CN110826150A - 一种基于限位器冲击载荷的车门设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于车辆设计技术领域，公开了一种基于限位器冲击载荷的车门设计方法，包括：测算车门按设计转动速度开合时，限位器对车门的作用力；在有限元软件中，对车门及车身分别建模，将车门安装于车身上；在有限元软件中，根据测得的限位器对车门的作用力，模拟分析车门在限位器冲击作用下的响应，得到车门基于限位器冲击载荷的响应结果；当响应结果超出预设范围时，调整车门的结构后再次模拟分析车门在限位器冲击作用下的响应，直至响应结果处于预设范围内，得到符合要求的车门。本发明能够在车门开发早期，采用模拟实验的方法，提早对车门的结构进行优化，避免后期车门在过限位器档位时产生抖动。
Description
技术领域
本发明涉及车辆设计技术领域，尤其涉及一种基于限位器冲击载荷的车门设计方法。
背景技术
在车门开发试制阶段，操作人员在操作车门开合的过程中，经常发现车门在过限位器档位时，车门外手柄有垂向抖动，同时还观察到车门上框抖动，致使车门开合过程不平顺，在后期会极大影响用户对车辆的使用体验。
通常，限位器冲击问题只能在试制后才能反映出来，此时再对车门及车身结构进行优化和修改，耗费时间长，成本高。但是，随着乘用车开发周期的缩短，对开发各环节提出要求越来越高，在保证产品质量的前提下，需要各专业提前介入，利用先进的技术手段，在项目早期对性能进行评估。因此，需要在车门开发早期对车门抗限位器冲击性能进行合理化设计。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于限位器冲击载荷的车门设计方法，能够在车门开发早期，对其设计进行优化，缩短了开发周期，提升了开发效率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于限位器冲击载荷的车门设计方法，包括如下步骤：
测算车门按设计转动速度开合时，限位器对车门的作用力；
在有限元软件中，对车门及车身分别建模，将车门安装于车身上；
在有限元软件中，根据测得的限位器对车门的作用力，模拟分析车门在限位器冲击作用下的响应，得到车门基于限位器冲击载荷的响应结果；
当响应结果超出预设范围时，调整车门的结构后再次模拟分析车门在限位器冲击作用下的响应，直至响应结果处于预设范围内，得到符合要求的车门。
作为优选，测算车门按设计转动速度开合时，限位器对车门的作用力的具体步骤包括：
测算车门按设计转动速度开合时，限位器运动装置在限位器杆上的线速度；
将限位器车门端固定位置固定在刚性门台架上，将限位器车身固定位置与力传感器用刚性杆连接；
控制试验作动器按限位器运动装置在限位器杆上的线速度推拉限位器车身端固定位置，测得车门在开合时，限位器对车门的作用力。
作为优选，有限元软件中，在将车门安装于车身上时，车门相对于车身的打开角度与车门过限位器档位时打开角度一致。
作为优选，有限元软件中，在对车身建模时，仅对车身中与待模拟分析的车门相连的结构进行建模。
作为优选，有限元软件中，在对车身建模时，对整个车身进行建模。
作为优选，在模拟分析车门在限位器冲击作用下的响应时，采用瞬态分析方法进行计算。
作为优选，在模拟分析车门在限位器冲击作用下的响应时，采用静态分析方法进行计算。
作为优选，响应结果包括车门的抖动幅度。
作为优选，调整车门结构包括调整车门中板材的厚度、调整车门中各组件的连接结构和连接位置以及调整车身侧车门的安装位置。
作为优选，在调整车门结构时，采用拓扑优化的方法使得车门基于限位器冲击载荷的响应结果在预设范围内。
本发明的有益效果：
在车门开发早期，采用模拟实验的方法，能够提早对车门的结构进行优化，避免后期车门在过限位器档位时产生抖动，在此基础上，通过固定车门，由限位器对车门施力作用，降低了模拟实际的工作量，整体上缩短了开发周期，提升了开发效率。
附图说明
图1是本发明实施例所述的基于限位器冲击载荷的车门设计方法的流程图；
图2是本发明实施例所述的基于限位器冲击载荷的车门设计方法中测算限位器对车门的作用力的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的零部件或具有相同或类似功能的零部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明提供了一种基于限位器冲击载荷的车门设计方法，包括如下步骤：
步骤一、测算车门按设计转动速度开合时，限位器对车门的作用力。
在此步骤中，设计转动速度为用户实际正常开、关车门时的速度。
如图2所示，此步骤具体包括：
S1、测算车门按设计转动速度开合时，限位器运动装置在限位器杆上的线速度。
S2、将限位器车门端固定位置固定在刚性门台架上，将限位器车身固定位置与力传感器用刚性杆连接。
S3、控制试验作动器按限位器运动装置在限位器杆上的线速度推拉限位器车身端固定位置，测得车门在开合时，限位器对车门的作用力。
通过上述步骤，可以简单可靠地得到车门在实际开合时，限位器对其的作用力。
步骤二、在有限元软件中，对车门及车身分别建模，将车门安装于车身上。
在此步骤中，依据车门及车身安装位置部分车身设计数据，对各零件进行建模并连接，车门按实际位置安装在车身上，完成车门建模，并且，将各零件按三维数据划分为有限元网格数据，并对车门焊点、胶粘、焊缝进行详细建模。
在此步骤中，所使用的有限远软件为车辆设计中常规的软件，如CATIA、ANSYS或ABAQUS等，其具体工作原理和模拟作业步骤在此不再赘述。
此步骤中，在将车门安装于车身上时，车门相对于车身的打开角度与车门过限位器档位时打开角度一致。上述设置，使得车身对车门的支撑状态更符合实际工况，从而可以得到更加可靠的模块结果。
本实施例中，在对车身建模时，仅对车身中与待模拟分析的车门相连的结构进行建模，从而大大减少了建模的工作量。除此之外，为了提高模拟精度还可以对整个车身进行建模。
步骤三、在有限元软件中，根据测得的限位器对车门的作用力，模拟分析车门在限位器冲击作用下的响应，得到车门基于限位器冲击载荷的响应结果。
本实施例中，在模拟分析车门在限位器冲击作用下的响应时，采用瞬态分析方法进行计算，其计算所得的结果更为贴近实际的结果。但为减少模拟时间和模拟实验的工作量，还可以采用静态分析方法进行计算，其计算所得的结果也可以对车门在限位器力冲击作用下的抖动风险进行一定的判断和评价，进而对不满足要求的结构进行优化。除此之外，还可以采用瞬态分析方法和静态分析方法相结合的方式，在实际模拟初期，车门距理想结构差距较大时，采用静态分析方法进行模拟计算，当车门距理想结构差距较小时，采用瞬态分析方法进行微调。
具体地，响应结果包括车门的抖动幅度，其具体可以车门整体的抖动幅度或者车门上几个设定的观测点的抖动幅度。
步骤四、当响应结果超出预设范围时，调整车门的结构后再次模拟分析车门在限位器冲击作用下的响应，直至响应结果处于预设范围内，得到符合要求的车门。
在此步骤中，调整车门结构包括调整车门中板材的厚度、调整车门中各组件的连接结构和连接位置以及调整车身侧车门的安装位置。
在具体调整时，采用拓扑优化的方法使得车门基于限位器冲击载荷的响应结果在预设范围内，除拓扑优化外，还可以进行料厚寻忧和经验方案等优化手段。
本发明中，在车门开发早期，采用模拟实验的方法，能够提早对车门的结构进行优化，避免后期车门在过限位器档位时产生抖动，在此基础上，通过固定车门，由限位器对车门施力作用，降低了模拟实际的工作量，整体上缩短了开发周期，提升了开发效率。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于限位器冲击载荷的车门设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
测算车门按设计转动速度开合时，限位器对车门的作用力；
在有限元软件中，对车门及车身分别建模，将车门安装于车身上；
在有限元软件中，根据测得的限位器对车门的作用力，模拟分析车门在限位器冲击作用下的响应，得到车门基于限位器冲击载荷的响应结果；
当响应结果超出预设范围时，调整车门的结构后再次模拟分析车门在限位器冲击作用下的响应，直至响应结果处于预设范围内，得到符合要求的车门。
2.根据权利要求1所述的基于限位器冲击载荷的车门设计方法，其特征在于，测算车门按设计转动速度开合时，限位器对车门的作用力的具体步骤包括：
测算车门按设计转动速度开合时，限位器运动装置在限位器杆上的线速度；
将限位器车门端固定位置固定在刚性门台架上，将限位器车身固定位置与力传感器用刚性杆连接；
控制试验作动器按限位器运动装置在限位器杆上的线速度推拉限位器车身端固定位置，测得车门在开合时，限位器对车门的作用力。
3.根据权利要求1所述的基于限位器冲击载荷的车门设计方法，其特征在于，有限元软件中，在将车门安装于车身上时，车门相对于车身的打开角度与车门过限位器档位时打开角度一致。
4.根据权利要求1所述的基于限位器冲击载荷的车门设计方法，其特征在于，有限元软件中，在对车身建模时，仅对车身中与待模拟分析的车门相连的结构进行建模。
5.根据权利要求1所述的基于限位器冲击载荷的车门设计方法，其特征在于，有限元软件中，在对车身建模时，对整个车身进行建模。
6.根据权利要求1所述的基于限位器冲击载荷的车门设计方法，其特征在于，在模拟分析车门在限位器冲击作用下的响应时，采用瞬态分析方法进行计算。
7.根据权利要求1所述的基于限位器冲击载荷的车门设计方法，其特征在于，在模拟分析车门在限位器冲击作用下的响应时，采用静态分析方法进行计算。
8.根据权利要求1所述的基于限位器冲击载荷的车门设计方法，其特征在于，响应结果包括车门的抖动幅度。
9.根据权利要求1所述的基于限位器冲击载荷的车门设计方法，其特征在于，调整车门结构包括调整车门中板材的厚度、调整车门中各组件的连接结构和连接位置以及调整车身侧车门的安装位置。
10.根据权利要求1所述的基于限位器冲击载荷的车门设计方法，其特征在于，在调整车门结构时，采用拓扑优化的方法使得车门基于限位器冲击载荷的响应结果在预设范围内。
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