第八章车门部件结构设计汇总.docx

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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;

IC）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：

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（W0.3MPa）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：

滑块受力图

折叠门结构简图

驱动作用力：

Q=Q‘——驱动力

摩擦力：

F=Q-sin0=sin0

当驱动力Q足够大且保持不变时，F随偏角0f而逐渐f.FtFmax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

材料名称

无润滑剂

有润滑剂

静摩擦系数

摩擦角©m

静摩擦系数f

摩擦角©m

钢一钢

0.15

8°32’

0.1〜0.12

5°43’〜6°51’

钢一铸铁

0.30

16°42’

钢一青铜

0.15

8°32’

0.1〜0.15

5°43’〜8°32’

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：

0=©m

0sin0•R=0cos0•S

联解上两式得：

©m=arctg—

R

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=arctg—

R

—般，随Rfi©mJ。

见下表：

滚动摩擦角（钢轮一一钢轨）

滚轮半径Rmm

4

5

6

8

10

15

20

摩擦角©m

7°08'

5°43'

4°46'

3°35'

2°52'

1°55'

1°26'

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Smin与摩擦角©m的关系为：

Smin=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Smin

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>mS=S1而：

E32=X-cos©+C-sin©

Bi=[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。

B90°=C+Js孑-（A+X2

2°建立门泵长度的函数关系式：

将①式展开得：

S21=A2+E2+C2（sin2©+cos2©）+乂（sin2©+cos2©）

+2X（Asin©-Ecos©）-2C（Acos©+Esin©）

1

2

/.S1=[A2+B^+C2+X^+2X（Asin©-Bcos©）-2C（Acos©+Bsin©）]

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°-00-展开得：

2TLsin©cos©=-Q

由三角函数基本关系知：

sin2©+cos2©=1

01）-X+Q-sin（180°-00-0i）-C③

（cos0ocos01-sin0osin0i）•X

（sin00COS01+COS00COS01）•C

③'

2sJx2+C2

sinS

J4S2（X2+C2）-（X2+C2+S2-A2-B2）2

2SJX2+C2

将上面关系式代入③、③’式，整理后可得:

/22222222

2LSin

F_qJx+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:

S2

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）

LJ（A+X）2+（B-C）2

2.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

Smax，最小值Smin即定。

为保证最大开度，应使Sl>Snin；考虑一定余量，取：

Si=Smin+5mrp为保证车门能完全闭合，应使S2

S2=Smax-5mm为充分利用门泵行程，取约束条件：

Smax-15mm<2

2°乘客门的开启条件

由式④知，tg（I）=F+N十，即tg©o>fo

N

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0.3MPa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（0.6MPa）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

确定在正常气压0.6MPa关闭时，车门

1°输入车门开度角©0――©0的值根据车门的结构而定。

一般：

©0>©m——自锁角2°输入©m=arcsin（1-^0

边缘的作用力;

3°输入门泵推力Q（气压0.3MPa）、Q2（气压0.6Mpa）,以及门泵最小长度Snin和最大长度Smax；

因为门泵一旦选定，在气压一定的情况下推力Q—定，Smin、Snax一定。

4°输入折叠门单扇宽度L和门上门泵安装点距门的距离CoL、C值可根据需要确定。

X值和A值，将X、A作为循环变量输入。

X,终值为％，增量△X;

A,终值为A,增量△A。

5°为选择满足约束条件的设：

循环变量X的初值为

循环变量A的初值为

四、车门关闭速度分析

对②式求导，可得车门运动速度方程，即车门速度随开度角©的变化关系。

该部分的内容由大家自学推导。

最后可得：

当©大于某值时，恒有：

cos

（1）

©角的增大而J,满足国际公共

在最后的1/3段要逐渐减速”的

即在©大于某值时，恒有:

dV-0

可见，当©大于某值时，关门速度随着汽车研究委员会提出的“关门速度要适中，要求。