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接触关系在行李架降成本中的应用

李洪涛谌胜宋起龙屈新田

（东风汽车公司技术中心武汉430058）

摘要：行李架在降成本过程中，支座材料由铝合金改为PA66，弹性模量降低，导致刚度、强度

变弱。在实际使用过程中PA66行李架感知刚度偏低，客户满意度差。本文通过仿真分析优化支

座加强筋布置以及增加支座与环境件的接触关系,使得行李架刚度明显提升并通过强度试验。同

时，仿真结果与试验结果一致性较好。

关键词：行李架接触刚度强度

TheApplicationofContactRelationinCostReduction

ofLuggageRack

Abstract:Intheprocessingofcostreduction,materialofsupportwaschangedformaluminiumto

PA66,thereduceofelasticitymodulusdecreasedthestiffnessandstrengthofluggagerack.In

actualuseofluggagerack,thelowerperceptionofstiffnesswillcasethedissatisfactionofcustomers.

Inthispaper,simulationanalysiswasusedtoimprovethestructuraldesignofsupportthrough

optimizingribofsupportandbuildingcontactrelationsbetweensupportandsurroundingparts.

Therefore,thestiffnessofluggagerackwasenhancedclearlywhilestrengthtestwaswell-off.The

resultoftestwasconsistentwithsimulationanalysis.

keywords:luggagerackcontactstiffnessstrength

1前言

行李架是车身上的外观件，在满足行李架结构强度要求的同时需要保证其良好的外观设计和

刚度，这会影响到用户对行李架甚至整个汽车产品的主观评价。

某车型行李架由于降成本需要将支座材料由铝合金改为PA66，导致结构刚度变弱，用手掰动

行李架时晃动明显，感知刚度较弱。本文通过仿真分析优化了支座加强筋结构并增加了支座与环

境件的接触关系，使得行李架结构在保证造型的基础上能够满足强度要求，同时行李架刚度明显

提高。在该降成本方案的后续试验中结果与仿真结果一致。

2.行李架结构有限元分析

2.1背景介绍

在汽车的设计中经常涉及到零部件刚度、强度与生产成本之间的矛盾，而我们需要通过合理

的结构设计解决这种矛盾。仿真分析是解决这一问题的有效手段，因此在汽车设计中运用十分广

泛。通过设计合理的结构，可以用更少、更便宜的材料达到较好的结构设计要求，充分利用材料

的性能。

出于降成本的设计需要，某车型行李架结构将支座材料由铝合金改为PA66。新的行李架结构

装车以后发现其刚度较弱，用手掰动行李架时晃动比较明显。对于这种情况本文对行李架结构进

行了仿真分析。

2.2分析模型

图1某车行李架模型

(a)

(b)

图2行李架支座与支架模型

图1、2为某车降成本方案的行李架模型。支座通过螺栓连接到支架上，支架与车身用焊点连

接。行李架连杆与支架采用壳单元、支座采用四面体单元建模。

2.3分析结果

图3支架位移云图

在行李架杆件中部施加侧向力F。行李架最大位移为39mm，位移较大，不能满足使用要求。

实际用手扳动行李架时也感觉到有比较明显的变形。

3.行李架的改进分析

3.1改进的行李架模型

(a)

(b)

图4改进方案支座模型

由2.3节中的分析结果可知行李架材料由铝合金改为PA66以后，由于弹性模量变小导致行李

架在受到外力时产生较大的变形。针对这个问题，改进方案中主要对支座结构进行了如下改进：

1）优化加强筋。通过加强支座的加强筋结构提高支座本身的刚度。

2）改进支座结构。原支座结构直接由螺栓固定在支架的上端，在受到测向力作用时，支架会

产生较大变形导致行李架的位移较大，同时支架的应力也比较大。因此，改进方案中对支座结构

进行了改进，使得行李架支座螺栓安装孔两侧与支架以及车身顶盖接触，同时建立支座与车身顶

盖和侧围的接触关系，如图4所示。

通过建立支座