轿车门部件结构规划 概述 车门是轿车车身的首要部件之一，它不只为司乘人员上下车供给便利 的条件，并且与整车动力性（空气动力性）、舒适性（风流噪声、密封等） 和运用性能（敞开便利灵敏）等有着亲近的联系，称颂对整车造型起着协 调效果，并直接影响车身外形的漂亮。 一、车门的结构型式——分类 现代轿车的车门结构型式许多，一般可按下述几种办法进行分类： 1．按运动方式，分为： ??a)①水平旋转式 — 常见的司旋机门、折叠门、内摆门转等； 式 ?b)笔直旋转式 — 近年轿车上呈现的向上前方旋转的车门； ??c)翼开式 — 近年轿车上呈现的一种向上旋转敞开的车门。 ②平移式——拉门、外摆式车门（外移门）等。 1 2．按结构，分为： ·无骨架式——车门由表里两部分冲压钣件组焊而成，大部分司机门、 折叠门均选用此结构； ·有骨架式——车门表里蒙皮焊接在骨架上——外摆式乘客门。 3．按门叶的数目，分为： ·单叶式（单扇门）——如司机门、安全门、单叶乘客门等； 旋转式 平移式 旋转式 ·双叶式——乘客门 折叠式 — 旋转折叠(两叶一组) 平移式 — 双叶外移门（一前一后） ·四叶式——四叶式折叠门（两叶一组），首要用于城市客车。 各类车型的驾驶员用门，卡车及轿车车门多为旋转式，开门方向能够 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）首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、对车门规划的要求 2 1．具有必要的开度，并能使车门停在最大开度上，以确保上、下车方 便； 2．安全牢靠。封闭时能锁住，行车或撞车时不会自动翻开； 3．开关便利，操作便利——升降玻璃，锁止等，或在低气压下（≤ 0.3MPa） 也能敞开灵敏; 4.具有杰出的密封性——触及密封胶条特性、规划精度、空隙巨细、 配 合精度等； 5．具有满意的刚度，不易变形下沉，行车时不振响； 6．制作工艺好，易于冲压成形，便于设备附件和保护调整； 7.外形上与整车和谐； 8．操作组织有必要易于挨近，便于调整保养。 3 外摆式车门规划 近年来，跟着客车技能的开展和造型技能的掠取，以及对客车乘坐舒 适性要求的不断进步，在远程和旅行客车上，外摆式车门逐步替代了传统 的折 叠式车门。相对于折叠式车门，外摆式车门具有以下长处： 1.开度大，确保上下车便利； 2.具有杰出的密封性，且密封简略； 3.开关便利、灵敏，操作便利； 4.刚性较好、不易变形下沉, 行车时不易发生振荡噪声； 5.外形与整车和谐, 无洼陷, 行车时空气阻力小, 造型漂亮； 6.制作工艺好，便于冲压成型。 一、外摆门的规划要求 外摆门规划除了要满意客车车门设 计的一般要求外，还须满意以下要求： ①启闭灵敏、平稳，开关速度适中， 挨近封闭时应缓冲，行进中能有用锁止； ②乘客门可由驾驶员、售票员独自 操控或一起操控，但有必要设有标明乘客 门所在状况的信号设备； ③在或许夹住乘客的乘客门边际，应在其每扇门的全长上设备宽度 至少为４０mm 的橡胶密封条； ④除城市客车外，其他客车都应设备门锁； ⑤车门所用的密封胶条应无漏光、无脱空等显着的装置导游； ⑥车门无开裂和锈蚀，不得有或许使人至伤的尖利杰出物； ⑦内、外装修资料应具有阻燃性； ⑧有必要运用安全玻璃（一般为钢化玻璃），且契合 GB9656 的要求； ⑨门窗不答应粘贴遮阳膜之类的阻碍驾驶员视界的装修物或附加 4 物。 二、外摆门的结构 外摆式乘客门的门扇靠反转臂支撑, 依托转轴的翻滚带动门扇作 近似于平行移动的运动。 右图为该类车门的结构简图。 门体经过两个销轴与反转组织的 两转臂衔接, 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。 三、外摆门的运动规划 1.外摆式乘客门的结构参数模型 外摆式乘客门的结构参数模型 L：门框的宽度； O：转轴中心； D：下拉杆的活动铰支点； E：下拉杆的固定铰支点； 5 F‘：自动臂活动铰支点； F ：门扇处于敞开方位时的自动臂活动铰支点。 2.外摆式乘客门的运动原理 外摆式乘客门的运动原理即四连杆组织的运动，简化如下图。 当杆 c 绕 O 点翻滚时，杆 a 也按杆 c 同一方向运动，而杆 b 则作平 行移动。假如将杆 b 作成门体，杆 c 作为自动臂，杆 a 作为下拉杆（束缚 杆），杆 d 作为车体，则此组织即构成外摆式平移乘客门的运动体系。 外摆式乘客门运动原理图 3.外摆式乘客门的运动规划办法 ·运动规划详细便是确认： ·转轴中心点 O 的方位； ·自动臂活动铰支点 F 的方位； ·下拉杆的活动铰支点 D 及下拉杆的固定铰支点 E 的方位。 ⑴ 转轴中心点 O 的方位、自动臂（弯臂）活动铰支点 F 的置的确认 自动臂带动乘客门运动，它的长短和方位将会直接影响乘客门的运 动、开度和方位，确认 O 点、F 点的办法有作图法和核算法。 选用作图法确认 O 点和 F 点的方位时，先定其间一点，经过作图法求 作另一点。以下介绍运用作图法先确认 O 点，再确认 F 点的办法。 6 ①作两条与门体内蒙皮相平行且间隔为 e 的直线(c 值现已确认)； ②初定 a1=1/2*l，初定 x 值； ③以 O 点为圆心，OF1 为半径画圆，交 q 线 时对应的残留量，比较 x1 与 x 的巨细，当 x1 在 x 所答应的改变范围内时即可确认 F1 的方位便是 F 点的方位； ⑤当 x1 不能满意条件时，加大或减小 a ，相同办法，给 a 取值 a2， 重复③④，直到满意条件停止。但是有一点，a 的值不能太小，即 F 点不 能离门宽中心太远。不然就要考虑 O 点方位的调整。 ⑵下拉杆两头的铰接中心点 D、E 方位的确认 为了车门在运动进程中尽或许的平稳，束缚杆与车门的铰接点应尽量 安置在车门的接近前边际的当地，且应尽量诀窍门体厚度方向的中心，这 样下拉杆（束缚杆）的活动铰支点 D 就确认了。 下拉杆（束缚杆）的固定铰支点 E 的确认： a.衔接 D 和 D1，并作其笔直平分线，那么 E 点必诀窍笔直平分线 上； b.作直线 DE 平行于 OF,交 DD1 的笔直平分线于 E 点，则 OFDE 为平 行四边形，此刻门体必能做平移运动； c.剖析用上述办法作出的 E 点是否契合要求。 ⑶ 外摆式乘客门的运动轨道核算(即特征点 T 的轨道) 阐明：X 轴与车身纵向平行，且指向车后方，Y 轴与车身横向平行， 且指向车外，转轴中心 O 与坐标原点 O 重合。φ 1, φ 2, φ 3, φ 4, φ 5 7 别离为 L1,L2,L3,L4,L5 与 OX 方向的夹角。 经过车门的运动规划，即 O、F、D、E 点的确认进程可知，在具 体确认固定铰接点的进程中，咱们首先应考虑选用彻底的平行四连杆机 构，以确保车门的平动特性，并在客观答应的条件下尽或许的将 D、E 点 外移，以使该平行四连杆组织的四个铰接点诀窍同一直线上。称颂尽量缩 短下拉杆和弯臂的长度，这样能够确保车门敞开瞬间 T 点的速度方向与车 身横向的夹角很小，挨近于笔直，然后确保车门与门框的空隙能够很小， 又确保了车门的彻底平动的特性。 四、外摆门的进步量的确认 准则：门体进步量的巨细有必要与： ①门框和门体的密封胶条尺度、形状； ②限位锁止块的尺度、形状； 这四方面相和谐。 ③门泵所答应的进步量； ④门框及门体铝型材的尺度、形状。 8 Z：门体的进步量； Z1：由限位锁止块所决议的门体的最小进步量； Z2：门框上部与门框密封胶条 1 的短部下平面之间的间隔； Z3：两胶条根部顶平面之间的间隔； Z4：门框密封胶条 1 的长部的长度； Z5：门框密封胶条 1 的短部下平面与门体密封胶条 2 的根部顶平面 之 间的间隔。 五、外摆门的密封 乘客门是尘埃、雨水、噪声进入客车内的首要通道之一，乘客门密 封性的好坏联系到客车的乘坐舒适性。 杰出的密封不只能够防尘防雨，还能够起到阻隔车外噪音的效果。 防雨密封限值 防尘密封限值 9 车门归于活动部件，只能选用密封胶条来进行密封。 乘客门的密封包含门体前、后边框密封，门体上边框密封，门体下 部密封。 1.门体前、后边框密封 门体的前、后边框选用右图所示的双密封结构能够获得杰出的密封 效果。 2.门体上边框密封 门体前、后边框密封 3.门体下部的密封 门体上边框密封 此处的密封应依据门扇与踏步处的结构方式，密封方式采纳右图的密 封结构。胶条被门扇上提时紧缩，构成杰出的密封。 六、外摆门的骨架规划 10 外摆门的骨架比较简略，其骨架规划中最重要的问题及难点是确保车 门的弧度与侧围弧度和车门立柱的合作。 七、结束语 以上仅就客车外摆式乘客门的结构和规划作了一般性的介绍。在实践 规划作业中，还需依据详细车型的详细结构不断地调整。 按上述办法作图后, 应按勇猛制作简略的模型, 验证其是否与门框立 柱发生干与, 并确保车门与门框周边空隙最小。 别的, 规划中还应校核支撑组织的强度, 避免由于支撑组织强度缺乏 而引起车门下垂、歪斜, 形成封闭不严、门锁失灵、行进中振响等毛病。 外摆式乘客门具有许多长处, 现在世界上大部分客车都选用了这种 乘客门结构。此外，也有一些厂家选用电动外摆式乘客门。 外摆式乘客门也存在一些缺乏, 如敞开时要求车外空间较大, 而封闭 时转臂组织又占有了车内较大空间。所以, 外摆式乘客门大多用于旅行客 车和远程客车上。 11 气动双扇折叠门规划 现代公交客车车门根本上都选用了双内摆门结构，而折叠门在我国上 世纪则是车门的主导产品。传统气动折叠门虽然在密封、噪声等方面与内 摆门比较都处于劣式，且因结构友谊，门体难以与整车造型和谐一致，故 渐有淡出之势。但由于规划、工艺简略，在普通型客车上仍有选用。 首要用于中、大型客车的乘客门。 一、特色： ①乘客门由两叶门扇组成，彼此用铰链联接； ②由气动门泵驱动，完结关、闭； ③适用于远间隔操作。——许多中等级低客车运用。 优：·结构简略，制作便利，成本低； ·操作便利——只需驾驶员操控气源开关； ·敞开、封闭牢靠； 缺：·密封性较差——上、下门缝和门轴处密封困难； ·门敞开、封闭将占用必定的踏步空间——使踏步台阶削去一块； ·难以与车身外形和谐； ·门敞开、封闭进程中噪声较大。 由于上述缺陷，约束了这种门在中、高级客车上的运用，但因结构简 单、成本低、牢靠，现在在中、等级低大客车——远程、集体、城市客车上 得到了广泛选用。 二、折叠门的结构 气动折叠乘客门是以客车本身气源为动力，依托门泵的往复运动带动 门轴旋转，然后完结乘客门的开关。 右图为气动折叠乘客门，首要由气泵、 导向、锁止、限位、门体等设备组成。 ①门泵组织置于门上部罩壳内，自动门 体与门轴连成一体，门轴上端靠轴套固定 在门泵托盘上，并与气泵的转臂衔接，传 递动力； ②门轴下端装在轴承座的球轴承上，轴 承座固定在地板骨架上。 ③从动门体经过铰链与自动门体相连， 12 其上端装有导向轮，能够在导轨内运动，确保乘客门封闭时在 Y 轴上 的方位； ④在导轨两头及从动门体下端还别离装有上、下限位设备，以确保乘 客门起闭时的临界点和封闭时的方位。 二、折叠门的运动机理 一般用几许剖析法研讨折叠乘客门的机械运动原理，找出其运动规则 和运转轨道（见右图），然后确认导向轮 1、铰链 2、从动门体 3、自动门 体 4、门轴 5、门泵之间的彼此装置方位，并作模型验证其是否与门框等 部件发生干与，然后确认乘客门与车体的周边空隙。 折叠乘客门的作图校核： 1）确认从动门导向轮在车身 X 方向的固定点 剖析自动门体、从动门体的运动轨道能够发现，导向轮一直在滑道 内沿 X 方向运动，自动门体、从动门体在铰链的效果下，一直与 X 轴构 成一等三角形，即长度 b 应与 a 等长。 2）折叠乘客门最小发动角 A 的设定 剖析自动门体、从动门体的运动轨道和乘客门敞开时的状况能够发 现，当发动角 A 为 0 时乘客门净宽最大，称颂保留了乘客门正常封闭的 最小发动视点，然后确认出乘客门敞开状况时上限位块需固定的方位 c 值。 13 三、车门的自锁与摩擦角 1．导向组织规划 ①滑块导向 滑块导向的折叠门简图如图所示，取滑块为剖析目标： 折叠门结构简图 滑块受废物 驱动效果力： Q=Q′ ——驱动力 摩擦力： F=Q·sinθ = Q′·sinθ 当驱动力 Q 满意大且坚持不变时，F 随偏角θ ↑而逐步↑，F→Fmax 的 偏角θ 在力学上称为摩擦角，用φ m 标明。 只需：θ ≤φ m，则不管 F 怎样大，滑块都坚持停止状况→自锁现象。 当θ 再增大，滑块将沿导轨运动。 摩擦角φ m 的巨细与滑块及导轨资料和外表状况——粗糙度、温度、湿 度等有关。常用资料的摩擦角见表： 常用资料的摩擦角 资料称号 钢—钢 无润滑剂 有润滑剂 静摩擦系数 摩擦角φ m 静摩擦系数 f 摩擦角φ m 0.15 8°32′ 0.1～0.12 5°43′～6°51′ 钢—铸铁 0.30 16°42′ 钢—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,以翻滚替代 滑动,可大大削减摩擦阻力。受力剖析 如图。 14 滚轮在驱动力 Q 效果下临界翻滚时: θ =φ m ——偏角=摩擦角 θ ′sinθ ·R=θ ′cosθ ·δ 联解上两式得： φ m=arctg ? R 式中：R——滚轮半径； δ ——翻滚阻力系数，对钢质导轮和钢轨：δ =0.5。 则摩擦角： φ m=arc tg 0.5 R 一般，随 R↑→φ m↓。见下表： 翻滚摩擦角（钢轮——钢轨） 滚轮半径 R mm 4 5 6 8 10 15 20 摩擦角φ 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） θ φ m —— 偏角θ 摩擦角φ m 可见，只需所选的偏角契合上述条件，即可确保折叠门不发生自锁。因而， θ 角的选定是折叠门规划的关键问题之一。 折叠门的死域 S： S 的最小值 Smin 与摩擦角φ m 的联系为： Smin=2Lsinφ m 式中：L——折叠门单扇宽度，mm。 上式标明，当门单扇宽度确认后为战胜车门自锁所有必要的最小死域 Smin 由摩擦角φ m 所决议。 由滑动摩擦角和翻滚摩擦角的表中数值比较可知： 一般状况下：φ m 滚φ m 滑 所以：①选用滚轮导向是削减车门死域 S，进步车门开度的一个有用 办法。 ②车门能否自锁仅与偏角θ 的巨细有关，与驱动力（门泵）Q 的 15 效果方位和方向无关。 可见，在规划折叠门时，设置发生驱动力 Q 的门泵只须从省力和详细 运动结构方面去考虑，而无须考虑车门的自锁。称颂，选用滚轮导向，可 以进步车门开度。 三、传动组织规划 折叠门的传动组织规划能够选用作图法和解析法。 作图法——作图作业量较大，差错较大。 原因：运动进程中，组织的受力状况不断改变，影响组织受力状况的 参数许多。此外，存在不可避免的作图差错。 解析法——可对整个运动循环的一系列方位进行剖析，使规划者了解 传动组织各参数改变时对传动组织受力状况的影响，为改善规划供给依 据。 缺陷：核算作业量大，有必要凭借核算机完结。 1．核算模型树立 ①根本假定： a）车门及各受力杆件均为刚性体； b）疏忽各传动副的内摩擦； c）不考虑制作和设备差错。 ②树立数学模型： 依据根本假定，可把折叠门传动组织简化为图示平面运动组织模型来 进行研讨。 16 图中：1-主门板；2-副门板；3-气缸；R—车门封闭度； A、B—门泵尾部设备尺度； x、c—活塞杆端部衔接点方位尺度； Q—门泵活塞推力； F—与乘客触摸的门板边际效果力 1°树立门泵固定端方位尺度 B 的函数联系式： 设：车门全开状况下，φ =φ 0≥φ m S=S1 而：B2=X·cosφ +C·sinφ B1=[S2-（A+X·sinφ -C·cosφ ） ]2 1/2 则：B=X·cos φ 0+ C·sinφ 0+[S12-（A+X·sinφ 0-C·cosφ ） ]2 1/2 0 ···① 若令：φ =90°，即可求得封闭时的 B 值，此刻 S=S2。 B90°=C+ S22 ? ?A ? X ?2 2°树立门泵长度的函数联系式： 将①式展开得：S21=A2+B2+C2（sin2φ +cos2φ ）+X2（sin2φ +cos2φ ） +2X（Asinφ -Bcosφ ）-2C（Acosφ +Bsinφ ） 由三角函数根本联系知：sin2φ +cos2φ =1 1 ∴ S1=[A2+B2+C2+X2+2X（Asinφ -Bcosφ ）-2C（Acosφ +Bsinφ ）] 2 ……② 3°树立力的函数联系式： 由受废物，对 0 点取矩： T·sin2φ ·L=Q·cos（180°-θ 0-θ 1）·X+Q·sin（180°-θ 0-θ 1）·C·····③ 17 展开得：2TLsinφ cosφ =-Q（cosθ 0cosθ 1-sinθ 0sinθ 1）·X + Q（sinθ 0cosθ 1+cosθ 0cosθ 1）·C ······③ 依据力的平衡可得： T′sinφ =F+N·f， T′cosφ =N ……④ ∵ cosθ 0= C ， X 2 ?C2 sinθ 0= X X 2 ? C2 由余弦定理得： cos ? 1 ? X 2 ?C2 ? S 2 ?(A2 2S X 2 ? C 2 ? B2) 4S 2 (X 2 ? C 2 ) ? (X 2 ? C 2 ? S 2 ? A2 ? B 2 )2 sin ?1 ? 2S X 2 ? C 2 而 T=T′ 将上面联系式代入③、③′式，收拾后可得： F?Q X2 ?C2 ?[(X 2 ?C2 ?S2 2Lsin ? ? A2 ? B2)/2?S]2 ? (tg? ? f) ⑤ 当车门悉数封闭时，设 S=S2，由图依据几许原理可得： ∵ cosα = A ? X ， S2 sinα = B ? C S2 ∴ P·L=Q·cosα ·C+Qsinα ·X =Q· A ? X ·C+Q· B ? C ·X S2 S2 而：S2= (A ? X )2 ? (B ? C)2 当车门悉数封闭时，车门的锁止力 P 为： ……⑥ P=Q· C ? (A ? X ) ? X ? (B ? C) L ? S2 18 = Q(CA ? XB) L ? (A ? X )2 ? (B ? C)2 2．求解办法 ……⑦ ①束缚条件 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。 为确保最大开度，应使 S1Smin； 考虑必定余量，取：S1=Smin+5mm； 为确保车门能彻底闭合，应使 S2Smax； 考虑必定余量，取：S2=Smax-5mm； 为充分运用门泵行程，取束缚条件： Smax-15mmS2Smax-5mm 2°乘客门的敞开条件 由式④知，tgφ = F ? N ? f ，即 tgφ 0f0 N 因而，车门处于最大开度状况下不能自锁。 依据要求，车门在气压 0.3MPa 的状况下，应能启闭灵敏。由于结构 和制作精度等方面的原因，考虑到必定的余量。 取： F≥2N 来操控。 3°乘客门安全条件的约束 按有关规范，在正常的气压条件（0.6MPa）下，敞开或封闭车门的力 达 135～155N 时，乘客门应回复到初始方位。 许诺公共轿车研讨委员会指出，把一个直径为 100mm 外裹编织物的圆 柱体挤压在封闭的门扇页之间，用少于 180N 的力能取出它。为此，规则： 在：sinφ =（1- 50 ）时，车门边际的推力 F 应小于 155N。 L 别的，在风险状况下，应确保乘客或救援人员在车内和车外能强行 翻开车门。因而，门泵压力在 0.6MPa 时，求得的车门锁止力：P300N。 ②程序编制 19 按以上所建数学模型，编制核算程序。 ③数据输入 1°输入车门开度角φ 0——φ 0 的值依据车门的结构而定。 一般：φ 0φ m——自锁角 2°输入φ m=arcsin（1- 50 ）——确认在正常气压 0.6MPa 封闭时， L 车门边际的效果力； 3°输入门泵推力 Q1（气压 0.3MPa）、Q2（气压 0.6Mpa），以及门泵最 小长度 Smin 和最大长度 Smax； 由于门泵一旦选定，在气压必定的状况下推力 Q 必定，Smin、Smax 一 定。 4°输入折叠门单扇宽度 L 和门上门泵设备点距门的间隔 C。L、C 值 可依据需求确认。 5°为挑选满意束缚条件的 X 值和 A 值，将 X、A 作为循环变量输入。 设：循环变量 X 的初值为 X1，终值为 X2，增量Δ X； 循环变量 A 的初值为 A1，终值为 A2，增量Δ A。 四、车门封闭速度剖析 对②式求导，可得车门运动速度方程，即车门速度随开度角φ 的改变 联系。该部分的内容由我们自学推导。 最终可得：当φ 大于某值时，恒有： cosφ sin（arc tg C + arc tg B ） X A 即在φ 大于某值时，恒有： dV门 d? ? 0 可见，当φ 大于某值时，关门速度跟着φ 角的增大而↓，满意许诺公 共轿车研讨委员会提出的“关门速度要适中，在最终的 1/3 段要逐步减速” 的要求。 20 五、折叠门的密封 乘客门的密封结构向来是每一位规划师要点考虑的内容，乘客门上部 密封结构见左下图；而下密封结构选用平胶板固定在门体上的方式；侧壁 的密封结构见下图。 21