陸毅初 龐慶 黎海

摘 要：通過對目前某車型下彎梁總成結(jié)構(gòu)框架較弱，散熱器和冷凝器安裝點動剛度不足等問題進行分析，并對下彎梁總成結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，從而提高整車扭轉(zhuǎn)剛度、NVH性能及碰撞性能。

關(guān)鍵詞：下彎梁;結(jié)構(gòu)優(yōu)化;動剛度

1 引言

隨著人們需求的進一步升級，對車輛操控、安全、NVH等性能的要求越來越高。下彎梁總成作為車身前端框架結(jié)構(gòu)的重要組成部分，集成前保險杠、散熱器、中冷器、發(fā)動機下蓋板、線束等安裝點，對車輛的框架結(jié)構(gòu)強度、扭轉(zhuǎn)、安碰及NVH有著重要影響。

本文針對某車型下彎梁總成結(jié)構(gòu)框架弱，安裝點動剛度不足，制造工藝性不佳等問題，通過對下彎梁總成及其連接結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，從而提高下彎梁總成框架結(jié)構(gòu)強度、碰撞性能及NVH性能。通過這一實例，總結(jié)了下彎梁總成結(jié)構(gòu)的設(shè)計經(jīng)驗，為今后進一步優(yōu)化車身零件結(jié)構(gòu)強度和功能的設(shè)計提供一些借鑒和參考。

2 下彎梁總成結(jié)構(gòu)特點及分析

2.1 下彎梁總成功能及結(jié)構(gòu)特點

下彎梁總成位于車身前下端，連接左右前縱梁，是車身前端框架結(jié)構(gòu)的重要組成部分，集成前保險杠、散熱器、中冷器、發(fā)動機下蓋板、線束等安裝點。下彎梁總成的結(jié)構(gòu)特點是：下彎梁總成通過點焊或螺栓與前縱梁連接，分別與上彎梁、上彎梁立柱組成一個封閉的框型結(jié)構(gòu)。某車型的下彎梁總成設(shè)計為單板“U”型結(jié)構(gòu)，與縱梁通過螺栓連接，如圖1所示：

2.2 下彎梁總成結(jié)構(gòu)分析

通過對現(xiàn)在下彎梁總成的結(jié)構(gòu)特點進行分析、CAE模擬計算，以及零件在制造過程中的驗證，發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)存在以下缺點：

1.結(jié)構(gòu)強度不佳：下彎梁與縱梁連接結(jié)構(gòu)為單板結(jié)構(gòu)，連接結(jié)構(gòu)強度較弱，對整車扭轉(zhuǎn)剛度提升貢獻較低;

2.安裝點NVH性能不佳：下彎梁為倒“U”形單層鈑金結(jié)構(gòu)，且散熱器安裝點無加強結(jié)構(gòu)，且安裝點Y向離縱梁較遠，散熱器安裝點結(jié)構(gòu)強度不足（目標≥600N/mm），動剛度低，影響整車NVH性能的提升，通過利用CAE等工具對其進行模擬分析，其動剛度值如表1所示;

3.碰撞性能不佳：下彎梁Y向結(jié)構(gòu)強度不足，在碰撞過程中，前縱梁Y向變形大;

4.制造工藝不佳：下彎梁總成為總裝件，在車身焊接時車身前端缺少Y向支撐結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致左右前縱梁總成易左右竄動，降低零件合格率，如圖2所示。

3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施

針對現(xiàn)有下彎梁總成存在的結(jié)構(gòu)缺點，為解決其現(xiàn)有結(jié)構(gòu)存在的缺陷，在不影響周邊零件結(jié)構(gòu)的前提下，從以下三個方面對下彎梁總成的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化：

1.下彎梁與下彎梁連接板A/B通過焊點（左右各4個）進行連接，連接板A/B通過點焊與前縱梁側(cè)面、底面進行連接。接板結(jié)構(gòu)形成一個封閉腔體結(jié)構(gòu)，使應(yīng)力可以快速的傳遞至縱梁，且結(jié)構(gòu)受力方向由剝離力變化為剪切力，大大增強結(jié)構(gòu)的強度和剛度;下彎梁與縱梁連接結(jié)強度構(gòu)的增強，提高了整車扭轉(zhuǎn)剛度和車輛碰撞安全性能，結(jié)構(gòu)如圖3所示;

2.在下彎梁開口方向增加封板，新增的封板與下彎梁構(gòu)成一個封閉的腔體結(jié)構(gòu)，提高了下彎梁結(jié)構(gòu)強度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，大幅提升散熱器和冷凝器安裝點的動剛度、整車扭轉(zhuǎn)剛度及車輛碰撞安全性能。

3.散熱器安裝點結(jié)構(gòu)強化：在散熱器安裝點處增加倒“U”字形加強板，其與下彎梁型面貼合，通過點焊與下彎梁連接，提高散熱器安裝點的動剛度，如圖4所示;

4 下彎梁總成結(jié)構(gòu)優(yōu)化實踐結(jié)果

通過對下彎梁總成新結(jié)構(gòu)進行分析及實車驗證，其效果如下：

1.提高了下彎梁結(jié)構(gòu)強度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，散熱器安裝點的動剛度大幅提升（X/Y/Z向提升≥600%），解決此處結(jié)構(gòu)NVH性能不佳的問題，其動剛度值如表2所示;

2.下彎梁總成及其連接結(jié)構(gòu)的增強，與上彎梁一起構(gòu)成穩(wěn)定的框架結(jié)構(gòu)，整車的扭轉(zhuǎn)剛度提升10%;

3.下彎梁總成及其連接結(jié)構(gòu)的增強，提高下彎梁對前縱梁在碰撞中的Y向支撐，使前縱梁能沿X向壓潰，提高車輛碰撞安全性能;

4.提高車身前端框架結(jié)構(gòu)強度及穩(wěn)定性，防止白車身在制造運輸過程中左右竄動，提高零件合格率。

5 小結(jié)

下彎梁總成作為車身前端框架結(jié)構(gòu)的重要組成部分，對結(jié)構(gòu)強度、扭轉(zhuǎn)、安碰及NVH有著重要影響。本文通過對某車型下彎梁總成存在的一些結(jié)構(gòu)缺陷進行分析，提出結(jié)構(gòu)改進方向，并制定有效、可靠的改進方案，并輔助利用有限元軟件分析工具進行校核，最終達到結(jié)構(gòu)強度、NVH、安碰、制造工藝等性能提升的目的。在車身結(jié)構(gòu)開發(fā)設(shè)計過程中，要充分考慮零件的使用功能、邊界條件等因素，結(jié)合在實際制造過程當中出現(xiàn)的問題，及合理利用有限元軟件進行理論校核，提高結(jié)構(gòu)的可靠性，最后達到優(yōu)化設(shè)計的目的。

參考文獻：

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