商用车前轮防飞溅系统设计方法

2018-05-28杨春园周新红

汽车实用技术 2018年9期

杨春园，周新红

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥 230601）

前言

随着时间发展，市场对车辆设计要求越来越高，不仅要可靠精致，还需要考虑减小对道路其他使用者的影响。商用车具有体型较大、底盘系统复杂、使用工况差、车型变化多样等特色因素。前轮挡泥板系统处于前轮周边，在驾驶室、底盘、发动机之间，布置空间紧凑，环境恶劣，制造误差积累大，给设计带来很大困难，同时国内即将实施车辆溅射抑制系统要求的法规，规范设计显得越来越重要。本文结合团队经验对前轮挡泥板系统的设计流程和设计方法进行了阐述，希望能给其他人员提供相关的参考和帮助，避免重蹈覆辙。

1 设计流程

前轮挡泥板系统的设计主要是根据整车布置、法规及其功能要求进行布置及结构的设计，对于同一系列不同车型，首先考虑各零件是否可通用，在不满足借用条件的情况下再考虑重新开发。具体开发流程如图1。

图1 前轮挡泥板系统设计流程

2 组成部分

前轮挡泥板系统一般主要由下图2所示零件组成（左右基本对称，图示以右侧示意）。包括前后挡泥板、安装支架、轮罩、发动机挡泥板等。整个系统将轮胎周边遮蔽完整，保护驾驶室、车灯、管线、发动机等重要零件，减少泥水、沙石溅射对其造成的影响。同时也将底盘上凌乱的零件遮挡起来，获得更好的整洁的外观。

图2 前轮挡泥板系统

3 布置设计

布置时主要考虑结构分块、法规要求以及空间情况来进行。

3.1 总体布置原则

满足防飞溅法规要求（7.5t以上的N类车）；

满足对车灯、油箱、发动机、车身地板的防护要求，不可有可视缺口；

满足空间，不得有运动干涉等；

满足精制工艺要求，遮盖全面，不得有明显的看穿缺陷。

3.2 防飞溅法规要求

防飞溅装置装配在后挡泥板内侧，用于吸收车辆行驶时产生的水汽溅射，这里主要以水气分离型来阐述。主要的边界值满足下表 1，具体的限定了上下、前后、左右的最小边界，整体形状近似垂直布置，如下图3所示。

表1 防飞溅装置布置要求

图3 防飞溅布置要求

3.3 防护完整性

在轮胎的径向不得有穿透的空缺，以免泥水从此处溅射出去，特别是在轮罩与前、后挡泥板交接处，如下图4圈中所示。因为零件之间保持安全间隙的需要，常常不能做成完全封闭的形状，这时需要做成前后错位的重合覆盖，将缺口方向设置为上下方向，避免在径向存在缺口。或者在交接处两个零件接触封闭，接触部位采用柔性材料制造（TPE等）。挡泥板系统在宽度方向要比轮胎宽，外侧至少宽出 50mm，内侧至少宽出 70mm，外侧的宽度不得超过整车宽度限定值规定的2500mm。

图4 存在缺口部位

3.4 布置空间

布置空间需要考虑制造过程产生的公差积累，车辆运行过程中因为抖动等原因产生的零件运动，车辆自身存在运动（驾驶室翻转等），高低温情况下零件的热胀冷缩等等因素。为了避免产生干涉，不同零件之间需要留有足够的空间，满足下表2要求，如小于标准值，则小于部分必须采用柔性材料制造（与轮胎的要求除外，必须满足）。

表2 空间距离要求

3.5 防止看穿结构

挡泥板的布置还要考虑美观性，在满足空间要求的情况下，尽可能对底盘管线、支架等结构件的遮盖完整，特别是在侧面，发动机挡泥板位置，尽可能使得结构件不可见。

3.6 其他

考虑维修装配方便性、左右对称件的通用性、重量成本等。

4 结构设计

4.1 标准件选取

装配方式常用膨胀扣、子母扣、螺钉、螺栓等。如果选择螺纹连接的标准件，应选择弹平垫圈组合件或加大垫圈的形式，避免直接用法兰面的类型，因为装配面为塑料件时表面硬度达不到，起不到防松的目的，装配面为钣金材料时打紧过程中的法兰面转动会破坏表面涂层。装配塑料件的标准件大小不超过 M6，避免安装面破坏。避免使用在塑料件上起空心圆柱打螺钉的形式安装结构，因为圆柱本身容易造成料厚不均导致的成型表面质量问题，长期使用还容易出现根部疲劳断裂的问题。前后挡泥板固定在底盘零件上，受到整车抖动影响较大，安装标准件应选取具有防松功能的。

图5 常用安装标准件

4.2 导水设计

防飞溅装置下方要设计有下图所示接收水流的水槽，并设置缺口排水。

图6 水流接收疏导

4.3 通用化设计

左右对称件在设计上考虑尽可能的通用设计，防飞溅装置等一般都能实现左右通用，以减少开发成本。

4.4 强度要求

挡泥板随整车振动，特别是固定在底盘上的零件，设计时需考虑安装点布置是否合理，材料、厚度是否满足强度要求，避免与发动机共振导致断裂，后挡泥板安装支架应进行应力分析，避免出现应力集中导致的疲劳断裂。后挡泥板处正常的于人手可触区域，应具备足够的刚度，避免给人容易变形晃动的感觉。在选用柔性材料的部位，因为零件硬度较低，车辆在行驶中零件长时间受到气流的压力，同时外界环境的高低温交变影响，零件很容易出现翘曲变形，在涉及时需要有保证刚度的形状特征或加强筋。