第六章-车门的轻量化设计示例

第六章车门的轻量化设计示例车门是车身设计中比较特殊的部件，它在某种程度上说可以独立于车身结构之外，不受整车结构的限制。而它又是车身设计中结构最为复杂的零部件之一，设计要求比较高。故轻质车门设计具有典型性。6.1轻质车门方案6.26.36.46.1轻质车门方案6.1.1一般车门结构优点：缺点：零件少、组装方便；刚性好、便于设两道密封条。压床台面和吨位大、造型受限；刚、强度要求高；难实现轻量化。内外板结构形式的车门，由薄板冲压的外板和内板翻边焊接或粘结而成。内板是车门的主要零件，冲有各种形状的窝穴、加强筋和孔洞，以便安装附件。内、外板式车门6.1轻质车门方案6.26.36.46.1轻质车门方案6.1.2轻量化车门结构提高刚度，降低厚度门内板一次冲压成型等厚板材框架冲压翻边粘结焊接门外板一次冲压成型加强板框架式车门6.1轻质车门方案6.26.36.46.1轻质车门方案零件数减少、可采用轻质材料、降低维修费用外模块外板内模块框架模块附件模块模块化车门

从结构上实现车门的轻量化有两种方法：一是降低占车门大部分面积的内板和外板厚度；二是减少车门零件数量。框架式车门带有框架，框架为主要承载件，因此可降低内、外板板厚；模块化车门的零件进行模块化设计和生产，其零件数量可减少。6.1轻质车门方案6.26.36.46.1轻质车门方案6.1.3轻质车门的设计方案编号名

称高强钢铝合金高强钢-铝合金厚度/mm质量/kg厚度/mm质量/kg材料厚度/mm质量/kg1车门内板0.52.551.22.11铝合金1.22.112门锁加强板0.70.1731.60.137高强钢0.80.1733上框架内板0.50.541.30.485高强钢0.60.544上框架外板0.50.3351.30.3高强钢0.60.3355车门防撞杆1.50.9430.615高强钢1.50.946外板加强板0.70.361.60.282高强钢0.80.367车门外板0.52.91.22.41铝合金1.22.418下框架外板（右）0.50.21.30.173高强钢0.60.29下框架内板（右）0.50.2881.30.269高强钢0.60.28810下框架（中）0.50.561.30.5高强钢0.60.5611下框架内板（左）0.50.3541.30.32高强钢0.60.35412下框架外板（左）0.50.231.30.208高强钢0.60.23车门整体质量（kg）9.437.86.5车门重量减轻比例（％）20.834.526.6框架式车门6.1轻质车门方案6.26.36.46.1轻质车门方案编号名

称高强钢铝合金高强钢-铝合金厚度/mm质量/kg厚度/mm质量/kg材料厚度/mm质量/kg1外板0.53.191.22.65铝合金1.22.652外板加强板0.80.411.60.28高强钢0.80.413内板0.52.081.21.73高强钢0.52.084内板加强板0.80.201.60.13高强钢0.80.205摇窗机电机基座安装板10.60.0221.30.017高强钢0.60.0226内把手安装板0.60.061.30.043高强钢0.60.067摇窗机导轨安装板0.60.031.30.026高强钢0.60.038框架0.60.361.40.289高强钢0.60.369摇窗机导轨安装板0.60.0121.30.009高强钢0.60.01210框架0.60.431.40.35高强钢0.60.4311防撞杆1.50.9430.615高强钢1.50.9412摇窗机电机基座安装板20.60.1461.30.347高强钢0.60.14613下铰链加强板0.80.0481.60.036高强钢0.80.04814上铰链加强板0.80.0641.60.044高强钢0.80.06415框架（右）0.60.451.40.368高强钢0.60.45车门整体质量6.446.977.9车门重量减轻比例（％）29.141.433.6模块化车门采用高强钢、铝合金，和钢-铝混合等三种材料，及框架式和模块化两种结构形式组成轻质车门的六种设计方案。6.2车门设计评价标准6.16.2车门设计评价标准6.36.46.2.1车门结构设计要求更大的减重空间车门质量要求结构性能要求6.2车门设计评价标准6.16.2车门设计评价标准6.36.4下垂刚度试验扭转刚度试验窗框刚度试验检验载荷

准静态挤压试验碰撞试验

抗凹陷试验模态试验受外界激励，产生激励确定车门的振动特性评价试验6.2车门设计评价标准6.16.2车门设计评价标准6.36.4车门质量法规要求密封要求结构性能要求外观要求防腐要求通风要求成本要求生产技术要求法规要求维修技术要求回收利用要求结构设计要求车门作为一个综合的转动部件，和白车身一起构成乘员的生存空间，其应具有足够大的强度、刚度和良好的振动特性，以满足车门各项功能以及碰撞时的耐撞性等要求。因此，设计前期应该确立车门结构性能设计指标，并将该指标作为轻量化设计方案的目标。6.2车门设计评价标准6.16.2车门设计评价标准6.36.46.2.2车门附件设计要求车门锁：开锁和防误锁、耐久性、承受载荷能力、互开率、耐惯性。车门铰链：运动范围阻力矩、关闭余留角、强度、垂直刚度、耐久性。摇窗机：操作方便、结构可靠、强度合适、寿命。限位器：限制车门最大开度、耐久性。

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侧面防撞杆：力和能量的传递作用。外后视镜：大小、缓冲件结构、耐气候性能、耐久性能。

6.3轻质车门结构的有限元分析6.16.26.3轻质车门结构的有限元分析6.46.3.1原车门

下垂刚度应力图下垂刚度位移图扭转刚度（上）位移图扭转刚度（下）位移图窗框刚度（前）位移图窗框刚度（后）位移图检验载荷应力图6.3轻质车门结构的有限元分析6.16.26.3轻质车门结构的有限元分析6.46.3.2框架式车门未满足指标6.3轻质车门结构的有限元分析6.16.26.3轻质车门结构的有限元分析6.4优化后满足指标6.3轻质车门结构的有限元分析6.16.26.3轻质车门结构的有限元分析6.46.3.3模块化车门未满足指标6.3轻质车门结构的有限元分析6.16.26.3轻质车门结构的有限元分析6.4优化后满足指标6.3轻质车门结构的有限元分析6.16.26.3轻质车门结构的有限元分析6.4对原有内外板式车门和六种车门设计方案进行有限元计算分析。以下垂刚度、扭转刚度、窗框刚度、检验载荷和模态等作为静力学评价指标，来分析各种车门设计方案，作为车门结构优化的依据。6.4轻质车门结构强度的试验验证6.16.26.36.4轻质车