某右舵车型前围板总成结构改进

蒋子庆　曾凤　周文斌

【摘 要】在某右舵车型初版数据锁定后对其偏置碰撞性能进行CAE分析后发现，制动踏板跳动量、离合踏板跳动量和转向管柱侵入量未达到目标。通过对某右舵车型前围板总成结构的研究，对局部结构进行优化，并利用CAE辅助分析对比，采用合适的加强方案，使碰撞性能达到目标，提升了整车安全性。

【关键词】前围板总成；结构优化；CAE分析；碰撞性能

【中图分类号】U467.14 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）01-0041-04

0 引言

随着汽车性能的提升和高速公路的发展，汽车的行驶速度越来越快，同时汽车数量的迅速增加，使得交通事故更为频繁地发生，汽车的安全性越来越受到人们的重视。对于很多难以避免的事故，汽车的被动安全性非常重要。车身作为被动安全的一道防线，对乘员的保护有重大意义。

在汽车发生碰撞时，车体结构侵入乘员空间造成的接触伤害是主要的伤害成因之一。在汽车碰撞中应尽量避免对乘员的接触伤害，绝对保证乘员舱结构的整体刚度，避免自身塌陷或其他结构的侵入造成乘员伤害[1]。因此，前围板总成区域要有较高的结构刚度，足以支撑碰撞力而减少本身开裂，保证乘员的生命安全。

早期的被动安全性研究主要是通过大量的试验来进行，采用同样的碰撞过程反复进行，并收集数据。这样的试验方法需要相当长的时间并花费大量的资金，结果还不一定理想。随着计算机辅助工程（CAE）的迅速发展，将其运用到汽车的碰撞模拟分析中，极大地降低了汽车的设计成本和研发周期，并且获得更为精确的数据可用于对汽车结构的进一步优化。

在进行车身设计的过程中，我们通常会采用CAE辅助分析，确认车身的碰撞安全性能，对未达到目标的结构进行优化，以达到设定目标，保证整车的安全性。

1 背景

某车型需改型出口到外国。与我国驾驶员的座位位置于汽车驾驶室内的左侧不同，该国驾驶员的座位置于汽车驾驶室内的右边，车靠左行驶。因此，对原有车型的前围板总成区域结构进行了大量更改，设计出相应的右舵车。在对此右舵车型初版数据的碰撞性能进行CAE分析时发现，制动踏板跳动量、离合踏板跳动量和转向管柱侵入量未达到目标，需要优化车身结构以提升碰撞性能。初版方案分析结果见表1；初版方案前围侵入量分析示图如图1所示。

2 分析

研究分析后认为，结构碰撞分析未达目标的原因如下。

（1）此右舵车型在左舵车型的基础上进行更改，发动机位置仍位于对左舵车偏置碰撞有利的发动机舱右侧。发动机位于右舵车驾驶员位置正前方，且刚度较大，碰撞时发动机没有吸能作用，反而易向前围内侵入。

（2）此右舵车型的前围离合、制动踏板区域没有足够的加强支撑结构，不能有效地控制碰撞变形，导致离合、制动踏板区域侵入量过大（如图2所示）。

由于发动机的位置不能调整，所以需通过前围区域结构改进来改善车辆的碰撞性能。

3 方案的制订及分析

3.1 方案一

方案描述：在前围板离合踏板附近增加1根纵梁，将前隔板下安装板及前围板前横梁的腔体连接在一起，提升前围离合区域刚度（如图3所示）。

方案分析：由CAE分析结果可以看出，随着离合区域的加强，制动、离合踏板跳动量及转向管柱侵入量有明显改善，但前圍中部加强使右侧油门踏板区域相对偏弱，导致油门踏板跳动量未达到目标。方案一分析结果见表2。

3.2 方案二

方案描述：将油门踏板安装支架延伸支撑到右前侧板上，以便利用右前侧板区域的腔体增加前围刚度（如图4所示）。

方案分析：由CAE分析结果可以看出，加强方案能提升碰撞性能，但由于加强主要在前围右侧，处于中部的离合踏板跳动量距目标还有一定的差距。而且，新油门踏板安装支架成型性差，方案难实施。方案二分析结果见表3。

3.3 方案三

方案描述：在前围内侧的前围下中延伸板上增加支撑板，连接到前围板前横梁腔体处，提升前围中部刚度（如图5所示）。

方案分析：由CAE分析结果可以看出，此方案对碰撞性能有明显的提升，但距目标还有少量差距，还需进一步改进。方案三分析结果见表4。

3.4 方案四

方案描述：在方案三的基础上对前围板加强板进行改进，将前围板加强板上、下部分别延伸到前隔板下安装及前围板前横梁腔体处，进一步提升前围刚度（如图6所示）。

方案分析：CAE分析结果中各项指标都达到目标，碰撞性能得到了提升。方案四分析结果见表5。

4 方案选择和实施

方案最终选定方案四：在前围内侧的前围下中延伸板上增加支撑板，连接到前围板前横梁腔体处，同时将前围外侧的前围板加强板上、下部分别延伸到前隔板下安装及前围板前横梁腔体处。该方案利用前隔板下安装及前围板前横梁的腔体结构，极大地增强了前围区域结构的刚度，提升了碰撞性能，进而提高了整车的安全性。

5 总结

在对某右舵车型前围板总成结构的改进过程中，我们尝试了在各个区域加强，并进行优化，最终得到了满足性能要求的改进方案，提高了整车安全性。通过各个方案的对比和优化，我们收获了提升碰撞性能的一些思路和经验，对今后类似问题的解决提供了很好的参考案例，且对后续产品的设计有重要的指导意义。

参 考 文 献

[1]张金换，杜汇良，马春生，等.汽车碰撞安全性设计[M].北京：清华大学出版社，2010.

[2]黄金陵.汽车车身设计[M].北京：机械工业出版社，

2007.

[3]成艾国，沈阳，姚佐平.汽车车身先进设计方法和流程[M].北京：机械工业出版社，2011.

[责任编辑：钟声贤]