某重卡脚踏板区域车身结构的优化设计

吴 　 迪

(江淮汽车股份公司技术中心 车身电子研究院，安徽 合肥 230601)

某重卡脚踏板区域车身结构的优化设计

吴 迪

(江淮汽车股份公司技术中心 车身电子研究院，安徽 合肥 230601)

摘要：以重卡为基础介绍车身脚踏板区域车身结构强度不足的原因，提出对车身脚踏板区域车身结构强度弱的整改方法，解决脚踏板区域强度不足的问题，增加踩踏脚踏板区域的安全性，此结构的优化为脚踏板结构的设计提供了指导与参考。

关键词：重型卡车；强度；结构设计；安全

汽车行业的发展日新月异，安全性已经逐渐成为广大车主购车时考虑的首要因素，即使由于资金等现实因素制约，潜意识里仍将安全性列为重点。对于商用车来说，脚踏装置的功用是便于用户进入驾驶室，也是进入驾驶室的唯一途径。近些年来，国内很多重卡出现了踩踏踏板偏软的问题，引起顾客强烈的抱怨，从而影响顾客的满意度，失去客户的信赖，也就失去了市场的竞争力。因此，汽车的蹬踏安全性越来越得到业内更多的关注。车身作为载体为脚踏装置提供安装点，若连接踏板的车身钣金强度不足，将会影响蹬车的稳定性，严重时，车身钣金开裂后，踏板装置失去支点，乘员无法安全地进入或离开驾驶室。车身不像其他的专业零件只需换装零件即可，且难于维修，更换成本更高。所以，车身结构设计的合理化将决定蹬踏踏板的安全稳定性。

车身的强度的高低涉及到钢板选材以及车身的焊接状态的优劣，同时也与车身的结构设计密切相关，因为设计合理的车身结构，将有利于力的传递，减少应力集中的现象，从而获得更好的安全性。本文分析了脚踏板区域车身结构强度弱的原因，提出了车身结构设计的基本思想和具体方法，有效地提高了安全性。

1脚踏板区域强度不足的原因分析

相对乘用车或是轻卡驾驶室，重卡驾驶室的车身比较高，脚踏板装置的前端固定在前门柱外板下连接板上，脚踏板装置的后端固定在地板裙板前面板上。驾驶员或乘员通过踏板进入驾驶室，蹬踏踏板时，踏板受到一个Z向向下的力，由于踏板与车身钣金件是固性连接，此时，踏板会施予一个沿Y轴轴向的扭矩，产生的扭矩主要集中在前门柱外板下连接板上。并且，驾驶室踏板悬臂短，前端固定点整体强度弱，在受到力和力矩时，不能很好地将力传递到前门柱外板上或是其他区域。久而久之，驾驶室的大幅度振动大大降低了钣金的疲劳寿命，最终导致前门柱外板下连接板开裂，从而影响蹬车的安全性。

脚踏板区域钣金开裂原因主要有以下三点：

(1)踏板悬臂短，应力较集中；

(2)车身设计结构不合理，受力集中某一区域，且受到的力无法传递出去；

(3)车身钣金强度不足。

2脚踏板区域车身设计原则

对脚踏板区域车身结构设计，主要从以下几个方面着手：

(1)材料：钣金的选材对车身的强度有着重要意义，对于车辆受到撞击概率比较大的区域，可采用高强钢材料进行防护，其他的区域一般采用板材为冷轧低碳钢板DC03或DC01，这样可以在保护车身安全的情况下，节省成本。

(2)结构：良好的结构设计可以使力充分传递到其他区域，避免局部区域应力集中，在保证强度的状态下，不需要使用强度大的高强钢，不但节约了成本，同时也不会使工艺复杂化，此方法在车身设计中要重点考虑。

(3)工艺：首先保证冲压件的质量达到设计要求，不允许有毛刺、开裂或起皱现象；其次要确保焊装工艺实施的可行性及操作方便性，提高焊接精度和强度；最后，在进行总装工序时，操作方便性可以提高零部件的安装精度，从而保证合格的产品下线。

本文主要从车身的结构设计方面进行讲述。

3车身结构设计

3.1增加受力传递结构

通常车身结构中踏板只是与裙板前面板通过螺栓连接，蹬踏踏板时，受力集中在裙板前面板上。裙板前面板的材质为SPCC，料厚为0.8mm。蹬踏踏板时，沿Y轴轴向受力较大，裙板变形量较大，内部并没有增强的结构(如图3所示)。对于目前现状，可以采用在踏板支架总成与地板或是车架增加连接支撑杆结构，这样可以把力传递到车架或是地板上，减缓裙板前面板集中受力的状况。本文以在踏板支架总成和地板增加连接支撑杆为例进行说明。

3.2采取的方案措施

在地板与脚踏板支架总成之间增加一个斜撑杆总成(一个地板支架组件和蹬车踏板支撑支架总成通过两个Q140820的螺栓连接而成)，如图4、图5所示。斜撑杆的上端与地板进行固定，斜撑杆的下端与踏板支架总成进行固定。增加斜撑杆后，在螺栓连接处分别给地板沿Z轴向上的力和踏板支架沿Y轴负向的力，沿Y轴负向的力可以抵抗裙板前面板的变形，如图6所示，从而解决裙板前面板应力集中的问题。

结构设计后，经过CAE分析以及实物验证，踏板区域受力得到了明显的改善。

4结语

在车身设计过程中，局部区域强度弱的问题不可避免，但是可以采取措施积极地防范，良好的结构设计可以提高车身的安全性。本文以某重卡白车身为基础，从结构设计方面进行讲述，提出通过力的疏导来缓解应力集中的设计要点，可有效地提高车身的强度，为白车身的强度设计提供指导和参考。

参考文献：

[1]陈家瑞.汽车构造(第四版)[M].北京：人民交通出版社，2002.

[2]邓文英，郭晓鹏.金属工艺学[M].北京：高等教育出版社，2008.

[3]赵九江，张少实，王春香.材料力学[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1995.

责任编辑：张耀华

作者简介：吴迪(1988—)，男，山东蓬莱人，助理工程师。研究方向：车身设计。

收稿日期：2014-12-09

中图分类号：U462.2

文献标志码：A

文章编号：1674-6341(2015)01-0026-02

doi:10.3969/j.issn.1674-6341.2015.01.012