SUV车型后背门刚度设计

张太成（长城汽车股份有限公司技术中心,河北保定071000）

SUV车型后背门刚度设计

张太成
（长城汽车股份有限公司技术中心,河北保定071000）

摘要：后背门是汽车的重要部件，需要保证足够的刚度。本文阐述了后背门刚度不足引发的一系列问题及后背门刚度CAE分析应注重的考核项目，并通过列举实例介绍了设计成功的经验。

关键词：后背门;刚度;品质̓̓

车门是汽车车身设计中十分重要而又相对独立的一个部件，主要用于隔绝车外噪声，并对来自外部的冲击进行缓冲，以保证乘客的安全性和舒适性。车门直接关系着整车的安全性、乘员操作与上下车的方便性、空气动力特性、密封性和噪声，因此车门必须保证一定的刚度。后背门作为车门系统中最大的开闭件，其整体刚度的大小更是对整车性能有较大影响。

1后背门刚度不足易导致的问题

（1）后背门关闭弯曲刚度主要考查后背门在关闭状态下整体抗弯曲变形的能力，如果后背门弯曲刚度低会造成后背门变形较大，密封不严，影响车辆外观和NVH性能。后背门开启弯曲刚度主要考查后背门在按设计角度开启最大状态下，由于误操作导致过开情况下后背门抵抗变形的能力；

（2）在整车装配状态下由于道路不平造成车身扭转时，后背门须具备一定的抗扭转性能，否则会造成后背门变形较大，影响车辆外观和NVH性能。此外后背门在整车场装配过程中，工作人员为调整后背门与后围的间隙和面差会对后背门进行人为的扭转调整，若后背门自身扭转刚度过低，扭转时变形过大，会影响间隙和面差的调整；

（3）后背门外板上特征较少，是大面积的薄板结构，必须保证具备一定的抗凹陷性能即能够承受一定的外载而不发生较大的变形，否则车辆行驶中遇到路面溅起的石子冲击时，外板很容易产生凹陷变形，影响汽车外观，给车主造成经济损失。此外消费者在选购车辆时，会进行直观测试，对车门外板等外覆盖件进行按压以观察其变形情况，若变形较大，直接影响顾客对车辆的初始印象。

（4）部分乘用空间大的SUV车型，后背门尺寸较大，在后背门自身重力、后背门气撑杆支撑力及其它外力作用下，车门系统必须保持一定抵抗变形能力及卸载后恢复原装能力，否则会导致车门出现下沉而无法正常关闭。所以应附带车身部门对后背门的下垂刚度进行考查；

（5）由于后背门上安装有铰链、门锁、气撑杆、限位块、雨刮电机等部件，这些关键的安装点需要保证一定的刚度，如果安装点刚度较低，局部变形较大，影响铰链、门锁等的安装使用，直接影响后背门的整体刚度。

综上，后背门的刚度考查需要针对关闭弯曲刚度、开启弯曲刚度、扭转刚度、横向刚度、外板凹陷刚度、下垂刚度共6种工况并结合后背门关键安装点的局部刚度进行反复论证、CAE分析及实件验证，对材料及设计结构的合理性进行评估。

2设计中应当特别注意的点

（1）外板总成应尽可能减少零部件数量，避免多段焊接，降低外板总成刚度；

（2）后背门总成结构设计，应避免出现悬臂结构，导致门总成刚度不足；如无法避免时，应控制悬臂的尺寸，进行最大优化。

（3）关于后背门下沉问题：后背门结构设计阶段发现下垂量较大时，应考虑从下述几方面进行优化：1）增加后背门铰链固定底座的受力面积；2）后背门上铰链安装点位置进行加强；3）后背门上的撑杆安装点位置进行加强；4）加强铰链自身刚度；5）侧开式后背门限位结构车身件与车门件配合面积应尽可能大，保证对后背门提供足够的支撑力；

（4）关于限位、缓冲结构；

̓1）后背门总成在结构设计时，如有限位结构，其位置应靠近后背门总成两侧中部，后背门关闭后，限位结构的干涉量应进行充分论证；

̓2）后背门缓冲块为可调节结构时，其与车身配合部位的干涉量应进行充分论证，建议不小于1.0mm；与缓冲块配合的车身部位，应为刚性结构或刚性连接。

̓3）侧开式后背门下缓冲胶块较大且不可调节时，其与车身对应位置应为间隙配合（建议为1.5～2.0mm），使车门过关时起缓冲作用。

（5）铰链、锁、限位装置、后雨刮安装点的强度问题。

3后背门刚性问题的改善案例

利用HyperMesh软件建立有限元模型并采用Abasquas软件在相同的载荷工况条件下计算刚度。多轮优化改善后的设计与初版设计，计算结果刚度有明显提升。如图1，图2。

表1设计更改前后的后背门刚度结果对比

4总结

用有效的分析手段，通过对后背门内板及其加强板的结构及焊点位置的调整可以极大的改善后背门刚度，随之有效提升整车品质。后背门刚度问题需要在前期设计中进行有效评审和验证并充分对标，如生产装配过程中或消费者使用过程中暴露后背门刚度问题，不仅增加因整改问题所造成的成本浪费，且无法快速得到解决。

表2设计更改前后后背门关键安装点刚度对比结果

图1初版设计及改善方案

参考文献:

[1]万德安,赵建才.轿车车身刚度有限元分析及结构优化[M],汽车工程,2001(06).

[2]郝琪,张继伟,马迅.轿车车门结构优化设计[J],湖北汽车工业学院学报,2009(04).

图2终版设计方案

[3]任康.汽车车身刚度分析及焊点布局优化研究[J],合肥工业大学,2014(05).

作者简介：张太成(1987-)，男，河北南宫人。