冯怡晨　柴志　吕慧

摘 要：基于某车型发动机罩盖设计开发过程，探讨不同形式、不同结构特点的加强板对发动机罩盖模态的影响，对发动机罩盖加强板的设计有较好的指导意义。希望通过文章的分析和研究，可以为相关人士提供一定的参考和借鉴。

关键词：发动机罩盖；模态；加强板

中图分类号：U463.83+3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）23-0094-03

Abstract： Based on the design and development process of a certain type of engine cover， the influence of different forms and structural characteristics of the reinforcement plate on the mode of the engine cover is discussed， which has a good guiding significance for the design of the engine cover reinforcement plate， in the hope that through the analysis and research of the article， we can provide some reference for the relevant people.

Keywords： engine cover； modal； reinforcement plate

前言

发动机罩盖是车身中的关键部件，其性能直接影响了汽车的NVH性能、碰撞安全性能等，而模态分析又是考量发动机罩盖综合性能的重要指标之一，因此对此指标进行进一步探究显得尤为必要。

本文以某车型发动机罩盖开发设计过程为例，借助CAE手段，对比分析不同结构形式的加强板对发动机罩盖模态的贡献程度。

1 影响发动机罩盖模态的相关因素

发动机罩盖是较大的外覆盖件，结构包括外板、内板、外板支撑板、锁扣加强板、铰链加强板等结构，需要合理的结构设计满足模态的目标要求，影响发动机罩盖模态的主要因素有：

（1）内外板料厚，料厚变化带来了重量变化，增加料厚，模态降低。

（2）内板结构，支撑梁分布情况决定了发动机罩盖的模态分布水平。

（3）加强板料厚，局部的重量变化有可能会影响某方向的振动模态。

（4）加强板结构，不同形状尺寸及加强结构的钣金决定了某一阶层的模态值。

（5）锁扣加强板的焊点布

置，焊点的数量以及分布位置与模态密切相关。

2 发动机罩盖模态的分析方法及目标

2.1 当前CAE分析方法

对发动机罩盖铰链安装点进行全约束、同时约束锁位置处3个方向自由度，如图1所示，考察发动机罩盖一阶扭转振型、一阶弯曲振型、上下振动模态、XY平面内搓动模态，要求目标值避开怠速激励±3Hz。

2.2 某车型分析条件及结果

根据该车型的发动机罩盖尺寸以及强度、刚度、抗凹性等性能指标要求，对其钣金材料、料厚以及结构初步设计如图2、表1所示，模态分析结果见表2。

目标要求模态避开22Hz～28Hz区间范围，该车型上下振动模态24.33Hz，与怠速激励相近，不满足要求，分析该模态的位移云图发现，见图3，该模态值集中在罩盖前端锁扣位置处，针对这一原因，本文主要对锁扣加强板的结构展开具体分析，探讨其对上下振动模态的影响。

3 锁扣加强板结构分析及CAE计算

3.1 方案制定

考虑该车型发动机罩盖的尺寸较大且重量已临近目标值，上下振动模态24.33Hz向28Hz提升的难度更大，因此加强板结构提升的方案主要向降低振动模态的方向考虑，由应变能云图图4所示，高振幅主要集中在锁扣布置的位置处，以及最前端的焊点位置。

针对锁扣位置处的结构以及焊点分布情况，加强板在原有结构上进行如下调整：

方案一：取消加强板纵向加强筋（如图5）。

方案二：方案一的基础上修改焊点排布，取消前端焊点，锁扣二保焊位置处增加两个对角焊点，以及该位置处翻边高度由3.5mm修改为2mm（如图6）。

打破原有加强方向，重新设计锁扣加强板形状，制定方案三、方案四：

方案三：对比其他车型发现，加强板形状纵向分布较小，横向分布居多，修改为横向分布形式，同时取消两侧的翻边，削弱纵向的加强作用，提高横向的加强作用，四个拐角的焊点X向位置不动，Y向随形状调整，中间焊点改为对角分布（如图7）。

方案四：方案三的基础上前端焊点X向位置后移，钣金尺寸变窄，后端增加缺口（如图8）。

方案五：方案四的基础上，为保证对锁扣的加强作用，加强板料厚由1.2t改为1.5t。

3.2 CAE计算结果

根據以上五种方案进行CAE分析，结果如表3所示，可见方案三、四、五引起了上下振动模态较大的变化。

方案四及方案五的分析结果，上下振动模态有效避开激励，重新计算方案五的发动机罩盖刚度，对比两种形式的锁扣加强板对发动机罩盖刚度的影响，分析结果如表4所示，弯曲刚度、扭转刚度均提升，侧向刚度略有下降。

4 结束语

通过上述分析对比，总结不同结构特点、不同焊点分布状态的锁扣加强板，对发动机罩盖上下振动模态的影响，主要有以下几点，供加强板结构设计作参考：（1）从结构上来说，加强筋对模态的影响因素相对较小，翻边结构影响因素相对较大，能有效提升上下振动的模态值；（2）从料厚上来说，加强板料厚增加所引起的重量变化值不大，模态变化量小；（3）从焊点布置上来说，模态分析的约束位置主要在锁扣和铰链上，焊点分布与锁扣相对位置尤为重要，X向距离越近，Y向距离越远，有利于降低上下振动模态值；（4）从形状尺寸来说，横向布置的加强板相对于纵向布置的加强板，上下振动模态值小，同时有利于加强发动机罩盖刚度。

参考文献：

[1]张建伟，柴志，杨邦安.汽车发动机盖抗凹性的研究与应用[J].汽车实用技术，2014（12）.

[2]汤尧，兰天亮，王少伟.CAE分析在汽车引擎盖结构设计中的应用[J].智能制造，2016（06）.

[3]李志萍.汽车发动机零件塑料化技术[J].科技创新与应用，2014（04）：21.