
为规范车身结构接头的设计指引,主要对车身结构接头进行介绍,分类及结构特点进行分析,以及典型结构进行比对,可做为接头设计的参考资料。
本设计指南主要适用于三厢或两厢轿车、SUV、MPV等车型。
车身接头介绍
一定义
车身接头是指,车身框架结构的节点,例如:B柱上端、B柱下端。这些部位由形成车体框架的加强板之间相互焊接构成,它的作用是力的传递和分散。
二重要性
车身接头部位的零件多且相互搭接,焊接边较多,焊点密集,所以此处的结构影响了车身重量与成本。它的结构形式也影响了车身的碰撞、模态、耐久等性能等级。车身接头部位相互搭接的零件多总厚度大,材质及料厚差异较大,零件形状复杂,对焊接与冲压工艺性影响较大。因此车身接头的设计是与主断面设计同样重要的工作。
三设计阶段
概念设计阶段,造型输入后,整车的尺寸、性能和布置基本确定,随着主断面设计完成并冻结,大面数据设计完成后,开始数据分块,即开始进行接头的布置及结构设计。
车身接头的分类及位置布置
一分类
车身接头主要分为A柱接头、B柱接头、C柱接头三类:
A柱上部接头:由A柱、上边梁、顶盖前横梁组成。
A柱中部接头:由A柱、空气室、shotgun组成。
A柱下部接头:由A柱、门槛、前围下横梁组成。
B柱上部接头:由B柱、上边梁、顶盖中横梁组成。
B柱下部接头:由B柱、门槛组成。
C柱接头:由C柱与顶盖后横梁组成。
二 位置布置
车身结构接头的力学特性
1、接头力学特性
接头的力学特性由设计参数表征,重要的设计参数必须体现与设计变量的联系:
1) 轮廓尺寸:截面尺寸、腿长、角度等;
2) 内部结构:焊点部局、零件数、内加强板的布置和设计,圆角半径等。
2、 接头刚度特性
1) 接头各腿的扭转刚度(TOR);
2) 接头各腿的内/外刚度(I/O);
3) 接头各腿的前/后刚度(F/A)或上/下刚度(U/D)。
3、 接头刚度对整体车身刚度的影响
根据图3-1,某车型的各接头刚度与车身扭转刚度及弯曲刚度的关系:
1)车身结构的内力通过接头传递,接头的变形影响整个车身结构的变形;
2)研究表明,车身接头刚度对整个车身刚度的影响可达50-70%;
图3-1接头刚度对整车刚度的影响
3)车身结构梁和柱的截面对接头的刚度有很大的影响,工程师在设计截面形状时,应尽可能在不增加重量的条件下,提高截面特征。
车身结构接头CAE分析
不同车型的车身刚度值要求不同,车型级别越高,车身刚度值目标越高,具体车型开发时可参考市场上同类竞争车的水平确定开发车型的目标值。表1所示接头的刚度参考值。
表1车身框架结构关键接头的参考刚度值
焊接对车身接头结构形式的影响
焊接接头的种类有很多种,但是在设计汽车车身电阻点焊工艺时,根据需要常采用三种接头形式,即:搭接、折边、搭折,如图1 所示。
搭接接头:搭接是常用的接头形式;
折边接头:当板较大,采用搭接接头焊枪不易到达接头或者出于外观的需要,常常采用折边接头;
搭折接头:一般用于转角连接。
汽车车身电阻点焊时,接头设计应遵循以下原则:
(1) 电极易于到达;
(2) 有足够的搭接边;
(3) 焊点尽量位于刚度较小的部位;
(4) 焊点间应保持一定的点距尺寸以限制分流;
(5)尽量不出现四层或四层以上的焊接接头结构;
(6) 竭力避免不对称设计。
注:接头焊接边距、焊点距离、焊点大小等不在此详细介绍,详见焊接设计指南。
车身接头结构案例
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