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铝合金发动机罩盖的优化设计付燕鹏;叶瑜合;谭敦松【摘要】文章以汽车轻量化材料铝合金板材为例,通过铝合金板材在发盖上应用环境条件的讨论,明确铝合金发盖的研究的意义.并通过铝合金和传统钢制板材的材料参数对比研究,从发盖扭转刚度、抗凹性、模态、强度、行人保护等性能角度详细剖析了铝合金发盖的设计要点和目标,总结关键影响因素并提出了一套综合优化方案,为初始阶段的铝合金发盖设计提供了一套可借鉴的方法.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2018(000)012【总页数】4页(P107-109,126)【关键词】铝合金发盖;扭转刚度;抗凹性;模态;强度;行人保护【作者】付燕鹏;叶瑜合;谭敦松【作者单位】上海汽车集团股份有限公司技术中心,上海201804;上海汽车集团股份有限公司技术中心,上海201804;上海汽车集团股份有限公司技术中心,上海201804【正文语种】中文【中图分类】U467引言随着全球汽车保有量的不断增多和汽车工业的发展，全球能源危机和环境污染的日益严重，因此对汽车节能减排的要求也不断提高。
据统计，汽车重量每减轻10%，油耗可降低6%-8%，减排4%。
汽车轻量化是汽车节能减排的重要措施，也是未来世界汽车发展的必然趋势。
汽车轻量化设计主要有2种方式：（1）设计更加合理的结构，从而避免过设计；（2）采用新材料替换原有传统材料，通常采用铝合金、镁合金、复合材料等轻型材料或高轻度刚替代普通低碳钢提高性能，减轻重量[1]。
本文通过铝合金板材在发盖上应用环境条件的讨论，明确铝合金发盖的研究的意义。
并通过铝合金和传统钢制板材的材料参数对比研究，从发盖扭转刚度、抗凹性、模态、强度、行人保护等性能角度详细剖析了铝合金发盖的设计要点和目标，总结关键影响因素并提出了一套综合优化方案，为初始阶段的铝合金发盖设计提供了一套可借鉴的方法。
1 铝合金发盖的设计环境在整车汽车市场上，铝合金在车身上的运用越来越普遍。
发盖作为轿车前部的典型外覆盖件。
汽车机舱罩盖设计规范1. 引言汽车机舱罩盖是保护引擎和其他重要部件的重要结构。
其设计规范对于汽车的安全性、性能和外观都具有重要影响。
本文将介绍汽车机舱罩盖设计的一些规范，包括设计原则、材料选择、结构要求、制造工艺等方面内容。
2. 设计原则2.1 功能性汽车机舱罩盖的主要功能是保护引擎和其他机械部件，因此，设计时应确保对这些部件提供足够的保护，以防止外界噪音、灰尘、水和碰撞引起的损坏。
2.2 安全性机舱罩盖设计应满足车辆碰撞时的安全要求。
其设计应考虑到吸收碰撞能量、减少碰撞对驾驶员和乘客的损伤，并确保在碰撞后仍能保持机舱结构的完整性。
2.3 空气动力学性能机舱罩盖在行驶时会受到空气的冲击和阻力，因此设计需要考虑空气动力学性能，尽可能降低风阻，提高车辆的燃油经济性和性能。
2.4 外观设计机舱罩盖是汽车外观的重要组成部分，因此需要考虑其与整车外观的协调性和美观性，符合品牌形象和消费者的审美需求。
3. 材料选择3.1 钢材钢材是机舱罩盖常用的材料之一，具有高强度、耐腐蚀和可塑性好的特点。
常用的钢材有碳钢、镀锌钢板和不锈钢等。
不同材料的选择应根据具体应用和性能要求进行，如在高速行驶的运动车辆中，应选择强度高、重量轻的材料。
3.2 铝合金铝合金具有重量轻、抗腐蚀和良好的成形性能等优点，因此在一些高档汽车的机舱罩盖设计中常常采用铝合金材料。
然而，由于铝合金的刚性相对较差，需要通过加强结构的设计来满足机舱罩盖的强度和稳定性要求。
3.3 复合材料复合材料是一种新兴的汽车材料，其由两种或以上不同材料的组合构成。
常见的汽车复合材料有碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料等。
复合材料具有高强度、低密度和良好的耐腐蚀性能，但成本较高，制造工艺也更为复杂。
4. 结构要求4.1 强度要求机舱罩盖在车辆行驶中受到来自风、冲击和振动等多种力的作用，因此需要具备足够的强度来抵御这些力。
设计中应充分考虑材料的强度特性，通过适当的加强设计来增加机舱罩盖的整体刚性和稳定性。
发动机罩狡链总成设计规范1范围本标准规定了发动机罩蛟链总成I设计规范、T艺要求及戏他技虑要求.本标准适用于本公司设汁开发的发动机罩便用的锁链（以下简称“发动机WS" ） O2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用足必不叮少的"凡足注日期的引用文件J仅所注日期的,皈本适用于本文件.凡足不注日期的引用文件，菽最新版本（包插所有的修改单）适用干本文件.GB/T 10125—1997人造气纽I tt诫试脸盐雾试脸Q/CC 043—2009汽车用底周件扭矩选用规范Q/CC GY063 2013焊装口车身数模审核规范QfeC IT021—2012发动机罩较链总成技术条件Q/CC JT098汽车产品中有毒有吉物•质幅捷要求Q/CC 1T112-2012整弔防锈技术条件3术语和定义下列术语和定义适用丁本标准.发动机贸较链总成engine hood hinge asscmbIy与发动机罩和车自相逹按・能够统同一轴线回软且的部件- 诜＜具体笳构形式见I5U所亦・发动机罩较链总成结枸型式3.2较怪5⅛ hinge Pin较琏的一部分，用来连接祓链匪转刊与顿链同定座，芥件为庭转轴.IS 链固定座fixed hi ng SCat 较进的一部分，通常足和车写连按的枸件.3.4钱链旋转齊hinge rotating arm较確的一部分，通常足和发动机罩绵连按的构件。
4设计要求41基本要求目肪车自发动机罩广泛來用冲氐成;型的件页式較链连按，荻貝有贞址轻•成本低、刚皮高•易安装等优点，如图2所示」图2发幼机罩狡琏示意图4.2发动机亘饺錢总战布壬要点4. 2 1两牧谁轴统须在同一条直找上，并且轴线应与整弔坐标系下的Y轴平行，如阿3所示.4. 2. 2两铁链总成在没有特殊要求的常况下，设计为关于ZS X平而对称。
4.2.3鮫链周定座的安装面与车身端贴合，但応存在一宦的过电⅛⅛S⅛构，4.2.4校讎在幵启过程中须保持与周边件不卡涉•图3发动机罩餃链装配示意图43发动机昱餃链总咸设计要点4.3. 1安装孔设计24. 3. 1.1較链旋转晋安装孔的设计安装孔一般设计为两个，一个主定也安装孔和一个辅助定位安装孔.・主定位安装孔为岡孔.辅助定位安较孔为长圆孔,长鬪孔设计的日的足为了吸收焊⅛τfe⅛动机罩蛟链安装撼母备板带来的渝差彩厕，并结令狡链本身的要求及标准件平台化思想（设计尺寸摩见图4）・主足位5t⅜ΛlC.8f z图4狡链旋转詈安装孔4312较徒固定座安装孔设计镀链固定座安装孔一般为安装过孔.孔^-ffi⅛Φ10.8≡-ΦL3ι≡・左小可给合发动机罩钱链支座总成.发动机罩总锻、较桂本身的精度确思见图5所示・图5饺链固定座安装孔4. 3.2发动机罩狡链总成安薑甥桂设计4 3 2.1较琏旋转驾安装螺栓设计为了U安.装定位孔起到定位作用，期栓的X3⅛i∙f∙尺寸见郦所示，螺栓规格一般选择为M8X1. 25, 机械性能等级一般为8-8级，撫栓长皮根据具体车坐的要求确定，力矩值住符含Q/CC 043—2009的相关规定.说＜h 2.0 3≡-3.5 B ILZM的具体数值是给件车里理划的狡链谜转臂的料^lIIJe・图6螺栓的关§1设计尺寸4. 3. 2. 2 发动机罩顿链座安藍轉樓设计为滝足发动机罩的便用要求，顒栓的规格一般选用MSd臥・机械性能等级为8.8皱的宓栓，胡栓的长度可根据斤体弔型确魚力矩值应符⅛Q∕CC 043-20^的相关规定•4 3.3满足行人保护的发动机罩狡链总成结构设计4331较毎旋转曰结构设计憐改较链君结拘，降低技链轴线离度，便较点遞开头⅜f≡区域-如图LLI为满足行人保护较谁结杯PiLb 普通校谁给构，图7P为两种结构对比.A h图7钗链结构4 3.3.2狡儀座结构设计采用折臥歼孔等诱导变形结构，卑强毂链变晅吸龍能力，如图8所示.图8餃轻座结构示总434易于电泳的发动机罩餃链总咸结构设计4 3. 4.1餃链座结构设计图9禺于电泳跤!§座结构示意图4342较链書结构设计在铁琏蛙转佇安叢孔所在平面上卄长岡孔、起凹柚或在安裝孔所在平面开阿以利于电竦，如图10 所示“4.3.5防侵入发幼机SSt^总成结构设计 4 35.1餃费臂防佞入结枸设计在顿陡座安孩过孔FAifl 加垫圈威4较链座安裝过孔所在乎面歼检以利于电冰，如图9听示.图IO 易干电泳發链罟结构示宣图较毎誓增加防侵入确边給构，降低丙较旌紬斷裂而耳致发动軌罩侵入锯蚊室的帆险，如国IL所示“≡11防侵入钱链臂结构示意图4. 35. 2餃琏座肪但入结构设计较链座增≡J S入副边给构，降低因较链轴断裂而导致发动机罩侵入驾如室的W&,如图12所示■人≤⅛l uιr⅛R图12防伎入餃链座结构示意图4-3 6发动机罩餃链总成限位结构设计4.36i Sg I S限位计较链廿较点旁起一处Rftfll边结构，当较链旋转到最人开启第度•较链甘处限垃结构与较链座十涉・防止发动机罩过开启，⅛ffl!3所示」4. 3 6. 2较琏座限位结枸设计图13铁链臂处限位结构较链座樓点旁起一处限位翻边结构』较链旋转到最大开启电度税钱链疔与较链座限位结构干涉. 訪止发动机罩过开启•如图14所示“图14餃琏座处限位结构4・3・6・3旋转晋与固定座间隙要求在真粒鬥勺固定匝连按鄧位增加凸台，保⅛E 餃薙刊与较链座间隙不小T∙2iιιπι,进免装车后发生十涉“ 如图Al所示厂图Al 旋转臂与固定座间隙要求 34.3.7集成臭子板安装点的发动机罩餃链总故结构设计柱较链庇定座卜•设一翼子板安装点戍在较链両定座上螺按一翼子菽安装支架，作为冀子板安装点J 町提离翼子板安装点刚度和安⅛tt⅛＞降低成本，减少焊装焊接工序.加图巧所示“限俺图“集成Bl 子板安兀点的饺链结构4 3. S 标准件安装可行性设计设计尺、J 应符^Q√CC GV063—2013的相关规皇。
发动机罩的结构轻量化设计徐聪;徐国艳;张立玲【摘要】应用拓扑和形貌联合优化,以及基于DOE灵敏度分析的尺寸优化对发动机罩进行轻量化设计.分析了原发动机罩主要承载状态的刚度和一阶约束模态.两种优化设计方法均以体积最小为目标,弯曲刚度、扭转刚度、侧向刚度和一阶约束模态频率为约束条件.根据优化设计结果,给出了两种轻量化方案.对比优化前后的结构性能,从刚度和一阶约束模态频率角度验证轻量化方案的可行性.CAE分析结果表明,两种方法均可以达到降低发动机罩质量且满足结构性能要求的目的,而且,对此发动机罩尺寸优化的轻量化效果更好.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)007【总页数】5页(P193-196,200)【关键词】发动机罩;轻量化;拓扑优化;形貌优化;DOE;尺寸优化【作者】徐聪;徐国艳;张立玲【作者单位】北京航空航天大学交通科学与工程学院,北京100191;北京航空航天大学交通科学与工程学院,北京100191;北京汽车股份有限公司汽车研究院,北京101300【正文语种】中文【中图分类】TH16;U463.83+3随着经济和汽车制造业的持续快速发展，汽车保有量大幅增加，所引发的能源和环境问题日益突出，节能减排成为汽车工业发展的必然趋势。
研究表明，汽车轻量化是降低能耗、减少排放的最有效措施之一[1]。
目前，汽车轻量化主要通过采用轻量化材料和轻量化制造工艺[2]，以及对结构进行优化设计来实现[3-4]。
文献[5]基于钢制发动机罩的基本性能要求设计了轻量化的碳纤维复合材料发动机罩；文献[3]依次对汽车传动轴进行拓扑优化和形貌优化，以提高一阶自由模态频率；文献[4]应用DOE对某SUV的白车身进行了基于模态、刚度和强度要求的优化设计。
考虑到更换材料改动较大，所涉及问题较多，成本可能提高，于是，对发动机罩的结构进行优化设计。
发动机罩是车身的主要覆盖件之一，主要由外板、内板、锁扣、锁扣加强板和铰链等组合而成。
汽车发动机气门室罩盖总成设计指南1、总成说明1.1气门室罩盖总成的功用气门室罩盖下是气门机构和凸轮轴。
工作时，气门机构做高速往复运动，凸轮轴做高速旋转运动。
机油泵泵出机油经过缸体和缸盖的油道对这些运动件进行润滑。
因此当发动机停止工作后，打开气门室罩盖可以看到罩盖上附着有很多机油，所以气门室罩盖要起密封作用，防止机油泄漏。
由于活塞漏气量的存在和机油的汽化，在曲轴箱里存有燃油和气体的混合气，如将这些气体直接排入大气则影响排放法规，故一般用闭式的曲轴箱通风系统来将这些气体引入进气歧管进行再燃烧，所以在气门室罩盖设置一出口将其经由曲轴箱通风系统引入进气歧管。
发动机的缸盖内的气门机构的运动和燃烧等产生的噪声有很大部分从这里传送出去，所以气门室罩盖又起隔音和屏蔽噪声的作用。
综上所述，气门室罩盖的作用：密封气缸盖，防止机油泄漏；屏蔽气门机构运动产生的噪声；阻挡飞溅的润滑油和油气预分离；机油加注等作用。
1.2适用范围适用于所有往复活塞式内燃机（包括汽油机和柴油机）。
1.3气门室罩盖总成爆炸图管座对于铸造的气门室罩盖，由于壁厚较大（一般约3~5mm），而且一般都采用铝合金，所以强度和刚度都比较大，不易变形，对密封有很大好处，而冲压的气门室罩盖，一般壁厚较薄，所以容易变形，密封效果相对较差。
而且，铸造的气门室罩盖由于壁厚比冲压的气门室罩盖厚，所以对降低噪声有利。
在成本方面，铸造的气门室罩盖比冲压的气门室罩盖价格要高。
2、气门室罩盖总成设计2.1气门室罩盖设计2.1.1气门室罩盖设计原则由于气门室罩盖的主要功用是密封气缸盖，防止机油泄漏，所以，设计时应该考虑到这个基本原则。
在具体设计时，要考虑到曲轴箱通风管的安装位置，加机油口的位置，以及密封垫片的配合等问题，此外，要考虑到不能与缸盖上的挺柱，摇臂，凸轮轴等干涉。
为了使发动机结构紧凑，降低发动机高度，一般气门室罩盖与运动件之间至少应留有3~5mm的间隙。
2.1.2主要设计参数对于铸造气门室罩盖，具体的设计参数主要是壁厚、拔模角、加强筋厚度和高度、加工余量等。
2018·4（下） 军民两用技术与产品47前言发动机罩是汽车上最醒目的车身构件，也是整车外观效果的重要部分，研究显示，交通事故行人头部伤害中有近20%的与发动机罩相关[1]。
随着对行人保护的不断重视，各地区法规日趋加严，对发动机罩的性能提出更高要求，即要满足刚度、强度等指标，还需满足行人保护要求。
为减少发动机罩结构修改次数，缩短设计周期，有必要提前识别满足行人保护要求的造型及结构，应用到设计中，提升设计效率。
1 C-NCAP行人保护评价规程C-NCAP 中国新车评价规程是将在市场上购买的新车型按照比中国现有强制性标准更严格和更全面的要求进行碰撞安全性能测试，评价结果按星级划分并公开发布，旨在给予消费者系统、客观的车辆信息，促进企业按照更高的安全标准开发和生产，有效减少道路交通事故的伤害及损失。
1.1 行人保护测试项目C-NCAP 的行人保护测试项目分别为腿型试验和头型试验，其中涉及发动机罩的为头型试验，包含儿童头型试验和成人头型试验，如（图1）所示：（1）儿童头型质量3.5kg ，碰撞速度40km/h ，与水平方向呈50度角；（2）成人头型质量4.5kg ，碰撞速度40km/h ，与水平方向呈65度角。
1.2 头部碰撞区域基准线的划线要求头部碰撞的区域由四条基准线组成。
1.2.1 前缘基准线用长1000mm 的直尺离地面600mm ，后倾50°沿外观面Y 向划线，如（图2）所示：图2 C-NCAP前缘基准线1.2.2 侧面基准线用长700mm 的直尺与水平呈45°角靠在侧面型面上X 向划线，如（图3）所示：1.2.3 后面基准线用直径165的圆球机罩与前风挡的相交处横向滚动，与发动机罩相接触得到的线，如（图4）所示：图4 C-NCAP后面基准线 图5 C-NCAP包络线1.2.4 包络线（WAD ）用软尺从地面起，沿前部外观面量取到1000、1700、2100三个位置，如（图5）所示：1.3 头型碰撞区域的定义头部碰撞试验区域以WAD1700为界，分为儿童头部碰撞试验区域和成人头部碰撞试验区域两部分，如（图6）所示：图6 C-NCAP头部碰撞区域1.3.1 儿童头型试验区域前部边界为WAD1000线的后向，或发动机罩前面基准线的后向不小于82.5mm ，取后点；侧面边界为侧面基准线以内不小于82.5mm ；后部边界为WAD1700线的前向，或发动机罩后面基准线的前向不小于82.5mm ，取前点。
