[发明专利]一种剪刀门铰链系统有限元模型建立方法及分析方法

说明书

本发明公开了一种剪刀门铰链系统有限元模型建立方法及分析方法，涉及汽车车身开启件设计技术领域，该方法包括：建立包括铰链轴、连杆和铰链座的剪刀门铰链系统模型，并对剪刀门铰链系统模型划分网格，形成铰链轴单元、连杆单元和铰链座单元；将铰链轴单元两端与铰链座单元之间相对固定设置，将铰链轴单元两端与连杆单元之间相对固定设置；将铰链轴单元侧壁与连杆单元的接触设置为面面接触，将相邻连杆单元之间或相邻铰链座单元之间的接触设置为面面接触。铰链轴和连杆之间设置弹簧单元，消除零件刚体位移。解决了现有技术中，建立的有限元模型仅能分析普通车门铰链系统，存在无法准确模拟复杂的剪刀门铰链系统之间的运动和转动关系的问题。

技术领域

本发明涉及汽车车身开启件设计技术领域，具体涉及一种剪刀门铰链系统有限元模型建立方法及分析方法。

背景技术

所谓剪刀式车门，即它的铰链在前挡泥板，因车门的开启形状好似剪刀而得名。剪刀门通过铰链上下开启颠覆了传统的车门向外开启的方式，由于铰链安装位置与普通车门相同，所以基本上所有车型均可改装剪刀门。剪刀门的种类大致可以分为三种：直开式，即直上直下的开门方式。向外侧开式，此种方式要先向外打开一定角度后才能向上开启。混合式，此种方式既能像普通车一样向外开启，同样能向上开启。剪刀门的优点有：可以在狭窄的区域打开车门，避免普通车门打开对路上的行人或车门本身造成损害。剪刀门的缺点有：车翻了之后无法打开车门。

剪刀门的应用，使得汽车更具科技感和未来感，能够吸引年轻消费者目光。传统剪刀门开启方式比较独特，一般需要先向外侧开启到最大角度，然后才能向上翻转开启到最大角度，关闭运动则反之，如此开启关闭运动均需两步实施，难免让部分消费者感觉体运动不畅，人机操纵性较差。现在的剪刀门设计了铰链底座、铰链臂、铰链连接组件等辅助运动机构，可使得剪刀门在开启关闭运动时，能够将剪刀门沿X、Y、Z三个方向运动简化为绕5～6根转动轴线和一个关节轴承旋转的协同运动，实现连续顺畅运动且稳定可靠。而剪刀门铰链系统是否稳定可靠，缺乏相应的评价方法。特别是对多轴剪刀门铰链，打开关闭操作过程中，不同轴与轴套之间相互制约，受力情况复杂。

根据汽车开发流程，在评估剪刀门铰链系统稳固性方法方面，一般直接根据设计师设计的3D模型，运用快速成型方法，制造出剪刀门铰链系统相关轴、轴套等零部件，组装成总成产品，进行台架试验。

在现有技术中，建立的有限元模型仅能分析简单的普通车门铰链系统，存在无法准确模拟复杂的剪刀门铰链系统之间的运动和转动关系的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种剪刀门铰链系统有限元模型建立方法及分析方法，能够解决现有技术中建立的有限元模型仅能分析简单的普通车门铰链系统，存在无法准确模拟复杂的剪刀门铰链系统之间的运动和转动关系的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一方面，本方案提供一种剪刀门铰链系统有限元模型建立方法，包括：

建立包括铰链轴、连杆和铰链座的剪刀门铰链系统模型，并对剪刀门铰链系统模型划分网格，形成铰链轴单元、连杆单元和铰链座单元；

将铰链轴单元两端与铰链座单元之间相对固定设置，将铰链轴单元两端与连杆单元之间相对固定设置；

将铰链轴单元侧壁与连杆单元的接触设置为面面接触，将相邻连杆单元之间或相邻铰链座单元之间的接触设置为面面接触。

在一些可选的方案中，在所述面面接触关系中，两接触面间的摩擦系数为0.1。

在一些可选的方案中，在铰链轴单元侧壁与连杆单元之间的面面接触关系中，以铰链轴侧壁接触面单元为主接触单元，连杆接触面单元为从接触单元；

相邻连杆单元之间或相邻铰链座单元之间的面面接触关系中，以尺寸大的连杆单元或铰链座单元为主接触单元，尺寸小的连杆单元或铰链座单元为从接触单元。