第9章 車身部件結(jié)構(gòu)設(shè)計

第九章車身部件結(jié)構(gòu)設(shè)計第一節(jié)車門及其附件一、車門的分類

分類方式類型特點及常用車型開啟方式旋轉(zhuǎn)門有于大多數(shù)汽車折疊門多用于客車拉門多用于輕型客車結(jié)構(gòu)整體式車門剛度好、質(zhì)量高、隨形性好分開式車門鈑金件少、材料利用率高、視野性好窗框有窗框車門用于大多數(shù)汽車，可為獨立窗框或整體式車門無窗框車門敞篷車、硬頂車、運動車使用旋轉(zhuǎn)方向逆開門較少采用，僅為方便上、下車順開門安全性好，較常用上開門用于轎車和輕型車的背門，也用于低矮的汽車旋轉(zhuǎn)門折疊門拉門整體式車門分開式車門NewBora有窗框車門無窗框車門逆開門順開門上開門Renault的上開門二、車門的構(gòu)成車門車門本體車門附件加強內(nèi)窗車鉸鏈玻璃內(nèi)外板與門及窗其它外門及限及升裝飾抗撞密封條附件板框鎖位器降器件梁車門系統(tǒng)一般由門體、附件和內(nèi)飾件三部分組成1．車門外板一般采用0.65mm~0.85mm厚的薄鋼板沖壓成型由于輕量化和側(cè)面碰撞安全性的要求，廣泛使用高強度鋼板2．車門內(nèi)板是車門幾乎所有附件的安裝體，是車門的重要的支撐板件一般采用0.7~0.85mm的薄鋼板拉延成型，對于整體式門內(nèi)板，拉延深度形成門體厚度的側(cè)板為安裝車門附件機構(gòu)，內(nèi)板主要的立面上需壓出各種形狀的凸臺、窩穴、手孔和安裝孔等為保證車門附件安裝位置的精度要求和保證車門周邊的密封間隙要求，車門內(nèi)板應(yīng)具有足夠的剛度，所以內(nèi)板周邊需沖壓出凸邊、加強筋或使用加強板焊于母板上3．車門加強板車門加強板用以提高附件安裝部位的剛度和連接強度4．抗側(cè)撞橫梁可以是圓管，也可以是用高強度鋼板沖壓成型的異型截面梁截面厚度約在33-36mm范圍內(nèi)兩端通過連接焊接在門內(nèi)板上5．車門窗框車門結(jié)構(gòu)可分為無玻璃窗框結(jié)構(gòu)，組裝式窗框結(jié)構(gòu)，整體式結(jié)構(gòu)和玻璃布置在窗框外側(cè)的結(jié)構(gòu)玻璃布置在窗框外側(cè)5．車門窗框5．車門窗框無窗框結(jié)構(gòu)敞亮，外形效果好，板材利用率高，內(nèi)、外板沖壓方便；但玻璃運行穩(wěn)定性差，密封困難組裝式的窗框結(jié)構(gòu)窗框用螺釘固定或焊接在門體上，裝配長度≥100mm多采用滾壓成型窗框，板料厚一般為0.8~1.0mm斷面形狀要考慮窗框的剛度、玻璃密封條的布置和固定、窗框與內(nèi)門板的連接和安裝等板材利用率高，門內(nèi)、外板沖壓方便，制造質(zhì)量高，表面造型效果好。但零件/總成裝配水平要求較高；密封條的選擇受限制，在窗框轉(zhuǎn)角處，密封條需45°角接整體式結(jié)構(gòu)的車門窗框內(nèi)、外板是分別與門的內(nèi)外板一體沖壓的車門本體零件數(shù)量少，制造方便車門剛性好，便于設(shè)兩道密封條，提高密封性能需較大的壓床臺面尺寸，且廢料較大三、車門的功能要求對使用方便性來說，要求：開關(guān)方便性：靈活、輕便、自如，有最大、中間兩檔開度，并能可靠限位；上下車方便性：開度應(yīng)足夠，一般不低于60°或開度不小于650mm。對視野性來說，要求：盡量加大車門窗口及玻璃尺寸，并合理布置三角窗位置、大小、形狀。對可靠性安全性來說，要求：足夠的強度、剛度，不允許因變形、下沉而影響車門開關(guān)可靠性；車門開關(guān)時不允許有振動噪聲；部件性能可靠、不干涉；撞翻車時不能自行開門，以確保乘員安全；滿足側(cè)撞時對乘員的保護要求。對密封性來說，要求：雨、雪、塵不能進入車內(nèi)，應(yīng)具備良好的氣密封性。對工藝性維修性來說，要求：易于生產(chǎn)制造，拆裝方便。四、車門的設(shè)計流程產(chǎn)品描述文件確定輸入和輸出文件確定車門邊界條件車門運動校核安全性校核結(jié)果確認設(shè)計任務(wù)書調(diào)研分析結(jié)果1.設(shè)計任務(wù)書2.三維CAD/2D3.設(shè)計法規(guī)1.三維CAD模型2.三維CAD圖1.邊界確定2.附件布置3.本體設(shè)計4.附件設(shè)計車門附件系統(tǒng)的布置車門附件是具有獨立功能的裝于車門上的各系統(tǒng)總成，其主要包括下圖所示部件：車門主要附件結(jié)構(gòu)形式及功能要求一、車門鎖車門附件結(jié)構(gòu)形式功能要求車門鎖機械門鎖（舌簧鎖、鉤簧鎖、卡板鎖）——手動開閉鎖；中控門鎖：利用控制按鈕或點火鎖、由駕駛員集中控制開閉的門鎖；防盜門鎖：根據(jù)聲、光、電、磁、等原理，在強行開門時，蜂鳴器或燈光報警。車門外開閉鎖功能及防誤鎖功能，有全鎖和半鎖兩檔位置，在鎖止狀態(tài)下，內(nèi)外手柄打不開車門，開鎖時，車內(nèi)用按鈕，車外用鑰匙，有的也設(shè)計保險鎖；開閉耐久性10×105次；承受縱橫向載荷能力，全鎖時：縱向11110N，橫向8890N，半鎖時縱向4450N，橫向4450N；互開率：1000種不同鑰匙牙花數(shù)以上；耐慣性力：全鎖狀態(tài)承受3g加速度作用。車門主要附件結(jié)構(gòu)形式及功能要求二、玻璃升降器車門附件結(jié)構(gòu)形式功能要求玻璃升降器1.臂桿式，其中單臂式、交叉式、四連桿式常用；2.繩輪式（都具有電動和手動兩種型式）。1．操作方便，搖手柄力矩不大于2Nm2．結(jié)構(gòu)可靠，制動力矩足夠，在臂桿滾輪處沿玻璃切線方向加300N反力無逆轉(zhuǎn)，在上升行程任意位置，玻璃下沉量不大于5mm；3．強度：上止點，在手柄上加負荷，各部位不扭曲，運動自如；4．壽命：4×105次耐久實驗，無異常。車門主要附件結(jié)構(gòu)形式及功能要求三、鉸鏈車門附件結(jié)構(gòu)形式功能要求鉸鏈1.鉸鏈有明鉸鏈和暗鉸鏈，暗鉸鏈常用，且有內(nèi)讓和外讓兩種運動方式。1．運動范圍阻力矩小于2.45Nm；2．處于關(guān)閉角度時余留角3°以上；3．強度：縱向力11110N；橫向力8890N；4．垂直剛度：距回轉(zhuǎn)中心1000mm加載荷980N持續(xù)時間1min永久變形小于0.5mm。開關(guān)無異常；5．耐久性：1×105次，無異常。車門主要附件結(jié)構(gòu)形式及功能要求四、限位器車門附件結(jié)構(gòu)形式功能要求限位器1.有些鉸鏈帶有限位功能，也有獨立安裝的限位器，很多限位器應(yīng)具有兩個檔位，以實現(xiàn)全開和半開兩個限位；1．耐久性：5×105次，實驗后限位力矩不小于初始值50%（3×105次后測量）；2．限位器承受180Nm以下力矩不損壞。車門鉸鏈車門通過上、下鉸鏈懸掛在門柱上整個車門（包括門內(nèi)飾板）的重量及任何作用在車門上的力，在車門關(guān)閉狀態(tài)下，是由兩個鉸鏈、門鎖及固定在車身門柱上的鎖閂系統(tǒng)來支承；在車門打開時全由鉸鏈支承車門的下垂：通常由于載荷作用下，鉸鏈與車身或車門的連接部位變形所致車門鉸鏈合頁式鉸鏈兩個合頁分別與車門和車身門柱連接，合頁之間用銷軸定位優(yōu)點是質(zhì)量輕、剛度高、易于裝配鉸鏈的布置鉸鏈是車門總成中的受力構(gòu)件，當車門關(guān)閉時，車門上的承力件為門鎖和鉸鏈，當打開車門時，車門的重力完全由鉸鏈來承受。鉸鏈軸線的布置會影響車門的開度、門柱的尺寸以及車門開縫線的位置和形狀。在布置鉸鏈時,應(yīng)注意以下幾方面的問題：1.在結(jié)構(gòu)允許的情況下，車門上下兩鉸鏈之間的距離應(yīng)盡可能大。

2.布置鉸鏈時，為了避免打開車門時與其它部分干涉，鉸鏈的軸線應(yīng)盡可能外移，使其靠近車身側(cè)面。3.車門上下鉸鏈必須布置在同一直線上。從車的側(cè)面看過去，一般是一條垂直于地面的直線；從車的正面看過去，應(yīng)為一條向內(nèi)傾的直線。3．車門玻璃升降系統(tǒng)由支承玻璃的托架、導(dǎo)軌和玻璃升降器組成系統(tǒng)應(yīng)滿足如下要求：玻璃升降平順，工作可靠，無沖擊和阻滯現(xiàn)象。操縱輕便省力具有防止玻璃受外力時升降器倒轉(zhuǎn)的機構(gòu)，以免人強迫進入3．車門玻璃升降系統(tǒng)玻璃升降器傳動：臂式、鋼絲繩驅(qū)動方式：手動、電動正確選擇玻璃升降器是保證玻璃升降操縱輕便，工作可靠、平穩(wěn)的關(guān)鍵。對于電動玻璃升降器，還應(yīng)考慮防夾功能3．車門玻璃升降系統(tǒng)升降器的選擇根據(jù)具體的車門結(jié)構(gòu)和升降玻璃形狀選擇窗框上具有平行的玻璃導(dǎo)槽：可采用單臂式結(jié)構(gòu)車門窗框不平行，導(dǎo)向槽短：應(yīng)采用交叉臂傳動結(jié)構(gòu)（或鋼絲繩傳動結(jié)構(gòu)）。玻璃質(zhì)心在升降過程中應(yīng)始終位于支持玻璃的兩個支承點之間，從而能保證升降的平穩(wěn)性大曲率弧形升降面：應(yīng)采用鋼絲繩式結(jié)構(gòu)電動塑料帶式車窗玻璃升降器類型手動/電動搖臂式電動鋼絲式環(huán)境裝置爆炸圖搖臂式車窗玻璃升降器（手動）

通過玻璃升降器手柄調(diào)節(jié)X形機構(gòu)主動臂的伸縮擺動，使車窗玻璃上下移動。搖臂手動式是利用鋼索拖動玻璃托架沿導(dǎo)槽上下移動。在玻璃與車門之間的玻璃導(dǎo)槽內(nèi)嵌入橡膠的密封條是為了防止雨水等沿著玻璃導(dǎo)槽流進車內(nèi)。進入的雨水通過車門下的小孔流出。搖臂式（手動）細節(jié)——齒扇齒扇嚙合

通過玻璃升降器手柄調(diào)節(jié)X形機構(gòu)主動臂的伸縮擺動使車窗玻璃上下移動。搖臂手動式是利用鋼索拖動玻璃托架沿導(dǎo)槽上下移動。搖臂式車窗玻璃升降器（演示）

電動車窗上安裝了小型的電動機，并通過電動機驅(qū)動減速齒輪運動，帶動主動臂運動的。

交叉?zhèn)鲃颖凼诫妱榆嚧安Ａ灯?/p>

每扇車門上均裝有一個控制開關(guān)，并在駕駛員所在的車門上裝有總開關(guān)，總開關(guān)一般安裝在駕駛員容易操作的位置上?？傞_關(guān)上設(shè)計一個鎖定開關(guān)，在鎖定開關(guān)接通的情況下，各開關(guān)均能操縱所在車門的玻璃；在鎖定開關(guān)斷開的情況下，后面兩扇車門的電路被切斷，門上的開關(guān)便失去作用，這種設(shè)計的目的是為了增加乘坐人員的安全性。安全問題車門窗開啟狀態(tài)鋼絲式車窗玻璃升降器

它是由電動機、減速器、繩索結(jié)構(gòu)、導(dǎo)軌和玻璃安裝托架等零部件組成，安裝時門窗玻璃固定在玻璃安裝托架上，玻璃導(dǎo)向槽與鋼絲繩導(dǎo)向板平行。開啟電動機，由電動機帶動減速器輸出動力，拉動鋼絲繩移動玻璃安裝托架，迫使門窗玻璃作上升或下降的直線運動。電動鋼絲式工作原理

電動門窗的核心元件是玻璃升降器，其升降的基本原理是：在每個車門內(nèi)設(shè)置一個可變換運轉(zhuǎn)方向的直流串激電動機，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)，使電動機運轉(zhuǎn)，經(jīng)安裝在電動機主軸上蝸輪減速后，通過轉(zhuǎn)筒和鋼絲使玻璃平行地上下滑動。其上端和下端分別設(shè)有擋塊，用張緊筒和彈簧保持鋼絲的一定拉力，使機構(gòu)正常運行。除鋼絲式玻璃升降裝置外，還有杠桿操縱式。塑料帶式塑料帶式齒條式其他

除比較常見的鋼絲式電動升降系統(tǒng)外，還有塑料帶式電動玻璃升降器和齒條式。

塑料帶式電動玻璃升降器的導(dǎo)繩是用塑料帶，帶上有孔，用來移動和定位塑料帶，就像自行車的鉸鏈一樣帶動車輪前進，控制門窗玻璃的升降。電動車窗齒條升降器

電動機軸端是小齒輪，齒條的一端與車窗相連，當電動機旋轉(zhuǎn)時，軸端的齒輪帶動齒條上下移動以帶動車窗升降6、車門密封根據(jù)其密封部位可分為車門與門框之間的密封，以及門窗玻璃的密封。一、車門與門框之間的密封結(jié)構(gòu)及密封條1、作用車門與門框之間在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)具有一定的間隙，通過在其間安裝橡膠密封條來實現(xiàn)：乘坐艙內(nèi)部與外界的隔離。防止風(fēng)、雨水、灰塵和噪聲等侵入車內(nèi)。對車門的關(guān)閉起到緩沖作用。防止車輛在行駛中車門發(fā)生振動。單層密封2、密封結(jié)構(gòu)和裝配方式密封條安裝在車門上密封條安裝在門框上雙層密封密封條安裝在車門上混合安裝三層密封近年來，由于車輛高速行駛時對風(fēng)動噪聲隔音性能要求的提高和防止高壓洗車時水的浸入，轎車車門多采用三層密封。裝配方式：粘著式、嵌入式、卡夾式和鑲嵌式3、車門密封條的斷面形狀一般分中空形和唇形兩種。中空形密封條是通過空腔的變形來調(diào)節(jié)面接觸強度的，其密封性及緩沖防振性均好，多作為結(jié)構(gòu)的主要密封部分。唇形密封條一般為線接觸，接觸強度主要取決于根部的厚度。二、門窗玻璃的密封結(jié)構(gòu)及密封條1、車門玻璃與窗框之間，除要保證密封性外，還要使玻璃能平穩(wěn)地沿升降面移動，降低車輛在行駛中玻璃的振動及噪聲。這在結(jié)構(gòu)上通過安裝在窗框內(nèi)的導(dǎo)槽來實現(xiàn)。通常采用絨毛織物粘接在表面上的方法，來實現(xiàn)橡膠與玻璃的非直接接觸，以減小摩擦系數(shù)。導(dǎo)槽的兩側(cè)通過彈性的唇邊或較軟的壓縮面貼緊玻璃，使玻璃升降平穩(wěn)、振動小，又能保證升降輕便。2、車門窗臺部位車門窗臺部位是升降玻璃的通道，為防止雨水流入，提高防腐性、防塵性，應(yīng)在玻璃的內(nèi)外側(cè)設(shè)置密封條。一般內(nèi)側(cè)密封條采用植絨接觸面，用以防塵。而外側(cè)密封條采用唇邊形式，使之與玻璃面貼緊，用以防止雨水的流入外側(cè)密封條的幾種裝配結(jié)構(gòu)形式七、運動校核1.車門繞軸線運動檢查；2.輪門腔內(nèi)固定件與固定件、固定件與運動件、運動件與運動件的干涉檢查；3.DMU運動檢查；4.MockupSection檢查。八、車門附件布置設(shè)計檢查檢查內(nèi)容如下：車門系統(tǒng)設(shè)計的檢查事項1)鉸鏈中心線-.車門開啟干涉分析，控制2mm間隙-.車門和側(cè)圍的外部GAP及段差，內(nèi)部控制3-5mm2)鉸鏈安裝-.開啟全過程干涉分析-.開啟角度-.FOOTCLEARANCE-.車門大小-.車門把手和外板間隙3)車門開啟-.開啟全過程干涉分析-.開啟角度-.FOOTCLEARANCE-.車門大小-.車門把手和外板間隙-.車門限位器校核4）車門鎖-.與其他車種共用分析-.和側(cè)圍的配合分析-.開關(guān)系統(tǒng)-.鎖扣位置5)玻璃升降-.運動干涉分析-.腰線高度-.與其他車種共用分析-.玻璃曲率-.密封面-.各部件公差確定6）密封-.車門密封面-.車門密封面處截面檢查7）鈑金件-.成型性分析8）機構(gòu)和整體-.DOOR拆裝性雨天，駕駛員視線受到很大影響，嚴重危