汽车发动机舱设计指南.pdf

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1、文件编号:版本号:发动机舱设计指南广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院发动机舱设计指南目 录1发动机舱概述.11.1 发动机舱定义、构成与分类.11.1.1 发动机舱定义.11.1.2 发动机舱构成.11.1.3 发动机舱分类.11.2 发动机舱设计要求.11.2.1 发动机舱通用要求.21.2.2 发动机舱功能要求.31.3 发动机舱典型结构、工艺及材料介绍.31.3.1 典型结构.51.3.2 典型工艺.61.3.3 材料介绍.102发动机舱设计流程.142.1 发动机舱设计过程介绍.142.1.1 前期研究阶段.142.1.2 概念设计阶段.142.1.3 详细设计阶段.152.1.4

2、 设计验证阶段.162.1.5 认证&生产准备阶段.162.2 发动机舱开发各阶段输入/输出内容定义.183发动机舱详细设计.203.1 编制 DCD.203.2 选型及布置设计.203.3 典型断面设计.213.3.1 典型布置断面.213.3.2 发动机舱断面的具体要求.22发动机舱设计指南3.4 人机布置设计.293.5 主构件详细设计.293.5.1 前纵梁总成设计.293.5.2 前围板总成设计.323.5.3 前轮罩总成设计.363.5.4 空气室总成设计.373.5.5 前端镀金模块设计.404发动机舱设计评审及验证.454.1 设计验证内容及方法.454.2 设计评审.465、

3、发动机舱典型设计案例.485.1 前期研究阶段.485.1.1 对标车分析.485.1.2 可行性研究报告.485.2 概念设计阶段.495.3 详细设计阶段.545.3.1 ET数据发布.545.3.2 零部件技术文件发放.545.5认证&生产准备阶段.596发动机舱常见问题.606.1 前端镀金模块损坏严重.606.1.1 问题描述.606.1.2 原因分析.616.1.3 解决方案.636.1.4 经验总结.646.2 减震器支座焊点开裂，车身连接螺栓移位.646.2.1 原因分析.646.2.2 经验总结：.646.3 发动机舱漏水.64发动机舱设计指南6.3.1 原因分析.646.3

4、.2 经验总结.646.4 蓄电池支架开裂.656.4.1 原因分析：.656.4.2 经验总结.65附录A.66发动机舱设计指南、，1刖 百本指南适用于承载式且发动机前置的发动机舱结构设计。本指南规定了发动机舱的概述（第一章）、设计流程（第二章）、详细设计（第三章）、设计评审及 验证（第四章）、典型设计案例（第五章）、发动机舱常见问题（第六章）。本指南暂时无法识别是否涉及专利技术。本指南由广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院车身工程部提出。本指南由广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院技术管理部归口。本指南由广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院车身工程部起草。本指南由广州汽车集团股份有限

5、公司汽车工程研究院车身工程部解释。本指南主要起草人：杨国勇、杨金秀、潘俊、蔡汉琛。本指南于2011年12月首次发布。发动机舱设计指南发动机舱设计指南1发动机舱概述发动机舱是汽车动力总成、前悬架、线束、管路和空调等的安装载体。发动机舱结构设计与整车 安全、乘员舱的密封性、隔绝振动和噪声等性能密切相关。发动机舱按发动机的布置位置分前置发动 机舱、中置发动机舱、后置发动机舱三种。本指南只对前置发动机舱结构设计进行具体描述。1.1 发动机舱定义、构成与分类1.1.1 发动机舱定义发动机舱位于车身前端，供动力总成及其它附件的安装，由前纵梁、前围板、前减震塔、空气室、前端饭金模块等焊接或螺接而成，是白车身

6、重要的构成部分。1.1.2 发动机舱构成发动机舱：供放置发动机的空间（GB/T 14780汽车车身术语）。发动机舱主要由左/右前纵梁总成、前围板总成、前减震塔总成、空气室总成、前端镀金模块等组 成（见图Do左前减震塔总成左前纵梁总成前围板总成图1发动机舱总成构造1.1.3 发动机舱分类发动机舱是车身中重要部件，按车身种类划分，发动机舱可以分为：非承载式、承载式、半承载 式。本文论述的是发动机前置且为承载式的发动机舱。1.2 发动机舱设计要求发动机舱是正面碰撞的主要构件，应具有较大的抗弯和抗扭刚性，在正碰时对乘员和行人要起到 保护作用。针对不同的市场，需满足的法规如表1：1发动机舱设计指南表1法

7、规列表序号编号名称备注1C-NCAP中国新车评价规程中国2GB 20913乘用车正面偏置碰撞的乘员保护中国3GB 11551乘用车正面碰撞的乘员保护中国4GB 17354汽车前、后端保护装置中国5GB/T 24550汽车对行人的碰撞保护中国6GB 16735道路车辆车辆识别代号（VIN）中国7GB 16737道路车辆世界制造厂识别代号（WMI）出口用8E-NCAP欧盟新车评价规程欧盟9IIHS美国公路安全保险协会规则美国1077/389/EEC-010406Motor-veh icl e towing-d evices（机动车拖车设备）欧盟11RCAR汽车维修研究理事会（保险约束）欧美针对上述

8、相关法规，对发动机舱的具体要求体现为：1）变形模式要求：高速碰撞时，侵入量发生在前围板总成处，一般最大侵入量小于130mm,加速度小于40g；低速碰撞时，侵入量发生在吸能盒处，一般最大侵入量小于吸能盒2/3长度（约70mm）,承载能 力大约在100 kN。2）发动机舱纵梁要沿X向由车身前端向后逐渐压溃，而不能发生弯曲变形。1.2.1 发动机舱通用要求1）发动机舱设计应符合整车性能及总布置设计要求，不与周边各部件发生位置；2）结构强度、动/静刚度、疲劳耐久性能和模态等必须能够承受在其使用寿命内设计所允许的所有 静力和动力载荷，不发生塑性变形或破坏；不同车型的刚度和疲劳耐久性，需根据整车装备、平台

9、级 别、工作环境而定，模态一般需要大于发动机所产生频率5Hz以上（如AF车型，载重为1275Kg,发 动机频率为26Hz,白车身一阶模态35Hz和二阶模态45Hz、弯曲刚度N18000N/mm、扭转刚度2 16000N m/）；3）保证在车辆发生碰撞时发动机舱有足够的吸能性，对乘员有很好的保护作用（具体见341节 前纵梁详细设计和3.4.5节防撞梁详细设计）；4）符合制造工艺要求，包括冲压、焊接、涂装、总装等，必要时候可要求制造车间增添相关设备2发动机舱设计指南来满足设计要求;5）前围部分要结合非金属件，考虑减震、隔音、隔热性能;6）满足整车设计任务书对白车身的轻量化要求。1.2.2 发动机舱

10、功能要求发动机舱需要解决如下零件的搭载：表2发动机舱主要搭载零件系统动力电子电器底盘内外饰其它相关令部件发动机空调总成副车架保险杠总成发动机罩变速器电瓶转向系统前大灯/雾灯翼子板散热器总成前舱线束制动系统仪表台发罩拉索冷凝器总成无匙控制器（PEPS）行驶系统洗涤水壶发罩较链空气滤清器部分车身线束传动系统雨刮系统风挡玻璃燃油管路电器盒（ECU）前拖钩雨刮盖板.膨胀箱车身控制模块（BCM）.轮罩挡泥板.表2中所述零件，若与车身之间有相关运动关系（如轮胎、转向横拉杆、雨刮电机等），一般都要留出10mm的安全间隙。1.3 发动机舱典型结构、工艺及材料介绍对于车身结构来讲，正碰有低速与高速之分。低速碰撞

11、后需要保证散热器、发动机、变速器等重 要部件能正常工作，高速碰撞主要关心防火墙的侵入量和侵入加速度，侵入量及侵入速度越小，对于 乘员保护性能就越好。因此，需要一个合适的发动机舱来保护乘员安全。而发动机舱是正面碰撞中的 主要受力部件，在介绍其典型结构之前，先简单介绍下正碰的能量传递过程，以便更好的理解发动机 舱的结构设计。正碰的能量传递路径如图2：3发动机舱设计指南吸能区一 吸能区a侧面能量传递b底部能量传递图2发动机舱前碰能量传递示意图4发动机舱设计指南发动机舱结构的刚性应经过精密计算，在受到撞击时会沿X向溃缩并有效地吸收冲击力，避免冲 击力直接影响乘员舱，精巧的前机舱结构设计，依靠吸能盒与纵

12、梁将撞击力加以吸收，吸能比例可达 整车的60%,其余撞击力沿A柱、门槛、车门和前地板传向车身后端。低速碰撞时，发动机舱主要受力件为吸能盒，为封闭的箱体构造，主要功能是汽车发生正面碰撞 时，吸能盒被压溃吸能，保护车身主要结构（如纵梁）不受影响，减少维修成本。吸能盒理想压溃状 态如图3：图3吸能盒理想压溃状态高速碰撞时，机舱主要受力件为防撞梁、左/右纵梁及防火墙骨架，防撞梁和前围骨架主要传递力,纵梁既要传递撞击力也要自身前端被压溃而吸收能量，故左/右纵梁形状及断面设计尤为重要。1.3.1 典型结构对于发动机前置且承载式发动机舱，主要由前纵梁、减震塔、前围板、空气室、前端模块等构成。前端模块与纵梁之

13、间、空气室与发动机舱之间，均有焊接和螺接两种方式，前者一般采用螺接方式，后者常采用焊接方式。此种发动机舱，有足够大的强度和刚度，无需新增一个完整的车架（仅需前后局部副车架，见图4）,从而整车自重减小和离地高度降低；生产车架纵梁必须具备大型压床以及专门的焊接、检验工装模具 和夹具，故无车架的车身，设备投资和基础建设费用较低。图4某承载式轿车的车身结构5发动机舱设计指南1.3.2 典型工艺冲压、焊接、涂装和总装是发动机舱制造的主要工艺，此外还有等截面的滚压工艺。1.3.2.1 冲压工艺冲压成形工艺在汽车车身制造工艺中占有重要的地位，特别是空间曲面，并且表面质量要求高，所以用冲压加工方法来制作这些零

14、件是用其它加工方法所不能比拟的。由于汽车碰撞要求越来越严格，机舱纵梁等主要受力零件必须采用高强度的材料才能满足法规要 求。为得到高强度的零件，目前应用较多的主要有以下两种工艺：1）原始钢板的高强化，即高强度钢板的冷冲压，约占发动机舱零件加工的70%95%（随着车型 级别和车身强度提高而所占比例下降）；2）生产工艺的高强化，即普通高强度钢板经过热成形工艺得到超高强度的零件，约占发动机舱零 件加工的0%35%（随着车型级别和车身强度提高而所占比例和升）。针对不同的车型选用不同的工艺。如果车型级别较高，且设定的碰撞目标较难实现，可以考虑使 用热成形工艺。1.3.2.2 焊接工艺发动机舱总成的典型焊接

15、工艺主要有点焊、CO2焊和激光焊接。1）点焊点焊是车身制作中最常用的连接方式。点焊是焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，利用 电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊焊接方法（见图5）,是发动机舱各零件连接的主要方法。2）CO2气体保护焊CO2气体保护焊是一种熔化极气体保护电弧焊接法，它利用焊丝与工件间产生的电弧来熔化金属,由CO2气体作为保护气体、焊丝作为填充金属。6发动机舱设计指南相较电阻焊，电弧焊操作灵活，可以达到很高的焊接强度，缺点是耗时长，成本高，产生热量大,容易引起变形，对操作人员技术要求高，焊接质量不稳定，同时产生有害气体，工作环境较差，故在 设计时应该尽量避免采用CO2气体保护

16、焊。发动机舱中一般是在焊枪无法到达的地方和螺纹管这样特 殊零件才采用CO2气体保护焊，如图6所示即为焊枪无法到达而需要焊接区域。前防厥娉雌-囹02.0|如照TN图6发动机舱中CO2的应用3）激光拼焊激光拼焊技术即将原来由几块不同厚度和不同强度板材分别冲压成零部件，然后焊接成整体件的 工序，改成先将不同强度和不同厚度的板材冲裁、焊接成整体毛坏，然后进行整体冲压成型。激光拼焊在生产中体现为高质量、高效率、低成本。如某项目在一辆轿车上，共用了 16个拼焊板 冲压件，由于选用了拼焊板，车身零件数量约减少20%,减重25%。激光拼焊板已被广泛应用于发动 机舱纵梁、地板、立柱等汽车结构件。1.3.2.3涂

17、装工艺在整车设计目标中有明确的密封和防腐性能指标，涂装工序是实现密封和防腐的主要工序，涂装 效果好坏直接影响着白车身的密封性和耐腐蚀性。涂装工艺主要包括密封胶、磷化膜、电泳漆、面漆、PVC涂层、空腔注腊等。其中发动机舱主要 涉及密封胶、电泳漆、PVC涂层、注蜡等。1）涂胶工艺涂胶工艺包括焊装涂胶和涂装涂胶两部分。焊装涂胶包括焊接密封胶、指压胶、膨胀胶以及结构胶等儿种。焊接密封胶、膨胀胶、结构胶等 涂装参数和要求一般由工艺早期输入。指压胶一般用在镀金接头间隙3mm时采用，但最好不要超过 5mm,否则密封效果不好。在镀金设计中，应该尽量减少指压胶的用量。7发动机舱设计指南涂装涂胶要求由工艺早期输入

18、。在镀金设计过程中，尽量保持涂胶缝隙的平顺性，同时要注意校 核涂胶的可操作性和易操作性。发动机舱和侧围连接部位是涂装涂胶难点之一。设计此区域搭接结构时，要充分考虑密封问题，此区域易出现漏水问题。2）电泳工艺电泳膜是白车身防腐性能的基础。影响电泳效果的因素主要有电泳液、电泳时间和电压、锁金结 构等。其中车身锁金结构是车身设计中需要重点关注的。镀金结构中影响电泳效果的因素主要是镀金之间的间隙、涂装工艺孔大小和布置。锁金间隙越大，越有利于电泳工艺，但从镀金性能角度说，外截面尺寸一定的情况下，内镀金设计的尽量大，故在设 计中需注意满足涂装要求的最小镀金间隙。涂装工艺孔分进液排液孔和电力线用孔。涂装工艺

19、的大小、数量和分布，工艺工程师会提出具体的要求，锁金设计过程中要协调好与其他功能孔统一。3）PVC涂层PVC防石击涂料是轿车在高速行驶下避免因路面石子弹击车身底部致使车底涂层打碎而引起车身 腐蚀之用的涂料。前轮罩容易受轮胎带起的沙石等撞击，如无保护措施，石击会引起银金表面防腐漆 脱落成镀金腐蚀，降低车身可靠性和使用寿命。为减小撞击造成的腐蚀风险，需要在前轮罩喷涂PVC 抗石击材料，喷涂厚度0.6mm-0.8mm,具体区域如图7所示。PVC抗石击材料技术条件可参考企标QJGAC 1270.010抗石击中涂技术条件。LH RH图7前轮罩PVC4）空腔注蜡空腔注蜡就是在车身空腔中打入一定量的液态蜡，

20、经过特定工艺流程使留在车身空腔内部的蜡形 8发动机舱设计指南成均匀的保护膜，保证整车良好的防腐性能。发动机舱纵梁内腔极易进水，为了更好的保证腔内饭金结构不被腐蚀，通常会在纵梁腔体内注入 防锈蜡，在镀金结构表面形成至少0.5mm的蜡膜。有关空腔注蜡的技术条件可参考企标QJGAC 1310.012 内腔防锈蜡技术条件。1.3.2.4 总装工艺在总装生产线上，装配在发动机舱上有前副车架、动力总成、减震器、空调、转向、制动、仪表 台以及外饰等系统。在车身设计过程中要考虑安装零件装拆的间隙需求及安装工具占用空间。前悬系统在发动机舱上的装配是一个重点难点问题，同时与发动机舱配合的零件有减震器、前副 车架、

21、动力总成等，同时需要匹配的孔位达15个以上（见图8）。在设计前副车架、动力总成和减震器 的时候就要考虑怎样装配定位，通常采用专用夹具或定位销完成定位，具体方案需要经过各部门责任 工程师沟通确定。图8前悬系统与发动机舱匹配孔位（俯视图）1.3.2.5 滚压工艺滚压加工是一种无切屑加工。通过一定形式的滚压工具向工件表面施加一定压力。在常温下利用 金属的塑性变形，使工件表面的微观不平度辗平从而达到改变表层结构、机械特性、形状和尺寸的目 的。因此这种方法可同时达到光整加工及强化两种目的。9发动机舱设计指南在发动机舱零件中，滚压工艺主要用于制造前防撞梁本体。1.3.3材料介绍这里主要介绍发动机舱主要零件

22、材料应用情况。为确保发动机舱的性能，左/右纵梁、防撞梁和前围板骨架使用的一般是屈服强度大于340MPa的 高强钢。主要有以下四种材料形式：普通高强度钢板、热成形钢板、激光拼焊板、差厚板。其中后三 种材料一般应用在左/右纵梁和防撞梁上。1.3.3.1 普通高强度钢板发动机舱常用的普通高强度钢板牌号见表3所示，材料的力学性能参见企标。表3普通高强度钢板材料列表常用零件屈服强度（MPa）推荐料厚（mm）备注防撞梁34010001.52.0如：GC340/590DP/tl.6吸能盒内板2403001.01.5如：HC220BD/tl.5吸能盒外板2403001.01.5如：HC220BD/tl.5纵梁

23、内板34010001.52.0如：GC420/780DP/t2.0纵梁外板34010001.52.0如：GC420/780DP/t2.0副车架安装支架1503002.0-2.5如：DC52D+ZF/t2.0悬置安装加强板1503001.52.0如：BLC/tl.5轮罩外板1202400.81.5如：DC54D+ZF/tl.5减震器座安装板1303401.52.5如：DC54D+ZF/t2.5前围板1303000.71.0如：DC54D+ZF/tO.8前围骨架2403001.02.0如：HC220BD/t2.0踏板安装支架1503001.01.5如：BLC/tl.2导水板1503000.7-1.

24、0如:DC53D+ZF/tO.8前围上部板1503000.81.2如：DC54D+ZF/tl.2前风挡下横梁2403400.81.5如：HC260BD/t0.8注：零件选材应该结合CAE分析，采用好的结构设计，先进的车型工艺或者在满足高强度钢板冲压的条件下，选择薄的材料。1.3.3.2 热成形钢板热成形钢是一种低碳合金钢，含有一定量的镒、硼为主的合金元素，具有良好的热处理性能，可 10发动机舱设计指南以通过直接热冲压成形或先预成形再热冲压成形同时模具内淬火，从而获得高强度。热成形冲压件的 主要金相组织为马氏体。热成形钢板有带预涂层和不带预涂层两种。热成形钢预涂层是指热成形钢表面有一层致密的铝硅

25、 涂层，能提高抗腐蚀性能，且在加热成形过程，由于铝硅涂层的保护作用，不会存在脱碳现象，无氧 化皮产生，加热成形后获得的制件不需进行喷丸处理，零件尺寸精确度高。对于不带涂层的热冲压成 形制件，表面应经过喷丸或其他处理方式去除氧化皮。表4为不同钢厂生产的热成型钢的牌号。表5 为热成形钢板的力学性能。发动机舱中主要是防撞梁本体、纵梁内外板、前围骨架等采用此材料。表4不同钢厂热成形钢牌号本特勒宝钢Arcel or-Mita lBTR165B1500HS22MnB5/Usibor 1500P表5热成形钢板力学性能状态屈服强度MPa抗拉强度Mpa延伸率A50(%)延伸率A80(%)推荐料厚(mm)热轧N3

26、00N450不适用N121.42.5冷轧N300N500不适用N20热成形后210002130026不适用1.3.3.3激光拼焊板激光拼焊板是利用“裁缝”的原理，根据零件设计的要求，将不同厚度、不同强度和不同镀层种 类的钢板(或同种类的其他金属板)通过激光焊接成一块整体板，以满足零部件对材料性能的不同要 求。图9为一种激光拼焊板的示意图。焊缝厚板薄板图9激光拼焊板的示意图与传统的钢板相比较，激光拼焊板最显著的优点是减少了零件数量和材料消耗，降低了整车质量,改善了刚性，降低了成本，简化了装配工艺，提高了产品质量。图10为某一车型应用激光拼焊板制作 的发动机舱纵梁内板，前段料厚为1.8mm,后段为

27、2.0mm。11发动机舱设计指南图10激光拼焊板激光拼焊板存在的问题：1）增加一系列工序，因而增加了生产成本；2）多了一条（或几条）焊缝，影响冲压件的表面质量；3）焊缝附近性能均匀性差；4）在焊缝处厚度突变，对冲压成形不利；5）做不到厚板和薄板的过渡连接，不利于负载的均匀变化。1.3.3.4差厚板差厚板是一种沿长度方向厚度发生变化的薄板。与激光拼焊板不同，差厚板由轧制方法生产。图11为一种差厚板的示意图。厚区过渡区薄区图11差厚板示意图与激光拼焊板相比，差厚板有以下优点1）省去了焊接工序，可降低生产成本；2）连续性生产，生产效率高、操作容易、可靠性好；3）没有焊缝，表面质量好；4）用过渡区代替

28、焊缝，连接强度大幅度提高，均匀性好；5）厚度控制容易，能生产出二种以上厚度组合的板材；6）厚度过渡区的长度和形状可以控制；7）可根据冲压件服役时受力状况，设计过渡区的长度和形状;8）过渡区光滑连接，比拼焊板厚度突变的模具设计简单；9）过渡区有良好的吸收能量效果，比拼焊板抗冲击性能好。12发动机舱设计指南综上各种材料介绍，发动机舱选材应满足功能要求及性能要求，并以低成本和轻量化为原则。目 前国内大多数车的机舱纵梁和前围骨架使用普通高强度钢板，因为普通高强度钢板在价格上占较大优 势，且制造工艺成熟；热成型钢板在国产车上的使用量在逐年增加，在欧盟国家热成型技术处于成熟 阶段，应用普遍；激光拼焊板在欧

29、盟国家技术较为成熟，应用较多，但在国内该技术还处于发展阶段,应用较少；差厚板在欧盟国家技术比较成熟，较多的使用在高档车上，国内该项技术现处于起步阶段。13发动机舱设计指南2发动机舱设计流程2.1发动机舱设计过程介绍发动机舱设计开发通用的全流程的五个阶段为：1）前期研究阶段；2）概念设计阶段；3）详细设计阶段；4）设计验证阶段；5）认证&生产准备阶段。2.1.1 前期研究阶段前期研究阶段的主要工作包括对标车分析和编写零部件可行性研究报告。2.1.1.1 对标车分析：1）对标车拆解：熟悉对标车的发动机舱结构，记录各个零件的料厚、质量以及与前地板、侧围、前端模块、动力总成、底盘系统等的连接方式，并注

30、意其上附件的安装方式；2）对标车数据逆向；3）对标车性能分析：主要包括白车身的刚度、模态分析、碰撞性能分析、白车身强度分析。2.1.1.2 编写零部件可行性研究报告；1）开展技术调研，初步确定发动机舱总成的技术方案；2）初步确定性能、质量目标和需要满足的法规；3）初步确定BOM；4）确定初始断面；5）编制DCD文件。2.1.2 概念设计阶段概念设计阶段的主要工作包括技术方案分析与确认、典型断面设计、Rough 3D数据设计、主要CAE 分析、工艺ECR解决等。2.1.2.1 完成技术方案分析和确认；1）确认质量目标并完成目标分解；2）校核总布置图：硬点检查，主要部件位置校核；3）预估沿用件/改

31、制件/新增件，完成清单；4）校核内外造型面，确认各部分安装结构及实现的可能性。如结构不能实现，则需要修改造型。14发动机舱设计指南2.1.2.2 编制初始BOM；2.1.2.3 编制设计任务书；2.1.2.4 编制初始关键特性清单；2.1.2.5 典型断面设计（具体见322节发动机舱断面的具体要求）；2.1.2.6 Rough 3D数据设计，申请件号，编制BOM表并完善主要属性；2.1.2.7 零部件之间装配关系分析与处理；2.1.2.8 开展CAE分析，根据CAE计算结果优化数据：1）截面特性分析计算；2）主要连接点刚度计算；3）重要安装点的刚度、强度优化；4）概念数据的模态与刚度计算；5）

32、概念数据的碰撞模拟计算。2.1.3 详细设计阶段此阶段主要开展工作包括：2.1.3.1 进行详细的工程设计（结构、尺寸、材料、性能、外观等），发布ET数据;2.1.3.2 零部件技术文件确认及发布：1）孔位描述表；2）涂胶图；3）堵盖分布图；4）零件尺寸测量计划；5）产品验证计划；6）DFMEAo2.1.3.3 DMU 校核；2.1.3.4 开展CAE计算，根据CAE计算结果优化数据：1）重要安装点的刚度、强度优化；2）BIW的刚度及耐久性；3）整车刚度特性、NVH性能；4）第一轮整车碰撞及安全性能分析。2.1.3.5 工程试制用BOM发布。15发动机舱设计指南2.1.4设计验证阶段此阶段主要

33、开展工作包括：1）工程样车及样件试制跟踪；2）工程样车及样件验证试验：a碰撞试验；b行人保护试验；c整车耐久试验；d NVH试验；e淋雨、涉水试验；f车身弯曲、扭转刚度试验。3）根据工程样车试制试验的反馈，完成产品数据的设计修改，并最终发布生产准备数据;4）完成2D图纸冻结并发布；5）完成设计认可报告并发布；6）完成整车力矩清单冻结并发布；7）BOM冻结并发布。2.1.5认证&生产准备阶段此阶段主要开展工作包括：1）BOM发布；2）协助生产线调试；3）生产准备样车试制；4）生产准备样车试验；5）根据生产准备样车试制试验的反馈，优化产品数据，并最终完成量产数据的发布。具体设计流程见图12。16发

34、动机舱设计指南前期研究阶段匚-JK 总成硬点控制（总布置提供）竞争车型和目标车型技术分析 新产品开发可行性研究L/概念设匚 计阶段-A总成硬点控制 发动机舱总成力（总布置提供）设计概念描述1 1造型可行 性分析1车身主断 面设计13D rough 数据设计1初版BOM 设计1CAE分析V内外饰件、车身附件、图12设计流程图电气元件、底盘件及周 边总成输入。器工艺条件输入n 品质基准书设计验证阶段样车试制大纲口.-正式工程图工程图评 认证&生产准Q。备阶段 批准0入库（存档）详细结构数据 J_零部件技术文件：_-CAE分析 n _上1工艺分析数据评审,.Y.工程样车试制 n冲压、焊接、涂装、总装

35、-等工艺验证工程样车试验碰撞、刚度、模态、耐久_等性能验证一 生产准备样车验证 n样车试制，样车试验，目录认证，-生产线调试支持1 N小批量生产大批量生产17发动机舱设计指南2.2发动机舱开发各阶段输入/输出内容定义发动机舱设计各阶段输入/输出内容如表6所示:表6发动机舱设计输入/输出清单序号阶段工作项目输入文件输出文件备注1项目前 期研究 阶段对标车数据搜 集整理对标车数据对标车技术分析 报告在白车身方面 分析报告中2编写可行性研 究报告项目可行性分析报告可行性研究报告3发动机舱设计 概念描述市场调研报告初版整车设计任务书项目可行性分析报告发动机舱设计概 念描述4产品概 念设计 阶段典型断面

36、设计白车身设计目标原型车性能参数内外造型面生产约束输入：包括关键定位、焊接顺序、冲压输入动力总成、底盘等硬点典型断面5初始B0M整车初始B0M；发动机舱设计概念描述；材料选用清单；初始断面初始B0M清单6白车身设计任 务书整车设计任务书；原型车性能参数；整车总布置要求白车身设计任务 书在白车身方面 分析报告中7初始产品验证 计划整车验证计划初始产品验证计 划8对造型进行可 行性校核分析原型车性能参数;内外造型面造型可行性分析 报告9Rough 3D 数据 设计造型面动力和底盘硬点、三踏板、减震 器、转向系统、空调、线束、电 瓶、散热器、雨刮电机、前组合 灯、新拖钩、发罩较链等工艺输入CAE分析

37、结果（基于断面）Rough 3D 数据10装配关系校核动力和底盘硬点、三踏板、减震 器、转向系统、空调、线束、电 瓶、散热器、雨刮电机、前组合 灯、前拖钩、发罩钱链等校核报告在整车校核报 告中11开展CAE分析概念数据B0MCAE分析报告在整车分析报 告中18发动机舱设计指南表6（续）发动机舱设计输入/输出清单序号阶段工作项目输入文件输出文件备注12产品详 细设计 阶段对造型进行可 行性校核分析内外造型面造型可行性分析 报告13车身结构断面 设计、评审与 发布车身典型断面；总布置要求详细结构断面14ET数据发布造型面动力和底盘硬点、三踏板、减震 器、转向系统、空调、线束、电 瓶、散热器、雨刮电

38、机、前组合 灯、新拖钩、发罩钱链、RPS等ET数据15零部件技术文 件发布动力和底盘硬点、三踏板、减震 器、转向系统、空调、线束、电 瓶、散热器、雨刮电机、前组合 灯、新拖钩、发罩钱链、RPSET数据B0M表孔位描述表涂胶图堵盖分布图零件尺寸测量计划产品验证计划DFMEADCD在白车身技术 文件中16DMU校核ET数据DMU校核报告在整车校核报 告中17工程试制用B0M发布ET数据；工艺条件B0M18开展CAE分析ET数据B0M表CAE分析报告在整车分析报 告中19产品设 计验证 阶段工程样车及样件试制跟踪ET数据B0M试制问题跟踪报 告在整车试制报 告中20工程样车及样件验证试验ET数据B0

39、M试验报告在整车试验报 告中21根据工程样车 试制试验的反 馈，优化数据试制问题跟踪报告 试验报告生产准备数据222D图纸冻结并 发布整车数据；工艺要求2D图纸23设计认可报告整车数据白车身性能目标设计认可报告24零部件技术文 件冻结并发布生产准备数据B0M表孔位描述表涂胶图堵盖分布图 零件尺寸测量计划在白车身技术 文件中25B0M冻结并发布焊接工艺、涂胶工艺B0M19发动机舱设计指南表6(续)发动机舱设计输入/输出清单序号阶段工作项目输入文件输出文件备注26产口口认 证&生 产准备生产准备样车 试制PT数据 B0M试制问题跟踪报 告在整车试制报 告中27生产准备样车 试验PT数据B0M试验报

40、告在整车试验报 告中28根据生产准备 样车试制试验 的反馈，优化产 品数据试制问题跟踪报告 试验报告量产数据29设计优化试制问题 售后反馈持续改进报告3发动机舱详细设计3.1 编制DCDDCD文件是指Design Concept Description,即零部件的设计概念描述，一般包括零部件的设计 方向、设计校核表、设计概念纲要三部分内容。其中，设计方向是零部件设计的目标及功能要求的概 述，设计校核表中包括各类法规、总布置、生产工艺及前期产品出现的一些问题的校核项，设计概念 纲要包括结构与材料、典型断面、接头设计等内容，如表7所示。表7 DCD主要内容列表a)Design Dire ction

41、.设计方向To secure th e rel a te d regul a tions.遵循相关法规To meet functiona l a nd structura l performa nce ta rge ts.实现车身结构设计目标TO preventive concept for Anti-wa ter,Anti-corrosion,Anti-noise.保证良好的防水、防尘、防噪的效果To provid e a significa nt cost&ma ss red uction.低成本轻量化原则b)Consid era tion.设计校核项Regul a tion.法规Test

42、 Specifica tion.试验说明Ma nufa cturing Requirement.制造要求Previous Ca r Pl obl em(Countermea sure).前期车型问题(对策)c)Design Concept.设计概念Construction&Ma teria l.结构和材料Typica l Sections.典型断面Joint Concept.接头概念3.2 选型及布置设计汽车车身选型及布置，对汽车的动力性、燃料经济性、乘坐舒适性、操纵稳定性和行驶安全性、汽车使用寿命及维修保养等都有直接影响。因此，在进行车身选型及布置设计时，必须清楚地认识到20发动机舱设计指南

43、车身应当具备哪些基本性能，如何保证这些性能的实现等。根据发动机布置形式（发动机前置还是后置，前轮、后轮还是全轮驱动等），发动机舱的定义内容 及结构有很大区别，本文主要针对发动机前置前驱而展开工作。车身发动机舱选型和布置设计是依据整车设计任务书，基于整车总布置、造型和生产工艺约束 的基础上进行的。3.3 典型断面设计整个车身项目开发过程中典型断面设计大致分为三个阶段：典型布置断面、详细设计断面和检查 断面。3.3.1 典型布置断面典型断面是前期布置可行性分析、工艺校核、整车强度刚度分析等工作的基础条件，是整车开发 不可缺少的重要内容。在设计典型断面的时候，有以下4点通用要求：1）尽量采用闭口断面

44、车体骨架的设计中，满足车身刚度和强度需求是首要要素。刚度和强度不足，在碰撞中会引起车 体严重变形，增加乘员伤害，重则危及乘员生命，同时,，低刚度伴随有低的固有振动频率，易发生结 构共振和声响，并削弱结构接头的连接强度。而结构强度不够则引起构件早期出现裂纹和疲劳断裂。与刚度有关的断面特性是弯曲惯性矩I,扭转惯性矩Jk等，而薄壁件的断面形状对其断面特性有 很大的影响。薄壁杆件的断面形状分为闭口和开口两类，两者的断面特性有很大的差别。对于闭口断 面，扭转惯性矩Jk=4A2st/s,式中As为板料厚度中线所围成的面积。可见，中线周长s一定，材料厚 度t 一定，扭转惯性矩Jk与As的平方成正比，而断面形

45、状无独立意义，所围面积大小则很重要。可见，闭口断面的扭转惯性矩要比开口断面大得多。因此，从提高整个车身和构件的扭转刚度出发，尽可能采用闭口断面。2）保持断面尺寸一致性，避免断面形状和尺寸急剧变化当车身骨架梁的断面发生突变时，就会由于刚度突变引起断面变化处应力集中。在碰撞过程中容 易引起弯折，同时，应力集中可能诱发裂缝，导致疲劳损坏，降低使用寿命。因此，在结构设计时要避免断面急剧变化，特别是要注意加强板和接头的设计。3）体现工艺要素车身典型断面设计初始就需要将工艺条件考虑在内，主要包括冲压、焊接、涂装和总装四个方面。冲压工艺主要包括冲压角度和冲压深度，焊接工艺主要包括焊接边宽度、焊接层数、焊接厚

46、度和焊枪 空间，涂装工艺主要包括涂装间隙，涂装孔一般在断面上不体现，总装工艺主要包括安装孔配合和公21发动机舱设计指南差以及安装可达空间等。4）避免零件干涉在进行单个零件设计时，需要考虑与其相关的零部件，避免干涉。3.3.2 发动机舱断面的具体要求与发动机舱相关的典型断面主要有：空气室结构断面、前悬置安装点断面、防撞梁结构断面、前 拖车装置安装点断面、减震塔结构断面、转向管柱结构断面、前副车架安装点及纵梁截面等等。典型断面图要求显示及标注内容包括：所有的零件清单；所有需要被满足的装配、制造工艺要求 及设计要求，包括厚度、圆角、翻边、间隙等。发动机舱主要断面见图13。图13发动机舱典型断面位置示

47、意22发动机舱设计指南1）截面I:空气室周边搭接断面此截面主要体现以下内容：a根据雨刮系统尺寸，确定空气室空腔基本尺寸；b保证新鲜空气进入且雨水不能进入空调；空调进风口下边缘到导水板下表面尺寸235mm,必要 时需增加挡水板；c体现空气室与发罩、雨刮盖板、前风挡玻璃、仪表台的连接结构。图14以AF车型为例，仅供参考。图14空气室周边搭接截面2）截面H：前副车架安装点及纵梁截面此截面主要体现以下内容：a体现前副车架在机舱纵梁上的安装结构；b确定纵梁截面形状和主要尺寸；纵梁理想状态截面为圆形，要有很高的抗弯抗扭性能，但很多 零件的在纵梁上有安装需求，工艺性差，为此，常选择由基本平面组成的矩形截面。

48、矩形的宽高比一 般在5：8状态。图15以AF车型为例，仅供参考。23发动机舱设计指南图15前副车架安装点及纵梁截面3）截面III：防撞梁及吸能盒结构此截面主要体现以下内容：a定义防撞梁本体和吸能盒截面尺寸：Z向高度、Y向宽度、X向长度。A级车型吸能盒在X向长 度一般在120mm左右，A0车型长度约在100 mm。横梁本体X向截面尺寸受吸能盒和前保险杠位置所 限制，故不能取值太大，一般在55mm。其它各项尺寸，可以根据镀金材料级别、整车受力大小和整车 安全星级等综合因素而调整；b离地高度定义。根据法规GB 17354汽车前、后端保护装置满足445mm57mm离地要求，示例见图16。此高度需要与纵

49、梁保持统一；c保证与周边件间隙叁10mm。前防撞梁总成一般是螺接到机舱纵梁上，误差积累大，同时车身前 端安装有很多子件，故要求前防撞梁总成与周边件的间隙在10mm以上；d在X向预留出70mm的行人保护缓冲空间。图17以AF车型为例，仅供参考。24发动机舱设计指南Ground line图16前防撞梁Z向高度定义图17前防撞梁及吸能盒结构截面4）截面W：前拖车装置此截面主要体现以下内容:25发动机舱设计指南a前拖车装置工作方式（如：螺接、挂钩）和布置位置；一般前拖车装置采用螺接方式。布置位置，理论上希望拖车装置对称中心线与机舱纵梁中心重合，或偏离距离越小越好；b挂钩或螺母套主要配合尺寸；根据整车装

50、备质量，确定拖车装置所需要承受载荷，选择合适的螺 母套及拖钩，常见有M16、M18、M24等螺纹规格，不同车型可以通用；c体现与周边件间隙要求；拖车螺母套与周边件的间隙210mm；d位置要避让行人保护区域，不能影响吸能区压溃（可以从结构设计上考虑，不形成刚性单元）。图18以AF车型为例，仅供参考。图18前拖车装置结构截面5）截面V：前悬置安装点此截面主要体现以下内容：a动力总成装配间隙，一般该间隙215mm；b安装支架与纵梁Z向高度（见图21中所标注的尺寸A）,一般该尺寸要尽量小，以提高支架刚度;c悬置安装面宽度（见图21中所标注的尺寸B）尽量大，一般在40mm以上，以增大接触面积，减小应力集