汽車質(zhì)量論文：整車管路布置及質(zhì)量探究.doc

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1、汽車質(zhì)量論文：整車管路布置及質(zhì)量探究本文作者：趙毅方健朱偉工作單位：上海泛亞汽車技術(shù)中心有限公司管路基本工藝特性汽車管路種類繁多，材料特性各異，形狀也隨布置和功能要求不同而各異,虛擬布置時(shí)需要考慮管路的基本特性要求和工藝要求，并根據(jù)管路類型選擇準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)和分析方法。按照工藝類型分為兩類：一類為非成型管，如非成型膠管、拉索和線束。其長度一定，安裝后具有一定形狀，而材料特性各異，在數(shù)模布置時(shí)很難反映實(shí)際安裝狀態(tài),容易引起管路干涉、磨損等問題，但非成型管具備工藝簡單，加工方便等優(yōu)點(diǎn)；另一類為成型管，如成型膠管、塑料管或尼龍管。成型管是通過模具成型，在管路布置中，成型管布置容易，但由于模具和工

2、藝復(fù)雜，開發(fā)生產(chǎn)成本有一定增加。按照汽車系統(tǒng)功能可以分為線束、冷卻水管、空調(diào)管（軟管和硬管）、燃油管（軟管和硬管）、轉(zhuǎn)向管（硬管、低壓軟管和高壓軟管）、制動(dòng)管（軟管和硬管）、拉索（離合器拉索、油門拉索、變速器選換擋拉索、駐車制動(dòng)拉索）等。管路布置方法發(fā)動(dòng)機(jī)艙和底盤運(yùn)動(dòng)非常復(fù)雜，存在完全相對(duì)運(yùn)動(dòng)和不完全相對(duì)運(yùn)動(dòng)，見圖3,并且運(yùn)動(dòng)特性和運(yùn)動(dòng)量各不一致，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)產(chǎn)生巨大熱量，極限情況下排氣歧管溫度可達(dá)700?800。C,有些管路過長，為約朿管路的位置需要考慮增加同定點(diǎn)，管路長度對(duì)空間走向起著決定影響。動(dòng)、靜態(tài)間隙確保各種管路在運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)中不發(fā)生干涉和磨損，必須保證管路設(shè)計(jì)間隙滿足管

3、路各種極限工況下的運(yùn)動(dòng)量以及尺寸極限偏差。結(jié)合具體案例對(duì)動(dòng)、靜態(tài)間隙作深入分析。如圖4所示，A段在靜止情況下與空濾的間隙為靜態(tài)間隙，此處用CS表示；A段隨著動(dòng)力總成一起運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到各種工況下的極限情況時(shí)，A段與空濾的間隙為動(dòng)態(tài)間隙，此處用CD表示。A段的運(yùn)動(dòng)量用AD表示，具中AD二CS-CD。管路的制造公差和偏差相對(duì)于其他零件會(huì)更大，此處用CT表示尺寸極限偏差。通過工況和尺寸分析可以得知，只有靜態(tài)間隙大于運(yùn)動(dòng)量(AD)和尺寸極限偏差(CT)之和,即靜態(tài)間隙CS>；AD+CT,在各種工況下管路才可以確保安全。對(duì)于完全相對(duì)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量，AD可以通過動(dòng)力總成懸置特性計(jì)算得到，對(duì)于不完全

4、相對(duì)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量BD可以通過仿真CAE軟件根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的極限運(yùn)動(dòng)求得,即把不完全相對(duì)運(yùn)動(dòng)BD轉(zhuǎn)化為完全相對(duì)運(yùn)動(dòng)ADO熱間隙傳統(tǒng)能源汽車排氣歧管表面溫度在極限情況下會(huì)達(dá)到700?800。C,排氣管和消音器表面溫度也可達(dá)200-500°Co對(duì)于在熱源周圍分布的各種管路，要確保不被熱源損壞，必須根據(jù)熱場分析保證足夠間隙。各個(gè)熱源的發(fā)熱量不相同，同時(shí)熱敏感零件的材料和特性各界，整車管路布置時(shí)需耍根據(jù)熱敏感零件的性能預(yù)留足夠的熱輻射間隙。如果預(yù)留間隙不能滿足要求，首先需要對(duì)各個(gè)工況下的熱負(fù)荷狀態(tài)進(jìn)行虛擬分析計(jì)算，為熱間隙過小的問題提供方案選擇和參考。一般可供選擇的方案有：在熱源側(cè)增加單層或者多層隔

5、熱罩，或者提升熱敏感零件的耐熱等級(jí)，同時(shí)需要平衡各方案的成本，見圖5o重力和內(nèi)、外部液體溫度的影響在管路虛擬布置時(shí)通常貝考慮管路外形，而管路自身和內(nèi)部液體的重力因素引起的管路變化通常很難考量，發(fā)動(dòng)機(jī)艙環(huán)境溫度和管路內(nèi)部的液體溫度會(huì)進(jìn)一步加速管路下沉。以發(fā)動(dòng)機(jī)水管布置為例探討如何在布置管路時(shí)充分考慮重力和內(nèi)、外溫度的影響。發(fā)動(dòng)機(jī)水管外徑一般在20~50min之間，內(nèi)部高溫的冷卻液溫度一般達(dá)110°C左右。圖6是外徑為40mni、長750mm的暖風(fēng)水管原始設(shè)計(jì)與考慮重力和溫度后的對(duì)比，如果屮間沒有約束固定點(diǎn)，通過CAE分析重力、溫度對(duì)水管的影響，水管會(huì)下沉50mmo約束系統(tǒng)-固定點(diǎn)每個(gè)系統(tǒng)

6、管路通常連接兩部分零件，例如燃油管需要經(jīng)過燃油泵、燃油濾清器到發(fā)動(dòng)機(jī)油軌,由于冋路過長，中間必須在合理位置增加固定點(diǎn)以保證管路的設(shè)計(jì)狀態(tài)。對(duì)于硬管，一般400-600mm安裝一個(gè)固定點(diǎn)；對(duì)于軟管，一般200?300mm安裝一個(gè)周定點(diǎn)，但也需要根據(jù)實(shí)際工況合理布置。固定點(diǎn)的設(shè)計(jì)需要有效可靠，起到約束限位作用，防止固定點(diǎn)偏移、旋轉(zhuǎn)、下沉或左右竄動(dòng)。固定點(diǎn)在某一方向的變化，如果管路較長，會(huì)導(dǎo)致遠(yuǎn)端管路位置偏差放大,引起管路干涉、磨損或其他問題。例如某動(dòng)力轉(zhuǎn)向油管固定點(diǎn)設(shè)計(jì)對(duì)管路的限位欠佳，造成管路在裝配之后會(huì)向上和向下旋轉(zhuǎn)達(dá)10。之多，與固定點(diǎn)130mmZ處造成管路彎角處偏差達(dá)24mm,對(duì)周

7、圍零件間隙造成很大影響,見圖70通過在彎角后面增加1個(gè)防止上下移動(dòng)的固定點(diǎn)，很好地起到約朿管路的作用。固定點(diǎn)的選擇，包括固定方式、限位效果、失效模式分析等在設(shè)計(jì)階段都要進(jìn)行全面評(píng)估，確保限位起到預(yù)期效果，見圖80長度對(duì)間隙的影響管路長度的布置和設(shè)計(jì)一般考慮正偏差，即為了滿足安裝和制造要求，管路一般會(huì)比名義值偏大。管路一般是在二維平面內(nèi)走向，但如果管路過長，宙于管路長度引起的I'可隙減小會(huì)非常明顯。以圖9所示管路1為例，即兩端固定，分析同定點(diǎn)屮間