CN111717292A - 一种塑料尾门及扰流板的设计方法及结构 - Google Patents

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汤志鸿
赵允玲
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Abstract

本发明涉及一种塑料尾门及扰流板的设计方法及结构,包括:增加尾门加强筋,并通过拓扑优化进行加强筋的分布;增加所述塑料尾门的厚度,并通过自由尺寸优化进行厚度的分布;增加扰流板侧翼固定结构,实现模态增加和模态分离;增加塑料尾门限位块;增加尾门撑杆加强结构。本发明实施例通过增加尾门加强筋,并通过拓扑优化进行加强筋的分布,实现了轻量化;通过增加所述塑料尾门的厚度,并通过自由尺寸优化进行厚度的分布,进一步实现轻量化;通过增加扰流板侧翼固定结构,实现了模态增加和模态分离,整车怠速噪声提升;通过增加塑料尾门限位块、通过增加尾门撑杆加强结构,实现了塑料尾门模态达标,进一步改善怠速噪声。

Description

一种塑料尾门及扰流板的设计方法及结构
技术领域
本发明涉及车辆NVH性能技术领域,特别涉及一种塑料尾门及扰流板的设计方法及结构。
背景技术
近年来,车身轻量化是汽车领域研发的重要内容,也是汽车发展的必然趋势,其中,塑料材质的尾门可实现造型多样化的同时,可使车身质量更轻,因此塑料尾门是目前主机厂轻量化开发的重点。塑料尾门上面通常需要要设计扰流板,以降低空气阻力、增加动感、从而提高行驶稳定性。然而,对于部分车型,尤其是对于SUV车型而言,塑料尾门的使用往往存在塑料尾门和扰流板存在模态耦合和塑料尾门模态偏低的情况,尾门模态偏低会导致整车怠速噪音等问题。现有技术中,可以以加强本体结构的方式来解决塑料尾门模态偏低问题;但是,如果从本体结构加强方面着手解决塑料尾门模态偏低的问题,又会导致塑料尾门的质量大幅增加,且改善效果不明显。因此,如何既能提升塑料尾门模态,又能不增加塑料尾门的质量成为研究重点。
发明内容
针对背景技术中的技术问题,本发明提供了一种既能提升塑料尾门模态,又不增加塑料尾门质量的塑料尾门及扰流板的设计方法及结构。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种塑料尾门及扰流板的设计方法,包括:增加尾门加强筋,并通过拓扑优化进行加强筋的分布;增加所述塑料尾门的厚度,并通过自由尺寸优化进行厚度的分布;增加扰流板侧翼固定结构,实现模态增加和模态分离;增加塑料尾门限位块;增加尾门撑杆加强结构。
进一步地,所述塑料尾门包括沿所述尾门的开闭方向上划分成第一区域、第二区域和第三区域;所述第二区域位于所述第一区域和所述第三区域之间;所述塑料尾门处于关闭状态时,所述第一区域的位置低于所述第二区域和所述第三区域的位置。
进一步地,所述尾门加强筋位于所述第一区域和所述第二区域,所述尾门加强筋分布于所述塑料尾门的内板。
进一步地,所述第二区域的厚度大于所述第三区域的厚度;所述第三区域的厚度大于所述第一区域的厚度。
进一步地,所述第一区域的厚度为2.5毫米-3毫米;所述第二区域的厚度为3毫米-3.2毫米;所述第三区域的厚度为2.95毫米-3.05毫米。
进一步地,所述扰流板侧翼固定结构位于所述第三区域的两侧边缘处。
进一步地,所述尾门限位块位于所述第一区域的两侧。
进一步地,所述尾门撑杆加强结构的厚度为2.95毫米-3.05毫米。
进一步地,所述塑料尾门的窗框为钢质,内嵌于所述尾门撑杆加强结构的下端根部。
本发明还提供了一种塑料尾门及扰流板的结构,应用了上述任一所述的塑料尾门及扰流板的设计方法。
采用上述技术方案,本发明所述的塑料尾门及扰流板的设计方法及结构具有如下有益效果:通过增加尾门加强筋,并通过拓扑优化进行加强筋的分布,实现了轻量化;通过增加所述塑料尾门的厚度,并通过自由尺寸优化进行厚度的分布,进一步实现轻量化;通过增加扰流板侧翼固定结构,实现了模态增加和模态分离,整车怠速噪声提升;通过增加塑料尾门限位块、通过增加尾门撑杆加强结构,实现了塑料尾门模态达标,进一步改善怠速噪声。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明涉及的一种塑料尾门及扰流板的设计方法的流程图;
图2为本发明实施例涉及的一种塑料尾门及扰流板中增加尾门加强筋和尾门厚度的结构示意图;
图3中A部为塑料尾门的上部;
图4为图3中A部的爆炸图;
图5为本发明实施例涉及的一种塑料尾门及扰流板中增加限位块的结构示意图。
以下对附图作补充说明:
1-第一区域、2-第二区域、3-第三区域。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且,术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
需要说明的是,本发明是基于CAE,工程设计中的计算机辅助工程CAE(ComputerAided Engineering),进行设计并且基于现有的优化算法进行分析。
本发明实施例提供了一种塑料尾门及扰流板的设计方法,如图1所示,包括:
S101:增加尾门加强筋,加强筋的布局方式参照图2,并通过拓扑优化进行加强筋的分布。这里,需要说明的是,加强筋也可以有其他布局方式,本发明实施例不对加强筋的布局方式做出限定。本发明实施例中,所述塑料尾门包括沿所述尾门的开闭方向上划分成第一区域1、第二区域2和第三区域3;所述第二区域2位于所述第一区域1和所述第三区域3之间;所述塑料尾门处于关闭状态时,所述第一区域1的位置低于所述第二区域2和所述第三区域3的位置;所述尾门加强筋位于所述第一区域1和所述第二区域2,所述尾门加强筋分布于所述塑料尾门的内板。
S102:增加所述塑料尾门的厚度,通过优化软件自由尺寸优化指导加强筋布置及厚度分布。如图2所示,优化后,所述第二区域2的厚度大于所述第三区域3的厚度;所述第三区域3的厚度大于所述第一区域1的厚度;在一个更为具体的实施例中,所述第一区域1的厚度为2.5毫米-3毫米;所述第二区域2的厚度为3毫米-3.2毫米;所述第三区域3的厚度为2.95毫米-3.05毫米。
S103:增加扰流板侧翼固定结构,实现模态增加和模态分离。具体地,所述塑料尾门包括沿所述尾门的开闭方向上划分成第一区域1、第二区域2和第三区域3;所述第二区域2位于所述第一区域1和所述第三区域3之间;所述塑料尾门处于关闭状态时,所述第一区域1的位置低于所述第二区域2和所述第三区域3的位置;所述增加扰流板侧翼固定结构位于所述第三区域3的两侧边缘处,如图3所述,塑料尾门的A部分所示。具体地,如表1和表2所示,增加固定点前后扰流板模态从35.82增加至50.1Hz,异响最大响应从1.15减少至0.22mm。最终和塑料尾门配合的优化方案的模态为41.58Hz,异响响应为0.26,明显优于基础方案,满足整车性能分解要求。
表1
Figure BDA0002511440940000051
表2
Figure BDA0002511440940000052
S104:增加塑料尾门限位块;具体地,所述塑料尾门包括沿所述尾门的开闭方向上划分成第一区域1、第二区域2和第三区域3;所述第二区域2位于所述第一区域1和所述第三区域3之间;所述塑料尾门处于关闭状态时,所述第一区域1的位置低于所述第二区域2和所述第三区域3的位置;所述尾门限位块位于所述第一区域1的两侧。扰流板增加侧翼固定点是塑料尾门和扰流板模态解耦的重要条件。
S105:增加尾门撑杆加强结构,在一个更为具体的实施例中,所述尾门撑杆加强结构的厚度为2.95毫米-3.05毫米;
解耦的尾门初始模态只有28.0Hz(赫兹),通过步骤S104和步骤S105,即增加如图5画圈部分所示的限位块,气撑杆下支架延长并侧面加翻边,厚度增厚。气撑杆加强板并侧面翻边,厚度增厚,使尾门模态增加至32.1。怠速2阶噪声下降约1.5分贝-4.5分贝。
在本发明另一实施例中,所述塑料尾门的窗框为钢质,内嵌于所述尾门撑杆加强结构的下端根部。
本发明实施例从拓扑优化和自由尺寸优化方面实现塑料尾门主体结构最佳布置,对加强筋结构进行合理位置分配及厚度配置;从增加扰流板侧翼固定点和增加塑料尾门限位块、增加尾门气撑杆下支架及加强板加强的方法,实现了扰流板和尾门模态分离,从而提升整车怠速噪声。
综上,本发明实施例通过增加尾门加强筋,并通过拓扑优化进行加强筋的分布,实现了轻量化;通过增加所述塑料尾门的厚度,并通过自由尺寸优化进行厚度的分布,进一步实现轻量化;通过增加扰流板侧翼固定结构,实现了模态增加和模态分离,整车怠速噪声提升;通过增加塑料尾门限位块、通过增加尾门撑杆加强结构,实现了塑料尾门模态达标,进一步改善怠速噪声。综上,本发明实施例从拓扑优化、自由尺寸优化、扰流板侧翼固定、尾门增加限位块和加强气撑杆根部结构等方面对塑料尾门及扰流板进行优化,实现了结构轻量化和整车怠速噪声的达标。以上的综合方法和关键结构特征为包括的对象。凡是采用近似思路实现轻量化和怠速噪声提升的方法都属于保护范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种塑料尾门及扰流板的设计方法,其特征在于,包括:
增加尾门加强筋,并通过拓扑优化进行加强筋的分布;
增加所述塑料尾门的厚度,并通过自由尺寸优化进行厚度的分布;
增加扰流板侧翼固定结构,实现模态增加和模态分离;
增加塑料尾门限位块;
增加尾门撑杆加强结构。
2.根据权利要求1所述的塑料尾门及扰流板的设计方法,其特征在于,所述塑料尾门包括沿所述尾门的开闭方向上划分成第一区域、第二区域和第三区域;
所述第二区域位于所述第一区域和所述第三区域之间;
所述塑料尾门处于关闭状态时,所述第一区域的位置低于所述第二区域和所述第三区域的位置。
3.根据权利要求2所述的塑料尾门及扰流板的设计方法,其特征在于,所述尾门加强筋位于所述第一区域和所述第二区域,所述尾门加强筋分布于所述塑料尾门的内板。
4.根据权利要求3所述的塑料尾门及扰流板的设计方法,其特征在于,
所述第二区域的厚度大于所述第三区域的厚度;
所述第三区域的厚度大于所述第一区域的厚度。
5.根据权利要求4所述的塑料尾门及扰流板的设计方法,其特征在于,
所述第一区域的厚度为2.5毫米-3毫米;
所述第二区域的厚度为3毫米-3.2毫米;
所述第三区域的厚度为2.95毫米-3.05毫米。
6.根据权利要求2所述的塑料尾门及扰流板的设计方法,其特征在于,所述扰流板侧翼固定结构位于所述第三区域的两侧边缘处。
7.根据权利要求2所述的塑料尾门及扰流板的设计方法,其特征在于,所述尾门限位块位于所述第一区域的两侧。
8.根据权利要求2所述的塑料尾门及扰流板的设计方法,其特征在于,所述尾门撑杆加强结构的厚度为2.95毫米-3.05毫米。
9.根据权利要求8所述的塑料尾门及扰流板的设计方法,其特征在于,所述塑料尾门的窗框为钢质,内嵌于所述尾门撑杆加强结构的下端根部。
10.一种塑料尾门及扰流板的结构,其特征在于,应用了权利要求1至9任一所述的塑料尾门及扰流板的设计方法。
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