1、第八章 前車門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一節(jié) 概 述1. 前車門系統(tǒng)零部件結(jié)構(gòu)組成 ：一般情況下，前車門系統(tǒng)零部件包括：車門鈑金焊接總成、車門鉸鏈、車門玻璃、玻璃呢槽、玻璃升降器總成、玻璃導(dǎo)軌、內(nèi)外擋水條、門鎖總成（含鎖體、鎖扣、鎖芯、內(nèi)外把手等）、車門限位器總成、車門內(nèi)飾板等。如圖1所示。圖1 前車門系統(tǒng)零部件組成車門鈑金焊接總成是車門系統(tǒng)各零部件的安裝載體，因此車門的結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)是否合理、車門的結(jié)構(gòu)剛性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是否能夠滿足車門系統(tǒng)各零部件的功能實(shí)現(xiàn)就成了車門系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。車門鈑金焊接總成組成零件：車門外板、車門內(nèi)板、車門防撞梁、車門玻璃導(dǎo)軌、車門鎖安裝加強(qiáng)件、車門鉸鏈安裝加強(qiáng)件、外后視鏡安裝加

2、強(qiáng)件及其它局部加強(qiáng)件等。如圖2所示。圖2 車門鈑金焊接總成零部件組成2. 車門系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本技術(shù)要求：（1）車門開(kāi)啟時(shí)應(yīng)保證乘員上下車的方便性，要合理確定車門數(shù)，車門的開(kāi)口位置，設(shè)計(jì)車門的開(kāi)口大小和形狀，并且車門要能夠停留在最大開(kāi)度的位置上。（2）車門在開(kāi)啟過(guò)程中不應(yīng)和車身的其它部位發(fā)生干涉。（3）車門關(guān)閉后，要鎖止可靠、安全，行車中車門不會(huì)自動(dòng)打開(kāi)。（4）車門機(jī)構(gòu)操縱要方便，包括車門開(kāi)關(guān)自如，玻璃升降輕便等。 （5）車門應(yīng)具有良好的密封性能。（6）具有大的透光面，滿足側(cè)向視野要求。 （7）門體應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，保證車門工作可靠，減小車門部分振動(dòng)，提高車輛側(cè)向碰撞的安全。（8）車門應(yīng)具有

3、足夠的安裝剛度，防止車門下沉。（9）車門應(yīng)具有良好的制造工藝。（10）車門造型上應(yīng)與整車協(xié)調(diào)一致，包括外表面形狀，覆蓋件的分塊，門縫的設(shè)計(jì)和內(nèi)飾。3. 車門系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則：（1）車門系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總原則：由外而內(nèi)、先外板后內(nèi)板、先斷面再數(shù)模、先周邊再內(nèi)部的而過(guò)程。（2）車門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則：零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)盡可能簡(jiǎn)單，便于制造；零件之間的搭接結(jié)構(gòu)合理，便于裝配操作；零件的分塊盡可能過(guò)合理，減少?gòu)U料的產(chǎn)生，減低成本；在制造可行的前提下，零件的數(shù)量和分塊盡可能少。（3）車門開(kāi)度原則：對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，要求門開(kāi)關(guān)靈活、輕便、自如，限位可靠；上下車方便性，開(kāi)度應(yīng)足夠；一般車門開(kāi)度角不低于60度或開(kāi)度不小于650m

4、m。（4）車門可靠原則：足夠的強(qiáng)度、剛度，不允許因變形、下沉而影響車門開(kāi)關(guān)的可靠性；車門開(kāi)關(guān)時(shí)不允許有振動(dòng)噪聲；部件性能可靠、不干涉；碰撞時(shí)車門不能自行打開(kāi)，滿足碰撞時(shí)對(duì)乘員的保護(hù)。（5）車門輕量化原則：選擇輕質(zhì)材料，在滿足要求的情況下，盡量減小零件尺寸和壁厚。（6）車門附件布置原則：各附件能夠發(fā)揮其應(yīng)有功效；各附件的工作狀態(tài)、工作環(huán)境達(dá)到最佳效果；各附件安裝、拆卸方便，便于維修。（7）車門電器布置原則：各電器能夠發(fā)揮其應(yīng)有功效；各電器的工作狀態(tài)、工作環(huán)境達(dá)到最佳效果；各電器安裝、拆卸方便，便于維修。（8）對(duì)視野性要求：盡量加大車門窗口及玻璃尺寸，病合理布置三角窗的位置、大小、形狀。（9）對(duì)密

5、封性要求：車門應(yīng)具有良好的氣密封性，雨、雪、塵不能進(jìn)入車內(nèi)。（10）參數(shù)化同步工程原則：車門設(shè)計(jì)的過(guò)程是一個(gè)不斷修改的過(guò)程，參數(shù)化可以方便快捷的修改；根據(jù)車門與側(cè)圍、附件、成型、人機(jī)、安全等之間的相互影響，同步工程可以使相關(guān)的人員同時(shí)設(shè)計(jì)與更改，節(jié)約設(shè)計(jì)周期。4. 車門系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬點(diǎn)：車門系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)硬點(diǎn)：外板曲面、分縫線、門鎖結(jié)構(gòu)、內(nèi)板結(jié)構(gòu)、密封間隙、鉸鏈中心線長(zhǎng)度、姿態(tài)、玻璃升降器位置和玻璃曲面等。5. 車門系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程：車門系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程如圖3所示。圖3 車門系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程第二節(jié) 車門鉸鏈的布置與設(shè)計(jì)1. 車門鉸鏈的布置與設(shè)計(jì)主要解決的內(nèi)容：（1）車門鉸鏈的法規(guī)要求：國(guó)內(nèi)適用于M1類和N1類汽

6、車的相關(guān)法規(guī)汽車門鎖及車門件的性能要求和試驗(yàn)方法（GB150862006）；歐洲的技術(shù)法規(guī)ECE/R11；歐盟的技術(shù)指令EEC/70/387；關(guān)于門鎖及車門保持件的全球技術(shù)法規(guī)。 （2）車門鉸鏈的布置要求：包括包括鉸鏈結(jié)構(gòu)型式的確定、鉸鏈中心線和鉸鏈中心距的確定等。（3）車門鉸鏈的工藝要求：包括鉸鏈的結(jié)構(gòu)制造工藝性和安裝調(diào)整工藝性等。2. 車門鉸鏈的布置：車門鉸鏈軸線的布置是車門設(shè)計(jì)的一項(xiàng)主要工作，直接影響到車門的開(kāi)度、門柱的尺寸及車門分縫線的位置和形狀，鉸鏈的布置主要包括鉸鏈結(jié)構(gòu)型式的確定、鉸鏈中心線和鉸鏈中心距的確定。在車門鉸鏈布置中需要特別注意的幾個(gè)問(wèn)題如下：（1）車門上下鉸鏈軸線必須在

7、同一直線上，鉸鏈軸線一般習(xí)慣心里是設(shè)計(jì)成具有內(nèi)傾角（04）和后傾角（04），以便車門能夠自動(dòng)閉合；經(jīng)驗(yàn)表明，鉸鏈軸線無(wú)論如何設(shè)定，其傾角（相對(duì)Z軸）盡可能不要大于“ 2”。也有資料說(shuō)明：鉸鏈軸線應(yīng)該平行于”Z”軸，既沒(méi)必要里傾或外傾，也沒(méi)必要前傾或后傾；由于各種條件限制，鉸鏈的軸線不但無(wú)法里傾或后傾，而且還需要外傾或前傾。圖3所示車門內(nèi)傾角和后傾角的“+”和“-”的定義，表1是微車已開(kāi)發(fā)車型前門鉸鏈的布置情況，表2是奇瑞公司部分車型車門鉸鏈的布置情況。圖4 車門內(nèi)傾角和后傾角的“+”、“-”定義表2 奇瑞公司部分車型車門鉸鏈的布置車型前側(cè)門內(nèi)傾角（deg)前側(cè)門后傾角（deg)后側(cè)門內(nèi)傾角（d

8、eg)后側(cè)門后傾角（deg)A183.52.1/S1111.875.230T112.0202.08度0度A2104.1-1.891.8B140.0551.920.0621.93B210.53.203M112221.8S2203.5/B1310/P110.0050.50.0180.51S12-22.1/B2303.5/（2）鉸鏈中心距的確定可參考車門長(zhǎng)度，一般情況下鉸鏈中心距/車門長(zhǎng)度33%，即“鉸鏈間距HS（hinge spread）”與“鉸鏈鎖柱間距DL(door length)”的比值1/3；在結(jié)構(gòu)允許的情況下，車門上下兩鉸鏈之間的距離盡可能的做到最大，上鉸鏈的上端與下鉸鏈的下端最好保持4

9、00mm左右的間距。如圖5所示。圖5 鉸鏈中心距的確定示意圖（3）車門鉸鏈軸線確定后，必須以軸線為中心進(jìn)行車門開(kāi)啟運(yùn)動(dòng)校核，校核車門在最大開(kāi)度位置時(shí)，車門與車身其它部件是否存在干涉。鉸鏈最大開(kāi)啟角度是由門的開(kāi)度決定的。門的開(kāi)度設(shè)定一般由車身總布置來(lái)完成，在造型設(shè)計(jì)時(shí)初步的可行性分析時(shí)考慮上下車的空間是否足夠、儀表板的進(jìn)出的可行性、以及相應(yīng)A、B柱結(jié)構(gòu)的可行性時(shí)，即確定了門車的開(kāi)啟角度。車門最大開(kāi)度角一般取6570范圍。一般情況下，鉸鏈的最大開(kāi)啟角度要比門的開(kāi)度小35，以避免門過(guò)開(kāi)時(shí)與車身發(fā)生干涉變形；在門閉合時(shí)，鉸鏈仍有35的夾角，以避免鉸鏈自身干涉。（4）為避免車門打開(kāi)時(shí)與其它車身部件干涉，

10、鉸鏈的軸線應(yīng)盡可能外移，使其靠近車身側(cè)面。鉸鏈軸線布置越靠近車門外板和車門前端就越有利；原因是：軸線越靠近車門外板，門完全打開(kāi)后，前門與翼子板間隙以及前后門間隙就越大，避免干涉；軸線越靠近車門前端，門旋轉(zhuǎn)時(shí)，其對(duì)A、B柱的侵入量越小。一般情況下侵入量不超過(guò)50mm，如果該值過(guò)大，則鉸鏈的整個(gè)強(qiáng)度變?nèi)?，且?duì)整個(gè)A柱與B柱的截面影響很大，對(duì)控制門下垂、OFFSET偏置碰等也非常不利。圖5是鉸鏈對(duì)A柱、B柱侵入量影響的關(guān)鍵尺寸。圖6鉸鏈對(duì)A柱、B柱侵入量影響的關(guān)鍵尺寸（5）車門在最大開(kāi)度位置時(shí)，校核上下車方便性和上車后關(guān)門方便性。（6）鉸鏈初步布置并確定后，即可確定鉸鏈?zhǔn)欠窨梢匝赜?，如果已有的鉸鏈各

11、項(xiàng)條件均可滿足設(shè)計(jì)要求，則可采用已有的鉸鏈，否則則必須重新開(kāi)發(fā)。車門鉸鏈的結(jié)構(gòu)型式多種多樣，大致結(jié)構(gòu)型式如圖7所示。圖7 車門鉸鏈的結(jié)構(gòu)型式（7）校核門在開(kāi)關(guān)的過(guò)程中，鉸鏈與門、門與翼子板、門與側(cè)圍之間的匹配關(guān)系是否滿足要求，同時(shí)還要考慮密封條安裝的可行性及密封條的性能能否保證，具體如圖8所示。鉸鏈在安裝時(shí)，安裝工具是否可以正常操作。（a）鉸鏈旋轉(zhuǎn)時(shí)，門內(nèi)板與鉸鏈的最小間隙5mm；（經(jīng)驗(yàn)值）（b）鉸鏈旋轉(zhuǎn)時(shí)，前門外板與翼子板的最小間隙2.5mm；（經(jīng)驗(yàn)值） （c）鉸鏈旋轉(zhuǎn)時(shí)，門邊緣與A柱的最小間隙5mm；（經(jīng)驗(yàn)值）（d）鉸鏈的安裝工具與門邊緣（靜止或旋轉(zhuǎn)）的最小間隙1mm。（經(jīng)驗(yàn)值）圖8 車門

12、鉸鏈安裝后相關(guān)零部件的間隙關(guān)系3. 鉸接式車門鉸鏈的法規(guī)要求：國(guó)際上不同的國(guó)家對(duì)鉸鏈都作了詳細(xì)的法規(guī)要求，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期就需要確定車輛是否出口，出口到那些國(guó)家，各國(guó)法規(guī)對(duì)鉸鏈的要求如表3所示。表3 鉸接式車門鉸鏈的法規(guī)要求國(guó)家法規(guī)具體要求中國(guó)GB15086-2006橫向載荷：8890N縱向載荷：11110N美國(guó)FMVSS206橫向載荷：2000 1bs（907kgf）縱向載荷：2200 1bs（1134kgf）歐洲EEC70/387橫向載荷：889 daN（907kgf）縱向載荷：1111daN（1134kgf）ECE11/02橫向載荷：889 daN（907kgf）縱向載荷：1111 daN

13、（1134kgf）4. 鉸鏈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：鉸鏈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要滿足兩個(gè)要素：一是重量最小，一是剛度最大；即在滿足剛度的前提下，盡量減小料邊。鉸鏈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括：確定鉸鏈的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，即確定鉸鏈各部分結(jié)構(gòu)形式、材料、料厚和尺寸，并完成2D和3D數(shù)據(jù)制作。（1）鉸鏈的功能：a）聯(lián)接：將車門與車身聯(lián)接在一起；b）旋轉(zhuǎn)：使車門能夠旋轉(zhuǎn)自由開(kāi)啟；c）限位：使車門能保持在一定的角度或檔位；d）保持：保持車門能夠正常開(kāi)啟，不下垂。（2）鉸鏈的組成：a）固定頁(yè)：與車身聯(lián)接的部分；b）旋轉(zhuǎn)頁(yè)：與車門連接的部分；c）銷軸：使旋轉(zhuǎn)頁(yè)與固定頁(yè)鉸接在一起的軸件；d）襯套：旋轉(zhuǎn)頁(yè)與軸之間的耐磨部件。（3）鉸鏈的結(jié)構(gòu)選擇：車門

14、鉸鏈的結(jié)構(gòu)型式如圖7所示，根據(jù)對(duì)“BENCHMARK”的結(jié)構(gòu)分析，結(jié)合已開(kāi)發(fā)產(chǎn)品鉸鏈的結(jié)構(gòu)引用的可行性分析，選擇鉸鏈的結(jié)構(gòu)型式。 （4）鉸鏈的材料：鉸鏈的材料一般選擇“SPHC/5.0、 QSTE420TM/5.0或 SAPH370/5.0”。（5）鉸鏈安裝處的典型截面：如圖8所示，該截面應(yīng)體現(xiàn)以下信息前門內(nèi)板、外板、翼子板、側(cè)圍外板、側(cè)圍內(nèi)板、鉸鏈、鉸鏈加強(qiáng)板、鉸鏈安裝板、玻璃、緊固螺栓、密封條、門護(hù)板、安裝工具等。 （6）鉸鏈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題：A）鉸鏈的旋轉(zhuǎn)頁(yè)及固定頁(yè)安裝孔一般都設(shè)計(jì)為直徑12mm，這樣可以更好的容公差；b）鉸鏈的固定頁(yè)翻邊要滿足鉸鏈螺栓的極限調(diào)整情況下不干涉，

15、并且有1.5mm的余量；c）鉸鏈的安裝孔邊緣線距料邊最小距離不小于4.5mm。5. 鉸鏈的2D 圖及技術(shù)要求：鉸鏈的2D 圖可以根據(jù)3D數(shù)據(jù)導(dǎo)出并標(biāo)注相關(guān)的尺寸，并在2D圖上明確以下的具體技術(shù)要求（1）未注尺寸公差按QC/T286，未注形位公差按GB/T13916；未注尺寸依據(jù)3D數(shù)據(jù)；（2）鉸鏈轉(zhuǎn)軸的脫出力4900N；（3）鉸鏈表面不得有銹蝕、毛刺、裂紋及過(guò)多的防銹油等；（4）鉸鏈的開(kāi)啟閉合轉(zhuǎn)動(dòng)力矩在0.5-1.2Nm之間；（5）在圖示區(qū)域壓印以下內(nèi)容：字深0.5mm、CAC標(biāo)記、零件號(hào)、供應(yīng)商代碼、法規(guī)號(hào)的要求；（6）鉸鏈表面鍍鋅處理Fe/Ep.Zn8，按QC/T625要求；（7）門鉸鏈性

16、能應(yīng)符合QC/T586的性能要求和試驗(yàn)方法,并符合歐標(biāo)ECE11/02、EEC70/387的相關(guān)要求；耐久性：鉸鏈應(yīng)進(jìn)行110000次耐久性試驗(yàn)，試驗(yàn)后鉸鏈應(yīng)能正常工作，無(wú)異響；（8）圖示為左后門上鉸鏈(XX-6206010),右后門上鉸鏈(XX-6206020)與左后車門上鉸鏈對(duì)稱；（9）零件的材料和材質(zhì)必須滿足：EU DIRECTIVE 2000/53/EC；（10）限位機(jī)構(gòu)CO2后，焊接可靠，無(wú)漏焊、虛焊、毛刺、飛濺、焊縫成形不良、氣孔、 裂紋、燒穿、未焊透等現(xiàn)象，焊后打磨平整；（11）車門鉸鏈的法規(guī)件型號(hào)：前側(cè)門6106AAN 、后側(cè)門6206AAN。第三節(jié) 前側(cè)門防撞梁的設(shè)計(jì)車身上的

17、防撞梁是車身結(jié)構(gòu)的一部分，按位置來(lái)分主要有三種：位于前保險(xiǎn)杠后面的前防撞梁，車門上的側(cè)防撞梁（也叫車門防撞梁）和后防撞梁，分別用來(lái)抵御來(lái)自正面、側(cè)面及后面的碰撞沖擊。汽車側(cè)門防撞桿位于側(cè)門內(nèi)外板之間，在汽車發(fā)生碰撞的時(shí)候，能夠保證車內(nèi)的生存空間，很好保護(hù)乘員的身體及生命安全。尤其是在側(cè)碰中，較好的防撞桿設(shè)計(jì)，能夠最大限度的減小側(cè)門的變形，以及側(cè)圍的縱向侵入，甚至可以有效地避免B柱發(fā)生局部的側(cè)向侵入嚴(yán)重的現(xiàn)象，從而減少汽車撞擊對(duì)車內(nèi)乘員的傷害。對(duì)于后碰，后門防撞桿就顯得很重要了，尤其是小車，在后碰得過(guò)程中，撞擊對(duì)后門的沖擊力很大，往往會(huì)造成后門鈑金變形嚴(yán)重，門窗玻璃破碎，門鎖損壞嚴(yán)重，而法規(guī)要求

18、在后碰以后，后門能夠打開(kāi)。這就要求防撞桿能夠有效的將碰撞力傳遞出去，減小碰撞對(duì)門的損壞。1. 車門防撞梁的結(jié)構(gòu)形式：側(cè)門防撞桿的結(jié)構(gòu)形式主要分為兩種：防撞板式結(jié)構(gòu)和防撞管式結(jié)構(gòu)，如圖9所示。（a）防撞板式結(jié)構(gòu)（b）防撞管式結(jié)構(gòu)圖9 側(cè)門防撞桿的結(jié)構(gòu)形式（1）防撞板式防撞梁截面結(jié)構(gòu)：防撞板式防撞梁截面有單幾字型截面和雙幾字型截面結(jié)構(gòu)。如圖10、圖11所示。圖10 單幾字型截面圖11 雙幾字型截面在等重同材料的前提下，不同截面的防撞板吸能比較分析如圖12所示。圖12 不同截面的防撞板吸能比較分析從上圖示可以看出，單幾字型結(jié)構(gòu)的防撞板比雙幾字型的吸能效果明顯好。（2）防撞管式防撞梁截面結(jié)構(gòu)：防撞管式

19、結(jié)構(gòu)防撞梁，根據(jù)鋼管截面結(jié)構(gòu)可以分為圓管截面和橢圓截面，如圖13所示。（a）圓管式截面 （b）橢圓管式截面圖13 防撞管式防撞梁截面（3）防撞板式和防撞管式防撞梁截面結(jié)構(gòu)性能對(duì)比：A）防撞管式防撞梁接觸面積小，防護(hù)空間小于防撞板式防撞梁，對(duì)乘員容易造成傷害；B）防撞管式防撞梁在斷裂處有可能形成尖角，對(duì)乘員安全有隱患；防撞板式防撞梁接觸面積大，在斷裂處不容易形成尖角；C）在碰撞過(guò)程中，防撞管式防撞梁太強(qiáng)，有可能會(huì)鎖死車門；防撞板式防撞梁則不會(huì)，且可以傳導(dǎo)部分能量；D）防撞管式防撞梁是直桿，不能按車門的弧形設(shè)計(jì)，一般其靠車門較遠(yuǎn)；防撞板式防撞梁可以按車門的弧形設(shè)計(jì)，可以更好地利用車門內(nèi)部空間，同時(shí)

20、防撞梁靠車門外板較近，在碰撞過(guò)程中能更早更好地發(fā)揮其吸能作用；E）防撞管式防撞梁熱處理后焊接性能比較差，在側(cè)碰過(guò)程中可能發(fā)生支架脫落或者焊縫失效，吸能效果大大降低；雙相鋼（1000Mpa /DP）或者馬氏體鋼（1200Mpa）的含碳量很低，焊接性能較好；F）防撞管式防撞梁需要采用前后支架與車門聯(lián)接，過(guò)程成本較高；防撞板式防撞梁可以直接焊接在車門上，過(guò)程成本低；G）在同等質(zhì)量同等強(qiáng)度的前提下，防撞管式防撞梁和防撞板式防撞梁的吸能效果大致相同，但達(dá)到載荷峰值時(shí)防撞板式防撞梁的潰縮量小于防撞管式防撞梁，即防撞板式防撞梁在侵入量小的時(shí)候能夠吸收更多的能量，也就是可以將更少的能量傳導(dǎo)給其它零件，可以更早

21、更好地發(fā)揮防撞梁的作用，更大程度地保護(hù)乘員空間。2. 車門防撞梁的布置設(shè)計(jì)：無(wú)論是防撞板式的防撞梁還是防撞管式的防撞梁，在布置時(shí)主要考慮以下兩個(gè)方面的因素：（1）前碰時(shí)考慮整車碰撞能量的傳遞路徑，側(cè)碰時(shí)考慮R點(diǎn)的位置。防撞梁在前碰和側(cè)碰過(guò)程中，具有舉足輕重的作用；在前碰中，防撞梁主要起傳力的作用，輔助窗框加強(qiáng)板將側(cè)門受到的力由前段傳導(dǎo)后段，從而減小側(cè)門的變形；在側(cè)碰中，防撞梁則是最主要的受力件之一。在前碰過(guò)程中，沖擊力主要有三條渠道向后傳遞，分別是A 柱、側(cè)門（主要是門框加強(qiáng)板和防撞桿）、側(cè)門檻，如圖14所示。圖14 正面碰撞過(guò)程中力的傳遞通常情況下，車門防撞梁的布置型式可分為“Y”字形和“一

22、”字形結(jié)構(gòu)，如圖15所示。圖15 車門防撞梁的布置型式有些車型會(huì)在外板和外板窗臺(tái)加強(qiáng)板之間，增加防撞梁，既可以增加門窗臺(tái)的傳力效果，也有利于側(cè)碰，如圖16所示。圖16 隱形車門防撞梁的布置型式在側(cè)碰過(guò)程中，防撞梁既是受力件，也是連接件，好的防撞梁設(shè)計(jì)，可以將整車作為一個(gè)整體，來(lái)對(duì)抗整個(gè)側(cè)碰的沖擊，如圖17所示。圖17 側(cè)面碰撞車門受力示意圖從圖17中我們可以看到，防撞桿首先要處在MDB(可移動(dòng)可變性壁障)的范圍之中，由于整車前后門尺寸關(guān)系，后側(cè)門的防撞梁往往無(wú)法全部都處在MDB的范圍之內(nèi)，這樣就要求防撞管的連接板要有足夠的強(qiáng)度。一般希望防撞梁布置在MDB范圍內(nèi)，且最好能布置在MDB的中線左右，

23、這樣側(cè)碰效果會(huì)更好，但布置防撞梁時(shí)需要考慮到側(cè)門外板的抗凹性能，又希望將防撞梁的位置布置的高一些，所以最終布置時(shí)需要對(duì)這兩方面進(jìn)行權(quán)衡。在側(cè)碰過(guò)程中，防撞梁可以有效地保證乘員的生存空間。整車在受到側(cè)面沖擊時(shí)，上半身有一定的活動(dòng)空間，而腰部以下及胯步往往沒(méi)有移動(dòng)的可能性，因此這個(gè)部位的保護(hù)也是很重要的，所以我們希望防撞梁的布置能最大可能地通過(guò)乘員的R點(diǎn)，如圖18所示。圖18 防撞梁的布置與乘員的R點(diǎn)的關(guān)系防撞梁在布置時(shí)，盡量增大防撞梁與側(cè)圍的接觸面，以便在側(cè)碰時(shí)更好地起到防護(hù)作用，如圖19所示。圖19 防撞梁布置時(shí)與側(cè)圍重疊量示意圖（2）防撞梁布置時(shí)應(yīng)考慮四門附件的布置，防止出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。在側(cè)門

24、內(nèi)外板之間除了防撞桿以外，還有玻璃升降系統(tǒng)、玻璃導(dǎo)軌、門鎖、車門限位器等。防撞梁布置時(shí)應(yīng)與這些部件的最小間隙盡量保證在10mm以上，與玻璃升降過(guò)程中的最小間隙應(yīng)該保證在15mm以上。另外還應(yīng)考慮到在防撞梁上涂隔震膠保證側(cè)門外板的抗凹性能，在布置時(shí)應(yīng)該考慮到防撞梁（板）與側(cè)門外板的間隙，一般要求在5mm左右，如果間隙過(guò)小，容易導(dǎo)致側(cè)門外板鼓包，間隙過(guò)大，隔震膠不起作用。3. 車門防撞管（板）梁的材料及工藝：防撞管梁的材料一般都選擇16MnAl，兩端與車門內(nèi)板的連接板采用冷沖壓成型鋼板，材料抗拉強(qiáng)度在600MPa左右，材料厚度在1.8mm2.5mm之間。（微車的車門防撞梁，為了降低成本，采用Q23

25、5A鋼管）防撞板梁的材料一般采用高強(qiáng)度鋼板進(jìn)行冷沖壓成型，材料的抗拉強(qiáng)度在1000Mpa-1200Mpa之間。根據(jù)車門防撞梁的材料特點(diǎn)，將車門防撞梁分為三類：鋁合金防撞梁、碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）/AL混合結(jié)構(gòu)防撞梁、超高強(qiáng)度鋼車門防撞梁。（1）鋁合金防撞梁：鑒于車輛輕量化設(shè)計(jì)、節(jié)能減排的要求，輕質(zhì)鋁合金防撞梁在汽車上的運(yùn)用越來(lái)越多，防撞梁采用鋁合金擠出工藝加工，具有良好的吸能及彎曲性能，材料的屈服強(qiáng)度在350Mpa左右，抗拉強(qiáng)度在400Mpa左右，鋁合金防撞梁與鋼支架采用鉚接。這在高級(jí)轎車上采用的比較廣泛。（2）碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）/鋁（AL）混合結(jié)構(gòu)防撞梁：碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP

26、）具有良好的比強(qiáng)度和比剛性特性，結(jié)合鋁合金良好的塑性變形能力及CFRP的高強(qiáng)度能力，組合形成碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）/鋁（AL）混合結(jié)構(gòu)防撞梁，具有高強(qiáng)度鋼板防撞梁相同的吸能能力，其結(jié)構(gòu)如圖20所示。圖20 碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）/鋁（AL）混合結(jié)構(gòu)防撞梁結(jié)構(gòu)（3）超高強(qiáng)度鋼車門防撞梁：高強(qiáng)度鋼車門防撞梁，其成型方法有熱成型沖壓和冷成型工藝；熱成型沖壓工藝具有可以成型比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、成型回彈小的特點(diǎn)，但成本較高；冷成型工藝有輥壓成型和沖壓成型。目前考慮到原材料的制造機(jī)采購(gòu)成本、防撞梁的制造工藝和制造成本，通過(guò)感應(yīng)淬火工藝獲得超高強(qiáng)度鋼車門防撞梁的一種比較普遍采用的方法，通過(guò)感應(yīng)淬火獲得馬

27、氏體顯微組織。 （4）對(duì)車門防撞梁開(kāi)發(fā)的幾點(diǎn)要求： A. 對(duì)原材料的要求：車門防撞梁用熱軋鋼板和鋼卷材料特性如表4所示。表4 車門防撞梁用熱軋鋼板和鋼卷材料特性表B.機(jī)械性能要求：針對(duì)車門防撞梁，一般考察其強(qiáng)度、塑性、韌性、延遲斷裂特性等幾個(gè)常用的機(jī)械性能指標(biāo)加以控制。車門防撞梁的強(qiáng)度要求是通過(guò)防撞梁全尺寸管段拉伸試驗(yàn)測(cè)量其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度來(lái)加以控制。車門防撞梁的塑性要求是通過(guò)斷后延伸率來(lái)控制的，在考慮防撞梁的塑性要求時(shí)必須兼顧強(qiáng)度要求。車門防撞梁的韌性要求是通過(guò)沖擊試驗(yàn)測(cè)量防撞梁的韌脆轉(zhuǎn)化溫度來(lái)控制的，由于汽車的使用溫度范圍在-4080，因此車門防撞梁的韌脆轉(zhuǎn)化溫度必須確保在-40以下。延

28、遲斷裂是在靜止應(yīng)力作用下，材料經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后突然脆性破壞的一種現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是材料-環(huán)境-應(yīng)力相互作用而發(fā)生的一種環(huán)境脆化，是氫致材質(zhì)惡化的一種形態(tài)。高強(qiáng)度鋼板一般都存在氫脆現(xiàn)象，當(dāng)鋼的強(qiáng)度增加時(shí)，延遲斷裂的敏感性也隨之提高。C.試驗(yàn)要求：通過(guò)試驗(yàn)考察車門防撞梁的塑性變形能力和吸能能力。試驗(yàn)方法有：準(zhǔn)靜態(tài)三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)和高速落錘試驗(yàn)。圖21 準(zhǔn)靜態(tài)三點(diǎn)彎曲試驗(yàn) 圖22 高速落錘試驗(yàn)高速落錘試驗(yàn)要求：1.設(shè)備噸位：10T2.壓頭半徑：R1523.跨距：默認(rèn)為600mm，實(shí)際可以根據(jù)側(cè)門防撞布置設(shè)置；4.試驗(yàn)速度：50mm/min；5.試驗(yàn)方位：0、90、180；準(zhǔn)靜態(tài)三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)要求：1.試驗(yàn)采用

29、不變形圓管（熱處理后）或防撞板；2.防撞桿必須放在滾子上，且根據(jù)壓頭的位置和支撐距離相應(yīng)布置角支架的位置，使壓頭處于兩角支架中點(diǎn)的正上方；3.必須使用標(biāo)準(zhǔn)的壓頭加載，30050mm；4.加載速度為4.5mm/min。4. 車輛側(cè)面碰撞法規(guī)要求：美國(guó)與歐洲現(xiàn)有的側(cè)面碰撞法規(guī)試驗(yàn)方法差別很大，主要表現(xiàn)在：移動(dòng)障礙壁的質(zhì)量、尺寸及形狀不同；碰撞形式不同；實(shí)驗(yàn)用假人不同；碰撞速度不同；碰撞點(diǎn)的位置不同；乘員損傷評(píng)價(jià)不同。其中，美國(guó)側(cè)面碰撞法規(guī)試驗(yàn)中的碰撞形式為27碰撞角（即臺(tái)車縱橫軸線與臺(tái)車運(yùn)動(dòng)方向的夾角），采用可變形吸能障礙壁，碰撞速度為59.3km/h，假人類型為SID型，乘員損傷評(píng)價(jià)指標(biāo)為胸部、

30、腰部?jī)牲c(diǎn)、頭部；而歐洲ECE/R95側(cè)碰撞保護(hù)中規(guī)定，側(cè)面碰撞形式為0碰撞（即移動(dòng)障礙壁臺(tái)車縱橫線與被試車輛縱橫線垂直），采用可變形吸能障礙壁，碰撞速度為50km/h，假人類型為EURSID，乘員損傷評(píng)價(jià)指標(biāo)為頭部、胸部、腹部和腰部各損傷指標(biāo)。中國(guó)的側(cè)面碰撞法規(guī)要求(GB 20071-2006)與歐洲側(cè)面碰撞法規(guī)要求一致。表5 美國(guó)與歐洲側(cè)面碰撞法規(guī)的試驗(yàn)方法及評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)比法規(guī)號(hào)FMVSS(美國(guó))TRANS/SCI/WP29/R640(歐洲)項(xiàng)目名稱側(cè)面碰撞乘員保護(hù)ECE側(cè)面碰撞乘員保護(hù)碰撞形式臺(tái)車縱橫線與被試車輛垂直，但臺(tái)車運(yùn)動(dòng)方向與臺(tái)車縱橫線成27臺(tái)車運(yùn)動(dòng)方向、臺(tái)車縱橫線與被試車輛垂直試驗(yàn)

31、車質(zhì)量空車質(zhì)量+假人+工具空車質(zhì)量+假人（1）+100kg移動(dòng)障礙壁質(zhì)量/kg1366950全長(zhǎng)/mm4115無(wú)規(guī)定軸距/mm25913000輪距/mm16001500Hneycomb2部分6部分長(zhǎng)度/mm16791500離地間隙/mm280300寬度/mm559500吸能部分材質(zhì)鋁制蜂窩鋁制蜂窩(或等同于鋁制蜂窩)吸能部分剛度規(guī)定了靜態(tài)特性規(guī)定了動(dòng)態(tài)特性及能量吸收性能損傷極限頭部胸部TTI85g（4門車）TTI85g（2門車）腰間加速度130gHIC1000胸部如組織速度1m/s胸部位移42mm胸部沖擊力4.5kN肋骨沖擊力6kN髖骨沖擊力10Kn腹部位移39mm其他性能要求被撞擊一側(cè)試驗(yàn)車

32、門不得打開(kāi)。未被撞一側(cè)車門處于不鎖止?fàn)顟B(tài)，可以拉門把手而將門打開(kāi)。試驗(yàn)過(guò)程中車門不得打開(kāi)。碰撞試驗(yàn)后，不借助任何工具可以將門打開(kāi)。乘員不能甩離座位，試驗(yàn)后假人能夠移出。燃油泄漏量30g/min。其他性能要求附1：C-NCAP與E-NCAP評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表6所示。表6 C-NCAP與E-NCAP評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)項(xiàng)目要求得分罰分項(xiàng)總分1頭部高性能限值：頭部傷害指數(shù)（HIC36） 6503ms合成加速度值 72g低性能限值：頭部傷害指數(shù)（HIC36） 6503ms合成加速度值 72g04分無(wú)016分序號(hào)項(xiàng)目要求得分罰分項(xiàng)總分2胸部高性能限值：壓縮變形量 22mm粘性指數(shù)（VC） 0.32m/s低性能限值：壓縮變形量 42mm粘性指數(shù)（VC） 1.0m/s04分1） 若背板力Fy值過(guò)大，則胸部得分被修正，修正值0-2分；2） 若T12的Fy和Mx值過(guò)大，則胸部得分被修正，修正值0-2分；23腹部高性能限值：腹部力 1.0kN低性能限值：腹部力