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第八章车门部件结构设计汇总

第八章 车门部件结构设计§8-1 概述车门是汽车车身的主要部件之一,它不仅为司乘人员上下车提供方便的 条件,而且与整车动力性(空气动力性)、舒适性(风流噪声、密封等)和 使用性能(开启方便灵活)等有着密切的关系,同时对整车造型起着协调作 用,并直接影响车身外形的美观。

一、车门的结构型式一一分类现代汽车的车门结构型式很多,一般可按下述几种方式进行分类:1按运动形式,分为:「a )水平旋转式 一常见的司机门、折叠门、内摆门等;① 旋转式{ b )垂直旋转式 一近年轿车上出现的向上 前方旋转的车门;I C )翼开式一近年轿车上出现的一种 向上旋转开启的车门。

② 平移式——拉门、外摆式车门(外移门)等。

2. 按结构,分为:•无骨架式一一车门由内外两部分冲压钣件组焊而成,大部分司机门、 折叠门均采用此结构;•有骨架式一一车门内外蒙皮焊接在骨架上一一外摆式乘客门。

3. 按门叶的数目,分为:旋转式-双叶式一一乘客门 折叠式一旋转折叠(两叶一组)\平移式一双叶外移门(一前一后)•四叶式一一四叶式折叠门(两叶一组),主要用于城市客车。

各类车型的驾驶员用门,货车及轿车车门多为旋转式,开门方向可以向 前(顺开),或往后(逆开)。

顺开门在行车时较为安全。

平移门(外移门)主要用于客车的乘客门。

4.按有无运动轨道,分为:-单叶式(单扇门)如司机门、安全门、单叶乘客门等;平移式有轨式、无轨式二、对车门设计的要求1.具有必要的开度,并能使车门停在最大开度上,以保证上、下车方便;2.安全可靠。

关闭时能锁住,行车或撞车时不会自动打开;3. 开关方便,操纵方便——升降玻璃,锁止等,或在低气压下(W 0.3MPa) 也能开启灵活;4. 具有良好的密封性——涉及密封胶条特性、设计精度、间隙大小、配合精度等;5. 具有足够的刚度,不易变形下沉,行车时不振响;6. 制造工艺好,易于冲压成形,便于安装附件和维护调整;7. 外形上与整车协调;8. 操纵机构必须易于接近,便于调整保养。

8-2 气动双扇折叠门设计主要用于中、大型客车的乘客门。

一、特点:①乘客门由两叶门扇组成,相互用铰链联接;②由气动门泵驱动,实现关、闭;③适用于远距离操纵。

一一大量中低档客车使用。

优:-结构简单,制造方便,成本低;•操纵方便一一只需驾驶员控制气源开关;•开启、关闭可靠;缺:•密封性较差一一上、下门缝和门轴处密封困难;•门开启、关闭将占用一定的踏步空间一一使踏步台阶削去一块;•难以与车身外形协调;•门开启、关闭过程中噪声较大。

由于上述缺点,限制了这种门在中、高档客车上的使用,但因结构简单、成本低、可靠,目前在中、低档大客车——长途、团体、城市客车上得到了广泛采用。

二、车门的自锁与摩擦角1.导向机构设计①滑块导向滑块导向的折叠门简图如图所示,取滑块为分析对象:折叠门结构简图滑块受力图驱动作用力:Q=Q ‘ ——驱动力 摩擦力: F=Q -si n 0 = sin 0当驱动力Q 足够大且保持不变时,F 随偏角0 f 而逐渐f. F T F max 的偏角 0在力学上称为摩擦角,用© m 表示。

只要:0 < © m ,则无论F 怎样大,滑块都保持静止状态T 自锁现象。

当0再增大,滑块将沿导轨运动。

摩擦角© m 的大小与滑块及导轨材料和表面状况一一粗糙度、 温度、湿度等有关。

常用材料的摩擦角见表:常用材料的摩擦角②滚轮导向将图中的滑块换成滚轮,以滚动代替滑动, 可大大减少摩擦阻力。

受力分析如图。

滚轮在驱动力Q 作用下临界滚动时:偏角二摩擦角式中:R ――滚轮半径;S ――滚动阻力系数,对钢质导轮和 钢轨:S =0.5。

则摩擦角:© m =arc tg —R0 = © m0 sin 0 • R=0 cos 0 • S联解上两式得:© m =arctg —R—般,随Rfi © m J。

见下表:滚动摩擦角(钢轮一一钢轨)折叠门不发生自锁的条件:(不被卡死)0 > © m ―― 偏角0 >摩擦角© m可见,只要所选的偏角符合上述条件,即可保证折叠门不发生自锁。

因此,0角的选定是折叠门设计的关键问题之一。

折叠门的死域S:S的最小值S min与摩擦角© m的关系为:S min=2Lsin © m式中:L ------ 折叠门单扇宽度,mm上式表明,当门单扇宽度确定后为克服车门自锁所必须的最小死域S min 由摩擦角© m所决定。

由滑动摩擦角和滚动摩擦角的表中数值比较可知:一般情况下:© m 滚< © m滑所以:①采用滚轮导向是减少车门死域S,提高车门开度的一个有效措施。

②车门能否自锁仅与偏角0的大小有关,与驱动力(门泵)Q的作用位置和方向无关。

可见,在设计折叠门时,设置产生驱动力Q的门泵只须从省力和具体运动结构方面去考虑,而无须考虑车门的自锁。

同时,采用滚轮导向,可以提高车门开度。

三、传动机构设计折叠门的传动机构设计可以采用作图法和解析法。

作图法一一作图工作量较大,误差较大。

原因:运动过程中,机构的受力情况不断变化,影响机构受力情况的参数很多。

此外,存在不可避免的作图误差。

解析法一一可对整个运动循环的一系列位置进行分析,使设计者了解传动机构各参数变化时对传动机构受力情况的影响,为改进设计提供依据。

缺点:计算工作量大,必须借助计算机完成。

1. 计算模型建立①基本假设:a)车门及各受力杆件均为刚性体;b)忽略各传动副的内摩擦;c)不考虑制造和安装误差。

②建立数学模型:根据基本假设,可把折叠门传动机构简化为图示平面运动机构模型来进行研究。

图中:1-主门板;2-副门板;3-气缸;R—车门关闭度;A、B—门泵尾部安装尺寸;x、C—活塞杆端部连接点位置尺寸;Q—门泵活塞推力;F—与乘客接触的门板边缘作用力。

1 °建立门泵固定端位置尺寸B的函数关系式: 设:车门全开情况下,©二© 0> m S= S 1 而:E32=X- cos © +C- sin ©B i=[S2- (A+X・ sin © -C • cos © ) 2]1/2则:B=X- cos © 0+ C-sin ©o+[S12- (A+X- sin ©o-C - cos © 0) 2]1/2•…①若令:© =90°,即可求得关闭时的B值,此时S=S2。

B 90° =C+Js孑- (A + X 22°建立门泵长度的函数关系式:将①式展开得:S 21=A 2+E 2+C 2( sin 2© +cos 2 ©)+乂( sin 2 © +cos 2 © )+2X (As in © -Ecos © ) -2C (Acos © +Es in © )由三角函数基本关系知:sin 2© +cos 2 ©=10 1) -X+Q-sin (180° - 0 0- 0 i ) -C ③ (cos 0 o cos 0 1-sin 0 o sin 0 i ) • X(sin 0 0COS 01+COS 0 0COS 01) • C........... ③'2sJx 2 +C 2J4S 2(X 2 +C 2)-(X 2 +C 2 + S 2 - A 2 - B 2)21 2/. S 1 =[A 2+B^+C 2+X^+2X (As in © -Bcos © ) -2C (Acos © +Bsi n © )]3°建立力的函数关系式:由受力图,对0点取矩:T - sin2 © - L=Q- cos (180° - 0 0-展开得:2TLsin © cos © =-Q根据力的平衡可得:T sin © 二F+N ・ f ,‘ cos © =NT cos 0 0 ’ ____________sin 0 0=xzJ x 2 +c 2由余弦定理得:X 2 +c 2 +S 2 —(A J B 2)sinS2SJX2 +C2将上面关系式代入③、③’式,整理后可得:/ 2 2 2 2 2 2 2 2F_Q J X +C -[(X [C +S -A -B )/2 £]您© _ f)当车门全部关闭时,设S 二S ,由图根据几何原理可得:S 2而: S=#(A + X)2 +(B-C)2当车门全部关闭时,车门的锁止力 P 为:Q(CA + XB)L J (A + X)2 +(B-C)22. 求解方法①约束条件1°行程门泵一旦选定,门泵尾部到活塞杆端部的长度S 的最大值2LS in <t^A + X cos a = --------S 2sin a 八S 2二 P - L=Q- cos a• C+Qsi n a • X =Q-C+Q-• XP =Q • C・(A+X)+X •(B -C)L ・S 2Smax,最小值S min 即定。

为保证最大开度,应使 S l >Sn in ; 考虑一定余量,取:S i =S min +5mr p 为保证车门能完全闭合,应使 S 2<S max ; 考虑一定余量,取:S 2=S max -5mm 为充分利用门泵行程,取约束条件:S max-15mm<2<Sn ax-5mm 2°乘客门的开启条件由式④知,tg (I )= F + N 十,即tg © o >f oN 因此,车门处于最大开度情况下不能自锁。

根据要求,车门在气压0.3 MPa 的情况下,应能启闭灵活。

由于结构和 制造精度等方面的原因,考虑到一定的余量。

取:F >2N 来控制。

3°乘客门安全条件的限制按有关标准,在正常的气压条件(0.6M Pa )下,开启或关闭车门的力达 135〜155N 时,乘客门应回复到初始位置。

国际公共汽车研究委员会指出,把一个直径为100mn 外裹编织物的圆柱 体挤压在关闭的门扇页之间,用少于180N 的力能取出它。

为此,规定:在:sin © = (1-50)时,车门边缘的推力F 应小于1552 另外,在危险情况下, 车门。

因此,门泵压力在② 程序编制 按以上所建数学模型, ③ 数据输入1 °输入车门开度角© 0―― © 0的值根据车门的结构而定。

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