轿车后背门铰链机构的运动分析及修改设计
车门铰链布置和运动校核
.车门铰链布置和运动校核车门铰链的设计是车门设计的一项重要工作，直接关系到车门能否正常开启｡在铰链设计中，铰链中心线定位和铰链中心距是重要的设计硬点｡铰链轴线一般设计成具有内倾角和后倾角｡内倾角指铰链轴线在x=0平面上的投影与z轴之间的夹角，内倾角一般为0～4°，见图4；后倾角指铰链轴线在y=0平面上的投影与z轴之间的夹角，一般为0～2°，见图5｡内倾角和后倾角都是为了使车门开启时获得自动关门力，也有个别汽车门铰链具有前倾角，但一般不会有外倾角｡车门铰链轴线的设计先确定铰链轴线沿车身方向的尺寸变化范围（X1，X2），并在此范围内任选一值Xm，将轴线限制在与x轴垂直的平面x=Xm内，在x=Xm平面内确定铰链轴线的倾斜状态：先分别求出x=Xm平面与内外板曲面的交线C1和C2，并求出C1和C2对应的y方向的极限坐标位置Ymin（内板投影线最左端）､Ymax（外板投影线最右端）；在x=Xm平面内通过输入直线方程y=B，B∈（Ymin，Ymax）来生成一条与z轴平行的轴线Z1Z2；确定铰链轴线中心点的z坐标值：通过内板上下边框或外板上下边框求出平均位置坐标z=C，并根据它在y=B直线上求出一点O；根据铰链轴线内倾角范围θ∈（0°，4°），将y=B直线绕O点逆时针旋转θ角度，得到轴线位置O1O2｡根据铰链间距L∈（300mm，500mm），以铰链中心O为初始点，沿直线y=B确定两点D和E，使两点间线段长度为L，调整L值以及轴线外板的距离，保证在铰链宽度方向不与外板干涉的情况下，轴线尽量靠近外板的极限位置（L值确定已知时）｡若L值可以改变，则可以考虑稍微减小L值，轴线更靠近外板（车门外板曲率较大时）｡可以通过改变最初的B值重新生成轴线O3O4或作O1O2的平行线来改变轴线到外板的距离｡当轴线位置最终确定后，根据D､E两点位置可将铰链模型正确地放入车门门腔内，待进一步运动校核及干涉检验｡铰链中心距的确定可参考车门长度，一般铰链中心距/车门长度=33%，或者更长｡需要说明的是在布置铰链时，应注意在结构允许的情况下，车门上下两铰链之间的距离应尽可能大｡为了避免打开车门时与其它部分干涉，铰链的轴线应尽可能外移，使其靠近车身侧面｡铰链中心线位置和中心距确定后，需要进行运动干涉校核，这也在主断面设计中完成，可能出现的干涉位置有前后门干涉､前门与A柱翼子板干涉､门与铰链干涉等，在可能干涉的位置取主断面，将车门延中心线旋转，即可一目了然，如图6｡1.6车门玻璃设计以及车门玻璃升降器的设计布置玻璃要设计为双圆环面，可以和外造型匹配，达到玻璃升降的平顺性，圆环面的数学方程如下，其思想简图与基本参数见图7､8：当R足够大且圆柱半径r远远小于R时，从圆环面上截取的玻璃曲面仍近似为柱面｡玻璃的运动可以认为是一种绕圆环面中心引导线的旋转运动，其运动轨迹是与引导线成一定夹角的圆环截面线的一部分｡R=15～25km，r=1200～2000m；大客车为R=∞，r=4000～7000m｡玻璃升降器是车门设计中很重要的一个环节，它的合格与否直接影响到车窗的开闭｡玻璃升降器在设计过程中，关键在于安装和玻璃导轨的曲线确定｡有了玻璃的数据后，可求出玻璃的质心位置，根据以往设计经验和一些样车数据，一般单导轨的位置是在玻璃质心位置向B柱方向偏移15～25mm，双导轨的间距应在不干涉内门板和其它附件的情况下尽可能大，但两个导轨的中线应该在玻璃质心位置向B柱方向偏移15～25mm｡导轨位置确定后，通过偏置玻璃面求出导轨的弧度，此导轨弧度为空间螺旋曲线｡由于玻璃运动近似圆弧运动，但升降器的长导轨在自由状态下是平面运动，所以在玻璃升降过程中，升降臂和平衡臂会变形随长导轨一起运动｡为了提高升降器的寿命，应使运动过程中升降臂和平衡臂的变形量尽可能小｡图9表示了玻璃运动轨迹和长导轨在自由状态下的运动轨迹，A､B､C分别表示了玻璃在上､中､下3个位置时升降臂和平衡臂的最大变形量，其中C>A=B｡2 结语设计硬点控制在车门设计的灵魂，主断面是车门设计的重要手段，以此为思路，使车门设计有条不紊，效率得以提高，质量得以保证｡车门设计是车身设计中最复杂､难度最大，实际过程中可能会遇到很多情况，有时甚至会出现控制硬点之间相互矛盾，需要具体问题具体分析，不断调整以达到最优结果｡。
汽车后门铰链加强板解决方案
零件 技术 分析
零 什实物 形状如图 １ 所示 ，零件材料 为Ｄ Ｃ ０ ４ ，厚度 １ ． ２ ｍ ｍ 。检测时 ，要求保证面 间隙公差为 （ ２ ￣ ０ ５ ）ｍ ｍ， ４ Ｌ ｌ ｆ ＇ ， Ｊ 位置 度为０ ． ０ ５ ｍｍ，平面 度为０ ． ２ ｍｍ。为保证零 件 的强 度要求 ，要求 １ ． ２ ｍｒ ｎ ］ ￣ 的材料 变薄率小干 ３ ０ ％。汽
了拉裂现 象。
零件质ｊ ｉ ￣ ｌ ｉ ： ， ｌ 题的分析
要解 决 产生 起皱 开 裂 、变薄 率超 差 的问 题 ，需要 研 究清 楚 材料 征拉 延模 巾 的运 动 ，清楚 拉深 成 形过 程 ｆ 的流 动 方 向和 变形 度 。 为 ｒ 能 够准 确地 确 认 出材 料 的流动特性 ，采 用 ｒ 线 条试验法 。 首先 ，用油性 笔在 整块 板料 毛坯 上 画 出条线 ，然 后 用此 带 有线 条的 毛坯进 行拉深 试验 ，检查 拉深 完后 条线 条 的变 化情 况 ，Ｈ Ｉ 】 可 清 楚地 了解 每处 材料 的流 动 方 向币 Ｉ Ｊ 变 形 度 。根据 划有线 条 的 半成品 零 什进 行
现拉 延成 形 工序 同时 出现 了起皱 及开 裂 ，如 图２ 和 ３
所示 。
车覆盖件需大批 生产，尺寸精度要求高 ，目 ． 机械半
自动化 装配 ，这 就要 求『 Ｉ 压件 轮廓 尺 寸 具 有 很高 的精 度 嘤求 ， 时 要严格保 零 件 Ｊ ＿ Ｉ 的孔 位置精度 。
变ｉ ￥￣ １ ｏ ． ７ ８ ～０ ． ８ ３ ａｍ。 ｒ
３ ）凸模和 凹模上的Ｒ网角ｆ ｔ ｔ Ｒ ３ ｍ ｍ ， ｆ Ｊ Ｎ 大￣ Ｊ ｌ Ｒ ５ ｍｍ 。 ４ ） 如 图５ ｃ 中 的５ 处 在 原 有 的 拉 延 筋去 除 向 外 移 动４ ０ ｍｍ呈 １ ５ 。 角重 新 Ｈ ｛ 焊条 （ 铸４ ０ ８ 镍 铁 铸 铁 咀 条 ），任模 ｔ ＜ ｉ ＇ ｉ ９ ／ ｒ Ｉ ： 右 ｆ １ Ｉ １ １ Ｊ 焊 接 长为 ｌ ｌ Ｏ 起皱 拉裂及变薄率超差的解决措施
汽车后背门锁扣仿真分析及优化
０ 引言
汽车门锁系统主要是由门锁和锁扣 2 个部分组成的， 二者分别与车门和车身相连。汽车门锁系统是保障车内人 员生命安全的重要装备。汽车门锁的技术状况是否良好，直 接关系到汽车的行车安全，同时门锁系统还需要具备良好 的防盗性能，以保证人员的财产安全。车门在正常关闭过 程中，通过门锁卡板与锁扣的啮合，实现车门的锁紧功能。 当车门受到外力冲击时，作用在门板上的载荷最终传递到 锁扣，进而传递到车身。锁扣作为汽车车门锁紧机构的主 要承载结构，其性能直接影响到车内人员的生命安全。我 国国家标准规定对于汽车侧门门锁系统要进行 2 个方向的 静态载荷试验，对于垂直方向开门的后门门锁系统，要进 行 3 个相互正交方向的静态载荷试验。出于成本等因素的 考量，大部分厂家后背门锁扣与侧门锁扣形式相似，并没 有针对标准要求进行特殊设计，一旦发生追尾事故，其后 背门锁扣有可能因变形量过大造成后背门意外打开，威胁 车内人员人身安全。该文对某车型后背门锁扣进行有限元 分析，将分析结果与试验实测值之间进行了对比，并对该 锁扣进行了优化设计。
中国新技术新产品 2019 NO.12（上）
高新技术
汽车后背门锁扣仿真分析
及优化
王 颂 汤博韬 程云祺 （中国汽车技术研究中心有限公司，天津 300300）
摘 要 ：汽车门锁系统是保障车内人员生命和财产安全的重要装备。国家标准对于汽车门锁静态载荷性能试验
有明确规定。由于锁扣结构等原因，后背门锁扣在标准规定的载荷3方向上经常出现变形过大的问题，导致试
表 1 锁扣最大变形点实测与模拟各个方向的变形量
方向
载荷１
载荷２
载荷３
实测值／ｍｍ
１４．１６
０．３８
２６．５５
模拟值／ｍｍ
１５．４８
汽车门铰链结构布置设计
汽车门铰链结构布置设计车门铰链作为汽车车门的关键部件，其设计、布置关系到车门使用性能。
1车门铰链概述1.1车门铰链基本构成车门铰链是与车门和车身相联接，能够绕上下方向的同一轴线回转且相互结合部件的总称。
如图１，车门上下铰链，由固定件、旋转件和铰链销三部分组成。
旋转件通过螺栓与车门相连接，固定件与车身相连接。
在车门开闭过程中旋转件和车门围绕铰链轴做旋转运动。
固定件对车门要求有限位保护作用。
铰链轴和转动件间装有轴套，铰链轴套采用高耐磨材料制成。
图１车门铰链结构图1.2车门铰链布置要求车门铰链是车门总成中的受力构件也是运动构件，当车门关闭时，车门上的承力件为门锁和铰链；当打开车门时，车门的重力完全由铰链来承受。
铰链轴线的布置会影响车门的开度、门柱的尺寸、以及车门开缝线的位置和形状。
铰链的布置设计包括铰链轴线的确定、铰链间距确定和开启角度的确定三个步骤。
在铰链布置设计中，铰链轴线确定和铰链间距是重要的设计硬点。
在布置铰链时，应注意以下几方面的问题:（1）根据外表面及车门分缝，确定铰链轴线；（2）铰链轴线布置越靠近车门外板和车门前端就越有利，避免干涉；轴线越靠近车门前端，门旋转时，其对Ａ、Ｂ柱的侵入量就越小；（3）车门绕铰链旋转的过程中，保证车门与翼子板的间隙在３.５ｍｍ以上；（4）车门上下铰链的跨距应大于车门横向长度的１/３；（5）车门上下铰链一定要同轴；（6）铰链旋转轴线一般都会要求有一定的内倾角和前倾角，角度一般在１° ~３°，来保证车门足够的开度，而且可以避免车门打开的时候碰撞到路边的台阶；使车门有自关力。
2车门铰链轴线的确定根据以上布置要求，对车门铰链轴线进行确定。
铰链轴线在整车坐标下的ＸＺ和ＹＺ平面内的位置是确定的，因此分别对轴线在两个平面上的投影线进行拉伸得到两个面，这两个面相交线即为铰链的轴线。
在设计过程中做两条投影线时，要按照以上讲述的原则和要求进行约束，如图２，ＸＺ平面上铰链轴线与垂直方向夹角为α，ＹＺ平面上铰链轴线与垂直方向夹角β。
汽车后背门锁扣仿真分析及优化
汽车后背门锁扣仿真分析及优化作者：王颂汤博韬程云祺来源：《中国新技术新产品》2019年第23期摘; 要：汽车门锁系统是保障车内人员生命和财产安全的重要装备。
国家标准对于汽车门锁静态载荷性能试验有明确规定。
由于锁扣结构等原因，后背门锁扣在标准规定的载荷3方向上经常出现变形过大的问题，导致试验失败。
该文对某车型后背门锁扣进行了有限元分析。
将分析结果与试验结果进行对比，验证了分析的准确性。
以分析结果为依据，对该锁扣结构进行优化设计，经优化后的锁扣，其载荷3方向刚度得到了显著提高。
关键词：门锁系统;有限元分析;刚度;结构优化中图分类号：U463; ; ; ; ; ; ; 文献标志码：A0 引言汽车门锁系统主要是由门锁和锁扣2个部分组成的，二者分别与车门和车身相连。
汽车门锁系统是保障车内人员生命安全的重要装备。
汽车门锁的技术状况是否良好，直接关系到汽车的行车安全，同时门锁系统还需要具备良好的防盗性能，以保证人员的财产安全。
车门在正常关闭过程中，通过门锁卡板与锁扣的啮合，实现车门的锁紧功能。
当车门受到外力冲击时，作用在门板上的载荷最终传递到锁扣，进而传递到车身。
锁扣作为汽车车门锁紧机构的主要承载结构，其性能直接影响到车内人员的生命安全。
我国国家标准规定对于汽车侧门门锁系统要进行2个方向的静态载荷试验，对于垂直方向开门的后门门锁系统，要进行3个相互正交方向的静态载荷试验。
出于成本等因素的考量，大部分厂家后背门锁扣与侧门锁扣形式相似，并没有针对标准要求进行特殊设计，一旦发生追尾事故，其后背门锁扣有可能因变形量过大造成后背门意外打开，威胁车内人员人身安全。
该文对某车型后背门锁扣进行有限元分析，将分析结果与试验实测值之间进行了对比，并对该锁扣进行了优化设计。
1 国家标准对门锁性能的要求GTR NO.1《关于门锁和车门保持件的全球法规》是第一项正式出台的全球统一的汽车技术法规项目，我国作为WTO成员国，在汽车门锁性能方面的要求，与GTR NO.1保持一致。
车门铰链构造及设计介绍
做为链接车身与车身重要零件，它的主要作用是：保证和保持车门相对与车身的位置，保证和便于车门的开合。
铰链除满足必要的功能性作用外，还要考虑人机工程，造型分缝，车门下垂等问题。
1车门铰链一般设计开发流程（见图1）2铰链的基本介绍2.1车门铰链形式铰链有明铰链与暗铰链之分，暗铰链比较常用，且有内开式与外开式两种运动形式。
根据铰链结构形式，天盛铰链可分为冲压式、焊接式，固定式，整体式，可拆卸式等。
2.2车门铰链固定形式门铰链一般采用三种连接方式：a．与车身与侧围采用螺栓连接方式；b．与车门采用焊接，与侧围采用螺栓连接方式；c．与车门，侧围采用焊接连接方式；2.3铰链轴线参数A．车身内，外倾角：铰链轴线在x=o平面上投影与Z轴之间的夹角，建议内倾角不超过2度；-般没有外倾角。
b．车门前，后倾角：铰链轴线在Y=O平面上投影与Z轴之间的夹角，建议前，后倾角不超过2度；c．门铰链最大开度角：车门铰链所能开启最大角度值，如带限位器铰链，最大角度值制造误差为±3度；d．车门最大开度值：车门所能打开角度值，一般是指限位器最大开启角度值，开启角度值制造误差为±3度；e．上下门铰链中心的距离：上下门铰链中心距离一般与车门自重，分缝线的曲率及固定立柱的外形等有关。
2.4门铰链的运动干涉检查铰链必须保证车门从闭合到铰链最大开启角度+3度过程中不与车身上任何部位发生干涉；在运动中，车身与车门最小间隙：设计门缝间隙4mm时，最小间隙为1.8—2.5mm，最小间隙一般出现在车门开启（3度一8度）及车门外板最大凸弧面处。
前门开启角度一般不小于60度，极限的超程角度为64±3度；后门开启角度一般不小于66度，极限超程角度为70±3度：车门打开过程中，不能和铰链本体及铰链本体固定螺栓干涉，推荐最小间隙3-5mm。
2.5门铰链轴线优化在正向设计车门过程中，根据外造型和车门分缝线。
铰链位置的确定步骤如下：第一步：选定铰链的结构形式与安装方式；第二步：初步指定铰链的倾角，然后把上下铰链安装在适当位置上，同时检查铰链车门旋转到最大开度加超程角过程中，保证车门与车身不干涉，车门外板与铰链本体不干涉；铰链验证时，要考虑生产中可能的误码差，一般铰链轴线的验证时按(X:±2mm：Y：±1mm)进行；如图2所示。
两厢汽车后背门铰链设计规范
两厢车后背门铰链设计规范1范围本标准规定了两厢车后背门铰链（以下简称后背门铰链）的术语和定义、设计规范、工艺要求及其它技术要求等。
本标准适用于设计开发的后背门向上开启的两厢车用铰链。
2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
JT020汽车车门铰链技术条件043汽车用紧固件扭矩选用规范GY063焊装白车身数模审核标准3术语和定义本标准采用下列术语和定义。
3.1后背门tail gate位于机动车辆后端的车门或车门系统，通过它乘客可以进入和离开车辆，装入或取出货物。
3.2后背门铰链hinge assy,tail gate与后背门和车身相连接，能够绕同一轴线回转且相互结合部件的总称，具体构成见图1。
3.3铰链销hinge pin铰链的一部分，通常用来连接铰链座和铰链板，并作为旋转轴。
3.4铰链座hinge seat铰链的一部分，通常是和车身连接的构件。
3.5铰链板hinge panel铰链的一部分，通常是和后背门连接的部件。
3.6铰链衬套hinge Bush铰链的一部分，同时连接铰链座、铰链板和铰链销的部件，在三者之间形成转动副。
3.7垫片gasket铰链的一部分,用于密封和防腐。
4设计规范4.1目前车身后背门广泛地采用冲压成型的合页式铰链连接，其具有质量轻、成本低、刚度高、易装配等优点。
4.2铰链布置要点4.2.1两铰链轴线必须在同一条直线上，并且轴线应与整车坐标系下的Y轴平行。
4.2.2两铰链总成在没有特殊要求的情况下，一般设计为共用，且除安装孔外，关于ZX面对称。
4.2.3在整车坐标系下，两铰链外端的距离在满足整车的要求下，越大越好，其距离根据整车的造型和后背门总成的结构而定。
4.2.4铰链板的安装面必须与后背门内板贴合，铰链座（包括垫片）在与车身连接时，需要考虑后背门下沉的影响，一般在设计时做干涉处理，干涉量根据车型的特点控制在1.0mm～2.0mm之间，见图2所示。
轿车行李箱盖铰链受力分析及在设计中的应用
轿车行李箱盖铰链受力分析及在设计中的应用行李箱平衡铰链，是指使用弹性元件，可以在行李箱盖开启和关闭时平衡盖重力的铰链结构，因为平衡铰链结构简单、有足够强度和可靠耐久等优点，大部分车型特别是中低档车型，基本上采用这种结构的铰链，其弹性元件采用扭杆。
在行李箱盖使用过程中，一般要求启动开启装置后，能自动弹开一定高度，介在半开（一定的打开角度）状态下要保持静止不动以防落下伤人，同时在最在打开位置时有足够的保持力，以防风力作用下自行落下关闭。
一、轿车行李箱盖平衡铰链的受力分析1、铰链情况介绍:行李箱盖平衡铰链简图如图1所示，图2为左侧铰链的侧视图。
图1 行李箱铰链简图（只装一边扭杆）图2 左侧铰链的左侧视图从图2可以看出，扭杆的运动受铰链支架和联杆的约束，只能绕安装口旋转。
因此，支架、铰链、联杆、扭杆构成了四连杆机构，其中铰链支架为固定杆，其它均可以活动。
图2只为铰链的侧视图，实际零件并不在一个平面内。
但是，把各零件投影到同一个平面内，并不影响受力分析，所以可以把铰链的四连机构看作一个平面四连杆机构来分析。
此平面四连杆机构的受力如图3所示：图3：铰链平面四连杆机构的受力图（数据为设定的）图3中，AD表示铰链支架，AB为扭杆，BC为联杆，CD为铰链，其长度如图所示，而四连杆的之间角度φ1、φ2、φ3和φ4的初始值（即行李箱盖铰链全关时的角度）也已经在图3中表示。
另外，把扭杆的扭矩记为M T，而铰链所受的重力（包含行李箱盖和铰链本身）记为G，但是在分析中，把G换为重力对D点的力矩可能更为方便，因此铰链CD就受到重力矩M G的作用。
显然，M T和M G都为变量，随行李箱铰链的开启角度变化而改变。
2、杆的受力分析：存在摩擦力作用时，BC杆不能视作为一根二力杆，在行李盖向上运动时，BC杆的受力如图4所示。
其中摩擦力作用的效果是一个摩擦力隅。
另外，如果把图4中的摩擦力隅M B和M C定义为正负值，则图4可以用于行李箱盖打开和关闭时的受力。
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摘要通过ＡＤＡＭＳ建模对某轿车后背门开启机构做运动分析，来解决后背门初开启阶段的干涉问题和完全开启时的漏雨问题。
通过ＡＤＡＭＳ的优化分析和运动分析，给出了解决问题的建议：调整相关点位置可以改善后背门与侧围的干涉现象，而且最佳的办法是将铰链机构整体前移；调整相关点位置或修改限位块尺寸可以改善后备门开启角度过大及行李箱漏雨的问题。
ＣＡＥ在汽车工程中的效率和价值都得到了具体体现。
关键词后背门铰链结构运动分析ＤＯＥＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＤｅｓｉｇｎｏｆＰａｓｓｅｎｇｅｒＣａｒＢａｃｋＤｏｏｒＨｉｎｇｅＡｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｍｏｖｅｍｅｎｔｏｆｏｐｅｎｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｃａｒｂａｃｋｄｏｏｒｉｓａｎａｌｙｚｅｄｂｙｂｕｉｌｄｉｎｇａｍｏｄｅｌｗｉｔｈＡＤＡＭＳ，ｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｂａｃｋｄｏｏｒａｎｄｓｉｄｅｐａｎｅｌｗｈｅｎｂａｃｋｄｏｏｒｉｓｏｐｅｎｉｎｇａｔｔｈｅｂｅｇｉｎｎｉｎｇａｎｄｒｅｓｏｌｖｉｎｇｌｅａｋｒａｉｎｐｒｏｂｌｅｍｗｈｅｎｂａｃｋｄｏｏｒｉｓｉｎｆｕｌｌ－ｓｉｚｅｏｐｅｎｉｎｇ．ＳｏｍｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓａｒｅｏｆｆｅｒｅｄａｆｔｅｒｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｍｏｖｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓａｒｅｂｏｔｈｆｉｎｉｓｈｅｄｗｉｔｈＡＤＡＭＳ．Ａｄｊｕｓｔｉｎｇｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｒｅｌａｔｉｖｅｐｏｉｎｔｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｂａｃｋｄｏｏｒａｎｄｓｉｄｅｐａｎｅｌ，ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅｔｈｅｂｅｓｔｗａｙｏｆａｄｊｕｓｔｉｎｇｉｓｔｏｍｏｖｅｔｈｅｗｈｏｌｅｈｉｎｇｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｆｏｒｗａｒｄC ａｄｊｕｓｔｉｎｇｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｒｅｌａｔｉｖｅｐｏｉｎｔａｎｄｒｅｄｅｓｉｇｎｉｎｇｌｉｍｉｔｉｎｇｂｌｏｃｋｃａｎａｌｓｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｏｐｅｎｉｎｇａｎｇｌｅｏｆｂａｃｋｄｏｏｒａｎｄｒｅｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｌｅａｋｒａｉｎ．ＴｈｅｖａｌｕｅａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＣＡＥｉｎａｕｔｏｍｏｔｉｖｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｓｃｌｅａｒｌｙｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＨｉｎｇｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｂａｃｋｄｏｏｒＯｐｅｒａｔｉｏｎｍｏｖｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓＤＯＥ张德超杨亚娟刘红领陈伟柳杨（奇瑞汽车有限公司乘用车工程研究院ＣＡＥ部）车门是车身上重要部件之一，按其开启方式分为顺开式、逆开式、水平移动式、上掀式和折叠式等几种。
轿车后背门主要有２种设计方案：第１种方案是典型两厢车的后备门，将后窗玻璃与后背门做成一个整体，也称掀背门，这种设计方案在三厢车及轻型货车等车型中也有广泛应用；另一种方案是将后窗玻璃与后背门做成分离的，其中后窗玻璃与车身是一个整体，２种方案的选择主要根据车身造型及布置来决定。
某轿车的后背门总成如图１所示。
开启机构是由１个四连杆和１个气弹簧构成，如图２，左右两侧对称布置。
在试制车间装车时，发现有２个问题，第１个问题是后背门在初始开启阶段会与侧围发生干涉，会损坏车身油漆；第２个问题是后背门完全打开的时候，会有雨水漏入行李厢。
解决这２个问题最直接的办法是修改侧围的模具，但是修改量很大，成本很高，下面通过平面四连杆机构的运动分析，来解决这２个问题。
图１后背门总成图２后背门开启机构轿车后背门铰链机构的运动分析及修改设计"!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!"１平面机构分析方法［１］机构的运动分析是指对机构的位置、速度和加速度进行分析。
为了研究的方便，不考虑引起其运动的外力和构件的弹性变形以及运动副间隙对机构运动的影响。
而仅根据原动件的已知运动规律，确定从动件的位置、角位移、角速度和角加速度以及其上某些点的位移、轨迹、速度和加速度等运动参数。
其目的在于了解机构在整个运动循环中的运动参数和运动特点，为机构的选择、使用、校核和修改设计提供依据。
无论是设计新的机械还是分析现有机构的工作性能，都必须对其进行运动分析。
通过位移（或轨迹）分析，可以确定机构中某些构件的运动范围或轮廓尺寸，以及判断各构件之间是否相互干涉或某些点的运动轨迹是否满足要求。
通过速度分析，可以确定机构中从动件的速度变化规律是否满足工艺要求。
此外，速度分析还是进行机构加速度分析、力分析以及研究机器动态特性和功率等问题的前提。
通过加速度或力的分析可以研究机械的动力特性，确定构件的惯性力（矩）。
机构运动分析的方法有实测法、图解法和解析法等。
实测法只用于确定现有机构的实际运动规律，对于修改设计无能为力。
图解法特点是形象直观，方法简单，但精度不高，且在对机构的一系列位置进行分析时，需反复作图而显得繁琐。
解析法是建立各种运动参数和机构尺寸之间的函数关系式，即所谓的数学模型，借助电子计算机计算，不仅可以获得高精度的计算结果，而且可以把机构的分析与综合问题联系起来，因此解析法得到了越来越广泛的应用。
现以铰链四杆机构的位置（或轨迹）分析来讨论解析法中的矩阵法。
图３所示铰链四杆机构，假设已知各构件的尺寸及原动件１的角加速度，求构件２、３及点Ｅ的位置。
为了分析方便，取轴ｘ与Ｌ４一致，标出各构件上的运动副及分析点的矢量方向和位置角，并建议表示邻架杆的矢量由其固定铰链引出，以便标出其位置角，如图３中Ｌ１、Ｌ３所示。
规定角运动量以ｘ轴正向为基准，逆时针方向为正，反之为负。
则该机构各构件所构成的矢量封闭图形ＡＢＣＤ，可写出机构的位置矢量方程如下：Ｌ１＋Ｌ２＝Ｌ３＋Ｌ４（１）将（１）式分别向ｘ轴和ｙ轴上投影得：Ｌ１ｃｏｓ!１＋Ｌ２ｃｏｓ!２＝Ｌ４＋Ｌ３ｃｏｓ!３Ｌ１ｓｉｎ!１＋Ｌ２ｓｉｎ!２＝Ｌ３ｓｉｎ!３（２）（２）式即为机构的位置方程式，（２）式中仅含２个未知量!２和!３，故可以求解。
又如图３所示：构件２上点Ｅ的坐标为：ｘＥ＝Ｌ１ｃｏｓ!１＋ｍｃｏｓ（ａ＋!２）ｙＥ＝Ｌ１ｓｉｎ!１＋ｍｓｉｎ（ａ＋!２）（３）将!２及!１代入（３）式，就可以求出点Ｅ的位置坐标。
２Ａｄａｍｓ／ｖｉｅｗ仿真分析及建议［２］通过Ａｄａｍｓ／ｖｉｅｗ仿真分析来试图找出造成后背门在初始开启阶段会与侧围干涉的原因，建模是以整车坐标系为参考坐标系。
输出结果为后背门端点在ｘ方向与ｚ方向的位置，分析中可以简化认为这个铰链机构是在ｘｚ平面的机构，如图４所示。
后背门端点ｘ轴、ｚ轴位移仿真结果如图５和图６所示。
分析图５和图６中的曲线得出，后背门端点在初始开启阶段是沿ｘ轴负向移动和沿ｚ轴正向位移。
由图５和图６可以看出，设计的四连杆机构是完全满足要求的，不会导致后背门端点与侧围干涉。
图３机构的解析法运动分析图４后背门处于关闭状态的铰链机构图９Ａ点对后背门开启角度的影响Ａ点沿ＡＤ轴线移动１０ｍｍ，角度为１７７．４°，此时漏雨，如果能调整角度＜１７０．３，也可以是不漏雨的图５后背门端点在ｘ方向的位移ｔ／ｓ图７后背门初始开启阶段简化模型图６后背门端点在ｚ方向的位移查看装车现场发现：后背门端点在初始开启阶段是沿ｘ轴负向移动，沿ｚ轴负向位移才导致干涉现象发生。
进一步查看装车现场发现，整个四连杆机构的制造及装配误差很大，足以使四连杆机构在初始开启阶段失效。
如果提高制造及装配精度，肯定可以改善干涉现象，但是会较大的增加成本，这种改进方案并不可取。
如图７所示，改进干涉现象的关键是必须将Ｂ点沿ＣＢ方向移动，为了有效改进干涉现象，并降低修改的成本，最好的修改办法就是将整个铰链机构向ｘ轴负向移动。
通过Ａｄａｍｓ／ｖｉｅｗ进一步仿真分析发现，优化Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ这４个点的位置可以解决漏雨问题。
在４个点中，Ａ、Ｄ这２点修改起来成本最低，为了知道Ａ、Ｄ点谁对漏雨问题的影响最大，利用Ａｄａｍｓ／Ｉｎｓｉｇｈｔ进行ＤＯＥ分析。
设定Ａ、Ｄ这２点ｘ坐标值为设计参数，后背门的开启角度值为响应参数，分析结果如图８所示：Ａ点ｘ坐标值的影响有１１８０．１８％，而Ｄ点ｘ坐标值的影响仅有２４．７２％。
显然，修改Ａ点能较快的改变铰链机构的运动特性，修改Ｄ点对改变铰链机构的运动特性效果不太明显。
Ａｄａｍｓ／ｖｉｅｗ可以算出移动Ａ点对应的后背门开启角度，图９为Ａ点对后背门开启角度的影响图。
Ａ点沿ＤＡ轴线移动１０ｍｍ，角度为１５６．２２９９°，不漏雨原模型，角度为１６７．９６７４°，刚好满足不漏雨要求ｌ／ｍｍｔ／ｓ（下转第４５页）ｌ／ｍｍ图８Ａ、Ｄ点Ｘ坐标值对后背门开启角度的影响程度（上接第１４页）由图９可分析出将Ａ沿ＡＤ轴线前后移动１０ｍｍ的后背门开启角度，设计部门可以根据后背门的高度要求来决定后背门开启角度值，反馈给分析部门，由分析部门提供最理想的Ａ点坐标。
如图９所示，将Ａ点沿ＡＤ轴线移动１０ｍｍ时，是漏雨的，但是也可以通过修改限位块尺寸的办法来改善这种状况。
建议２种办法结合使用。
实践证明：运用以上分析结果，成功解决了后背门开启中碰到的２大难题。
３结论综上所述，运用Ａｄａｍｓ软件对后背门铰链机构进行运动分析，并给出了修改建议。
ＣＡＥ在汽车工程中的效率和价值都得到了具体体现。
ＣＡＥ在汽车设计前期及工程实现后期都非常重要。
快速、有效及低成本的优势使其成为现代汽车设计中非常重要的环节。
参考文献１曹泗秋，杨巍．机械原理．湖北省：湖北科学技术出版社，１９９４２陈立平，张云清，任卫群，等．机械系统动力学分析及ＡＤＡＭＳ应用教程．北京：清华大学出版社，２００５（收稿日期：２００７－０５－０９）野车。
在２０世纪５０～７０年代，这种车曾是我国军队主要的指挥车。
从６０年代中后期开始，它逐步被北京ＢＪ２１２型越野车所替代。
此前，高尔基汽车厂曾生产过各种类型的军用越野车，除嘎斯６７和嘎斯６９外，还曾生产过嘎斯５１载货车。
在我国２０世纪５０年代末建成的南京汽车制造厂曾以该车型为蓝本生产载重车质量为２０００ｋｇ的跃进ＮＪ１３０型货车，同时，还仿造嘎斯６３生产了跃进ＮＪ２３０型越野车，这就是我们过去常见到和所熟知的南京嘎斯。
４胜利———Ｍ２０小客车俄罗斯（前苏联）高尔基汽车厂因以生产嘎斯汽车为主，所以简称嘎斯厂。
其实，它不仅生产众所周知的嘎斯型载重汽车和越野车，而且还生产小有名气的嘎斯系列小客车。
如伏尔加牌小客车和海鸥牌高级小客车，以及嘎斯——３１０２和嘎斯——２４型小客车等。
自第二次世界大战后期的１９４６年，高尔基汽车厂开始生产胜利———Ｍ２０小客车。
见图４（俄罗斯），它是２０世纪５０年代俄罗斯（前苏联）高尔基汽车厂生产的一种轿车。
图４中汽车主图是胜利———Ｍ２０轿车，是１９５４年生产的，图中右上角的图案是一个形似盾牌的商标标志，标志中有一只悠然自得的鹿，鹿的下方有ГＡ３（嘎斯）字样。