某乘用車電動尾門安裝點剛度提升研究

李廣，閆躍奇，楊春花，陳云

（奇瑞汽車股份有限公司，安徽 蕪湖 241009）

前言

隨著汽車技術的不斷發展，人們越來越重視汽車的安全性和使用功能的便利性。電動尾門作為一項技術在汽車上使用越來越多。汽車尾門作為車身結構的重要組成部分，其外部造型，內在零部件的剛強度以及匹配度等必須滿足整車性能的要求[1]。目前市場上某合資品牌車型就出現電動尾門安裝區域變形的嚴重問題（見圖1）。因此，電動尾門安裝點的剛度對整個系統的安全運行起到非常關鍵的作用。

本文通過某乘用車項目電動尾門安裝點（車身骨架側）剛度提升過程研究，提供一種車身正向開發的方法。通過有限元Hypermesh 仿真分析，改進車身結構設計方案，并通過實車試驗驗證。

圖1 故障車圖片

1 分析計算

1.1 模型建立

根據Hypermesh 軟件建立車身模型網格，受力模型圖（見圖2）。

圖2 受力模型圖

1.2 受力分解

電動尾門控制器的控制對象主要是電動撐桿和尾門鎖。電動撐桿主要由電機、推桿、齒條傳動機構和支架組成，主要用來打開和關閉尾門。其中電機內部集成了霍爾傳感器，在門開和關閉的過程中，用于防夾功能的判斷。尾門鎖主要由電機、電機拉線和齒輪等組成，當要打開尾門時，電機首先解鎖，尾門被釋放；當關閉尾門時，電機驅動門鎖閉鎖，并將尾門拉緊到全鎖狀態，關閉尾門[2]。根據網格模型力值計算和分解，在尾門關閉狀態，電動撐桿輸出力1661N，平衡桿輸出力833N，安裝點處的受力PLG 配置遠大于普通氣彈簧配置（約為2 倍）（見表1），模型分析受力圖見（見圖3）。故安裝點剛度要求較高。

表1 受力分解圖

圖3 初版分析應力圖

表2 方案明細表

1.3 方案計算

根據初版數據分析結果，老車型分析結果后背門安裝點剛度1006 N/MM，優化方案如下（見表2），整改后1201N/MM。①D 柱加強板延長，厚度增加0.3mm，增加隔板；②D 柱上連接板延長，厚度增加0.3mm；③增加C 柱上連接板；④C 柱加強板截面加大，并起筋；⑤CD 連接板截面和高度加大，并起筋⑥后頂橫梁加強板厚度增加0.4mm。

優化后分析模型受力圖，D 柱整體框架變形位移量明顯減小（見圖4 和圖5）；尾門鉸鏈安裝安裝點剛度提升幅度15%。

圖4 應力圖優化前

圖5 應力圖優化后

局部關鍵零件受力圖（見圖6），較弱的框架結構得到連續連接加強后，受力更合理：

圖6 局部受力應力圖

2 試驗驗證

2.1 車身固定

在水平地板上，放置四個夾槽夾具，車身水平放置在夾槽夾具上沒確保門檻下止口邊落于夾槽夾具中，且正對左右前門檻最前端和左右后門檻最后端，夾緊止口邊固定。

2.2 試驗方法

安裝機械加載系統、載荷傳感器和加載頭沿安裝點軸線加載載荷，且指向安裝點內部（見圖6）。沿載荷加載方向在被測點處布置位移傳感器，用以測試測量點在最大載荷時變形量。記錄三組有效試驗數據（有效數據范圍約為20%Fmax～100%Fmax）并繪制安裝點加載變形關系曲線，并導出加載變形線性函數F=ks+b，并求出平均靜態剛度值。

公式F=ks+b 中

F：載荷(N)

K：靜態剛度(N/mm)

S：變形量(mm)

b：零點修正值

3.3 試驗結果

安裝點剛度1180N/MM。整車實際路試及匹配效果良好（見圖7）。

圖7 實車試驗狀態

圖8 整車狀態

3 結論

利用CAE 軟件Hypermesh，對CD 柱結構和材料進行優化，找到了提高尾門安裝點剛度優化方案，后部框架整體提高剛性基礎上，局部也進行增強。并結合實車試驗測試，尾門安裝點剛度和CAE 較吻合，提升幅度15%，路試及試驗無問題。為項目節省了時間，有效提高了項目開發效率。