发动机舱设计指南20050221

发动机舱设计指南20050221 发动机舱总成设计指南 奇瑞白车身设计指南 ,发动机舱总成, 汽车工程研究院.车身部.车身科.前结构室 2005年02月 - 1 - 发动机舱总成设计指南 目 录 一(总述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 二(概念设计 2(1 关于参考车型„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 2(2 概念设计 2(2(1 设计过程 2(2(1(1 前轮罩总成部分概念设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 2(2(1(2 前纵梁总成部分概念设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 2(2(1(3 水箱横梁部分概念设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 2(2(1(4 前翼子板部分概念设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15 2(3 Layer-out 检查„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17 2(4明细表和装配树„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17 (5关于概念设计阶段数模的发放„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17 2 三(详细结构设计 3(1 工艺性 3(1(1 冲压工艺性„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„18 3(1(2 焊接工艺性„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„18 3(1(3 总装工艺性„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20 3(2 详细结构设计阶段的数模发放„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20 3(3 右舵车的开发„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20 3(4 美洲版的开发 3(4(1 美洲版开发的可行性分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20 3(4(2 美洲版开发结构设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20 四(关于法规标准对发动机舱开发的影响„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21 五(总结 六(参考文献 - 2 - 发动机舱总成设计指南 发动机舱总成图 注:图示为发动机舱总成在2005年2月份发放时的状态，基本上是最终版。有一点需要注意，本图为EU/CHINA 版，由于针对FMVSS而对前保险杠造型的改变还没有结束，所以前舱结构还没有进行该版本的设计。(后面会提到这一点) - 3 - 发动机舱总成设计指南 一(总述 S12车型的概念设计是由意大利博通公司完成的，设计的起始阶段，它本属于奇瑞公司S11(QQ)愆生的一个车型，几乎所有的可行性分析都是在S11的基础上完成的。但是后来即将开始设计的时候由于决定采用S21的副车架、空调、散热器等(事实上针对S12的情况，部分件并不通用)，所以决定S12的设计(布置、白车身等)在S21的基础上完成。 - 4 - 发动机舱总成设计指南 二(概念设计(Concept Design) 2(1 关于参考样车(benchmark) 总述里面也提过，S12在设计之初是基于S11，但是后来我们把目标转向了S21，而S21的参考样车是日本三菱汽车的EK，所以说S21的参考洋车是EK&S21。 2(2 概念设计 由于S12不是一个全新的平台，设计之初就拿到了参考样车的三维数模，所以设计起来就相对简单一点。在设计的过程中我们还是遇到了很多问题，站在现在的角度上来看，这次开发仍然对以后后续车型的开发还是有很重要的意义，客观的说，即使是一个全新的车型的开发也不会比这款车困难到哪里去(设计之初可不敢这么说，现在说，就是这次开发过程对我们头脑灌输的结果)。 2(2(1 设计过程 设计开始，首先需要了解一下CES给出的时间节点。这个计划表给出的基础对我们来说有一点苛刻，特别是对人力的要求，他们需要奇瑞方面给出的工程师的数量和质量都是无法满足的，单单是白车身就要30人，而且是有一定工作年限的。 下面是参加项目BIW的所有人员名单。 全职: 前结构:陈晓锋、杨金秀; 后结构:彭桂玲、洪高明; 侧围:张贵万、黄国文; 兼职人员: 前结构:吴华林(05年01月加入)、邓留名(05年02月底退出); 后结构:吴量(负责BIW的MCP，后来彭桂玲接手); - 5 - 发动机舱总成设计指南 侧围:席艳秋(负责油箱口盖、油箱口盒)。 人数不够，而且大多是新手，所以说这个计划表对我们来说仅供参考。 下面是CES给出的项目计划表: 1BIW - STRUCTURE DESIGN2004-3-1 8:002005-7-30 17:00 Concept design2004-4-8 8:002004-8-10 17:00 1st Rough 3D data2004-4-8 8:002004-4-30 17:00 2st Rough 3D data2004-5-1 8:002004-5-31 17:0096 Layout 2D drawing2004-6-1 8:002004-8-10 17:0097 1st 2D Drawing release2004-4-8 8:002004-6-9 17:00 Manufacturing SE2004-4-8 8:002005-7-30 17:00 2Data release 2005-1-31 8:002005-3-31 17:00 3D DATA(Large parts)2005-1-31 8:002005-1-31 17:00 2D Drawing(Large parts)2005-2-7 8:002005-2-7 17:00102 3D DATA(Middle parts)2005-2-28 8:002005-2-28 17:00 2D Drawing(Middle parts)2005-3-15 8:002005-3-15 17:00104 3D DATA(Middle parts)2005-3-31 8:002005-3-31 17:00107 2D Drawing(Middle parts)2005-3-30 8:002005-3-30 17:00 DEVELOPMENT FOR USA VERSION2004-3-1 8:002004-7-31 17:00 Layout study for USA version2004-3-1 8:002004-4-30 17:00 其中没有体现出CAE部门的节点，这一点在CAE表辅助分析里面将会提到。2.2.1,1 前期分析的过程是这样的，首先根据S21数模的整车坐标原点换算到S12的坐标原点，同时考虑到S12的悬挂系统和S21的不 同，安装面中心在Y方向的差值为50mm，这样我们就可以通过一定的计算公式把所有的白车身数模都转化成我们需要的状态。 - 6 - 发动机舱总成设计指南 S21发动机舱数模图Isometric视图 S12发动机舱Aclass surface Isometric视图 2(2(1(1 前轮罩概念设计(W/House Concept Design) 首先说明一下，发动机舱设计，我们把它分为四部分:前轮罩(FRT W/HOUSE)、前纵梁(FRT S/MBR)、水箱横梁(C/MBR RAD UPR)和前翼子板(FRT FENDER)。 由于此时别人底工作还没有开始或者是刚开始但是还没有什么进度底时候，我们最好先进行与别人关系不大的地方，那就是前轮罩系统。当然如果比人需要我们的数据才能开始设计的话就要考虑一下了。总之有一点，开始的时候几乎所有的东西都处于开放状态，都需要各个部门之间、各个结构之间甚至于自己的各个部分之间的互相协调来才能交错进行，这个道理大家都是明白的。 数据转换之后，我们把S12底翼子板A面装配进发动机舱总成(此时还是S21底数模)里面，会发现如图2.2.2,1所示件一和件二结构比要高过翼子板的上边缘，因此我们在减震器座和发动机悬置支座的中心处截出两个SECTION(A,A和B,B)。 - 7 - 发动机舱总成设计指南 件件一 A 一 区域一 B A 区域二 件 B 二 件 二 图2.2.1.1,1 图2.2.1.1,2 修改这两个截面，把图中件一和件二上部削掉，最好把两个件彻底更新掉，去掉不必要的特征。因为我们采用的S21的悬挂系统，所以我们暂时可以考虑不用修改，如图2.2.2-2所示的件一和件二，但是由于悬挂系统在运动过程中是通过图中所示的两件来传递绝大部分的力，不得不考虑他们的强度问题。比较下面两图我们可以看出它们的区别。这种东西在设计过程中也是值得注意的。 - 8 - 发动机舱总成设计指南 R=10 R=25 此处型面不 够圆滑。 图2.2.1.1,4 此件为数模发放状态，而 图2.2.1.1,3 不是概念设计时的样子。 经验值为R=20~30mm。而且那就是该件由于受力和幅度都比较大，所以为了避免造成倒角处的过早失效，需要加大倒角半径， 侧面尽可能圆滑过渡，不要有明显的棱角。修改侧面的时候，要保证侧面和减震器弹簧的距离在15mm以上。 对比图2.2.2,2中所示的区域一和区域二，我们可以看出它们有很大的区别，因为这个地方以后进行CAE分析的时候我们就会了解，它对碰撞(特别是偏置碰)的影响很大，是不是随便哪一种都可以呢,不是这样，它们各有优缺点。虽然我们没有在同一款车上进行过这种分析，但是有一点可以肯定，就是区域二这种结构能很好的把能量从纵梁上面分担出来一部分导向侧围的上部，不至于让车身下部总成、前围板和前门负担太大。但是区域一的优点也很明显，就是能在发动机舱内给其它件提供一个更大一点的空间。如果说在总布置方面不存在太大的问题，那么最好采用区域二所示的这种。 我们当时做的时候，CES公司没有提出修改这个区域，后来在这个区域比较脆弱的情况下增加了一块加强板，这样的话就增加了成本。 - 9 - 发动机舱总成设计指南 接下来就是减震器座，如图2.2.2-5所示为S21的减震器座，S21的减震器座原版照抄EK，单层板，而且侧面与轮罩外板的焊接也不是很牢靠，很容易被拉裂。奇瑞公司有这方面的教训，就是在呼和浩特市的A11出租车由于气候环境比较潮湿等问题，减震器座本体和轮罩外板的焊接区域被严重腐蚀，继而被拉裂。 图2.2.1.1,5 S21减震器座本图2.2.1.1,6 S12减震器 体 座 所以针对此处的问题出现的可能性，改变了结构，如图2.2.2-6所示。这样的话，就很好的把S21的问题解决掉。 这样的话，左轮罩这一块基本上概念设计基本完成，暂时可以认为右轮罩和左轮罩对称。 2(2(1(2 纵梁部分概念设计 由于博通概念设计阶段已经给出了“H”点，然后由总布置给出了大致的脚踏板位置，这样决定了前挡板下部的走向:前挡板下平面下移25mm。前围板完成这一步之后，前纵梁部分后部的走向也就一目了然了。 同时S21前纵梁前端和S12的雾灯结构干涉严重，因此纵梁整体前端被迫削短40mm。 - 10 - 发动机舱总成设计指南 Line 3 o Line 2 F Line 1 F Line 1 Line 2 能量传递方向 转向横拉杆活动区域 图2.2.1.2,1 图2.2.1.2,2 等轮胎包络面(tire envelopment)、稳定杆(stablizibar envelopment)以及悬挂系统包络面(suspension envelopment)完成的时候，纵梁的初步形状也就可以给出概念设计，所以前结构人员在项目开始阶段特别是前15天一定要记得催逐底盘、总布置两个部门。他们给出的速度快，发动机舱的概念设计也就做的越快，当然，提交给CAE部门分析的速度也就越快，到后期留给自己修改数模的时间也就越充分。这一次前舱做得并不好，慢了一拍，所以等到后来CAE部门一轮接一轮的分析导致了整个项目的拖延也是一个很大的因素，当然接二连三的更换变速器和其它部件也是一个更大的因素。 如图2.2.3-2所示为S12发放数模时的状态，Line 1和Line 2有一定的平行距离。理想状态这个距离最好是0mm，我们后面在CAE分析里面将会提到，因为平行距离越小，碰撞时的能量越能顺利的向后传递，反之，距离越大，使纵梁产生向两侧偏转的可能性越大，越不利于纵梁本身吸收能量。S21的距离就比较大，图2.2.3-2则是在S21的基础上修改之后的情况。 如图2.2.3-1所示，Line 1与Line 2为纵梁的脊线，可以看出Line 1与Line 2有一定的夹角，当受到冲击的时候，纵梁前端有绕“O”点向下或者向上转动的趋势，很显然不利于能量的吸收。图示Line 1与Line 3才是理想情况，而且Line 1与Line 3的平行距离要取经验值并且要兼顾前保险杠安装横梁部分，然后再根据CAE分析的结果来做适当调整。这个可以说是纵梁设计中的难点。S12的纵梁之所以做成这样实非得已，因为要避开转向横拉杆，才使纵梁的的中部拱起，使脊线变得不再水平。 - 11 - 发动机舱总成设计指南 Section A Section B Section C 图2.2.1.2,3 如图2.2.1.2-3所示，Section A为S12数模状态。事实上吸能效果最好的是Section B，因为圆形的截面能使纵梁均匀受力，避免在纵梁受到碰撞的时候严重变形或者是使焊点拉脱，并且使碰撞能量很舒服的向后传递。但是由于发动机舱内有很多东西，圆形纵梁占据Y向空间，而且有些件要固定在纵梁上，最重要的使发动机悬置，所以圆形纵梁的实现有一些难度。为了尽可能实现这一目 X:=10~20:。 的，现在许多纵梁结构采用大致的六边形结构Section C，图中 另外几乎所有的车型纵梁内部都要加入加强板，需要注意的是它的长短要根据实际情况确定，太长的话，在碰撞中，由于纵梁前端强度比较高，不容易吸收能量，而直接把能量传递到后面，会使侧围和门盖系统受到太大的冲击。如果太短的话，纵梁前端强度太低，碰撞时前端变形剧烈，会使安装发动机悬置支座的部位受到破坏，当然如果这个位置受到破坏，发动机便会脱离支座很快侵入驾驶舱对人员进行伤害 - 12 - 发动机舱总成设计指南 2(2(1(3 水箱横梁的概念设计 由于该部分与造型的关系比较密切，所以整个把S21的该部分全部抛弃，全新设计。参考一下如图2.2.1.3-1所示，我们可以看到这款造型和一般的车型不同的地方在发盖和前翼子板的分缝线――在侧面(其它车型几乎清一色在上面)，提到这一部分，就颇为感慨，博通公司当初就不喜欢S11的前大灯安装方式，既然如此，为什么还要把分缝线做到侧面，这样的话，大灯安装横梁作出来之后肯定形状特别怪异，工艺性极其不好，因为我们不能象做CHERY B11和T11一样把它拉直，如图2.2.1.3-2所示为发放状态的数模，我们在前大灯安装横梁的下面增加了一块加强板与之焊接来控制前大灯安装横梁的变形。 注:只有在分缝线主体在大灯之上的时候，才能很好的保证前大灯安装横梁的工艺成型性和强度。要不然只有修改成S11的样式(如图2.2.1.3-2中红线包围的部分)。 此件形状很不规则，冲 压后形状很难保证。 发盖和前翼子板分缝线 图 2.2.1.3,1 图 2.2.1.3,2 要与S11的发盖锁结构，所以该部分参考了S11的钣金结构。 - 13 - 发动机舱总成设计指南 水箱横梁的结构比较简单，但是要保证和前保险杠、格栅、前大灯、雾灯、水箱、散热器等的配合关系。 前舱的设计要点就是满足碰撞法规，在碰撞中，我们希望水箱横梁总成在碰撞中或者是平时的行驶过程中能很好的控制发动机舱的稳定性，因此我们要保证这一块的强度。 Section A Section B 图 2.2.1.3,3 图 2.2.1.3,4 如图2.2.1.3-3所示为12的其中的一个典型截面。 如图2.2.1.3-4所示，平时用到的截面主要有这两种，其中Section A的强度要高于Section B。在S12中由于水箱横梁的跨度比较大，而且大灯安装横梁部分弯曲比较厉害，所以必须加强水箱横梁结构，采用Section A类型的截面，同时又增加一个加强板来保证它有足够的强度。 一般来说，喇叭是要放在这个位置的，S12也不例外，如图2.2.1.3-5所示。 由于法规对喇叭的声强有规定，喇叭自身的问题我们管着，但是我们要保证安装喇叭的强度，而且要保证喇叭安装的稳定性，不能引起强烈共振一起晃动或转动。所以我们利用型面进行对喇叭一般很容易产生的转动进行限制，如图2.2.1.3-6所示的截面。 - 14 - 发动机舱总成设计指南 喇叭安装柄 喇叭安装支架 图 2.2.1.3,5 图 2.2.1.3,5 2(2(1(4 前翼子板的概念设计 TYPE A TEPY B 图 2.2.1.4,1 图 2.2.1.4,2 S11翼子板上安S12翼子板上安装 装孔位置处截面 孔位置处截面 - 15 - 发动机舱总成设计指南 如图2.2.1.4,1所示为一般车型翼子板的典型结构，结合S12的实际情况，如果我们做成一般形式也就是如图2.2.1.4,2的TEPY B，那么就会在视觉上造成一种比较差的影响(能看到翼子板安装螺钉)，因此最好采用TYPE A。 翼子板概念设计的时候应该选择好翼子板的安装孔位以及安装方式，务必保证安装孔的数量不要太多，同时也不能出现有些地方缺乏固定而引起变形。 另外，翼子板设计中下列几点需要注意: 1(不能与发盖铰链及发盖支撑板安装座干涉; 2(如图2.2.1.4,3所示的倒角尽量控制在1.0mm左右; 图 2.2.1.4,3 - 16 - 发动机舱总成设计指南 2(3 Layer,out检查 主要是检查各个部分之间的焊接关系，以及白车身是否与总布置、底盘、电器等部门所属件干涉或者是是否保留有足够的间隙。 2(4 关于冲压件、装配树和明细表 概念设计阶段之前，凭经验，就应该列出必需件的冲压件清单(Part List)，以后不断完善，它一直贯穿与整个设计过程。而装配关系树可以直接的反映出白车身的焊接关系，无论是总成之间或者是部件之间，这个装配关系表，BIW可以首先起草，然后和规划设计院共同检查是否有不合适的地方。那么明细表的作用就是便于以后的管理，它可以把所有的件的所有状态、所有版本、所有的设计变更过程以及材料、镀层、料厚、重量等等一切与零部件有关的东西都表示出来。 2(5 关于概念设计阶段数模的发放 一般来说，设计开始后20个工作日，就可以把第一批比较粗糙的数模发给CAE部门，供他们分析主要截面。进行到第45个工作日的时候，就应该把第二批比较粗的数模再次发放，供CAE分析车身的固有模态等静态特性。参考表2.2.1,1，可以看出S12项目概念设计持续了105个工作日左右，而带有Layer-out检查的二维图则占用60个工作日。 注意:在Layer-out检查完之后，要尽快把车身数模发放给CAE部门，用来进行首轮碰撞分析，并商定结果反馈时间。 - 17 - 发动机舱总成设计指南 三(详细结构设计 之所以把设计分为概念设计和详细结构设计，主要是基于以下几点考虑: 1(综合考虑白车身的各个部分之间的搭接关系，确定涂装、焊接以及总装可能性; 2(尽可能快的给CAE部门提供数据供分析，确定白车身处于此种阶段的车身结构在性能上有哪些缺陷; S12项目概念设计的时间用了105天左右，事实上国外比较成熟的设计公司远用不了这么长的时间，所以表2.2.1,1所表示时间仅仅给下次设计提供了一个参考。 一旦概念设计经过多方检查没有什么问题的时候就可以放心大胆的进入结构的详细设计阶段了。所谓详细，就是对概念设计阶段数模的完善，无需解释大家都很清楚，它主要包含以下几点: 1(消除干涉; 2(冲压件的工艺性能; (完善冲压件的型面、结构，使之满足功能要求，保证车身强度，同时还要考虑车身减重; 3 4(确定焊点位置; 5(保证涂装、焊接、装配的可实施性和方便性; 6(确定料厚; 7(保证冲压件的制造成本在可控范围之内。 3(1 工艺性 3(1(1 冲压工艺性 辛辛苦苦做出的数模如果做不出来或者是要增加成本的时候，那么无论它看起来多么漂亮，结构强度多么高，都是一个失败。看一个结构设计师的水平怎么样，在满足功能要求的情况下，谁的件在冲压性能方面表现优秀谁的水平就高。有了这个认识，就要多看现场制件、多问冲压工艺人员，来提高自己在这方面的能力。这个是要看自己的积累，略 3(1(2 焊接工艺性 - 18 - 发动机舱总成设计指南 这里主要提出一点就是板料层数和板料总厚度，一个原则就是二层板料厚度不要超过5.4mm，三层板料厚度最好不要超过5mm，而 四层板料厚度不要超过4mm，一般不采用四层板料，而且现在车身设计中有一个尽量避免三层板料的趋势。 关于焊接电极、电流还有熔核的问题，这些问题也是现场问题的发现和积累。比如说不能让两层板料厚度相差太多，否则会因为 熔核太靠近薄板料导致薄板的熔穿，影响焊接质量。 还有关于焊接的方便性也要注意，它直接影响焊接速度。比如下面几点: 1(大件上面尽可能避免使用凸焊螺钉或凸焊螺母; 2(加强板上尽可能少用凸焊螺钉，最好采用凸焊螺母; 如图3.1.2,1所示，红色区域的两个凸焊螺母用来安装ABS支架的，如果换成凸焊螺钉，在总装方便操作工安装ABS，但是在焊装这个问题就很突出，因为图示蓝色件(左前纵梁内加强板)焊接完凸焊螺钉之后，当再与左前纵梁内板前/后部本体共同装上夹具的时候，想让加强板上的凸焊螺钉准确的放进纵梁内板后部本体上相应孔的可能性很小，所以相当困难。 图3.1.2,2 3(板料与凸焊螺钉或螺母的可焊接性;并不是所有的凸焊螺母或螺钉都能很好的焊接到板料上，比如说，2.0mm厚度的板料与M6 的凸焊螺钉焊接的时候，焊接电流可能会烧毁螺钉。 4(陈工补充一下。 - 19 - 发动机舱总成设计指南 3(1(3 总装工艺性 这一点问题不是多问总装工艺人员，多去现场逛逛，提高自己的感性认识。 3(2 详细结构设计阶段的数模发放 参看表2.2.1,1。 3(3 右舵车的开发 右舵布置好以后，发动机舱需要做的改动并不是太大，因为前舱为了同时适应左右舵，所以大部分件尽可能做得对称。唯一比较大的改变是右前轮罩内板后部本体和减震器座本体以及各自的加强板，这些改变是为了避开右舵车的真空助力器(理想间隙为8mm以上)。理论上可以做到左右对称，但是我们认为由于针对右舵引起的轮罩改变使得轮罩内板后部本体与减震器座本体的焊接搭边减小，可能会降低连接强度，所以左边没有采用右边的结构。 3(4 美洲版白车身的开发 3(4(1 针对美洲市场的可行性分析 白车身针对美洲版需要改动的部分不是太多。 3(4(2 美洲版车身发动机舱的结构设计 - 20 - 发动机舱总成设计指南 四(关于法规标准对发动机舱的影响 市场的游戏规则是先入为主，汽车标准也是这样，在日本汽车NX之前，全球汽车分为欧洲和美国两块，能提出标准的也是这两大家子，至少到目前为止。现在我们主要考虑的有FMVSS(联邦汽车安全法规，Federal Motor Vehicle Safety Standard)、ECE法规、NCAP还有保险公司推出的IIHS。关于汽车方面的法规标准，欧洲和美国的标准互有参考，也各有不同，有时开发的汽车满足了一家也同时满足另一家，但有时不得不开发两种东西来分别满足两种标准，以便在两个市场上都可以销售。 开发前期，参考欧洲的法规多一点，然后再针对美国法律法规的要求作出一定的修改或开发其它部件来满足美国的要求。下面是由于法规标准的愿意对发动机舱的影响而不得不考虑的。 1(由于发动机舱内和白车身连接的其它件的法规要求，从而转嫁到白车身上面所影响的件如下表: 序号 牵涉件 法规要求 车身结构要求 1 喇叭 安装支架要强度高，对喇叭有限位要求。 2 3 4 2(前碰撞试验FMVSS208要求: 50, 男性假人:系安全带 (30mph,48Km/h)不系安全带(25mph,40Km/h)从 0?到 30?在两个方向撞向刚性障碍; 50,的女性假人:系安全带 (30mph)、 不系安全带(25mph) 以0?撞向刚性障碍; 50,的女性假人: 40,偏置碰(25mph)，柔性障碍; 警告:从 model year 2008 碰撞速度将从 30提高到35mph (将从 1/9/2007 到1/9/2010采用)。 考虑部件: 底盘:按美国法规设计的零件可符合欧洲法规; 车身前结构:按美国法规设计的零件能满足欧洲法规要求; 前保险杠:有需要开发新件来同时满足两种法规要求; 前横梁(副车架):有需要开发新件来同时满足两种法规要求。 - 21 - 发动机舱总成设计指南 由上述可以看出，前保险杠需要根据美国法规开发新件来满足，所以与保险杠相关部分就要作出更改或者开发新件针对美国市场来替换。 3(IIHS偏置障碍碰撞(IIHS Offset Barrier Crash)试验 速度:40mph(64.4km/h)，40%的偏移，与可变形障碍(deformable barrier)碰撞; 假人(dummy):50%男性; 考虑部件: 底盘:按美国法规设计的零件能满足欧洲法规要求; 白车身前部结构:按美国法规设计的零件能满足欧洲法规要求; 前crash box:有需要开发新件来同时满足两种法规要求; 前横梁(副车架):有需要开发新件来同时满足两种法规要求。 4(风挡区侵入FMVSS 219法规要求: 描述:在前碰撞试验中发动机舱内和前舱盖零部件不许侵入“风挡区域” 考虑部件: 前舱盖系统:欧洲法规同样能满足美国法规要求; 由上面的法规(除去第一条)可以看出，主要是出于对整车安全的考虑，而归结到发动机舱的主要是对碰撞方面的安全要求。这里提一点关于碰撞的一点东西。 法律法规对汽车的安全规定主要分为两个方面:主动安全和被动安全，主动安全是对行人的保护规定，被动安全则是对乘员的保护。现在汽车设计对主动安全的研究还处于初级阶段，比较成熟的是被动安全，一定车速下的碰撞之后，要让乘客活着出来，而且要尽可能少的受到伤害。对于这一点，安全气囊、安全带的运用在一定程度上保护了乘员。但是这只是一方面，最重要的也是最根本的是车子本身的问题(除了安全带、安全气囊等辅助装置)。我们现在考虑一下车身，特别是发动机舱。 首先我们清楚，我们保护的重点是乘客，而不是用多少钱换来的奔驰宝马。当然，在你完全可以保证乘客安全的情况下来经可能而尽可能不让座驾进入回收站，这应该是最完美的(目前为止，就以50Km/h的速度来碰撞，不进回收站是很难保证的)。这样的话，就最后用来对车身安全性能表现进行评分的时候，问题就简单多了。 我们保护乘客的因素主要有以下几点: - 22 - 发动机舱总成设计指南 1(前围板、车门、护板等车身件对驾驶舱的侵入对乘客的影响; 2(方向盘、脚踏板、座椅、仪表板等对乘客的伤害; 3(碰撞后的使车从运动到静止的加速度对乘客的伤害; 一般来说，要达到对乘客相同的保护指标，大车比小车有着先天的优势，因为大车有着先天的优势，就正碰、偏置碰而言，它的发动机舱比小车的大的多，纵梁轮罩保险杠等吸能结构都能很好的完成吸收能量的任务，从而减弱驾驶舱区域变形;如果是侧碰，大小车的区别将会更加明显，抛开车辆前进的速度而言，相对碰撞物而言，他们都是静止的，被同样的物体碰撞，肯定是小车受到的伤害比较大，进而危害里面的乘客。 车辆以一个速度碰撞障碍物，直至静止，车身吸收的能量是一定的，它最终转化为车辆本身的变形(以及少量散热)。那么怎么才能把这个能量分散到可以接纳它的地方就是一个重点，另一个重点就是保证一个人体可以接收的加速度，如果某一时间的加速度特别大，很容易导致乘客的受伤，五腹内脏、大脑等都是无法承受的。 其中对于碰撞能量的吸收方面，一般来说要尽可能让发动机舱吸收大部分的能量，因为有一点可以肯定，那就是安全要求中的最重要的一点就是乘客，那么我们所要做的一切就是为这一点服务，只要人不受伤什么都可以接受。 对于大车而言，纵梁有足够的长度，保险杠也可以做的很大，能量的吸收可以做的很好，比较容易的在防火墙之前就可以把问题解决掉; 而对于小车而言，特别是装有比较大的发动机的小车，纵梁的吸能区域就要小得很多，想指望它来吸收绝大部分的能量有一点牵强，就是说我们可以借助于一定的结构(如SHOT GUN、副车架Sub frame、纵梁后支板)把能量导入到侧围、前地板、门槛等部件上面，参见图4,1。 对于计算机辅助碰撞分析的结果，有三点必须注意: 1(变形大，不一定吸能多;举一个简单的例子，一根铁丝，哪怕一点点力就可以让它来个翻天覆地的变化，而我们把它做成钢 管，很大的冲击都很难看出明显的变形。就是说，在车身碰撞分析结果中，有时候我们会看到某个地方的变形很剧烈(比如说 前地板)，是不是就代表它吸收的能量超过了它所能承担的负荷能，不一定是，我们有可能改变它的结构或调整加强结构的数 量、形状、方向等来让它吸收更多的能量，但是变形却在我们可以接受的程度，这样可以为发动机舱减少不小的压力。同时这 一点为项目的进程的加快有很大的帮助，不至于为了把所有能量挡在防火墙之前耗费太多的时间。 2(吸能多不一定好。比如说，正碰分析中，发动机舱吸能效果很显著，但是加速度曲线就是降不下来，这样就可以考虑这把能量 再转移到其它地方。如图4,2所示为S12正碰分析的加速度结果曲线，可以看出前40um发动机舱的吸能效果占据了很大的 比例而导致加速度居高不下，这样就要考虑削弱这个地方的吸能效果。 - 23 - 发动机舱总成设计指南 3(不能一味生搬硬套外国人的说法，比如说前围板的侵入量不能超出某个数据，真是这样的吗,如果真的打破沙锅问到底，他们 或许会说:什么都不是绝对的。因为他们之所以给出某个数值(所谓的经验值)肯定是有目的的，比如说“达到某个数值会伤 害乘客”，也就是说避免乘客受伤才是目的，如果我们做到不使乘客受伤，即使超过某个数值也没有关系。就说前围板，它在 某个部位的侵入量很大，但是对仪表板的毁坏或影响不到脚踏板等等，并不足以伤害到乘客，这样我们是应该允许出现这种情 况的。活学活用才有创新。 这三点很重要，要不然很容易误入歧途。 图4,1 图4,2 - 24 - 发动机舱总成设计指南 五(总结 无 七(参考文献 无 - 25 -