汽車設計pdf

❶ 關於汽車設計的基礎問題及答案

以下是轎車車身設計的部分要求，自己看看總結幾十道題出來應該沒問題。另外如果還要其他相關資料，可加 979668100 都是些word、pdf文檔，不是問答形式

轎車車身上的三大立柱
由各種各樣的骨架件和板件通過焊接拼裝而成的轎車車身，也就是行業俗稱的「白車身」，它的各個部分都有相關的名稱，不論在汽車製造廠、修理廠或者配件商店，人們一聽到某個名稱就知道它是屬於車上的哪一部分，安裝在什麼位置上。（見圖）

三廂式轎車車身結構圖主要零部件:
1、發動機蓋 2、前檔泥板 3、前圍上蓋板 4、前圍板 5、車頂蓋 6、前柱 7、上邊梁 8、頂蓋側板 9、後圍上蓋板 10、行李箱蓋 11、後柱 12、後圍板 13、後翼子板 14、中柱 15、車門 16、下邊梁 17、底板 18、前翼子板 19、前縱梁 20、前橫梁 21、前裙板 22、散熱器框架 23、發動機蓋前支撐板

車身的骨架件和板件多用鋼板沖壓而成，車身專用鋼板具有深拉延時不易產生裂紋的特點。根據車身不同的位置，一些要防止生銹的部位使用鋅鋼板，例如翼子板、車頂蓋等；一些承受應力較大的部位使用高強度鋼板，例如散熱器支承橫梁、上邊梁等。轎車車身結構中常用鋼板的厚度為0.6～3毫米，大多數零件用材厚度是0.8～1.0毫米。

在轎車車身構造中，有些重要零件的位置涉及到車輛的整體布置、安全及駕乘舒適性問題，例如立柱。

一般轎車車身有三個立柱，從前往後依次為前柱（A柱）、中柱（B柱）、後柱（C柱）。對於轎車而言，立柱除了支撐作用，也起到門框的作用。

設計師考慮前柱幾何形狀方案時還必須要考慮到前柱遮擋駕駛者視線的角度問題。一般情況下，駕駛者通過前柱處的視線，雙目重疊角總計為5～6度，從駕駛者的舒適性看，重疊角越小越好，但這涉及到前柱的剛度，既要有一定的幾何尺寸保持前柱的高剛度，又要減少駕駛者的視線遮擋影響，是一個矛盾的問題。設計者必須盡量使兩者平衡以取得最佳效果。在2001年北美國際車展上瑞典沃爾沃推出最新概念車SCC，就將前柱改為通透形式，鑲嵌透明玻璃讓駕駛者可以透過柱體觀察外界，令視野盲點減少到最低程度（見本網「車海拾貝」沃爾沃SCC）。

中柱不但支撐車頂蓋，還要承受前、後車門的支承力，在中柱上還要裝置一些附加零部件，例如前排座位的安全帶，有時還要穿電線線束。因此中柱大都有外凸半徑，以保證有較好的力傳遞性能。現代轎車的中柱截面形狀是比較復雜的，它由多件沖壓鋼板焊接而成。隨著汽車製造技術的發展，不用焊接而直接採用液壓成型的封閉式截面中柱巳經問世，它的剛度大大提高而重量大幅減小，有利於現代轎車的輕量化。不過，有些設計師卻從乘客上下車的便利性考慮，索性取消中柱。最典型的是法國雪鐵龍C3轎車，車身左右兩側的中柱都被取消，前後門對開，乘員完全無障礙上下車。當然，取消中柱就要相應增強前、後柱，其車身結構必須要用新的形式，材料選用也有所不同。

後柱與前柱、中柱不同的一點就是不存在視線遮擋及上下車障礙等問題，因此構造尺寸大些也無妨，關鍵是後柱與車身的密封性要可靠。

剛度是汽車車身設計的指標，剛度是指在施加不致於毀壞車身的普通外力時車身不容易變形的能力，也就是指恢復原形的彈性變形能力。汽車在行駛過程中受到各種外力影響會產生變形，變形程度小就是剛度好，一般情況剛度好強度也好。剛度差的汽車，行駛在不平路面上就容易發出嘎吱嘎吱的響聲。立柱的剛度很大程度上決定了車身的整體剛度，因此在整個車身結構中，立柱是關鍵件，它要有很高的剛度。

車身外型設計的兩對矛盾

現代汽車追求舒適、動力和安全性能好，這些要求在車身外型的設計中構成了矛盾。

首先，乘駕舒適需要足夠的車內空間，而要得到寬敞的空間就要增加汽車外型的尺寸。汽車的外型尺寸，尤其是橫截面尺寸的增加，勢必增加汽車的迎風面積，直接影響汽車的風阻系數。這樣，舒適性與動力性就構成了一對矛盾。這對矛盾在汽車的速度比較低的時候影響不大，早期的汽車基本上是箱式的，汽車的外型完全根據內部的需要來設計。

隨著汽車技術的發展，汽車的速度越來越高，風阻的矛盾就越來越突出。研究表明，隨著速度的增加，路面阻力增加很小而風阻增加卻很大。一般的箱式車，車速在每小時30公里以下時，消耗在路面阻力上的功率大於克服風阻所消耗的功率。而在這個速度以上，消耗在風阻上的功率就急劇增加。到了每小時70公里左右的速度，克服風阻所需要的功率就會超過路面阻力。如果速度超過每小時100公里，絕大部分的功率就消耗在克服風阻上了。

風阻的主要因素有兩大方面，一是迎風面積，二是渦流。減少迎風面積的主要措施是減低車廂的高度。減少車廂的寬度雖然也能減少橫截面的面積，但一般情況下效果不如減少高度顯著。為了保留足夠的內部空間，保證有舒適的乘坐空間，汽車的截面是不可以隨意減少的。為了進一步減低風阻，就要從減少汽車行駛中產生的渦流入手。

我們在大街上常常看到一些大貨車駛過後，馬路上的塵土、紙屑打著轉滿天飛，這就是汽車行駛攪動空氣形成的渦流。汽車的前擋風玻璃、車頂、車側、車後都可以產生渦流。研究渦流最有效的手段是風洞試驗，汽車模型靜止於隧道型空間中，車身周圍是高速流動的空氣，這樣來模擬汽車高速行駛的條件。通過安裝在車身各部分的感測裝置測量空氣的運動。從而了解渦流的運動情況。研究表明，具有流線型車身的汽車抗渦流的性能最好。

流線型車身的縱截面與飛機機翼的形狀相似，高速運動時會產生升力，對行駛穩定性產生負面作用。這就產生了第二對矛盾，即動力性與安全性的矛盾。為了增加穩定性，現代汽車車身造型在流線型的基礎上不斷改進，車身重心前移、前低後高、增加尾部縱截面的相對面積、增加攪流板等等。

舒適性與動力性、動力性與穩定性，如何解決這兩對矛盾構成車身設計歷史的主流話題。汽車的車身從箱型、甲殼蟲型發展到船型、楔型和現在的滴水型，以及在這些形狀基礎上的許多變種，其內在的驅動力就是這兩對矛盾的平衡過程。汽車車身的設計工作流程，也從單純的由內向外發展到由外向內、內外結合的方式。
汽車風阻的五個組成部分
車身造型設計是一門很大的學問，其中重要的內容就是風阻問題。

平常說的風阻大都是指汽車的外部與氣流作用產生的阻力。實際上，流經汽車內部的氣流也對汽車的行駛構成阻力。研究表明，作用在汽車上的阻力是由5個部分組成的。

一、外型阻力，指汽車前部的正壓力和車身後部的負壓力之差形成的阻力，約占整個空氣阻力的58%；

二、干擾阻力，指汽車表面突出的零件，如保險杠、後視鏡、前牌照、排水槽、底盤傳動機構等引起氣流互相干擾產生的阻力，約占整個空氣阻力的14%；

三、內部阻力，指汽車內部通風氣流、冷卻發動機的氣流等造成的阻力，約占整個空氣阻力的12%；

四、由高速行駛產生的升力所造成的阻力，約占整個空氣阻力的7%；

五、空氣相對車身流動的摩擦力，約占整個空氣阻力的9%；

針對第一、二種阻力，轎車車身應該盡量設計成流線型，橫向截面面積不要太大，車身各部分用適當的圓弧過渡，盡量減少突出車身的附件，前臉、發動機艙蓋、前擋風玻璃適當向後傾斜，後窗、後頂蓋的長度、傾角的設計要適當。此外，還可以在適當的位置安裝導流板或擾流板。通過研究汽車外部的氣流規律，不僅可以設計出更加合理的車身結構，還可以巧妙地引導氣流，適當利用局部氣流的沖刷作用減少車身上的塵土沉積。

針對第四種阻力，要設法降低行駛中的升力，包括使弦線前低後高，底版尾部適當上翹，安裝導流板和擾流板等措施。

一部分外部氣流被引進汽車內部，可能會在一定程度上減少了外部氣流對汽車的阻力，但氣流在流經內部氣道時也產生的摩擦、旋渦損失。研究汽車內部的氣流規律，可以盡量減少內部氣阻，有效地進行冷卻和通風。利用氣流分布規律，還可以巧妙地把發動機的進氣口安排在高壓區，提高進氣效率，減少高壓區附近的渦流，同時把排氣口安排在低壓區，使排氣更加順暢。

細心的讀者可能已經注意到了，上面的論述用了很多非限定性的詞彙，如"適當"就用了五次。有的讀者可能希望用一些確切的數字來表述，如後傾的角度、圓角的半徑等等。這里牽涉到車身設計的整體概念。風阻是建立在汽車整體結構上的概念，某型號車的最佳幾何參數，在其他型號上是不適用的。一個小小的改動往往對整體產生很大的影響，正所謂牽一發而動全身。技術書籍上的數據都是在嚴格規定的試驗條件下，對特定范圍的汽車進行測試的結果。離開了這些前提條件，數據就是荒謬的。

本網特約（2001年12月15日）

車身主要構件
在《轎車車身上的三大立柱》一文中有一幅車身結構件圖，上面列出了轎車車身各部分部件的位置和名稱。該文介紹了前柱、中柱和後柱，本文繼續介紹其它主要部件。

發動機蓋

發動機蓋（又稱發動機罩）是最醒目的車身構件，是買車者經常要察看的部件之一。對發動機蓋的主要要求是隔熱隔音、自身質量輕、剛性強。

發動機蓋的在結構上一般由外板和內板組成，中間夾以隔熱材料，內板起到增強剛性的作用，其幾何形狀由廠家選取，基本上是骨架形式。發動機蓋開啟時一般是向後翻轉，也有小部分是向前翻轉。向後翻轉的發動機蓋打開至預定角度，不應與前檔風玻璃接觸，應有一個約為10毫米的最小間距。為防止在行駛由於振動自行開啟，發動機蓋前端要有保險鎖鉤鎖止裝置，鎖止裝置開關設置在車廂儀錶板下面，當車門鎖住時發動機蓋也應同時鎖住。

車頂蓋

車頂蓋是車廂頂部的蓋板。對於轎車車身的總體剛度而言，頂蓋不是很重要的部件，這也是允許在車頂蓋上開設天窗的理由。從設計角度來講，重要的是它如何與前、後窗框及與支柱交界點平順過渡，以求得最好的視覺感和最小的空氣阻力。當然，為了安全車頂蓋還應有一定的強度和剛度，一般在頂蓋下增加一定數量的加強梁，頂蓋內層敷設絕熱襯墊材料，以阻止外界溫度的傳導及減少振動時雜訊的傳遞。

行李箱蓋

行李箱蓋要求有良好的剛性，結構上基本與發動機蓋相同，也有外板和內板，內板有加強筋。一些被稱為「二廂半」的轎車，其行李箱向上延伸，包括後檔風玻璃在內，使開啟面積增加，形成一個門，因此又稱為背門，這樣既保持一種三廂車形狀又能夠方便存放物品。如果採用背門形式，背門內板側要嵌裝椽膠密封條，圍繞一圈以防水防塵。行李箱蓋開啟的支撐件一般用勾形鉸鏈及四連桿鉸鏈，鉸鏈裝有平衡彈簧，使啟閉箱蓋省力，並可自動固定在打開位置，便於提取物品。

翼子板

翼子板是遮蓋車輪的車身外板，因舊式車身該部件形狀及位置似鳥翼而得名。按照安裝位置又分為前翼子板和後翼子板，前翼子板安裝在前輪處，因此必須要保證前輪轉動及跳動時的最大極限空間，因此設計者會根據選定的輪胎型號尺寸用「車輪跳動圖」來驗證翼子板的設計尺寸。後翼子板無車輪轉動碰擦的問題，但出於空氣動力學的考慮，後翼子板略顯拱形弧線向外凸出。現在有些轎車翼子板已與車身本體成為一個整體，一氣呵成。但也有轎車的翼子板是獨立的，尤其是前翼子板，因為前翼子板碰撞機會比較多，獨立裝配容易整件更換。有些車的前翼子板用有一定彈性的塑性材料（例如塑料）做成。塑性材料具有緩沖性，比較安全。

前圍板

前圍板是指發動機艙與車廂之間的隔板，它和地板、前立柱聯接，安裝在前圍上蓋板之下。前圍板上有許多孔口，作為操縱用的拉線、拉桿、管路和電線束通過之用，還要配合踏板、方問機柱等機件安裝位置。為防止發動機艙里的廢氣、高溫、雜訊竄入車廂，前圍板上要有密封措施和隔熱裝置。在發生意外事故時，它應具有足夠的強度和剛度。對比車身其它部件而言，前圍板裝配最重要的工藝技術是密封和隔熱，它的優劣往往反映了車輛運行的質量。

車頂蓋
車頂蓋通常分為固定式頂蓋和敞篷式頂蓋兩種，固定式頂蓋是常見的轎車頂蓋形式，屬於輪廓尺寸較大的大型覆蓋件，車身整體結構的一部分。它具有剛性強，安全性好，汽車側翻時起到保護乘員的作用，缺點是固定不變，無通風性，無法享受到陽光及兜風的樂趣。

敞篷式頂蓋一般用於檔次較高的轎車或跑車上，通過電動和機械傳動移動部分或全部頂蓋，可以充分享受陽光和空氣，體驗兜風的樂趣。缺點是機構復雜，安全性和密封性較差。敞篷式頂蓋有兩種形式，一種稱為「硬頂」，可移動頂蓋用輕質金屬或樹脂材料做成。另一種稱為「軟頂」，頂蓋用篷布做成。

目前新型敞篷車多用硬頂形式，例如著名的標致206CC跑車。按動電鈕使後行李艙蓋向後揭開，頂蓋自動折疊並隨支柱（車廂後柱）的擺動而向後移動，移至行李艙處降下，降入行李艙內，然後合上行李艙蓋，此時整車成為一輛敞篷車。硬頂式敞篷車的各部件之間配合相當精密，整個電控操縱機構比較復雜，但由於採用硬性材料，恢復車廂頂蓋後的密封性較好。而軟頂敞篷車由篷布及支撐框架構成，將篷布及支撐框架向後折疊就可以獲得敞開式車廂。由於篷布質地柔軟，折疊起來比較緊湊，整個機構也相對簡單，但密封性及耐用性較差。

固定式頂蓋和敞篷式頂蓋有各自的優缺點，可不可以去除缺點而保留兩者優點？設計師想出了一個折中的辦法，在固定頂蓋上開窗口，即「天窗」，既可保持固定頂蓋的優點，又可在一定程度上獲得敞篷效果，兩者兼顧，還可增加廂內光線。這種方式受到汽車消費者的歡迎，在20世紀80年代後，開天窗的轎車迅速流行起來。

一般來說，天窗主要由玻璃窗、密封橡膠條和驅動機構組成。開啟的形式一般分為外滑板式、內滑板式及傾斜式。外滑板式的玻璃窗在頂蓋上面滑動；內滑板式的玻璃窗在頂蓋下面與篷頂內飾襯之間滑動；傾斜式的玻璃窗前端或後端向上傾斜呈開啟狀態；目前多採用後兩種形式。

滑板式驅動機構由支架導軌、驅動電動機、減速齒輪器、離合器、鋼索帶、位置感測器及限位開關構成。整個驅動機構裝置在車頂前面，由鋼索帶動玻璃窗在導軌上移動。當驅動機構工作時，限位開關可檢測出玻璃窗全開、全閉、傾斜向上等狀態，為防止發生玻璃窗移動時受阻導致電動機超負荷運轉，還設置了超載保護離合器。
1 支架、2 內遮陽板、3 玻璃窗、4 驅動電動機、5 控制機構、6 鋼索

頂蓋天窗設計中最重要的問題是防漏水。天窗內側應設流水槽和嵌有密封橡膠條的框架，從縫隙漏入的水通過流水槽和排水管流出車外。移動玻璃窗一般為褐色，可反射陽光，內則設有遮陽板，打開遮陽板後光線可射入車廂。（

轎車的車門
對於大小客車而言，車門是一個非常重要的部件。現代汽車的車門，其作用已經不僅僅是「門」，它是一種標志。以小汽車為例，車門可作為汽車用途的標志，用於公務用途的轎車都是四門，用於家庭用途的轎車既有四門也有三門和五門（後門為掀起式），而用於運動用途的跑車則都是兩門。若是大客車，車門可作為衡量客車等級和先進性的標志，例如現代豪華客車門多用外擺式門，普通客車多用折疊式門。

對於轎車而言，車門的質量直接關繫到整車的舒適性和安全性。如果車門的質量差，製造粗糙，材料單薄，就會增加車內雜訊和振動，讓乘坐者感到不舒適和不安全。因此，購車者在挑選轎車的過程中，要十分注意車門的製造質量。

轎車車身由各種各樣的骨架件、板件和部件組成，其中車門是車身中工藝最復雜的部件，它涉及到零件沖壓、零件焊接、零部件裝配、總成組裝等工序，尺寸配合和工藝技術都要求嚴格。車門是一個活動物體，其靈活性、堅固性、密封性等一些缺點很容易被人發現，難以「蒙」過去。因此，生產商對車門的製造質量是十分重視的，車門質量的高低，實際上也反映了生產商的工藝製作水平。

轎車門由門外板、門內板、門窗框、門玻璃導槽、門鉸鏈、門鎖及門窗附件等組成。內板裝有玻璃升降器、門鎖等附件，為了裝配牢固，內板局部還要加強。為了增強安全性，外板內側一般安裝了防撞桿。內板與外板通過翻邊、粘合、滾焊等方式結合，針對承受力不同，要求外板質量輕而內板剛性要強，能夠承受較大的沖擊力。

設計師在設計車門時，要充分考慮車門關門時的變形程度。用多大的力量去關門時變形程度的測量，歐洲和美國都有相應的法規標准和試驗方法。按照美國的試驗方法（FMVSS），是用一直徑為12英寸（304.8毫米）的園柱體，由一液壓裝置將它壓向固定於車身本體的車門，觀察車門變形與受力的情況。

車門鉸鏈是由鉸鏈座和鉸鏈軸組成。它應當轉動靈活，不滯澀，不會發出雜音，在汽車期望使用壽命內，應能保持其功能。車門的開啟角度以75度為基礎，不應當與車身有任何干涉。

門鎖是重要的安全件。門鎖由兩個零件構成，一個零件固定在車門上，另一個零件固定在車身上，通過門閂阻止車門向外打開，通過簡單的杠桿運動或壓撳按鈕的動作將它們脫開。門鎖必須工作可靠，在一定的沖擊力作用下不會自行脫開。

車門要求密封性好、防塵、防水、隔音。除了車門與車身之間尺寸配合要合理外，重要的還有鑲嵌或粘貼在車框與車門上的密封條。密封條是一種截面呈中空形狀的橡膠製品，它的柔軟性使得它具有填塞間隙大小不一空間的作用，當間隙大時對密封條擠壓小，當間隙小時對密封條擠壓大，密封條的質量直接影響車門的密封性。

從開關車門可以大致判斷出車門的質量。一個質量比較好的車門，它使用的材料、製作工藝是嚴格要求的，反映到使用上，就感覺出一種沉甸感，厚實感，關閉時有一種低沉的「嘭」聲發出來，好象車廂里的空氣被壓縮似的。如果車門比較單薄，則有一種輕盈感，關閉時會發出清脆的「嘭」聲，與前一種明顯不一樣。

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❸ 轎車前車門結構設計

摘要：通過計算機輔助分析與計算，建立車門有限元計算模型，全面分析車門在各種可能工況下的應力、變形和模態特性等各項性能，以確定車門結構設計的合理性、可靠性是否滿足各項技術性能要求。為車門結構設計與優化提供思路與依據。
關鍵詞：車門；結構；性能

1 概論

車門是車身結構的重要組成部件，其性能直接影響著車身結構性能的好壞。微型客車屬於M1 類車，在我國擁有廣泛的市場，本文以某七人座微型客車為例，以國標對M1 類車試驗標准為依據，對其前車門進行全面的結構性能分析，為結構設計優化提供依據。整車主要參數為，整車滿載質量1 450 kg ，整車長度3 680 mm。

1. 1 前車門結構特點

車門作為一個綜合的轉動部件，和車廂一起構成乘員的周圍空間范圍，應具有足夠大的強度、剛度和良好的振動特性，以滿足車門閉合時耐沖擊性及與側碰時的耐撞性等各項性能的要求。

前車門以繞安裝於車門前側的鉸鏈為旋轉軸來實現開啟和關閉。承擔載荷的部件有外門板、內門板、上加強板、下加強板、門鎖加強板、鉸鏈加強板和鉸鏈，由薄板沖壓成型並通過焊接連成一個整體的受力結構。

1. 2 前車門的有限元模型

前車門的所有薄板沖壓成型件均採用四節點四邊形和三節點三角形殼單元，鉸鏈採用八節點六面體和六節點鍥形體單元，共有殼單元數8 823 個，體單元數80 個，總節點數9 989 個;圖1a～c 為各零件的有限元模型。

1. 3 前車門分析工況確定

根據前車門的結構特點和技術要求，依據國家有關強制性技術標准，參考FMVSS 標准和Edward[5 ] 研究成果，確定前車門的分析工況，見表1 。

其中車門下沉分析中考慮其自重狀態和車門把手載入狀態兩種工況，載入力以國標規定乘員體重為標准，即認為整個人體重量施加於把手上，以此種方式載入，分析結果較保守。車門扭轉剛度與靜壓強度的分析中載入力的確定均以國標規定M1 類車車門剛度與強度試驗時載入力為依據進行計算。工況的確定具有一定的合理性與可行性。

2 車門結構性能分析

2. 1 模態分析

自由模態分析結果見圖2a～c。

前車門的第一階固有頻率為28. 936 Hz ，參考有關的分析結果，本車門的第一階頻率屬於正常的范圍。前車門模態特徵與車身模態特徵的比較見表2。從表中數據比較看出，因前車門與整車身相比質量較小，固有頻率值相對較高，而整車的固有頻率值相對較低且較為密集，還呈現多階復雜模態。車門的第一階頻率為28. 936 Hz 的彎曲振型介於整車的第6 階27. 757 Hz 和第7 階31. 184 Hz 的兩階彎扭振型之間;從振型圖上看，車身前部表現出扭轉振動，車門表現為一階彎曲振動，所以不會產生共振。

2. 2 車門下沉
2. 2. 1 約束類型和載入方式

CASE1 約束方式：門鉸鏈處Dx = 0、Dy = 0、Dz =0、Rx = 0、Ry = 0、Rz = 0
載入條件：車門自重，在門把手處施加735 N 的Z 方向的節點力

CASE2 約束方式：門鉸鏈處Dx = 0、Dy = 0、Dz =0、Rx = 0、Ry = 0、Rz = 0
載入條件：車門自重，無其他負載

Dx 、Dy 、Dz 分別表示X 、Y、Z 軸方向的位移， Rx 、Ry 、Rz 分別表示繞X 、Y、Z 軸的轉動，其值均為0 ，表示門鉸鏈固定，無位移與轉動，在車門上載入，進行車門下沉分析。

2. 2. 2 車門下沉結果與分析

車門下沉的分析圖見圖3a～c 。

1) 最大應力位於門內板與下鉸鏈接觸處，應力值為231 MPa ，由於此處表現為局部點的應力集中，會因塑性變形而產生應力重新分布，而其周圍的應力多在1 50 MPa左右，所以符合要求。在車門把手處也有較大的應力區，其最大值為123 MPa ，不會產生塑性變形。

2) 最大變形出現在門把手處，其值為2. 77 mm ，下沉剛度為265. 34 NPmm ，參考ULSAC 研究成果和其他M1 類車，其值在合理范圍之內。在只有重力載荷條件下，最大變形位於車門右上部，其值為0. 334 mm。

3) 從鉸鏈加強板應力圖上看，在加強板上部拐角處出現了較大的集中應力，其最大值達185 MPa ，應使該處圓角過渡以減小集中應力，同時應密集焊接(焊距20 mm 左右) ，以增加鉸鏈加強板和門內板剛度。其他部位的應力變化較均勻，在與鉸鏈接觸的地方應力較大，達到100 MPa 左右並向四周遞減。鉸鏈加強板選用的材料為ST14 ，其屈服強度為210 MPa ，不會產生塑性變形，符合要求。

2. 3 車門扭轉剛度

2. 3. 1 約束類型和載入方式

CASE1 約束方式：門鉸鏈處Dx = 0、Dy = 0、Dz =0、Rx = 0、Ry = 0 ;門鎖處Dx =0、Dy = 0
載入條件：在門內板右上角施加900 N 的Y 向力

CASE2 約束方式：門鉸鏈處Dx = 0、Dy = 0、Dz =0、Rx = 0、Ry = 0 ;門鎖處Dx =0、Dy = 0
載入條件：在門內板左上角施加900 N 的Y 向力

CASE3 約束方式：門鉸鏈處Dx = 0 、Dy = 0、Dz =0、Rx = 0 、Ry = 0 ;門鎖處Dx =0、Dy = 0
載入條件：在門內板右下角施加900 N 的Y 向力

CASE4 約束方式：門鉸鏈處Dx = 0 、Dy = 0、Dz =0、Rx = 0 、Ry = 0 ;門鎖處Dx =0、Dy = 0
載入條件：在門內板車左下角施加900 N的Y 向力

2. 3. 2 車門扭轉剛度評價

1) 四種工況下的最大變形如圖4a～d ，扭轉剛度見表3。

2) 從分析結果比較來看，前車門下部扭轉剛度比上部扭轉剛度大， 最大變形位於前車門右上角， 達28. 2 mm ，其值稍大，其餘工況變形參考ULSAC 研究成果，其值在合理范圍之內。

2. 4 車門靜壓強度

2. 4. 1 約束類型和載入方式

根據國家標准GB 15743 —94 的規定，車輛應滿足①初始耐擠壓力不得低於10 000 N。②中間耐擠壓力不得低於15 560 N。③最大耐擠壓力不得低於相當於整車整備質量兩倍的力或31 120 N 兩者之中的較小值。

確定工況載入與約束類型如下：

CASE1 約束類型：鉸鏈與車門固定處Dy = 0、Dz = 0、Rx = 0 、Ry = 0、Rz =0 ，門鎖處Dy = 0
載入方式：在車門中間載入10 000 N 的壓力

CASE2 約束類型：鉸鏈與車門固定處Dy = 0、Dz = 0、Rx = 0 、Ry = 0、Rz =0 ，門鎖處Dy = 0
載入方式：在車門中間載入15 560 N 的壓力

CASE3 約束類型：鉸鏈與車門固定處Dy = 0、Dz = 0、Rx = 0 、Ry = 0、Rz =0 ，門鎖處Dy = 0
載入方式：在車門中間載入29 440 N 的壓力(整車整備質量為1 502kg)

2. 4. 2 車門靜壓強度評價

從分析結果看

1) 在CASE1 工況中，在車門中間施加10 000 N 的壓力，車門最大變形在車門中部， Y 軸方向變形量為83. 1 mm ，符合國家標准要求。
2) 在CASE2 工況中，在車門中間施加15 560 N 的壓力，車門最大變形在車門中部， Y 軸方向變形量為153 mm ，符合國家標准要求。
3) 在CASE3 工況中，在車門中間施加29 440 N 的壓力，車門最大變形在車門中部， Y 軸方向變形量為245 mm ，符合國家標准要求。

3 結論

車門的結構設計與優化是整車開發設計中的重要環節，對車門的結構性能要求除了要有必要的開度，密封性、工藝性好等要求外，最重要的是要安全可靠，滿足剛度、強度與小的振動性能的要求。本文以某微型客車的前門為例，利用計算機輔助分析計算了車門的各項結構性能，找出車門較薄弱環節，並提出優化方法。分析表明，此微型客車車門結構性能基本滿足各項要求，工況的確定較保守，以保證車門結構性能的可靠性。本例是CAE 技術在汽車設計開發中的具體應用，對車門性能的校核與結構設計優化具有普遍的指導意義。

References
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5 Edward Opbroek. Ultralight steel auto closures project . SAE ， 982308.(end)

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出版社: 機械工業出版社

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內容簡介 · · · · · ·

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