基于CATIA的侧门铰链布置设计

胡建锋



基于CATIA的侧门铰链布置设计

胡建锋

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章介绍了侧开门铰链类型选择标准，设计性能要求，铰链布置设计的位置选择，与周边件的关系确认，参数化布置，车门分缝的确定。

铰链；设计；参数化；布置；分缝

前言

车门铰链是车门重要的运动零部件，是车门设计中最先设计确定的。铰链确定后，门锁、限位器、升降器等零部件才能布置。因此，铰链设计的成功与否，直接决定了整个车门系统的性能能否达标。

1 侧门铰链类型设计选择

一般根据车门的尺寸大小、重量，综合考虑车门铰链性能、成本、工艺方便性、精度等因素，初步确定铰链的结构形式，安装方式及尺寸、料厚、材料等。

下面着重对以下几个方面进行考虑，确定是采用冲压式铰链和型材式铰链。

1）尺寸

型材式铰链的尺寸一般小于冲压式铰链，当布置空间较小时，倾向考虑采用型材式车门铰链。

2）尺寸精度

（1）冲压式铰链的尺寸精度较差，体现为：

a 转轴到安装面的尺寸公差可达±0.5mm；

b车门件到车身件安装孔的尺寸公差可达±0.5mm

（2）型材式铰链的尺寸精度较高，体现为：

a转轴到安装面的尺寸公差可达±0.3mm

b车门件到车身件安装孔的尺寸公差可达±0.3mm。

3）刚度

型材式铰链在下垂刚度的表现优于冲压铰链，适用与尺寸大、重量重的车门。

2 侧门铰链设计性能要求

2.1 尺寸精度要求

车门铰链的精度影响车门间隙面差均匀性和一致性和车门铰链的功能，车门铰链的精度主要包括安装孔、安装面及铰链轴线的精度及其相互位置精度，如图1所示。

2.2 车门铰链一般技术要求

2.2.1转轴与衬套的松弛度

纵向≤0.05mm，横向≤0.05mm。转动力矩：0.2 Nm ~1.5 Nm。

图1 侧门铰链尺寸精度示意图

2.2.2强度要求

纵向载荷：门铰链系统应能承受16500N的纵向载荷，不得脱开。试验后在门铰链转动页上施加250Nm力矩时铰链至少能转动30°。横向载荷：门铰链系统应能承受13500N的横向载荷，不得脱开。试验后在门铰链转动页上施加250Nm力矩时铰链至少能转动30°。

2.2.3刚度要求

将刚性的门用铰链固定在刚性的夹具上，施加500Nm的垂直向下力矩，满足如下要求：弹性变形≤3mm/m；永久变形≤0.5mm/m。

2.2.4耐久性要求

经10万次实车或模拟台架试验后，铰链的强度、刚度须满足要求。

车门铰链耐腐蚀性满足72h中性盐雾无明显白锈；144h中性盐雾无明显红锈要求（铆接部位除外）。

3 侧门铰链布置设计位置选择

铰链布置的最终目的是找到一条车身与车门分界的曲线，使车门围绕铰链轴线的旋转能正常的开启和闭合，而不引起与周边其他钣金件或功能件的干涉。同时，铰链作为车门与车身的连接部件，由于车门受重力力矩作用，铰链所受力的大小与上、下铰链间距有直接关系，所以同一车门的上、下铰链间距越大越好。并且根据顾客及公司要求，通常把铰链轴线与ZX面和YZ面设定一定角度，使车门受重力作用具有自开和自关的性能。

一般情况下，为了获得良好的车门自关性，建议车门铰链内倾1°到3°进行布置设计，但考虑大型货车高度较高，车门把手也较高，不利于乘员在外部将车门打开，一般考虑使这类车型的车门具有较好的自开性。

由于造型的因素制约，前门因轮眉及翼子板空间限制，前门铰链倾角前倾比较普遍；后门因锁体及前门玻璃升降倾角等因素限制，后角铰链倾角后倾比较普遍。

同时，一般为了保证车门的刚度，铰链间距a≥1/3d，如图2所示；铰链上下中心点与锁啮合点的三角形应将车门重心包含在内。

图2 铰链布置位置

4 铰链位置与周边件关系的确认

4.1 铰链与车门CAS面的位置关系

铰链与CAS面的位置关系主要检查二者之间Y向的最小距离，最小距离根据外板厚度等因素确定，Lmin=t1+l1+r+l2=0.7+3+5+3=11.7mm，注：t1为外板厚度，l1为外板到内板之间的间距，r为内板圆角半径，l2为铰链边界到圆角间距，如图3所示。

图3 铰链与CAS面关系

4.2 上、下铰链间距的确定

上、下铰链间距应尽量大，因此上、下铰链的位置应布置在车门内板的边界处。上铰链的位置确定应根据头道胶条密封面的限制线（铰链的车身安装面）和铰链与CAS面Y向的最小距离Lmin共同确定，且满足二者要求，如图4所示。

图4 铰链Y向位置确定

下铰链的位置确定方法与上铰链相同。上、下铰链的位置确定，即可确定上、下铰链间的最大间距，亦是铰链间距设计的最优方案。

5 侧门铰链参数化布置

6 侧门分缝的确定

根据设置好的铰链轴线位置，选取任意点位置的铰链轴线法平面，使法平面与CAS面相交出一条曲线，如图5所示。

图5 CAS面相交线

在相交直线上任意点做Part坐标系中Y向在法平面投影，并用此投影和上述相交线做翼子板轮廓。根据分缝定义将投影偏移相应的距离，同理，根据定义好的外板和内板厚度做出车门轮廓，如图6所示。

图6 车门及翼子板轮廓

将车门圆角偏移2mm，然后将偏移后的车门圆角围绕铰链轴线旋转至铰链过开角度，通过调节Part坐标系中Y向在法平面投影的位置，使车门偏移的圆角在围绕铰链轴线旋转至铰链过开角度的过程中，没有与其他边界线干涉，且与翼子板边界距离最小的位置，如图7所示。

图7 位置校核确认

图8 限制区域确定

根据上述所做的两条Part坐标系中Y向在法平面投影，可以一段区域，如图8所示。在铰链轴线上选取若干点，并重覆上过程，可以确定若干区域，如图9所示。在ZX面上，做出穿过这些若干区域的一条光顺的曲线，即是车门的分缝线，车门分缝的曲率值应保证在同一侧，如图10所示。否则，需重新调整侧门铰链位置，再重复以上操作。

图9 限制区域

图10 分缝曲率分析

7 结论

本文详细说明了汽车侧门铰链的布置方法，对相关技术人员在设计工作中有较强的指导作用。

[1] 吴亚良.现代轿车车身设计[M].上海:上海科学技术出版社,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.

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U463.8

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CLC NO.: U463.8

胡建锋，学士，车体设计工程师，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.051