大巴车外摆门设计文档格式.docx

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外形与整车协调，无凹陷，行车时空气阻力小，造型美观。

5．由于外摆式车门驱动机构和锁止机构复杂,成本高;

开启过程中外摆的幅度较大,有可能伤及等车的乘客。

第2章外摆门结构设计及运动分析

2.1外摆乘客门构造

客车车门的种类很多，大致包括翻转门、折叠门、平移门、内摆门和外摆门，其中折叠门、内摆门和外摆门又各自有单扇和双扇车门的区别。

在这些种类中，翻转门主要用作客车的司机门和乘客安全门；

单（双）扇折叠门和单（双）扇内摆门在城市客车中应用较为广泛，平移门与双外摆门的应用主要出现在国外的一些城市客车中；

城间客车主要应用的是单扇折叠门和单扇外摆门，但在客车技术日新月异人们对城间客车的密封性和外观造型的美观性要求越来越高的今天，由于传统的折叠式车门，车门凹陷于车身，不仅增加行车的空气阻力，影响整车的外形美观，而且由于车门缝隙大，密封困难，在行使中产生强烈的震动噪声和漏尘，从而严重乘坐舒适性。

近年，我国厂家已大量使用外摆式乘客门，外摆式乘客门与折叠式乘客门比较，具有以下一些优点：

a开度大，可以开起到门框宽度，有效利用门框空间，保证乘客上下车方便。

b具有良好的密封性，密封机构简单。

c开关方便，安全，操纵灵巧。

d刚性较好，不易变形下沉，行车时不易产生振动噪声。

e外形与整车协调，无凹陷，行车时空气阻力小，造型美观。

2.1.1乘客门门扇

由于外摆式乘客门截面形状和车身侧围完全吻合，因此乘客门门扇外形弧度必须与车身相应吻合，它是由门扇骨架、外蒙皮、内蒙皮组成的。

门骨架零件一般采用异型方钢和槽型钢截面型材，选材方便制作简单。

另外由于门扇周圈需要安装密封胶条，因此，门扇周边骨架零件常采用带有止口的截面型材。

门扇用Q235一A钢制造太重，不利于门泵工作，所以，外摆式乘客门门扇常用铝刊材和铝板制作。

如图2-1，门扇由铝型材l，2和铝板3，4构成。

型材1便于四周安装密封胶条；

门扇采用铝板制作，可使门扇重量减轻，但门骨架型材焊接必须采用氩弧焊，而氩弧焊技术在国内不是太成熟，且成本较高，所以在使用上往往受到限制（铝型材构件的焊接方法，是以物理方式清洁焊口表面氧化层；

选用含硅4—7％的无镁的铝硅合金焊丝；

进行TIG方式焊接，其焊接工艺参数可以是钨极直径1．6—5mm、喷嘴直径6—14mm、焊接电流20—200A、氩气流最5—141／min。

它能有效地防止焊接裂纹且焊接成本低；

通常为常温施焊，工艺简单易于掌握；

焊缝机械性能良好，焊成的器件不变形。

）

图2-1门扇结构示意图

2.1.2驱动机构

按驱动机构的动力分，有电动、液压、气动三种，其中以气动最为普遍，气动日前又分为两种，一种以

普通门泵来驱动，另一种以旋转门泵来驱动。

旋转门泵应用较多，门泵技术要求必须达到如表1的性能。

工作气压（MPa）

当前气压为0.45MPa

门轴旋转角度

乘客门提升量（mm）

乘客门轴弹簧力（N）

转矩（NM）

提升力（N）

0.4-0.8

78

2500

>

130

10-15

600-700

图2-2是气动旋转门泵的结构和原理图，它是利用大导程丝杠4不自锁特性，将丝杠4与驱动气缸活塞杆6直接相连，把活塞直线运动转变为螺母3的旋转运动，从而带动门轴、支臂旋转，使乘客门关闭。

当门关闭时，螺母3受阻无法继续旋转，此时丝杠4、螺母3和门轴2受活塞推力作用，克服门轴上方弹簧1的压力而上升，使门上的限位锁块与门框上的限位锁扣相互啮合，形成乘客门锁止功能。

门泵气缸活塞的上升速度和车门摆动的旋转速度是利用安装在门泵气缸上的可调螺钉来调节。

开门室之前的网纹螺钉，以及关门室之前的网头螺钉用以调节门的速度。

目前，国内生产这种门泵的主要有淮安市汽车门泵厂、淮安市海山客车门泵有限公司、江苏金湖汽车配件厂等厂家。

由于开始时存在丝杠和螺母制造技术难关，所以生产的门泵存在着诸多质量问题，但经过近几年的技术改造和技术引进，质量大大改善，目前已能供应成熟产品。

2.1.3支撑机构

如图2-3（外摆式乘客门机构图）所示，乘客门支撑机构是由转轴6、上支臂7、下支臂5和支撑杆2组成的，门扇通过转轴支撑在上、下支臂上，转轴下端是转轴管通过连接齿套、转杆螺母与门泵上转轴连接，上端由固定于车体上的主轴卜支座8支承。

上下支臂在旋转过程中，由于要让开门框，所以支臂设计成弯形。

通过一系列调整紧固螺栓和调节螺杆，我们可以调整门与门框的间隙和面差，确定最佳位置。

1、弹簧2、门轴3、螺母

4、丝杠5、气缸6、活塞

图2-2旋转门泵结构和原理图

1、门扇2、支撑杆3、拉杆4、门泵5、下肢臂

6、转轴7、上肢臂8、主轴上肢座9、圆形螺母

图2-3外摆式乘客门结构图

2.1.4下拉杆

下拉杆又称导向杆，他的作用是与支臂一起形成使门扇具有一定运动轨迹的四连杆机构，使门保持平行移动。

下拉杆长度町通过左右旋螺纹作相应调整，现代旅游大客车下拉杆一般要装在门扇底部，踏步下面。

如图2-3，安装下拉杆时，首先根据与转轴相对位置安装踏步下拉杆支座，然后根据门扇支撑位置确定门扇下拉杆支座，最后将下拉杆两端连接在踏步及门扇支座上，检查门扇转动是否平顺，可调整下拉杆的长度。

2.1.5锁止机构

各种外摆式乘客门都设有一套锁止装置，防止车辆高速行驶时旅客往外推门脱出，造成人员伤害。

所以锁止机构设计直接影响客车行驶的安全性，在每扇乘客门的两边各有一机械锁止装置，同时设置了门锁，能从车外用钥匙将车门锁上或打开，以便在停车或压缩空气压力不足的情况下门仍可安全地锁住。

它在客车行驶过程中一般不起作用，此时门扇无上升行程，一旦用机械方法将乘客门锁住，就不可再操纵电启动装置，要保证门锁开启自如，不允许有卡死和脱节现象。

客车在行驶过程中，乘客门处于上升位置，保证车门与车身紧密贴合及车门锁止，通过旋转门泵将门提升，靠门上的限位锁块I和门框上的限位锁块Ⅱ啮合形成锁止功能。

如图2-4。

图2-4锁止机构

2.2外摆式乘客门运动分析及设计

外摆式乘客门是利用四连杆机构原理实现其开闭运动的，门扇相当于四连杆机构中的两杆，支臂则为原动件，下拉杆为从动件，并构成机构的两连杆架。

2.2.1基本参数的确定

为了便于分析，将图2-3系统的运动简化成图2-5，在进行运动设计之前，先确定一些基本参数。

图2-5机构运动简化图

门框的宽度由车身总布置确定。

然后，根据密封结构和工艺水平，就可确定车门与门框的间隙s及车门宽度1。

车门的厚度t一般为30—40mm（根据车型种类具体确定）。

弯臂与车门的铰接点A到车内内壁的距离e，一般可在20～30mm范围内选取。

门泵的活塞杆中心，及立轴的中心0到踏步侧壁（及门泵的安装面）的距离a，是由门泵的结构确定的。

淮安厂生产的门泵a为56mm．。

启开的车门停在侧围外侧，其内壁离侧围的距离C，可在80-120mm的范围内选取。

C取小值时，门的开度会稍微增大。

车门一级踏步的右侧装有门泵，其上有立轴。

车门左端可留在门框内少许。

其离踏步侧壁的距离d，可以根据门泵的安装尺寸a确定。

D取小值时（可直至为零）时，通道尺寸可增大；

d取大值时，对车门的运动设计有利。

2.2.2车门的运动设计

车门的运动设计，也就是在上述参数已经确定的情况下，设计车门的运动系统，已达到既定的要求。

当然，有的参数可能在设计中需要回过来进行修改。

具体来说，车门的运动设计，就是确定立轴中心点O，主动臂-弯臂与车门的铰接点A、约束杆两端的铰接点D和E的位置。

2.2.3主动臂-弯臂与立轴连接的中心点O和与车门铰接中心点A的确定

主动臂是带动车门运动的，它的长短和位置会直接影响车门的运动、开度和位置。

在确定O点和A点的位置时，有作图法和计算法两种方法。

a作图法

采用作图法确定O点和A的位置时，一般是先确定其中一点，再通过作图法求作另一点。

先初定A点，再求作O点作用在车门上的力，都是通过上、下弯臂与车门的铰接点A加到车门上去的。

为使为使车门两侧受力均匀，且不使弯臂承受附加力矩，A点应位于车门宽度方向的中心，故初定X=1/2（如图2-6所示）。

图2-6车门的运动设计（作图法）

求作O点时，先作出车门启开后A点的位置A’，在连接从AA’，并做出其垂直平分线m，交与距踏步的距离为a的直线n于O点，则O点即为所求。

因为O点是门泵的转动中心，故必须以此点来检验门泵是否安装的下。

为此，在图中画出选定的门泵的横截面外廓，其外端与车门内壁间的距离f（见图2-6）如果能满足结构的要求（例如车门密封结构和间隙等），则所作出的O点，就町以定下来，否则，就需要重新确定。

若因尺寸f不够而重作时，可以减小尺寸x，使A点左移，也可以加大前面已经初定的尺寸d，使A’左移。

重复上述步骤作图，直到使作出的O点合乎要求为止。

不过，减小尺寸墨会使车门受力不均，并增大弯臂长度，开门时所占车外空间也会增大；

加大尺寸d，会缩小车门开度。

所以，要综合考虑这些因素，合理确定A点的位置。

先确定O点，再求作A点，根据选定的门泵的外廓尺寸和转轴中心至安装面的尺寸a，留出必要的尺寸f后（见图2-6），就确定了O点。

根据O点求作A点时，先作两条距车门内壁为e的直线p和q（见图2-6），然后，初取xl=0.51，即初定A1点。

在以O点为圆心，OA1为半径画弧交直线q于A’l。

按尺寸xl确定启开的车门的最左端。

再将尺寸dl与原定的尺寸d比较，如果他们相等或相近，那么Al点即为所求的A点。

如果相差太多，就需重选x2值，再重复上述步骤。

如还不行，在选x3值，直到合乎要求为止。

这样，就可最终确定A点。

b计算法

先由选定的门泵尺寸按上述方法确定O点。

设O点至侧围外面的距离为b（如图2-7所示），所求A点到车门左端的距离为x；

过O点作直线ON平行踏步侧壁，作AM和A’N分别垂直ON,设垂足分别为M和N（见图2-7）。

图（2-7）车门的运动设计（计算法）

则在

和

中

OA=OA'

（AM）2+（OM）2=（A'

N）2+（ON）2

（1）

从图中已经确定的参数可看出：

AM=l+s-a-x

（2），0M=b-t-e（3），A’N=x-d+a（4）

ON=b+c-e（5），将

（2）、（3）、（4）、（5）式代入

（1）式中得：

（1+s-a-x）2+（b-t-e）2=（x-d+a）2+（b+ce）2

整理后解得：

x=[（1+s-a）2+（b-e-t）2]／2（1+s-d）-[（d-a）2+（b+c-e）2]／2（1+s-d）

这样，A点的位置就确定了。

2.2.4约束杆两端铰接中心点D和E的确定

由上述分析计算町知，主动臂一弯臂与车门的铰接点A，一般是在车门的中心偏左。

为了使车门在运动中尽可能稳定，约束杆与车门的铰接点D，应尽量布置在车门的左边。

这样约束杆与车门的铰接点D，也就确定了。

采用作图法确定约束杆的固定交界点E。

连接DD’并作其垂直平分线k，那么E点必定位于直线k上。

基于外摆门的工作轨迹是平行四边形，故暂且过D点作直线DE平行AO，交直线k于E（如图2-8）。

并且很容易证明，四边形OADE是平行四边形。

下面分析一下这样作出的E点是否合乎要求。

图2-8车门的运动设计（作图法）

当车门在主动臂OA的驱动下运动时，A点的运动速度VA垂直于AO。

因为四边形DEOA是平行四边形，所以D点的运动速度VD必定平行且等于VA。

根据理论力学可知，这时车门在作平动，门上任意点的速度大小和方向，在任何时刻都与A点（或D点）的一样。

那么车门右端内侧的F点的速度vF也与VA（即VD）相同（参见图2-8）。

这样，即使忽略了车门在汽车纵向运动时车门与门框之间间隙S以后速度VF方向的改变，在开门时车门上的F点仍然会碰L门框上的G点，显然车门不能启开，所以上面作出的E点是不合要求的。

在上述条件下，要想使F顺利启开而不被门框上的G点挡住，则F点的速度方向至少要沿直线FG方向。

为此过G点作直线GF，F点的速度VF1的方向沿直线FG。

过F点作直线FO1与VFl垂直，且与OA的延长线交于O1点，再过O1点作直线OlD，且与直线DD’的垂直平分线K相交于E1点（如图2-8），这样就作出了约束杆的另一个固定铰支点E1。

显然直线DEl与直线AO不平行，开门时，A点的速度VA与D点的速度VDI也不再平行。

由理论力学知，此时车门不再做平动，而是绕瞬心Ol点作瞬时转动。

所以F点的速度VFl方向垂直与O1F且与FG一致。

这时车门能顺利启开，只不过会擦过门框上的G点而已。

求作铰支点E1时，忽略了在车门完全退出门框之前F点速度方向的变化。

而事实上，

车门的运动瞬心Ol在运动过程中是时刻变化的，F点的速度方向也是随时变化的。

在离开门框之前，F点碰门框的可能性会增大。

况且由于工艺方面的原因，车门与门框之问的间隙也可能会小于s，这样车门就更难以开启了。

如果开门时F点的速度VF的方向垂直于汽车纵向而指向车外（见图2-9），那么定能使车门顺利开启。

为此，要使D点成为开门时的瞬心只要调整D点的位置和参数e,b的数值，使O、A、D三点共线，那么不管E点位于何处，D点都是车门开始运动时的瞬心。

如果E点位于直线DD’垂直平分线K与直线OD的交点上，即OEAD四点共线（参见图2-9），那么车门在启闭过程中任何时刻都作平动，即平行四边形OADE在车门运动过程中始终是平行四边形。

如果E点位于直线OAD以内的某处，如图2-9中直线K上的El处，那么车门的运动是绕瞬心的转动，随着车门的开启，瞬心的位置（即直线E1D和直线OA的交点）由D点逐渐远离车门，故车门也近似于平动。

图2-9车门的运动设计（作图法）

按上述设计的外摆式车门运动系统，在台架试验中可以清楚地看出：

在车门右端先近似地绕D点转动而迅速退出车外（当然这与铰接点运动副的问隙有关），然后基本上作平动向右摆开。

关门到门框时，门右端则稍稍滞后于左端。

第3章外摆式乘客门运动机理

3.1外摆式乘客门的结构

外摆式乘客门是一种无轨道的移出式车门，门扇靠回转臂支撑，依靠转轴的转动带动门扇作近似于平行移动的运动，因而也称平移门。

图3-1为该类车门的结构简图，它主要由门体1、导向杆2、回转机构3及门锁（未画出）等组成。

门体通过两个销轴与回转机构的两转臂连接，两转臂焊接在转轴上，转轴底端装在轴承座的推力轴承内，轴承座固定在地板骨架上，转轴上端靠轴套支架固定于门框上。

在门体的下部设置一导向杆，它的一端用球铰与门体相连，另一端用球铰固定在门踏步骨架的下部。

导向杆的长度可调节，装配时适当调节其长度，保证开启到位、自如。

1.门体；

2.导向杆；

3.回转机构

图3-1外摆式乘客门结构简图

3.2门体的运动机理分析

在设计时，一般用作图法分析外摆式乘客门的运动轨迹，从而确定四连杆机构及各固定铰和活动铰的位置，并作模型验证其是否与门框等部件发生干涉，然后确定车门与门框的周边间隙。

图3-2是用作图法确定车门的运动轨迹。

图3-2a是简单平动的轨迹图。

当车门以四连杆机构ABCD按W方向移动时，车门内侧E点的初始速度

与BD垂直；

当E点移动到E’点并平动到门框外侧时，车门在X轴方向上的位移

’很大。

显然，按图3-2确定的四连杆机构及各铰链点位置，其车门移动时要求的车门与门框的间隙

很大，这样大的间隙密封困难，因此是不合理的。

（a）简单平动的轨迹图（b）改进后的四连杆机构

（c）回转机构的确定

图3-2用作图法确定门体的运动轨迹图

按上述方法作图后，应按比例作简单的模型，验证其是否与门框立柱发生干涉，并保证车门与门框周边间隙较小。

另外，设计完工作图后，应校核支撑机构的强度，以免由于支撑机构强度不足而引起车门下垂、倾斜，造成门锁失灵及其它故障。

第4章外摆门密封结构的设计及发展

在客车车身的设计中，客车车门的设计一直占据着非常重要的地位，车门设计的好坏与否，不仅直接影响到车辆的密封性，还会影响到整车的使用安全性和外观。

因此，在客车技术高速发展的今天，提高客车车门的设计技术水平，尤其是客车车门的密封结构设计是一项关键而重要的工作。

4.1客车外摆门的密封结构

客车外摆门密封结构主要以橡胶密封条为主要密封元件，并根据密封结构的不同配合以相应的铝合金型材或扳金件。

胶条密封结构种类很多，按照密封层数划分，可分为单层密封和双层密封；

按照密封胶条的安装位置划分，可分为外露式密封结构和内藏式密封结构。

4.1.1单层密封结构

单层外露式密封结构（见图4-1）的使用主要在20世纪80年代末和20世纪90年代初，当时外摆门结构在国内客车上的应用还处于起步阶段，设计和制造水平较低，相关配套行业还很不完善。

这种密封结构简单，安装简便，通过固定于车门上的密封胶条2与门框搭接形成密封，密封效果较差，特别是在使用空调或换气扇时，由于车内外存在气压差，密封胶条在气压作用下产生变形，严重影响密封效果。

但与当时普遍使用的折叠门的密封效果相比，却是迈上了一个新台阶，并且由于外摆门可以按照车体侧围弧线进行设计和制造，使整车外观造型更趋于整体化，因此得到广泛的应用。

图4-1单层外露式密封结构

4.1.2双层密封结构

随着客车技术的不断进步，单层密封结构逐渐被双层密封结构所替代。

双层密封结构中比较典型的结构见图4-2和图4-3，在图4-2中，密封胶条2直接卡接在固定于门框和车门的铝形材上，车门关闭后，2个胶条形成了一个密封腔，不仅在隔音、隔热方面效果明显，同时可以抵消车内外气压差对密封效果的影响。

这种结构，对门框、车门的制造精度要求不高，门框与车门之间的间隙一般在25～30mm之间，密封胶条较宽，可以弥补门框及车门的制造缺陷，安装也比较简单。

但是，由于宽胶条的存在，在门的四周形成较宽的黑边，破坏了客车造型的整体感，对整车喷漆图案影响较大（尤其是对有中门的客车）。

图4-3中的密封结构较图4-2中的结构有了较大的进步，在这种结构中，门框外密封胶条2和门框内密封胶条3通过铝型材固定在门框上，门密封胶条4固定在车门边缘，车门关闭时，门框外密封胶条2与门密封胶条4相接触并产生一定的变形而形成车门的第一道密封，门框内密封胶条3与车门型材5搭接形成车门的第二道密封。

同时门框外密封胶条2在门框外形成防水槽也有利于车门的密封。

这种结构在设计时，门框与车门之间的间隙一般在15～18mm之间，对间隙的要求和门框与车门的制造质量要求也较为严格，但门框外密封胶条2的防水槽部分可以掩盖门框的些许不足之处。

这种胶条在安装调整时较费工时，对于前围立柱弧度较大的车辆，防水槽部分容易产生起伏，影响外观效果。

现在已出现用密封铝型材代替外密封胶条2的结构，外观效果较好，可是由于铝型材宽度较大，并且需加工成双向弧线，成型难度很大。

图4-3中的密封结构虽然减小了密封胶条的宽度，但是并没有从根本上解决外露胶条对整车外观产生的影响。

图4-2图4-3

4.1.3内藏式密封胶条

随着人们对外观重视程度的日益提高，出现了内藏式车门密封结构，具体结构见图4-4、图4-5和图4-6。

其中图4-4中的密封结构与图3比较相似，只是取消了门框外密封胶条，并将门框内密封胶条适当加长，这种结构门框与车门之间的间隙一般在10-12mm之间，密封效果与图3中的密封结构相仿，但由于取消了防水槽，车门顶部密封较难保证，车辆在过淋雨间检查时易产生渗漏，因而需对上部间隙及胶条的变形量严格控制。

在图4-5的密封结构中，门密封胶条5安装于门板内侧与固定于门框上的门框密封型材3接触产生变形而形成车门的第一道密封，固定于门框内板2上的门框密封胶条4与车门接触形成第二道密封。

图4-6中的密封结构与图5相似，门密封胶条3安装于门板内侧并与门框接触产生变形而形成第一道密封，固定于门框角材2上的门框密封胶条4与车门接触形成第二道密封，同时门密封胶条3的后翼面与门板接触并产生变形，形成内流水槽。

这两种密封结构密封效果良好，结构合理。

由于门框与车门之间的间隙仅有6～7mm，所以对整车外观效果几乎不产生任何影响，但这2种密封结构对车门及门框的制造精度要求非常严格，任何缺陷都将一目了然，在安装过程中，要求门四周间隙均匀，偏差应控制在±

lmm以内，否则不仅影响整车外观，还会对密封性产生决定性的影响。

图4-4图4-5

图4-6

第5章客车外摆门转臂机构缓冲研究

5.1转臂机构工作原理

汽车外摆门转臂机构一般由门泵机构、门、弯臂和平衡杆等构成。

门泵机构安装在车身上，由气缸、活塞杆、三头滚道螺杆1及滚道螺母焊接总成2等组成，如图5-1所示。

图5-1门泵机构组成图

接通气源，气缸活塞杆5上升或下降，带动三头滚道螺杆1上升或下降，迫使滚道螺母2旋转，从而带动安装在门上作用的弯臂旋转，实现汽车外摆门的开启与关闭。

5.2存在的问题

调节气缸上的针阀8，可使气缸活塞杆5在上升或下降中出现缓冲作用，从而实现汽车外摆门在开启与关闭中出现缓冲。

但在实际使用中，经常不出现缓冲，或者缓冲很不明显。

尤其是关门前不出现缓冲，客户对此反响很大。

设计人员想了好多办法，均无济于事，一直未能找到问题的原因和解决办法。

5.3缓冲研究

气缸活塞杆5上升，对应着关门。

所谓自由状态，是指拆去门后的转臂机构的弯臂旋转是自由的。

设滚道螺杆2的导程为

，在自由状态下，当活塞杆上升

时，则弯臂的旋转角度

假设气缸活塞杆5上升

时开始缓冲，则此时弯臂的旋转角度

即为上升缓冲自由旋转角度。

当门与转臂机构连接时，若设计的弯臂的旋转角度为

，即弯臂旋转

时门关上，为了使关门前出现缓冲，必须使

缓冲过程：

气缸活塞杆继续上升

，弯臂继续旋转角度

至缓冲结束，累计旋转角度

要使关门前出现明显的、理想的缓冲，必须使

5.4本