乘用车排气挂钩及其固定结构设计

张羽，刘峰，吴强

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

乘用车排气挂钩及其固定结构设计

张羽，刘峰，吴强

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

汽车排气挂钩设计时需综合考虑功能结构设计和性能结构设计关键设计要素，避免因设计初期未充分考虑相关设计要点造成后期无法满足汽车相关实验性能要求，需要做多轮设计与验证方案修改，造成不必要资源浪费。

汽车排气挂钩；功能结构设计；性能结构设计；性能要求

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.12.038

CLC NO.: U466 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)12-113-03

引言

排气挂钩是指用于连接车体与底盘排气系统；在车体运动时约束排气系统摆动并保证排气系统安装点性能的一种机加工件。近些年来在汽车结构系能分析及实车实验测试过程中发现，排气挂钩本体及其固定结构设计的好坏直接影响到整车的NVH及疲劳耐久性能，鉴于上述问题，本文从汽车排气挂钩功能结构设计及性能结构设计给出相关指导意见，便于后期汽车相关设计人员参考借鉴。

1、排气挂钩功能结构设计

1.1 排气挂钩数量及布置位置设计（按照车体从前到后的顺序）

底盘系统及CAE系统人员确认排气挂钩数量、位置的设定与排气自身部件比重分布及CAE模态及约束性能分析相关，布置初期，底盘分组结合排气系统自身结构比重分布预先设计排气挂钩的数量及固定位置，一般在二级催化器前部或后部附近位置设计一个挂钩，由于一、二级消声器重量较大，一般在其前、后共设计2～3个排气挂钩；针对部分较长轴距车型，出于性能要求，则会在二级消声器与一级消声器之间及二级消声器后部的排气管上设计1～2个相应辅助挂钩（如图一）；后期通过CAE相关性能分析再确认是否对排气挂钩的数量和位置进行调整。

图1

1.1.1 排气挂钩数量及布置位置设计要点在进行排气挂钩设计时，车体设计人员在底盘分组设计

组将排气吊耳悬挂位置布置在车体结构件部位，便于车体分组后期挂钩或辅助固定结构设计简洁化。

1.2 排气挂钩与车体固连方式设计

目前市面上乘用车排气挂钩于车体固定连接方式共分为三种：1、挂钩本体通过二氧化碳保护焊直接与车体结构件连接。2、挂钩本体和辅助支架固连后，将固定挂钩的支架通过点焊方式固定在车体结构部件上。3、挂钩本体和辅助支架固连后，将固定挂钩的支架以安装方式固定在车体结构件上。

表1

1.2.1 排气挂钩与车体固连方式设计要点

1.若车体结构允许出于成本考虑建议采用二保焊将排气挂钩本体与车体结构件固定；2.若考虑二保焊影响车体结构件性能，建议将挂钩与辅助支架二保焊固定后再采用点焊或安装方式与车体结构件进行连接；3.若考虑车体重量、挂钩固定精度、搬运及后期挂钩更换方便性，建议采用挂钩与辅助支架固连后再用安装方式与车体结构件进行连接。

1.3 排气挂钩结构形式设计

汽车排气挂钩主要功能为保证挂钩本本体结构安装定动刚度性能基础上，连接车身本体结构与底盘排气系统，为匹配底盘排气系统安装，排气挂钩需在结构设计上综合车体结构与排气系统位置做出相应匹配安装结构，经市场调研目前市面上现有乘用车排气挂钩结构形式，共梳理总结三大类十三种结构形式排气挂钩，具体结构形式如表1：

1.3.1 排气挂钩结构形式设计要点

1.建议车体设计人员在底盘分组设计吊耳固定位置时预先输入车体结构约束，以便后期挂钩结构或挂钩固定结构设计简洁化，避免因结构限制造成挂钩结构设计复杂化；2.排气挂钩结构形式设计避免出现复杂三维折弯结构设计，否则工艺制造较难实现生产且实车拼焊时定位夹具较难控制挂钩焊接定位精度。

1.4 排气挂钩端头尺寸设计

排气挂钩端头设计尺寸一般由底盘排气分组输入，目前市面上设置两种通用化挂钩，分别为Φ12单钩和Φ10双钩两种类型，其端头对应设计尺寸如下：

图2

2、排气挂钩性能设计

2.1 排气挂钩受力悬臂长度设计

图3

排气挂钩受力悬臂长度a值（如图3）的设计对排气挂钩安装点动刚度性能有直接影响，经调研相关乘用车挂钩受力悬臂长度后，总结如下两点规律：1.当挂钩受力悬臂长度值a＜50mm时，此范围内车型排气挂钩的固定，可根据具体需求采用不带/带支架或安装的任何一种形式；2、当挂钩受力悬臂长度值a≥50mm时，此范围内车型的排气挂钩的固定则必须要借助辅助固定支架进行挂钩固定。

2.2 固定排气挂钩钣金料厚设计

1.针对工艺二氧化碳保护焊对焊接板材料厚要求及排气挂钩后期疲劳耐久问题，推荐相关设计人员后续设计车体与排气挂钩直接固连钣金料厚≥1.5t；2.当排气挂钩与车体较大尺寸结构件直接固连时，出于车体重量约束考虑建议采用料厚≥1.5t辅助固定板与排气挂钩预先固连后再与相应车体结构件采用点焊或者安装方式进行连接。

2.3 排气挂钩辅助固定支架材质设计

排气挂钩辅助固定支架在进行材质定义时需注意如下两点事宜：1.固定排气挂钩辅助支架直接裸露在车体外部且经常接触到水汽，辅助支架容易出现锈蚀失效问题；2.固定排气挂钩钣金需具有一定刚度，除考虑钣金料厚外还需对钣金材质强度也进行相应考虑；

2.3.1 排气挂钩辅助固定支架材质设计要点

1.考虑排气挂钩辅助固定支架长期暴露在车体外部，常接触到水汽易出现锈蚀问题，故辅助固定支架需采用镀锌板材质制作；2.考虑排气挂钩固定钣金刚度需求,建议后续设计车型采用DC01或其强度以上的材质制作。

2.4 排气挂钩材料及工艺处理设计

1.目前市面上排气挂钩制作材料均为35#钢，从采购方便及成本考虑，建议设计人员在进行排气挂钩设计时采用35#钢材质；2.考虑排气挂钩经常裸露在车体下部，常受到水汽接触容易出现锈蚀问题故建议排气挂钩机加工完毕后，需进行镀彩锌工艺处理。

3、结论

本文汽车排气挂钩设计从结构设计及性能设计两方面综合考虑，排气挂钩结构设计需要从初期排气挂钩布置位置及数量，排气挂钩与车体固连方式，排气挂钩结构形式和排气挂钩端头尺寸进行考虑设计；排气挂钩性能设计时则需从排气挂钩受力悬臂长度，排气挂钩固定钣金料厚，排气挂钩辅助固定支架材质（如需增加辅助固定支架），排气挂钩材料及工艺处理方面进行考虑设计，综上涵盖了排气挂钩结构、性能相关设计要点，供行业内相关设计人员进行参考借鉴。

Automobile exhaust hook and fasten structure design

Zhang Yu, Liu Feng, Wu Qiang
(Anhui jianghuai Automobile Co., Ltd., Auhui Hefei 230601)

Abstruct: During the design of automobile exhaust hook, we should consider its crucial structure design points of function and performance, to make sure some important design components won’t be left or they will not pass the experiment test laterly, if we not meet the technical regulations ,we need several rounds of design and test schemes modification , thus, lots of unnecessary resource will be wasted.

automobile exhaust hook; function structure design; performance structure design; performance regulation

U466

A

1671-7988 (2016)12-113-03

排气系统初期给出排气吊耳固定位置约束输入，推荐底盘分

张羽（1985-），车体设计工程师，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司，从事车体结构设计。