尾門加強(qiáng)板布置簡(jiǎn)介

一般的尾門加強(qiáng)結(jié)構(gòu)件有：尾門內(nèi)板、鉸鏈加強(qiáng)板、窗框加強(qiáng)板、鎖加強(qiáng)板；在尾門結(jié)構(gòu)較大的情況下，尾門需要配備限位器來控制尾門的晃動(dòng)，因此需要增加限位器加強(qiáng)板：如果因?yàn)閮?nèi)板加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)不脂滿足尾門下部區(qū)域的剛度需求，還應(yīng)增加外板加強(qiáng)板來提高尾門的整體剛度及抗凹性；在有后雨刮配置時(shí)應(yīng)考慮增加后雨刮安裝支架；在尾門關(guān)閉人機(jī)工程所有 要求不能同時(shí)滿足的情況下，還應(yīng)增加后門輔助拉手的加強(qiáng)板等。尾門加強(qiáng)板的數(shù)量具體要根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)的需要確定，不同結(jié)構(gòu)的尾門設(shè)計(jì)方案，其加強(qiáng)板的布置也不盡相同。通常尾門 加強(qiáng)板的布置結(jié)構(gòu)如圖l所示。由于尾門通常為較對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，一般設(shè)計(jì)有2個(gè)鉸鏈來連接尾門和車身，所以尾門鉸鏈加強(qiáng)板分為左右2件，通常為對(duì)稱結(jié)構(gòu)。尾門窗框加強(qiáng)板、限位器加強(qiáng)板、外板加強(qiáng)板也為對(duì)稱布置。

由于整個(gè)尾門系統(tǒng)的各個(gè)加強(qiáng)板的功能和特點(diǎn)部不盡相同，且在尾門加強(qiáng)板中，尾門鉸鏈加強(qiáng)板的作用尤為重要，因此本文就鉸鏈加強(qiáng)板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行相關(guān)的討論分析。

尾門鉸鏈加強(qiáng)板的作用及結(jié)構(gòu)分析

鉸鏈加強(qiáng)板的作用

尾門通過鉸鏈與車身進(jìn)行連接，在車輛運(yùn)動(dòng)過程中，由于車身的扭轉(zhuǎn)和振動(dòng)等因素，尾門鉸鏈?zhǔn)艿角昂笊舷伦笥腋鱾€(gè)方 向的力，使其發(fā)生扭轉(zhuǎn)、拉扯、振動(dòng)等各種工況的作用，因此無論鉸鏈與車身側(cè)還是尾門車的連接都必須有足夠的強(qiáng)度，才能滿足各種工況下，尾門與車身之間連接的可靠性，以保護(hù)車內(nèi)乘客及物品不受外部環(huán)境（雨水、噪音、灰塵等）的侵害。尾門鉸鏈加強(qiáng)板的設(shè)計(jì)正是為了達(dá)到滿足鉸鏈與尾門之間連接的可靠性的要求。

當(dāng)氣彈簧的上安裝點(diǎn)安裝在尾門上時(shí)，也會(huì)將氣彈簧的安裝結(jié)構(gòu)與鉸鏈加強(qiáng)板合二為一，所以有時(shí)這也為氣彈簧起到安 裝固定作用。

鉸鏈加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)分析

微客主要被用作交通運(yùn)輸和貨物運(yùn)輸，在運(yùn)送較大或較長(zhǎng) 的貨物時(shí)，由于車身尺寸有限，貨物阻擋了尾門的關(guān)閉，尾門 無法鎖住，而很多司機(jī)直接在尾門處于開啟或半開啟的狀態(tài)下進(jìn)行行駛，加劇了尾門鉸鏈系統(tǒng)的受力情況，因而對(duì)尾門鉸鏈 及鉸鏈加強(qiáng)板的結(jié)構(gòu)要求是很嚴(yán)格的。

同時(shí)，由于尾門整體尺寸較寬大(一般情況下寬度在1.3 m 以上．高度超過1.3m)，其高寬比接近l，對(duì)于尾門鉸鏈區(qū)域 的受力比較不利。由于尾門整體高度較大，其重量也較大，對(duì)尾門的晃動(dòng)影響要較兩廂轎車的后背門更加嚴(yán)重。而尾門框因裝貨需求，須盡量做寬、做大，其開口形狀可近似看成一個(gè)長(zhǎng)方形，而幾何原理告訴我們，長(zhǎng)方形的穩(wěn)定性是很差的。

當(dāng)然，我們不能僅僅就尾門系統(tǒng)來研究尾門鉸鏈加強(qiáng)板的設(shè)計(jì)，因?yàn)槲查T系統(tǒng)的受力也受到整個(gè)白車身的整體剛度 影響，特別是尾門框的開口剛度影響。要想改善尾門鉸鏈加強(qiáng)板的受力情況，尾門系統(tǒng)在行駛過程中與白車身的配合穩(wěn) 定性一定要做好。由于涉及的區(qū)域較廣，本文不在此討論白車身的剛度問題。

某車型在初期造車路試驗(yàn)證中出現(xiàn)焊點(diǎn)開裂情況的照片見圖2，其鉸鏈加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案如圖3所示。而且在多次試 制驗(yàn)證中出現(xiàn)焊點(diǎn)開裂現(xiàn)象。經(jīng)過CAE分析，在鉸鏈附近的靠近門包邊的焊點(diǎn)（圖2中右上的開裂焊點(diǎn)）存在應(yīng)力集中。在對(duì)比多種設(shè)計(jì)更改預(yù)案后，僅通過調(diào)整焊點(diǎn)或加強(qiáng)板的厚度不能解決焊點(diǎn)開裂的問題。經(jīng)多方面考慮，最終選定方案為將鉸鏈加強(qiáng)板由1塊板更改為2塊板（如圖4所示）。以改善其受力，消除焊點(diǎn)開裂現(xiàn)象。經(jīng)過后期的路試驗(yàn)證，焊點(diǎn)開裂現(xiàn)象沒有重復(fù)出現(xiàn)，問題得到解決。

鉸鏈位置截面分析

某車型鉸鏈位置典型截面如圖5所示，其鉸鏈設(shè)計(jì)為內(nèi)旋 式。其鉸鏈加強(qiáng)板設(shè)計(jì)為局部2層板結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)的薄板起到加 強(qiáng)尾門上角部的結(jié)構(gòu)的作用，而在尾門鉸鏈安裝點(diǎn)區(qū)域增加一塊厚板可以加強(qiáng)鉸鏈安裝區(qū)域的強(qiáng)度，改善其受力情況。且其基礎(chǔ)薄板在鉸鏈安裝面上還設(shè)計(jì)有一個(gè)翻邊與內(nèi)板焊接，這樣就使得在鉸鏈安裝螺栓周邊都存在焊點(diǎn)。而非像圖2所示的焊點(diǎn)分布，僅在安裝螺栓的兩側(cè)和下部存在焊點(diǎn)，靠近尾門包邊區(qū)域沒有焊點(diǎn)。從CAE分析的角度看，圖5的焊點(diǎn)分布更加有利于鉸鏈加強(qiáng)板的受力。因此，此截面也可以作為內(nèi)旋式尾門鉸鏈加強(qiáng)板的一個(gè)最佳截面來參考。

由于尾門開啟旋轉(zhuǎn)的需求，要求尾門鉸鏈旋轉(zhuǎn)中心離尾門外板越近越好，但因?yàn)榉N種原因，圖5中所示的a值可能會(huì)變得很?。ㄆ淝惑w也可能無法存在）。不能滿足一個(gè)焊接邊的長(zhǎng)度(Min12mm)要求。此時(shí)，如何才能滿足尾門加強(qiáng)板的強(qiáng)度需要呢？從受力的角度分析，在鉸鏈門側(cè)安裝螺栓的兩側(cè)，焊點(diǎn)盡量能夠做到對(duì)稱分布，這樣兩側(cè)的焊點(diǎn)受力相對(duì)均衡，出現(xiàn)局部焊點(diǎn)應(yīng)力集中的幾率將會(huì)大大降低。此時(shí)，可以考慮將尾門鉸鏈加強(qiáng)板延長(zhǎng)至包邊中，以滿足鉸鏈加強(qiáng)板的強(qiáng)度需求。具體能否實(shí)施還需要與包邊工程師進(jìn)行溝通確認(rèn)。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加強(qiáng)策略

與經(jīng)過后期道路試驗(yàn)等手段來發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的不足相比，在設(shè)計(jì)初期就考慮在結(jié)構(gòu)上盡量強(qiáng)化的方法更加可取。簡(jiǎn) 單結(jié)構(gòu)與復(fù)雜結(jié)構(gòu)相比，復(fù)雜結(jié)構(gòu)的受力更加好，單層板的受力沒有多層板的受力好，盒形結(jié)構(gòu)比敞開式結(jié)構(gòu)受力好……

列舉2個(gè)加強(qiáng)鉸鏈加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)的例子：圖6使用雙層板結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)薄板能提供更多的焊點(diǎn)與尾門內(nèi)板連接，而小的加強(qiáng) 板通過結(jié)構(gòu)上的加強(qiáng)（大的加強(qiáng)筋、翻邊結(jié)構(gòu)）實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)。圖7使用單層板結(jié)構(gòu)，由于其上部鉸鏈設(shè)計(jì)約束，無法在包邊區(qū) 域（即鉸鏈安裝螺栓上部）提供焊點(diǎn)，這就需要考慮其他的加強(qiáng)方案，可通過結(jié)構(gòu)上的加強(qiáng)筋、翻邊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)。

總結(jié)

由于造型、結(jié)構(gòu)、成本等多方面的因素，在滿足尾門鉸鏈布置的情況下，鉸鏈加強(qiáng)板的結(jié)構(gòu)會(huì)受到一定的限制，這時(shí)就需要車輛工程師綜合考慮，將鉸鏈加強(qiáng)板的結(jié)構(gòu)做到最優(yōu)化。尾門雖然是一個(gè)相對(duì)比較獨(dú)立的系統(tǒng)，但白車身的整體強(qiáng)度對(duì)其在實(shí)際使用中的影響不可忽視。大微客尾門系統(tǒng)受力情況較復(fù)雜，在設(shè)計(jì)過程中，布置尾門鉸鏈時(shí)，盡量將門側(cè)的2個(gè)安裝點(diǎn)加大，以便能夠在2個(gè)安裝點(diǎn)之間布置焊點(diǎn)。同時(shí)，可通過在鉸鏈加強(qiáng)板的結(jié)構(gòu)上增加加強(qiáng)筋、翻邊結(jié)構(gòu)等方式提高鉸鏈加強(qiáng)板的強(qiáng)度。

在現(xiàn)有的驗(yàn)證工具中，我們可以在設(shè)計(jì)前期，結(jié)合CAE分析實(shí)現(xiàn)對(duì)尾門框、尾門系統(tǒng)剛度和強(qiáng)度的綜合分析，及時(shí)發(fā) 現(xiàn)鉸鏈加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的薄弱點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化改善。由于CAE分析不能完全考慮到所有的使用工況，因此還 需要通過一些試驗(yàn)臺(tái)架的輔助手段來驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可靠性。造車驗(yàn)證也是每個(gè)汽車廠驗(yàn)證設(shè)計(jì)的常用手段。在各種方法和手段的結(jié)合下，鉸鏈加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)將更加可靠。