某轻客车型冷凝器支架开裂分析及优化

王海萍，曹皇亲，吴春来

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）



某轻客车型冷凝器支架开裂分析及优化

王海萍，曹皇亲，吴春来

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

摘 要：冷凝器支架是汽车空调系统中的重要零部件，其强度、刚度性能十分关键。文章针对一款轻客车型的冷凝器支架开裂问题，进行系统的分析排查，通过对结构设计的CAD分析、故障件确认，确认开裂问题的主要原因，有针对性的进行整改验证，确认整改方案。最终通过道路试验强化验证，优化方案满足设计要求。这些设计经验，对于指导后期冷凝器支架设计有着积极的意义。

关键词：支架；强度分析；优化设计

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.03.017

CLC NO.: U472.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)03-51-03

引言

在空调系统中，支架类附件虽不是空调系统中的核心零部件，但是依旧是空调系统中的重要零部件。本文所述的轻客车型，后冷凝器布置于车架纵梁，冷凝器支架的可靠性直接影响到整个空调系统的安全性，受底盘系统工作的复杂性影响，后冷凝器开发设计后需要通过道路试验来验证其可靠性能。本文针对某轻客车型后冷凝器支架开裂的问题，通过CAE进行分析，找出原因，提出优化方案，并最终通过道路试验来验证其有效性。

1、优化方案

1.1 问题描述

图1　故障件照片

该车型后冷凝器支架布置于车辆左纵梁，在进行整车道路可靠性试验的过程中后冷凝器支架反复出现开裂的情况。故障里程统计如下：1号车验证里程14638km时支架开裂，2号车验证里程13400km(强化路7078km、山路5901km、一般公路461km)时支架开裂，3号车验证里程11762km(强化路6002km、山路3259km、一般公路2501km) 时支架开裂，故障照片如图1所示。

图2　数模示意图

1.2 原因分析

因后冷凝器支架在路试过程中出现断裂的情况，故针对故障模式进行CAE分析确认，找出其需要优化的部分结构。

分析其前六阶模态，支架的有限元模型及约束方式如图3所示,网格平均尺寸为10mm。

图3　支架有限元模型及约束方式

以下列出一阶振动的振动位移云图及应变能分布图：

图4　一阶模态位移云图（23.72Hz）

图5

图6　一阶模态应变能分布云图

其他二阶至六阶的模态位移云图和模态应变能力分布云图此处省略。

分析结果如下：

表1　前六阶模态分析结果

由模态计算可以得出：冷凝器支架低频振动是冷凝器和支架左右或者上下振动，且应变能主要集中在前后支架弧度拐角处，这与支架断裂处的事实相符。

1.3 优化分析

根据模态分析的结果看来，冷凝器及支架沿着X方向和Z方向的振动较大，导致应力比较集中。针对模态分析出现的问题，提出两种优化方案，对比原方案进行强度分析确认，具体分析如下：

图7　优化方案一结构示意图

图8　优化方案二结构示意图

原方案冷凝器带支架Ⅰ和支架Ⅱ，优化方案一增加了支架Ⅲ，优化方案二增加了支架Ⅲ和挂钩，图7和图8已对结构示意图做了明确的表达。

1.3.1 模态分析

对比两种优化方案与原方案的模态分析结果，可以看出方案二的模态改善显著。

表2　优化方案前六阶模态分析结果

1.3.2 强度分析

根据冷凝器实际固定方式固定冷凝器，施加重力场，在冷凝器上下、左右和前后六个方向施加载荷，每个方向施加4.4g和6g两种载荷进行强度分析，应力云图结果对比如图9所示：

图9　支架Ⅰ最大应力出现在负X轴6g工况

图10　支架Ⅱ最大应力出现在负X轴6g工况

对比两种优化方案与原方案的强度分析结果，可以看出方案二的强度改善显著。

2、效果验证

通过分析，可以看出方案二改善效果显著，随即进行了样件的可靠性试验。在进行整车道路可靠性试验的过程中，原故障里程数没有再次出现冷凝器支架开裂的情况。

3、结论

本文通过CAE对冷凝器支架开裂问题进行分析，完成了冷凝器支架的优化设计，解决了后冷凝器支架的开裂问题，为后期冷凝器支架的开发积累经验，有着比较积极的指导意义。

参考文献

[1] 卢秉恒.机械制造技术基础.[J].机械工业出版社.2011.1.

[2] 李立波,白龙.汽车悬置支架开裂分析及优化.[J].汽车实用技术2015.3.

Analysis and Optimization of condenser bracket about A Multi-purpose vehicle

Wang Haiping, Cao Huangqin, Wu Chunlai
（Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Jianghuai 230601）

Abstract:Condenser bracket plays an important role in the air conditioner of light bus.and it’s strength and stiffness are even more critical.Aimed at the crack failure of condenser bracket,the analysis was accomplished.Acorrding to CAE analysis of structure design,the main reason was verified.The test results of showed that the optimized condenser bracket was accorded to design.The experience of design have positive meaning to design in the future.

Keywords:Bracket; Strength analysis; Optimal design

作者简介：王海萍，就职于安徽江淮汽车股份有限公司。

中图分类号：U472.6

文献标识码：A

文章编号：1671-7988(2016)03-51-03