车辆工程技术
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车辆技术
王 龙
（北京汽车股份有限公司汽车研究院，北京 101300）
摘 要：介绍了车门铰链轴线倾角对车门自关趋势的影响研究，通过车门重心Z 向高度的变化评价车门的自关趋势。建立计算车门重力势能的数学模型，通过车门轴线倾角及重心坐标计算车门重心的自关能量。关键词：铰链轴线；重力势能；车门重心
0 前言
根据JDPOWER 的新车质量调研，开/关门力超重始终是顾客抱怨最多的质量问题之一[1]。本文详细介绍了，车门重力势能的计算思路，通过调整轴线倾角、重心坐标验证自关趋势的影响因素。
1 车门关闭能量的影响分析
车门关闭是不同因素间能量损耗的过程，包括乘客助关能、车门重力势能、限位器档位能、密封条压溃能、门锁上锁耗能、铰链扭转耗能、气压阻耗能等，其中乘客助关能量、车门重力势能、限位器档位能对车门关闭过程起到助力作用，其余均为损耗能。乘客助关能是反应车门关闭性的评价指标，助关能量大车门关闭困难，顾客感受车门关闭沉重。限位器过档能对车门关闭起助关作用，可根据车门关闭状态进行调整。车门重力势能受车门轴线倾角、车门结构重心影响，车辆开发后期一般无法变更，故设计初期要重点研究。
2 重力势能数学模型的建立
2.1 车门内倾角与重力势能的计算方法
车门轴线在YZ 平面上的投影与Z 轴的夹角称为车门内、外倾角，一般车辆都有内倾角，内倾角设计值在2.0°以上。以轴线与地面交点为原点建立车门坐标系，车门内倾角重力势能的计算公式如下。 重力势能：
注：G-车门重量；-车门重心Z 向变化量；α–车门开启角度；β–车门内倾角；-车门重心X 轴坐标；-车门重心Y 轴坐标。 原理图：
图
1 重心变化
图2 内倾角与重力势能关系
基于WPS 平台形成公式模板，某车型重心（574、88、792），输入公式修改轴线内倾角度，角度增加车门重力势能变大，自关趋势增加。 根据重力势能的计算公式：车门内倾角的重力势能随重心
坐
标
增加而增加。
2.2 车门后倾角与重力势能的计算方法
车门轴线在XZ 平面上的投影与Z 轴的夹角称为车门前、后倾角，
一般车辆后倾角在2.0°以内。计算公式如下。
车门重力势能： 注：–车门后倾角。
原理图：
图3 重心变化
某车型重心坐标（574、88、792），输入公式通过改变后倾角度。重力势能曲线经过Y 轴上同一点
a，且后倾角度与曲线斜率成正比。
图4 后倾角与重力势能关系
根据重力势能的计算公式点a（车门开度α）与车门重心坐标
有关，随质心、增加而减小。2.3 车门轴线倾角与重力势能的计算方法
车门的重力势能等于内倾重力势能加后倾重力势能。
3 实车对比验证
经2款车评价关门品质，其结果与理论计算相符。考虑采用车型差异、理论重心偏差、制造偏差等因素，仅能进行趋势分析。
表
1 理论与实际对比
汽车铰链4 结论
（1）车门内倾角的设计有助于车门自关，内倾角增大车门自关趋势大。（2）车门后倾角的设计有助于小角度时的车门开启，后倾
角增大，小角度时车门开启趋势增加。（3）车门重心值对车门自关能量有影响，质心值增加，车门自关趋势增加。
参考文献：
[1]王大鹏，伏建博.车门铰链轴线内倾角设计[J].汽车使用技术,2017,No.17.
[2]刘漪青.车门铰链轴线布方法[J].汽车与配件
,2018,No.5.
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