汽车行李架结构解析

10.16638/ki.1671-7988.2017.08.003

汽车行李架结构解析

葛广凯

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601）

摘要：行李架作为整车造型的重要部分，不仅有装饰作用，还能作为承载部件，增加载物空间。行李架造型多样，对应的结构差异也很大，文章主要介绍了不同外观及安装方式的行李架结构，并对行李架密封和承载设计做了具体阐述。

关键词：行李架；安装方式；密封结构；承载力

中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)08-05-03

Automobile Luggage Rack Structure Analysis

Ge Guangkai

（Anhui Jianghuai Automobile group Co., Ltd, Anhui Hefei 230601）

Abstract: As an important part of vehicle modeling, The luggage rack not only has decorative function, but also can carry objects. Due to the diversity of luggage rack, the corresponding structural differences.This paper mainly introduces the luggage rack structure with difference shapes and mounting method, and the luggage rack's seal and bearing design are described in detail.

Keywords: Luggage rack; Mounting method; Seal structure; Bearing capacity

CLC NO.: U463 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)08-05-03

前言

车顶行李架的运用不仅弥补了车后行李舱空间的不足，也给SUV车型增加了运动感和时尚感。由于整车造型的不同，行李架的造型决定了行李架的结构，本文通过外观分类及安装方式介绍了行李架常用的几种结构，并对行李架密封结构做了详细解读，便于设计师在设计初期做出整体判断，减少工作的反复和失误。

1、外观分类

目前市场上常见的行李架分为贴顶式（图1）和跨顶式（图3）。贴顶式与跨顶式区别在于铝杆是否与顶盖贴合，贴顶式由于铝杆需要与顶盖贴合，因此橡胶垫是整体结构。

贴顶式行李架结构包括前后盖板、前后支座、整体橡胶垫和铝杆，结构分解如图2。

跨顶式行李架结构包括前后盖板、前后支座、前后橡胶垫和铝杆，结构分解如图4。

图1 贴顶式行李架

图2 贴顶式行李架分解图

作者简介：葛广凯，男，工程师，（1987.4-）学士，就职于江淮汽车集团股份有限公司。目前主要从事的工作和研究方向：汽车车身设计。

葛广凯：汽车行李架结构解析 6 2017年第8期

图3 跨顶式行李架

图4 跨顶式行李架分解图

2、安装方式

目前市场上行李架安装方式分三种：

1）直接胶粘（图5）:该方式一般为后装市场采用，无需变动钣金，直接将行李架通过胶水贴合在钣金上。缺点：行李架的牢固度有限，只能作为装饰件，无法承载；本文不做详细介绍。

2）车外安装（图6）：在车顶焊接螺柱，行李架通过螺母与车顶上的螺柱固定。优点：安装拆卸方便；缺点：行李架固定点需通过前后盖板遮盖，影响整体美观度。

3）车内安装（图7）：在车顶开孔，行李架上固定螺栓，螺栓穿过车顶开孔通过螺母固定。优点：安装方式不影响整体造型；缺点：车内安装受空间限制，且需在顶棚之前装配，装拆不便利。

图5 直接胶粘行李架

图6 车外安装行李架

3、密封方式

按照安装方式，直接胶粘行李架因为无需在车身上做变动，因此无需考虑密封；车外安装行李架，只需在车体上焊接螺柱，无需考虑密封；车内安装行李架，因车体需开孔，必须在行李架结构上考虑开孔密封，否则可能造成雨水进入驾驶室，如图8为车内安装行李架的密封方式，通过行李架的密封垫作为第一道密封阻挡大量雨水进入车顶焊接槽，再通过行李架安装螺柱上的发泡密封块作为第二道密封阻挡少量的雨水渗透，此处要注意发泡密封块的密度和压缩量。

图7 车内安装行李架

图8 车体的密封方式

4、承载力测试

行李架不仅作为装饰件，也具有承载作用，在设计初期就要考虑其整体强度是否满足承载要求。除了做CAE分析，实物的载荷试验也是必须的，目前各主机厂规定的载荷都不一致，但基本都大于40KG。下面以100kg载荷为例详述试验要求。

试验类型ISO 11154-Q，试验最大负载100kg，试验条件和要求如下：

a.在5s-10s内加载力达到规定值，误差0%-5%；

b.在竖直方向（Z向）拉力Fa=2500N作用下保持10min，行李架固定牢固，无任何型式的破损和损坏；

c.车辆行驶方向（X向）拉力F1=4000N作用下，行李架固定牢固，无任何型式的破损和损坏，最大变形量不超过10mm；

c.与车辆行驶方向成20°夹角水平力F1q=4000N作用下，行李架固定牢固，无任何型式的破损和损坏，最大变形量不超过10mm；

汽车实用技术

7 2017年第8期

d.在垂直车辆行驶方向(Y向)拉力F1al=2000N作用下，行李架固定牢固，无任何型式的破损和损坏，最大变形量不超过10mm；

5、结束语

本文只是通过自身及团队经验的总结，给出了市面上常见的几种结构，实际设计过程中很多结构都是可以互换和通用的，因此每个行李架都有差异，不局限于上述结构。希望通过本文的分门别类，能给设计师以启发，设计出与整车最为匹配的结构。

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（上接第2页）

由于此位置温度相对较高，因此塑性应变较大，且已经超过了2%的限值，因此需要对排气歧管进行修改。

图5 塑性应变分布

图6为排气歧管内部的剖面图，可以看出温度最大的位置内表面过渡不圆滑，导致气体流动不畅，热量不能及时的被带走，气体的热量传到结构上使此位置温度偏高，修改内壁面的圆角尺寸，保证过渡圆滑，气流顺畅。而塑性应变超过限值的部位由于倒角过小，应力集中系数增加，过大的热应力导致此处塑性应变较大，修改的思路为增加圆角尺寸，减少应力集中系数，降低热应力。

图6 优化后模型

对修改后的模型进行重新校核，图7全速全负荷工况下的温度场分布，可以看出全速工况下的最高温度降低为906℃，由于气体流动的改善使结构温度降低了5℃，倒拖工况和怠速工况的最高温度分别为329℃和320℃，最高温差达到了586℃。塑性应变分布如图8所示，最大位置仍然在总管附近的倒角处，但由于减少应力集中系数导致最大塑性应变降低为0.011，降低了52%，满足要求。

图7 优化后模型温度分布

图8 塑性应变分布

3、结论

a）双向流固耦合分析方法可以精确的得到部件的温度场分布，排气歧管的温度没有超出材料的许用范围；

b）低周疲劳分析方法可以得到排气歧管在低周循环下的塑性应变，原模型塑性应变最大值为0.021，已经超过了2%的限值，经过优化后的模型最大塑性应变为0.011，满足要求。

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