浅析N1类轻型货车货箱护栏通用设计
2021-12-29吴杰军
曾 凯 , 吴杰军 , 刘 军
(江西五十铃汽车有限公司,江西 南昌 330010)
1 货箱护栏效用
货箱护栏,从其字面意思已经解释,就是带有货箱的车辆载货区域的一种保护阻拦物。汽车行业发展至今,随着轻型货车乘用化的加剧,使其不再是单一的功能件,而是具备乘用化以及车辆载货固定效用的一种部件[1-5]。
2 货箱护栏选用
目前,市场轻型货车货箱护栏材料及成型工艺大致有以下几种,如表1所示。
表1 轻型货车货箱护栏材料及成型工艺种类
3 货箱护栏通用设计
根据江西五十铃汽车有限公司发展战略,从节省开发资源的角度出发,将公司现有4款皮卡货箱护栏进行重新设计整合。结合工程设计,公司现有产品标轴/长轴货箱前护栏安装孔通用,左/右护栏安装孔不完全通用。为节省开发成本,将标轴/长轴左/右通用安装孔进行通用设计。设计造型图如图1所示。
图1 货箱护栏RP样件装车效果
该造型可以在现有货箱的基础上,不更改任何零部件,只需开发货箱护栏即可。可以很好地满足通用化设计需求,同时开发成本也相对较低。销售公司认为标轴护栏末端至货箱尾部间距296 mm,评审可接受。但长轴货箱间距过长,客户无法对后部货物进行捆绑,无法接受。因此,该方案被否定,同时要求销售公司对货箱护栏进行市场调研。
1)货箱护栏需求输入。根据销售公司针对成都、广州、西安三地皮卡用户的调研结果,皮卡外置钩有70%客户需求配置。统计市场上现有皮卡外置钩形式,主要有如下四类:货箱自带外置钩(外置钩通过螺母连接在货箱外板上)、不锈钢货箱护栏+货箱自带外置钩、SMC货箱护栏+SMC外置挂钩(外置钩单独安装在货箱外板上)、铁制货箱护栏+SMC外置挂钩(外置钩安装在货箱护栏上)。以上四种货箱护栏+外置钩形式市场占比达83.3%。调研中,85%的调研对象建议采用铁制货箱护栏+SMC外置挂钩,互换性强,不影响货箱造型,但需要实现选装。同时,需要配备三个外置挂钩。
2)造型设计输入。根据销售公司对货箱护栏的要求,同时结合货箱外板、内板、安装支架等进行工程分析,造型设计如图2所示。
图2 新货箱护栏A面
3)货箱通用设计。现有标轴/长轴货箱长度不同,匹配不同类型货箱护栏。为达到通用化设计,标轴/长轴货箱需进行适应性调整,以满足货箱护栏通用化设计要求。货箱外板根据新造型对挂钩固定支架安装位置进行了调整。为满足外置挂钩受力强度,将护栏固定支架布置尽可能靠近护栏外置钩。因此,为了减少开发费用,尽可能在现有零件及模具上进行修改,并且需要保证现有货箱护栏可以进行互换。基于以上考虑,新护栏部分安装孔直接借用原有护栏固定支架,部分支架进行重新开发。为此,需在标轴外板上根据护栏固定支架位置增加一个安装过孔,如图3所示,长轴需在原有零件基础上增加两个安装过孔,如图4所示。
图3 标轴货箱外板变更示意图
图4 长轴货箱外板变更示意图
货箱内板同样根据护栏固定位置变更,对应增加三个过孔,如图5所示。为了保证货箱护栏及相关固定点能够满足设定强度要求,特意在内板中增加护栏安装支架(含凸焊螺母),以满足货箱护栏的受力要求,新开发护栏安装支架如图6所示(支架2为长轴专用支架)。为匹配新护栏造型安装及满足挂钩强度,特将护栏固定支架加宽设计,如图7所示。其中,支架3、5为标轴/长轴通用件,支架3、4为同一部件。
图5 货箱内板变更示意图
图6 新开发护栏安装支架示意图
图7 新开发货箱护栏固定支架示意图
4)CAE计算。根据《营运货车安全技术条件》要求[2],每个挂钩需能承受150 N的重物,试验方法:水平放置货箱并固定,对系固定点分别单独施加正向(内绳钩)或斜向(外绳钩)的两个拉力,考察系固定点是否损坏或断裂,判定是否满足要求。根据其要求及试验方法,进行相关CAE分析,分析结果如下。
①对外置挂钩1施加150 N的力,货箱护栏本体受力云图如图8所示,挂钩1受力云图如图9所示,货箱护栏固定支架受力云图如图10所示。
图8 货箱护栏本体受力云图
图9 挂钩1受力云图
图10 货箱护栏固定支架受力云图
②对外置挂钩2施加150 N的力,货箱护栏本体受力云图如图11所示,挂钩2受力云图如图12所示,货箱护栏固定支架受力云图如图13所示。
图11 货箱护栏本体受力云图
图12 挂钩2受力云图
③对外置挂钩3施加150 N的力,货箱护栏本体受力云图如图14所示,挂钩3受力云图如图15所示,货箱护栏固定支架受力云图如图16所示。
图14 货箱护栏本体受力云图
图15 挂钩3受力云图
图16 货箱护栏固定支架受力云图
根据以上分析,判定货箱护栏、外置钩及护栏固定支架设计满足CAE设定要求。
4 总结
本研究基于量产车型,在不破坏原有设计情况下进行通用化设计。因涉及现有车型售后市场必须保留原固定点,同时兼顾市场新的需求。通用设计需考虑新、老护栏互换因素,同时需要考虑新护栏的安装及设计强度是否满足相关法规要求。