整车管路安排及质量探究

管路基本工艺特性


汽车管路种类繁多,资料特性各异,形状也随安排和功能要求差别而各异,虚拟安排时需要考虑管路的基本特性要求和工艺要求,并根据管路类型选择准确的设计和剖析办法。依照工艺类型分为两类:一类为非成型管,如非成型胶管、拉索和线束。其长度一定,装置后具有一定形状,而资料特性各异,在数模安排时很难反应实际装置状态,容易引起管路干涉、磨损等问题,但非成型管具备工艺简单,加工便当等优点;另一类为成型管,如成型胶管、塑料管或尼龙管。成型管是通过模具成型,在管路安排中,成型管安排容易,但由于模具和工艺繁杂,开爆发产本钱有一定增加。依照汽车系统功能可以分为线束、冷却水管、空调管(软管和硬管)、燃油管(软管和硬管)、转向管(硬管、低压软管和高压软管)、制动管(软管和硬管)、拉索(离合器拉索、油门拉索、变速器选换挡拉索、驻车制动拉索)等。


管路安排办法


发动机舱和底盘运动十分繁杂,保存完全相对运动和不完全相对运动,见图3,并且运动特性和运动量各纷歧致,同时发动机在工作时爆发巨大热量,极限情况下排气歧管温度可达700~800°C,有些管路过长,为约束管路的位置需要考虑增加固定点,管路长度对空间走向起着决定影响。动、静态间隙确保各种管路在运动和振动中不爆发干涉和磨损,必须包管管路设计间隙满足管路各种极限工况下的运动量以及尺寸极限偏差。结合具体案例对动、静态间隙作深入剖析。如图4所示,A段在静止情况下与空滤的间隙为静态间隙,此处用CS表示;A段随着动力总成一起运动,当运动到各种工况下的极限情况时,A段与空滤的间隙为动态间隙,此处用CD表示。A段的运动量用AD表示,其中AD=CS-CD。管路的制造公差和偏差相关于其他零件会更大,此处用CT表示尺寸极限偏差。通过工况和尺寸剖析可以得知,只有静态间隙大于运动量(AD)和尺寸极限偏差(CT)之和,即静态间隙CS>AD+CT,在各种工况下管路才可以确保平安。关于完全相对运动的运动量,AD可以通过动力总成悬置特性计算取得,关于不完全相对运动的运动量BD可以通过仿真CAE软件根据发动机的极限运动求得,即把不完全相对运动BD转化为完全相对运动AD。热间隙古板能源汽车排气歧管外表温度在极限情况下会抵达700~800°C,排气管和消音器外表温度也可达200~500°C。关于在热源周围散布的各种管路,要确保不被热源损坏,必须根据热场剖析包管足够间隙。各个热源的发热量不相同,同时热敏感零件的资料和特性各异,整车管路安排时需要根据热敏感零件的性能预留足够的热辐射间隙。如果预留间隙不可满足要求,首先需要对各个工况下的热负荷状态进行虚拟剖析计算,为热间隙过小的问题提供计划选择和参考。一般可供选择的计划有:在热源侧增加单层或者多层隔热罩,或者提升热敏感零件的耐热品级,同时需要平衡各计划的本钱,见图5。重力和内、外部液体温度的影响在管路虚拟安排时通常只考虑管路外形,而管路自身和内部液体的重力因素引起的管路变革通常很难考量,发动机舱环境温度和管路内部的液体温度会进一步加速管路下沉。以发动机水管安排为例探讨如何在安排管路时充分考虑重力和内、外温度的影响。发动机水管外径一般在20~50mm之间,内部高温的冷却液温度一般达110°C左右。图6是外径为40mm、长750mm的暖风水管原始设计与考虑重力和温度后的比照,如果中间没有约束固定点,通过CAE剖析重力、温度对水管的影响,水管会下沉50mm。约束系统-固定点每个系统管路通常连接两局部零件,例如燃油管需要经过燃油泵、燃油滤清器到发动机油轨,由于回路过长,中间必须在合理位置增加固定点以包管管路的设计状态。关于硬管,一般400~600mm装置一个固定点;关于软管,一般200~300mm装置一个固定点,但也需要根据实际工况合理安排。固定点的设计需要有效可靠,起到约束限位作用,避免固定点偏移、旋转、下沉或左右窜动。固定点在某一偏向的变革,如果管路较长,会导致远端管路位置偏差放大,引起管路干涉、磨损或其他问题。例如某动力转向油管固定点设计对管路的限位欠佳,造成管路在装配之后会向上和向下旋转达10°之多,与固定点130mm之处造成管路弯角处偏差达24mm,对周围零件间隙造成很大影响,见图7。通过在弯角后面增加1个避免上下移动的固定点,很好地起到约束管路的作用。固定点的选择,包括固定方法、限位效果、失效模式剖析等在设计阶段都要进行全面评估,确保限位起到预期效果,见图8。长度对间隙的影响管路长度的安排和设计一般考虑正偏差,即为了满足装置和制造要求,管路一般会比名义值偏大。管路一般是在二维平面内走向,但如果管路过长,由于管路长度引起的间隙减小会十清楚显。以图9所示管路1为例,即两端固定,剖析固定点中间的长度变长对管路1与管路2间隙C1的影响。图9中,当管路1的长度由A增加了Δ,即管路1的长度为A+Δ,两个固定点稳定,管路拱出ΔX,简化A+Δ为一段圆弧,且0<ΔX<A/2,见图10模型1,则根据数理推断可求解通过剖析模型1和模型2,对长度变革量Δ/A与偏移量ΔX进行数据统计,具体拜见图12的曲线,由此可知长度增加得越多,偏移量也越大。在紧凑型的整车安排中,对管路进行安排和设计时,有效控制管路名义长度十分关键,不然很可能会引起管路的干涉磨损等问题。


CAE管路剖析


项目前期开发时,业内常用办法是根据经验设计管路走向,然后根据实车制造进行调解,往往会对项目开发时间和用度造成很大影响,探索性地提出对关键零件和管路CAE虚拟模拟,找出最佳安排计划,取得整车设计状态下的数模,以提高安排质量的稳健性,有效降低开发本钱。进行CAE剖析时务必充分考虑资料特性,管路内、外环境温度,重力,典范和极限加速度,管路约束系统固定限位和内部工作压力对管路外形的各种影响。针对差别类型的管路,采用差别的运算剖析办法,壳单位剖析办法一般适用于成型管如水管、燃油管等。例如某水管一端固定在防火墙,另一端固定在发动机,水管相关于防火墙具有不完全相对运动,在Z偏向±6g加速度情况下,水管上下运动12mm;在X偏向±11g加速度情况下,通过CAE按水管资料特性加载,得出水管前后运动达15mm。具体案例见图13。梁单位剖析办法一般适用于非成型管,如拉索、制动软管、电器线束等。例如ABS制动软管与制动卡钳相连,制动卡钳随悬架做全转向、全跳动等极限运动。根据整车动态界说,轮胎最大上跳一般在70~120mm,下跳一般在80~100mm,ABS软管安排必须克服制动卡钳的极限运动且包管不干涉和磨损,且经受住拉伸和压缩的频繁工况,具体案例见图14。


管路外观质量


顾客在购买汽车时,不但关注汽车的性能和价格,外观质量也是一重要考量项。高质量的汽车外观不但提升整车品质,还可提升顾客对品牌的忠诚度,进而提升品牌价值。整车管路外观质量的高低,将直接影响发动机舱外观质量。发动机舱管路安排过程中,在确保各个管路系统功能的前提下,需要从整体一致性,管路和线束的整齐度,颜色和皮纹的整体协调性,零部件和周边钣金的集成性等内容对管路进行优化和改善。


管路安排质量验证


整车和子系统特性各异,车型与车型之间的管路间隙巨细并无借鉴意义。经过虚拟安排和设计的管路,进行充分的物理试验可以及早发明潜在的安排和设计问题,为后期的管路质量管理和控制提供包管,管路相关的试验一般分为3类:(1)管路自身的各项性能试验,如爆破试验、气密性试验、拉伸试验等。主要是为了验证零件是否满足设计规范;(2)整车台架试验。主要目的是为了验证整车悬架在物理极限情况下(如全转向最大上、下跳)管路的运动情况,以弥补路途试验无法抵达的极限状态;(3)整车路途试验,可靠性试验。最能反应管路常会遇到的工况,BB贝博平台登录块路、卵石路、鱼鳞坑路、搓板路、高速跑道、坡道、砂土路等。试验开始、试验过程中和试验结束时都需要对整车管路进行全方位仔细的评估和记录,记录管路之间的间隙和状态,形成整车管路数据库,建立指导经验并为后续项目开发提供支持。


整车管路安排开发在项目开BB贝博平台登录处于十分关键的位置,借助丰富的虚拟安排办法和实物验证手段,确保前期安排设计质量的稳健性,各系统的功能和性能才干包管。本安排办法和流程已经在SGM多个平台、多个车型的开发过程中应用和验证,涉及几百万辆各式整车,并历经多次改进和优化,有效地指导整车管路开发。