白車身及車門性能開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用

王國仕

摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們出行條件以及運(yùn)輸條件得到很大的改善，作為運(yùn)輸工具的車輛性能也有所提升。本文將針對白車身及車門性能開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，并對其在人們生活中的具體應(yīng)用作出討論，以為我國汽車制造行業(yè)的發(fā)展提供有效建議和意見。

關(guān)鍵詞：白車身；車門性能；關(guān)鍵技術(shù)；研究

前言：白車身及車門是汽車制造中整車的關(guān)鍵總成，其性能的好壞關(guān)乎汽車的整體工作狀態(tài)的好壞。在我國的汽車制造行業(yè)中對于白車身及其車門的制造技術(shù)與材料的選擇，盡管已經(jīng)與國外發(fā)達(dá)汽車制造技術(shù)有所相似，但是在實際的使用過程中還有所差異，從而導(dǎo)致性能方面還有待提升。

1 白車身及車門的主要性能

1.1 白車身的主要性能

1.1.1 車身的靜態(tài)剛度

白車身是汽車運(yùn)行過程中主要的負(fù)荷承載機(jī)構(gòu)，對人們安全行駛具有重要意義。其主要制成材質(zhì)一般選用的都是剛度金屬材質(zhì)，不僅可以有效的減輕汽車的整體振動性，還能夠保障汽車的安全穩(wěn)定行駛[1]。通過對白車身在日常出行中的工作狀態(tài)觀察發(fā)現(xiàn)，靜態(tài)剛度性能大致被分為扭轉(zhuǎn)剛度與彎曲剛度兩種。其中扭轉(zhuǎn)剛度主要是指汽車行駛在不平坦路面時，車身對外力負(fù)荷的反抗而產(chǎn)生的變形能力。而彎曲剛度主要是指人或是貨物進(jìn)入車體內(nèi)，車身對重力負(fù)荷的抵抗變形能力。

1.1.2 車身的振動特征

汽車的整體構(gòu)造中是以車身為基礎(chǔ)進(jìn)行的，所以車身的整體振動特征會影響到整輛車的性能[2]。模態(tài)是用來判定車身振動特征的主要方法，能夠有效的反映車身結(jié)構(gòu)的固定特征。若外部激勵頻率接觸到車身系統(tǒng)中的模態(tài)時，就會產(chǎn)生車身系統(tǒng)的異常振動，所以在白車身設(shè)計過程中，可以有效運(yùn)用模態(tài)的固有頻率以及模態(tài)振動對車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理配置，從而有效避免外部激勵在車體中產(chǎn)生的共振。

1.2 車門的主要性能

1.2.1 剛度性能

車門是車輛構(gòu)造中的基本構(gòu)件，乘車人員上下車的過程中都會經(jīng)過車門，同時還能對車內(nèi)人員起到一定保護(hù)作用[3]。依據(jù)車門在實際駕車中的應(yīng)用可以總結(jié)出其具有良好的剛度性能。其剛度性能形成過程中需要垂向剛度、抗凹剛度以及扭轉(zhuǎn)剛度的共同作用，才能實現(xiàn)車輛整體性能的提升。其中抗凹剛度主要就是指人為作用下對車門外板觸摸按壓行為而產(chǎn)生的變形作用力；垂直剛度則主要指在人們開啟車門的過程中，車門對外界復(fù)合抵抗的過程中產(chǎn)生的變形能力。

1.2.2 耐久性

車門在汽車的整體使用周期中必須持續(xù)發(fā)揮其應(yīng)有作用，因此還應(yīng)具備耐久性能。在使用過程中車門一定要滿足不同情況下的使用要求才能實現(xiàn)耐久性能的發(fā)揮，所以可以運(yùn)用砰擊的方法對其性能進(jìn)行檢驗，如在正常開關(guān)門、破壞性砰擊等情況下的實驗。

2 白車身及車門性能開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 對標(biāo)分析技術(shù)及其在汽車性能開發(fā)中的應(yīng)用

2.1.1 對標(biāo)分析技術(shù)

對標(biāo)分析技術(shù)主要就是指某一生產(chǎn)機(jī)構(gòu)可以將相同機(jī)構(gòu)中更加高效的生產(chǎn)技術(shù)作為主要研究對象，獲取提升自身產(chǎn)品性能的辦法，從而在技術(shù)上不斷進(jìn)步與創(chuàng)新，甚至超越標(biāo)桿技術(shù)[4]。因此，汽車生產(chǎn)行業(yè)也可以利用此種辦法來提升自身的生產(chǎn)技術(shù)，從而增強(qiáng)車輛的整體性能與市場競爭力。企業(yè)可以將同級對手產(chǎn)品或是高級先進(jìn)技術(shù)借鑒到車輛生產(chǎn)中來，制定出合理有效的的對標(biāo)分析方法，快速的將對標(biāo)產(chǎn)品的車輛性能數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理，形成一個清晰科學(xué)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，然后依據(jù)分析出的差異與優(yōu)勢，制定合理的應(yīng)對策略與解決方案。對標(biāo)分析技術(shù)的應(yīng)用能夠有效地縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，并能節(jié)約車輛研發(fā)成本，對汽車生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展起到推動作用。

2.1.2 對標(biāo)分析技術(shù)的應(yīng)用

在車輛生產(chǎn)行業(yè)中主要將對標(biāo)分析技術(shù)應(yīng)用在汽車整車級、零部件級以及總成級等汽車設(shè)計方面，具體的應(yīng)用過程要依據(jù)一定的流程進(jìn)行。首先，生產(chǎn)企業(yè)要進(jìn)行市場調(diào)研，選定合理的標(biāo)桿車類型；其次，研發(fā)人員要對分析措施如評價標(biāo)準(zhǔn)、方法和內(nèi)容等方面的具體數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制定；再次，要將樣車與標(biāo)車的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，通過對總成級和整車級等數(shù)據(jù)的對比研究分析出二者性能參數(shù)的差異；最后，依據(jù)數(shù)據(jù)差異，確定產(chǎn)品新的研發(fā)方向。

2.2 優(yōu)化設(shè)計方法及其在汽車性能開發(fā)中的應(yīng)用

優(yōu)化設(shè)計方法是以計算機(jī)輔助工程為基礎(chǔ)確立的，其在白車身及其車門的設(shè)計中被廣泛應(yīng)用。當(dāng)前汽車生產(chǎn)制造行業(yè)主要應(yīng)用的優(yōu)化方法有兩種，即參數(shù)優(yōu)化與非參數(shù)優(yōu)化。參數(shù)優(yōu)化方法主要是將車身進(jìn)行計算機(jī)模型模擬，然后在運(yùn)用不同的計算方法對模型參數(shù)化，滿足研發(fā)人員對設(shè)計數(shù)據(jù)的調(diào)整需求，從而達(dá)到產(chǎn)品性能的最優(yōu)化。參數(shù)優(yōu)化方法中有許多辦法被應(yīng)用到白車身及其車門的設(shè)計中，如近似模型、優(yōu)化算法以及實驗設(shè)計等等[5]。而非參數(shù)優(yōu)化中最為常用的方法就是拓?fù)鋬?yōu)化，詣在對設(shè)計空間中的材料進(jìn)行合理布置，其主要優(yōu)化的方向是車輛零部件的形狀。此種方法一般被應(yīng)用在車身以及車門的設(shè)計初期或是對局部性能進(jìn)行改造的過程中，能夠為汽車的整體性能的提升打下良好的基礎(chǔ)。運(yùn)用拓?fù)鋬?yōu)化方式開展白車身及其車門的開發(fā)，具體的研究方向包括離散結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化和連續(xù)體拓?fù)鋬?yōu)化兩種。而在連續(xù)式拓?fù)鋬?yōu)化方法下，進(jìn)行白車身及其車門性能的提升設(shè)計時，可以運(yùn)用變密度法、水平集方法以及均勻化方法等進(jìn)行。

結(jié)語：綜上所述，白車身及其車門的性能對車輛的整體性能產(chǎn)生極大的影響，對人們的行車安全以及企業(yè)競爭力也具有重要作用。因此，在開展汽車產(chǎn)品研發(fā)的過程中，研發(fā)部門要充分利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，結(jié)合相應(yīng)的技術(shù)手段與方法，對車身及其車門性能進(jìn)行優(yōu)化，提升車輛的整體性能，從而確保人們行車穩(wěn)定性與安全性。

參考文獻(xiàn)

[1]王國春，段利斌，陳自凱，陳佶思.基于漸進(jìn)空間拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)的白車身傳力路徑規(guī)劃方法[J].中國機(jī)械工程，2015，20：2827-2834.

[2]杜愛民，朱沛沛，朱忠攀.白車身及四門兩蓋靜態(tài)剛度測試系統(tǒng)設(shè)計[J].汽車技術(shù)，2015，11：52-56.

[3]葉永亮，艾維全，羊軍.業(yè)務(wù)流程再造在汽車車身設(shè)計開發(fā)中的應(yīng)用[J].上海汽車，2008，10：5-8.

[4]朱茂桃，范俊，何志剛，周孔亢，李鳳.微型轎車白車身模態(tài)試驗與分析[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2010，04：659-662.

[5]陳軍，向曉峰，艾紅霞，劉德輝，歐家福.基于失效預(yù)防的乘用車車身驗證試驗規(guī)范開發(fā)策略研究[J].汽車零部件，2011，05：48-51.