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毕业设计论文轿车车门设计与碰撞分析管理资料

毕业设计（论文）-轿车车门设计与碰撞分析

摘要

　　　车门是车身结构中一个较复杂的总成。

随着社会的发展和汽车工业的繁荣，汽车作为一种交通工具，在人们生活中起着举足轻重的作用。

汽车车身是整车的重要组成部分，而车门作为车身的一个重要组成部分，又发挥着它所特定的功能。

因而对车门也有特定的要求，如开关方便，玻璃升降方便、具有良好的密封、制造工艺性好等。

由此可见，车门结构设计对车身乃至整车都有重大的影响。

　　　本文运用CATIA软件进行车门各系统总成的设计与安装布置，并详细对防撞梁的耐撞性、抗弯性进行分析，并对其结构进行优化。

运用LS－DYNA软件建立侧面碰撞有限元模型，根据C-NCAP侧面碰撞法规要求，进行侧面碰撞CAE仿真模拟，为进一步结构优化奠定了基础。

　　　关键词：

车门；结构；设计；侧面碰撞；计算机模拟

　　　Abstract

　　　Carbodydoorisamorecomplexinthebodystructure.Withthedevelopmentofsocietyandtheprosperityoftheautoindustry,automobileasatraffictool,inpeoplelifeplaysanimportantrole.Thecarbodyisanimportantpartofthewholevehicle,andthedoorsasanimportantpartofthecarbody,andplaywithspecificfunctions.Soonthedooralsohavespecificrequirements,suchasswitchingconvenient,glassliftconvenient,withgoodsealing,manufacturingtechnology.Therefore,thedoorsofbodystructuredesignandthevehiclehassignificantinfluence.

　　　TheuseofsoftwareforeachsystemCATIAthedoorofthedesignandinstallationarrangementanddetailedtoguardagainstthebeamsofthestaminatorun,bentonanalysis,andtooptimizetheuseofitsstructure.ThefinitemodelforacertainautomobilewascreatedwiththesoftwareLS-DYNA.AccordingtotheC-NCAPsideimpactrulesthesimulationanalysiswasfinished，anditestablishedthefoundationforfurtherstructureoptimization.

　　　Topicwords：

Cardoor；Structure；Design；sideimpact；computersimulation

　　　第一章绪论1

车门研究的内容和意义1

汽车CAE技术2

　　　CAE技术简介2

　　　CAE技术在汽车产品开发中的作用2

　　　第二章车门的总成设计和要求3

车门类型的选择3

车门结构的3D建模4

　　　5

　　　6

　　　7

　　　第三章车门附件的布置8

门锁的布置8

窗框结构确定及玻璃升降器布置9

　　　窗框结构的确定9

　　　玻璃升降器的布置10

车门铰链布置及运动校核13

　　　15

　　　16

　　　17

限位器布置及运动校核17

　　　17

　　　限位器运动校核18

车门的密封19

　　　车门的密封19

　　　、性能要求20

　　　第四章防撞梁的结构优化设计21

汽车防撞梁的对比选择21

汽车防撞梁碰撞性能的评价参数22

汽车防撞梁的耐撞性分析23

防撞梁的抗弯性与结构优化23

　　　改变防撞梁的高度25

　　　改变截面料厚30

　　　第五章侧面碰撞仿真分析35

汽车侧面碰撞国内外研究现状35

　　　国外研究现状35

　　　国内研究现状36

C-NCAP侧面碰撞测试方法36

　　　侧面碰撞试验条件36

仿真分析模型建立37

　　　整车侧面碰撞仿真模型建立37

　　　仿真实例38

　　　第六章结论42

　　　参考文献43

　　　致谢44

　　　附录45

第一章绪论

车门研究的内容和意义

　　　随着社会的发展和汽车工业的繁荣，汽车作为一种交通工具，在人们生活中起着举足轻重的作用。

汽车车身是整车的重要组成部分，而车门作为车身的一个重要组成部分，又发挥着它所特定的功能。

　　　车门的结构型式很多，有旋转门，拉门，折叠门和外摆式车门。

后两者主要用于大客车上。

各类车的驾驶员专用门，货车及轿车车门，大多采用旋转门，开门时旋转方向可以是往前顺开门或往后逆开门，顺开门在行车中比较安全。

　　　对车门的要求有：

　　　具有必要的开度，并能使车门停在最大开度，以保证上、下车方便。

安全可靠，车门能锁住，行车或撞车时车门不会自动打开。

　　　开关方便，玻璃升降方便。

　　　具有良好的密封。

　　　具有足够的刚度。

不易变形下沉，行车时不振响。

　　　制造工艺性好，易于冲压并便于安装附件。

　　　外型上与整车协调。

　　　由此可见，车门结构设计对车身乃至整车都有重大的影响，随着经济全球化进程的加快，汽车工业的竞争日益加剧，汽车巨头们都在加紧新车型的设计与开发，由于发动机、底盘设计制造技术基本成熟，新车型便主要体现在电子设备和车身造型的更新上。

同时，为减少新车型的开发成本、缩短新车型的开发周期、提高新产品的市场竞争力，全球各大汽车公司普遍实施了“平台战略”（PlatformStrategy，车身的开发便是该战略的主要组成部分。

目前，在一种新车型的开发项目中，40％的设计师和工程师是在从事与车身相关的开发。

车身与汽车电子一起己经成为目前汽车整车产品中最活跃的因素。

我国的汽车工业同发达国家相比仍然落后很多，归根结底就是因为车身技术的相对落后。

因此，要大力发展我国的汽车工业关键就在于车身技术的发展。

　　　在新车型的开发设计过程中，如何判断车门结构的合理性及车门结构静、动态性能的优劣，并对车门结构设计进行优化，是一项十分重要的工作。

由于车门的结构十分复杂，用经典力学方法很难得到精确的优化解，为了能够计算出车门的刚度和强度，往往对车门结构进行较多的假设和简化，计算模型只能构造得非常简单，与实际的结构形状相差很大。

汽车CAE技术

CAE技术简介

　　　随着科技的发展进步，产品在趋于多样化、智能化的同时，会不可避免地趋于复杂化。

对于复杂的工程，人们都希望能在产品生产以前对设计方案进行精确试验、分析和论证，这些工作需要借助计算机来实现，即CAEComputerAidedEngineering。

CAE是一个包括产品设计、工程分析、数据管理、试验、仿真和制造的综合过程，关键是在三维实体建模的基础上，从产品的设计阶段开始，按实际条件进行仿真和结构分析，按性能要求进行设计和综合评价，以便从多个方案中选择最佳方案，或者直接进行设计优化。

　　　CAE技术主要包括以下三个方面的内容：

　　　1有限元法的主要对象是零件，包括结构刚度、强度分析、非线性和热场计算等内容；

　　　2仿真技术的主要对象是分系统或系统，包括虚拟样机、流场计算和电磁场计算等内容；

　　　3优化设计的主要对象是结构设计参数。

　　　在CAE技术中，有限元法FiniteElementMethod是运用最成功，最广泛的一种数值方法。

它的核心思想是结构的离散化，就是将实际结构假想地离散为有限数目的规则单元组合体。

它将求解域看成是许多称为有限元的小的互相连接的子域单元组成，对每一单元假定一个合适的较简单的近似解，然后推导求解这个域的总的满足条件的解，从而得到问题的解。

目前用于有限元分析的软件很多，如ADINA、PATRAN、NASTRAN、LDEAS、ANSYS等。

CAE技术在汽车产品开发中的作用

　　　实践证明，应用有限元法对整车结构进行分析，可在产品设计初期对其刚度和强度有充分认识，，节省大量的试验和生产费用，是提高产品可靠性、既经济又实用的方法之一。

它在汽车设计及产品开发中的直用使得汽车在轻量化、舒适性和操纵稳定性方面得到改进和提高。

第二章车门的总成设计和要求

车门类型的选择

　　　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，在车门设计过程中，应充分考虑结构要素的完整统一和与车身其它相关要素的协调匹配。

　　　车门有多种类型（表2－1）。

不同类型的车门可分为车门本体、车门附件两部分。

车门本体属白车身范畴，指作为一个整体涂漆、未装备状态的饭金焊接总成，包括车门内外板、加强板和窗框等，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及总成，其中包括车门锁、铰链、限位器、玻璃、拉手、操纵钮、出风口、密封件及内外装饰件等，另外还有一些其它的在车门上装备的附件，如烟灰盒、扬声器、放物袋、限位块和行程开关等。

车门的基本结构。

表2－1车门分类

分类方式类型特点及常用车型

开启方式旋转门用于大多数汽车

折叠门多用于客车

拉门多用于轻型客车

结构整体式车门刚度好、质量高、随形性好

分体式车门钣金件减小、材料利用率高、视野性能好

窗框有窗框车门用于大多数汽车、可为独立窗框或整体式车门

无窗框车门敞篷车、硬顶车、运动车使用

旋转方式逆开门较少采用，仅为方便上、下车

顺开门安全性好，车门误开时，不会因为气流作用吹开门，较常用

上开门用于轿车和轻型车的背门，也用于低矮的汽车

　　　根据整车车身结构对车门结构的要求，采用轻量化设计、保证良好的视野性等因素，应当选择分体式结构。

由于滚压窗框车门降低模具难度和成本，极大提高材料利用率，而且门框细而均匀，有更大范围的视野。

所以，本次设计采用的是分体式液压窗框车门。

车门结构的3D建模

　　　左车门由钣金焊接总成、附件及内饰构成。

总成构成如下表2－2所示：

　　表2－2左车门构成

左车门构成

钣金焊接总成附件内饰

左前门焊接总成左前车门玻璃总成左前车门内护板总成

左前门外板左前车门玻璃升降器总成左前车门开关饰板

左前门里板焊接总成左前车门锁总成左前车门内开手柄护罩

左前门里板左前车门内开手总成左前车门上饰板总成

前门铰链安装板总成左前车门外开手总成

左前门铰链加强板左前车门内挡水条

左前门门锁加强板左前车门外挡水条

左车门窗框总成前车门锁扣总成

左前门防撞杆前门铰链总成

左车门窗沿内加强板前车门限位器总成

左车门窗沿外加强板前车门洞密封条总成

左车门拉手盒支架左前车门防水膜总成

前车门锁机构螺母板总成左外后视镜

左前车门密封条总成

　　　根据以上车门的构成，基于CATIA软件完成车门设计的一些相