駕駛室前圍鈑金更改電測分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)

摘 要：某重卡駕駛室前圍鈑金更改后通過試驗(yàn)電測分析進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高前圍鈑金結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，降低駕駛室前圍鈑金在行駛中出現(xiàn)疲勞損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：前圍鈑金；電測；疲勞損壞

中圖分類號：TG306 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）3-0073-02

駕駛室白車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐久性是評價(jià)一輛汽車好壞的重要指標(biāo)，是客戶購車重要的考慮因素，任何駕駛室白車身系統(tǒng)的更改都需要做充分的試驗(yàn)測試分析優(yōu)化。對某重卡駕駛室前圍鈑金更改方案，通過試驗(yàn)電測分析進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高前圍鈑金結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

1 材料極限應(yīng)力分析理論

零件材料的極限應(yīng)力線圖見圖1，材料的極限應(yīng)力曲線即為折線A'G'C。材料中發(fā)生的應(yīng)力如處于OA'G'C區(qū)域內(nèi)，則表示不發(fā)生破壞；如在此區(qū)域以外，則表示一定要發(fā)生破壞；如正好處于折線上，則表示工作應(yīng)力狀態(tài)正好達(dá)到極限狀態(tài)。

2 測點(diǎn)布置及試驗(yàn)路況

前圍鈑金布置8個測點(diǎn)，位置見圖2，測試路段全長約6 km，采樣時間約為13 min，車速按試驗(yàn)場要求，路況見圖3。

3 測試結(jié)果

測試車輛完成8 000 km強(qiáng)化壞路試驗(yàn)拆解后仔細(xì)檢查未發(fā)現(xiàn)前圍鈑金有疲勞損壞的現(xiàn)象，收集所有測點(diǎn)應(yīng)力數(shù)據(jù)顯示除4號測點(diǎn)外，其他測點(diǎn)應(yīng)力值均較低（小于50 Mpa），各路況下應(yīng)力最大位置均為4號測點(diǎn)處，4號測點(diǎn)波形圖和測試數(shù)據(jù)見圖4和表1。

4 電測數(shù)據(jù)分析

由于缺少材料脈動循環(huán)變應(yīng)力的疲勞極限無法繪制出D點(diǎn)，我們保守地直接將對稱循環(huán)的疲勞極限A與屈服極限C兩點(diǎn)連成一條直線，見圖5。

根據(jù)材料極限應(yīng)力分析理論可繪制出4號測點(diǎn)材料極限應(yīng)力線圖，并將動態(tài)電測數(shù)據(jù)輸入線圖中（見圖6），從圖中可看出超出材料極限應(yīng)力曲線最多的點(diǎn)為石塊路路段測點(diǎn)，最大值為165.57，最小值為-159.26，平均值為3.15，應(yīng)力幅值為162.41，M點(diǎn)坐標(biāo)值為（3.15，162.41），A點(diǎn)C點(diǎn)坐標(biāo)分別為（0，135）（260，0），以此求出M1點(diǎn)的坐標(biāo)值為（ 2.59，133.65），故材料疲勞極限為2.59+133.65=136.25；該測點(diǎn)最大應(yīng)力為165.57，得出安全系數(shù)為0.82，同理可求出4號測點(diǎn)在其他路段的安全系數(shù)。

5 優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)電測數(shù)據(jù)分析結(jié)果，車輛在惡劣工況下運(yùn)行時，前圍鈑金4號測點(diǎn)區(qū)域應(yīng)力超過材料的疲勞極限應(yīng)力，該區(qū)域鈑金出現(xiàn)疲勞損壞的風(fēng)險(xiǎn)很大，必須提高該區(qū)域材料的疲勞極限應(yīng)力和降低該區(qū)域的應(yīng)力值，經(jīng)過多次分析討論對策如下：

對策1：材料由DC01改為B170P1

更換材料后，4號測點(diǎn)所有路段應(yīng)力值都位于紅線區(qū)域內(nèi)（見圖7），安全系數(shù)上升了20%左右（見表2），換材料后零件的疲勞壽命為原件的5倍（1.29）左右。

對策2：4號測點(diǎn)區(qū)域空調(diào)安裝點(diǎn)加橡膠墊片減振。

在石塊路和石板路路況下，車輛振動最為嚴(yán)重，4號測點(diǎn)區(qū)域有個空調(diào)安裝孔見圖8，空調(diào)抖動造成安裝孔振動嚴(yán)重，加橡膠墊片可降低該處的振動幅度，以達(dá)到降低應(yīng)力的效果。

6 結(jié) 語

本文介紹通過試驗(yàn)電測分析對某重卡駕駛室前圍鈑金更改方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化后的零件疲勞壽命增加5倍左右，降低了駕駛室前圍鈑金在惡劣工況下行駛出現(xiàn)疲勞損壞的風(fēng)險(xiǎn)。掌握該試驗(yàn)電測分析方法可有效降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)和有針對性的對零件進(jìn)行局部優(yōu)化設(shè)計(jì)，對模具投資大、周期長的車身鈑金類零件設(shè)計(jì)有著積極的指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2] 成艾國，沈陽，姚佐平.汽車車身先進(jìn)設(shè)計(jì)方法與流程[M].北京：械工業(yè)出版社，2011.