车门开闭是否顺畅关系到乘客的主观感受，车门总成、铰链、手柄等影响到汽车的可靠性。国内外汽车厂家都将车门的开闭耐久性能试验作为乘用车开发过程中一个必要的环节。

从20世纪80年代起，国外学者对车门开闭耐久性进行了理论和试验方面的研究，并且也取得了较大的进步［1-3］。但由于仪器设备的匮乏，只能测量一些简单的物理参数来评价车门开启件的可靠性。本课题研究的是一种新型车门开闭耐久试验台，利用机器人控制系统，以机械手为动作单元，通过编制程序对机械手的运动轨迹进行控制，配合气动元件和传感器在上位机的程序控制下可以满足不同车型不同类型车门的耐久试验。通过该项试验，可以检测车门及相关车身附件在结构设计和强度等方面是否存在问题，为优化设计提供依据。同时给出传统测试同一款车门的开闭耐久性，并比较3种方法的优劣。

1 车门开闭耐久性理论基础

 

式中：E为弹性模量；K′为循环强度系数，具有应力量纲；n′为循环应变硬化指数，是无量纲量。后续加卸载由滞后环曲线描述，反映加载路径，由式（2）确定。

以目标项目为基准，根据项目的进度进行控制和监管工作，从而提高项目管理的效率，确保项目的完成质量与预期标准相吻合，即为项目管理的要义[3]。例如：在测绘工程项目中，项目的种类多种多样，无论是项目施工前的准备工作还是施工结束后的验收，交付工作，项目的资料都不会更新。因此，项目管理工作涉及到项目方案的制定和施工过程中的管理工作，管理人员会十分重视对项目的投入成本，施工的整体效率和项目质量的整体把控，这就需要将复杂的内容进行简单处理，同时在整合各项因素的过程中，要实现控制的精细化，并覆盖项目的具体时限，合同内容及质量管理等相关要素。

 

车门开闭过程中，在车门、铰链和车身连接处有可能产生高应力，导致局部塑性应变，在循环载荷作用下，车门系统可能出现金属损伤，铰链或连接处可能产生裂缝，产生嘎吱嘎吱的响声。由于车门关闭导致局部塑性应变，所以车门开闭耐久应属于低周疲劳的范畴。在低周疲劳计算过程中［4］，首先应用循环应力应变曲线实现第1次加载，由应变谱已知的ε计算出σ：

将2台整车样品停放在水平铁地板平面上，车轮回正，拉好驻车制动，并将前/后车轮使用夹具限位。另一台整车在正常路试中进行开闭耐久测试。

参加访谈的留学生所介绍的课外学习汉语的方法，大致相同，包括跟中国人交流、听中文歌曲、看中文电视电影等。目的是练习口语和听力，学习新的词语，了解中国文化等。有的学生遇到不认识的新词，还会记下来查词典。也有一名中级班学生提到，看电视剧的时候，他发现课本中的语言和电视里的不太一样，前者过于礼貌，比如教材中写的是“请稍等”，但电视里说的是“你等一下”。

 

式中：ε′f为疲劳延性系数；σ′f为疲劳强度系数；b为疲劳强度指数；c为疲劳延性指数。变幅载荷作用利用Miner累积损伤理论计算损伤：

 

式中：损伤D为1，代表疲劳破坏；疲劳寿命Ni为损伤的倒数；第i个应变幅循环ni次，造成损伤ni/Ni。

2 车门开闭耐久性试验方法

车门开闭耐久性试验有3种方法。实车路试如图1 a所示。以往的车门开闭耐久试验设备由气动单元控制气缸来完成，如图1 b所示，气缸设备对车型和车门的局限性满足不了试验尽可能真实模拟实际使用情况的需要。目前东风公司大力发展自主品牌乘用车，为了检验车门的耐久性，做出符合要求的车门系统，需要一套科学实用的试验台。本课题研究一种新型试验台，将ABB机器人系统利用在车门开闭耐久性试验，能较好地解决老旧设备不稳定的问题，减少试验误差，提高工作效率。标准ABB机器人运动灵活、运动空间范围大，是一种高精度的智能化柔性生产设备。利用机器人的示教器编制和修改程序，设置试验频速度、动作轨迹、试验次数等参数，通过控制机器人的动作来完成车门的开闭，能完整模拟司乘人员开/关车门的整个过程，图1 c为ABB机器人车门开闭耐久试验系统。

2.1 试验对象、试验设备和仪表

ABB机器人系统完成全部105次耐久试验共需18 d；试验中车门样品出现的各种异常状况见图2：5.2×104次左侧车身钣金处出现密封条磨痕，8×104次左车门锁扣出现松动，8×104次左车门在关闭状态下面差增大；试验中车门（左门）的最小关门速度、静态锁闭力、内扣手开门力等测量数据见表3。

  

图1 车门开闭耐久试验

 

表1 车门开闭耐久试验仪器

  

测试仪器ABB机器人系统气动伺服车门开闭耐久系统塞尺游标卡尺推拉力计车门测速仪规格型号 仪表编号—— ——0.01～1.00mm 300mm NKS-50 1052—— —— ——0091033 911605 0990生产厂家ABB SMC SATA桂制艾固Debron Industrial Electronics Inc.扩展不确定度/准确度等级±0.1 m·s-1±0.1 m·s-1 0.01mm 0.01mm 1 N±0.1 m·s-1

2.2 试验前准备工作

一个应变幅可用SWT方程估算寿命：

2）打开待测试车门，使其处于最大开启位置。沿车门关闭运动的切线方向，通过推拉力计在门锁处缓慢施加载荷，直至车门锁接触车门锁扣的状态。记录下该过程中推拉力计测量到的最大载荷值即车门最大关闭力。

设置试验次数、关门速度1.5 m·s-1、工作方式等参数后，开始试验。每个门试验循环次数为105次。车门开闭耐久流程如表2所示。

由上述实验得出，亚硝酸盐替代效果最好的发色剂为红曲红，最优的发色剂复配组合为红曲红与蛋黄粉以1∶2复配，因此选取最优的这2组替代品，添加量均为0.008%，进行光稳定性实验。由图6可知，将肉脯暴露在光照条件下11天，红曲红组的肉脯红度值远高于其他组，说明红曲红的发色性及光稳定性均优于其他组。红曲红与蛋黄粉复配组的红度值在4天之前高于亚硝酸盐，但在6天之后的红度值则低于或接近亚硝酸盐，因此，红曲红与蛋黄粉以1∶2复配的稳定性低于亚硝酸盐。

气动伺服系统完成全部105次耐久试验共需28 d；试验中车门样品出现的各种异常状况如图3所示：6.18×104次左侧车身钣金处出现密封条磨痕，6.9×104次左侧车身钣金处出现密封条磨痕，9×104次左车门铰链出现磨损；试验中车门（左门）的最小关门速度、静态锁闭力、内扣手开门力等测量数据如表4所示。

4）打开车门，使用车门测速仪在距离车门关闭位置50mm处测量使车门能够关闭的门锁处最小速度，即最小关闭速度。

2.3 试验步骤

1）打开待测试车门，使其保持车门锁接触车门锁扣的状态。沿车门开启运动的切线方向，通过推拉力计在门锁处缓慢施加载荷，直至车门开启到最大位置，记录下该过程中推拉力计测量到的最大载荷值即车门最大开启力。

一般城市车载导航系统的数据维护是一个难题，维护时需要人工采集道路信息，浪费了大量的人力物力资源。本车载系统所设计的信息即时更新模块能有效的改善这一难题。当农机手在工作室时发现有新的道路信息出现，而且主机数据端未获取该信息时，农机手可通过短消息通知主机某区域有新增道路信息，具体界面如图6所示。

 

表2 车门开闭耐久试验流程表

  

试验次数/104次0～1 1～2 2～5 5～6 6～7 7～10车门状态车门玻璃处于最低位置车门玻璃处于中间位置车门玻璃处于最高位置车门玻璃处于最低位置车门玻璃处于中间位置车门玻璃处于最高位置检查内容每104次循环检查螺纹拧紧情况和车门密封条的密封面，记录车门限位器各挡操纵力，检查各门钣金情况和各功能件功能是否正常。

3 车门开闭耐久性试验结果

3.1 ABB机器人开闭耐久试验

试验对象为某车型同一批次整车3台，测试3种试验中该车型车门（左门）的开闭耐久性能，试验设备和仪表如表1所示。

MWJ-2418智能门窗保温性能试验机的基本原理为标定热箱法测定传热系数，热箱内的电加热器散热量为总热量，将总热量减去热箱向环境空间的散热量和试件框的热损失，即为热箱热量通过试件向冷箱传递的热量.根据两侧传热量、两侧空气温度以及试件面积，便可求得传热系数K值.

  

图2 ABB系统试验中车门样品异常状况

3.2 气动伺服车门开闭耐久试验

3）打开待测试车门，使其保持车门锁接触车门锁扣的状态。在垂直于车门锁的车门外钣金位置，通过推拉力计缓慢施加载荷，直至车门完全锁上。记录该过程的最大载荷，即车门静态锁闭力。

  

图3 气动伺服系统试验中车门样品异常状况

 

表3 ABB系统车门测量数据

  

外扣手开门力/N 36.2 37.1 36.5 34.3 33.6 32.8 31.9 31.1 30.8 34.8 35.0试验次数/104次测量项目0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0静态锁闭力/N 204.8 202.6 200.4 196.5 172.6 164.8 159.6 158.3 157.9 186.5 173.6内扣手开门力/N 15.2 14.5 15.0 14.6 12.8 13.1 13.0 12.7 12.1 13.7 13.4最小开门力/N 12.1 11.2 11.0 10.8 10.1 9.6 9.5 9.3 8.7 8.3 7.6最小关门力/N 15.2 14.6 13.2 11.9 10.2 9.8 8.2 8.3 7.8 7.5 7.1最小关门速度/（m·s-1）0.60 0.60 0.61 0.59 0.61 0.63 0.62 0.57 0.58 0.76 0.74

 

表4 气动伺服系统车门测量数据

  

静态锁闭力/N 213.8 215.3 210.7 208.3 188.5 179.9 174.2 172.8 172.3 203.8 189.6试验次数/104次测量项目0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0内扣手开门力/N 14.7 14.4 13.8 13.6 13.1 13.0 12.9 12.8 12.6 12.3 12.1外扣手开门力/N 38.2 36.5 34.9 33.2 31.6 32.6 31.2 30.9 31.1 30.2 29.8最小开门力/N 14.3 13.8 13.2 12.7 12.2 11.6 11.1 10.6 10.1 9.6 9.1最小关门力/N 17.2 16.0 14.8 13.1 11.7 10.2 9.4 8.6 7.9 7.2 6.6最小关门速度/（m·s-1）0.52 0.57 0.64 0.68 0.72 0.70 0.71 0.73 0.74 0.75 0.77

3.3 实车路试过程中实际开闭耐久测试

实车路试需要大量时间，完成105次开闭耐久大约耗时90 d。试验中车门样品出现的各种异常状况如图4所示：3×104次左侧车身钣金处出现密封条磨痕，9×104次左车门锁扣底座损坏；试验中车门（左门）的最小关门速度、静态锁闭力、内扣手开门力等测量数据见表5。

  

图4 实车路试中车门样品异常状况

 

表5 实车路试车门测量数据

  

试验次数/104次测量项目静态锁闭力/N内扣手开门力/N外扣手开门力/N最小开门力/N最小关门力/N最小关门速度/（m·s-1）0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 217.4 219.3 210.1 198.3 205.5 192.3 198.7 182.3 163.8 166.2 160.2 15.9 15.3 16.2 16.1 15.1 14.3 13.2 12.9 13.5 13.1 11.7 37.0 36.0 35.0 34.0 33.0 32.0 28.5 27.7 26.8 27.5 27.5 15.7 15.1 14.6 14.0 13.5 13.0 13.5 13.0 12.5 12.0 10.5 16.4 15.8 15.2 14.6 14.0 14.5 13.9 13.3 12.7 12.6 11.5 0.63 0.62 0.58 0.60 0.65 0.70 0.77 0.80 0.82 0.83 0.81

4 试验结果分析

ABB试验系统、气动伺服试验系统和路试试验分别完成105次耐久试验后进行对比分析，可看出在耐久试验中，车门样品出现的异常状况和次数比较相似；另外通过表6的对比，可看出2种试验台架的测试数据与实车测试数据比较接近，数据衰变走势与实车数据一致；通过开闭耐久异常状况和数据测试综合分析，可看出试验室内进行台架耐久测试具有很大的替代意义，可模拟甚至替代路试进行车门开闭耐久的试验，再现实际使用过程中车门开闭所出现的状况。

ABB试验系统、气动伺服试验系统和路试试验分析时间如表7所示。由于路试中车门测试为辅助测试，需要每天在中午和下午路试休息时安排人员手动进行车门开闭试验，每天2 h，105次需要时间90 d，周期较长，不符合开发测试的节点需求；另外试验人员开关门速度和力量必须保持较高的一致性，尽量减少人为因素导致的试验结果差异，因此对试验人员的要求较高，并且过于依赖某试验人员，在实际工作中也带来较多不便。不管是汽车行业还是其他制造领域，机器人系统的成本和质量把控优势非常明显，智能化制造和检测是趋势所在。路试中车门开闭耐久的测试耗时较长，人力、物力投入较大，试验人员的开闭速度、开闭力量具有较大的随机性，测试数据具有较大的不确定性，因此可以充分利用室内台架试验模拟实际车门开闭耐久试验。ABB机器人试验系统对比气动伺服系统，试验时间明显缩短（减少10 d）、试验台架故障率和维修率明显减少，可大大节约试验时间，减小工作量，提高一致性，对后续产品开发工作具有较大的借鉴作用。

 

表6 试验台架试验和路试测试数据

  

静态锁闭力/N内扣手开门力/N外扣手开门力/N最小开门力/N最小关门力/N最小关门速度/（m·s-1）气动系统189.60 12.10 29.80 9.10 6.60 0.77路试160.20 11.70 27.50 10.50 11.50 0.81 ABB系统173.60 13.40 35.00 7.60 7.10 0.74

 

表7 试验台架试验和路试时间对比

  

ABB系统 气动系统安装调试时间/d每日测试数据时间/h每日监测设备试验/h每日试验次数/次105次耐久试验总时间/d路试0.5 1 2 2 1 7 1 1200 90 0.5 6500 18 1.5 5000 27

ABB机器人对比气动系统有较大的扩展功能。深入研究ABB机器人系统完成车门开闭耐久试验的情况下，可以继而研究完成整车车身开启件包括汽车发动机盖和行李箱盖等开闭耐久试验。编写试验程序，调试机械手和控制系统，增加力闭环控制程序，完成车身附件的力控性能试验，如车身覆盖件的指压试验、车门把手操纵力、发动机盖静态锁闭力等。结合ABB机器人系统、上位机控制系统、气动系统和电动系统形成一套完整的汽车车身附件耐久和性能试验体系，利于提高试验设备的使用率，完善并提升车身附件的试验能力。

5 结束语

叙述了3种乘用车车门开闭耐久试验方法，并对比其优劣。传统方法是利用气动伺服车门开闭耐久试验代替实车路试，文中提出一种新型车门开闭耐久试验台，即ABB机器人开闭耐久试验系统。ABB系统减少了安装调试时间、每日测试数据时间、每日监测设备试验时间、每日试验次数、耐久试验的总时间等，提高了试验效率。通过编写合适的试验程序，调试控制系统和机械手，可完成车身附件的耐久和静力力学性能试验。

高强度的探头石在实际操作中很难完全规避，只能提高刷孔频率来降低由于探头石存在而产生卡锤现象发生的概率。冲孔操作需严格按照规程执行，避免由于绳索过放等不当操作造成的卡锤头现象的发生。

参考文献：

［1］Husic J M,Gopal M.Non-Linear Dynamic Analysis of a SuperPlug™Door Module Response to a Door Slam Event［C］//International Congress&Exposition.1999.

［2］Iyengar R M,Chang T,Laxman S,et al.A Comprehensive Study of Door Slam［C］//SAE 2004 World Congress&Exhibition.2004.

［3］Kumbla D,Pan S,Saxon J.Simulation Methods for Door Module Design［C］//SAE 2005 World Congress&Exhibition.2005.

［4］苏旭明，郑鑫，李大永.汽车设计的耐久性分析［M］.北京：机械工业出版社，2016.