談上彎梁散熱器安裝點結構設計

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摘要：通過對比某些型上彎梁總成的框架結構，結合路試散熱器安裝點開裂、脫落問題，對上彎梁散熱器安裝點結構進行優化分析，總結散熱器安裝點結構設計特點；為后續車型開發提供借鑒。

關鍵詞：上彎梁；散熱器安裝點；結構優化

1引言

上彎梁總成主要是為散熱器、冷凝器、發罩鎖等零件提供安裝點需求，由于散熱器體積、質量較大；因工況環境復雜和惡劣；對上彎梁連接點強度、剛度有著重要影響；本文通過上彎梁總成散熱器安裝點的結構進行對比分析，結合路試實驗數據，總結散熱器安裝點設計經驗，為今后進一步設計上彎梁總成散熱器安裝點結提供參考和借鑒。

2耐久路試實驗驗證問題原因分析

2.1某車型1：右上彎梁安裝點原設計集成膨脹箱支架上，且只有Z向1個焊點，對比分析了上彎梁左右安裝點的結構，結合CAE強度分析結果可以判斷出：1、由于左側安裝點的上彎梁周邊結構加強不足，在結構耐久試驗工況下安裝點處上彎梁產生高應力（184.6Mpa），最終導致安裝點處上彎梁鈑金開裂；2、由于焊接螺母處于加強板的端頭小翻邊上（翻邊高度16mm），且加強板翻邊僅左側與上彎梁1個焊點連接，上彎梁開裂后，加強板翻邊受力惡化且周邊結構懸空，最終導致焊接螺母翻邊疲勞斷裂（車型2故障模式相似）。為解決左側安裝點強度不足問題，新增加強板與上彎梁設計6個焊點焊接；結構使左右兩邊保持一致，加強板厚度為1.5mm；加強后的更改方案左右安裝點的上彎梁應力值范圍均降低到90Mpa以下，比原方案降低53%；

2.2某車型3：上彎梁安裝點原設計在上彎梁總成翻邊上，通過CAE強度分析:散熱器安裝點區域應力值155MPa（屈服極限155MPa），安裝結構為懸臂方式，2層板搭接結構；高應力集中導致鈑金疲勞開裂（車型4故障模式相似）。為解決安裝點位置高應力集中、強度不足問題，新增加“L”型的螺母加強板（厚度為1.5mm）新增加強板與上彎梁設計6個焊點焊接；將最高應力由156MPa下降25%至117MPa。

3結構理論分析

3.1散熱器作為安裝在車身前端框架上的輸入之一，下端通過襯套連接安裝在下彎梁上；上端通過螺栓連接安裝在上彎梁上；由于下端為軟連接，上端剛性連接，行車過程中散熱器安裝點主要受X向和Z向的力，Z向的力大部分為下彎梁承擔，上彎梁主要承受X向力；

3.2針對安裝點進行受力分析：安裝點位置主要受來自散熱器傳遞的X向力和Z向力，其中X向力為主；3.2.1散熱器安裝在上彎梁的翻邊上，該翻邊為懸臂結構，散熱器X向力作用下，焊點受剝離力最后導致焊點疲勞開裂。懸臂越長，安裝點開裂風險越高；路試實驗車型3&車型4前期設計均開裂；3.2.2散熱器安裝在上彎梁腔體中；安裝點焊接螺母處于加強板的端頭小翻邊上（翻邊高度16mm），加強板翻邊僅左側與上彎梁1個焊點連接，其他周邊與上彎梁本體離空；由于散熱器橡膠襯套易磨損，導致散熱器出現晃動；故安裝點區域長期在此工況下，X向和Z向都會受力作用；安裝點無X&Z向焊點連接；鈑金疲勞會導致安裝點開裂或螺母脫落的問題；路試實驗車型1&車型2均出現問題；

4結構優化措施匯總

4.1上述結構及CAE分析結構表明：散熱器安裝點設計在翻邊上的懸臂結構比設計在腔體里的應力高30%；在設計時應優先考慮腔體中；

4.2散熱器設計在腔體中時，散熱器安裝點的加強板應搭接在上彎梁的至少2個面上；確保安裝點周圍能布下X向&Z向的焊點，保證安裝點的強度和剛度；確保在極限工況下的安裝點強度；

4.3散熱器安裝點設計在翻邊上時，應減短懸臂長度，采用3層板連接；保證X向、Z向焊點空間；可采用單側使用2個安裝點連接，以降低安裝點附件應力，確保安裝點強度；

5小結

散熱器安裝點區域的車身結構具備一定的承重性和耐久性，本文通過對現有車型的安裝點結構存在的問題案例分析，通過路試驗證結果對比，總結在設計散熱器安裝點關注點，為后續開發車型提供設計經驗和方向。

參考文獻：

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[4]黃天澤，黃金陵.汽車車身結構與設計[M].北京：機械工業出版社，1997.

作者：楊昌文 侯明亮 陸譽文 單位：上汽通用五菱汽車股份有限公司