李廣，閆躍奇，楊春花，陳云

（奇瑞汽車股份有限公司，安徽 蕪湖 241009）

前言

隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，人們?cè)絹碓街匾暺嚨陌踩院褪褂霉δ艿谋憷?。電?dòng)尾門作為一項(xiàng)技術(shù)在汽車上使用越來越多。汽車尾門作為車身結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其外部造型，內(nèi)在零部件的剛強(qiáng)度以及匹配度等必須滿足整車性能的要求[1]。目前市場(chǎng)上某合資品牌車型就出現(xiàn)電動(dòng)尾門安裝區(qū)域變形的嚴(yán)重問題（見圖1）。因此，電動(dòng)尾門安裝點(diǎn)的剛度對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行起到非常關(guān)鍵的作用。

本文通過某乘用車項(xiàng)目電動(dòng)尾門安裝點(diǎn)（車身骨架側(cè)）剛度提升過程研究，提供一種車身正向開發(fā)的方法。通過有限元Hypermesh 仿真分析，改進(jìn)車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并通過實(shí)車試驗(yàn)驗(yàn)證。

圖1 故障車圖片

1 分析計(jì)算

1.1 模型建立

根據(jù)Hypermesh 軟件建立車身模型網(wǎng)格，受力模型圖（見圖2）。

圖2 受力模型圖

1.2 受力分解

電動(dòng)尾門控制器的控制對(duì)象主要是電動(dòng)撐桿和尾門鎖。電動(dòng)撐桿主要由電機(jī)、推桿、齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和支架組成，主要用來打開和關(guān)閉尾門。其中電機(jī)內(nèi)部集成了霍爾傳感器，在門開和關(guān)閉的過程中，用于防夾功能的判斷。尾門鎖主要由電機(jī)、電機(jī)拉線和齒輪等組成，當(dāng)要打開尾門時(shí)，電機(jī)首先解鎖，尾門被釋放；當(dāng)關(guān)閉尾門時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)門鎖閉鎖，并將尾門拉緊到全鎖狀態(tài)，關(guān)閉尾門[2]。根據(jù)網(wǎng)格模型力值計(jì)算和分解，在尾門關(guān)閉狀態(tài)，電動(dòng)撐桿輸出力1661N，平衡桿輸出力833N，安裝點(diǎn)處的受力PLG 配置遠(yuǎn)大于普通氣彈簧配置（約為2 倍）（見表1），模型分析受力圖見（見圖3）。故安裝點(diǎn)剛度要求較高。

表1 受力分解圖

圖3 初版分析應(yīng)力圖

表2 方案明細(xì)表

1.3 方案計(jì)算

根據(jù)初版數(shù)據(jù)分析結(jié)果，老車型分析結(jié)果后背門安裝點(diǎn)剛度1006 N/MM，優(yōu)化方案如下（見表2），整改后1201N/MM。①D 柱加強(qiáng)板延長(zhǎng)，厚度增加0.3mm，增加隔板；②D 柱上連接板延長(zhǎng)，厚度增加0.3mm；③增加C 柱上連接板；④C 柱加強(qiáng)板截面加大，并起筋；⑤CD 連接板截面和高度加大，并起筋⑥后頂橫梁加強(qiáng)板厚度增加0.4mm。

優(yōu)化后分析模型受力圖，D 柱整體框架變形位移量明顯減小（見圖4 和圖5）；尾門鉸鏈安裝安裝點(diǎn)剛度提升幅度15%。

圖4 應(yīng)力圖優(yōu)化前

圖5 應(yīng)力圖優(yōu)化后

局部關(guān)鍵零件受力圖（見圖6），較弱的框架結(jié)構(gòu)得到連續(xù)連接加強(qiáng)后，受力更合理：

圖6 局部受力應(yīng)力圖

2 試驗(yàn)驗(yàn)證

2.1 車身固定

在水平地板上，放置四個(gè)夾槽夾具，車身水平放置在夾槽夾具上沒確保門檻下止口邊落于夾槽夾具中，且正對(duì)左右前門檻最前端和左右后門檻最后端，夾緊止口邊固定。

2.2 試驗(yàn)方法

安裝機(jī)械加載系統(tǒng)、載荷傳感器和加載頭沿安裝點(diǎn)軸線加載載荷，且指向安裝點(diǎn)內(nèi)部（見圖6）。沿載荷加載方向在被測(cè)點(diǎn)處布置位移傳感器，用以測(cè)試測(cè)量點(diǎn)在最大載荷時(shí)變形量。記錄三組有效試驗(yàn)數(shù)據(jù)（有效數(shù)據(jù)范圍約為20%Fmax～100%Fmax）并繪制安裝點(diǎn)加載變形關(guān)系曲線，并導(dǎo)出加載變形線性函數(shù)F=ks+b，并求出平均靜態(tài)剛度值。

公式F=ks+b 中

F：載荷(N)

K：靜態(tài)剛度(N/mm)

S：變形量(mm)

b：零點(diǎn)修正值

3.3 試驗(yàn)結(jié)果

安裝點(diǎn)剛度1180N/MM。整車實(shí)際路試及匹配效果良好（見圖7）。

圖7 實(shí)車試驗(yàn)狀態(tài)

圖8 整車狀態(tài)

3 結(jié)論

利用CAE 軟件Hypermesh，對(duì)CD 柱結(jié)構(gòu)和材料進(jìn)行優(yōu)化，找到了提高尾門安裝點(diǎn)剛度優(yōu)化方案，后部框架整體提高剛性基礎(chǔ)上，局部也進(jìn)行增強(qiáng)。并結(jié)合實(shí)車試驗(yàn)測(cè)試，尾門安裝點(diǎn)剛度和CAE 較吻合，提升幅度15%，路試及試驗(yàn)無問題。為項(xiàng)目節(jié)省了時(shí)間，有效提高了項(xiàng)目開發(fā)效率。