一種滿足歐標(biāo)的重卡前下防護(hù)裝置設(shè)計

宋愷，孫元，李軍領(lǐng)

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

一種滿足歐標(biāo)的重卡前下防護(hù)裝置設(shè)計

宋愷，孫元，李軍領(lǐng)

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章對重卡前下防護(hù)裝置和ECE R93標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了簡介，針對重卡前下防護(hù)裝置的設(shè)計做了詳細(xì)的闡述，主要包括前下防護(hù)的尺寸參數(shù)設(shè)計和強(qiáng)度設(shè)計，并用CAE軟件對其強(qiáng)度進(jìn)行理論分析，得出最終的設(shè)計結(jié)果。

前下防護(hù)；ECE R93；結(jié)構(gòu)設(shè)計；CAE分析

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.12.039

CLC NO.: U463 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)12-116-02

引言

前下防護(hù)裝置安裝在車輛前端下部，在車輛發(fā)生碰撞時能夠提供有效的保護(hù)。隨著國際市場機(jī)動車方面法規(guī)的不斷升級，越來越多的國家對重卡前下防護(hù)裝置提出了明確的要求，出口至本國重卡的前下防護(hù)必須滿足歐洲經(jīng)濟(jì)委員會汽車標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)第93條的規(guī)定，即ECE R93。本文闡述了一種能夠滿足該標(biāo)準(zhǔn)的重卡前下防護(hù)裝置的設(shè)計思路，為同類產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)提供指導(dǎo)。

1、前下防護(hù)裝置概述

前下防護(hù)裝置一般是由前下防護(hù)橫梁總成、前下防護(hù)左右支座及橫梁兩端堵蓋等組成，其中前下防護(hù)橫梁總成由橫梁、安裝支架、加強(qiáng)支架等組成。前下防護(hù)橫梁通過安裝支架安裝在左右支座上，再用螺栓將左右支座安裝在車架上，橫梁兩端堵蓋用鉚釘連接在橫梁上。

2、ECE R93要求簡述

2.1 尺寸參數(shù)要求

前下防護(hù)裝置橫梁的截面高度不應(yīng)低于120mm。

橫梁橫端不應(yīng)彎向前方或有尖銳外緣；橫梁橫端外側(cè)有倒角且倒角半徑不小于2.5mm。

每一前部防護(hù)設(shè)備的最外表面都應(yīng)基本平滑，螺釘或鉚釘不應(yīng)凸出該表面10mm。

前下防護(hù)的寬度決不可超過遮蓋最前軸車輪的擋泥板的寬度，也不可比在每側(cè)的最前軸輪胎上最外點測量值短100mm。

前下防護(hù)的下邊緣離地間隔不得超過 400 mm。

2.2 強(qiáng)度要求

前下部防護(hù)裝置應(yīng)具有足夠強(qiáng)度，以保證在試驗力施加后（加載點為下圖1中P1、P2、P3三點）車輛最前部分與試驗壓頭在車輛上接觸面之間的水平后向測得的距離不超過400 mm。

圖1 部分尺寸參數(shù)要求示意圖

圖2 強(qiáng)度要求示意圖

3、前下防護(hù)裝置設(shè)計

3.1 尺寸及結(jié)構(gòu)設(shè)計

前下防護(hù)裝置由橫梁總成、左右內(nèi)支架、左右外支架、中間連接支架、中間加強(qiáng)支架、側(cè)加強(qiáng)支架、U型連接支架、堵蓋等組成，橫梁總成由外桿和內(nèi)桿拼焊而成。側(cè)加強(qiáng)支架和U型連接支架焊接在橫梁上，中間加強(qiáng)支架通過螺栓連接在U型連接支架上，形成一個整體，該整體通過側(cè)邊的螺栓和中間連接支架處的螺栓連接在左右內(nèi)支架和左右外支架上。該裝置再由螺栓連接在車架前端的下翼面和腹面上。

法規(guī)強(qiáng)相關(guān)尺寸設(shè)計如下：橫梁截面高度為120mm；橫梁呈水平狀態(tài)，外端倒角為15mm和4mm；鉚釘凸出最外表面4mm；橫梁總長度2195mm（一般重卡擋泥板外寬為2480mm，兩側(cè)輪胎最外點測量值為2140mm）；下邊緣離地高度為370mm。經(jīng)與法規(guī)要求比對，尺寸均符合要求。

為滿足強(qiáng)度要求，該前下防護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)采用了多處加強(qiáng)的設(shè)計思路。用料上為了最大程度的滿足強(qiáng)度，橫梁和各處支架均采用了QSTE650的材料，屈服極限達(dá)到650MPa；橫梁內(nèi)桿和外桿的料厚為6mm，左右內(nèi)支架和左右外支架的料厚達(dá)到8mm。結(jié)構(gòu)上采用內(nèi)外桿拼焊而成的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)橫梁自身強(qiáng)度，又用側(cè)加強(qiáng)支架和中間加強(qiáng)支架對其進(jìn)行加強(qiáng)，確保可以滿足ECE R93的試驗要求及使用要求。

圖3 前下防護(hù)裝置尺寸及結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

3.2 CAE分析

為驗證該前下防護(hù)裝置的強(qiáng)度，用CAE軟件對其進(jìn)行強(qiáng)度分析。在P1、P2、P3點處用寬度為400mm、高度為250mm的平面壓頭分別加載80kN、160kN、80kN的力。其中，P1點定位在與前軸輪胎最外點相切的縱向平面相距 200 mm的位置；P2 點對稱于車輛縱向中心面，彼此相距 700～1200 mm（包括界限值）；P3點處在車輛縱向鉛垂中心面內(nèi)。分析結(jié)果如下：

圖4 P1點受力應(yīng)變分析

圖5 P2點受力應(yīng)變分析

由上圖中看出，各點加載過后，P1點應(yīng)變?yōu)?3.35mm，P2點應(yīng)變?yōu)?.35mm，P3點應(yīng)變?yōu)?.23mm，均遠(yuǎn)小于法規(guī)要求的400mm。為了進(jìn)一步驗證該裝置的強(qiáng)度，將該裝置拿到國內(nèi)某大型檢測中心進(jìn)行臺架試驗，試驗結(jié)果為合格。因此可以得出，該前下防護(hù)裝置的強(qiáng)度符合ECE R93的強(qiáng)度要求。

4、總結(jié)

本文主要針對重卡前下防護(hù)裝置設(shè)計進(jìn)行了闡述，對照ECE R93法規(guī)要求進(jìn)行符合性設(shè)計，包括尺寸參數(shù)的設(shè)計和強(qiáng)度結(jié)構(gòu)的設(shè)計。其優(yōu)點有成本低、可以根據(jù)整車布置需求做適應(yīng)性變動，缺點為重量較大，且外觀較差。該裝置的結(jié)構(gòu)和設(shè)計思路可推廣到其他同類型的裝置中去。

[1] 陳家瑞.汽車構(gòu)造（上冊）[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.

[2] 張洪欣.汽車設(shè)計[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1995.

[3] 余志生.汽車?yán)碚揫M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.

[4] 宋曉琳.汽車車身制造工藝學(xué)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社, 2006.

The Design About The Heavy Truck Front Underrun Protective Devices(FUPDs) To Meet The Standard of Economic Commission for Europe(ECE)

Song Kai, Sun Yuan, Li Junling
(Anhui Jianghuai Automotive Co., Ltd., Anhui Hefei 230601)

The article simply introduces a kind of heavy truck FUPDs and the standrad of ECE R93. It mainly introduces the design of the FUPDs, including the design of the size parameters and intensity. We get final design results through the theoretical analysis in CAE software.

FUPDs; ECE R93; The Structure Design; CAE Analysis

U463

A

1671-7988(2016)12-116-02

宋愷（1991-），男，車身總布置設(shè)計工程師，現(xiàn)就職于安徽江淮汽車股份有限公司，主要從事中重型商用車車身設(shè)計。