汽车行李箱盖刚度分析
三厢轿车行李箱盖扭杆弹簧平衡系统分析及其设计应用
链之间"行李箱开关过程中"设单根铰链自身摩擦力矩为 $*" 单根扭杆扭矩为 $+"在行李箱盖开关过程中"如果在中间位 置能够达到平衡状态"则要满足如下条件!
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当不满足以上条件时"行李箱盖处于上升或下降过程%
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#行李箱盖重力矩分析 假设轿车行李箱盖系统的总重量为 !" "因为行李箱盖 左右对称"所以可以将行李箱盖系统简化在 dV平面中进行 研究% 行李箱盖绕铰链轴中心转动"假设其中心坐标为& d9" V9' "当行李箱盖处于关闭状态时"其重心坐标为& dD"VD' % 图 $ 所示为行李箱盖开关状态示意图% 假设行李箱盖重心 到铰链轴中心的距离为 #$ "行李箱盖关闭时重心轴线与水平 面的夹角为 #"行李箱盖重力矩力臂为 d(开启与关闭位置旋 转角度 !%
关键词行李箱盖扭杆弹簧平衡分析
44扭杆弹簧作为一种弹性元件"因其结构简单(成本低廉( 耐久性能好"被广泛应用于三厢轿车行李箱盖开闭系统% 其 工作原理是通过扭杆弹簧扭转产生弹性变形"储存扭矩"克 服行李箱盖的重力矩和铰链摩擦力矩"从而达到开启行李箱 盖的功能% 对于使用扭杆弹簧的轿车性能要求"行李箱盖解 锁后以小于某一加速度值弹起到一定高度后静止"在一定角 度范围达到平衡状态"以免落下伤人"而在最大开启位置又 能保持静止并可抵抗一定的迎风力矩% 文章通过对行李箱 盖开关过程中重力矩曲线的分析"同时将扭杆弹簧扭矩曲线 与重力矩曲线相匹配"设计扭杆的线径和旋转角度%
汽车行李箱盖刚度分析
汽车行李箱盖刚度分析杜登惠黄庆泛亚汽车技术中心有限公司汽车行李箱刚度分析Decklid Stiffness Analysis for Some Cars 杜登惠黄庆(泛亚汽车技术中心有限公司上海摘要：本文通过MSC Nastran求解计算对汽车行李箱盖的刚度进行评估，通过对计算结果的分析，对行李箱盖的力学本质有了许多新的发现，根据这些新的发现，提出相应的改进方案，排解了设计工程师苦于难以提高行李箱刚度的困扰。
关键词：MSC Nastran，行李箱盖，刚度Abstract: In this paper, the Software MSC Nastran is applied to simulate the decklid stiffness of some cars. Much mechanics about decklid are discovered through studying the simulation results, what’s more, many effective proposals are put forward to help decklid designer to improve the performance of decklid.Key words: MSC Nastran Decklid Stiffness1 背景近年来，随着汽车改型换代加快，汽车行李箱盖成为频繁更改且更改较大的部件之一。
为了在很短的时间里设计出刚度很好的行李箱，需要在开发阶段用MSC Nastran软件对其刚度进行评估，对不满足刚度要求的结构提出有效的改进方案，得到设计工程师的认可后再进行验算，有力地支持设计工程师的设计工作，缩短了产品开发时间，保证项目顺利进行。
本文通过对某车型的行李箱盖进行各种刚度计算，来分析不同的改进方案对每种刚度的影响，从而进一步找到行李箱盖的一些力学现象和大幅度提高刚度的设计方向，有效支持设计工程师的设计工作。
汽车行李箱盖铰链机构的分析及优化
汽车行李箱盖铰链机构的分析及优化作者：梁建钊来源：《中国科技博览》2016年第22期[摘 ;要]对汽车存放物品的箱盖电动化进行研究，通过研究分析，对其进一步开发，在开发阶段，由于转变了开启的方式，驱动点与原来的不一致，这样就出现了超过常规的电动开启力，这就需要调整原来的四杆铰链，使得开启力回归到正常水平。
四杆铰链行李箱系统在投入使用之前，需要对其进行仿真分析，这样是为了更好的对行李箱盖的电动化提供合理的依据，通过仿真分析，能够将最小的开启力进行确定，而且通过实验的方式进行比较，进一步确定了仿真这种方式的可行性。
然后优化四杆铰链机构，将电动行李箱盖的开启力降到最低，满足电动行李箱的各种设计指标。
[关键词]行李箱盖; 四杆铰链; 仿真分析; 可行性; 优化设计中图分类号：U463.83 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）22-0084-02引言当前阶段，汽车行李箱的设计存在下面的特征，首先其主要的机构是铰链传动机构，在对后备箱开关的过程中，采用的方式为纯手动方式，将行李箱的手动开启处的开启力降到最低是此次设计的主要目标，在打开和关闭后备箱的过程中，其力的来源为行李箱铰链的支撑端，在打开关闭行李箱的过程中，通过这样的方式是十分浪费动力的。
在此次优化行李箱的四杆铰链系统中，主要的目标是对电驱动端力臂的长度进行增加，这样电驱动就降低了对扭矩的需要，但在这个优化的过程中，需要保持原来行李箱的运动轨迹关系。
但是对于此次系统的优化设计，通过过去的设计计算是无法满足要求的，这是由于汽车行李箱系统是一个复杂的机构系统。
为了更好的观察机构的运动状态，以及对机构的受力情况进行分析，需要借助动力学仿真来对机构进行研究。
本文在进行动力学仿真的过程中借助的软件Adams ，在确定仿真是不是正确方面主要通过实验的方式，优化行李箱的铰链机构设计主要以动力学系统模型为依托，使得行李箱电动化能够得以实施。
一、构建Adams 仿真的模型1. Adams 模型首先将计算机的设计软件打开，我们使用的是 CATIA，然后建立装配体模型，如图1 所示，其中，手动开启的施加动力的点在A 处，电动开启的施加力的点在B 。
轿车前舱盖扭转刚度分析及优化方法探讨
轿车前舱盖扭转刚度分析及优化方法探讨作者：李峰田冠男杨晋摘要：前舱盖是轿车的是重要部件，其扭转刚度性能的好坏直接影响汽车的整体性能。
本文采用基于扭转角的评价方法，弥补了旧有方法的不足，并以某车型前舱盖为例对两种方法进行对比分析；运用Hypermesh 以及MSC NASTRAN 软件平台，进行前舱盖的有限元建模及其扭转刚度的求解，并采用两种方法进行优化对比分析.关键词：前舱盖扭转角扭转刚度MSC.Nastran 优化1 概述前舱盖（又称发动机盖、发动机罩）是最醒目的车身构件，是顾客经常要察看的部件之一。
发动机盖的在结构上一般由外板和内板组成，中间夹以隔热材料，内板起到增强刚性的作用，其几何形状由厂家选取，基本上是骨架形式。
对发动机盖的主要要求是隔热隔音、自身质量轻、刚性强。
因此，其性能的好坏，直接影响车身的总体性能和舒适性[1]。
对前舱盖扭转刚度共考察两种工况：一是模拟前舱盖正常工作状态下，约束锁工作时，约束相应的自由度，在缓冲块处施加适当的载荷，利用NASTRAN 求解，得到相应的刚度值；二是锁不工作，约束一侧缓冲块处适当的自由度，在另一侧缓冲块处施加适当的载荷，利用NASTRAN 求解，得到相应的刚度值。
本文对扭转刚度采用两种方法进行评价：常用的位移法，及角度法；位移法：即K=F/S K-刚度F-施加的载荷S-载荷对应的位移角度法：即K=F/θ K-刚度F-施加的载荷θ -载荷对应的扭转角位移法，相对比较简单，单位变形所需要的力值。
但它受加载点位置的影响，即不同点得到的结果不一样。
而在前舱盖的扭转刚度分析中，加载点常常选择缓冲块，但其位置并没有统一的规定。
所以，这种方法很难准确的表达前舱盖整体扭转刚度；对此方法的扭转刚度的提升，只需要简单的移动缓冲块的位置就能轻易地提高扭转刚度值，但对整体刚度的提升并没有实质的意义。
角度法，单位扭转角所需要的力值。
在前舱盖的扭转刚度的分析中，不受加载点位置影响，能很好的反应前舱盖的整体扭转刚度。
汽车行李箱盖铰链分析及优化
汽车行李箱采用的天盛铰链传动系统是基于纯手动开关后备箱而设计的，其最优化目标是行李箱手动开启处的开启力最小，而电动开启行李箱则是从行李箱铰链的支撑端施力驱动后备箱整体开启和关闭，其在开启过程中是一个相对费力的过程。
因此，在汽车行李箱盖电动化开发过程中，要在不影响原行李箱运动、位置关系的同时，对行李箱系统的四连杆铰链进行优化，以增加电驱动端力臂长度，减小电驱动所需扭矩。
但是汽车行李箱开启机构较复杂，传统的设计计算难以提供准确、全面的数据来支撑系统的优化设计。
通过对机构的动力学仿真，可以更准确地获得机构在任意位置的运动状态和受力情况，对于确定合理的机构设计方案有非常大的意义。
行李箱开启机构是一种多连杆机构，动力学仿真的方法已经在某些连杆机构的动力学特性方面得到了应用；一些研究在仿真的基础上对机构参数进行了优化设计，为汽车尾箱的动力学研究提供了研究基础和经验。
近来动力学仿真的方法开始在汽车的机构设计方面得到应用，研究对象有铰接式自卸汽车在随机路面下的平顺性，电动剪式车门不同开启速度时所需的转矩及功率，轿车车门铰链、车门前侧分缝线、行李箱盖扭杆弹簧的布置等，这些研究证明了采用动力学仿真方法来辅助汽车连杆机构设计的可行性。
因此，本文拟基于Adams对行李箱盖手动开启和电动开启力进行动力学仿真分析，通过实验验证仿真的有效性，并基于动力学系统模型对行李箱的铰链机构进行优化设计，确保行李箱电动化的顺利实现。
1Adams仿真建模1.1Adams模型在计算机辅助三维交互应用软件(CAIA）中建立行李箱系统闭合状态的装配体模型，如图1所示，其中，A处为手动开启施力点，B处为电动开启施力点。
为使铰链的受力状况更逼近真实情况，建模时将铰链负载端物体与驱动端物体都考虑在模型中，模型最终包含13个几何体：行李箱盖、左铰链底座、左铰链拉杆1、左铰链撑杆、左铰链连杆、右铰链底座、右铰链拉杆1、右铰链撑杆、右铰链连杆、拉杆2、曲柄、减速器输出轴以及减速器壳体，如图2所示。
乘用车行李箱盖铰链杆的刚度有限元分析与结构优化
设设g6渊l袁r冤=20-r2臆0
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墒设设g7渊l袁r冤=20-r3臆0
渊1冤
式中院gi渊l袁r冤为尺寸约束函数袁i=1袁2袁3袁4袁5袁6袁7曰l 为直
2 铰链杆刚度问题分析
为了得到铰链杆竖直刚度设计公式袁 并对铰链杆 进行刚度优化袁笔者先简化铰链杆模型袁并以卡氏第二 定理为基础推导铰链刚度表达式袁 然后通过有限元法 与试验法验证其正确性以及铰链杆是否超出所用材料 的屈服强度遥最后根据约束条件求出最优解袁并用有限 元法验算铰链杆在刚度最优解情况下是否满足要求袁 其流程如图 1 所示遥
专题报导
乘用车行李箱盖铰链杆的刚度有限元分析与结构优化*
□ 朱 鑫1
□ 韩冬桂 1 □ 刘 芳 1 □ 李红军 1 □ 蔡元初 2 1. 武汉纺织大学 机械工程与自动化学院 武汉 430000 2. 湖北航宇精工科技有限公司 湖北襄阳 441000
□ 燕 怒1
摘 要院乘用车行李箱盖铰链杆是保证行李箱盖正常工作的关键部件遥 对行李箱盖铰链杆的刚度进
机械零件的刚度计算公式适用于结构简单的模 型袁而铰链杆的结构较为复杂袁导致求解相对困难遥 借 鉴复杂零件的刚度求解理论和方法是一种比较有效的 途径遥 周志鸿等咱8暂 基于有限元法计算复杂曲柄刚度曰
* 国家自然科学基金资助项目渊编号院51775388冤 收稿日期院圆园员8 年 9 月
王新新等咱9暂 利用有限元法计算复杂电主轴刚度遥 两者 通过试验都验证了有限元法在计算复杂零件刚度上的 准 确 性 袁但 未 能 推 出 刚 度 公 式 遥 李 华 等 咱10暂以卡氏第二定 理为基础对 Z 形悬臂梁建立刚度计算公式袁但为了简 化运算忽略转角处的弯矩袁导致计算精度不高遥在这些 研究基础上袁 笔者基于卡氏第二定理提出铰链杆竖直 刚度设计公式袁 并对铰链杆进行有限元分析和试验验 证遥
汽车行李箱盖产品结构优化设计分析
汽车行李箱盖产品结构优化设计分析发表时间：2019-09-19T14:27:52.233Z 来源：《建筑细部》2019年第4期作者：罗林[导读] 在汽车行业当中，汽车行李箱盖的开启方式和驱动点的改变会使电动开启的用力过大，所以在汽车行李箱盖开发过程中，要将开启施力值减少到合理的范围，满足行李箱盖电动化的需求，本文就主要对汽车行李箱盖产品结构优化设计进行了分析。
罗林四维尔丸井（广州）汽车零部件有限公司 510530摘要：在汽车行业当中，汽车行李箱盖的开启方式和驱动点的改变会使电动开启的用力过大，所以在汽车行李箱盖开发过程中，要将开启施力值减少到合理的范围，满足行李箱盖电动化的需求，本文就主要对汽车行李箱盖产品结构优化设计进行了分析。
关键词：汽车行李箱盖；产品结构；优化分析目前汽车行李箱盖产品主要是基于纯手动的开关来设计后备箱盖的，要对汽车行李箱盖产品结构进行优化和设计，主要目的就是设计手动开启处的用力较小，而电动开启行李箱盖则是从支撑端施力，驱动行李箱盖整体开启和关闭，所以电动开启行李箱盖的过程相对于手动来说是一个较费力的过程，因此在汽车行李箱盖电动开发过程中要在不影响行李箱位置关系和运动关系的同时，对行李箱盖产品结构进行优化，设计如何增加电驱动端力臂长度，减少阻力。
一、压力边和拉延力的计算1、压边力的选择冲压形成过程中的重要工艺参数之一就是压力边，压力边的选择是否合理影响着该过程是否可能出现缺陷。
首先压边力是能够增强板料拉应力，控制板料的流动，如果压边力不足，将会引起板料的破裂和起皱，通常情况下，当压力边增大时，成形力也会随之增大，并且在一定范围内一直，会对板料的起皱有一定的抑制作用，减少拉力不足的情况，但是如果拉应力过大，则会明显增加板料拉裂的趋势，导致板料产生破裂，过大的压力便会加快模具的损耗，减少模具使用寿命，过小压边力，会导致板料流动不足，形成拉裂或起皱的现象。
所以压边力的选取会受到很多因素的影响，其中拉延件的结构形状，对压边力的选择起着决定性的作用，板料的性能、模具的结构压边力的选择，所以需要通过一些模拟仿真实验，通过一些精细的计算来选取合适的压边力。
李洪涛_乘用车行李箱盖结构分析流程自动化
乘用车行李箱盖结构分析流程自动化李洪涛史建鹏东风汽车公司技术中心武汉430056摘要：本文利用HyperWorks二次开发接口，采用TCL语言开发了乘用车行李箱盖结构分析流程自动化，规范了乘用车行李箱盖CAE操作，显著提高了工作效率。
通过对比行李箱盖手工操作分析与流程自动化分析验证了二次开发的可靠性。
开发过程具有通用性与推广性。
关键词：HyperWorks二次开发TCL脚本语言乘用车行李箱盖1. 引言汽车CAE仿真是一个庞大的系统，分析工况种类繁多，边界条件复杂多变。
建模、仿真及后处理过程中若采用手工操作不但费时费神而且易出错，这给分析工程师们带来诸多不便，不能够把更多的精力投入到研发当中。
分析工程师们希望能够把分析流程进行自动化，规范化以提高分析效率。
Altair HyperWorks软件提供了丰富的二次开发接口，涉及到前、后处理各个方面，为用户进行自主开发从而实现流程自动化带来了极大的方便。
本文开发了乘用车行李箱盖结构分析流程自动化，开发过程具有通用性，可以推广到其他方面的应用。
2. 流程自动化开发过程HyperWorks二次开发是采用TCL脚本语言结合HyperWorks软件特有的命令语言进行编程来实现流程自动化。
TCL语言是一种比C/C++语言有着更高抽象层次的解释执行脚本语言，其简明，高效，可移植性好。
TCL几乎在所有的平台上都可以解释运行，功能强大。
特别是在信息产业、自动控制、机械电子等领域应用广泛。
TCL目前已成为自动测试中事实上的标准。
HyperWorks中的HyperMesh软件及HyperView软件自带有对象创建、查询、修改等命令，及图形界面工具包可以方便快捷的建立图形界面，这些都给流程自动化开发节省了大量时间。
2.1前处理流程自动化前处理流程自动化有两种途径一种是使用HyperMesh软件的宏(macro)功能结合HTML 语言及TK语言建立流程自动化，另外一种途径是使用HyperWork中的Process Studio建立流程自动化模板然后采用Process Manager加挂到HyperMesh软件菜单中。
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汽车行李箱盖刚度分析
杜登惠 黄庆
泛亚汽车技术中心有限公司
汽车行李箱刚度分析
Decklid Stiffness Analysis for Some Cars
杜登惠 黄庆
(泛亚汽车技术中心有限公司 上海 )
摘要：本文通过MSC Nastran求解计算对汽车行李箱盖的刚度进行评估，通过对计算结果的分析，对行李箱盖的力学本质有了许多新的发现，根据这些新的发现，提出相应的改进方案，排解了设计工程师苦于难以提高行李箱刚度的困扰。
关键词：MSC Nastran，行李箱盖，刚度
Abstract: In this paper, the Software MSC Nastran is applied to simulate the decklid stiffness of some cars. Much mechanics about decklid are discovered through studying the simulation results, what’s more, many effective proposals are put forward to help decklid designer to improve the performance of decklid.
Key words: MSC Nastran Decklid Stiffness
1 背景
近年来，随着汽车改型换代加快，汽车行李箱盖成为频繁更改且更改较大的部件之一。
为了在很短的时间里设计出刚度很好的行李箱，需要在开发阶段用MSC Nastran软件对其刚度进行评估，对不满足刚度要求的结构提出有效的改进方案，得到设计工程师的认可后再进行验算，有力地支持设计工程师的设计工作，缩短了产品开发时间，保证项目顺利进行。
本文通过对某车型的行李箱盖进行各种刚度计算，来分析不同的改进方案对每种刚度的影响，从而进一步找到行李箱盖的一些力学现象和大幅度提高刚度的设计方向，有效支持设计工程师的设计工作。
行李箱盖主要由外板、内板、铰链、铰链加强板，锁加强板组成，外板和内板在外周包边，中间有胶连接，如图1所示。
为了保证行李箱盖在制造、运输、使用过程中不会有太大的变形和损坏，行李箱盖的设计需要满足一定的刚度值，主要刚度有：侧向刚度，扭转刚度，前端局部刚度，过开刚度，尾部纵向刚度，尾部切向刚度，等等。
图１某汽车的行李箱盖图２行李箱盖的有限元模型
2 有限元模型的建立
2.1 网格划分及连接
采用边长为10mm的壳单元进行网格划分。
铰链与内板及加强板处的螺栓连接孔要有两圈washer。
内外板之间的包边共节点，内外板之间的胶连接用一定刚度的弹簧连接。
行李箱盖的有限模型如图2所示，节点数大约２万。
2.2 材料
计算中所使用的材料参数如下：
所有零件材料均用上述参数。
3 分析与结果
对现有设计进行侧向刚度、扭转刚度、前端局部刚度、过开刚度、尾部纵向刚度和尾部切向刚度分析，得出每个刚度的位移，求出刚度值，并对主要工况的应变能图仔细研究。
图３、图４、图５分别为过开刚度、扭转刚度、侧向刚度的应变能图。
图３过开刚度应变能图图４扭转刚度应变能图
图５ 侧向刚度应变能图
图６ 改变行李箱铰链的截面和厚度通过对计算结果研究，发现铰链及铰链的布置、铰链加强板的设计和行李箱盖水平面与垂直面相接处的设计对刚度影响很大，下面就这几个方面分别分析。
（１）铰链的截面比厚度性价比更高，即增加截面可以在增加较小的质量（质量在某种意义上就代表cost）上获得较好的刚度。
在原始设计的基础上，将铰链的截面从20mm×20mm变为22mm×22mm，将厚度从2.0mm变为1.6mm，如图６所示。
结果是：铰链的质量下降了8.9%；侧向刚度上升了5.1%；扭转刚度上升了0.3%；过开刚度上升了2.3%。
（２）铰链与内板及加强板的连接孔间距增加可以提高刚度。
在原始设计的基础上，将铰链与内板及加强板的连接孔间距从60mm增加到70mm，如图７所示。
结果是：前端局部刚度增加了10.8%；尾部纵向刚度增加了2.1%；扭转刚度增加了1.7%；过开刚度增加了1.5%。
（３）侧向刚度计算的加载点和铰链在车身上的安装点比较，Ｚ向的位置对侧向刚度影响很大。
在原始设计的基础上，将计算侧向刚度的加载点Ｚ向抬高30mm，如图８所示。
结果是：侧向刚度提高了27%。
图８侧向刚度加载点Ｚ向抬高图7 改变行李箱铰链孔间距
（４）铰链加强板的设计对刚度影响很大。
(a) 在原始设计的基础上，将铰链加强板的靠前的加强筋的高度从2mm变为5mm，将加强筋延伸靠近螺栓连接孔，见图9。
结果是：侧向刚度增加了3.4%；扭转刚度增加了10.3%；
过开刚度增加了2.8%。
（b）在原始设计的基础上，将铰链加强板的一部分材料去掉，见图10。
结果是：侧向刚度下降了8%；扭转刚度下降了36.3%；过开刚度下降了50.0%。
图９改变铰链加强板上加强筋的设计图10去掉铰链加强板部分材料(５) 行李箱盖水平面与垂直面相接处的设计对刚度影响很大。
在原始设计的基础上，将靠两边的行李箱盖水平面与垂直面相接处的过渡改缓，即圆角半径变大，最高处相差8mm，如图11所示。
结果是：
侧向刚度增加了3.7％；
尾部纵向刚度增加了11.3％；
扭转刚度增加了9.5％；
图11 行李箱盖水平面与垂过开刚度增加了10.1％。
直面相接处的设计更改
4 结论
利用MSC Nastran软件计算可以为设计提高汽车行李箱的刚度提供方向性指导，并且在产品开发阶段取得了很好的成效。
(1)铰链的截面做得大一点，为了不增加质量，可以将厚度减小，结果对提高侧向刚度、扭转刚度、过开刚度都有好处；(2)将铰链与内板及加强板的靠前的连接孔向前移，则行李箱盖的前端局部刚度会提高很多；(3)将铰链加强板在Ｙ向做宽，焊点尽量布置远，对行李箱盖的扭转刚度非常有利；(4)将铰链加强板上的加强筋做强，且靠近螺栓连接孔，对行李箱盖的扭转刚度非常有利；(5)如果铰链在车身的安装点与侧向刚度加载点的ｚ向距离减小点，则对李箱盖的侧向刚度提高很大；(6)行李箱盖水平面与垂直面靠两边相接处设计得过渡平缓一点，使得此处的结构厚实一些，对提高行李箱盖的侧向刚度、尾部纵向刚度、扭转刚度、过开刚度都非常有利。
5 参考文献
[1] MSC Nastran 2005 Quick Reference Guide.。