后门铰链结构设计方案

1引言

某宽体轻客项目是一个数据先导并且完全正向设计的项目。在整个项目过程中，数字模型有机的连接造型与结构，利用数字化数据准确、修改快速、与结构设计无缝接口的优势，与造型设计相互交织互动前进并分阶段不断引入结构可行性分析，最终达到结构可行与造型满意的目的，并以数据形式直接发放。由此可见每一个阶段外观CAS数模CheckList表的检查显得尤为重要，本文针对后门铰链开启检查展开。

2后门铰链轴线布置

开启运动分析核心内容是铰链轴线布置和铰链结构确定，根据整车定义后门需要开启270度，根据造型要求铰链外表面需要与CAS面平齐、而且要保证铰链轴线倾角不能过大。

铰链轴线布置分析步骤如下：

a、确定下铰链Z方向位置（见图1），铰链Z方向位置主要考虑后门下铰链加强板布置的空间，加强板布置空间大小需要考虑两方面因素：首先为了保证强度需要的尺寸，其次是焊接工艺尺寸（主要是焊钳通道空间）和总装工艺尺寸（装配空间）。

b、在确定好下铰链Z方向的位置上大概布置铰链主截面，布置截面时要初步考虑铰链的安装工艺性。通过主截面确定四连杆的四个轴心位置，其中四个连杆长度必需参数化（见图2）。

c、根据步骤二确定的四个轴心，参考标杆车铰链轴线倾角确定四个轴线。利用圆锥交线法参数化轴线内倾角和前倾角值（见图3）。轴线前倾角和内倾角必须是独立参数化的，以便后续步骤调整。

d、参考标杆车上下铰链间距，确定上铰链位置，上下铰链的间距必须是参数化的，分别在上下铰链位置做铰链轴线的法平面（见图4）。

e、在确定的上下铰链法平面上详细布置上下铰链主截面（见图5），布置过程可以通过调整轴线倾角来保证上铰链外表面与CAS面平齐。布置过程中必须详细考虑铰链的安装工艺性、配合间隙，以及四连杆机构结构空间（此时不需要详细设计铰链结构）。

f、DMU运动分析，利用确定的四根轴线，对后门进行运动分析，校核开启后的安全距离。通过GATIA的DMU模块生成在开启过程中安全距离曲线（见图6），通过安全距离曲线可以判断出后门开启过程中最小安全距离是否符合定义要求。

g、参数化调整，通过调整铰链轴线内倾角、前倾角、连杆长度、上下铰链间距三组参数（参数调整必须在合理的范围内），分析后门开启可行性（开启过程中和极限位置的安全距离）。如果通过三组参数调整无法实现后门正常开启，需要调整CAS面。

铰链轴线布置需要进过多轮反复调整校核，最终完全满足需要，必须强调铰链轴线直接关系到后续布置得所有过程，一旦轴线调整后续布置必须全部重新调整，所以轴线布置必须充分分析和布置校核。铰链轴线确定后就要开始详细的铰链结构设计。

3后门铰链设计方案

后门铰链采用的是四连杆机构，由于造型相对标杆车调整量较大，所以铰链结构调整较大，在采用内陷式结构设计时侧围结构成型较困难。综合几个方面因素，铰链结构设计提出三种设计方案。

3.1方案一

设计思路：保证上下铰链与CAS面尽量配合，保证铰链侧边与PARTNGLNE-致。铰链轴线：内倾1.55度，前倾1.1度（见图7）。

外观缺点：为了保证车门打开过程中车门与铰链之间车门与侧围之间的安全距离，车门关闭状态时铰链与车门配合位置，铰链与侧围配合位置间差较大。

外观优点：上下铰链外表面与CAS面平齐。

结构风险：

a、对比标杆车铰链轴线倾角（内倾24度，前倾09度）调整较大，可能影响自动关门效果。

b、为了保证后门全开状态时，后门与侧围之间的安全距离，铰链内外连杆比标杆车加长了20nm，可能存在铰链强度不足，导致门下垂的现象出现。

c、上铰链位置侧围增加分块，导致焊接困难，后期存在漏水风险。

d、铰链安装工艺性较差。

3.2方案二

设计思路：上下铰链均向外凸出，保证X方向上铰链与后门之间没有间隙。铰链轴线：内倾20度，前倾1.5度（见图8）。

外观缺陷：上下铰链向外凸出较多。

外观优点：X方向上铰链与车门之间没有配合间隙。

结构风险：为了保证上下铰链通用，下铰链尺寸相比标杆车样件作微小调整，风险较小。

结构优点：a、四个铰链通用，节约成本。

b、车门连杆装配工艺性好。

3.3方案三

设计思路：上下铰链外表面与CAS面配合，车门连杆与车门配合。铰链轴线：内倾1.0度，前倾1.3度（见图9）。

外观优点：铰链外表面与CAS面外表面配合较好。

外观缺点：铰链车门连杆与外连杆之间配合间差较大。

结构风险：a、铰链结构作了很大调整，存在较大风险。

b、铰链安装工艺性较差。

3.4方案对比分析及确认

铰链结构设计三种方案及标杆车对比分析见表1。

经与造型工程师讨论，综合考虑结构与造型因素等，确认“方案三”为最优方案。

4总结

铰链结构设计需要综合考虑到结构与造型等因素，往往难以使各方面都达到最优，由于该项目是以正向设计为主导，所以在CAS设计阶段，在满足结构要求的情况下，应最大限度的保证外观造型效果。方案三能够争取到外表面的最小改动，使得造型效果一致性得到延续，所以造型设计师更倾向于此方案。