《轿车前车门设计》设计说明书 李凯.docx

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《轿车前车门设计》设计说明书李凯

中华人民共和国教育部

东北林业大学

毕业设计说明书

设计题目：

轿车前车门设计

学生：

李凯

指导教师：

李宏刚讲师

学院：

交通学院

专业：

交通运输类（车辆工程）2005级2班

2009年4月

东北林业大学

毕业设计任务书

设计题目轿车前车门设计

指导教师李宏刚讲师

专业交通运输类（车辆工程）2005级2班

学生李凯

2009年1月3日

题目名称：

轿车前车门设计

任务内容（包括内容、计划、时间安排、完成工作量与水平具体要求）

首先要求对轿车前车门的结构及功能特点进行分析，并根据轿车前车门的位置及功能特点选择前车门的具体结构形式，并按照车门的有关设计要求具体设计一轿车前车门，完成车门具体尺寸的计算和相关校核，撰写设计说明书，并按要求绘制相关零件图和装配图。

要求设计合理，结构紧凑。

时间安排：

2009年1月1日~2009年3月1日：

调研、查阅参考资料，了解轿车前车门的功能、主要结构形式。

确定研究方法，撰写开题报告。

根据设计内容自找相关单位进行毕业实习，填写《实习日志》。

2009年3月16日~2009年3月20日：

开题。

上交《实习报告》、《实习日志》。

2009年3月21日~2009年4月10日：

查找相关设计资料或手册，分析并确定轿车前车门的具体结构形式，主要零部件及相互位置关系，绘制轿车前车门的结构草图。

2009年4月11日~2009年4月19日：

根据选定的设计参数，按照车门设计的有关要求和顺序进行具体结构尺寸参数的计算及其他有关参数的选配，绘制部分零件图及总成草图。

要求设计完整正确，图纸能够完整表达所设计总成或零部件的结构特点。

2009年4月20日~2009年4月25日：

接受中期检查。

2009年4月26日~2009年5月15日：

对设计草图进行修改，进行相关校核，完成设计图纸及说明书初稿。

2009年5月16日~2009年5月25日：

说明书及图纸送审，根据审阅老师意见进行修改。

准备预答辩。

2009年5月25日~2009年5月31日：

预答辩

2009年6月1日~2009年6月7日：

修改预答辩中发现的问题，包括图纸、说明书格式、中英文摘要等。

要求完全符合学校制定的撰写规范。

准备答辩。

其中：

参考文献篇数：

10篇以上（其中，外文文献3篇以上）

图纸张数：

折合0#图纸3张以上，其中至少含1张0#图纸

说明书字数：

6000字以上

专业负责人意见

签名：

年月日

轿车前车门设计

摘要

车门作为一个综合的转动部件和车厢一起构成了乘员舱的空间界面，设计的车门应具有足够大的强度、刚度和良好的振动特性，以满足车门闭合时耐冲击性及与侧碰时的耐撞性等各项性能的要求。

本设计在参考了多种车门结构形式的基础上，具体设计了一个分体式前车门。

关键词：

分体式；轿车前车门；结构设计

Designofcar’sfrontdoor

Abstract

Thecar’sfrontdoorsasintegratedcompartmentoftherotatingpartsandconstitutethecrewofthespacemoduleinterfacetogether,thedesignofthedoorshouldhavesufficientstrength,stiffnessandgoodvibrationcharacteristics,tomeettheimpactresistancewhenthedoorclosedandwiththesidemetresistanceatthetimeofintotheperformanceofsuchrequirements.Thedesignofthedoorinreferencetoavarietyofstructuresbasedonthespecificdesignofasplitbeforethedoor.

Keywords：

split;car’sfrontdoor;structuraldesign

致谢

轿车前车门设计

1绪论

车门是轿车车身设计中十分重要而又相对独立的一个部件，其质量直接关系到整车的舒适性和安全性，其性能直接影响着车身结构性能的好坏[1]。

它是车身中工艺最复杂的部件，涉及到零件冲压、零件焊接、零部件装配、总成组装等工序，尺寸配合和工艺技术等要求都非常严格。

因此，车门要求密封性好、防尘、防水、隔音，如果车门的质量差，时间久了容易产生车门卡死、关闭不严等现象，随之带来的噪声和振动不但降低乘坐舒适性，而且容易造成汽车零部件的损坏。

过去的车型主要以整体式车门为主，如桑塔纳、富康、赛欧、派力奥等等，只有在部分高端车型上才使用分体式车门；从不同车系来看，日韩车系更多的采用分体式车门，而一些欧美车型依然沿用整体式车门的结构；从车门内部构件来看，防撞梁由钣金件代替过去的管梁结构，限位器由凸轮机构式替代了传统形式的拉杆式，玻璃升降器由双导轨绳轮式结构取代了传统的齿轮式结构等等。

由于分体式车门显而易见的优势，而其缺点也可以通过一些工艺手段轻易的解决，越来越多的车型上开始采用分体式车门，目前几乎所有档次的车型都开始采用。

而一些老车型在进行换代开发时也开始用分体式取代原来的整体式车门，如：

老款的蒙迪欧和新款蒙迪欧、老款的马自达323和新款的马自达3等。

21世纪以来，“安全、环保、节能”的造车理念已基本确立。

随着汽车行业的发展，汽车的优化设计包括车门的轻量化设计都成为研究的重点，其中逆向设计技术也得到了广泛应用。

然而，从每年交通事故比例看，侧撞要占1/3左右，其致死率仅次于正面碰撞，而致伤率则居第一位。

2006年7月1日起正式实施的侧撞法规主要要求的是车辆侧门结构的安全性。

因此，在概念设计阶段完成好车门的布置设计是轿车前车门结构概念设计中相当关键的一环,可以为以后的详细设计打好基础。

本设计将依据轿车前车门的结构现状做进一步改进，充分考虑影响车门开度的各种因素（H点、人体模型尺寸、头部间隙、高宽度、A柱视野障碍角等），采用Y型防撞梁、三道密封条等设计，优化门铰链、门锁及门窗附件等的布置，将传统设计与逆向造型设计在汽车车门设计中的应用技术相结合，进行及车门各附件的功能、结构等的分析、计算和校核，总成及零部件的布置，车门密封、通风设计等，最后应用AutoCAD等软件进行绘图。

2轿车前车门结构形式及特点

车门的结构类型多种多样，按开启方式可分为旋转门、拉门、折叠门和外摆式车门；按车门结构可分为整体式车门和分开式车门；按有无窗框可分为有窗框和无窗框式车门；按旋转方向可分为顺开门、逆开门和上开门[2]。

对于不同类型的车门又可分为车门本体、车门附件两部分。

车门本体包括车门内外板、加强板和窗框等，如图2-1所示，是一个整体涂漆、未装备状态的钣金焊接总成，是实现车门整体造型效果、强度、刚度及附件安装的基础框架。

而附件则是为满足车门的各项功能要求，在车门本体或其它相邻结构件上装配的零件及总成。

车门作为一个综合的转动部件，和车厢一起构成乘员的周围空间范围，车门具有足够大的强度、刚度和良好的振动特性，以满足车门闭合时耐冲击性及与侧碰时的耐撞性等各项性能的要求。

前车门以安装于车门前侧的铰链为旋转轴来实现开启和关闭。

承担载荷的部件有外门板、内门板、上加强板、下加强板、门锁加强板、铰链加强板和铰链，由薄板冲压成型并通过焊接连成一个整体的受力结构。

图2-1车门及窗框结构形式

按车门结构形式的不同，车门可分为整体式车门和分体式车门。

两种形式各有优缺点：

（1）整体式车门的整体刚度好，密封容易保证，装配尺寸公差易保证，维修时拆装简单；但缺点在于冲压工艺中窗口位置要产生大面积废料，而且外部门框一般宽大且不均匀，外观效果较差，门框占据了侧围上边梁的部分区域，使上边梁主断面面积受到影响；

（2）分体式车门的门框细而均匀，甚至可做成无窗框效果，提供更大范围的视野，如果配合窗口周圈装饰亮条的使用可达到前后车窗的整体化效果，美观实用，同时有利于提供上边梁主断面更大的截面面积，大量使用滚压成形，降低模具难度和成本，极大提高材料利用率；但缺点是装配工艺复杂，尺寸公差尤其是外部公差保证的难度加大，整体刚性差，密封困难。

3轿车前车门结构设计

3.1结构形式及组成

本设计采用分体式车门结构，外板上集成窗框，内板与车门框架集成一体，外、内板之间焊接连接。

车门附件均参照现有成熟结构进行设计，设计的具体部件包括：

铰链、限位器、后视镜、外板、内板、门锁、门玻璃、玻璃升降器、防撞梁及密封等。

3.2铰链设计

铰链是车门与车身连接的关键部件[3]，同时也是车门上一个重要的活动部件。

通常车门铰链采用强度适当、冲压性能好的钢板材料（通常厚度为4mm）冲压而成，并使用螺栓紧固。

车门铰链的设计要求结构简单、安装方便、工作可靠、成本低。

结构简单也是铰链设计的发展趋势。

图3-1为铰链的受力分析图，其中R为手柄上的力沿竖直方向的分力，P为车门重力，S、Q为铰链处的受力沿竖直和水平两个方向的分力[2]。

图3-1铰链的受力分析图

本设计中选用的设计参数分别为：

b=400mmd=880mm

铰链轴线：

后倾角=0°内倾角=2°

紧固件：

M10×2&M8×2

由车门受力关系可得：

S=（3-1）

Q=（3-2）

见断面B—B,，由材料力学理论可知，本结构中的剪应力可以忽略（即忽略S的作用），则下铰链处的应力可表示为：

σ1===（3-3）

已知：

g=10N/kgP=260NR=0N（掀拉式外手柄受力水平向上）

则：

（3-4）

σ下铰链===

铰链的具体结构尺寸为：

铰链轴长为46mm，固定叶板长74mm、宽80mm，活动页板长116mm、宽32mm，铰链轴直径8mm，活页钢板厚度4mm、宽度12mm。

铰链的强度校核

（1）校核铰链轴的剪切强度：

Fs=Q=325N；钢板的许用正应力为160MP；铰链轴与钢板的许用挤压应力为200MP；铰链轴许用剪应力为80MP。

（3-5）

铰链轴的剪切强度足够；

（2）校核铰链轴与钢板的挤压强度：

挤压力Fbs=325N

（3-6）

铰链轴与钢板的挤压强度足够；

（3）校核钢板的拉伸强度：

活页上铰链轴截面拉伸钢板时最危险截面，其轴力N=325N

（3-7）

钢板的拉伸强度足够；

故所设计的车门铰链满足结构及强度要求。

3.3限位器设计

车门的开度限位器用以限制车门的最大开度，防止车门外板与车体相碰，还必须能使车门停留在最大开度，起着防止车门自动关闭的作用。

目前应用的限位器类型有两种：

拉杆式限位器（传统形式）和凸轮机构式限位器（与铰链一体）。

本设计采用拉带式限位器，由于弹簧力作用，滚轮压在限位杆，当门的开度到滚轮被拉过限位杆上的凸起时，由于限位杆端头的橡胶缓冲块与限位盒壳相碰而使门限制在最大开度[4]。

图3-2限位器结构图

限位器的具体结构尺寸：

限位拉杆长280mm、宽12mm、厚10mm，滚轮D=15mm×2。

限位器的拉伸强度校核

由于限位拉杆圆孔对杆的截面面积的削弱，所以要对杆进行拉断校核。

为此，先将拉杆端部截开，在截开的截面上有拉应力σ，假定它是均匀分布的，其合力为N1，由平衡条件可知：

N1=P

根据轴向拉伸强度校核公式