基于CATIA的側門鉸鏈布置設計

胡建鋒

?

基于CATIA的側門鉸鏈布置設計

胡建鋒

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章介紹了側開門鉸鏈類型選擇標準，設計性能要求，鉸鏈布置設計的位置選擇，與周邊件的關系確認，參數(shù)化布置，車門分縫的確定。

鉸鏈；設計；參數(shù)化；布置；分縫

前言

車門鉸鏈是車門重要的運動零部件，是車門設計中最先設計確定的。鉸鏈確定后，門鎖、限位器、升降器等零部件才能布置。因此，鉸鏈設計的成功與否，直接決定了整個車門系統(tǒng)的性能能否達標。

1 側門鉸鏈類型設計選擇

一般根據(jù)車門的尺寸大小、重量，綜合考慮車門鉸鏈性能、成本、工藝方便性、精度等因素，初步確定鉸鏈的結構形式，安裝方式及尺寸、料厚、材料等。

下面著重對以下幾個方面進行考慮，確定是采用沖壓式鉸鏈和型材式鉸鏈。

1）尺寸

型材式鉸鏈的尺寸一般小于沖壓式鉸鏈，當布置空間較小時，傾向考慮采用型材式車門鉸鏈。

2）尺寸精度

（1）沖壓式鉸鏈的尺寸精度較差，體現(xiàn)為：

a 轉軸到安裝面的尺寸公差可達±0.5mm；

b車門件到車身件安裝孔的尺寸公差可達±0.5mm

（2）型材式鉸鏈的尺寸精度較高，體現(xiàn)為：

a轉軸到安裝面的尺寸公差可達±0.3mm

b車門件到車身件安裝孔的尺寸公差可達±0.3mm。

3）剛度

型材式鉸鏈在下垂剛度的表現(xiàn)優(yōu)于沖壓鉸鏈，適用與尺寸大、重量重的車門。

2 側門鉸鏈設計性能要求

2.1 尺寸精度要求

車門鉸鏈的精度影響車門間隙面差均勻性和一致性和車門鉸鏈的功能，車門鉸鏈的精度主要包括安裝孔、安裝面及鉸鏈軸線的精度及其相互位置精度，如圖1所示。

2.2 車門鉸鏈一般技術要求

2.2.1轉軸與襯套的松弛度

縱向≤0.05mm，橫向≤0.05mm。轉動力矩：0.2 Nm ~1.5 Nm。

圖1 側門鉸鏈尺寸精度示意圖

2.2.2強度要求

縱向載荷：門鉸鏈系統(tǒng)應能承受16500N的縱向載荷，不得脫開。試驗后在門鉸鏈轉動頁上施加250Nm力矩時鉸鏈至少能轉動30°。橫向載荷：門鉸鏈系統(tǒng)應能承受13500N的橫向載荷，不得脫開。試驗后在門鉸鏈轉動頁上施加250Nm力矩時鉸鏈至少能轉動30°。

2.2.3剛度要求

將剛性的門用鉸鏈固定在剛性的夾具上，施加500Nm的垂直向下力矩，滿足如下要求：彈性變形≤3mm/m；永久變形≤0.5mm/m。

2.2.4耐久性要求

經(jīng)10萬次實車或模擬臺架試驗后，鉸鏈的強度、剛度須滿足要求。

車門鉸鏈耐腐蝕性滿足72h中性鹽霧無明顯白銹；144h中性鹽霧無明顯紅銹要求（鉚接部位除外）。

3 側門鉸鏈布置設計位置選擇

鉸鏈布置的最終目的是找到一條車身與車門分界的曲線，使車門圍繞鉸鏈軸線的旋轉能正常的開啟和閉合，而不引起與周邊其他鈑金件或功能件的干涉。同時，鉸鏈作為車門與車身的連接部件，由于車門受重力力矩作用，鉸鏈所受力的大小與上、下鉸鏈間距有直接關系，所以同一車門的上、下鉸鏈間距越大越好。并且根據(jù)顧客及公司要求，通常把鉸鏈軸線與ZX面和YZ面設定一定角度，使車門受重力作用具有自開和自關的性能。

一般情況下，為了獲得良好的車門自關性，建議車門鉸鏈內傾1°到3°進行布置設計，但考慮大型貨車高度較高，車門把手也較高，不利于乘員在外部將車門打開，一般考慮使這類車型的車門具有較好的自開性。

由于造型的因素制約，前門因輪眉及翼子板空間限制，前門鉸鏈傾角前傾比較普遍；后門因鎖體及前門玻璃升降傾角等因素限制，后角鉸鏈傾角后傾比較普遍。

同時，一般為了保證車門的剛度，鉸鏈間距a≥1/3d，如圖2所示；鉸鏈上下中心點與鎖嚙合點的三角形應將車門重心包含在內。

圖2 鉸鏈布置位置

4 鉸鏈位置與周邊件關系的確認

4.1 鉸鏈與車門CAS面的位置關系

鉸鏈與CAS面的位置關系主要檢查二者之間Y向的最小距離，最小距離根據(jù)外板厚度等因素確定，Lmin=t1+l1+r+l2=0.7+3+5+3=11.7mm，注：t1為外板厚度，l1為外板到內板之間的間距，r為內板圓角半徑，l2為鉸鏈邊界到圓角間距，如圖3所示。

圖3 鉸鏈與CAS面關系

4.2 上、下鉸鏈間距的確定

上、下鉸鏈間距應盡量大，因此上、下鉸鏈的位置應布置在車門內板的邊界處。上鉸鏈的位置確定應根據(jù)頭道膠條密封面的限制線（鉸鏈的車身安裝面）和鉸鏈與CAS面Y向的最小距離Lmin共同確定，且滿足二者要求，如圖4所示。

圖4 鉸鏈Y向位置確定

下鉸鏈的位置確定方法與上鉸鏈相同。上、下鉸鏈的位置確定，即可確定上、下鉸鏈間的最大間距，亦是鉸鏈間距設計的最優(yōu)方案。

5 側門鉸鏈參數(shù)化布置

6 側門分縫的確定

根據(jù)設置好的鉸鏈軸線位置，選取任意點位置的鉸鏈軸線法平面，使法平面與CAS面相交出一條曲線，如圖5所示。

圖5 CAS面相交線

在相交直線上任意點做Part坐標系中Y向在法平面投影，并用此投影和上述相交線做翼子板輪廓。根據(jù)分縫定義將投影偏移相應的距離，同理，根據(jù)定義好的外板和內板厚度做出車門輪廓，如圖6所示。

圖6 車門及翼子板輪廓

將車門圓角偏移2mm，然后將偏移后的車門圓角圍繞鉸鏈軸線旋轉至鉸鏈過開角度，通過調節(jié)Part坐標系中Y向在法平面投影的位置，使車門偏移的圓角在圍繞鉸鏈軸線旋轉至鉸鏈過開角度的過程中，沒有與其他邊界線干涉，且與翼子板邊界距離最小的位置，如圖7所示。

圖7 位置校核確認

圖8 限制區(qū)域確定

根據(jù)上述所做的兩條Part坐標系中Y向在法平面投影，可以一段區(qū)域，如圖8所示。在鉸鏈軸線上選取若干點，并重覆上過程，可以確定若干區(qū)域，如圖9所示。在ZX面上，做出穿過這些若干區(qū)域的一條光順的曲線，即是車門的分縫線，車門分縫的曲率值應保證在同一側，如圖10所示。否則，需重新調整側門鉸鏈位置，再重復以上操作。

圖9 限制區(qū)域

圖10 分縫曲率分析

7 結論

本文詳細說明了汽車側門鉸鏈的布置方法，對相關技術人員在設計工作中有較強的指導作用。

[1] 吳亞良.現(xiàn)代轎車車身設計[M].上海:上?？茖W技術出版社,1999.

The design of auto outside door for light bus

Hu Jianfeng

( Anhui Jianghuai Automobile Group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

This article introduced the kinds of vehicle side door hinge,the requires of design performance,how to select hinge position when to design, how to confirm distance with around parts, parameterized layout,how to sure the parting of side door.

hinge; design; parameterized; layout; parting

B

1671-7988(2018)16-143-03

U463.8

B

1671-7988(2018)16-143-03

CLC NO.: U463.8

胡建鋒，學士，車體設計工程師，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.051