发动机舱总成设计讲解

流水槽本体 横向封闭截面，提高侧向刚度
发动机舱设计-前挡板
前挡板上部，也称前风挡下横梁，雨刮安装与运动包罗面，运动包罗面与流水槽间隙大于10mm
除了雨刮的布置空间外，还需要设计雨刮系统的安装支架，一般需要三点固定雨刮系统。雨 刮电机固定点需要承载电机的重量，因此需要设计一个强度较高的支架固定电机，另两个分别是 两个雨刮臂连杆的固定点，需要考虑具有足够的刚度，以防雨刮工作时产生抖动。另外，车身设 计中还需要考虑电机的防水，在电机的正上方不可有流入到电机，需要有遮挡物。
除Allian以16Km/h速度40%offset碰撞刚性壁，吸能盒完全折叠变形。
发动机舱设计-前保横梁
前保横梁相关法规：
30度角碰撞区域要求有足够的要求支撑并吸收碰撞能量，横梁本体超出角碰撞区域100mm，并 留有不少于60mm的吸能块厚度。
另：前保横梁截面尺寸选择可根据参考样车的尺 寸及CAE分析结果确认，设计可以初步选择截面 大小120mm x 85mm，并给吸能块留100mm的 布置空间。
前纵梁理想变形区段： S1 从横梁的最后端到散热器，主要由保险杠横梁 和横梁安装盒承担，长约150mm S2 轮罩前的纵梁变形区，主要由纵梁、上加强梁 承担能量吸收，长约300mm S3 从动力总成后端到前挡板，主要由纵梁、轮罩、 上加强梁承担能量吸收长约150mm S4 指前挡板充许侵入量，(在Euro-NCAP 偏置碰 时A柱向后的位移量如小于100则不扣分, 如达 到200则扣2分)，长可100mm.
5、试验中车门打开，整个试验至少要扣1分，每打开一 个车门（包括后门）将要被扣1分。
从车身的角度分析前碰撞主要有： 结构完整性的损坏根据特征鉴定，例如： 1）门锁和铰链失效。除非门充分的保留在门框上。 1、前纵梁变形模式（手风琴折叠变形） 2、碰撞加速度波形（匹配安全气囊） 3、前挡板入侵量 4、发盖刺入前风挡玻璃 5、A柱折弯程度 6、A柱后移量
前纵梁的结构布置要求： 1、截面尺寸：截面尺寸的大小与碰撞吸能多少有直接关系。在纵梁设计中可以根据整车的目标重 量及参考车型的截面大小初步定义我们纵梁截面的大小。在相同的碰撞速度下，碰撞能量与整车 的质量成正比E=m.v2/2，因此，整车的质量越大前纵梁截面尺寸设计也应该相应要大。
发动机舱设计-前纵梁
低速碰撞要求前保横梁分总成具体足够的强度，一般选择材料1000MP以上。一般发生碰撞时横梁 会折弯，左右吸能盒发生轻度变形。除Allian以16Km/h速度40%offset碰撞刚性壁，吸能盒完全折 叠变形。
发动机舱设计-前保横梁
前保横梁相关法规：
低速碰撞要求前保横梁分总成具体足够的强度，一般选择材料1000MP以上。一般发生碰撞时横梁 会折弯，左右吸能盒发生轻度变形。
发动机舱设计-前挡板
前挡板上部，也称前风挡下横梁，VIN码
另外，VIN码是法规要求，但是在车身设计中经常被忽视的问题。因此，设计前挡板上部总成 的时候，还需要考虑VIN码的要求。奇瑞公司企标规定：VIN码必须打刻在前挡板上部或轮罩的可 见区域，并要求在整车的右侧。VIN码打码需要一个面积为20X200mm的平面，并且在此平面的 正反两边需要预留打码机夹紧面及操作空间。
发 动 机 舱 总 成 设 计 讲 解
发动机舱设计--构成
发动机舱是动力总成的主要承载部件，也是前碰撞整车安全的主要吸能部件。发动机舱一 般由左右前纵梁总成、左右轮罩总成、前保横梁总成、前挡板总成、前风挡下横梁总成所构成。
发动机舱设计-前碰撞（高速）
前碰撞强制法规范：FMVSS208、ECE R94、CMVDR294（GB11551 ）
前纵梁组成如图：
发动机舱设计-前纵梁
前纵梁截面设计：纵梁截面的形状很大程度的决定了它的碰撞吸能效果
常见5种截面，这几种结构所能承受的碰撞力不尽相同，假定A截面的是1的话，B的大约是 在0.69，C的是1.07，D的为1.14，E的为1.15。 A和B截面形式的纵梁对于发动机舱零件安装方 便，制造工艺简单，D和E截面形式的纵梁相对复杂，因此A和B截面经常被采用。 Audi A8的 纵梁前部就采用D的圆管的结构。
发动机舱设计-前保横梁
前保横梁相关法规： 行人保护法规
车辆撞到行人理想的行人腾空过程如右图：前保撞到行人小腿 并把行人顶起髋骨落在发盖上然后头部也落在发盖设定好的行人保 护区内。
行人小腿伤害：前保与行人小腿接触是尽量减小行人小 腿骨的伤害。
在前保横梁下面设计一下横梁，使车辆与 行人双点接触减小行人小腿伤害，并有利于把 行人顶起。
发动机舱设计—前轮罩
前轮罩组成：轮罩本体、前减振器座本体、减振器座加强板、轮罩上加强梁（shortgun）
Shortgun内板接焊序一般在发动机舱总成， 外板在主焊线焊接
Shortgun也是碰撞的重要吸能部件，设计原 则和前纵梁一样，要求前部比后部软。 前部可充分变形吸能，后部要硬控制发盖安装点的后 移量及前轮的后移量： 1、发盖安装点后移导致发盖可能插入前风挡玻璃 2、前轮过量移动对A柱后移量影响较大
Allian检测规范试验以16Km/h的速度以40%重叠与刚 性壁发生碰撞，考察车辆损坏程度及维修成本分析。 IIHS检测规范中包括四种试验方法： 1）以8Km/h的速度完全正面重叠与刚性壁发生碰撞 2）以8Km/h的速度30度角与刚性壁发生碰撞 3）与模拟保险杠以10Km/h速度正面撞击，模拟保险杠 高度457mm 4）与模拟保险杠以5Km/h速度15%重叠撞击，模拟保 险杠高度406mm
2）在前/后压力下车门卡住或其他失效。
3）仪表盘与A柱接合处分开或接近分开。 4）门缝遭受严重的破坏。
发动机舱设计-理想变形区段
碰撞车身传力的主线： 前纵梁---前纵梁后部---底板纵梁----车身后部骨架
碰撞车身传力的分线： Shortgun---A柱及前门窗台 前纵梁---前挡板内加强板---A柱下部 前纵梁---前纵梁后部---扭矩盒---门槛
发动机舱设计-前纵梁
前纵梁的结构布置 3、前纵梁周边条件： 1）转向横拉杆包罗面与前纵梁间隙≥10mm
2)轮胎包罗面与前纵梁间隙≥10mm
C A B A B C
发动机舱设计-前纵梁
前纵梁的结构布置 4、前纵梁设计要求吸能区要比后部软，保证前部吸能区一层层折叠，确保最佳的吸能效果
a、前纵梁后部增加加强板以加强后部的强度，前部吸能区相对较软 b、激光拼焊技术应用：前部用软点的材料后部用硬些的材料 c、前纵梁分两件点焊而成，分别采用不同材料，前软后硬。 d、前部吸能区设计Z向的变形诱导槽
发动机舱设计-前挡板
不论是国家强制法规还是NCAP等非官方机构规范，对于前挡板的碰撞结果重点考察前挡板的入 侵量。前挡板的入侵量直接影响小腿伤害值，同时也直接影响踏板的移动量增加扣分可能性。
发动机舱设计-前挡板
前挡板入侵量的影响因素： 1、前纵梁后端截面大小，强度要求足够支撑前碰撞力 2、前纵梁前部吸能变形合理 3、车身碰撞传力路径合理
发动机舱设计-前保横梁
前保横梁相关法规：
三者试验考察的内容基本相同： 1、照明灯和信号装置能持续正常工作并清晰可见 2、发动机盖、行李箱盖和车门能正常开闭，汽车的侧 门应在碰撞的作用下不能开启。 3、供油和冷却系统应无泄漏，油路或水路不堵塞，其 密封装置与油箱和水箱盖能正常工作。 4、排气系统不应损坏和错位。 5、传动系统、悬架系统（包括轮胎）、转向和制动系 统保持良好的调整状态并能正常工作。
发动机舱设计-前挡板
前挡板上部，也称前风挡下横梁，前风挡排水
前挡板上部，也称前风挡下横梁，空调进气口
空调进气口一般设计成翻边孔，大小可根据进气量计算得到，要求翻边高度5mm以上，滤清器固 定方案可选用焊接T型钉N90149502固定。为了从前风挡流下的水不流入滤清器上，要求在滤清器 的正上方要求有下装饰板或是钣金遮挡。
前纵梁的结构布置： 2、离地高度：吻合各法规碰撞器高度要求，理想高度与前保横梁中心高度一致。 摆捶、模拟保险杠及可变形壁障试验规范中，碰撞器高度设置有要求。 a、摆捶撞击的高度范围：445±57mm，适合欧洲及北美； b、完全正碰模拟保险杠横梁的高度范围：457±50.5mm，适合北美； c、15%重叠模拟保险杠横梁的高度范围：406±50.5mm，适合北美； d、40%可变形壁障高度范围：200mm~530mm，适合欧洲及北美。 北美前保横梁中心线离地高度406.5mm≤H≤456.5mm，欧洲前保横梁中心线离地高度 388mm≤H≤502mm，满足北美高度布置要求的前保横梁，同时可以满足欧洲高度布置要 求。
发动机舱设计-前碰撞（高速）
检测标准：北美IIHS、欧洲EuroNCAP、中国C-NCAP，主要考察假人伤害值：头颈 部伤害值和胸部伤害值及小腿、脚、脚踝伤害值。 关注扣分项： 1、A柱后移量100mm内不扣分，100-200mm线性从1-2 扣分，最高扣2分 2、乘员舱的结构完整性被认为不安全，将扣1分 3、脚部空间发生重大断裂，通常是由于点焊接合处的断 裂，得分将被扣1分 4、踏板位移50-175mm线性从0到1扣分，最高扣1分
发动机舱设计—前轮罩
前轮罩与前轮包罗面间隙大于10mm
发动机舱设计-前保横梁
前保横梁高度布置
摆捶、模拟保险杠及可变形壁障试验规范中，碰撞器高度设置有要求。 a、摆捶撞击的高度范围：445±57mm，适合欧洲及北美； b、完全正碰模拟保险杠横梁的高度范围：457±50.5mm，适合北美； c、15%重叠模拟保险杠横梁的高度范围：406±50.5mm，适合北美； d、40%可变形壁障高度范围：200mm~530mm，适合欧洲及北美。 北美前保横梁中心线离地高度406.5mm≤H≤456.5mm，欧洲前保横梁中心线离地高度 388mm≤H≤502mm，满足北美高度布置要求的前保横梁，同时可以满足欧洲高度布置要求。
其中，1和2主要取决于前纵梁的结构设计的合理性，前挡板结构设计是车身碰传力路径设计的 重要组成部分。
左/右加强板：在碰撞中把部分力传导到A柱 以支撑前挡板 外加强板：连接左右纵梁在碰撞中维持驾驶 舱的平衡性，并把部分力传到另 一侧
发动机舱设计-前挡板
前挡板上部，也称前风挡下横梁，玻璃安装截面。
玻璃安装面 前盖密封条安装，防机舱废 气通过空气室进入乘员舱
变形诱导槽 激光焊缝 变形诱导槽
前纵梁内加强板
前纵梁本体
B340/590DP/2.0
B340/590百度文库P/1.8
发动机舱设计—前轮罩
普通轿车一般麦弗逊式和双横臂式前悬架 ，前轮罩的主要功能是安装前悬架并承载整车的重量。
麦弗逊式前悬架
双横臂式前悬架
前轮罩设计要点： 1、前悬架安装点强度----CAE分析 2、前轮胎跳动包罗面空间，要求前轮罩与轮胎跳动包罗面间隙大于10mm 3、shortgun在碰撞的吸能设计，控制前轮的后侵量 4、发动机盖铰链安装点强度碰撞时不后窜导致发盖侵入前风窗
发动机舱设计-前保横梁
前保横梁结构组成：
前保横梁分总成、左右吸能盒、及安装板组成；前保横梁分总成从工艺上分冲压焊接成型 和滚轧成型两类。
1、冲压焊接成型由多个冲压件焊接而成，其优点结构灵活，可变截面设计，冲压件自制生 产。缺点是材料利用率低，由多件零件焊接而成，重量较大，高强度钣金冲压成型困难。 2、滚轧成型是由钣金等截面由滚轧模具成型，优点材料利用率高，可设计成单个零件，重 量轻，可适用于特高强度的钣金成型。
发动机舱设计-前纵梁
前纵梁功能：承担来自前悬架系统、发动机的工作载荷、前碰的主要吸能结构。
A、吸能区1：前碰撞最重要收能区域，理想折叠形式为手风琴式的变形最大程度吸收能用 量，并为安全气囊匹配提供合适的加速度值 B、动力总成安装区：发动机匹配提供理想的纵梁刚度，足够强度保证动力总成不后窜 C、吸能区2：动力总成与前挡板之间，在撞碰时希望适当变形参与能量收吸。 D、纵梁折弯区：由于前纵梁与底板的高度差，在力传导中此处极易弯折，造成前挡板较 大的入侵量，此处设计需要有足够的强度支持前纵梁的变形。 E、与底板搭接区：前纵梁的撞碰剩余能量传导入底板的重要搭接区，要求较高的搭接强， 需要至少两排焊点