1、第七章 发动机罩盖的结构设计1.发动机罩盖的组成零件：发动机罩盖一般由发盖外板、发盖内板、发盖锁扣安装加强板、发盖铰链安装螺母板、发盖铰链等。如图 1 所示。图 1 发动机罩盖的组成零件2.发动机罩盖设计所涉及的法规：（1）FMVSS208（Occupant Crash Protetion）& FMVSS219（Windshield Zone Intrusion）乘员碰撞保护和挡风玻璃侵入区，即在车辆发生碰撞过程中，通过有效的措施，确保发盖不能侵入驾驶室，造成对乘员的伤害。（2）外部凸出物要求GB11566、ECE26、EEC74/438。（3）Pedestrion Occupant Prot
2、etion：78/2009行人乘员保护。3.发动机罩盖设计开发流程：在 CAS 数据冻结后，在总布置的具体要求下，发动机罩盖的设计开发流程（1）发盖的目标设定 :发盖的开启功能要求、发盖系统的力学性能要求、法规的符合性要求等。（2）根据人机工程要求，进行发盖轴线和铰链的布置，保证发盖的开启高度及发盖与各配合零部件之间的间隙。（3）发盖与各配合零部件之间的典型截面制作，包括：发盖与前风挡装饰板及前舱密封胶条配合处（Y0截面）、发盖锁扣与锁体配合处（Y0 截面）、发盖与前格栅配合处（Y0 截面）、发盖与发盖铰链及前风挡装饰板和前舱密封胶条配合处、发盖与前大灯配合处、发盖与翼子板配合处、发盖与前清洗
3、液喷嘴配合处、发盖与缓冲块配合处、发盖内外支撑骨架处（包括隔振胶）、发盖与隔热垫配合处（包括隔热垫固定方式）等。 （4）发盖系统的布置，包括：清洗液管路及喷嘴布置、缓冲块位置及数量的布置、支撑杆（气弹簧）的位置布置、发盖铰链的布置、发盖密封系统的布置、发盖锁系统的布置、发盖隔热垫的额范围布置等。（5）发盖钣金零部件的数据设计，包括：发盖外板、发盖内板、发盖锁扣安装加强板、发盖铰链安装螺母板、发盖铰链等。（6）3D 数据校核，包括：发盖与外配合件之间的外观间隙/平度校核、发盖与各配合件及发舱内各零部件之间的间隙/运动间隙校核等。（7）CAE 分析：发盖结构强度、刚性、模态等性能分析。（8）3D
4、数据的 SE 分析：钣金冲压工艺可行性、焊装工艺可行性、涂装工艺可行性和总装工艺可行性分析。发盖外板发盖内板发盖锁扣总成板发盖铰链螺母安装板发盖铰链（9）3D 数据冻结并下发开模。4.发动机罩盖的结构设计：（1）发盖开启功能目标设定：发盖开启功能具体项目如表 56 所示。表 56 发盖开启功能具体项目序号 目标内容 参考车型 A 参考车型 B 参考车型 C 新开发车型建议目标1 发盖关闭高度（mm）2 发盖开启高度（mm）3 发盖弹起高度（mm）4 发盖最小关闭行程（mm）5 发盖打开的作用力（N）6 发盖关闭的作用力（N）7 发盖打开过程中力平衡点高度（mm）8 注：1.发盖最小关闭行程，指
5、不带气弹簧撑杆的发盖，发盖自由下落能够关闭的最小高度。（奇瑞轿车的设定目标是不大于 200mm。）2. 发盖打开过程中力平衡点，指带气弹簧撑杆的发盖。（2）发盖结构性能目标设定：发盖结构性能指标如表 57 所示。表 57 发盖结构性能指标（奇瑞轿车）序号 结构性能指标 参考车型 A 参考车型 B 新开发车型建议目标最大变形 2.2 mm 1.1 mm 2mm1 侧向刚度（Y向 150N 力） 残余变形 0.49 mm 0.59 mm 0.3mm左安装点刚度 374 N/m 326 N/m 400 N/m2 铰链安装点刚度 右安装点刚度 167 N/m 331 N/m 400 N/m3 锁扣安装
6、点刚度 / / 300 N/m/ 一阶弯矩：7.7Hz 一阶弯矩：/ 一阶扭矩：11.7 Hz 一阶扭矩：/ 二阶扭矩：22.5 Hz 二阶扭矩：4发盖模态/ 高级模态：53 Hz 高级模态：45 Hz5 发盖弯曲刚度 / / /锁支撑状态 / 26.7 N/m 25 N/m6 发盖扭转刚度 缓冲块支撑状态 6.8 N/m 4.9 N/m 6 N/m7 发盖外板的抗凹性 / / /8 支撑杆安装点刚度（带气弹簧支撑杆） / 点 1: 136 N/m点 2：191 N/m 200 N/m注：一阶弯矩：Q21 97.6 Hz，Q22 28.7 Hz；一阶扭矩：Q21 76.5 Hz，Q22 25.
7、1 Hz。Q21 和 Q22 的差异较大，与轿车的差异也较大，主要原因有待于进一步搜集，以便对目标值的确定。（3）行人保护区域的确定： 行人防护特性主要遵循的原则：1）通过优化车辆前部结构形状，降低发生碰撞后行人与车辆之间的相对碰撞速度；2）降低碰撞区域的刚度，改进碰撞区域的能量吸收特性。如采用多层柔性挡风玻璃、行人防护气囊等措施。1）头部撞击区边缘线的确定：a）前边缘线的确定：WAD 线的确定：自地面而上沿表面自然延伸 1000mm；BLE 线的确定：40 度倾斜线与车身表面相切的切点向上 165mm；取 WAD 线和 BLE 线两者中更靠近前风窗的线作为头部撞击区的前边缘。如图 2、图 3
8、 所示。图 2 WAD 线的确定图 3 BLE 线的确定b）侧边缘线的确定：45 度倾斜线与车身表面相切的切点再沿车身表面向内偏移 82.5mm。如图 4 所示。图 4 侧边缘线的确定c）后边缘线的确定：WAD 线的确定：自地面而上沿表面自然延伸 2100mm 或取机盖最上边缘线；BRL线的确定：以 165mm 的圆球与车身表面相切的切点连线向下偏移 82.5mm；取 WAD 线和 BRL 线两者中更远离前风窗的线作为头部撞击区的后边缘。如图 5 所示。图 5 后边缘线的确定按照上述要求制作的行人保护头部区域如图 6 所示。图 6 行人保护头部区域2)小腿部撞击区的确定：a)保险杠上边缘线的确
9、定：20 度后倾斜线与保险杠相切的切点连线。如图 7 所示。图 7 保险杠上边缘线的确定b)保险杠下边缘线的确定：25 度前倾斜线与保险杠相切的切点连线。如图 8 所示。c)保险杠侧边缘线的确定：60 度内倾斜线与保险杠相切的切点连线。如图 9 所示。图 8 保险杠下边缘线的确定图 9 保险杠侧边缘线的确定d)图 10 是 A13 车型按上述方法绘出的小腿部的撞击区。图 10 A13 车型小腿部的撞击区（4）发盖行人保护区域结构设计的关键要点：1）发动机上部到发盖表面的空间距离：根据经验，HIC800，空间距,70mm；HIC1500，空间距,50mm。2）发盖铰链处可以设计成压馈是结构，可参
10、考本田思域的铰链设计。3）雨刮轴、雨刮臂的设计，可以采用将雨刮系统隐藏在发盖下面，并与发盖内板距离保证大于 30mm，为发盖变形提供一定的吸能空间。4）发盖锁系统的设计：锁的布置位置尽量靠后，锁扣与外板的距离保证大于 50mm.5）支撑杆座的设计：支撑杆座与外板的距离保证大于 70mm。6）各加强板的翻边设计及安装螺栓的设计：最好不要设计成“L”形的翻边，尽可能设计成“Z”形翻边，并与与外板的距离保证大于 50mm.7）对于需要考虑 E-NCAP 的行人保护得分的车型，在造型设计初期就需要校核前风挡下横梁的位置区域，要想达到 HIC1000，硬点位置到发盖的距离保证大于 90mm.8）前悬置螺
11、栓的设计，要想达到 HIC1500，螺栓与外板的距离保证大于 50mm 。（5）发盖铰链轴线的布置：发盖铰链轴线的布置，首先要保证与“Y”轴平行，同时需要考虑发盖开启后的高度和发盖开启角，以及发盖在开启过程中与翼子板及 A 柱的最小间隙，最后还需要考虑发盖铰链的布置空间等。1）发盖开启高度要求：发盖开启高度设计主要考虑装配操作和售后维修及日常维护的方便性，通常发盖的开启高度有最大开启高度和支撑杆开启高度。一般在总布置设计阶段就需要校核发盖开启高度，图 11 是各车型发盖开启高度和角度示意图。其中：A地面到发盖开启最高位置的距离，新车型设计开发时该尺寸建议在 15001700mm 之间。B锁扣到
12、发盖开启最高位置的距离，新车型设计开发时该尺寸建议控制在 8001000mm。发盖开启角度，该角度结合铰链布置来确定。图 11 各车型发盖开启高度和角度示意图发盖开启后的空间位置，通常采用 95% 的人体模型进行校核，如图 12 所示。图 12 Q22 车型发盖开启高度和开启角度校核图2）铰链轴线设计布置的基本要求：发盖开启顺畅，并能承受 5000 次的反复开启而能够正常工作。发盖铰链一般是两个且是左右对称布置，设计时需要考虑放错结构的设计。铰链在结构设计上要求有发盖最大开启角度的限位功能，一般情况下该角度比发盖支撑杆的开启角度大 35 度。发盖开启到最大开启角度时，发盖与前风挡玻璃、翼子板、
13、雨刮系统零部件、前风挡装饰板之间需要有一定的间隙，以避免在发盖过开状态下发生干涉。建议间隙值大于 5mm。发盖铰链在 X 向和 Y 向要有一定的调节量，以满足外观匹配的要求，建议调节量在 2mm 左右。发盖铰链在 Y 向要有一定的刚性要求，且其安装加强板、安装螺栓的设计布置要满足行人碰撞保护法规的要求。微车发盖铰链常见的结构型式如图 12 所示。图 12 微车发盖铰链常见的结构型式（6）发盖系统典型截面设计：发盖系统典型截面设计主要确定：发盖内外板及其与加强板之间的结构形式；发盖锁的结构形式；前格栅的结构形式；发盖隔热垫的结构安装形式；洗涤液喷嘴的安装结构形式；发盖缓冲块及支撑杆座的安装结构形
14、式发；盖与前格栅及发盖与前保险杠间隙、平度要求；水箱上横梁的结构形式；前风挡装饰板的结构形式；发盖与前风挡装饰板的间隙和匹配关系；前风挡装饰板与挡风玻璃的匹配关系；前舱的密封结构形式；发盖与翼子板的间隙、平度要求；发盖与前大灯的间隙、平度要求；发盖铰链的安装结构形式等。发盖系统典型截面主要包括：1）发盖与发盖锁机构配合处（Y0 截面）；2）发盖与前舱密封胶条及风挡装饰板配合处（Y0 截面）；3）发盖与大灯配合处；4）发盖与翼子板配合处；5）发盖与洗涤液喷嘴配合处；6）发盖与缓冲块配合处；7）发盖与隔热垫配合处；8）发盖与支撑杆座配合处。图 13 是 Q22 车型发盖与发盖锁机构配合处（Y0 截面）截面示例。图 13 Q22 车型发盖与发盖锁机构配合处（Y0 截面）截面
