4.车身(车门)课程设计

汽车车身结构与设计

课程设计

题 目 基于ANSYS的轿车车门建模

及有限元分析

班 级 06机械设计制造及其自动化

（现代汽车技术）

姓 名 学 号 指 导 教 师

第1章 车门结构及其简化模型

1.1 研究对象

研究对象是现代轿车普遍采用的整体式车门，前门门体。简化的车门模型是一种假设，对这一假设进行基于ANSYS的有限元分析，检验该车门结构设计的合理性、可靠性以及是否满足各项技术性能的要求，为车门结构设计和优化提供思路和参考依据。

1.2 简化原则和步骤

原则：

(1)尽量减小建模的复杂度； (2)尽量不引起结构的刚度改变。 步骤：

(1)将对于结构刚度影响较小的附件除去，减少的重量用施加的力补上。 (2)简化复杂结构。

1.3 车门结构及其简化模型

车门系统的组成：门体、车门附件和车门内饰件。

门体包括：内板、外板、加强板、抗侧撞梁、门框等，如图2-1所示。

图1-1 门体结构

A－内板总成 B－外板总成 C－前门体总成

1－外板 2－内板 3－前、后玻璃导轨 4－上、下铰链加强板

5－抗侧撞梁 6、7－内、外板加强板

1. 内板（如图1-1中2和图1-2中3所示）

作用和要求：内板几乎是所有车门附件的安装体，是车门的重要支撑板件。为了保证车门附件安装位置的精度要求和车门周边的密封间隙要求，车门内板应具有足够的刚度。

材料和制造：一般采用0.7～0.85mm的薄钢板拉深成形。内板周边需冲压出凸边、加强肋或使用加强板焊于母板上。

简化：

内板J平面上需冲压出各种形状的凸台、窝穴、手孔和安装孔等。较大的孔一般会安装上其他装置，刚度并没有因为开孔降低很多，所以这里，直接将孔除去，为了加强J面的刚度，做了一个内凹。

采用厚度为1mm碳钢板。简化后的内板如图1-3所示。

图1-2 内板、J平面和窗台截面

1－车门外板 2－内、外加强板 3－车门内板 4－窗框 a－玻璃厚度 b－腰线到玻璃的距离 c金属到玻璃的距离 d－腰线上的点 e－内饰板厚度 f－内腰带梁截面宽

a) 内侧视图 b) 外侧视图

图1-3 内板简化模型

(2)外板（如图1-1中1和图1-2中1所示）

作用和要求：外形和制造的表面质量必须符合车身造型的要求；轻量化和侧面碰撞安全性又要求车门外板应具有足够的强度。

材料和制造：由厚度为0.65～0.85mm的薄钢板冲压成形。 简化：采用厚度为2mm碳钢板。简化后的外板如图1-4所示。

图1-4外板简化模型

(3)加强板（如图1-1中4、6、7和图1-2中2所示）

作用和要求：用以提高附件安装部位的刚度和链接强度。例如，在门体安装铰链和车门开度限位器或安装玻璃升降器底板等部件处焊有加强板，以便将较大的局部负荷有效地传到车门内板的较大面积上；又如，为加强车门腰线处车门窗台的刚度，以保证车门内、外板之间的装配关系，并使玻璃密封性良好，一般在车门窗台处内、外板的内侧分别焊装横向加强板，形成封闭或开口截面的内、外腰带梁。

材料和制造：1.2～1.6mm的钢板冲压成形，后焊接在门体上。 简化：

内板加强板，采用厚度为2mm的碳钢板，焊接在内板外侧。 外板加强板，采用厚度为2mm的碳钢板，焊接在内板外侧。 铰链加强板，采用厚度为5mm的碳钢板，焊接在内板外侧。 简化后的加强板如图1-5和图1-6所示。

图1-5 加强板简化模型

a) b) c) a)内板加强板b)外板加强板c)铰链加强板

图1-6 加强板在内板中的布置

a)侧面视图 b)截面视图

(4)抗侧撞梁（如图1-1中5和图1-7所示） 作用和要求：现代轿车对于抗侧撞性能的要求。

材料和制造：可以是圆管，也可以是高刚度钢板冲压成形的异型截面梁，截面厚度在33～36mm。两端通过链接件焊接在门内板上。

简化：

采用厚度为2mm的碳钢板冲压而成，采用异型截面，焊接在内板上，如图1-8和图1-9所示。

图1-7 抗侧撞梁的截面形式

1－抗侧撞梁 2－玻璃 3－门外板 4连接件

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