式，同時取消兩側(cè)的翻邊，削弱縱向的加強(qiáng)作用，提高橫向的加強(qiáng)作用，四個拐角的焊點(diǎn)X向位置不動，Y向隨形狀調(diào)整，中間焊點(diǎn)改為對角分布（如圖7）。

方案四：方案三的基礎(chǔ)上前端焊點(diǎn)X向位置后移，鈑金尺寸變窄，后端增加缺口（如圖8）。

方案五：方案四的基礎(chǔ)上，為保證對鎖扣的加強(qiáng)作用，加強(qiáng)板料厚由1.2t改為1.5t。

3.2 CAE計算結(jié)果

根據(jù)以上五種方案進(jìn)行CAE分析，結(jié)果如表3所示，可見方案三、四、五引起了上下振動模態(tài)較大的變化。

方案四及方案五的分析結(jié)果，上下振動模態(tài)有效避開激勵，重新計算方案五的發(fā)動機(jī)罩蓋剛度，對比兩種形式的鎖扣加強(qiáng)板對發(fā)動機(jī)罩蓋剛度的影響，分析結(jié)果如表4所示，彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度均提升，側(cè)向剛度略有下降。

4 結(jié)束語

通過上述分析對比，總結(jié)不同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、不同焊點(diǎn)分布狀態(tài)的鎖扣加強(qiáng)板，對發(fā)動機(jī)罩蓋上下振動模態(tài)的影響，主要有以下幾點(diǎn)，供加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)設(shè)計作參考：（1）從結(jié)構(gòu)上來說，加強(qiáng)筋對模態(tài)的影響因素相對較小，翻邊結(jié)構(gòu)影響因素相對較大，能有效提升上下振動的模態(tài)值；（2）從料厚上來說，加強(qiáng)板料厚增加所引起的重量變化值不大，模態(tài)變化量?。唬?）從焊點(diǎn)布置上來說，模態(tài)分析的約束位置主要在鎖扣和鉸鏈上，焊點(diǎn)分布與鎖扣相對位置尤為重要，X向距離越近，Y向距離越遠(yuǎn)，有利于降低上下振動模態(tài)值；（4）從形狀尺寸來說，橫向布置的加強(qiáng)板相對于縱向布置的加強(qiáng)板，上下振動模態(tài)值小，同時有利于加強(qiáng)發(fā)動機(jī)罩蓋剛度。

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