汽车设计汽车下车身后地板设计规范.docx

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汽车设计汽车下车身后地板设计规范

XX企业规范

编号xxxx-xxxx

汽车设计-

汽车下车身后地板设计规范模板

XXXX发布

前言

L规范引用文件1

2.设计规范的主要目的及适用范围1

3•后地板的功能描述及主要形式1

4.后地板的设计要点2

5后地板的失效模式7

6.后地板的校核要点8

・・•・•・・・

7.后地板的发展趋势

1.规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件,其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB14167汽车安全带安装固定点

GB15083汽车座椅座椅固定装置及头枕强度要求和试验方法

GB20072乘用车后碰撞燃油系统安全要求

ECER14关于就安全带固定点方面批准车辆的统一规定

ECER16关于批准机动车成年乘客用安全带和约束系统的统一规定

FMVSS210座椅安全带总成固定点

FMVSS225儿童约束系统固定点

2.设计规范的主要目的及适用范围

2.1设计规范的目的

该规范主要是对后地板进行一个概要的描述,使地板设计规范化，作为后地板设计思路指导和评价依据。

2.2设计规范的适用范围

该规范主要介绍后地板的结构组成及功用,后地板的校核要点。

主要适用于轿、跑车的后地板结构设计及分析。

3•后地板的功能描述及其主要形式

3.1后地板的功能描述

后地板结构是车身的支承部分。

在结构设计上，后地板结构应提供足够的强度和刚度，以保证车身的承载能力,因此,后地板上横梁及纵梁结构的合理布置和搭接设计都是非常重要的。

3.2后地板的组成结构和主要形式

后地板一般由后地板本体总成（如图1）和后车架总成（如图2）组成。

后地板本体的结构形式分成两种：

一种是整体的；另一种是分成两块：

中底板和后地板。

一般对于地板偏小、形状简单、冲压成型性I：

匕较好的后地板本体可以采用整体性结构；而对于地板偏大、形状复杂、冲压成型性稍差的后地板应分成两块,即中底板本体和后地板本体。

后车架由

纵梁总成和横梁总成组成。

纵梁总成一般两个,即左、右纵梁总成。

横梁的数量则根据布置不同个数及位置均有所不同。

图1后地板本体总成

图2后车架总成

纵梁和横梁多采用封闭断面的抗扭箱型梁结构。

各个梁构件采用不同厚度的钢板材料,断面形状根据布置设计、结构连接关系和强度要求而定,在满足强度要求的前提下,尽量降低地板高度。

对于骨架总成来说,横梁和纵梁的搭接处强度是尤其重要的。

4・后地板的设计要点

4.1后地板本体的设计要点

后地板本体可以根据结构需要设计成整体式和分体式。

整体式地板结构的特点：

地板偏小、形状简单、冲压成型性比较好。

对于形状复杂,冲压成型性差的地板一般采用分体式结构。

分体式结构主要由后地板本体和中地板本体组成,后地板本体主要是放置备胎,中地板本体则主要布置座椅安装点、安全带安装点、油箱检修孔等等。

后地板本体设计主要考虑的要素是周边因素的布置及其对后碰、侧碰等的吸能设计。

从吸能设计角度考虑,后轮轴以后纵梁部分属于后碰吸能区,所以后碰分析中后地板变形属于吸能的正常现象,后地板应当有适当的变形。

现在国际上有一种趋势,希望备胎在后碰过程中向前偏上方移动,这样可以减少对油箱的碰撞,如下图3所示为某车身的后地板纵梁结构,为一加强板结构，此加强板在横向增加了很多诱导槽，很明显的引导了地板变形的趋势，顺利地将备胎送至预期的方向（备胎偏移方向见图4\参看CAE的分析动画可以明显的看到轮胎是向前偏上方移动的。

在侧碰中,后地板的结构也是相当重要的。

后地板上安装附件的合理布置是指导后地板设计的重要因素。

后座椅安装点和安全带安装点：

一般而言地板本体材料都1：

匕较薄,如果螺母直接焊在地板本体上很容易发生地板拉裂的状况,加强板最好也是与横梁或者纵梁搭接焊接,那样可以更好的保证强度。

一般在地板上做一些加强板”将座椅安装点、安全带安装点直接布置在该加强板上面。

而儿童座椅挂钩则直接布置在后座椅骨架上面。

关于儿童座椅固定点，欧标和美标都要求必装,国内即将执行的新版C-NCAP中也将这一装置作为加分项进行考虑。

儿童座椅的固定方式：

每个单独的儿童座椅固定系统包括两个下部固定点和一个上部固定点,下部主要靠两个挂钩来安装儿童座椅，如图5。

该挂钩可以是焊接在车身上，也可以焊接在座椅骨架上。

图5儿童座椅挂钩

FloorPanel

儿童座椅的尺寸布置要求：

下部固定支架为一段段面直径为D的挂钩,D为挂钩经过

油漆或抛光后的直径。

图6中A区域为挂钩的有效固定区域段,长度为LloD、L1的尺寸

以及两挂钩间的距离L4、L5、L6在欧标与美标均有要求。

名称

ECER14

（mm）

FMVSS225

（mm）

备注

D

6+0.1

6+0.1

包括油漆或拠光处理

L1

5=25

25WL1W40

为保证最佳性能，该值应W30

L2

^120

M123

推荐值不小于130

L3

/

W70

L4

255Max

/

L5

280±1

28011

L6

305Min

/

图6儿童座椅挂钩要求

后座椅骨架与车身的固定可以有多种形式:

—种为以螺栓螺母的形式与车身固定,及车身上焊接凸焊螺母,靠螺栓将座椅骨架固定；另一种为卡扣形式的安装；还有类似旋转轴的安装方式等等。

座椅安装点布置很容易被忽视的问题是与座椅A面干涉,座椅发泡海绵要求与座椅骨架硬接触点至少40mm厚。

座椅安装点的强度,由于在后碰过程中对后排H点移动量有一定要求”以保护后排乘客,所以要求后排座安装点在碰撞过程中不能断裂,松脱。

油箱检修口：

油箱检修口盖的大小设定问题。

油箱检修口盖是用来售后维修油箱油泵的时候用到的。

所以人的操作方便性问题是非常重要的。

根据布置情况不同油箱检修口盖的形状及安装方式也各有不同，但是不管怎样油箱视窗孔的大小一定要考虑人维修的方便性。

经验值:

油箱检修口盖孔径大小大于170mm。

若为方形或不规则形状,也是大致这样的尺寸。

如果需要出口北美,则油箱检修口盖必须为铁制,而非塑料件。

对于油箱检修口而言,美标要比欧标周边±40mm,设计时我们可以只能选择大的油箱检修口,既满足欧标又满足美标要求。

后备胎：

布置备胎时需尽可能的预留更多的行李箱空间。

备胎的放置有如下两种方法；如图7、图8所示。

鉴于布置的原则之一是布置时应考虑有效空间的利用。

方法一中阴影部分的空间可以用来放置随车工具或者其他物品,充分利用了空间；而方法二中阴影部分如果用于布置其他东西则明显取放不方便。

所以在布置备胎的时候一般采取第一种方法。

图8备胎放置方式二

备胎固定支架在布置时需要考虑轮胎出故障后将坏了的轮胎固定在备胎固定支架上

的情况。

即在图9中当固定座与备胎之间匹配良好时，备胎支架与固定座间应预留间隙A,

其值根据经验应大于10mmo

图9备胎与固定座间隙示意图

4.2后车架的设计要点

后地板的车架结构对后地板相当重要”它直接影响了整个后地板的结构性能。

如图1所示车架最好能由横梁和纵梁组成一个框式结构,这样后地板的后碰和侧碰性能都有很好

的提高。

因为无论是哪个状态的碰撞车架都是纵横交错的,所以它可以很好的在纵向和横向上均匀的传递力量,使车架性能大大提高。

就像图中所示的结构在两根纵梁后端再加一根横梁将更有利于提高后碰性能,因为在后碰过程中当纵梁压溃时横梁可以传递横向力使两根纵梁受力均匀不至于单向受力过大出现单根纵梁折断。

后车架除了它的结构性能外,可以同时在车架上焊接一些小支架来固定底盘件及其他线束,如图10所示为油箱拉带的固定形式,它在车架的横梁上预埋焊接螺母,油箱拉带装上后直接打螺栓即可。

图10油箱拉带螺母

考虑白车身的生产线,纵梁设计需考虑涂装焊装总装的工艺孔,如图11所示，为纵梁上预留的涂装滑橇支撑孔。

图11涂装滑橇支撑孔

焊装定位孔：

其实在整个车子的飯金件设计中都需要焊接定位孔,设计零件定位孔时需要考虑定位销的大小来确定定位孔的孔径”为便于焊装夹具定位销的统一,建议定位孔设计可考虑进行规范和统一,见表lo

丁艺孔

孔径大小

定位孔径按照上述孔径来选择，优选方框内数据

定位孔

①32、①同、①亦、①画、①同、（D14、①回、

①區①⑧、（D6、巾5

长圆孔

①32X38①30X36①25X31①20X26G16X20

612X16cn10X14①8X12（D6X10C5X9

表L推荐使用定位孑Lg规范

定位孔一般需要两个,通常状况是一个圆孔一个腰形孔。

对于两孔的距离一般要求要大于整个零件尺寸的2/3，孔的圆心坐标要尽量取整数，定位孔平面尽量与主平面平行，必须是平面,不能在曲面上。

孔的中心夹角必须小于15度。

如图12所示为后纵梁加强板的定位孔。

在纵梁设计时除了焊接定位孔还要考虑其焊接可行性,例如两个零件的焊接搭接边一

般为焊接一般建议两层板焊，三层板焊可以接受,避免四层板悍，如果必须是

四层板搭接时可以考虑挖锯齿的形式,转换为三层板搭接。

如图13所示为后轮罩、后地通过在底板本体挖缺口的形式,形成了间隔

图13后地板锯齿形搭接边结构

5・后地板的失效模式

5.1后地板本体的失效模式

后地板本体：

后地板本体难以成形主要影响就是难于生产。

造成这种失效的原因可能是结构复杂,拉延深度鼎交深。

现行设计控制措施:

a布置可行的话考虑增大备胎型面处的倒角,并增大型面拔模角。

b对于面积较大，比较复杂的后地板可以考虑将后地板分解成中底板和后地板。

后座椅安装点：

潜在的失效模式有两点,座椅安装困难和安装点强度不够。

座椅安装困难会造成总装安装人员操作困难,影响生产效率。

出现这种失效模式的主要原因是设计时没有进行公差和安装分析,要想避免这种失效模式就要在前期设计过程中进行公差和安装分析。

座椅安装点强度不够会在碰撞中拉裂,影响人身安全。

这种失效模式的出现主要仍在前期设计中缺少对座椅安装点强度的CAE分析。

现行设计过程中进行控制的措施主要有三点：

（1）布置可行时尽量考虑安装支架与纵梁或横梁焊接；

（2）充分考虑安装点强度要求，优化结构；

⑶前期进行CAE分析。

安全带安装点：

潜在失效模式主要就是安装点强度不够,在碰撞过程中安装点处地板拉裂,影响人身安全。

现行设计控制途径：

（1）充分考虑安装点强度要求，优化结构；

（2）进行CAE分析。

5.2后车架的失效模式

动态干涉：

后轴、后消音器等动态件与车身间隙偏小,发出异响。

后碰油箱安全性：

涉及的潜在失效模式为油箱漏油,引发爆炸,危及生命安全。

潜在失效模式机理:

a）后地板强度不够,导致后碰不能很好的吸能；

b）后地板中横梁和后备胎的布置位置不合理,使之与油箱间间隙不合适。

冲压成形性：

后纵梁开角过小,冲压工艺不易实现,造成反弹后很难满足设计角度。

底盘安装点：

强度不够和安装困难。

底盘安装点强度不够,致使安装处断裂,影响乘客安全。

潜在失效机理:

a）车身结构复杂,使冲压件存在缺陷；

b）强度不够；

c）布置结构不合理,承受力的能力较差；底盘安装点安装困难,延长总装工时并难于保证底盘安装点公差。

现在设计控制方案：

a）合理布置车身结构；

b）做好公差分析,并控制好生产过程中的公差。

吊具孔的布置：

由于吊具孔布置不当,车身和涂、焊、总装吊具干涉,使车在涂、焊、总装时无法固定。

现行设计控制措施：

布置涂、焊、总装孔时要充分考虑吊具与其他车型的沿用,将吊具的三维数据装配到车身数据中进行干涉校核。

6・后地板的校核要点

后地板最首要的满足要求就是要通过CAE碰撞分析z如正碰、侧碰、后碰。

校核地板强度,燃油箱完整性等等。

根据不同的法规要求、法规速度完成碰撞分析,通过碰撞分析结果来改善后地板的结构。

后座椅、儿童座椅挂钩、安全带安装点的布置都必须满足法规要求。

强度都必须通过强检试验来保证强度。

涉及校核的主要法规有GB14167,GB15083,GB20072,ECER14,ECER16,FMVSS210,FMVSS225。

后地板的校核除了碰撞分析,强度分析外,还有对其周边布置因素的校核,要考虑是否满足布置要求。

如与油箱间隙的校核,油箱与后地板总成中各件需预留间隙,—般间隙值为7mm~10mm,一方面可以减小安装难度,另一方面可以避免汽车在运动过程中油箱碰撞地板引起噪声。

但是油箱并不是所有的面都保证与车身至少7mm~10mm间隙，—般油箱都会有三个面是与车身贴合的,在贴合处增设减震垫,使得油箱与车身的接触为软接触。

这样既可以减少安装点处的强度,又可以减少油箱与地板的接触噪声。

另外,加油管空间的布置时加油管和车身之间的距离需大于10mmo油箱附近一定范围内最好不要有尖锐的翻边以及突出的螺栓,螺钉等正对看油箱。

因为这些尖锐的翻边及突出的螺栓若正对看油箱或加油管,完全有可能在后碰的时候这些东西会将油箱或加油管穿破。

具体碰撞时会不会穿破油箱可以参照CAE分析的后碰情况来确定。

后轮胎跳动与车身的间隙,后轮和后轴都有一个轮胎跳动包络图,在设计过程中车身和轮胎包络线之间的距离最好大于15mm。

我们在设计后地板的时候要保证和底盘部根据各种参数仿真出的后轴在行驶过程中的仿真临界面的距离大于5mmo手刹拉线、制动管路除了安装点以外与车身间隙一般要大于10mmo排气管和车身之间一般距离要大于35mm,部分区域根据需要大于40mm。

排气管吊钩位置的布置对于排气管振动的大小影响非常大,—般布置的时候都是首先根据经验来布置,然后通过CAE分析来进行调整。

连接吊钩的吊块上两个安装孔最好在Z轴方向同一直线上,不能有角度,否则在排气管震动过程中会将吊块拉裂,特殊状况可以采用90°的特殊吊块。

7.后地板的发展趙势

现代轿车为满足造型和视野等的要求,广泛采用细窗柱、大面积玻璃和薄车顶等结构型式。

由此加大了车身底部结构大部分承载分量,以致车身设计上对车身地板结构的承载能力要求更高。

加上地板结构的防振、隔音和防腐性能的更高要求,以及车身室内居乘坐环境的不断改善对地板布置的影响,使得合理设计地板结构成为车身结构设计的重要内容。

（a）保证车身底部平整,改善车身底部的空气动力性能；

（b）提高地板结构的防振、隔音性能；

（c）合理使用材料,采用防腐结构设计,并通过各种防腐处理措施,延长车辆使用寿命；

（d）开发结构强度高、质量轻的地板结构，以及轻质材料的地板结构。