鋁制發(fā)動機蓋行人保護分析與結構優(yōu)化策略

1、應用與i式驗鋁制發(fā)動機蓋行人保護分析與結構優(yōu)化策略韓淑潔1，閆輝2(1青島遠洋船員職業(yè)學院山東青島266071；2上海汽車集團股份有限公司技術中，o上海201804)摘要：基于行人碰撞保護標準在汽豐設計中的要求將鋁材料應用于發(fā)動機蓋，通過CAE仿真分析了鋁制發(fā)動機蓋和鋼帝j發(fā)動機蓋對行人碰撞頭部傷害標準H1C。對鋁制發(fā)動機蓋的結構提出了優(yōu)化策略以達到碰撞時保護行人的目的。關鍵詞：行人保護；鋁制發(fā)動機蓋：結構優(yōu)化中圖分類號：THl2文獻標

2、識碼：A文章編號：1007—4414(2011)05—0100—03Pedestrianprotectionanalysisandstructuraloptimizationstrategyofaluminumhood14anShu—iie’YanHui2(1Qingdao㈣n曲imingmarinerscollege，QingdaoShandong266071，China；2SMCmotortechnicalcenter，Shangh

3、ai201804，China)Abstract：B∞edontherequirementsofpedestrianimpactprotectionstandardsinautomotivedesignthealuminumisappliedinhoodByCAEsimuiadon。theinjurythataluminumhoodandsteelhoodontheheadofpedestrianbycrashingisanalyzedT

4、hestructuralpelicyofaluminumhood’sstructureispulforward。whichcallgetthepurposeoftheeofiisionprotectionKeywords：pedestrianprotection；aluminumhood；structuraloptimization1引言據(jù)統(tǒng)計，從1998年開始中國每年死于交通事故的行人超過2萬人，在人與車的碰撞中，行人的頭部是最容易受

5、到損傷的部位，而且這個損傷往往是致命的”1。2003年歐盟頒布了2003—102一EC行人碰撞法規(guī)，要求從2005年lO月1日起，歐盟成員國所有新生產(chǎn)的乘用車都要配備行人保護系統(tǒng)。日本在2004年頒布實施了《步行者頭部保護標準》，要求新生產(chǎn)的車輛必須安裝行人保護裝置。美國高速公路安全管理局也正在為實施行人保護法規(guī)進行最后的研究工作。我國在全球統(tǒng)一標準(GTR)的基礎上制定了符合我國國情的行人安全標準GB／T24550—2009(汽車對行

6、人的碰撞保護》，并于2010年7月1日以推薦性國家標準實施”1?；谛腥吮Ｗo的車輛開發(fā)就變得越來越重要?，F(xiàn)在國內(nèi)外的許多汽車研究機構都開展了行人安全方面的研究2009年8月23日上午國內(nèi)首例汽車撞行人碰撞試驗在天津中國汽車技術研究中心碰撞實驗室進行。碰撞顯示：汽車的碰撞點主要是保險杠和發(fā)動機蓋等部位。如果汽車能在這些部位上采取緩沖吸能的材料將能有效減緩事故發(fā)生時對人的傷害。鋁材與鋼材相比強度低，斷裂伸長率低，彈性模量低，故考慮將鋁材料應

7、用于發(fā)動機蓋，以減少碰撞時對行人頭部的傷害。利用CAE仿真技術分析了鋼制發(fā)動機蓋和鋁制發(fā)動機蓋對行人頭部碰撞的傷害并對鋁制發(fā)動機蓋的結構提出了優(yōu)化設計策略，實現(xiàn)了鋁制發(fā)動機蓋對行人的保護，同時也滿足了汽車輕量化的設計要求。2行人頭部碰撞的數(shù)學分析目前HIC(HeadInjuryCriterion)已經(jīng)成為使用最為廣泛的頭部傷害評價標準。美國聯(lián)邦機動車安全標準FMVss(FederalMomrVehicleSafetyStandards)

8、提出了刖c的計算公式”J：ItlC=(f2一‘1)[七J‘a(chǎn)dt]～Z5(1)b2一／1Jl’￡2一￡J≤15ms式中：n為頭部重心的合成加速度，t和t：在沖擊過程中時間積分的2個時刻，這兩個時間的取值應使H／C取得最大值?，F(xiàn)在，世界各國的機動車安全標準幾乎都取H／C=1000作為安全界限值。當汽車碰撞時的速度達到40km／h時，行人碰撞頭部傷害指數(shù)HIC基本達到或超過人體頭部嚴重傷害的界限值1000”1。3鋼制發(fā)動機蓋圖1發(fā)動機蓋總成

9、與鋁制發(fā)動機蓋行人頭部碰撞的CAE分析收穡日期：201l一09一10作者簡介：韓斑潔(1979一)女，山東棲霞人講師，硬士，研究方向：機械CAD／CAM／CAE。100萬方數(shù)據(jù)應用與試驗一機械研究與應用一域的面積的深度圖7增大內(nèi)板上的倒角(a)6k2110Ⅲt(b)6k2111tutat(c)6k211[)Juttt圖8鋁材面板涂裝烘烤后變形的分布(6)加大包邊圓角，或采用水滴包邊，減少應力集中引起裂縫的可能性。加大包邊圓角如圖9所示。

10、(7)采用多緩沖塊支撐系統(tǒng)設計，增加緩沖塊數(shù)量，同時降低緩沖塊硬度，分散沖擊力分布，以降低關聯(lián)區(qū)域強度。如圖10所示。多緩沖塊設計可同時對發(fā)動機蓋模態(tài)起改善作用。圖9加大包邊圓角圖lO多緩沖塊支撐設計5結語基于汽車行人保護標準和汽車輕量化的要求，將鋁材料應用于發(fā)動機蓋。通過CAE仿真分析，測得鋁制發(fā)動機蓋和鋼制發(fā)動機蓋碰撞時對行人頭部傷害HIC值，發(fā)現(xiàn)在結構完全相同的情況下，鋁制發(fā)動機蓋幾乎起不到減少行人頭部傷害值HIC的作用。對鋁制起

11、動機缸蓋的結構優(yōu)化提出了一些策略，以起到碰撞時保護行人的作用。本文的研究將對鋁制發(fā)動機蓋的設計起到參考作用。參考文獻：[1]中華人民共和國公安部2007年全國道路文通事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)情況[EB／OL][2008—02—21]hltp：／／wwwmpsgoven／n16／n1282／n3553／143942ht“[2]阿立渡，廖洪波人一車碰撞時行人頭部撞擊特點及其試驗評價方法研究[J]北京汽車2007(4)：48【3]陳金華黃向寐趙克剛，等基

12、干兒童行人頭部保護要求的發(fā)動機罩鎖扣碰撞性能研究[J]汽車技術2011(2)：26—29[4]喬維高，朱西產(chǎn)行人與汽車碰掩巾頭部傷害與保護的研究[J]農(nóng)業(yè)機械學報，2006(9)：29—31，【上接第螂頁)力的增加而略有下降，但下降趨勢并不明顯，在本文所使用的壓力范圍內(nèi)研磨壓力對表面粗糙度的影響不大。綜合考慮粗研磨、半精研磨、精研磨依次選用壓力分別為514—64N、45—514N、64—771N。42主軸轉速對工件表面粗糙度的影響研磨速

13、度是將時間量引人工件的變形中，其主要影響工件表面在研磨加工中變形速度，影響工件的物理和機械性能，對工件的特性影響不明顯但高速研磨過程中，摩擦產(chǎn)生的熱量能夠加快催化加速鍺片的去除，但是當轉速為900r／min時，磨具磨損比較嚴重，導致工件在自轉時產(chǎn)生震動，被加工鍺片的表面質(zhì)量不高，所以主軸轉速選擇750r／min。43磨料粒度對工件表面粗糙度的影響工件已加工表面粗糙度隨磨料粒度變化的關系如圖5所示，可看出，鍺片的表面粗糙度值隨磨料粒度的變

14、細而變小，粗加工時磨料粒度大，磨粒尺寸大，102磨粒間距也大，磨盤表面粗糙，每個磨粒的切削深度增大，相應的被加工的鍺片的粗糙度值較大，半精研磨時，磨料的粒度為w28，w7，在此過程中，磨粒的尺寸稍小，逐漸將前者留下的粗糙峰磨削掉，最后采用精加工，采用4號納米盤研磨，在高速化學研磨下，被加工工件的表面質(zhì)量較高，粗糙度達到24nm。5小結本文通過對磨料的成分、研磨壓力、主軸轉速等參數(shù)與被加工鍺片表面粗糙度的關系實驗，確定了鍺片高速機械化學研