catia创成式外形设计如何将两个面相合_汽车研发：车门铰链设计及布置要求解析！…

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我敢保证，老司机们看到下面这样漂亮的小姐姐，肯定很喜欢，8头牛都拉不回来他扭过去看小姐姐的头，因为他的头关节暂时失灵了，哈哈！汽车也是有关节的，这样车子才能开门，话说汽车的关节其实就是铰链啦！

今天

漫谈君就带你一起来看看

车门铰链设计及布置要求解析

漫谈君说 

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说到车门，就不得不提铰链。车门铰链是汽车上重要的安全件之一，想必很多开车的朋友都没注意过车门铰链，车门上都有哪几种铰链，起到什么作用？您能回答出来吗？估计会有不少朋友回答不出来。今天就由漫谈君和大家一起聊聊铰链如何设计，如何布置以及要注意哪些要点。

一

铰链分类及结构

打开车门，可以看到车门与车身连接处有两个零件，一个叫铰链，另一个叫限位器。铰链起到固定作用，是连接车门与车身的合页。目前市面上常见的家用车铰链分为铸造式铰链和冲压式铰链两种。由于结构设计的不同，使两种类型的铰链材质厚度也不一样，铸造式铰链通常要比冲压式铰链厚很多。

铸造铰链的优点是生产精度和统一性，从结构上来说承载能力也有优势，但重量较大，生产成本也会高一些；冲压铰链相对生产成本会低廉一些，对于家用车来说使用上也不会有什么缩水，完全可以满足需求，具体材料选择可参考下表所示。

判定材料强度是否满足强度要求，我们可以通过GB15086_2013《汽车门锁及车门保持件的性能要求和试验方法》查看结果。国标要求车门铰链必须达到纵向载荷11000N和横向载荷9000N。

车门铰链一般采用三种连接方式：一种是车身与侧围采用螺栓连接方式；另外一种是与车门采用焊接，与侧围采用螺栓连接方式；还有一种是与车门，侧围采用焊接连接方式。按这三种连接方式，通常车门铰链的结构一般由阴铰链、阳铰链、铰链销和衬套组成。

二

铰链设计要求

车门铰链一般都是进行选型设计，如果现有铰链仍然无法满足要求，那就需要对铰链进行全新设计，需要特别强调的是，无论是选型还是全新开发，都需要满足基本要求并且能够满足设计匹配要求，只有这两个要求同时满足才算得上是合理的设计。另外，铰链的设计是后续结构设计的基础，因此必须小心谨慎、通盘考虑；一旦发现铰链的设计有误，往往意味着车门所有的结构设计等于白做。铰链设计具体要求如下所示。

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基本要求 

车门铰链是连接车身与车门的关键部件，也是车门主要受力部件，车门围绕门铰链轴开启与关闭，车门铰链在设计上应满足以下基本要求：

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设计匹配要求

铰链属于精密零部件，装配配合方面的要求很高。因此，对铰链总成中每一个零部件的要求都比较高，这里主要介绍阴阳铰链、铰链销的设计尺寸要求。

1)阴铰链

下图为一种阴铰链的设计样图。在尺寸方面，需要定义安装孔的位置、大小和相对距离，以及铰链销通过孔的直径和相对位置等。

在公差方面，安装孔的位置公差一般为±0.2mm，孔径应规定+0.2mm的上偏差，下偏差为0，铰链销通过孔径应规定+0.05mm的上偏差，下偏差为0，另外还要规定两个孔之间的同轴度，一般为0.1。对各孔的内部，还需要有1.6的表面粗糙度要求。对阴铰链安装面还要有平面度要求，一般设定为0.1。

2)阳铰链

下图为一种阳铰链的设计样图。在尺寸、形位、公差、表面粗糙度等方面与阴铰链类似。

需要特别指出的是，阳铰链的安装孔一般设计为腰孔，设定2mm左右的调节量，目的是为方便车门装配时进行调整。另外，在阳铰链的安装面也需要有平面度要求，一般设定为0.1。

3)铰链销

下图为一种铰链销的设计样图。由于铰链销在整个车门总成中起到旋转中心的作用，其尺寸、形位、公差等方面的要求比阴阳铰链还要高。在设计样图中，应对若干尺寸进行详细标注。需要提及的是，铰链销外径应规定下偏差为0，上偏差一般设定为0.1mm。铰链销与铰链上通过孔的公差带设定，应能避免铰链销松动，影响车门运动和使用寿命。

对于可拆分式铰链，还要考虑铰链销的可进入性和可拆解性。根据装配和拆解方向，铰链销的一端直径要小一些，并应在尾部倒角。

三

铰链布置要求

铰链的布置非常重要的一步是对铰链轴心线的布置，两铰链的轴心线应该布置在同一直线上，为了避免车门开启时，车门与车身的其他部位发生运动干涉，在铰链的布置中应使其轴心线尽可能地向外移动，这一点在车身外形和初步设计阶段就应该予以考虑。铰链具体布置要求如下所示。

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轴心线布置要求

车门铰链布置时一般布置在车门腰线以下，考虑其前倾角和内倾角，要保证当车门打开到最大开度时，车门在高度方向上升30mm左右的要求，具体注意事项如下。

1)由于车门在腰线以上的厚度急剧减少，不具备铰链布置的空间，车门铰链一般都布置在车门腰线以下。

在布置时，应使上下铰链间距尽可能大，以利于车门受力状况的改善，上下铰链的距离不能低于320mm(对于经济型轿车，前门不小于350mm，后门不小于320mm)，并且铰链间距应大于车门长度的1/3，具体如下图所示。

2)轴心线的布置，考虑其前倾角和内倾角，确定车门举升高度10mm≤h≤30mm(舒适性和自闭性)。一般铰链中心线的倾角内倾1~3°、后倾1~3°、前倾1~3°。在通常情况下，铰链中心线都采用前倾和内倾的方式。

3)铰链的最大开启角度应比限位器最大开启角度(实际开启角度)大3~5°。

4)铰链的拆装工艺性，例如车门铰链的安装螺栓一般为M8，要充分考虑套筒尺寸Φ22的通过性。

5)铰链安装位置立柱的强度和结构。

6)铰链轴线布置越靠近车门外板和车门前端就越有利。

因为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；轴线越靠近车门端，门旋转时，其对A、B柱的侵入量越小。但阳铰链与车门外板的距离应不小于12mm。如下图所示。

7)布置车门铰链中心线时，应满足在车门整个运动过程中，车门与周边零件的安全间隙不小于1.8mm，在车门运动到铰链最大开启角度时，车门与周边零件的安全间隙不小于6mm。

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布置前期输入

1)CAS面和分缝线根据初版分缝线。

对CAS进行分块处理，将分块后的CAS面进行简单处理(缝合、倒角)，侧围腰线倒角尽量小，因为偏小的话对运动分析时测量间隙影响更大(最终倒角将由造型和工艺部门确定)，车门应进行包边建模，翼子板应进行翻边建模，得到翼子板及车门数据。如下图所示。

2)车门最大开度。

3)轴线的倾斜角度，比如前倾角和内倾角。

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铰链具体布置要求

在这里以某一车型CAS面，开度68°，前倾1°，内倾2°为例，来布置车门铰链，并对其做相关分析。

1)初步确定铰链倾角平面，如下图所示。内外倾平面为偏移yz平面距离A，前后倾平面为偏移zx平面距离B。

2)在铰链倾角平面内分别绘制铰链轴线，初定铰链倾角，如下图所示的铰链倾角为前倾1，内倾2。

3)用Combine命令将倾角线合成，得到铰链轴线L。

4)车门绕铰链轴线L运动分析，校核车门运动间隙，车门举升高度，具体分析如下图所示。

在铰链轴线的设计过程中需要重复步骤1)～4)，校核车门运动间隙、车门举升高度(如下图所示，作出车门边界的轨迹线，测量最高点与关闭状态的Z向距离，确定车门举升高度10mm≤h≤30mm)、铰链装配调节空间等，直至得到合理的铰链轴线。

5)在轴线L上取一点H，做过此点垂直于轴线L的一平面C(一般在腰线以下)，即为上铰链安装平面。如下图所示。

6)向下偏移平面C350mm以上得到平面D(内板密封面下边界以上)，即为下铰链安装平面。

7)铰链优先选择借用。将借用车型的铰链移动到铰链中心点位置，然后将铰链投影到上铰链草绘平面C内，再分别绘制其它相关数据典型截面草图(侧围外板、门内外板、翼子板、密封条等)，如下图所示。

8)同理绘制下铰链断面。在绘制上下铰链断面的设计过程中需要重复步骤5)～8)，以保证侧围位置阴铰链安装面足够，门内板阳铰链安装面足够，密封条安装及密封面足够，铰链安装螺栓焊接空间等。其它需要分析内容可参照下图所示内容，同时借鉴其它车型。

四

结论

车门铰链汽车上工作条件是比较恶劣的部件之一，在汽车使用过程中，由于车门本身重量以及车门的频繁开关，使铰链受到较大载荷的作用，如果强度不够，很容易造成门在轴向或径向变形，致使车门关不上或关不严，使车门与车身由于撞击而产生噪音，甚至断裂，严重影响行车的安全性和舒适性。

写在最后

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