某輕客車型冷凝器支架開裂分析及優化

王海萍，曹皇親，吳春來

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

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某輕客車型冷凝器支架開裂分析及優化

王海萍，曹皇親，吳春來

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

摘 要：冷凝器支架是汽車空調系統中的重要零部件，其強度、剛度性能十分關鍵。文章針對一款輕客車型的冷凝器支架開裂問題，進行系統的分析排查，通過對結構設計的CAD分析、故障件確認，確認開裂問題的主要原因，有針對性的進行整改驗證，確認整改方案。最終通過道路試驗強化驗證，優化方案滿足設計要求。這些設計經驗，對于指導后期冷凝器支架設計有著積極的意義。

關鍵詞：支架；強度分析；優化設計

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.03.017

CLC NO.: U472.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)03-51-03

引言

在空調系統中，支架類附件雖不是空調系統中的核心零部件，但是依舊是空調系統中的重要零部件。本文所述的輕客車型，后冷凝器布置于車架縱梁，冷凝器支架的可靠性直接影響到整個空調系統的安全性，受底盤系統工作的復雜性影響，后冷凝器開發設計后需要通過道路試驗來驗證其可靠性能。本文針對某輕客車型后冷凝器支架開裂的問題，通過CAE進行分析，找出原因，提出優化方案，并最終通過道路試驗來驗證其有效性。

1、優化方案

1.1 問題描述

圖1　故障件照片

該車型后冷凝器支架布置于車輛左縱梁，在進行整車道路可靠性試驗的過程中后冷凝器支架反復出現開裂的情況。故障里程統計如下：1號車驗證里程14638km時支架開裂，2號車驗證里程13400km(強化路7078km、山路5901km、一般公路461km)時支架開裂，3號車驗證里程11762km(強化路6002km、山路3259km、一般公路2501km) 時支架開裂，故障照片如圖1所示。

圖2　數模示意圖

1.2 原因分析

因后冷凝器支架在路試過程中出現斷裂的情況，故針對故障模式進行CAE分析確認，找出其需要優化的部分結構。

分析其前六階模態，支架的有限元模型及約束方式如圖3所示,網格平均尺寸為10mm。

圖3　支架有限元模型及約束方式

以下列出一階振動的振動位移云圖及應變能分布圖：

圖4　一階模態位移云圖（23.72Hz）

圖5

圖6　一階模態應變能分布云圖

其他二階至六階的模態位移云圖和模態應變能力分布云圖此處省略。

分析結果如下：

表1　前六階模態分析結果

由模態計算可以得出：冷凝器支架低頻振動是冷凝器和支架左右或者上下振動，且應變能主要集中在前后支架弧度拐角處，這與支架斷裂處的事實相符。

1.3 優化分析

根據模態分析的結果看來，冷凝器及支架沿著X方向和Z方向的振動較大，導致應力比較集中。針對模態分析出現的問題，提出兩種優化方案，對比原方案進行強度分析確認，具體分析如下：

圖7　優化方案一結構示意圖

圖8　優化方案二結構示意圖

原方案冷凝器帶支架Ⅰ和支架Ⅱ，優化方案一增加了支架Ⅲ，優化方案二增加了支架Ⅲ和掛鉤，圖7和圖8已對結構示意圖做了明確的表達。

1.3.1 模態分析

對比兩種優化方案與原方案的模態分析結果，可以看出方案二的模態改善顯著。

表2　優化方案前六階模態分析結果

1.3.2 強度分析

根據冷凝器實際固定方式固定冷凝器，施加重力場，在冷凝器上下、左右和前后六個方向施加載荷，每個方向施加4.4g和6g兩種載荷進行強度分析，應力云圖結果對比如圖9所示：

圖9　支架Ⅰ最大應力出現在負X軸6g工況

圖10　支架Ⅱ最大應力出現在負X軸6g工況

對比兩種優化方案與原方案的強度分析結果，可以看出方案二的強度改善顯著。

2、效果驗證

通過分析，可以看出方案二改善效果顯著，隨即進行了樣件的可靠性試驗。在進行整車道路可靠性試驗的過程中，原故障里程數沒有再次出現冷凝器支架開裂的情況。

3、結論

本文通過CAE對冷凝器支架開裂問題進行分析，完成了冷凝器支架的優化設計，解決了后冷凝器支架的開裂問題，為后期冷凝器支架的開發積累經驗，有著比較積極的指導意義。

參考文獻

[1] 盧秉恒.機械制造技術基礎.[J].機械工業出版社.2011.1.

[2] 李立波,白龍.汽車懸置支架開裂分析及優化.[J].汽車實用技術2015.3.

Analysis and Optimization of condenser bracket about A Multi-purpose vehicle

Wang Haiping, Cao Huangqin, Wu Chunlai
（Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Jianghuai 230601）

Abstract:Condenser bracket plays an important role in the air conditioner of light bus.and it’s strength and stiffness are even more critical.Aimed at the crack failure of condenser bracket,the analysis was accomplished.Acorrding to CAE analysis of structure design,the main reason was verified.The test results of showed that the optimized condenser bracket was accorded to design.The experience of design have positive meaning to design in the future.

Keywords:Bracket; Strength analysis; Optimal design

作者簡介：王海萍，就職于安徽江淮汽車股份有限公司。

中圖分類號：U472.6

文獻標識碼：A

文章編號：1671-7988(2016)03-51-03