发罩设计说明书.docx
《发罩设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《发罩设计说明书.docx（23页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
发罩设计说明书
发动机罩设计说明书
一、设计原则：
1、发罩结构设计原则
1）按照制造策略及相关成型原则肯定成型工艺尺寸，尽可能使设计出来的零件结构简单，便于制造。
2）按照装配原则及装配工艺尺寸，尽可能使各零件搭接合理，便于工人操作。
3）按照生产本钱，尽可能使各零件分块合理，减少废料产生。
4）按照零件数量，在制造可行的情形下尽可能减少零件分块。
2、发罩开度原则
1）对利用方便性来讲，要求开关灵活、轻便、自如，当二级锁（安全钩）被打开，发罩应能在气撑杆的带动下自动开启。
2）发罩开启高度知足95%male人体头部活动空间，知足5%female人体展开手臂活动空间
3、发罩靠得住原则
1）行驶安全和开启安全原则：
保证所有利用状态（锁止或非锁止）下，顾客的安全性（机罩不开启），这里包括极限值情形：
最大速度。
在最大速度时，一级锁处于解锁位置，但发罩维持在安全钩（二级锁）位置上，在任何情形下，发罩不能自行打开。
2）高速碰撞（正面碰撞，偏置碰撞），设计时考虑机罩在碰撞时变成V字形，限制机罩的后退，避免机罩进入座舱，机罩铰链无断裂。
机罩/铰链机罩/前围不脱开（机罩不该是伤人的）
3）机罩防腐性，在机罩内板上事前考虑电泳排液孔和水的排出孔。
4）行人碰撞要知足GTR法规（全世界技术法规）
5）降噪功能：
密封胶条，隔音垫的设计安装保证绝缘，吸音。
6）牢固性印象，保证车辆给人以牢固耐用的印象，保证在特殊情形下的永久变形程度能够被用户所同意，即知足抗凹性要求。
7）机罩过冲击和耐久，要求发罩刚度大，强度高，在反复开关下，不因变形而影响发罩性能。
4、发罩轻量化原则
1）在知足要求的情形下，尽可能选择轻质材料。
2）在知足要求的情形下，尽可能减小零件尺寸和数量。
3）在知足要求的情形下，尽可能减小零件壁厚和料厚。
5、发罩附件布置原则
1）各附件能正常发挥其应有功效。
2）使各附件的工作状态、工作环境达到最佳效果。
3）使各附件方便安装、拆卸，便于维修。
二、设计目标
一、发罩强度、刚度、模态、抗凹性等知足各项法规要求。
二、知足行人保护要求，知足人机要求。
3、实现轻量化目标。
4、实现减少零件数量目标。
5、实现采用先进工艺制造目标。
6、产品性能达到或超过同类产品标准车门附件部份
7、隔热隔音。
三、方案说明
一、选材
发罩外板，内板，增强板均采用铝合金材料。
二、连接方式
1）发罩外板与发罩内板采用包边，打胶连接。
2）发罩内板与增强板采用激光焊接技术焊接连接。
3）增强板安装孔采用铆接螺母以便安装附件。
3、制造工艺
发罩外板、发罩内板、发罩增强板均采用冲压，适合于当前国内的制造水平。
4、密封方案
采用一条密封。
四、发罩附件
发罩的附件有：
发罩铰链总成、发罩锁系统（包括一级锁和二级锁）、气撑杆总成。
一、铰链
常常利用的铰链有合页式铰链和四连杆铰链，中气选用的铰链是四连杆铰链，既符合安全要求知足发罩为弹出式铰链，又能够轻松布置。
合页式铰链
四连杆铰链（弹出式铰链）
图1发罩铰链
（1）发罩铰链技术要求
1）参考法规：
GB15086-1994《汽车门锁及门铰链性能要求》；
QC/T586-1999《汽车门铰链》。
2）技术要求
★汽车铰链应依照规定程序批准的图样和有关技术文件制造，并符合本标准的要求。
★铰链表面应进行防侵蚀处置，并符合制造厂要求。
★门盖铰链的最大开度角应不小于设计要求的车门开度角，铰链的最小关闭角应小于设计要求的门盖关闭角。
对于装有开度限位器的门铰链，其限位应靠得住。
（2）性能（或功能）描述
1）要符合总成的刚度特性要求；
2）要符合总成的疲劳寿命要求；
3）要符合总成的开启与闭合的限位要求。
2、锁
下图为中气项目选用的一级锁和二级锁简图。
图2发罩一级锁
图3发罩二级锁
（1）发罩锁的技术要求
1）参考法规：
GB11568—1999《汽车罩（盖）锁系统》；
《汽车工程手册》人民交通出版社2001年。
2）技术要求
★发动机罩锁总成应按经规定程序批准的图样及技术文件制造，是经制造厂质量查验部门查验合格的产品，并附有产品合格证。
★锁装置金属件必需经防侵蚀处置，或利用具有耐侵蚀性的材料制造。
★锁装置塑料件表面应平整，无气泡，无影响利用的变形。
★金属零件的涂镀层和化学处置层应均匀，不得有明显缺点。
★锁扣，锁总成处于关闭状态，在垂直方向施加250daN的力不会造成机罩总成零件断裂。
锁扣，锁总成处于关闭状态，在垂直方向施加100daN的力不会造成机罩总成零件的塑性变形。
锁扣，锁总成处于开启状态，安全钩处在钩住机罩的位置，锁扣锁总成在实验中不允许有任何分离。
可是能够同意偶然的损坏或不能手动开启锁的情形。
★总成应按图纸规定进行疲劳实验后不得有失效情形。
3）性能要求
★有很高的安全性。
在垂直方向施加250daN的力不会造成发罩总成零件断裂；在垂直方向施加100daN的力不会造成发罩总成零件的塑性变形。
★耐振性
发动机罩锁装置应能经受扫频振动试验，试验后应符合使用要求。
★耐久性
表1 罩锁系统的耐久性能主要项目及模拟10年利用寿命
序 号
检验项目
开、合试验次数（次）
要求
1
发动机罩
5000
1在试验过程中罩锁系统不得出现严重损坏或失效；
2试验后，罩锁系统仍具有良好的基本使用性能；
3试验后，罩锁系统仍具有良好的基本安全性能。
（2）性能（或功能）描述
★发动机罩锁装置应能靠得住地闭锁和开锁；
★若是发动机罩在其开启后的某一名置会妨碍驾驶员前方视野时，则该发动机罩所利用的发动机罩锁装置必需有二次开启功能，或在该发动机罩上装有第二个发动机罩锁装置。
3、气撑杆
如图为中气项目选用的发罩气撑杆简图。
图4发罩气撑杆
（1）气撑杆的技术要求
1）参考法规：
QC／T207一1996中华人民共和国汽车行业标准汽车用普通气弹簧。
2）技术要求
★气弹簧应符合本标准规定，并依照经规定程序批准的图样及技术文件
制造。
★气弹簧的安装长度公差应符合QC／T29087的A级。
★气弹簧的外形应光洁、平整，没有毛刺。
★气弹簧活塞杆的镀层应均匀，不允许存在可见的裂纹、起泡、麻点、
起层等缺点。
★除活塞杆外的其它零件镀层应均匀：
不允许存在局部无镀层、明显的
裂纹、起泡、粗糙等缺点。
★气弹簧的涂覆层应均匀，不允许存在露底、起皱、起泡、剥落等缺点。
★工作温度范围：
一40℃～80℃。
（2）性能（或功能）描述
★要符合总成的刚度特性要求；
★要符合总成的阻尼特性要求；
★要符合总成的疲劳寿命要求。
五、发罩结构设计与分析
图5发罩结构设计流程图
一、产品定位
中气轿车概念为中高级轿车，所以结构方案、选材、工艺都应该达到较高水准。
材料选用铝合金材料，采用激光焊接技术，冲压成型技术。
2、肯定输入和输出
输入一般指：
总布置提供的设计任务书；车身CAD表面三维数据模型和二维线图及发罩附件，设计法规等。
输出一般是肯定需要成立的三维模型和图纸等；在无特殊要求的情形下此刻一般都要求采用已有而且比较成熟的附件，不需要从头开发。
如此即能够节约研发本钱又能够节约开发时刻还能够保证结构的靠得住性。
所以这次中气发罩上的附件均采用了已有的结构比较成熟的附件。
3.、造型校核及附件布置
（1）造型校核
结构设计并非是单独进行，在进行结构设计的同时别的部门例如总布置，人机工程，造型设计，安全组等都在同时进行，进行工程校核若发觉有问题，不能实施结构，就要及时与相应的部门联系沟通，提交修改方案。
下面试一个造型修改反馈的例子：
图6造型校核及问题反馈
如图6所示为6月4日造型与3月7日造型的比较，发罩高度转变不大，前端相对降低了。
分缝线发生了转变，发罩后端两个角结构难以实现（见椭圆2）
6月4号的造型，发罩铰链的位置需向后移，致使铰链已经插入A柱内，如此使A柱结构很难实施，建议造型分缝线参考3月7日造型（见椭圆1）
（2）附件布置
1）铰链的布置
在进行铰链布置的时候不但要考虑到发罩内板铰链安装面的结构实施，同时也要考虑到铰链所在的位置是不是也方便其他部件的结构实施。
铰链的位置本着在能够实施结构的前提下尽可能靠前靠外布置。
发罩开启的进程中与周边部件无干与且保证最小距离为10mm。
2）锁的布置
按照前舱数据，造型面，前格栅来布置锁的位置，一般将发罩二级锁布置在中间位置，两个一级锁布置在两头，充分考虑各个部件之间的间隙，运动时是不是产生干与，装配时螺栓与外板之间的距离是不是足够等要素要布置锁的位置。
3）气撑杆的布置
气撑杆的布置需要结构工程师与人机组一路完成。
气撑杆一端固定在前舱，需要选适合的位置安放，结合人机所要求达到的开启角度肯定气撑杆长度。
另一端安装在发罩内板上，以方便结构实施为原则协调布置。
4、典型断面的设计
结构设计之前先进行典型断面设计，一个典型断面要包括的信息有：
DTS，部件名称，关键尺寸，工艺，特殊结构方案等。
典型断面的设计要充分考虑到该部件与周边零件的关系，像发罩这种运动件还要做运动仿真保证一些关键尺寸使其运动时与周围部件不会产生干与。
如图为发罩的典型断面。
图7发罩典型断面
5、在CAE分析、人机、安全的支持下建模
这里着重介绍发罩内板的结构设计。
发动机罩内板的几何形状是自由选择的，但设计时要考虑到它的加工工艺，轻量化，车身的防侵蚀和最低本钱原则等方面。
应该依照发罩的设计原则来设计以达到设计目标。
按照典型断面搭建出内板的框架，同时安全，人机，CAE也提供了很多参考。
当结构设计出来一版时就要将数据发给别的部门进行分析，有问题及时提交修改方案进行修改，再提交分析，直抵达到要求为止。
下面一些图片就是在整个设计进程中安全、人机、CAE提供的一些设计参考。
（1）安全建议
1）发动机罩内板应避免过大的筋，筋应多而且小，均匀散布，或制成蜂窝状，如图8所示：
图8内板结构示意
2）铰链与内板连接
因中气车采用弹出式发罩，因此对铰链要进行改动，内板与铰链的连接关系如图9所示。
图9弹出式发罩铰链
图10铰链连接
图11发罩铰链连接
为减小铰链处的强度，将原有模型的纵向连接改成横向连接（与发罩内板侧向连接改成底部连接），以减小局部强度，如图10所示，因此发罩内板因将其铰链处设计为横向安装。
内板和铰链连接处部件尺寸如图11.
3）大腿碰撞仿真分析
大腿碰撞主要考虑力和Y方向的力矩。
通过测量，测得保险杠伸出长度=78mm，发动机罩前缘基准线高度=778mm，得出大腿撞击速度v=ms，撞击角度α=，撞击能量E=700J。
图12为大腿在Y=0mm处的碰撞模型，图13为时刻与力的曲线图，最大力为；图14为时刻与Y方向的力矩曲线，最大力矩为400Nm；最大的变形量仅为。
图12Y=0mm大腿碰撞仿真
图13时刻-力曲线
图14时刻-Y方向力矩曲线
图15为大腿在Y=300mm处的碰撞模型，图16为时刻与力的曲线图，最大力为；图17为时刻与Y方向的力矩曲线，最大力矩为577Nm；最大的变形量仅为65mm。
图15Y=300mm大腿碰撞仿真
图16时刻-力曲线
图17时刻-Y方向力矩曲线
从曲线图看出大腿发生二次碰撞且变形较小，Y方向力矩都超过了法规极限值380Nm，因此为减小大腿损伤应弱化大腿碰撞处，增加吸能。
如图18将发罩内板前缘圆滑过渡成为易压溃结构，改良后Y=0处结果如图19、20所示，最大力降低为，力矩为329Nm。
图18发罩内板前缘结构改良
图19时刻-力曲线
图20时刻-Y方向力矩曲线
（2）人机建议
图21发罩开启位置
按照人机要求：
发罩开启高度知足95%male人体头部活动空间，知足5%female人体展开手臂活动空间。
发罩开度以绿色为参考，设计铰链，距离为1100mm。
（3）CAE分析建议
CAE分析也给结构设计提供了很多参考。
当结构做好以后就要及时发给CAE进行分析，然后按照反馈进行修改，分析的内容主如果：
模态，成型性，抗凹性，刚度，强度分析，只有达到指标才能算合格的产品。
1）刚度分析
表2刚度分析
分析项目
工况
评价指标
指标来源
刚度分析
油罐载荷作用下的正交挠度（纵向）
最大变形量为4.759mm
某高级轿车发动机罩试验刚度分析报告
油罐载荷作用下的正交挠度（横向）
最大变形量为4.729mm
锁闩载荷作用下发动机罩四周边的垂直位移
最大变形量为10.101mm
悬臂弯曲工况下的挠度
最大变形量为16.913mm
扭转工况下的挠度
最大变形量为18.303mm
整个盖体受4g分布载荷工况下的挠度
最大变形量为2.979mm
砰击工况:
给予4g的加速度
挠度<0.25mm
图22发罩刚度分析
2）自由模态分析
表3自由模态分析
分析项目
评价指标
指标来源
自由模态
发动机罩盖模态分析文献资料非常少，在同行交流中一般认为轿车的发动机罩盖一阶模态为35Hz左右。
某高级轿车发动机罩试验模态分析报告
图23发罩自由模态分析
3）抗凹性分析
表4抗凹性分析
分析项目
评价指标
用直径为φ=40mm的刚性球作用在外板上,给定刚性球一个s=20mm的位移（方向为垂直于外板向内），使得外板发生一定量变形
200N对应的位移＜6.0mm,初始刚度＞30N/mm,（初始刚度:
球与外板的接触力为50N时与外板的变形量之比）
图24发罩抗凹性分析
图25抗凹性分析方案对比
4）刚体运动分析
发罩是不是能顺畅开闭，不与周围结构发生干与。
5）优化分析
主如果轻量化优化和形貌优化，使结构知足以上指标，并尽可能的对结构进行轻量化。
此刻，为了知足行人保护对前罩软化的要求和知足结构轻量化的要求，在知足各性能条件的基础上应尽可能地减薄发动机罩板料厚度，并通过拓扑计算多挖掉些内板上作用不大的材料。
图26发罩形貌分析
6）成形性分析
能成形，变形充分，刚性好；尺寸形状精度要符合要求；表面质量要好，表面不允许有波纹、皱纹、凹痕、擦伤、压痕等缺点，棱线应清楚、平直，曲线应圆滑、过渡均匀。
如图27是CAE分析对发罩内板成型性分析的更改建议。
按照建议将拉延中破裂部位的结构改成如图28所示。
图27发罩内板成型性分析更改建议
图28按照建议修改后的结构
（4）与周边部件配合
通过一轮较完整的设计，到中气中后期，发罩结构已经大体成形，接下来的任务就是按照新造型进行新一轮的设计，而这一轮的设计就比较轻松了，基于前一版结构形式进行设计。
按照最新造型能够专门快搭建出内板框架，车身的其他部件在这一阶段也大体完成一版数据了，这时就要踊跃与发罩周边零件进行配合修改。
与发罩相关的部件有：
前舱结构，前舱总布置，翼子板，前格栅，前保险杠，前大灯，前挡玻璃，前侧围等。
六、附录（发罩主要零件图）
图29发罩爆炸图
表5发罩总成零件清单
序号
名称
序号
名称
1
发罩外板
9
左铰链
2
发罩内板
10
右铰链
3
左铰链加强板
11
左一级锁
4
右铰链加强板
12
右一级锁
5
左一级锁加强板
13
二级锁
6
右一级锁加强板
14
气撑杆
7
二级锁加强板
15
左橡胶垫
8
气撑杆加强板
16
右橡胶垫
升级会员 