某轎車散熱器上護(hù)板卡接結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析

高東璇 肖 舉 王 韜

（四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 德陽618000）

汽車散熱器上護(hù)板能起到裝飾美觀的作用；保持散熱器、發(fā)動機(jī)艙清潔；從NVH 來講，能夠提供一些聲學(xué)性能，降低發(fā)動機(jī)的噪聲。通常情況下，汽車散熱器上護(hù)板通過子母扣或螺栓與前保險杠、前上構(gòu)件總成連接。

某汽車散熱器上護(hù)板總成的后端與前上構(gòu)件總成連接，它的前端與前保險上總成連接，現(xiàn)有技術(shù)都是采用連接件固定連接。圖1 和圖2 展示出某款轎車散熱器上護(hù)板總成的具體連接結(jié)構(gòu)，散熱器上護(hù)板總成后端通過7 個十字螺紋推釘固定在前上構(gòu)件上，前端通過6 個十字螺紋推釘固定在前保險上上。

圖1 某款轎車散熱器上護(hù)板總成的連接結(jié)構(gòu)

圖2 十字銷釘連接結(jié)構(gòu)剖視圖

散熱器上護(hù)板總成與前保險杠總成通過十字推釘連接，兩個構(gòu)件配合處間隙不均，導(dǎo)致上護(hù)板連接部位凹陷，上護(hù)板外觀不平整，影響外觀質(zhì)量。并且，因連接件安裝點(diǎn)過多，車輛維修時，散熱器上護(hù)板總成拆卸、安裝極為不便，操作繁瑣，費(fèi)工費(fèi)時。若能改為卡接結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品外觀質(zhì)量得以保證，且卡接結(jié)構(gòu)牢固可靠，方便反復(fù)拆裝。同時，減少了螺紋連接件，能降低生產(chǎn)加工、維修的成本。

1 某轎車散熱器上護(hù)板總成的卡接結(jié)構(gòu)

汽車散熱器上護(hù)板總成的前端連接方式如圖3 所示。散熱器上護(hù)板總成的前端與前保險總成的配合面上設(shè)有6 個卡接部位，卡子設(shè)在汽車散熱器上護(hù)板總成上，該卡子與前保險總成上的安裝孔對應(yīng)匹配，用于限制上下、前后方向位移。除此之外，散熱器上護(hù)板總成的前端與前保險總成的配合面共有4 個限位結(jié)構(gòu)，限位塊設(shè)在汽車散熱器上護(hù)板總成上，與前保險杠上的安裝孔對應(yīng)匹配，用于限制左右向位移。汽車散熱器上護(hù)板總成的后端通過螺釘與水箱上上橫梁連接。卡接結(jié)構(gòu)中，位于中間的兩個卡子的高度略高于其他卡子。安裝過程中，先將中間較高的卡子插入到前保險杠總成對應(yīng)的安裝孔中，起到導(dǎo)向作用，再將其與卡子和限位塊插入到各自的安裝孔中，深度到位后，將上護(hù)板向前推，使得卡子的臺階卡住前保險杠上的安裝孔中，之后固定上護(hù)板后端。

圖3 卡接結(jié)構(gòu)、限位結(jié)構(gòu)位置示意圖

安裝時，先將散熱器上護(hù)板前端6 處卡接結(jié)構(gòu)插進(jìn)對應(yīng)的前保險杠總成安裝孔，再將散熱器上護(hù)板總成朝車前方向推到位，最后將其它與前上構(gòu)件總成連接處安裝點(diǎn)固定，從而完成裝配，裝配后效果如圖4 所示?？ń?、限位塊位于散熱器上護(hù)板前面同排，相間布置，且左右對稱?？ń拥轿缓髷嗝嫒鐖D5 所示。卡接部位留有適量的干涉量，以避免裝配后散熱器上護(hù)板因受力不均變形而導(dǎo)致的表面不平整。限位結(jié)構(gòu)的搭接截面如圖6 所示。卡接結(jié)構(gòu)和限位結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)如圖7 所示。

圖4 裝配完的外觀效果示意圖

圖5 卡接結(jié)構(gòu)連接示意圖

圖6 限位結(jié)構(gòu)連接示意圖

圖7 卡接結(jié)構(gòu)和限位結(jié)構(gòu)示意圖

由于上護(hù)板總成前端與前保險杠總成采用了卡接結(jié)構(gòu)，不再使用傳統(tǒng)的螺紋連接件，且搭接部位有一定的干涉量，保證裝配后與前保險杠總成間隙均勻，既可保持上護(hù)板外觀平整美觀，還便于安裝、拆卸，給用戶提供了方便。

2 卡接結(jié)構(gòu)受力分析

2.1 卡接結(jié)構(gòu)受力分析

散熱器上護(hù)板前端6 處卡接結(jié)構(gòu)，共同承受著保險杠的總重量，其中保險杠總成質(zhì)量為m=9kg，卡接數(shù)量N=6，卡接的接觸面為厚度面，厚度為2.5mm，寬度為10mm，如圖8 所示，則接觸面積。

圖8 卡接的接觸面尺寸示意圖

卡子和限位塊與上護(hù)板總成為一體注塑成型，為聚丙烯PP材料，彈性模量E=0.8GPa。PP 具有較高的撓曲強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度和良好的抗疲勞性。根據(jù)下述公式，

求得應(yīng)變0.00075，該變形量對設(shè)計卡接結(jié)構(gòu)，可以忽略不計，其卡接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度滿足設(shè)計要求。

2.2 限位結(jié)構(gòu)受力分析

散熱器上護(hù)板前端4 處限位結(jié)構(gòu)，限制前保險杠的左右向位移。根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計要求，每個限位結(jié)構(gòu)受力范圍為80～90N，其結(jié)構(gòu)在受力下不允許有大的變形。限位結(jié)構(gòu)為PP 材料，彈性模量E=0.8GPa。限位結(jié)構(gòu)的受力面為側(cè)面，如圖9 所示，接觸面積A=10mm x 10mm+0.5 x 10mm x 5mm=125mm2。

根據(jù)下述公式：

求得應(yīng)變0.0009，該變形量對設(shè)計限位機(jī)構(gòu)，可以忽略不計，其限位結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度滿足設(shè)計要求。該卡接結(jié)構(gòu)目前已應(yīng)用在生產(chǎn)。在裝卸散熱器上護(hù)板過程中，操作方便；車輛工作狀態(tài)下，卡接結(jié)構(gòu)無變形，與受力分析結(jié)果相一致。

3 結(jié)論

3.1 某轎車散熱器上護(hù)板總成與前保險杠總成的連接方式，設(shè)計了卡接結(jié)構(gòu)，代替了原十字推釘方式，通過受力分析，驗證其強(qiáng)度的可靠性。

3.2 該卡接方式的替換，既可以改善散熱器上護(hù)板總成的外觀問題，又可以減少安裝時間、維修時間及成本。該卡接結(jié)構(gòu)設(shè)計可為后續(xù)車型的開發(fā)設(shè)計提供參考。