掃路車車門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),車車,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒論 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市對(duì)環(huán)境衛(wèi)生質(zhì)量要求的不斷提高，各地環(huán)衛(wèi)部門加快了提高城市道路清掃作業(yè)機(jī)械化程度的步伐。我國掃地車行業(yè)歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展，產(chǎn)品從單一的純掃式發(fā)展到目前的多種型式，產(chǎn)品性能和產(chǎn)品質(zhì)量迅速提高，特別是在改革開放以后，通過進(jìn)口關(guān)鍵外購件使掃路車產(chǎn)品性能和可靠性大大提高。但目前我國掃路車的水平與國外發(fā)達(dá)國家相比，還存在一定的差距，特別是在產(chǎn)品的可靠性方面。為盡快提高我國掃路車的水平，縮小與先進(jìn)國家掃路車水平的差距，滿足我國環(huán)衛(wèi)部門對(duì)路面清掃作業(yè)的要求，掃路車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)選擇一個(gè)合適的掃路車研究方向。隨著社會(huì)的發(fā)展、進(jìn)步，不再滿足于單純意義上的吸塵車，將從多功能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等方面提出更多的要求，市場呼喚能滿足各種需求的吸塵車。為適應(yīng)市場需求，近年來，國內(nèi)眾多環(huán)衛(wèi)車輛研發(fā)機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)廠家在引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，加快了掃路車的自主研發(fā)和生產(chǎn)，推出了一大批各具特色、性能優(yōu)良、符合中國國情的掃路車。隨著機(jī)電液一體化技術(shù)、數(shù)字化信息技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的大量采用，我國掃路車的設(shè)計(jì)和制造水平與發(fā)達(dá)國家的差距在逐步縮小。 1.1 背景 本項(xiàng)目的垃圾清掃車擬將意大利進(jìn)口的DULEVO 200 QUATTRO車作為藍(lán)本進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。如圖1.1。 意大利DULEVO道路寶掃地機(jī)工廠，系全球?yàn)閿?shù)不多的專業(yè)生產(chǎn)掃地機(jī)之著名企業(yè)，特別在重工業(yè)型掃地車領(lǐng)域，其產(chǎn)品科技含量更是遙遙領(lǐng)先于其它工廠。其產(chǎn)品采用全液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，防塵防水耐低溫、高溫，在極其惡劣的環(huán)境下，仍能正常工作。 Dulevo在雅典政府的一項(xiàng)競標(biāo)中脫穎而出，向奧運(yùn)會(huì)提供十三臺(tái)掃路機(jī)。瑞士制造商Bucher也贏得了一項(xiàng)競標(biāo)，將另外提供九臺(tái)設(shè)備。希臘的主要環(huán)境特點(diǎn)是多塵和缺水，而Dulevo的設(shè)備特別適用于此類環(huán)境。在中國，Dulevo產(chǎn)品在首都天安門廣場、北海艦隊(duì)、神華集團(tuán)均有突出表現(xiàn)！ 1975年創(chuàng)立以來，在清掃設(shè)備及機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造方面已經(jīng)鞏固了它的世界領(lǐng)導(dǎo)地位。?獲得國際組織DNV?-?Det?Norske?Veritas的專業(yè)認(rèn)證，它還是重要的清掃設(shè)備生產(chǎn)商協(xié)會(huì)Afidamp的成員及國際衛(wèi)生提供協(xié)會(huì)ISSA的成員。所有的機(jī)型中均使用超細(xì)過濾系統(tǒng)(小到三微米)。 國內(nèi)相近清掃車調(diào)研： 1. FJ5051TSL道路清掃車(SHZ22型單發(fā)動(dòng)機(jī)全液壓驅(qū)動(dòng)掃路機(jī))(2001年《專用汽車》) 這款外觀精巧漂亮的掃路車是由龍馬專用車輛制造有限公司自主開發(fā)的精品這款車同來自德國的凱馳ICCI型垃圾清掃車駕駛室外形極為相似采用全景式駕駛室設(shè)計(jì)寬大的風(fēng)擋和全景式車門可以讓操作者獲得開闊的視野對(duì)道路及作業(yè)情況一目了然駕駛室密封良好室內(nèi)空間寬敞各種布置簡潔明快操縱控制裝置布置合理操作方便FJ5051TSL 道路清掃車具有很強(qiáng)的清掃能力可隨意清掃道路 兩側(cè)和死角并有掃刷避障和調(diào)節(jié)地距功能清掃刷(盤刷)前置由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)最大清掃寬度為2400 mm同前種道路清掃車相比這款道路清掃車最大的特點(diǎn)是只有一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)沒有專門用來驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的副發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)是道路清掃車的動(dòng)力源啟動(dòng)后帶動(dòng)變量泵雙聯(lián)泵通過液壓系統(tǒng)傳遞動(dòng)力實(shí)現(xiàn)清掃作業(yè)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)工作系統(tǒng)行走系統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其他系統(tǒng)各項(xiàng)作業(yè)是名副其實(shí)的全液壓驅(qū)動(dòng)得益于只有1 臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)使得該車結(jié)構(gòu)更加緊湊并具有了低油耗低噪聲低排放的良好的環(huán)保性能這款車的另一個(gè)亮點(diǎn)是采用微電腦控制自動(dòng)化程度更高。這款車采用無級(jí)變速技術(shù)可以極低速穩(wěn)定行駛平穩(wěn)作業(yè)最小離地間隙170 mm 通過性能優(yōu)于德國凱馳ICCI型垃圾清掃車(140 mm) 該車最高車速低于40 km/h 適于城市道路高架橋機(jī)場碼頭等路面的清掃保潔作業(yè)。 經(jīng)過調(diào)研，現(xiàn)在龍馬專用車輛制造有限公司在產(chǎn)的產(chǎn)品沒有這款清掃車，全部是雙發(fā)動(dòng)機(jī)形式的清掃車。 2. 揚(yáng)州盛達(dá)特種車有限公司 該車采用專用底盤，由單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)整機(jī)的各個(gè)動(dòng)力裝置，協(xié)調(diào)了整車運(yùn)行與清掃作業(yè)的匹配。選用靜液壓行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，無級(jí)變速，適合掃路車低速工況的要求。駕駛室視野開闊，座椅前后位置可調(diào)、靠背角度可調(diào)。駕駛室有空調(diào)，可全天候進(jìn)行清掃作業(yè)。采用不銹鋼垃圾箱，垃圾箱舉升五十度，自動(dòng)卸料高度為1.3m，方便垃圾的傾卸的轉(zhuǎn)運(yùn)。風(fēng)機(jī)具有噪音低、耗能少、體積小、靜壓高、自潔能力好等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)葉片、蝸殼等易損件進(jìn)行加強(qiáng)處理，增加其耐磨壽命。清掃工作裝置，電控調(diào)節(jié)掃絲與地面的壓力，減少掃絲材料磨損，延長使用壽命，同時(shí)還能電控調(diào)節(jié)掃盤的清掃寬度，使掃盤起到機(jī)械手的作用，把外邊的垃圾掃進(jìn)吸口處。掃盤具有防撞、避讓功能。 吸口前端部位安裝翻板機(jī)構(gòu)，遇到大體積垃圾時(shí)，可通過控制桿手動(dòng)把前端彈性膠皮翹起，吸入垃圾。液壓系統(tǒng)：清掃部分采用三套液壓回路，工作可靠，方便安裝及維修。電器系統(tǒng)：采用現(xiàn)代電子集成電路，操作方便，易于布置，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電液一體化。 經(jīng)過調(diào)研該廠生產(chǎn)的清掃車整車需要定作，使用的是五十鈴的發(fā)動(dòng)機(jī)，價(jià)格大概在30萬左右。底盤由自己設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，驅(qū)動(dòng)橋?yàn)橐簤候?qū)動(dòng)，由該廠自行設(shè)計(jì)制造。 圖1.1 意大利DULEVO 200 QUATTRO 1.2 任務(wù)和目的 任務(wù)：利用UG軟件及Auto CAD軟件進(jìn)行新型的路面清掃車的車門總成三維建模和二維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 目的:掌握三維建模及二維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，熟悉車身結(jié)構(gòu)。 1.3 課題研究方法 本次設(shè)計(jì)采用UG和CAD對(duì)車門進(jìn)行三維和二維建模。對(duì)具體車門結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核。 1.4 論文的構(gòu)成及研究內(nèi)容 本篇論文討論了車身部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)車門的分類構(gòu)成及車門的功能要求進(jìn)行了討論。對(duì)車門各附件如車門鉸鏈，車門密封條，車門鎖，玻璃導(dǎo)軌和車門窗框的設(shè)計(jì)進(jìn)行了具體分析。指出了各種附件的具體選擇和校核方法，各附件的功能要求。車門各附件得選擇應(yīng)本著簡單實(shí)用，方便美觀的原則。完成了各附件的設(shè)計(jì)計(jì)算選擇之后，開始對(duì)車門進(jìn)行三維建模，和二維建模。 2 車門設(shè)計(jì)概述 車門是汽車車身結(jié)構(gòu)中相對(duì)獨(dú)立的總成，是供乘員或貨物進(jìn)出的必要通道。它主要由車門骨架及蓋板、車門護(hù)面、門窗、車門玻璃及玻璃升降器、門鎖及其手柄、車門鉸鏈、車門密封條和車門開關(guān)機(jī)構(gòu)組成。車門設(shè)計(jì)的好壞直接影響到整車的造型效果、安全性、密封性、視野、噪聲控制以及乘座空間等諸方面的優(yōu)劣。車門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與附件布置考慮的因素較多，既要保證車門與整車的協(xié)調(diào)一致，還要保證車門本身的技術(shù)要求，具有一定的代表性。 2.1 車門的分類 車門的結(jié)構(gòu)類型多種多樣。按開啟方式可分為旋轉(zhuǎn)門、拉門、折疊門和外擺式車門；按車門結(jié)構(gòu)可分為整體式車門和分開式車門；按有無窗框可分為有窗框和無窗框式車門；按旋轉(zhuǎn)方向可分為順開門、逆開門和上開門。 表2.1 車門分類 分類方式 類 型 特 點(diǎn) 及 常 用 車 型 開啟方式 旋轉(zhuǎn)門 用于大多數(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 大多數(shù)汽車，可為獨(dú)立窗框或整體式車門 無窗框車門 敞篷車、硬頂車、運(yùn)動(dòng)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 轎車和輕型車的背門，也用于低矮的汽車 2.2 車門的構(gòu)成 不同類型的車門可分為車門本體、車門附件兩部分。車門本體屬百車身范疇，指作為一個(gè)整體涂漆、未裝備狀態(tài)的鈑金哈杰總稱，包括車門內(nèi)外板、加強(qiáng)板和窗框等，是實(shí)現(xiàn)車門整體造型效果、強(qiáng)度、剛度及附件安裝的基礎(chǔ)框架。而附件則是為了滿足車門的各項(xiàng)功能要求，在白車身上裝配的零件及總成，其中包括車門鎖、鉸鏈、限位器、玻璃、拉手、操縱鈕、出風(fēng)口、密封件及內(nèi)外裝飾件等，另外還有一些其他的在車門上的裝備的附件，如煙灰盒、揚(yáng)聲器、放物袋、限位塊和行程開關(guān)等。車門總成的組成如表2-2 所示。 表2.2 車門總成的組成 車門 車 門 本 體 車 門 附 件 內(nèi) 外 板 加 強(qiáng) 板 與 抗 撞 梁 窗 框 車 門 鎖 鉸鏈 及限 位器 玻璃 及升 降器 門及 窗密 封條 內(nèi)外 裝飾 件 其他 附件 2.3 車門的功能要求 車門作為汽車的重要組成部分，是車身側(cè)面最富變化和最受人關(guān)注的對(duì)象。一方面，車門作為車身結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，其造型風(fēng)格、強(qiáng)度、剛度、可靠性及工藝性等必需滿足車身整體性能的要求；另一方面，車門結(jié)構(gòu)自身的視野性、安全性、密封等性能，既對(duì)整個(gè)車身結(jié)構(gòu)性能影響較大，也是車門功能要求的重要部分。 第一，對(duì)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，一般不低于或開度不小于650mm。 第二，對(duì)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。 第三，對(duì)可靠性安全性來說，要求：足夠的強(qiáng)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(shí)不允許有振動(dòng)噪聲；部件性能可靠、不干涉；撞翻車時(shí)不能自行開門，以確保乘員安全；滿足側(cè)撞時(shí)對(duì)乘員的保護(hù)要求。 第四，對(duì)密封性來說，要求：雨、雪、塵不能進(jìn)入車內(nèi)，應(yīng)具備良好的氣密封性。 第五，對(duì)工藝性維修性來說，要求：易于沖壓并便于安裝附件。 第六，對(duì)造型方面來說，外形上與整車協(xié)調(diào)。 2.4 車門的設(shè)計(jì)流程 車門是車身結(jié)構(gòu)中的一個(gè)分總成，車門設(shè)計(jì)應(yīng)與車身總體設(shè)計(jì)相統(tǒng)一。在進(jìn)行具體的車門設(shè)計(jì)前首先應(yīng)根據(jù)整車參數(shù)，以同類型車為參考，進(jìn)行車門部分的產(chǎn)品描述，確定車門類型，附件類型及種類。 車門的設(shè)計(jì)過程一般如下： 1．產(chǎn)品描述。應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書和調(diào)研的分析結(jié)果對(duì)車門總成及零件進(jìn)定性描述； 2．確定輸入和輸出。輸入一般指：總布置提供的設(shè)計(jì)任務(wù)書；車身CAD表面三維數(shù)據(jù)模型和二維線圖；設(shè)計(jì)法規(guī)等。輸出一般是確定需要建立的三維模型和圖紙等； 3．定車門邊界，進(jìn)行車門的總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)： （1） 車門附件布置 （2） 車門本體設(shè)計(jì) （3） 附件設(shè)計(jì) 4．門的運(yùn)動(dòng)校核； 5．安全性校核； 6．校核結(jié)果滿足要求，完成設(shè)計(jì)。 當(dāng)然，上述的設(shè)計(jì)步驟并不是絕對(duì)不變的，要根據(jù)設(shè)計(jì)的需要靈活進(jìn)行，各步驟之間的反復(fù)往往要多次進(jìn)行，如：根據(jù)鉸鏈位置等初步確定車門邊界，然后進(jìn)行附件布置，但布置過程中出現(xiàn)問題又要求重新修改邊界等等，各步驟不斷交叉進(jìn)行，多方面考慮才能保證最終設(shè)計(jì)的合理。 3 車門附件布置過程及特點(diǎn) 車門附件是指具有獨(dú)立功能并裝置于車門上的總成，它和殼體、內(nèi)飾蓋板一起組成汽車的車門，如圖3-1所示。車門附件的種類繁多，同一類附件不同類型車門附件在性能和特點(diǎn)等方面有很大的差異，而且有許多專業(yè)的車門附件生產(chǎn)廠家，不同廠家生產(chǎn)的車門附件的質(zhì)量和價(jià)格也有差異。如何在種類和數(shù)目眾多的車門附件中選擇合理的附件是車門設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行車門附件布置設(shè)計(jì)時(shí)非常煩瑣但又非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，選擇的好壞往往會(huì)影響到整個(gè)車門布置設(shè)計(jì)的最后結(jié)果。表3-1中給出了各附件的功能要求，其中鉸鏈與門鎖是車門承力件，開門時(shí)兩鉸鏈?zhǔn)芰?，關(guān)門時(shí)兩鉸鏈和門鎖三點(diǎn)受力。因此，鉸鏈、門鎖對(duì)強(qiáng)度和剛度的要求較重要，車門限位器雖然不直接承受車門重力，但起開關(guān)限位作用，與門鎖和鉸鏈在壽命、可靠性方面要求應(yīng)一致。另外，玻璃升降器、鎖操縱手柄、按鈕等的可靠性、耐久性也不可忽視。其它附件的結(jié)構(gòu)和功能一般應(yīng)與主要附件的要求相適應(yīng)。 圖 3.1 車門附件 表 3.1 車門主要附件的功能要求 車門 附件 結(jié) 構(gòu) 形 式 功 能 要 求 車 門 鎖 1. 機(jī)械門鎖（舌簧鎖、鉤簧鎖、 卡板鎖）—手動(dòng)開閉鎖； 2. 中控門鎖：利用控制按鈕或 點(diǎn)火鎖、有駕駛員集中控制開閉 的門鎖； 3. 防盜門鎖：根據(jù)聲、光、電、 磁、等原理，在于強(qiáng)行開門時(shí)， 蜂鳴器或燈光報(bào)警； 1． 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?fàn)顟B(tài)下， 內(nèi)外手柄打不開車門，開鎖時(shí)，車內(nèi) 用按鈕，車外用鑰匙，有的也設(shè)計(jì)保 險(xiǎn)鎖； 2． 開閉耐久性 10×105 次； 3． 承受縱橫向載荷能力，全鎖時(shí)：縱向 11110N，橫向8890N，半鎖時(shí)縱向 4450N，橫向4450N； 4． 互開率：1000種不同鑰匙牙花數(shù)以 上； 5． 耐慣性力：全鎖狀態(tài)承受3g 加速度作 用； 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(dòng)和手動(dòng)兩種型式） 1．操作方便，搖手柄力矩不大于2Nm 2．結(jié)構(gòu)可靠，制動(dòng)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(qiáng)度：上止點(diǎn)，在手柄上加負(fù)荷，各 部位不扭曲，運(yùn)動(dòng)自如； 4． 壽命：4×105 次耐久實(shí)驗(yàn)，無異常； 鉸 鏈 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(yùn)動(dòng) 方式 1．運(yùn)動(dòng)范圍阻力矩小于2.45Nm； 2．處于關(guān)閉角度時(shí)余留角3°以上； 3．強(qiáng)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(shí)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； 限 位 器 有些鉸鏈帶有限位功能，也有獨(dú) 立安裝的限位器，限位器應(yīng)具有 兩個(gè)檔位，以實(shí)現(xiàn)全開和半開兩 個(gè)限位； 1．耐久性：5× 105 次，實(shí)驗(yàn)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； 3.1 鉸鏈的布置 鉸鏈主要包括固定部分（即鉸鏈座，固定在門框上），活動(dòng)部分（安裝在車門上）和軸。為了改善車身的外形和減小空氣阻力，現(xiàn)代汽車大多使用暗鉸鏈。 車門鉸鏈有兩種合葉式和臂式。 車門是靠兩個(gè)鉸鏈懸掛在門柱上的，整個(gè)車門的質(zhì)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(gè)鉸鏈、門鎖、及定位器來支撐；而在車門打開時(shí)，則全由鉸鏈來支撐。實(shí)際車門的下垂可能是由于在載荷作用下鉸鏈變形或鉸鏈連接部位的變形所致。在布置鉸鏈時(shí),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。圖3.2為鉸鏈的受力分析圖，其中R 為手柄上的力沿豎直方向的分力，P為車門重力， S 、Q為鉸鏈處的受力沿豎直和水平兩個(gè)方向的分力。 圖 3.2 鉸鏈處受力分析 計(jì)算得： ；見斷面B-B，h≥t,由材料力學(xué)理論得，可忽略剪應(yīng)力即忽略S 的作用；則下鉸鏈處的應(yīng)力可表示以下形式為：（式3-1）式中M 為彎矩。 由于上下鉸鏈的變形方向相反，這樣就會(huì)造成車門下垂。由式3-1，車門外附件設(shè)計(jì)基本定形后，R、P、a、d為定值。為減小，只有加大鉸鏈中距，或加大鉸鏈的橫截面積。當(dāng)Q 減小時(shí),減小，則鉸鏈提高，這對(duì)于減小車門的下垂有好處。但鉸鏈的間距b的大小要受到車門外板曲線的限制，曲線的曲率越大要求鉸鏈間距越小，從而導(dǎo)致鉸鏈處受力較大，車門容易出現(xiàn)下沉。一般情況下，取b=300-500mm，大多保持在400mm左右。 2.布置鉸鏈時(shí)，為了避免打開車門時(shí)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。如圖3.3所示，當(dāng)鉸鏈軸線的投影中心從外移到處時(shí)，它與車身外表面的距離從減小為，顯然干涉可能性降低。 圖3.3 鉸鏈軸線與車身外表面不同距離的軌跡比較 但由于受外型的影響，鉸鏈軸線又不可能無限地向外移，如圖3.4所示。當(dāng)鉸鏈軸線向外移，由1移到處時(shí)，如果還要求上下鉸鏈間距=，由于車門外板有弧度，那么鉸鏈就要布置到外板以外了，這顯然不符合實(shí)際。因此，鉸鏈軸線外移到一定程度之后，必然導(dǎo)致鉸鏈間距減小，這時(shí)，下鉸鏈處的應(yīng)力增加，強(qiáng)度、剛度降低，車門下沉的可能性加大。所以，前兩項(xiàng)布置原則是互相矛盾、此消彼長的，需要設(shè)計(jì)人員在滿足強(qiáng)度的條件下從實(shí)際出發(fā)，將鉸鏈軸線適當(dāng)外移，以獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)。 1-鉸鏈軸線； 2-外板； 3-內(nèi)板； （注：該圖車門旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度） 圖3.4 車身外形對(duì)鉸鏈軸線外移的影響 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，如圖3.5所示。從圖上可看出，鉸鏈軸線有內(nèi)傾角B，則車門在自由開啟狀態(tài)時(shí)只受重力G的作用。將G分解，沿軸線方向的分力，沿垂直軸線方向的分力。顯然，方向平行于軸線，不產(chǎn)生力矩；垂直于軸線并與軸線之間的距離設(shè)為，所以產(chǎn)生了圖上的力矩M，其值為使得車門繞鉸鏈軸線向內(nèi)旋轉(zhuǎn)，即使得車門在自由開啟狀態(tài)時(shí)有自動(dòng)關(guān)閉的趨勢。 圖3.5 鉸鏈軸線內(nèi)傾布置 3.2 門鎖的布置 3.2.1 對(duì)車門鎖裝置的要求 1) 操縱內(nèi)、外手柄時(shí)，車門能輕便的打開，關(guān)閉時(shí)們所裝置具有對(duì)車門運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向和定位作用（不僅在開門方向，而且上下也要定位）。 2）門鎖應(yīng)有兩檔鎖緊位置——全鎖緊和半鎖緊，以及防止汽車行駛時(shí)車門突然打開起安全保險(xiǎn)作用。 3）設(shè)有鎖止機(jī)構(gòu)。當(dāng)鎖止時(shí)（如按下鎖鈕或內(nèi)手柄，處于鎖止?fàn)顟B(tài)時(shí)），在車外只有用鑰匙才能打開車門，在車內(nèi)必須先解除鎖止?fàn)顟B(tài)才能打開車門。 4）具有防誤鎖功能。當(dāng)前們開著而鎖鈕被按下事，若關(guān)閉車門撞動(dòng)鎖爪，即可通過聯(lián)動(dòng)桿解除鎖止?fàn)顟B(tài)，從而防止由于鑰匙遺忘在車內(nèi)而打不開車門。 5）強(qiáng)度要求：當(dāng)車門處于完全鎖緊狀態(tài)時(shí)，車門鎖能承受一定的縱向載荷、橫向載荷和沖擊慣性力的作用，從而不因汽車碰撞、翻車、顛簸而使門鎖失靈。 縱向載荷是使汽車前后方向上門柱拉開門鎖與檔塊的載荷，按照日本和美國SAE標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，進(jìn)行縱向載荷試驗(yàn)時(shí)，在垂直于車門板的方向上，應(yīng)施加900N的橫向作用力，以不超過5mm/min的速度，在處于嚙合狀態(tài)的門鎖與檔塊結(jié)合面的垂直方向施加縱向載荷，直至破壞。 橫向載荷，是使汽車車門從關(guān)門位置到開門位置，拉開門鎖與檔塊的負(fù)荷。 美國SAEJ839和J934分別規(guī)定：轎車門鎖和門鉸鏈處于鎖緊狀態(tài)時(shí)，承受汽車縱向載荷的能力不小于11000N，橫向載荷應(yīng)不低于8900N。我國新訂專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ZBT26004-87汽車門鎖技術(shù)條件中也規(guī)定了此要求和靜態(tài)試驗(yàn)法。 SAE還要求整個(gè)門鎖系統(tǒng)（包括門鎖、檔塊、手柄及任何連接機(jī)構(gòu)）處于全鎖緊位置，在任何方向上承受30g（g-重力加速度）慣性負(fù)荷時(shí)仍能保持鎖緊位置。為滿足次要求，則必須減少門鎖手柄等可東部分的質(zhì)量，并在設(shè)計(jì)車門時(shí)進(jìn)行計(jì)算。 3.2.2 門鎖結(jié)構(gòu)類型 門鎖按其結(jié)構(gòu)大致可分為舌式、棘輪式和凸輪式。舌式鎖結(jié)構(gòu)簡單，安裝容易，對(duì)車門要求不高；取電視只有橫向的定位，不能承受縱向載荷，故可靠性差，加之關(guān)門沉重，噪聲大，鎖舌易與檔塊摩擦，因而在現(xiàn)代汽車上幾乎已經(jīng)淘汰。 棘輪式鎖現(xiàn)在應(yīng)用廣泛。其特點(diǎn)是鎖內(nèi)部有一套由鎖鉤（棘爪）和棘輪組成的制楔機(jī)構(gòu)。由于位于門腔外部地鎖閂和門柱上的檔塊形式不同，有轉(zhuǎn)子式門鎖，卡板式門鎖等等。 在顛簸的路上行駛時(shí)，壓緊鎖鉤的彈簧力只要能保證鎖鉤不會(huì)因慣性力作用而脫鉤即可，所以輕便省力是轉(zhuǎn)子式鎖的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。其缺點(diǎn)是齒輪齒條的嚙合間隙要求嚴(yán)格，因而對(duì)車門的安裝精度要求較高。這種鎖主要用于路面較好的車輛。 卡板式門鎖的鎖緊原理與轉(zhuǎn)子式鎖相似，所不同的是卡板門鎖以U型卡板與車身上的環(huán)形鎖扣結(jié)合，它既可承受縱向載荷，又能承受橫向載荷，安全可靠。該鎖適用于各種車輛。 3.2.3 門鎖外手柄位置確定 如圖3.6及表3.2所示，為貨車的門鎖外手柄的確定方法，H是指外手柄距離水平地面的高度。從表3.2中的數(shù)據(jù)看，H的選擇是從人機(jī)工程學(xué)的角度出發(fā)，考慮駕駛員站在地面或踏板上開門時(shí)的方便性。另一方面，H值也受汽車造型的影響，要求造型美觀，經(jīng)久耐用，一般造型希望與側(cè)面的棱線相適應(yīng)。 圖 3.6 貨車外手柄位置確定 表3.2貨車外手柄位置的確定 全車額定總質(zhì)量（Kg） 門鎖及外手柄高度H（m） <6000 <=1.40 >6000~15000 <=1.60 >=15000 <=1.75 3.2.4 內(nèi)手柄的安裝 內(nèi)手柄安裝一般在駕駛員的前方稍遠(yuǎn)一些的地方，以避免無意中碰到手柄使車門誤開，從而保證行車安全性。在車門附件的布置和設(shè)計(jì)應(yīng)注意內(nèi)手柄的位置布置以及內(nèi)手柄類型的選擇，內(nèi)手柄和外手柄一樣，位置要確保方便，運(yùn)動(dòng)靈活。內(nèi)手柄與外手柄的相對(duì)位置有一定的制約關(guān)系。用戶開啟的方便性，用戶易接觸，滿足功能要求。門鎖內(nèi)手柄一般通過聯(lián)動(dòng)桿來打開門鎖，如圖3.7所示。內(nèi)手柄而且應(yīng)與汽車其他內(nèi)飾件相適應(yīng)，講究車門造型的一致性與協(xié)調(diào)性。 圖 3.7 門鎖機(jī)構(gòu)布置圖 3.2.5 門鎖的位置確定 門鎖一般安裝在車門內(nèi)板的后端部，其高度位置應(yīng)與車門質(zhì)心位置在同一水平線上，由外手柄的位置來確定（門鎖的手柄內(nèi)、外手柄有旋轉(zhuǎn)式、掀拉式和手扣式，外手柄還有按鈕式，從不會(huì)碰傷人以及不會(huì)由于沖擊加速度使車門自動(dòng)打開等安全角度考慮，手扣式比較方便，它凹陷在車門里面，也有利于減小空氣阻力，但手摳式外手柄質(zhì)量較大，成本也高些），但又要考慮車門鉸鏈的影響以及整個(gè)車門高度方向的尺寸。門鎖與玻璃升降器的相對(duì)位置主要有以下四種，如圖3.8所示。內(nèi)側(cè)布置型有利于聯(lián)動(dòng)桿的布置；再設(shè)計(jì)門鎖裝置的聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)要確定各桿件的尺寸，校核其位移量，保證各操縱手柄的位移在合適的范圍內(nèi)，同時(shí)避免各桿件發(fā)生干涉；外側(cè)布置型有利于外手柄和鎖機(jī)構(gòu)的布置；對(duì)于中間布置型，因?yàn)殚T鎖本體有一定的厚度，在布置空間上比較緊張，所以多數(shù)情況下將導(dǎo)軌向后傾斜一個(gè)角度，使密封條從門鎖外面通過，有利于防止灰塵進(jìn)入門框和引起風(fēng)哨聲；對(duì)于脫離布置型，門鎖脫離了玻璃導(dǎo)軌，使門鎖本體與內(nèi)外手柄的機(jī)構(gòu)的連接都比較方便，但是對(duì)門玻璃中心的運(yùn)動(dòng)軌跡有一定影響。 內(nèi)側(cè)布置型 外側(cè)布置型 中間布置型 脫離布置型 1-玻璃導(dǎo)軌 2-門鎖 圖 3.8 門鎖與玻璃升降器的相對(duì)位置 門鎖的位置對(duì)密封條的布置產(chǎn)生直接的影響，門鎖外側(cè)布置時(shí)，密封條若靠近車門外板布置，則空間緊張；內(nèi)側(cè)布置剛好相反；而中間布置型有利于兩道密封的布置，提高了密封性。 此外，在玻璃升降器的位置、門鎖及內(nèi)手柄位置確定后，門鎖聯(lián)動(dòng)桿的 形狀也就確定了。在平面布置圖上，聯(lián)動(dòng)桿繞過了玻璃升降器底板，但它與 擺臂和導(dǎo)軌仍有重疊之處，因此還需要前后位置錯(cuò)開，這也需在側(cè)面布置圖 中解決。 3.3 密封條的布置 在車門密封條的截面形狀和尺寸選定后，就要著手布置密封條。它的布置型式主要有三種： （1）車身裝配型（圖3.9a）：布置在車身門框上，這種方式不如以下兩種安裝方式好，但是這種方式可以使安裝在車上的嵌條和密封條一體化，減少零件個(gè)數(shù)。歐洲車多采用這種方式。 （2）車門裝配型（圖3.9b）：固定在車門上的方式。 （3）兩面裝配型（圖3.9c）：這種方式密封效果特別好，有利于提高高速行駛時(shí)和高壓水洗車時(shí)的密封性，而且隔音效果非常好。具體采用哪種型式，可根據(jù)結(jié)構(gòu)和工藝要求而定。 a)車身裝配型 b)車門裝配型 c)兩面裝配型 圖 3.9 車門密封條的安裝方法 密封條的固定方式有以下三種：(1) 粘結(jié)：用粘結(jié)劑。(2)機(jī)械固定： 多用卡扣或卡槽。(3)夾持：帶金屬骨架的密封條可直接夾持在門框上，但是這種密封條的制造工藝復(fù)雜。為了使車門框在拐角處也能保持密封條的夾緊，拐角處的彎曲半徑不能太小或密封條在拐角處采用模壓接頭。 現(xiàn)在廣泛采用后兩種固定方式，為了方便使用和充分發(fā)揮密封條的功能，采用將變形部分置于致密型橡膠部位上，這樣就兼顧了兩種密封條固有的良好效果。 3.4 玻璃導(dǎo)軌和窗框的布置 汽車的玻璃導(dǎo)軌和窗框共同組成玻璃導(dǎo)向與保護(hù)機(jī)構(gòu)。其中玻璃導(dǎo)軌一般用鋼板沖壓或滾壓成形后，焊接或用螺栓固定于車門上。導(dǎo)軌內(nèi)與玻璃接觸的部位裝有導(dǎo)槽，導(dǎo)槽用毛氈或橡膠制成，起導(dǎo)向和密封功能。 玻璃導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置，以及各部分的配合參數(shù)選取是否合理，對(duì)玻璃升降運(yùn)行有重要的影響。很多時(shí)候汽車玻璃升降不順、卡滯等故障，就是因?yàn)椴Ａ?dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置不合理所致。因此，選取合理的布置參數(shù)是玻璃導(dǎo)向機(jī)構(gòu)開發(fā)設(shè)計(jì)成功的一個(gè)保障。 3.4.1 玻璃導(dǎo)向機(jī)構(gòu)布置參數(shù) 玻璃導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（見圖3.10）是車門附件的一個(gè)子系統(tǒng)，它的設(shè)計(jì)和布置涉及到車門內(nèi)外板造型、玻璃型面和曲面參數(shù)、玻璃導(dǎo)軌的安裝方式、導(dǎo)槽的截面等。玻璃導(dǎo)軌是玻璃導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的重要組成部分，在玻璃升降運(yùn)行中起到導(dǎo)向和限位作用。 圖1 玻璃導(dǎo)向機(jī)構(gòu)截面圖 玻璃升降器工作時(shí)，玻璃在玻璃導(dǎo)軌里只能做上升或下降的運(yùn)行，因?yàn)椴Ａё笥摇⑶昂蠓较蛞呀?jīng)被玻璃導(dǎo)軌限位。下面分析玻璃與玻璃導(dǎo)軌的布置情況（見圖3.11）。 圖2 玻璃導(dǎo)向機(jī)構(gòu)布置尺寸圖 （1）玻璃與玻璃導(dǎo)軌底部間隙的分析。玻璃與玻璃導(dǎo)軌配合的間隙B是一個(gè)關(guān)鍵尺寸，它決定了玻璃在玻璃導(dǎo)軌里左右方向的運(yùn)行空間。如果B過小，則玻璃滑行空間窄，玻璃緊貼導(dǎo)槽和導(dǎo)軌的底部，容易造成運(yùn)動(dòng)干涉，玻璃升降困難；如果B過大，則玻璃運(yùn)行空間寬，玻璃在升降過程中，容易晃動(dòng)，造成出槽故障。選擇一個(gè)合理的尺寸，就得從車門、玻璃導(dǎo)軌制造誤差、升降器的類型等方面去分析。一般而言，制造工藝比較好的轎車，B的取值可以稍小些；反之，取值可以稍大些。 （2）玻璃吃進(jìn)深度的分析。A和D也是布置的重要尺寸，兩者可以等長，也可以不等長。這兩個(gè)尺寸決定了玻璃邊緣吃進(jìn)玻璃導(dǎo)軌的深度，從而影響玻璃升降運(yùn)行。如果尺寸過短，玻璃升降時(shí)容易滑出導(dǎo)軌，造成出槽故障；尺寸過長，玻璃吃進(jìn)導(dǎo)槽的面積大，滑行阻力增大，容易造成升降發(fā)緊，加速升降器零部件的損壞，從成本方面考慮，無形中也浪費(fèi)了材料。 3.4.2 布置尺寸的選取 綜合分析車門的制造誤差、玻璃導(dǎo)軌制造和裝配誤差以及升降器吸收誤差能力等因素，再結(jié)合升降器電腦仿真運(yùn)動(dòng)的計(jì)算，得出玻璃導(dǎo)向機(jī)構(gòu)各配合尺寸布置數(shù)值。 一般而言，尺寸B推薦選取范圍為3.5～4.5mm，導(dǎo)槽安裝厚度一般為1.5～2.5mm。因此，設(shè)計(jì)布置上，玻璃底面到導(dǎo)槽表面的距離（為尺寸B減去導(dǎo)槽底面厚度）大概留有2mm的空間。 尺寸A和D的選取原則：首先保證玻璃不出槽，也就是當(dāng)玻璃集中偏向玻璃導(dǎo)軌一邊時(shí)，另一邊玻璃不能從導(dǎo)軌脫出；另外，導(dǎo)槽對(duì)玻璃的阻力要盡可能小。要想保證玻璃不出槽，就必須讓玻璃盡量多吃進(jìn)玻璃導(dǎo)軌，圖2中的E要加大；而要減小導(dǎo)槽對(duì)玻璃的阻力，就必須減小導(dǎo)槽與玻璃的接觸面積，即E要減小。兼顧兩個(gè)因素，一般而言，E要占到A的70%～75%，再結(jié)合尺寸B（B+E=A），尺寸A（注：如果尺寸A和尺寸D不相等，A為較短尺寸）推薦選取范圍為12～16mm。C的大小與導(dǎo)槽截面的選取有關(guān)，導(dǎo)槽截面不同，其變動(dòng)的范圍也較大，這里不作詳細(xì)介紹。 3.4.3 校對(duì)檢驗(yàn)與優(yōu)化 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)布置完成后，一下步就是校對(duì)與檢驗(yàn)。玻璃升降器運(yùn)動(dòng)仿真是一種校對(duì)和檢驗(yàn)玻璃導(dǎo)向機(jī)構(gòu)布置合理與否的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具。因此，在布置完成后，我們可以借助玻璃升降器運(yùn)動(dòng)仿真來分析各種誤差狀況下的玻璃升降運(yùn)動(dòng)，如玻璃導(dǎo)向機(jī)構(gòu)各零件布置是否相匹配，是否出現(xiàn)干涉運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過反復(fù)校核和優(yōu)化，就得到一個(gè)較優(yōu)的玻璃導(dǎo)向機(jī)構(gòu)布置方案。 3.5 車門布置及運(yùn)動(dòng)校核 當(dāng)汽車外形和車門附件初步選型完成后，即應(yīng)著手細(xì)致的布置工作，因?yàn)橥捎诓贾蒙系膯栴}需要重新考慮結(jié)構(gòu)方案和外形。 鉸鏈軸線的布置會(huì)影響車門開度或門柱尺寸以及車門開縫線的位置和形狀。 為了避免再打開車門時(shí)車門與車身其他部分干涉，鉸鏈軸線應(yīng)盡可能外移（使靠近車身表面）；但是車身外形曲線一旦確定，鉸鏈軸線的外移將受到加大上下鉸鏈間距的要求的限制。一般轎車，上鉸鏈的上端到鉸鏈的下端的間距大約在350mm~500mm之間，大多保持在400mm左右。 由于車身外形原因，有時(shí)鉸鏈軸線的內(nèi)傾將有利于布置，并使車門有自動(dòng)關(guān)閉的趨勢，以便克服停在橫坡上，或由于其它原因使車門自動(dòng)打開的趨勢。 確定鉸鏈軸線的位置后，必須進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校核，檢查車門在最大開度時(shí)，有無與車身其他部分（如門柱或翼子板）發(fā)生干涉現(xiàn)象。 門鎖大多布置在玻璃升降器的內(nèi)側(cè)，這有利于聯(lián)動(dòng)桿的布置，為了安裝門鎖玻璃導(dǎo)軌需向后傾斜一個(gè)角度；此時(shí)密封條從門鎖外面通過，這有利于防止灰塵進(jìn)入門框和引起風(fēng)哨聲。 車門密封條的界面形狀和尺寸選好后，要細(xì)致的布置密封條的走向，要確定密封條的受壓方向、壓縮量和門與門框之間的間隙大小，以保證密封效果和正常的開關(guān)車門的操縱力，并最后確定密封條的固定方式以及車門內(nèi)板與門柱的截面形狀。 4 車門的建模 車門是汽車車身中一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的總成，內(nèi)部附件數(shù)目繁多，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。它的設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響到整車的安全性、乘員的操作方便性、密封性及噪聲。車門設(shè)計(jì)特別是車門附件的布置是一個(gè)試探性、重復(fù)性很強(qiáng)的過程，占有很重要的地位和很大的工作量，其間許多不確定性因素都有可能導(dǎo)致整個(gè)布置的失敗和返工。車門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大部分任務(wù)是解決車門附件布置、運(yùn)動(dòng)校核、安全校核、附件的緊固及保證附件在使用中的可靠性和方便性。車門附件布置設(shè)計(jì)的多目標(biāo)，多約束的特點(diǎn)決定了車門附件的布置需要大量領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)和知識(shí)作為指導(dǎo)，才能夠順利實(shí)現(xiàn)。將領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)和知識(shí)與CAD技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)專門用于車門附件布置的智能CAD系統(tǒng)必將會(huì)大大提高車門設(shè)計(jì)的效率。 圖4.1 掃地車實(shí)體 本次設(shè)計(jì)先根據(jù)圖4.1的掃地車進(jìn)行大體車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定車身及車內(nèi)各零件相對(duì)布置位置及布置結(jié)構(gòu)。當(dāng)對(duì)車身結(jié)構(gòu)進(jìn)一步熟悉之后，就對(duì)車身進(jìn)行結(jié)構(gòu)改型。以五十鈴駕駛室結(jié)構(gòu)為藍(lán)本。對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)的掃地車駕駛室結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。獲得一個(gè)美觀大方實(shí)用的駕駛室結(jié)構(gòu)。 車門的建模是通過三維和二維軟件對(duì)車門進(jìn)行整體描述。對(duì)車門細(xì)部結(jié)構(gòu)及車門整體進(jìn)行設(shè)計(jì)。獲得一個(gè)美觀實(shí)際的車門。 車門建模要求車門骨架及各附件進(jìn)行校核并選型。確定好車門結(jié)構(gòu)后再進(jìn)行三維建模，然后進(jìn)行二維建模，并在已建好模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)性設(shè)計(jì)。修改車門曲線。本次設(shè)計(jì)要求對(duì)車門玻璃導(dǎo)軌及密封膠條進(jìn)行獨(dú)立的二維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。參考現(xiàn)實(shí)中車型，與該車車門進(jìn)行比對(duì)，選擇一種合適的的布置方式。對(duì)于車門上的附件要在二維建模中進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化選擇，及材料選取。 下面將對(duì)車門具體建模過程進(jìn)行介紹。 4.1 車門三維建模 車門三維建模是采用UG軟件對(duì)車門及其附件進(jìn)行大體輪廓設(shè)計(jì)。首先根據(jù)實(shí)體模型（如圖4.1）測繪出車門的具體尺寸，然后再在UG軟件上進(jìn)行建模。 （1）建立車門具體框架模型如圖4.2所示 圖4.2掃地車車門UG模型 （2）對(duì)車門結(jié)構(gòu)進(jìn)一步熟悉之后根據(jù)五十鈴對(duì)駕駛室進(jìn)行重新設(shè)計(jì)之后，車門結(jié)構(gòu)也進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，如圖4.3圖4.4。 圖4.3車門結(jié)構(gòu)外部視圖 圖4.4車門結(jié)構(gòu)內(nèi)視圖 4.2 車門二維建模 車門的二維建模是采用CAD軟件，對(duì)車門總成進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。 4.2.1 車門骨架的二維建模 該掃地車屬于工程車，適合在城市街道中慢速行駛。在行車安全方面對(duì)車輛的要求不高。只是視野要求開闊，使駕駛員對(duì)車外情況能一目了然，尤其能夠及時(shí)掌握地面情況。因此車門結(jié)構(gòu)的選擇也應(yīng)該選用簡單實(shí)用結(jié)構(gòu)。本掃地車車門骨架，采用矩形鋼管焊接而成。為減輕車身重量。矩形鋼管壁厚不宜選擇太厚。本車車門骨架矩形鋼管壁厚選取為2mm，鋼管材質(zhì)選用Q235。鋼管截面如圖4.5 圖4.5 鋼管截面 車門骨架由不同長度不同邊長的矩形鋼管焊接而成。在對(duì)車身焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量保證焊縫在剪應(yīng)力而不是在拉應(yīng)力下工作（因?yàn)榈吞间摵缚p剪應(yīng)力允許的最大值要大于拉應(yīng)力允許的最大值）。同時(shí)要盡量避免焊縫交匯在一點(diǎn)或者密集布置，否則金屬由于過熱而產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中和變形。 鋼管焊接采用氣體保護(hù)焊。它采用焊絲和工件之間產(chǎn)生的電弧來熔化金屬，由氣體作為保護(hù)氣并利用焊絲作為填充金屬。焊由于焊接成本低、抗裂能力強(qiáng)、焊后不需清渣、生產(chǎn)效率高、使用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。氣體保護(hù)焊的焊接電流均均是由平硬式緩降外特性直流電源。但是，氣體保護(hù)焊不可避免地存在一些不足之處，由于使用作保護(hù)氣，怕風(fēng)，就限制了其在露天作業(yè)中的使用，弧光和熱輻射強(qiáng)，還不能采用交流電源。 由于氣體保護(hù)焊由其他焊接方法所不及的優(yōu)點(diǎn)，因此這項(xiàng)新技術(shù)在國內(nèi)外以獲得了廣泛的應(yīng)用在很多場合已替代了氣焊、手工電弧焊以及埋弧自動(dòng)焊，個(gè)別情況下還可以替代電阻焊。近十幾年來，我國已在汽車車身制造行業(yè)中廣泛的采用了氣體保護(hù)焊。 焊縫是指焊接后焊件中形成的結(jié)合部分。焊縫的布置設(shè)計(jì)對(duì)焊接結(jié)構(gòu)工藝性有著非常重要的意義。合理的焊縫布置可以減少內(nèi)應(yīng)力和變形，提高結(jié)構(gòu)的安全可靠性。焊縫一般應(yīng)遵循下列原則： （1） 盡量減少結(jié)構(gòu)的焊縫數(shù)量和焊縫的長度。 （2） 盡量使得焊縫對(duì)稱分布。 （3） 盡量減少交叉焊縫。 （4） 盡量避免將焊縫布置在結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中處。 在裝配焊接過程一般分三步： 第一步：定位。就是依據(jù)定位基準(zhǔn)準(zhǔn)確地確定被裝焊的零件或部件相對(duì)于裝焊的零件或部件相對(duì)于夾具的位置。 第二步：夾緊。就是把定好位置的零部件壓緊夾牢，以免產(chǎn)生位移。 第三步：點(diǎn)固。由于焊縫比較長依序再?zèng)]隔一段距離加以點(diǎn)固，把這些零部件的相互位置固定。如果焊點(diǎn)很少或焊縫很短，也可以不進(jìn)行點(diǎn)固，直接焊接即可。如果裝配好的零部件不需卸下，就在夾具上焊接，也可省去點(diǎn)固。 焊接處焊縫采用V型焊縫，焊后打磨光亮。然后在車門上安裝焊接車門附件。最終的車門骨架結(jié)構(gòu)形式如圖4.6。 圖4.6 車門骨架 4.2.2 車門鎖的二維建模 該車車門鎖屬于購買件。本次建模主要是對(duì)鎖盒和門鎖外觀進(jìn)行設(shè)計(jì)建模。該車門鎖采用青州市勝通汽車配件有限公司生產(chǎn)的工程車門鎖大504鎖心結(jié)如圖4.7 圖4.7 工程車門鎖大504 門鎖鎖心固定在車門內(nèi)板上，鎖心的外圍結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單實(shí)用，方便結(jié)實(shí)。門鎖的外手柄選用手摳式，該方案使手柄不會(huì)碰傷人以及不會(huì)由于沖擊加速度是車門自動(dòng)打開。它凹陷在車門板內(nèi)，也有利于減小空氣阻力。車門內(nèi)手柄內(nèi)包裹鎖心。鎖心和鎖扣共同構(gòu)成車門的鎖緊機(jī)構(gòu)。 其門鎖具體外型結(jié)構(gòu)如圖4.8，鎖扣的具體結(jié)構(gòu)如圖4.9。 圖4.8 車門手柄 圖4.9 鎖扣二維結(jié)構(gòu)圖 4.3.3 固定板的二維建模 該固定板是反光鏡固定板，它是焊接在車門上的。它位于左側(cè)車門的左上角，具體位置見圖4.3。該板屬于自制件，采用鋼板沖壓加工而成。 在沖壓過程中，拌料的尺寸精度對(duì)沖壓性能影響最大的是板料的厚度公差。板厚公差的大小是鋼板軋制精度的主要指標(biāo)。一定的沖壓模具凸，凹模的間隙應(yīng)適用于一定的毛坯厚度。厚度超差則影響產(chǎn)品質(zhì)量。板料過薄則回彈難以控制，或出現(xiàn)“壓不實(shí)”現(xiàn)象；板料過后則會(huì)拉傷制件表面，縮短模具壽命，甚至損壞模具或設(shè)備。特別是在同一張鋼板上厚度不均，偏差過大，不利因素就更難消除。 板料的表面質(zhì)量也是影響沖壓性的因素之一。一般對(duì)板料表面狀況有如下要求： 1、 表面光潔 表面不應(yīng)有氣泡、縮孔、劃痕、麻點(diǎn)、裂紋、結(jié)疤、分層等缺陷。否則，在沖壓成型過程中，缺陷部位可能因應(yīng)力集中而引起破裂。 2、 表面平整 如果板料表面瓢曲不平，在剪切或沖壓過程中容易因定位不穩(wěn)而出現(xiàn)廢品；再?zèng)_裁過程中會(huì)因板料變形展開而損壞模具；在拉深時(shí)可能使壓料不均勻而影響材料的流向從而引起開裂或起皺。 3、表面無銹 如果板料表面有銹，不僅對(duì)沖壓不利，損傷模具，而且還影響后續(xù)的焊裝，涂裝工序的正常進(jìn)行及質(zhì)量。 該板件具體結(jié)構(gòu)如圖4.10所示。 圖4.10 反光鏡固定板 4.3.4 車門鉸鏈的二維建模 車門鉸鏈有合頁式和臂式兩種。臂式的鉸鏈軸安裝在門柱內(nèi)所以要求門柱粗大，其有點(diǎn)事有余軸線相對(duì)車門的位置較遠(yuǎn)，開門時(shí)能使車門往外移，因而不易與門框或車身上的其他部分干涉。合頁式的鉸鏈軸線在門柱以外，與臂式相比，不但質(zhì)量輕、剛度高、結(jié)構(gòu)簡單緊湊，而且裝配關(guān)系也簡單，現(xiàn)在應(yīng)用廣泛。 車門是靠兩個(gè)教練懸掛在門柱上的，整個(gè)車門的質(zhì)量以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(gè)鉸鏈，門鎖，及定位器來承擔(dān)，而在車門打開時(shí)，則全由鉸鏈支撐。實(shí)際車門的下垂，可能是由于載荷作用下鉸鏈變形或鉸鏈連接部位的變形所致。 該車車門鉸鏈選用合頁式鉸鏈，如圖4.11。鉸鏈的一片合頁通過螺釘固定在門框上，另一片合頁則是焊接在門板上。為防止車門下垂該鉸鏈布置時(shí)上下鉸鏈取較大間距。 （a） 該鉸鏈焊接在車門上 （b）該鉸鏈通過螺釘固定在門框上 圖4.11 鉸鏈合頁 4.3.5 車門密封條和玻璃導(dǎo)槽的二維建模 密封條材料要求：（1）彈性好，永久變形小。（2）良好的耐候性和耐老化性，低溫下不發(fā)硬。（3）具有一定的強(qiáng)度和表面護(hù)膜的耐磨性。（4）吸水率低。（5）便于成型（擠壓成型或模具成型）和裝配（如與油漆表面能牢固粘結(jié)且無污染性）。 本次設(shè)計(jì)的密封條主要是指車門和窗框之間的密封。密封條的材料選用表面具有合成橡膠保護(hù)膜的海綿橡膠。表面護(hù)膜是采用氯丁二烯類的合成橡膠或氯磺化聚聚乙烯類合成橡膠，護(hù)膜厚度0.1-0.5mm，它不僅改善了密封條的耐候性和耐磨性，且使密封條外形美觀。 密封條采用粘結(jié)方式與車門結(jié)合。具體的密封條形式如圖4.12（a）。玻璃導(dǎo)槽采用鋁合金導(dǎo)槽，導(dǎo)槽內(nèi)部用粘結(jié)劑貼上一層有絨毛的底布。該絨毛能阻止塵土飛入車內(nèi)。導(dǎo)槽的具體結(jié)構(gòu)如圖4.12（b）。 導(dǎo)槽的橡膠材料同樣應(yīng)具有良好的耐候性，耐臭氧性和非污染性；要求吸水率低，硬度，拉伸強(qiáng)度大于。 （a）密封膠條模型 （b）玻璃導(dǎo)槽模型 圖4.12 門窗截面圖 當(dāng)車門玻璃滑動(dòng)時(shí)，門窗應(yīng)具有良好的密封，門窗玻璃的密封是靠玻璃導(dǎo)槽和橫向密封條。 車門上部窗戶由兩塊玻璃組成一塊玻璃固定另一塊在導(dǎo)槽內(nèi)滑動(dòng)其具體的固定和相對(duì)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)如下圖4.13。 （a） 兩塊玻璃的相對(duì)位置 （b）一塊固定另一塊滑動(dòng) 圖4.13上部玻璃導(dǎo)槽 4.3.6 車門總成建模 車門是汽車車身結(jié)構(gòu)中相對(duì)獨(dú)立的總成，是供乘員或貨物進(jìn)出的必要通道。它主要由車門骨架及蓋板、車門護(hù)面、門窗、車門玻璃及玻璃升降器、門鎖及其手柄、車門鉸鏈、車門密封條和車門開關(guān)機(jī)構(gòu)組成。車門設(shè)計(jì)的好壞直接影響到整車的造型效果、安全性、密封性、視野、噪聲控制以及乘座空間等諸方面的優(yōu)劣。車門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與附件布置考慮的因素較多，既要保證車門與整車的協(xié)調(diào)一致，還要保證車門本身的技術(shù)要求，具有一定的代表性。 車門是車身中工藝較復(fù)雜的部件，它涉及到零件沖壓、包邊、焊接、零部件裝配、總成組裝等工序，對(duì)尺寸配合和工藝技術(shù)等都要求嚴(yán)格。車門是車身關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)件，其靈活性、堅(jiān)固性、密封性等方面的缺點(diǎn)易暴露，對(duì)汽車產(chǎn)品的使用質(zhì)量有嚴(yán)重的影響。 車門總成是由車門骨架和車門各附件裝配而成。車門的裝焊是車門生產(chǎn)過程中的重要組成部分，車門裝焊質(zhì)量的好壞，直接影響著汽車車門的外部造型和車門的承載能力與使用壽命。先進(jìn)合理的裝焊工藝和高效的生產(chǎn)率，對(duì)降低汽車的制造成本起著至關(guān)重要的作用 車門總成建模是要將車門各附件及車門骨架進(jìn)行組合二維建模，最終生成的車門總成二維模型。車門總成二維模型包括了各車門附件的相對(duì)裝配位置及裝配形式，以及車門附件的選型。車門總成二維模型如圖4.14。 圖4.14 車門總成 5 結(jié)論 隨著國民經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，汽車已一躍成為當(dāng)前極為重要的交通運(yùn)輸工具。從全世界范圍來看，目前還找不出一個(gè)無汽車的現(xiàn)代化社會(huì)的先例。國內(nèi)外汽車生產(chǎn)的實(shí)踐一再證明：整車生產(chǎn)能力的發(fā)展取決于車身的生產(chǎn)能力；汽車更新?lián)Q代在很大程度上也決定于車身。而車門設(shè)計(jì)又是車身設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵、最困難的環(huán)節(jié)。車門結(jié)構(gòu)的選型，車門附件的選型都直接影響著車身結(jié)構(gòu)的布置。車門是車身上相對(duì)獨(dú)立的總成，與車身組成一個(gè)有機(jī)的整體。因此，在車門設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)要素的完整統(tǒng)一和于車身其他相關(guān)要素的協(xié)調(diào)匹配 車門結(jié)構(gòu)類型有很多，有旋轉(zhuǎn)門，拉門，折疊門和外擺式車門。后兩者主要用于大客車。各類駕駛員用門，貨車及轎車車門，大多采用旋轉(zhuǎn)門。開門時(shí)旋轉(zhuǎn)方向可以使往前（順開門）或往后（逆開門），順開們?cè)谛熊嚂r(shí)比較安全。本次設(shè)計(jì)中考慮到掃地車的實(shí)際運(yùn)行工況，選擇了順開式旋轉(zhuǎn)門。 本設(shè)計(jì)采用對(duì)車門進(jìn)行三維建模和二維建模的方法，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)車門結(jié)構(gòu)及車門附件進(jìn)行具體分析、改進(jìn)。使車門線條流暢、簡單與整車線條融合更為緊密。本著車身輕量化原則，及該掃地車的實(shí)際運(yùn)行工況，對(duì)車門材料進(jìn)行選擇。 在設(shè)計(jì)中要對(duì)車門附件的細(xì)節(jié)進(jìn)行創(chuàng)新布置。為了獲得開闊的視野，能讓駕駛員看清路面狀況，車門的視野型要求比較高，因此在車門下部開窗。為滿足此要求就要對(duì)下部車窗進(jìn)行設(shè)計(jì)，尤其是密封方式的選擇，既能和車門整體結(jié)構(gòu)相匹配，又能使玻璃裝緊在車門上，還要美觀大方。于是設(shè)計(jì)中采用將玻璃直接粘貼在車門上的方法，使玻璃與車門融為一體，為保證玻璃的牢固性，又在玻璃后部加焊鋁合金固定板。最終獲得美觀大方，安全可靠的下部車窗。 本人以新型路面清掃車車門設(shè)計(jì)作為畢業(yè)設(shè)計(jì)，只是盡自己所學(xué)，對(duì)車門的設(shè)計(jì)作了最簡單的研究，由于學(xué)識(shí)和條件有限，論文中仍存在著很多不足和錯(cuò)誤。對(duì)于這些不足和錯(cuò)誤，本人會(huì)繼續(xù)努力學(xué)習(xí)，爭取在今后的工作中能有機(jī)會(huì)去一一彌補(bǔ)改正。 致謝 經(jīng)過三個(gè)多月的辛勤工作，我終于順利完成了本科學(xué)士學(xué)位論文的全部工作?；仡欉@三個(gè)月來的學(xué)習(xí)、生活和工作過程，感覺這是我大學(xué)以來最充實(shí)、收獲最大的一段時(shí)光。在這臨近畢業(yè)的時(shí)候，首先要感謝大學(xué)給了我一次提升自我的機(jī)會(huì)，感謝本次設(shè)計(jì)給了我一次面對(duì)實(shí)際問題的機(jī)會(huì)，這將影響我今后一生的學(xué)習(xí)與工作。 本論文是在教授悉心指導(dǎo)下完成的。老師淵博的知識(shí)、對(duì)于科研工作的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、對(duì)工作的忘我投入精神使我永生難忘。在此，我謹(jǐn)向老師表示衷心的感謝! 本論文的完成，得到了課題組成員的大力幫助。特別要感謝學(xué)長學(xué)姐，在理論研究和學(xué)習(xí)中給予的無私幫助和熱情指導(dǎo)，使我的論文得以順利完成；同時(shí)師兄師姐努力求知、不斷創(chuàng)新的進(jìn)取精神也給我留下了深刻的印象。 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