汽车车门设计 轿车前车门结构设计

本篇文章给大家谈谈汽车车门设计，文章可能有点长，但是希望大家可以阅读完，增长自己的知识，最重要的是希望对各位有所帮助，可以解决了您的问题，不要忘了收藏本站喔。

本文目录

1. 搞汽车车门设计需要什么技术支持
2. 汽车车门的作用是什么车门是如何与车身连接的
3. 汽车车门的分类
4. 轿车前车门结构设计

搞汽车车门设计需要什么技术支持

1、汽车工程学：需要掌握汽车结构和设计的基本原理及相关标准，例如汽车底盘和车身结构、汽车材料、车门安全标准等。

2、结构设计：需要有一定的机械设计经验和机械制图知识，能够进行三维模型设计、产品结构分析、强度计算等。

3、材料学：需要了解各种车门用材料的性质和用途，例如钢铁、铝合金、碳纤维等。

4、人体工程学：需要考虑车门的开启方式、车门把手的位置和形状等，以确保车门的舒适性和易用性。

5、制造工艺：需要掌握汽车制造方面的知识，例如冲压、焊接、涂装等，以确保车门的生产质量和成本控制。

汽车车门的作用是什么车门是如何与车身连接的

车门与车身是通过车门合页连接的。车门通过焊接、组装和车身相连。

车门是为驾驶员和乘客提供出入车辆的通道，并隔绝车外干扰，在一定程度上减轻侧面撞击，保护乘员。汽车的美观也与车门的造型有关。车门的好坏，主要体现在，车门的防撞性能。

车门的密封性能，车门的开合便利性，当然还有其它使用功能的指标等。防撞性能尤为重要，因为车辆发生侧碰时，缓冲距离很短，很容易就伤到车内人员。

车门的设计要求：

1、保证乘客上下车方便性，最大开度控制在65°～70°左右。

2、开启过程中不应与其他部位发生位置干涉。

3、车门关闭时要锁止可靠，不会在行车中自行打开。

4、车门机构操纵反便，包括关门自如，玻璃升降轻便等。

5、良好的密封性能要求。

6、具有大的透光面，满足侧向视野要求。

以上内容参考：百度百科-车门

汽车车门的分类

车门按其开启方式可分为以下几种:

顺开式车门：即使在汽车行驶时仍可借气流的压力关上，比较安全，而且便于驾驶员在倒车时向后观察，故被广泛采用。

逆开式车门：在汽车行驶时若关闭不严就可能被迎面气流冲开，因而用得较少，一般只是为了改善上下车方便性及适于迎宾礼仪需要的情况下才采用。

水平移动式车门：它的优点是车身侧壁与障碍物距离较小的情况下仍能全部开启。

上掀式车门：广泛用作轿车及轻型客车的后门，也应用于低矮的汽车。

折叠式车门：则广泛应用于大、中型客车上。

轿车的车门一般由门体、车门附件和内饰盖板三部分组成。

门体包括车门内板、车门外板、车门窗框、车门加强横梁和车门加强板。

车门附件包括车门铰链、车门开度限位器、门锁机构及内外手柄、车门玻璃、玻璃升降机和密封条。

内饰盖板包括固定板、芯板、内饰蒙皮、内扶手。

车门按其生产工艺可分为以下几种:

整体式车门：内外板由整块钢板冲压后包边而成，该生产方式初次模具投入成本较大，但可相应降低相关检具夹具，材料利用率较低。

分体式车门：由车门框总成和车门内外板总成拼焊而成，门框总成可采用滚压方式生产，成本较低，生产率较高，整体相应模具成本较低，但后期检具夹具成本较高，且工艺可靠性较差。

整体式车门和分体式车门在整体成本方面相差不是很大，主要是根据相关的造型要求确定相关的结构形式。由于目前汽车造型要求较高，且生产效率要求较高，车门整体结构趋向与分体式。

轿车前车门结构设计

摘要：通过计算机辅助分析与计算，建立车门有限元计算模型，全面分析车门在各种可能工况下的应力、变形和模态特性等各项性能，以确定车门结构设计的合理性、可靠性是否满足各项技术性能要求。为车门结构设计与优化提供思路与依据。

关键词：车门；结构；性能

1概论

车门是车身结构的重要组成部件，其性能直接影响着车身结构性能的好坏。微型客车属于M1类车，在我国拥有广泛的市场，本文以某七人座微型客车为例，以国标对M1类车试验标准为依据，对其前车门进行全面的结构性能分析，为结构设计优化提供依据。整车主要参数为，整车满载质量1450kg，整车长度3680mm。

1.1前车门结构特点

车门作为一个综合的转动部件，和车厢一起构成乘员的周围空间范围，应具有足够大的强度、刚度和良好的振动特性，以满足车门闭合时耐冲击性及与侧碰时的耐撞性等各项性能的要求。

前车门以绕安装于车门前侧的铰链为旋转轴来实现开启和关闭。承担载荷的部件有外门板、内门板、上加强板、下加强板、门锁加强板、铰链加强板和铰链，由薄板冲压成型并通过焊接连成一个整体的受力结构。

1.2前车门的有限元模型

前车门的所有薄板冲压成型件均采用四节点四边形和三节点三角形壳单元，铰链采用八节点六面体和六节点锲形体单元，共有壳单元数8823个，体单元数80个，总节点数9989个;图1a～c为各零件的有限元模型。

1.3前车门分析工况确定

根据前车门的结构特点和技术要求，依据国家有关强制性技术标准，参考FMVSS标准和Edward[5]研究成果，确定前车门的分析工况，见表1。

其中车门下沉分析中考虑其自重状态和车门把手加载状态两种工况，加载力以国标规定乘员体重为标准，即认为整个人体重量施加于把手上，以此种方式加载，分析结果较保守。车门扭转刚度与静压强度的分析中加载力的确定均以国标规定M1类车车门刚度与强度试验时加载力为依据进行计算。工况的确定具有一定的合理性与可行性。

2车门结构性能分析

2.1模态分析

自由模态分析结果见图2a～c。

前车门的第一阶固有频率为28.936Hz，参考有关的分析结果，本车门的第一阶频率属于正常的范围。前车门模态特征与车身模态特征的比较见表2。从表中数据比较看出，因前车门与整车身相比质量较小，固有频率值相对较高，而整车的固有频率值相对较低且较为密集，还呈现多阶复杂模态。车门的第一阶频率为28.936Hz的弯曲振型介于整车的第6阶27.757Hz和第7阶31.184Hz的两阶弯扭振型之间;从振型图上看，车身前部表现出扭转振动，车门表现为一阶弯曲振动，所以不会产生共振。

2.2车门下沉

2.2.1约束类型和加载方式

CASE1约束方式：门铰链处Dx=0、Dy=0、Dz=0、Rx=0、Ry=0、Rz=0

加载条件：车门自重，在门把手处施加735N的Z方向的节点力

CASE2约束方式：门铰链处Dx=0、Dy=0、Dz=0、Rx=0、Ry=0、Rz=0

加载条件：车门自重，无其他负载

Dx、Dy、Dz分别表示X、Y、Z轴方向的位移，Rx、Ry、Rz分别表示绕X、Y、Z轴的转动，其值均为0，表示门铰链固定，无位移与转动，在车门上加载，进行车门下沉分析。

2.2.2车门下沉结果与分析

车门下沉的分析图见图3a～c。

1)最大应力位于门内板与下铰链接触处，应力值为231MPa，由于此处表现为局部点的应力集中，会因塑性变形而产生应力重新分布，而其周围的应力多在150MPa左右，所以符合要求。在车门把手处也有较大的应力区，其最大值为123MPa，不会产生塑性变形。

2)最大变形出现在门把手处，其值为2.77mm，下沉刚度为265.34NPmm，参考ULSAC研究成果和其他M1类车，其值在合理范围之内。在只有重力载荷条件下，最大变形位于车门右上部，其值为0.334mm。

3)从铰链加强板应力图上看，在加强板上部拐角处出现了较大的集中应力，其最大值达185MPa，应使该处圆角过渡以减小集中应力，同时应密集焊接(焊距20mm左右)，以增加铰链加强板和门内板刚度。其他部位的应力变化较均匀，在与铰链接触的地方应力较大，达到100MPa左右并向四周递减。铰链加强板选用的材料为ST14，其屈服强度为210MPa，不会产生塑性变形，符合要求。

2.3车门扭转刚度

2.3.1约束类型和加载方式

CASE1约束方式：门铰链处Dx=0、Dy=0、Dz=0、Rx=0、Ry=0;门锁处Dx=0、Dy=0

加载条件：在门内板右上角施加900N的Y向力

CASE2约束方式：门铰链处Dx=0、Dy=0、Dz=0、Rx=0、Ry=0;门锁处Dx=0、Dy=0

加载条件：在门内板左上角施加900N的Y向力

CASE3约束方式：门铰链处Dx=0、Dy=0、Dz=0、Rx=0、Ry=0;门锁处Dx=0、Dy=0

加载条件：在门内板右下角施加900N的Y向力

CASE4约束方式：门铰链处Dx=0、Dy=0、Dz=0、Rx=0、Ry=0;门锁处Dx=0、Dy=0

加载条件：在门内板车左下角施加900N的Y向力

2.3.2车门扭转刚度评价

1)四种工况下的最大变形如图4a～d，扭转刚度见表3。

2)从分析结果比较来看，前车门下部扭转刚度比上部扭转刚度大，最大变形位于前车门右上角，达28.2mm，其值稍大，其余工况变形参考ULSAC研究成果，其值在合理范围之内。

2.4车门静压强度

2.4.1约束类型和加载方式

根据国家标准GB15743—94的规定，车辆应满足①初始耐挤压力不得低于10000N。②中间耐挤压力不得低于15560N。③最大耐挤压力不得低于相当于整车整备质量两倍的力或31120N两者之中的较小值。

确定工况加载与约束类型如下：

CASE1约束类型：铰链与车门固定处Dy=0、Dz=0、Rx=0、Ry=0、Rz=0，门锁处Dy=0

加载方式：在车门中间加载10000N的压力

CASE2约束类型：铰链与车门固定处Dy=0、Dz=0、Rx=0、Ry=0、Rz=0，门锁处Dy=0

加载方式：在车门中间加载15560N的压力

CASE3约束类型：铰链与车门固定处Dy=0、Dz=0、Rx=0、Ry=0、Rz=0，门锁处Dy=0

加载方式：在车门中间加载29440N的压力(整车整备质量为1502kg)

2.4.2车门静压强度评价

从分析结果看

1)在CASE1工况中，在车门中间施加10000N的压力，车门最大变形在车门中部，Y轴方向变形量为83.1mm，符合国家标准要求。

2)在CASE2工况中，在车门中间施加15560N的压力，车门最大变形在车门中部，Y轴方向变形量为153mm，符合国家标准要求。

3)在CASE3工况中，在车门中间施加29440N的压力，车门最大变形在车门中部，Y轴方向变形量为245mm，符合国家标准要求。

3结论

车门的结构设计与优化是整车开发设计中的重要环节，对车门的结构性能要求除了要有必要的开度，密封性、工艺性好等要求外，最重要的是要安全可靠，满足刚度、强度与小的振动性能的要求。本文以某微型客车的前门为例，利用计算机辅助分析计算了车门的各项结构性能，找出车门较薄弱环节，并提出优化方法。分析表明，此微型客车车门结构性能基本满足各项要求，工况的确定较保守，以保证车门结构性能的可靠性。本例是CAE技术在汽车设计开发中的具体应用，对车门性能的校核与结构设计优化具有普遍的指导意义。

References

1HUANGTianzeHUANGJinling.Automobilebodyfabricanddesign.Beijing：MechanicIndustryPress，1989(InChinese)(黄天泽，黄金陵.汽车车身结构与设计.北京:机械工业出版社，1989.223～242).

2KamalMM.Moderntimesautomobilefabric *** ysis.Beijing：People’sTrafficPress，1987(InChinese)(凯墨尔.现代汽车结构分析.北京:人民交通出版社，1987.111～260).

3QUQiuzhen.Structuralfiniteelement *** ysisandevaluateofsalooncarbody.AutomobileEngineering，1996，(3)：148～151(InChinese)(屈求真.轿车车身结构的有限元分析与评价.汽车工程，1996，(3):148～151).

4HOUFei.Thecomputersimulationforpassengercarsidedoorstrengthverificationtest.JournalofTsinghuaUniversity，2001，(5)：84～89(InChinese)(侯飞.轿车侧门强度验证的计算机模拟方法.清华大学学报，2001，(5):84～89).

5EdwardOpbroek.Ultralightsteelautoclosuresproject.SAE，982308.(end)

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