下载文档原格式
汽车车门设计车门是车身上相对独立的总成，与车身组成一个有机的整体，因此，在车门的设计过程中，需要充分的考虑结构要素的完整统一和与车身其他相关要素的协调匹配。
1 车门的类型和功能要求，1.1车门的类型 车门有多种类型，详见上表1，车门可分为车门本体和车门附件两部分，车门本体可归于白车身范畴，指作为一个整体涂漆，未装备状态的钣金焊接总成，包括车门内外板，内外腰线加强板，防撞梁，锁加强板和铰链加强板（有些采用激光拼焊门板无单独的锁加强板和铰链加强板），玻璃导轨等，是实现车门整体造型效果、强度、刚度及附件安装的基础框架。
而附件则是为满足车门的各项功能要求，在白车身上装配的零件和总成，其中包括车门锁、铰链、限位器、玻璃、拉手、操纵扭、密封件及内外装饰件等。
1.2 车门及附件的功能要求车门的功能要求详见上表2。
对车门总成的功能要求，一方面，车门作为车身结构中的 重要组成部分，其造型风格、强度、刚度、可靠性及工艺等必须满足车身整体性能要求，另一方面，车门开关及上下车的方便性又是车门结构首要满足的要求，而车门结构自身的视野性、安全性、密封降噪等性能，又对整个车身结构影响较大，也是车门功能安全的重要组成部分。
车门附件的功能要求详见下表3。
在表3中列出了车门主要附件的结构形式，功能要求等，其中铰链和门锁是车门承力件，开门时铰链受力，关门时铰链和门锁同时受力。
因此，铰链、门锁的强度和刚度要求比较重要，车门限位器虽然不直接承受车门重量，但是起到了开关限位作用，与门锁和铰链在寿命、可靠性方面的要求应该一致。
另外，玻璃升降器、锁操纵手柄、按钮等的可靠性也不能忽视，其他附件结构和功能一般也要与主要附件的要求一致。
2 车门结构分析2.1 窗框形式和车门结构的关系窗框的结构形式对车门的影响较大，可分为分体式车门和整体式车门、有窗框车门和无窗框车门，因此，在对车门结构进行分析时，车门窗框的结构形式和特点很关键。
2.1.1分体式车门及窗框结构分体式车门的窗框结构通常为滚压型材，经成型焊接等工序后制成独立的窗框总成（E31结构），再与内板焊接，最后合成车门焊接总成。
第八章前车门系统结构设计第一节概述1.前车门系统零部件结构组成：一般情况下，前车门系统零部件包括：车门钣金焊接总成、车门铰链、车门玻璃、玻璃呢槽、玻璃升降器总成、玻璃导轨、内外挡水条、门锁总成（含锁体、锁扣、锁芯、内外把手等）、车门限位器总成、车门内饰板等。
如图1所示。
图1 前车门系统零部件组成车门钣金焊接总成是车门系统各零部件的安装载体，因此车门的结构布置设计是否合理、车门的结构刚性和结构强度是否能够满足车门系统各零部件的功能实现就成了车门系统设计的主要内容。
车门钣金焊接总成组成零件：车门外板、车门内板、车门防撞梁、车门玻璃导轨、车门锁安装加强件、车门铰链安装加强件、外后视镜安装加强件及其它局部加强件等。
如图2所示。
图2 车门钣金焊接总成零部件组成2.车门系统设计的基本技术要求：（1）车门开启时应保证乘员上下车的方便性，要合理确定车门数，车门的开口位置，设计车门的开口大小和形状，并且车门要能够停留在最大开度的位置上。
（2）车门在开启过程中不应和车身的其它部位发生干涉。
（3）车门关闭后，要锁止可靠、安全，行车中车门不会自动打开。
（4）车门机构操纵要方便，包括车门开关自如，玻璃升降轻便等。
（5）车门应具有良好的密封性能。
（6）具有大的透光面，满足侧向视野要求。
（7）门体应具有足够的强度和刚度，保证车门工作可靠，减小车门部分振动，提高车辆侧向碰撞的安全。
（8）车门应具有足够的安装刚度，防止车门下沉。
（9）车门应具有良好的制造工艺。
（10）车门造型上应与整车协调一致，包括外表面形状，覆盖件的分块，门缝的设计和内饰。
3.车门系统设计的原则：（1）车门系统设计的总原则：由外而内、先外板后内板、先断面再数模、先周边再内部的而过程。
（2）车门结构设计原则：零件的结构设计尽可能简单，便于制造；零件之间的搭接结构合理，便于装配操作；零件的分块尽可能过合理，减少废料的产生，减低成本；在制造可行的前提下，零件的数量和分块尽可能少。
车门按其开启方式可分为以下几种:顺开式车门：即使在汽车行驶时仍可借气流的压力关上，比较安全，而且便于驾驶员在倒车时向后观察，故被广泛采用。
逆开式车门：在汽车行驶时若关闭不严就可能被迎面气流冲开，因而用得较少，一般只是为了改善上下车方便性及适于迎宾礼仪需要的情况下才采用。
汽车车门水平移动式车门：它的优点是车身侧壁与障碍物距离较小的情况下仍能全部开启。
上掀式车门：广泛用作轿车及轻型客车的后门，也应用于低矮的汽车。
折叠式车门：则广泛应用于大、中型客车上。
轿车的车门一般由门体、车门附件和内饰盖板三部分组成。
门体包括车门内板、车门外板、车门窗框、车门加强横梁和车门加强板。
车门附件包括车门铰链、车门开度限位器、门锁机构及内外手柄、车门玻璃、玻璃升降机和密封条。
内饰盖板包括固定板、芯板、内饰蒙皮、内扶手。
汽车车门的重量车门的好坏,主要体现在,车门的防撞性能,车门的密封性能,车门的开合便利性,当然还有其它使用功能的指标等.防撞性能尤为重要,因为车辆发生侧碰时,缓冲距离很短,很容易就伤到车内人员.因此,好的车门内至少会有2根防撞杠,而防撞杠的份量是较重的,也就是说,好的车门确实偏重些.但并不能说车门越重就越好.现在的新型汽车,如果在安全性能等能保证的话,设计师都会想方设法减轻车辆包括车门的重量(如用新型的材料)来减少功耗.摘要：通过计算机辅助分析与计算，建立车门有限元计算模型，全面分析车门在各种可能工况下的应力、变形和模态特性等各项性能，以确定车门结构设计的合理性、可靠性是否满足各项技术性能要求。
为车门结构设计与优化提供思路与依据。
关键词：车门；结构；性能1 概论车门是车身结构的重要组成部件，其性能直接影响着车身结构性能的好坏。
微型客车属于M1 类车，在我国拥有广泛的市场，本文以某七人座微型客车为例，以国标对M1 类车试验标准为依据，对其前车门进行全面的结构性能分析，为结构设计优化提供依据。
整车主要参数为，整车满载质量1 450 kg ，整车长度3 680 mm。
车门设计方法一．车门设计条件1．新开发车型的Class-a数模新车型的Class-a数模是以油泥模型为基础，通过测量设备（三坐标测量机、数字扫描设备）取得油泥模型的表面数据而生成的表面数据，它是车身结构设计的基础，其内容主要包括车身外表面和内饰表面的形状数据、车身和内饰的分块数据、分块间隙与面差要求等。
在正式提供Class-a数模前，必须进行造型阶段的工程可行性分析(SEG分析)，工程可行性分析主要包括结构可行性分析、冲压焊接工艺性分析、装配性分析等，使Class-a数模满足工程技术要求。
2．车身主断面车身主断面是车身设计的基准，它表达了车身主要零部件的主断面形状特征、相关的尺寸，零件之间的装配、焊接关系。
与车门设计有关的主要断面有：前门上下铰链位置断面（断面与前门铰链轴线垂直，主要表示前门铰链、翼子板、A柱下部、前门前部之间的关系）、A柱断面（断面与侧围前门分缝线垂直，主要表示前风窗、侧围、前门前上部之间的关系）、顶盖侧围断面（断面与侧围前门分缝线垂直，主要表示顶盖、侧围、前门上部之间的关系）、B柱上部断面（断面与前门分缝线垂直，主要表示前门后上部滚压件、B柱上部、后门前上部滚压件、密封条之间的关系）、后门上下铰链位置断面（断面与后门铰链轴线垂直，主要表示后门铰链、前门后部、B柱下部、后门前部之间的关系）、前门锁环位置断面（断面与后门铰链轴线垂直，主要表示前门锁、前门后部、B柱下部、后门前部之间的关系）、门槛位置断面（断面与车身X轴线垂直，主要表示前后门与侧围门槛之间的关系）、水切位置断面（断面与车身X轴线垂直，主要表示门内外板、内外加强板、内外挡水条、门玻璃之间的关系）3．参考样车选择合适的参考样车对高质量、高速度地设计出整个车身结构帮助很大。
4．相关的技术条件和法规要求二．车门总成设计构想书1．车门总成由门体，车门附件，和内饰护板三部分组成，车门外板车门内板门体车门加强横梁车门加强板车门铰链门锁机构及内外手柄车门车门附件车门玻璃玻璃升降器密封条固定板芯板内饰护板内饰蒙皮内扶手图1构成车门的主要零部件2．新开发车型零件的名称，图号，材料，料厚，面积，重量和参考样车的零件的名称，图号，材料，料厚，面积，重量。
三．对车门设计的基本要求1．车门开启时应保证乘员上下车的方便性，要合理确定车门数，车门的开口位置，设计车门的开口大小和形状。
并且车门要停留在最大开度的位置上。
2．车门开启的过程中不应和车身的其他部位发生位置干扰。
3．车门关闭时，要锁止可靠、安全，行车中车门不会自动打开。
4．车门机构操纵要方便，包括开关车门自如，玻璃升降轻便等。
5．应具有良好的密封性能。
6．具有大的透光面，满足侧向视野要求。
7．门体应具有足够的强度和刚度，保证车门工作可靠，减小车门部分振动，提高车辆侧向碰撞的安全性。
足够的车门安装刚度，防止车门下沉。
8．良好的车门制造，装配工艺。
9．造型上应与整车协调一致，包括外表面形状，覆盖件的分块，门缝的设计和内饰。
四．车门结构类型：1.整体式结构2.框架式结构五. 车门总体参数：1. 车门总长度（X向）2. 车门总宽度（Y向含内饰）3. 车门总高度（Z向）4. 车门总重量5. 车门玻璃高度6. 车门玻璃厚度7. 车门玻璃中心面半径8. 车门玻璃重量9. 车门玻璃升降高度10. 车门内板高度11.车门内板宽度六. 车门附件的选择、布置和所需考虑的问题合理选择车门附件并将其布置到合适的位置是车门设计最关键的内容：1.铰链铰链轴距，前门要求320mm以上，后门要求300mm以上。
铰链轴线内倾角，要求0-3°。
铰链轴线后倾角，要求°。
铰链轴中心线与安装面的距离铰链料厚，考虑铰链的强度、刚度，确保门的整体刚度。
一般4mm以上。
在门开闭过程中，检查门与周围零件的最小间隙，要求大于3mm；前门检查与翼子板、A柱、铰链本身的距离；后门检查与前门、B柱、铰链本身的距离。
铰链的位置确定1.7.1确定铰链在X方向的位置，同时要考虑铰链安装在A、B柱时，工具的安装空间，即门缝线与铰链安装孔之间的最小距离大于安装工具的半径。
图2，铰链在X方向位置示意图2确定铰链在Z方向上的位置1，根据示意图确定下铰链座最低位置距离车门的下边缘的位置，其值大于130MM，2，为了加强其连接刚度，除了在门内板和立柱上布置必要的加强板外，布置的时候尽量加大两铰链的间距。
上铰链与下铰链的中心间距 (L) a.前门 L>320mmb.后门 L>300mm图3，确定下铰链在Z方向最低位置示意图3．确定铰链在Y方向上的位置在布置上，铰链尽量靠近车门外板，但是距离车门外板（class-A表面）的最小距离不得小于10MM图4，铰链在Y方向位置的意图3.锁选择锁， a.前门锁，内外手柄开启功能，锁芯的开启功能，止锁功能中控功能1考虑功能 b 后门锁，内外手柄开启功能，止锁功能，中控功能，儿童锁防护功能锁安装角度（锁安装面与冲压方向Y轴有3-10°的倾角）：与XY面：与YZ 面：与XZ面：安装位置，锁的安装面与冲压方向有3度以上的倾角，安装面周围的圆角足够大，保证冲压工艺，为保证锁有足够的使用寿命，锁在关闭的瞬间锁钩和锁环之间的角度控制在90±3度锁与玻璃导轨的最小距离（要求大于6mm）锁运动结构与玻璃导轨、玻璃、门里板的之间的最小距离（要求大于6mm）锁在高度方向上的布置应布置在车门质心或略高于车门质心的位置上，即在上、下门铰链中间的位置或向上偏移一段距离锁芯和玻璃外表面之间的间隙大于7mm锁的开启行程锁开启机构的行程应大于锁体行程2mm以上，以保证锁的正常开启。
锁行程开启表锁环安装要求：3.升降器3.1升降器类型（1）.臂式升降器（2）.绳索式升降器根据玻璃的类型选择合适类型的升降器4.2升降器布置时应考虑的事项臂式升降器压缩量布置图弦高大于20mm的情况下一般选择绳索式的升降器，弦高过大使用臂式升降器很难实现玻璃的顺利升降压缩量，和延伸量，导轨运动平面和玻璃中心面之间的距离，由于臂式升降器的导轨的轨迹是一平面。
为了消除弦高使玻璃顺利升降压缩量的分配导轨处在最高位置L1<13mm导轨处在基准位置L2<10mm导轨处在最低位置L3<15mm三者的比例L1:L2:L3=8:5:10弦高h=L2+（L1+L3）/2先定义升降器的最高位置，玻璃处于最高位置时玻璃下端距水切口的距离大于50MM，玻璃夹持器一般水平放置滑轮位置的确定，玻璃在运动的时候，玻璃的质心在两滑轮中心线上，使玻璃在升降的时候能保持稳定，当升降器导轨处在基准位置的时候，滑轮与限位点至少20mm的距离。
最低位置的：a前门玻璃升降器，由玻璃的高度确定玻璃升降器的行程，根据玻璃升降器的最高位置和形成定义玻璃升降器导轨的最低位置，玻璃上端高出水切口最多不大于2 mmb.后门玻璃升降器，玻璃下降到最低位置时，玻璃下端与门里板下框之间的最小距离值（大于15mm）；图6 臂式升降器平面布置图图74.限位器限位器布置时应考虑的事项：（1）限位器旋动轴线与铰链轴线应平行（2）在车门开启限位角（要求60°-70°）与门的宽度有关，门越宽，设计的角度可以越小（3）限位器在高度方向上的布置应尽量布置在上、下铰链中间的位置上或向下偏移一段距离（4）在车门开闭过程中，限位器与门玻璃、玻璃导轨、升降器之间的最小距离为6mm（5）限位器盒安装面和门里板有2度以上的夹角，A，B柱和限位器盒的安装面角度一致。
（5）在限位器布置后要进行运动模拟分析5.门框滚压件与密封条形状相匹配对于分体式门内板，滚压件可以是垂直ZX平面的，但是对与整体式内板来说滚压件必须是倾斜的，保证内板在冲压的时候有足够大的拔模角与玻璃导轨断面相匹配滚压件进入门里板的下方伸入量应大于100mm，使滚压件与门内板有充分的连接强度和刚度。
选择滚压件一定要选择成熟的产品，，选择合理的断面，保证门的刚性6.玻璃导轨与门框滚压件的断面相匹配与玻璃形状相匹配与密封条形状相匹配玻璃后导轨应设计成二段，上半部分设计成焊接结构，下半部分设计成活动导轨，以便于锁的拆装性与锁之间的距离大于6mm在门开闭过程中，与门限位器的最小距离大于6mm7.防撞杠防撞杠断面尺寸要满足侧碰撞要求防撞杠外形与门外板之间的最小距离3mm，考虑涂胶要求在玻璃升降过程中,防撞杠与玻璃外表面之间的距离大于10mm.8 密封条密封条类型,密封条分为: 门洞密封条、玻璃导槽密封条、水切口密封条;门洞密封条,当二道密封以上时,门洞密封为辅密封,密封条压缩量一般为3mm左右,同时要考虑门洞焊接面与门框密封面之间的距离,一般定义为12～16mm。
密封条与密封面之间应有明确的位置关系（即密封条有明确的变形方向性）,确保密封效果。
门框密封条,门框密封一般为主密封,密封条的压缩量一般为6mm左右.为确保密封效果,应合理定义密封面,密封面的宽度一般定义为20mm左右,密封面应平滑光顺,无突然变化,面与面之间用大圆角过渡,一般大于50mm。
玻璃导槽密封条,与玻璃导轨、玻璃形状相匹配。
水切口密封条,确保车门与玻璃的密封性。
9 扬声器扬声器的布置位置与门护板的扬声口位置相对应。
扬声器垂直或倾斜向上安装,以满足声音的良好传递效果。
扬声器的电源插头口向下一定角度,以防进水和其它杂质。
10 门外把手门外把手的运动机构与玻璃外表面之间的间隙大于7mm七、门总成主要钣金件设计1 门外板门外板设计应满足整体的造型要求,应有足够的强度与刚度.门外板与门内板的压合边宽度8mm左右,小圆角拐角处不压合.门外板把手的安装高度应满足人机工程学要求,门外板把手的安装处的凹坑应能顺利地伸进去手,以满足门开关的要求,凹坑的侧壁与门冲压方向(一般为y轴)的夹角10o以上,以满足冲压工艺要求.在门外板水切口处,门内、外板水切口加强板之间的距离,应满足玻璃装配要求,一般定义为25mm以上。
门外板拐角处的包边尺寸见如图所示。
2 门内板门内板的类型:门内板可分为整体式或分体式.分体式门内板一般分前后二块,前侧(铰链侧)料厚较厚,一般为 1.2mm；后侧(门锁侧)料厚较薄,一般为0.7mm。
车门设计是根据门周围的主断面进行的，基本要求是：A柱、B柱在Y轴方向的高度应大于60mm，门槛部位在Y轴方向的高度应大于80mm。
以保证车身的整体刚性。
门内板的结构应满足安装车门辅件的要求(门铰链、限位器、锁、升降器等),包括辅件的安装与拆装,因此,在门内板上设计一些安装面和安装孔。
升降器安装孔应进行DMU拆装分析。
定义合理的密封面,确保门的整体密封性。
密封面包括门洞密封面和门框密封面，一般来说，门洞密封面是车门里板和侧围门洞口设计的基础，应首先完成。
