乘用車排氣掛鉤及其固定結構設計

張羽，劉峰，吳強

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

乘用車排氣掛鉤及其固定結構設計

張羽，劉峰，吳強

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

汽車排氣掛鉤設計時需綜合考慮功能結構設計和性能結構設計關鍵設計要素，避免因設計初期未充分考慮相關設計要點造成后期無法滿足汽車相關實驗性能要求，需要做多輪設計與驗證方案修改，造成不必要資源浪費。

汽車排氣掛鉤；功能結構設計；性能結構設計；性能要求

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.12.038

CLC NO.: U466 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)12-113-03

引言

排氣掛鉤是指用于連接車體與底盤排氣系統(tǒng)；在車體運動時約束排氣系統(tǒng)擺動并保證排氣系統(tǒng)安裝點性能的一種機加工件。近些年來在汽車結構系能分析及實車實驗測試過程中發(fā)現(xiàn)，排氣掛鉤本體及其固定結構設計的好壞直接影響到整車的NVH及疲勞耐久性能，鑒于上述問題，本文從汽車排氣掛鉤功能結構設計及性能結構設計給出相關指導意見，便于后期汽車相關設計人員參考借鑒。

1、排氣掛鉤功能結構設計

1.1 排氣掛鉤數(shù)量及布置位置設計（按照車體從前到后的順序）

底盤系統(tǒng)及CAE系統(tǒng)人員確認排氣掛鉤數(shù)量、位置的設定與排氣自身部件比重分布及CAE模態(tài)及約束性能分析相關，布置初期，底盤分組結合排氣系統(tǒng)自身結構比重分布預先設計排氣掛鉤的數(shù)量及固定位置，一般在二級催化器前部或后部附近位置設計一個掛鉤，由于一、二級消聲器重量較大，一般在其前、后共設計2～3個排氣掛鉤；針對部分較長軸距車型，出于性能要求，則會在二級消聲器與一級消聲器之間及二級消聲器后部的排氣管上設計1～2個相應輔助掛鉤（如圖一）；后期通過CAE相關性能分析再確認是否對排氣掛鉤的數(shù)量和位置進行調整。

圖1

1.1.1 排氣掛鉤數(shù)量及布置位置設計要點在進行排氣掛鉤設計時，車體設計人員在底盤分組設計

組將排氣吊耳懸掛位置布置在車體結構件部位，便于車體分組后期掛鉤或輔助固定結構設計簡潔化。

1.2 排氣掛鉤與車體固連方式設計

目前市面上乘用車排氣掛鉤于車體固定連接方式共分為三種：1、掛鉤本體通過二氧化碳保護焊直接與車體結構件連接。2、掛鉤本體和輔助支架固連后，將固定掛鉤的支架通過點焊方式固定在車體結構部件上。3、掛鉤本體和輔助支架固連后，將固定掛鉤的支架以安裝方式固定在車體結構件上。

表1

1.2.1 排氣掛鉤與車體固連方式設計要點

1.若車體結構允許出于成本考慮建議采用二保焊將排氣掛鉤本體與車體結構件固定；2.若考慮二保焊影響車體結構件性能，建議將掛鉤與輔助支架二保焊固定后再采用點焊或安裝方式與車體結構件進行連接；3.若考慮車體重量、掛鉤固定精度、搬運及后期掛鉤更換方便性，建議采用掛鉤與輔助支架固連后再用安裝方式與車體結構件進行連接。

1.3 排氣掛鉤結構形式設計

汽車排氣掛鉤主要功能為保證掛鉤本本體結構安裝定動剛度性能基礎上，連接車身本體結構與底盤排氣系統(tǒng)，為匹配底盤排氣系統(tǒng)安裝，排氣掛鉤需在結構設計上綜合車體結構與排氣系統(tǒng)位置做出相應匹配安裝結構，經(jīng)市場調研目前市面上現(xiàn)有乘用車排氣掛鉤結構形式，共梳理總結三大類十三種結構形式排氣掛鉤，具體結構形式如表1：

1.3.1 排氣掛鉤結構形式設計要點

1.建議車體設計人員在底盤分組設計吊耳固定位置時預先輸入車體結構約束，以便后期掛鉤結構或掛鉤固定結構設計簡潔化，避免因結構限制造成掛鉤結構設計復雜化；2.排氣掛鉤結構形式設計避免出現(xiàn)復雜三維折彎結構設計，否則工藝制造較難實現(xiàn)生產(chǎn)且實車拼焊時定位夾具較難控制掛鉤焊接定位精度。

1.4 排氣掛鉤端頭尺寸設計

排氣掛鉤端頭設計尺寸一般由底盤排氣分組輸入，目前市面上設置兩種通用化掛鉤，分別為Φ12單鉤和Φ10雙鉤兩種類型，其端頭對應設計尺寸如下：

圖2

2、排氣掛鉤性能設計

2.1 排氣掛鉤受力懸臂長度設計

圖3

排氣掛鉤受力懸臂長度a值（如圖3）的設計對排氣掛鉤安裝點動剛度性能有直接影響，經(jīng)調研相關乘用車掛鉤受力懸臂長度后，總結如下兩點規(guī)律：1.當掛鉤受力懸臂長度值a＜50mm時，此范圍內車型排氣掛鉤的固定，可根據(jù)具體需求采用不帶/帶支架或安裝的任何一種形式；2、當掛鉤受力懸臂長度值a≥50mm時，此范圍內車型的排氣掛鉤的固定則必須要借助輔助固定支架進行掛鉤固定。

2.2 固定排氣掛鉤鈑金料厚設計

1.針對工藝二氧化碳保護焊對焊接板材料厚要求及排氣掛鉤后期疲勞耐久問題，推薦相關設計人員后續(xù)設計車體與排氣掛鉤直接固連鈑金料厚≥1.5t；2.當排氣掛鉤與車體較大尺寸結構件直接固連時，出于車體重量約束考慮建議采用料厚≥1.5t輔助固定板與排氣掛鉤預先固連后再與相應車體結構件采用點焊或者安裝方式進行連接。

2.3 排氣掛鉤輔助固定支架材質設計

排氣掛鉤輔助固定支架在進行材質定義時需注意如下兩點事宜：1.固定排氣掛鉤輔助支架直接裸露在車體外部且經(jīng)常接觸到水汽，輔助支架容易出現(xiàn)銹蝕失效問題；2.固定排氣掛鉤鈑金需具有一定剛度，除考慮鈑金料厚外還需對鈑金材質強度也進行相應考慮；

2.3.1 排氣掛鉤輔助固定支架材質設計要點

1.考慮排氣掛鉤輔助固定支架長期暴露在車體外部，常接觸到水汽易出現(xiàn)銹蝕問題，故輔助固定支架需采用鍍鋅板材質制作；2.考慮排氣掛鉤固定鈑金剛度需求,建議后續(xù)設計車型采用DC01或其強度以上的材質制作。

2.4 排氣掛鉤材料及工藝處理設計

1.目前市面上排氣掛鉤制作材料均為35#鋼，從采購方便及成本考慮，建議設計人員在進行排氣掛鉤設計時采用35#鋼材質；2.考慮排氣掛鉤經(jīng)常裸露在車體下部，常受到水汽接觸容易出現(xiàn)銹蝕問題故建議排氣掛鉤機加工完畢后，需進行鍍彩鋅工藝處理。

3、結論

本文汽車排氣掛鉤設計從結構設計及性能設計兩方面綜合考慮，排氣掛鉤結構設計需要從初期排氣掛鉤布置位置及數(shù)量，排氣掛鉤與車體固連方式，排氣掛鉤結構形式和排氣掛鉤端頭尺寸進行考慮設計；排氣掛鉤性能設計時則需從排氣掛鉤受力懸臂長度，排氣掛鉤固定鈑金料厚，排氣掛鉤輔助固定支架材質（如需增加輔助固定支架），排氣掛鉤材料及工藝處理方面進行考慮設計，綜上涵蓋了排氣掛鉤結構、性能相關設計要點，供行業(yè)內相關設計人員進行參考借鑒。

Automobile exhaust hook and fasten structure design

Zhang Yu, Liu Feng, Wu Qiang
(Anhui jianghuai Automobile Co., Ltd., Auhui Hefei 230601)

Abstruct: During the design of automobile exhaust hook, we should consider its crucial structure design points of function and performance, to make sure some important design components won’t be left or they will not pass the experiment test laterly, if we not meet the technical regulations ,we need several rounds of design and test schemes modification , thus, lots of unnecessary resource will be wasted.

automobile exhaust hook; function structure design; performance structure design; performance regulation

U466

A

1671-7988 (2016)12-113-03

排氣系統(tǒng)初期給出排氣吊耳固定位置約束輸入，推薦底盤分

張羽（1985-），車體設計工程師，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司，從事車體結構設計。