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，人們越來越重視汽車的安全性和使用功能的便利性。電動尾門作為一項技術(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)在零部件的剛強度以及匹配度等必須滿足整車性能的要求[1]。目前市場上某合資品牌車型就出現(xiàn)電動尾門安裝區(qū)域變形的嚴重問題（見圖1）。因此，電動尾門安裝點的剛度對整個系統(tǒng)的安全運行起到非常關(guān)鍵的作用。

本文通過某乘用車項目電動尾門安裝點（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，改進車身結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，并通過實車試驗驗證。

圖1 故障車圖片

1 分析計算

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

電動尾門控制器的控制對象主要是電動撐桿和尾門鎖。電動撐桿主要由電機、推桿、齒條傳動機構(gòu)和支架組成，主要用來打開和關(guān)閉尾門。其中電機內(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、電機拉線和齒輪等組成，當要打開尾門時，電機首先解鎖，尾門被釋放；當關(guān)閉尾門時，電機驅(qū)動門鎖閉鎖，并將尾門拉緊到全鎖狀態(tài)，關(guān)閉尾門[2]。根據(jù)網(wǎng)格模型力值計算和分解，在尾門關(guān)閉狀態(tài)，電動撐桿輸出力1661N，平衡桿輸出力833N，安裝點處的受力PLG 配置遠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 方案明細表

1.3 方案計算

根據(jù)初版數(shù)據(jù)分析結(jié)果，老車型分析結(jié)果后背門安裝點剛度1006 N/MM，優(yōu)化方案如下（見表2），整改后1201N/MM。①D 柱加強板延長，厚度增加0.3mm，增加隔板；②D 柱上連接板延長，厚度增加0.3mm；③增加C 柱上連接板；④C 柱加強板截面加大，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?。ㄒ妶D4 和圖5）；尾門鉸鏈安裝安裝點剛度提升幅度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)連接加強后，受力更合理：

圖6 局部受力應(yīng)力圖

2 試驗驗證

2.1 車身固定

在水平地板上，放置四個夾槽夾具，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 試驗方法

安裝機械加載系統(tǒng)、載荷傳感器和加載頭沿安裝點軸線加載載荷，且指向安裝點內(nèi)部（見圖6）。沿載荷加載方向在被測點處布置位移傳感器，用以測試測量點在最大載荷時變形量。記錄三組有效試驗數(shù)據(jù)（有效數(shù)據(jù)范圍約為20%Fmax～100%Fmax）并繪制安裝點加載變形關(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：零點修正值

3.3 試驗結(jié)果

安裝點剛度1180N/MM。整車實際路試及匹配效果良好（見圖7）。

圖7 實車試驗狀態(tài)

圖8 整車狀態(tài)

3 結(jié)論

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