日常做乘用车辆改装结构设计时,经常会碰到原厂配套支架强度冗余不足的问题,这次的重型乘客脚踏固定支架,就是针对铃木系列车型原厂支架承载能力偏弱的痛点做的优化结构。先从实际装车场景说,这类支架是安装在车辆底盘两侧门槛下方的位置,左右各布置一件,互为镜像对称,主要作用是给后期加装的全覆式重型脚踏提供可靠的安装固定点,既要承受乘客上下车时的动态踩踏载荷,还要抵消车辆行驶过程中路面颠簸带来的振动冲击,避免支架出现疲劳断裂或者安装点松脱的问题。
从功能特性上看,这个支架采用一体化折弯加筋的结构形式,没有多余的拼接焊缝,整体刚性比原厂的薄钣金冲压件提升不少。支架上的三个安装孔位完全匹配原厂底盘的预留安装点,不需要在车身上额外打孔做破坏性改装,安装时直接对准原有螺栓位锁紧即可,能大幅降低改装施工的难度。支架上部的两个带凸台的安装面,是用来和脚踏主体的连接座配合的,凸台结构可以让安装面的贴合度更好,避免螺栓锁紧时出现应力集中,同时也能抵消一部分安装面的平面度误差,就算脚踏的连接座存在小范围的加工公差,也能保证安装后没有旷量。
设计的时候首先考虑的是载荷传递路径,乘客踩踏的力首先作用在脚踏面板上,通过脚踏的连接梁传递到这个支架的上部安装面,再顺着支架的加强筋结构分散到底部的三个车身安装点,整个力的传递路径没有突变的锐角,所有转角位置都做了圆角过渡,能有效避免应力集中导致的开裂。之前碰到过不少改装支架因为力线设计不合理,用了半年就在转角位置出现裂纹,这次的结构特意在折弯位置加了等厚的加强筋,筋的高度和支架主体的折弯高度保持一致,不会额外增加太多重量,但是抗弯截面模量提升了近40%,就算是体重较大的乘客单脚踩踏在脚踏最外端,支架的变形量也能控制在0.2mm以内,完全满足日常使用的强度要求。
再说到安装边界的尺寸控制,支架底部的三个安装孔孔距严格按照原厂底盘的孔位坐标做的匹配,孔位公差控制在±0.1mm,保证装车时能顺利对位,不会出现孔位错位需要强行掰动支架安装的情况。支架的整体外轮廓做了倒角处理,所有外露的锐边都倒了R1的圆角,避免安装施工的时候划伤手部,也不会在车辆行驶过程中剐蹭到周边的管线或者护板。支架和车身钣金接触的安装面都做了贴合度设计,安装后和车身钣金的间隙不超过0.5mm,锁紧螺栓后不会出现局部翘曲的问题,能保证载荷均匀分布在三个安装点上,不会出现单个螺栓受力过大导致的滑牙或者钣金变形。
另外考虑到车辆行驶时会遇到泥水、雨雪等腐蚀环境,这个支架的结构没有设计封闭的存水腔,所有折弯位置都留了排水的间隙,不会在支架内部积存泥水导致锈蚀,后期就算不做额外的防腐喷涂,也能保证较长的使用寿命。左右镜像的设计也方便配件的生产和备货,不需要单独开两套不同的模具,只需要做镜像加工就能得到另一侧的零件,能有效降低生产和仓储的成本。实际装车测试的时候,在单侧脚踏施加150kg的静载荷保持24小时,支架没有出现永久变形,螺栓也没有出现松动,模拟颠簸路况振动测试10万次后,支架的各个连接位置都没有出现裂纹或者松旷的情况,完全能满足日常改装使用的需求。对于做车辆改装配件设计的工程师来说,这类支架的设计核心不是追求多么复杂的结构,而是要在匹配原厂安装位的基础上,把强度、安装便利性、防腐性能这几个核心点平衡好,不能为了提升强度就盲目增加板材厚度导致重量超标,也不能为了轻量化过度削减结构导致可靠性不足,这个结构刚好在这几个点之间找到了比较合适的平衡点。
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