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-1-修订日期：2009-06-26修订：随学永版次：01第1页共22页奇瑞汽车股份有限公司侧门铰链设计指南侧门铰链设计指南——乘研三院车身部门盖科会签：审核：批准：车身技术委员会-2-修订日期：2009-06-26修订：随学永版次：01第2页共22页奇瑞汽车股份有限公司侧门铰链设计指南目录第一章概论1-1该指南的主要目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31-2该指南的主要内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3第二章侧门铰链初步可行性设计2-1侧门铰链设计流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32-2侧门铰链前期可行性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42-3侧门铰链概念描述、布置及BENCHMARKING研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52-4侧门铰链法规要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6第三章侧门铰链详细结构设计3-1铰链的结构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．73-2典型截面的解析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9第四章侧门铰链设计校核、失效模式、图纸、结构设计4-1侧门铰链数模校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．104-2侧门铰链的图纸标注．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．124-3侧门铰链的技术要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．164-4侧门铰链失效模式及相应措施．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18第五章侧门铰链设计总结与展望5-1侧门铰链设计心得．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．195-2侧门铰链设计的发展方向．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21第六章侧门铰链历史经验总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22-3-修订日期：2009-06-26修订：随学永版次：01第3页共22页奇瑞汽车股份有限公司侧门铰链设计指南第一章概论1.1该指南的主要目的该指南的撰写主要解决两方面的问题:1.1.1铰链的设计需要满足哪些方面的要求，包括法规要求、布置要求、工艺要求等；1.1.2铰链的设计应该遵循哪些规律性的东西，尤其是设计细节和经验值。1.2该指南的主要内容该指南紧紧围绕“铰链设计”这个中心环节，内容主要从以下几个方面展开：1.2.1针对铰链设计在宏观方面的要求，侧重于中、欧、美法规方面要求以及设计目标要求，辅之以BENCHMARKING研究；1.2.2针对铰链设计在微观方面的要求，侧重于截面、布置、结构、工艺等方面；1.2.3铰链设计的校核，主要从数模校核、失效的应对措施等出发；第二章侧门铰链初步可行性设计2.1侧门铰链的设计流程目前我公司已经有非常完备的铰链库，车身技术委员会铰链小组通过和各研究院协商评审，已经精简了铰链型式及数量：见附录1；我们新设计车型，必须优先考虑沿用，若由于造型原因无法从推荐铰链中选取，必须出具说明，报车技委批准后，可以在非优选系列中选取，坚决杜绝新开发铰链的现象。选用铰链的流程见图1。2.2侧门铰链前期可行性分析2.2.1初步确定门的信息此阶段首先要确定的门信息可以确定为如下内容：门的长度、门宽度、门重量、门缝间隙下表是奇瑞公司各车型的门信息，表1：车型前门后门长mm宽mm面积mm2重量g长mm宽mm面积mm2重量gA1812521075/177751252998/18222A211112117516.951110104413.93S11112911022361328138991120913196561312265S121095.61123.8438249133.174S22966148410541453T111098.21191.1/15.7Kg980.61193.2/12.2KgB131068143511961537B141223.510372799421/1213.161126.282791152B211084.81055.3/1097.391018.38M111152.21079/P11101311338501126-4-修订日期：2009-06-26修订：随学永版次：01第4页共22页奇瑞汽车股份有限公司侧门铰链设计指南图12.2.2铰链轴线的设定(HINGEAXIS):确切地说，铰链轴线的合理设定是整个四门两盖后续结构设计的基础。其具体原则如下：（1）铰链轴线应该平行于”Z”轴，既没必要里倾或外倾，也没必要前倾或后倾；但有时，为了符合人们的心理习惯，设计者常常把铰链轴线定成里倾或后倾，通常以内倾0—3度，后倾0---3度为（参照下表奇瑞公司的铰链倾角）以便门能够自动合上。不过，由于各种条件限制，铰链的轴线不但无法里倾或后倾，而且还需要外倾或前倾；具体例子可以参看“表2”表2各车型铰链轴线倾角统计表确定铰链的轴线按照门的要求进行具体的结构设计初步布置是否可沿用按照铰链结构进行布置校核铰链功能是否能够满足该车要求参考其他车型初步选取铰链结构校核铰链功能是否能够满足该车要求定型局部进行修改确定铰链的各种技术要求定型图纸验证（CAE与台架）路试互化初期可行性分析阶段详细设计与校核分析阶段设计验证阶段确定门的信息YNNY-5-修订日期：2009-06-26修订：随学永版次：01第5页共22页奇瑞汽车股份有限公司侧门铰链设计指南（2）铰链轴线倾角（相对Z轴）一般不大于“3°”。（3）铰链轴线布置越靠近车门外板和车门前端就越有利；原因是：轴线越靠近车门外板，门完全打开后，其前门与翼子板间隙以及前后门间隙就越大，避免干涉；轴线越靠近车门前端，门旋转时，其对A、B柱的侵入量（dig-in）越小。-6-修订日期：2009-06-26修订：随学永版次：01第6页共22页奇瑞汽车股份有限公司侧门铰链设计指南图2一般情况下侵入量（dig-in）不超过50mm，如果该值过大，侧铰链的整个强度强度变弱，且对整个A柱与B柱的截面影响很大。对控制门下垂、OFFSET偏置碰都非常不利，S12就有这方面的经验教训，S12的前门上铰链的侵入量（dig-in）为52.2mm，在做OFFSET偏置碰的时候前门铰链变形严重，后更改侵入量（dig-in）的值由原来的52.2mm更改为47.2mm。（4）铰链在验证时，要考虑生产中可能的误差，一般铰链轴线的验证时按（X：±2°；Y：±1°）进行。图3因为翼子板相对于车门面差为0-1mm,在此把看作不动件,门向Y正方向移动1mm校对。2.3侧门铰链概念描述、布置及BENCHMARK研究2.3.1侧门铰链概念描述对于汽车来说，铰链是指将车门与车身联结在一起的机构。铰链的功能：1.联接：将车门与车身联接在一起；2.旋转：使车门能够旋转自由开启；3.限位：使车门能保持在一定的角度或档位；-7-修订日期：2009-06-26修订：随学永版次：01第7页共22页奇瑞汽车股份有限公司侧门铰链设计指南4.保持：保持车门能够正常开启，不下垂。铰链的组成：固定页：与车身联接的部分；旋转页：与车门连接的部分；销轴：使旋转页与固定页铰接在一起的轴件；衬套：旋转页与轴之间的耐磨部件。2.3.2侧门铰链的结构选择根据以上门的尺寸、重量初步确定铰链的结构形式，是冲压式、型材式，焊接式还是固定式，是整体式还是可拆卸式。以及铰链基本外型尺寸、料厚、材料。2.4.2.1侧门铰链按加工工艺分：冲压式、铸造式、型材式、冲压型材组合式；冲压式铸造式型材式型材式-8-修订日期：2009-06-26修订：随学永版次：01第8页共22页奇瑞汽车股份有限公司侧门铰链设计指南冲压型材组合式2.3.2.2侧门铰链按设计功能分：简易铰接式、悬臂齿板自限位式、封闭型自限位式、扭簧自限位式、中间齿板自限位式。简易铰接式悬臂齿板自限位式悬臂齿板自限位式封闭型自限位式-9-修订日期：2009-06-26修订：随学永版次：01第9页共22页奇瑞汽车股份有限公司侧门铰链设计指南扭簧自限位式扭簧自限位式中间齿板自限位式2.3.2.3铰链型式的选择一般根据实际情况，比如单独限位器布置空间不足，当然选择集成限位式；如果车辆定位运动型、跑车型一般也侧重于集成限位式；如果右仪表板集成式装配，门总装需要拆卸，可以选择可自拆卸式；但各种结构铰链都有其优缺点：冲压式利于批量制造，但刚度一般低于型材式，型材式需要机加工，不易大批量制造；限位集成式铰链价格比较贵，重量大。扭簧自限位式铰链工作原理是：通常安装在下铰链上，在关门的过程中，通过扭杆变形，产生不同的力，来达到限位的目的。这种结构的优点是噪音低，寿命强，限位感强。缺点是占据空间大，结构复杂，维修及采购成本高。这种结构的限位器一般有两挡或者三挡，前门一般三挡，后门一般两挡。悬臂齿板自限位式铰链工作原理：通常安装在下铰链上，在关门的过程中，弹簧的弹力通过齿板与滚珠作用进而产生围绕旋转轴的力矩达到限位的目的，该结构由于是悬臂式，结构稳定性差，轴及齿板会断裂、弹簧受冲击交变载荷也会出现断裂的现象，齿板设计的不好会产生异响，必须通过耐久试验来规避风险。但重量比扭簧式轻，价格也相应便宜，加工工艺也相应简单。中间齿板自限位式铰链工作原理：该结构铰链与悬臂式限位原理相同，仅是把齿板由安装点的一侧改到了安装点的中间，但该结构比较复杂，装配也较复杂，工艺较难保证。相比悬臂式限位结构稳定性稍好，但由于没有悬臂式的缓冲，异响的频率更大。-10-修订日期：2009-06-26修订：随学永版次：01第10页共22页奇瑞汽车股份有限公司侧门铰链设计指南2.3.3铰链间距的设定(HINGESPREAD):可以肯定地说，如果空间允许，铰链间距设置得越大越好。越大，铰链”X向”受力越小，同时，也可以有效地防止门下垂。可实际设计中，由于受到各种条件的制约，比如车身外部造型、A柱B柱的形状等，常导致铰链间距无法设置得足够大；但经验表明，无论如何，“铰链间距HS（hingespread）”与“铰链锁柱间距DL(doorlength)”的比值不应小于1/3；示例见“图4”。各个车型的统计数据见“表3”，注意铰链间距的测量方法一定要统一，要不然测得的BENCHMARK数据就没有对比意义，测量点为单个铰链与车身安装点的中间，对于一个螺栓连接的测量点为旋转轴的中点。设计初期一般先根据CAS造型确定比较合理的分缝线，然后根据车型平台及车型定位，以及现有铰链库内铰链的成熟度结合优缺点，确定选用何种铰链。然后在分缝线基本设定的情况下调整铰链间距及铰链的倾角。结合前车门外板运动校核