某轎車前車門的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化

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第2周( 3月8日~3月14日)：結(jié)合任務(wù)書制定設(shè)計方案，撰寫開題報告。 （3） 第3周(3月15日~3月21日)：查找相關(guān)設(shè)計資料或手冊，結(jié)合威馳轎車結(jié)構(gòu)，進行車門的設(shè)計，制定設(shè)計方案，并了解各輔助元件的結(jié)構(gòu)特點 。 （4） 第4周( 3月22日~3月28日)：根據(jù)設(shè)計方案，完成完成限位器設(shè)計；后視鏡設(shè)計；外板設(shè)計；內(nèi)板設(shè)計，繪制圖紙。 （5） 第5周(3月29日~4月4日)： 繪制圖紙，繼續(xù)完成門鎖機構(gòu)設(shè)；密封設(shè)計；玻璃升降器設(shè)計；。 （6） 第6周(4月5日~4月11日)：繼續(xù)繪制圖紙。完成防撞梁設(shè)計及門玻璃等設(shè)計。根據(jù)設(shè)計方案，完善功能。 （7） 第7周(4月12日~4月18日)：繪制零件圖，完成相應(yīng)部件的校核。撰寫設(shè)計說明書。 （8） 第8周(4月19日~4月25日)：接受中期檢查。 （9） 第9周(4月26日~5月2日)：對中期檢查的不足之處進行修改。 （10）第10周(5月3日~5月9日)：對設(shè)計草圖進行修改，進一步完善設(shè)計。 （11）第11周(5月10日~5月16日)：進行相關(guān)校核。 （12）第12周( 5月17日~5月23日)：完成設(shè)計圖紙及說明書初稿。 （13）第13周( 5月24日~5月30日)：說明書及圖紙送審，根據(jù)審閱老師意見進行修改。 （14）第14周( 5月31日~6月6日)：預(yù)答辯。 （15）第15周( 6月7日~6月13日)：修改預(yù)答辯中發(fā)現(xiàn)的問題準(zhǔn)備答辯。 （16）第16周( 6月14日~6月20日)：修改預(yù)答辯中發(fā)現(xiàn)的問題準(zhǔn)備答辯。 （17）第17周( 6月21日~6月27日)：答辯。 五、主要參考資料 [1] 王宏雁，徐少英.車門的輕量化設(shè)計.汽車工程，2004,(03) [2] 古正氣。轎車車身.人民交通出版社，2002,(10) [3] 崔建，昆周偉.轎車車門斷面設(shè)計的原則和方法.上海理工大學(xué)學(xué)報，2008. 六、備注 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 開題報告 設(shè)計（論文）題目:某轎車前車門的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級: 學(xué) 生 姓 名: 導(dǎo) 師 姓 名: 開 題 時 間: 指導(dǎo)委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 開題報告 學(xué)生姓名 院系 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)、班級 指導(dǎo)教師 職稱 從事 專業(yè) 是否外聘 □是■否 題目名稱 某轎車前車門的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1、課題研究現(xiàn)狀 中國政府已將汽車工業(yè)確定為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。隨著《汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策》的頒布實施，中國汽車工業(yè)步入了新的歷史發(fā)展階段，1998年中國汽車產(chǎn)量達到了162.8萬兩，居世界第十位。但是汽車工業(yè)要成為真正的支柱產(chǎn)業(yè)，則必須具備自我發(fā)展能力。盡快建立中國汽車工業(yè)的技術(shù)開發(fā)體系，形成自主開發(fā)產(chǎn)品的能力，這將關(guān)系到汽車工業(yè)發(fā)展的全局和長遠規(guī)劃。 轎車車身占整車總成本的1/2-1/3，是轎車產(chǎn)品商品性的重要標(biāo)志。在激烈的市場經(jīng)濟中要求企業(yè)不斷的更新車型，以適應(yīng)開發(fā)市場需求的新產(chǎn)品。由于在轎車設(shè)計中，其車身更新頻度高，技術(shù)進步快，因此將擁有轎車的車身開發(fā)能力最為形成轎車自主開發(fā)的突破口，具有非常重要的意義。 從日本、美國和西歐近幾年上市的新產(chǎn)品來看，車身外型設(shè)計成了整體流線型與局部棱角型相結(jié)合的設(shè)計方法，這是一種新的發(fā)展趨勢。而在車身結(jié)構(gòu)方面，近年來出現(xiàn)的新變化主要體現(xiàn)在，在保證及提高抗碰撞能力的同時想方設(shè)法減少車身質(zhì)量。據(jù)最新報道，國外汽車的自身質(zhì)量與過去相比減輕20%-26%。歐洲汽車設(shè)計人員預(yù)測，在今后10年中，轎車自身質(zhì)量還將減少20%。目前，減少質(zhì)量的方法主要有兩種：一是盡量減少零件數(shù)量(有些車型的車身骨架零件數(shù)已由400個減到了75個，質(zhì)量減少30%)；二是大量采用復(fù)合材料和輕質(zhì)材料，如鋁、鎂合金等。據(jù)有關(guān)資料介紹，德國奧迪轎車A8系列的新車型采用了全鋁制車身后，減少質(zhì)量15%，油耗隨之降低5%-8%。近年，日、美、歐轎車所產(chǎn)生的車身結(jié)構(gòu)，主要有獨立式鋼制車身、組合式鋼制車身、鋼制立體框架和鋁制立體框架等幾種形式。分析表明，在未來的十余年間，車身結(jié)構(gòu)將得到進一步的改進。其重點將是減少質(zhì)量、提高效率和降低成本。 目前，國產(chǎn)汽車平均耗油比發(fā)達國家同類型車高出15%-23%，載貨汽車的質(zhì)量利用系數(shù)低11%-20%。這與我國的道路條件差、零部件加工精密度低等因素有關(guān)，也與結(jié)構(gòu)設(shè)計較粗糙以及輕質(zhì)材料使用量少有關(guān)。與國外相比，由于我國的車型自主開發(fā)尚處于初級階段，所以汽車輕量化材料和輕量化設(shè)計方法方面的研究也非常少。這些年來，我們國家的汽車工業(yè)一直在走著一條引進開發(fā)的路子。雖然，在引進技術(shù)的過程中我們也做了大量的國產(chǎn)化工作，但是，輕質(zhì)材料及它所帶來的汽車輕量化問題一直以來都沒有引起足夠的重視。 目前在轎車車身開發(fā)技術(shù)方面，國內(nèi)和國外存在著明顯的差距，尤其表現(xiàn)在以下主要方面：開發(fā)水平低、開發(fā)周期長；開發(fā)、試驗設(shè)備少，種類不全，不成套；基礎(chǔ)研究不夠，資料經(jīng)驗積累缺乏；缺少有經(jīng)驗的、掌握先進開發(fā)技術(shù)的人才等。這些因素制約著轎車車身自主開發(fā)工作的開展。 2003,年，面對國際汽車工業(yè)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展態(tài)勢，上海汽車工業(yè)(集團)總公司創(chuàng)造性地提出了“超前開發(fā)、聯(lián)合開發(fā)、自主開發(fā)”的思路。超前開發(fā)，就是抓好世界起跑線項目，根據(jù)世界汽車安全、節(jié)能、環(huán)保三大主題，進入到世界汽車技術(shù)的前沿領(lǐng)域，努力縮短與世界先進技術(shù)水平的差距。為此，上汽集團汽車工程研究院聯(lián)合有關(guān)高校、研究所及企業(yè)，組成了設(shè)計．材料．工藝為一體的研究群體，從占整車質(zhì)量40％的車身入手，共同研究汽車車身輕量化技術(shù)路線。 車門是汽車最重要的大型覆蓋件，在車身質(zhì)量中占有很大的比例，而且無論車身采用何種結(jié)構(gòu)型式，車門的結(jié)構(gòu)和材料的使用都是相對獨立的。所以，對車門的輕量化研究，不僅可以在一定程度上降低整車質(zhì)量，而且可以獨立于車身之外單獨展開。對車門輕量化的研究，不僅可以總結(jié)出一種關(guān)于車門輕量化設(shè)計的方法，而且可以作為整車輕量化研究的突破口。 2、選題的目的和意義 目的： （1） 本項目研究的主要目的是要求對轎車前車門的結(jié)構(gòu)及功能特點進行分析，并根據(jù)轎車前車門的位置及功能特點選擇前車門的具體結(jié)構(gòu)形式，按照車門的有關(guān)設(shè)計要求具體設(shè)計一轎車前車門，并完成車門具體尺寸的計算和相關(guān)校核。使其質(zhì)量水平能夠達到國內(nèi)一流水平。 （2） 通過課程設(shè)計，鞏固以前所學(xué)的知識，加深對汽車結(jié)構(gòu)、原理、組成部分的理解，進一步掌握CAD、Pro/E等軟件的應(yīng)用為以后的工作打下堅實的基礎(chǔ)，做到學(xué)以致用。 意義： 車門作為汽車最重要的組成部分，是車身側(cè)面最富變化和最受人關(guān)注的對象，可以說車門的造型直接地體現(xiàn)了整車的韻味和質(zhì)感。而其設(shè)計也直接影響到汽車的行駛安全性，側(cè)面視野性，進出方便性，密封性及噪聲等。是汽車車身設(shè)計過程中的一個重要環(huán)節(jié)。 二、設(shè)計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 1、本設(shè)計的主要內(nèi)容: （1）轎車前門研究現(xiàn)狀 （2）轎車前門整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 （3）轎車前門尺寸參數(shù)設(shè)計 （4）轎車前門尺寸參數(shù)相關(guān)校核 （5）利用CAD、Pro/E等軟件繪制工程圖、建立實體 2、擬解決的主要問題: （1）設(shè)計一個符合所給參數(shù)的轎車前門 （2）對轎車前門的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行合理的布局； （3）盡量使所設(shè)計的車門應(yīng)具有足夠大的強度、剛度和良好的振動特性； （4）對所設(shè)計轎車前門尺寸參數(shù)相關(guān)校核； （5）掌握CAD、Pro/E等軟件的操作方法，并進行零件圖測繪、實體圖裝配等。 三、 技術(shù)路線（研究方法） 收集相關(guān)資料查找信息 撰寫開題報告 確定車門類型 初步確定車門邊界 車門結(jié)構(gòu)分析 車門附件布置 運動校核 車門的尺寸參數(shù)強度校核 安全性校核 CAD繪制裝配圖、零件圖 完成設(shè)計說明書 四、進度安排 （1） 第1周( 2月28日~3月7日)：查閱參考資料，收集相關(guān)技術(shù)資料，了解威馳轎車前門的結(jié)構(gòu)及功能。 （2） 第2周( 3月8日~3月14日)：結(jié)合任務(wù)書制定設(shè)計方案，撰寫開題報告。 （3） 第3周(3月15日~3月21日)：查找相關(guān)設(shè)計資料或手冊，結(jié)合威馳轎車結(jié)構(gòu)，進行車門的設(shè)計，制定設(shè)計方案，并了解各輔助元件的結(jié)構(gòu)特點 。 （4） 第4周( 3月22日~3月28日)：根據(jù)設(shè)計方案，完成完成限位器設(shè)計；后視鏡設(shè)計；外板設(shè)計；內(nèi)板設(shè)計，繪制圖紙。 （5） 第5周(3月29日~4月4日)： 繪制圖紙，繼續(xù)完成門鎖機構(gòu)設(shè)；密封設(shè)計；玻璃升降器設(shè)計；。 （6） 第6周(4月5日~4月11日)：繼續(xù)繪制圖紙。完成防撞梁設(shè)計及門玻璃等設(shè)計。根據(jù)設(shè)計方案，完善功能。 （7） 第7周(4月12日~4月18日)：繪制零件圖，完成相應(yīng)部件的校核。撰寫設(shè)計說明書。 （8） 第8周(4月19日~4月25日)：接受中期檢查。 （9） 第9周(4月26日~5月2日)：對中期檢查的不足之處進行修改。 （10）第10周(5月3日~5月9日)：對設(shè)計草圖進行修改，進一步完善設(shè)計。 （11）第11周(5月10日~5月16日)：進行相關(guān)校核。 （12）第12周( 5月17日~5月23日)：完成設(shè)計圖紙及說明書初稿。 （13）第13周( 5月24日~5月30日)：說明書及圖紙送審，根據(jù)審閱老師意見進行修改。 （14）第14周( 5月31日~6月6日)：預(yù)答辯。 （15）第15周( 6月7日~6月13日)：修改預(yù)答辯中發(fā)現(xiàn)的問題準(zhǔn)備答辯。 （16）第16周( 6月14日~6月20日)：修改預(yù)答辯中發(fā)現(xiàn)的問題準(zhǔn)備答辯。 （17）第17周( 6月21日~6月27日)：答辯。 五、參考文獻 [1] 王宏雁，徐少英.車門的輕量化設(shè)計.汽車工程，2004,(03) [2] 古正氣。轎車車身.人民交通出版社，2002,(10) [3] 崔建，昆周偉.轎車車門斷面設(shè)計的原則和方法.上海理工大學(xué)學(xué)報，2008. [4] 姜連勃，王紹春.汽車車門設(shè)計.汽車技術(shù)，1995：4-5. [5]王望予，張建文.汽車設(shè)計.機械工業(yè)出版社，2004.（08） [6]藏杰，閻巖.汽車構(gòu)造.機械工業(yè)出版社，2005,(08) [7]呂慧瑛.機械設(shè)計基礎(chǔ).北京:清華大學(xué)出版社，2002. [8]黃天澤.汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社，1999. [9]劉自俠.汽車車門設(shè)計的探討[J].天津汽車，2000，（02） [10]鄔晴暉，郭竹亭.國內(nèi)外車身設(shè)計的技術(shù)差距[J].汽車技術(shù)，1999，（08） [11]石琴.基于現(xiàn)代設(shè)計理論的車身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法研究.[博士學(xué)位論文]，2006. [12]《汽車工程手冊》編輯委員會.汽車工程手冊設(shè)計篇[M].人民交通出版社，2001. [13]吳亞良.現(xiàn)代轎車車身設(shè)計.上?？萍技夹g(shù)出版社,1999. [14]溫吾凡編著.汽車人體工程學(xué).長春：吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1991. [15]傅陽春主編.轎車構(gòu)造圖集.北京：人民交通出版社，2003. [16]郟一丁，李文新，周祥庚．進12汽車的構(gòu)造與修理．湖南：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2002. [17]吳鎮(zhèn)著.理論力學(xué).上海:上海交通大學(xué)出版社，1997. [18]楊忠敏.汽車的發(fā)展與未來[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004. [19]Kamal M M. Modern times automobile fabric analysis. Beijing ：People’sTraffic Press ， 1987( In Chinese) [20]Edward Opbroek. Ultralight steel auto closures project . SAE ， 982308.(end) 六、 備注 指導(dǎo)教師意見： 簽字： 年 月 日 摘 要 車門的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化是整車開發(fā)設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)，熟悉車門結(jié)構(gòu)的功能要求、結(jié)構(gòu)特點和較見的結(jié)構(gòu)處理方法是車門結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)；另外，設(shè)計的車門應(yīng)具有足夠大的強度、剛度和良好的振動特性，以滿足車門閉合時耐沖擊性及與側(cè)碰時的耐撞性等各項性能的要求。本設(shè)計依據(jù)威馳轎車的結(jié)構(gòu)尺寸和功能特點具體設(shè)計了一個分體式威馳轎車前車門。 本設(shè)計主要完成了車門限位器設(shè)計、后視鏡設(shè)計、外板設(shè)計、內(nèi)板設(shè)計、門鉸鏈設(shè)計、門鎖機構(gòu)設(shè)計、玻璃升降器設(shè)計、防撞梁設(shè)計及門玻璃等設(shè)計。并且對玻璃升降器進行了交叉臂的計算以及對車門鉸鏈及限位器進行了強度校核。設(shè)計了一個具有一定功能性、安全性、實用性、經(jīng)濟性的威馳轎車前車門。 關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計；轎車車門；分體式；限位器；玻璃升降器 ABSTRACT The structure design and optimization is an important link of the development and design, familiar with the door structure requirements of function, structure features and is seen structure processing method is the door structure design of the foundation; In addition, the design of the door should have enough strength, stiffness and good vibration characteristics, to meet the door closed and resistance to impact and side when touch the crashworthiness of and so on each of performance requirements. This design basis WeiChi cars structure size and function characteristics specific design a car before the door. WeiChi split This design main finished the design of the limit, the rearview mirror design, the board design, design, door hinge in board design, door lock mechanism design, glass lifts design, impact-proof beam design such as glass door design. And the drive to glass cross arm of the calculation and on the door hinges and limit is the intensity. Design with a certain function, safety, practicability and economy of the car door WeiChi before. Key words:structural design,car door,split,door check arm,window regulator 目 錄 摘要 ………………………………………………………………………………………Ⅰ Abstract……………………………………………………………………………………Ⅱ 第1章 緒論……………………………………………………….………………………1 1.1 汽車車門設(shè)計行業(yè)形勢………………………………...……………………1 1.2 車身外形設(shè)計在汽車工業(yè)中的地位和意義……………………………........2 1.3 傳統(tǒng)車身外形設(shè)計方法…..………......…………………….........……………2 1.4 現(xiàn)代車身外形設(shè)計方法...............……...……………….......………………3 1.5 車門流程化設(shè)計….............…………………………..........………………5 1.6 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀…….......…………………….………......…………………6 1.7 本設(shè)計的研究內(nèi)容………………..………………………..…………………6 第2章 車門設(shè)計流程及主要硬點……......………………….………………………7 2.1 車門設(shè)計流程........……………………………………………………………7 2.2 車門設(shè)計的主要硬點…………….…………...………………………………7 2.2.1車門外板設(shè)計…………...........……....……………………………8 2.2.2門鎖設(shè)計……..…………………...……..…………………....………9 2.2.3車門內(nèi)板設(shè)計............................………………………..…………9 2.2. 4 車門密封系設(shè)計和檢查.…………..……………………..…………..……9 2.2. 5 車門鉸鏈設(shè)計……………………………….…………….…..………….10 2.2. 6 車門玻璃以及車門玻璃升降器的設(shè)計………………..………………...10 2.3 本章小結(jié)………..………..................…...………………………………10 第3章 車門布置……………....……… ……………....……………………....……….11 3.1車門玻璃面校核確認…...........………...........……....……………………………11 3.2車門開口線定義與鉸鏈中心定義……..................……………………....………13 3.3車門主斷面設(shè)計................................................………………………..…………15 3.4車門剛性設(shè)計.....................................……...........……………....……..…………15 3.5車門玻璃升降器布置.....................................……...........…………………..……17 3.6車門外手柄布置.....................................……………...........…………..…………19 3.7車門內(nèi)手柄布置.....................................……………...........…………..…………20 3.8內(nèi)板作業(yè)孔、內(nèi)飾板安裝孔及其它孔的布置..............................................……20 3.9密封膠溝的設(shè)計.....................................……………...........…………..…………20 3.10其它部件布置.....................................……………………….............…..………20 3.11本章小結(jié)…………………………………………………………………………21 第4章 車門結(jié)構(gòu)設(shè)計及相關(guān)附件的強度校核…….......….……………………22 4.1 車門參數(shù)化設(shè)計技術(shù)……………………………….......………………………22 4.2 車門的結(jié)構(gòu)形式及特點………………………………….......…………………22 4.3 車門的結(jié)構(gòu)組成....……………………………………….......…………………23 4.3.1車門門體………….......……………………………………………………24 4.3.1.1車門外板……………………………...……………........…..……...24 4.3.1.2車門內(nèi)板……………………………………………..…........……..25 4.3.1.3車門防撞梁…………………………………………........…....……26 4.3.1.4車門加強板……………………………………………............……27 4.3.1.5車門窗框……………………………………………..…........……..28 4.3.2 車門附件…………..…………..……………………………………28 4.3.2.1車門鉸鏈………………………........……………………..………..28 4.3.2.2車門限位器…………………………………………...............…….31 4.3.2.3車門鎖……………....……………….....…………..…...........……..32 4.3.2.4車門內(nèi)外手柄…………………………………...……............…….33 4.3.2.5車門玻璃………………....…………………………................…….34 4.3.2.6車門后視鏡…………………………………...........……........…….35 4.3.2.7車門玻璃升降 器…………..………….…........….....……........….....35 4.3.2. 8車門密封條………………………............………...……........…….38 4.3.3 車門內(nèi)飾件……………………............…………………………………39 4.4 車門設(shè)計的要求及方法………………………………………………………40 4.4.1 車門設(shè)計的要求 ……........……………………………………..………40 4.4.2 剛性要求…………………....……..……………………………………40 4.4.3 耐久性要求…………………..…………………………………………40 4.5 車門設(shè)計的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)…………………………………………………………41 4.6 本章小結(jié)………………………………………………………………………41 結(jié)論………………………………………………………………………………...………42 參考文獻………………………………………………………………….………………43 致謝…………………………………………………………………...............……………44 附錄…………………………………………………………………...............……………45 第1章 緒 論 1.1汽車車門設(shè)計行業(yè)形勢 車門是轎車車身設(shè)計中十分重要而又相對獨立的一個部件，其質(zhì)量直接關(guān)系到整車的舒適性和安全性，其性能直接影響著車身結(jié)構(gòu)性能的好壞。它是車身中工藝最復(fù)雜的部件，涉及到零件沖壓、零件焊接、零部件裝配、總成組裝等工序，尺寸配合和工藝技術(shù)等要求都非常嚴(yán)格。因此，車門要求密封性好、防塵、防水、隔音，如果車門的質(zhì)量差，時間久了容易產(chǎn)生車門卡死、關(guān)閉不嚴(yán)等現(xiàn)象，隨之帶來的噪聲和振動不但降低乘坐舒適性，而且容易造成汽車零部件的損壞。 過去的車型主要以整體式車門為主，如桑塔納、富康、賽歐、派力奧等等，只有在部分高端車型上才使用分體式車門；從不同車系來看，日韓車系更多的采用分體式車門，而一些歐美車型依然沿用整體式車門的結(jié)構(gòu)；從車門內(nèi)部構(gòu)件來看，防撞梁由鈑金件代替過去的管梁結(jié)構(gòu)，限位器由凸輪機構(gòu)式替代了傳統(tǒng)形式的拉桿式，玻璃升降器由雙導(dǎo)軌繩輪式結(jié)構(gòu)取代了傳統(tǒng)的齒輪式結(jié)構(gòu)等等。 由于分體式車門顯而易見的優(yōu)勢，而其缺點也可以通過一些工藝手段輕易的解決，越來越多的車型上開始采用分體式車門，目前幾乎所有檔次的車型都開始采用。而一些老車型在進行換代開發(fā)時也開始用分體式取代原來的整體式車門，如：老款的蒙迪歐和新款蒙迪歐、老款的馬自達323和新款的馬自達3等。 21世紀(jì)以來，“安全、環(huán)保、節(jié)能”的造車?yán)砟钜鸦敬_立。隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車的優(yōu)化設(shè)計包括車門的輕量化設(shè)計都成為研究的重點，其中逆向設(shè)計技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用。然而，從每年交通事故比例看，側(cè)撞要占1/3左右，其致死率僅次于正面碰撞，而致傷率則居第一位。2006年7月1日起正式實施的側(cè)撞法規(guī)主要要求的是車輛側(cè)門結(jié)構(gòu)的安全性。因此，在概念設(shè)計階段完成好車門的布置設(shè)計是轎車前車門結(jié)構(gòu)概念設(shè)計中相當(dāng)關(guān)鍵的一環(huán), 可以為以后的詳細設(shè)計打好基礎(chǔ)。 本設(shè)計將依據(jù)轎車前車門的結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀做進一步改進，充分考慮影響車門開度的各種因素（H點、人體模型尺寸、頭部間隙、高寬度、A柱視野障礙角等），采用Y型防撞梁、三道密封條等設(shè)計，優(yōu)化門鉸鏈、門鎖及門窗附件等的布置，將傳統(tǒng)設(shè)計與逆向造型設(shè)計在汽車車門設(shè)計中的應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合，進行及車門各附件的功能、結(jié)構(gòu)等的分析、計算和校核，總成及零部件的布置，車門密封、通風(fēng)設(shè)計等，最后應(yīng)用Auto CAD等軟件進行繪圖。 1.2車身外形設(shè)計在汽車工業(yè)中的地位和意義 在現(xiàn)代汽車工業(yè)中，車身作為汽車的三大總成之一和新車型的象征，其研制與生產(chǎn)技術(shù)的水平是汽車工業(yè)水平的重要標(biāo)志。車身工程已經(jīng)為汽車工業(yè)中發(fā)展最迅速而最具活力的分支之一。一個總成設(shè)計優(yōu)良的汽車品牌在市場競爭中的成敗主要取決于其外形能否吸引顧客和能否不斷更新。一部汽車的地盤生存周期一般在10年左右，而車身的生命周期只有3~5年。一個國家沒有高水平的車身研制與生產(chǎn)技術(shù)，就沒有自主發(fā)展的汽車工業(yè)，就難以在競爭中獲勝。因此，如何利用現(xiàn)代設(shè)計方法，加快車身設(shè)計總體和外形的設(shè)計，實現(xiàn)產(chǎn)品不斷的更新?lián)Q代，是一個汽車品牌在市場競爭中立于不敗之地的重要法寶。 探討汽車車身設(shè)計的理論和實際意義主要體現(xiàn)在有助于促進汽車車身制造業(yè)的進一步發(fā)展，有助于縮短車身產(chǎn)品的在設(shè)計周期，有助于制造和完善各種外形美觀的車身產(chǎn)品，有助于提高車身產(chǎn)品的制造精度和經(jīng)濟效益。 1.3 傳統(tǒng)車身外形設(shè)計方法 汽車車身外形是汽車結(jié)構(gòu)中與底盤和發(fā)動機并列的三大部分之一，其開發(fā)和生產(chǎn)準(zhǔn)備周期最長，圖紙及工藝準(zhǔn)備的工作量最人，并且還經(jīng)常要改型，不像底盤和發(fā)動機那樣容易做到系列化、通用化。 車身結(jié)構(gòu)的特點在于組成車身外形的各個零部件多為尺寸大而形狀復(fù)雜的空間曲面(即所謂人型覆蓋件)，這些空間曲面無法用一般的機械制圖方法將其完整地表現(xiàn)出來，因而不得不建立立體模型作為依據(jù)。為了使這些圖紙和換型能夠確切地表現(xiàn)出車身的形狀和結(jié)構(gòu)，需要通過一套復(fù)雜的設(shè)計程序來完成。 在傳統(tǒng)車身設(shè)計方法中，車身的設(shè)計信息和數(shù)據(jù)的傳遞主要是靠二維圖紙和主模型，人的手工設(shè)計部分較多。傳統(tǒng)設(shè)計方法無法克服的缺點土要體現(xiàn)在以下幾個方面： 1、人力物力消耗大。傳統(tǒng)的車身設(shè)計開發(fā)需要美工人員、工程技術(shù)人員及其工人通力合作，如二維工程圖(車身曲線圖的繪制)、土模型的制作和保存、模具設(shè)計、制造、研配和調(diào)試、生產(chǎn)準(zhǔn)備中的工藝設(shè)計等都將耗費人量的人力和物力。 2、設(shè)計精度低、周期長。精度低的主要原因在于設(shè)計和生成準(zhǔn)備的各個環(huán)節(jié)之間信息傳遞是一種“移形”，例如由主圖板制作主模刑，由主模型進行加工工藝補充，制造工藝模型，由凸的工藝模型翻成凹的工藝模型，再由工藝模型反靠加工沖模，原始數(shù)據(jù)經(jīng)過這些環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)換，各種人為的誤差就在所難免，導(dǎo)致加工出的模具精度無法保證，只有靠下一步的手工研配來解決。 3、車身定型過早且不能進行并行設(shè)計。傳統(tǒng)車身設(shè)計基本上是一種單向不可逆設(shè)計狀態(tài)，產(chǎn)品一旦定型，修改或改型非常困難，通用化、系列化程度低。 此外，現(xiàn)代汽車的車身零部件由于結(jié)構(gòu)和美觀的需要，空間曲面日趨復(fù)雜化，傳統(tǒng)的設(shè)計方法己很難滿足設(shè)計要求。 傳統(tǒng)的車身設(shè)計方法的流程可用圖1.1來表示。 繪制1:5的車身總布置圖 繪制縮小比例的色彩效果圖 制作縮小比例的油泥模型 繪制1:1油泥模型并繪制1:1黑板圖 繪制1:1的內(nèi)板模型圖 繪制車身主圖版 繪制車身工作圖 繪制主模型 模具設(shè)計和制造 樣式試制、生產(chǎn)準(zhǔn)備 圖1. 1 傳統(tǒng)車身設(shè)計方法流程圖 1.4現(xiàn)代車身外形設(shè)計方法 近幾年來，由于計算機技術(shù)(CAD/CAM/CAE/CIMS等)的迅猛發(fā)展，車身外形設(shè)計方法己經(jīng)發(fā)生了質(zhì)的突破。在具體的設(shè)計過程中，按照產(chǎn)品設(shè)計信息來源的不同采用計算機輔助設(shè)計的流程上要分為以下幾大類： 1、產(chǎn)品的逆向設(shè)計(仿形設(shè)計)，如圖1.2所示，產(chǎn)品信息來源土要是實物(樣車)、二維圖紙等。 2、產(chǎn)品的正向設(shè)計(概念設(shè)計)，如圖1.3所示，產(chǎn)品信息來源土要是圖片、模型及造型人員的設(shè)計思維等。 3、基于上述兩者之間的交互式設(shè)計(改型設(shè)計)。 汽車造型設(shè)計 總布置圖 設(shè)計思維 設(shè)計思維 1:5油泥模型 平面效果圖設(shè)計 1:1油泥模型 CAD面表模型建構(gòu) 制定曲面分塊方案 油泥數(shù)控銑削造型確定 模擬表面數(shù)據(jù)采集 CAD結(jié)構(gòu)模型建構(gòu) 點云數(shù)據(jù)分析處理 CAE分析 曲面拼接、精修 快速原始制造 曲面數(shù)據(jù)質(zhì)量評估 模型設(shè)計及制造 最終造型審查 樣車試制生產(chǎn)準(zhǔn)備工作 圖1. 2 產(chǎn)品的逆向設(shè)計(仿形設(shè)計) 圖1. 3 產(chǎn)品的正向設(shè)計(概念設(shè)計) 現(xiàn)代車身設(shè)計中大量采用CAD/CAM技術(shù)，這會帶來傳統(tǒng)設(shè)計方法無法比擬的優(yōu)點，主要表現(xiàn)在： 1、提高了設(shè)計精度：造型一旦完成建立了車身外表面的數(shù)學(xué)模型并存入數(shù)據(jù)庫，經(jīng)計算機管理便可以多方共享，為生產(chǎn)準(zhǔn)備、工裝設(shè)計制造提供方便、詳細、準(zhǔn)確的原始依據(jù)，消除了中間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，使模具加工的精度大大提高，并可消除凸凹模之間的研配，使調(diào)試、修改的工作量大為減少。 2、提高了設(shè)計和加工效率，縮短了設(shè)計和制造周期：一方面表面數(shù)學(xué)模型可直接用來進行沖模設(shè)計，提高沖模設(shè)計的成功率，另一方面模具的制造可以通過直接引用CAD模烈進行數(shù)控加工，從而大大提高了模具制造的速度。 3、可以方便地將造刑結(jié)果的CAD數(shù)學(xué)模型用于車身設(shè)計中的各種分析；建立了車身的CAD數(shù)學(xué)模型后，即可用于車身的強度、剛度有限元分析、車身覆蓋件成烈模擬和空氣動力特性模擬，獲得對招個車身設(shè)計的車身剛度，車身安全性，整車空氣動力特性的初始評定，使得設(shè)計的可信度大為提高。有了這樣一個基礎(chǔ)，一般只需要試制一輪樣車作為驗證，產(chǎn)品即可定型。 4、在原設(shè)計基礎(chǔ)上改型和換刑比較容易?？梢员苊獯舐柗辨i重復(fù)性的工作，縮短設(shè)計開發(fā)周期、提高效率。如轎車的二廂、三廂車的設(shè)計，卡車的單排、排半、雙排、寬車、窄車、高頂、平項系列車身的設(shè)計等，均可在一個車身平臺的基礎(chǔ)上衍生多個車身，使得產(chǎn)品的系列化、通用化程度大人提高，極人的滿足了客戶的需求。 1.5車門的流程化設(shè)計 車門是汽車車身結(jié)構(gòu)中重要的組成部分，同時相對獨立，是供乘員或貨物進出的必要通道。車門設(shè)計的好壞直接影響到整車的造型效果、安全性、密封性、視野、噪聲控制以及乘坐空間等諸方面的優(yōu)劣。 車門主要由車門內(nèi)外板、內(nèi)飾板、加強梁、加強板、車門玻璃及升降器、門鎖、內(nèi)外手柄、車門鉸鏈、限位器、車門密封條和車門開關(guān)機構(gòu)組成。車門從布置到設(shè)計再到制造，每一個環(huán)節(jié)考慮的因素都比較多，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。很多時候，各個環(huán)節(jié)是一個循環(huán)反復(fù)的過程，造成了傳統(tǒng)的車門設(shè)計難度與周期很長。 車門設(shè)計必須走流程化的道路，并且要利用先進的計算機平臺做早期的判斷分析、循環(huán)優(yōu)化，是目前我們公司正在努力探索的一個方向。車門結(jié)構(gòu)分析的早期介入，可以及早解決因結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理造成的機能件運動干涉、鈑金成型性差、總成的振動特性無法滿足整車NVH的需要，避免后期修改造成的資金與時間上的大量浪費。 隨著計算機技術(shù)快速發(fā)展，結(jié)合知識工程，各大汽車公司紛紛建立了自己的研發(fā)流程，確立了現(xiàn)代設(shè)計方法在汽車領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。 長期以來，車門設(shè)計一直是一個難點，現(xiàn)代設(shè)計方法的應(yīng)用，使得車門設(shè)計的后期分析可以提前到設(shè)計過程中進行，使設(shè)計的難度降低。車門設(shè)計兼顧的方面多、初期布置復(fù)雜、需要有豐富的知識與經(jīng)驗，基于流程與知識的車門布置很好的解決了這個問題。所以本課題以某款新車的開發(fā)為例，在該領(lǐng)域做一些研究是很有意義的。 1.6 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 基于逆向的現(xiàn)代車身設(shè)計方法日前己在技術(shù)先進的國外汽車行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。世界上比較大的汽車公司都已普遍采用CAD系統(tǒng)進行車身的二維設(shè)計，如車身的總布置(人機工程)、內(nèi)外覆蓋件的曲面結(jié)構(gòu)設(shè)計、零部件結(jié)構(gòu)和裝配設(shè)計、模具設(shè)計，并自動生成相關(guān)的設(shè)計技術(shù)檔。CAM/CAE乃至CIMS技術(shù)應(yīng)用也很普遍。各大汽車制造公司都擁有自己龐大的車身開發(fā)隊伍，而且不惜投入巨額資金建立先進的實驗室，開發(fā)或引進專門的軟件進行車身設(shè)計。 在車身設(shè)計領(lǐng)域應(yīng)用較多的可進行逆向工程設(shè)計的軟件包主要有美國ALIAS公司的Autostudio, IBM公司的子公司Daussault的CATIA, EDS公司的UG、參數(shù)技術(shù)公司的PRO/Engineer等。這些軟件都屬于通用機械設(shè)計軟件，具有較強的曲面設(shè)計、參數(shù)化設(shè)計能力或混和設(shè)計功能，并能支持機械制造的全過程，即設(shè)計建?！こ谭治觥庸ぶ圃?，有些甚至能較好的支持車身設(shè)計的最初階段，即概念設(shè)計(Concept Design)階段(如Autostudio)，并通過一定的手段將其與建模結(jié)合起來，將平面設(shè)計轉(zhuǎn)換為二維模型。 國內(nèi)計算機用于汽車設(shè)計始于70年代。長春汽研所研制了曲面光順程序車身專用功能板，建立了其車身設(shè)計用的圖形庫，開發(fā)了基于逆向工程基礎(chǔ)上的汽車車身表面造型及結(jié)構(gòu)設(shè)計程序系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有繪制車身土圖板和車身零件圖，提供加工主模型NC數(shù)據(jù)，制作土模型的能力。北京汽車摩托車制造公司研制了BJA-BSM車身CAD系統(tǒng)，成功地應(yīng)用于BJ124, BJ125等各種新車型的車型工作。上海通用汽車、上海同濟同捷科技有限公司等對基于逆向工程基礎(chǔ)上車身設(shè)計開發(fā)流程進行了比較深入地研究，形成了一套比較完善的車身開發(fā)程序。但在逆向工程點數(shù)據(jù)處理、曲面表面光順、數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換過程等方面仍存在很多急需解決的問題。國內(nèi)很多中小汽車企業(yè)由于資金、設(shè)備和人員的限制，使得對UG的應(yīng)用水平不高，未能對基于逆向I程基礎(chǔ)上的車身設(shè)計方法進行比較系統(tǒng)的研究和應(yīng)用，或者僅應(yīng)用逆向工程的某一領(lǐng)域，應(yīng)用得最多的也只是對產(chǎn)品做局部或少黃的改動。總的來說，國內(nèi)逆向工程在汽車車身外形設(shè)計中應(yīng)用的深度和廣度與國外先進水平相比還有很大差距，尤其在CAD/CAM、UG集成應(yīng)用等方面還處于起步階段。 1.7本設(shè)計的研究內(nèi)容 本設(shè)計是以威馳汽車開發(fā)項目為依托，主要完成了車門限位器設(shè)計、后視鏡設(shè)計、外板設(shè)計、內(nèi)板設(shè)計、門鉸鏈設(shè)計、門鎖機構(gòu)設(shè)計、玻璃升降器設(shè)計、防撞梁設(shè)計及門玻璃等設(shè)計。并對車門各個機能件選型，結(jié)構(gòu)布置進行了深入的研究。 第2章 車門設(shè)計流程及主要硬點 在本章里，我們將以威馳車的開發(fā)為例，從車門外表面建立發(fā)布開始，到車門生產(chǎn)裝車為止，介紹車門鈑金、密封與機能件的前期布置方法、設(shè)計流程以及簡單介紹后期的技術(shù)處理。 2.1車門設(shè)計流程 1)確定車門類型 一般情況下，車門類型根據(jù)設(shè)計任務(wù)書及使用調(diào)研分析結(jié)果來確定，然后再結(jié)合汽車廠以前產(chǎn)品存在的問題，以及保持結(jié)構(gòu)的先進性、工藝的延續(xù)性等，最后確定車門的類型和選擇車門上的附件。一般在確定車門類型時，我們應(yīng)考慮如下一些因素，車門的實用性、舒適性、安全性、密封性、工藝性和藝術(shù)性等。 2)初步確定車門邊界 在車門類型確定后，就可根據(jù)車身外表面線圖及車身總布置確定車門的尺寸和位置。車身骨架與車門的相對關(guān)系，鉸鏈及門鎖的位置、窗玻璃中心線等。同時車門與座椅的相對位置也很重要，要用人機工程學(xué)的知識進行校核，在確定車門邊界時，各邊界處的結(jié)構(gòu)斷面應(yīng)該初步確定下來。在具體確定邊界線時還可以做一定修改，以適應(yīng)其它的要求。窗玻璃中心線與鉸鏈中心的位置對邊界的走向有很大影響，車門與門洞之間采用幾道密封以及密封條的固定方法都直接影響邊界的確定。 3)車門附件布置 關(guān)于車門附件，除了門鎖、鉸鏈、玻璃升降器三個主要部件外，車門后視鏡 車燈、空調(diào)裝置、音響設(shè)備等也可能布置在車門上。車門附件的布置在車門設(shè)計中占有很大的工作量，而車門結(jié)構(gòu)設(shè)計大部分也是為了解決車門附件的緊固和保證車門附件在使用中的可靠性和方便性。 4)車門結(jié)構(gòu)設(shè)計 進行車門結(jié)構(gòu)設(shè)計，實際就是把前面的工作細化。應(yīng)注意以下幾方面的問題， 要考慮零件的加工工藝，設(shè)計的東西必須能夠制造出來。無論汽車外形設(shè)計如何漂亮，但如果制造不出來，它只是一幅藝術(shù)畫，沒有任何實際功用。車門前端板上通常焊有加強板，因為該處要裝鉸鏈、開度限位器等。此外，還要求保證密封 不干涉等要求，形狀較復(fù)雜對于車門本體上面的兩個角部要考慮與車窗連接的強度以及密封性。所以這部分形狀較為復(fù)雜附件與操縱機構(gòu)的連接應(yīng)滿足易拆裝 不脫落不變形，運動中不產(chǎn)生撞擊等要求。 車門本體也要密封，它可保護附件不受腐蝕。運動件能正常運動在結(jié)構(gòu)設(shè)計中對于制造材料的選擇是很重要的，如鋁制車門比鋼材輕有輕量化的優(yōu)點。車門的各附件要容易裝拆，門內(nèi)板上要留有足夠大的孔洞并考慮玻璃的裝配方法。 5)運動校核 車門是運動件，在設(shè)計時必須進行運動校核，包括鉸鏈、限位器、門鎖的布置，以及車門的形狀和尺寸與車身骨架之間的運動關(guān)系另外要避免車門內(nèi)部附件運動干涉。 6)安全性校核 為了保證安全性，車門必須具有足夠的強度，包括車門與骨架連接的鉸鏈和門鎖在內(nèi)都要進行強度校核。另外，還要檢查是否有尖角或突出物避免碰傷乘員或行人。 當(dāng)然，上述的設(shè)計步驟并不是絕對不變的，要根據(jù)設(shè)計的需要靈活進行各步驟之間的反復(fù)往往要多次進行，如根據(jù)鉸鏈位置等初步確定車門邊界，然后進行附件布置，但布置過程中出現(xiàn)問題又要求重新修改邊界等等。各步驟不斷交叉進行多方面考慮才能保證最終設(shè)計的合理。一旦發(fā)現(xiàn)有不合格的一定要回到前面程序進行修改，切不可馬虎草率以免造成不可挽回的損失。 2.2車門設(shè)計的主要硬點 車門設(shè)計總的設(shè)計原則是由外而內(nèi)、先外板再內(nèi)板、先斷面再數(shù)模、先周邊再內(nèi)部的過程。主要設(shè)計硬點有外板曲面、分縫線、門鎖結(jié)構(gòu)、內(nèi)板結(jié)構(gòu)、密封間隙、鉸鏈中心線長度姿態(tài)、玻璃升降器位置和玻璃曲面等。 2.2.1車門外板設(shè)計 車門外板設(shè)計是在光順好的整體造型面和車門輪廓線的切割面片基礎(chǔ)上加周邊翻邊和門鎖等特征后的車身零件。分縫線和鎖機構(gòu)等是門外板的設(shè)計硬點。分縫線通過2種方法獲得：(1)一般先將汽車內(nèi)外觀面整體造型面光順到A級曲面(CLASS A)，同時將造型邊界線投影到XZ鉛垂平面后光順到A級曲線，然后采用該投影的邊界線投影到光順好的A級大造型面與造型面相交，獲得邊界線，該交線理論上定為A級曲線。(2)另外也可以采用空間曲線光順后與曲面相交，反復(fù)相交反復(fù)光順的方法，相交后將交線進一步光順，重新獲得邊界線，再將該線投影到光順面上獲得更新的邊界線，重復(fù)這一過程直到邊界線達到A級曲線要求，用最后獲得的邊界線作為車門邊界線，并與大的光順面相切割得到車門外板面。 　　外板面設(shè)計好后，將門鎖機構(gòu)等有關(guān)設(shè)計硬點特征加上去便完成了車門外板設(shè)計，較大的門外板需與內(nèi)板或車門側(cè)向防撞梁，采用傳力膠進行支承，不允許直接接觸外板焊接，以防止熱變形和幾何干涉變形。 2.2.2門鎖設(shè)計 　　車門內(nèi)板設(shè)計是先建立門鎖。門鎖與上下鉸鏈共同構(gòu)成車門的3個受力點，因此要求門鎖高度的理想位置居于鉸鏈軸線的中心垂直面；門鎖的位置還應(yīng)保證車門順利開啟和鎖止，因此在后視圖中鎖舌的中心線必須與鉸鏈軸線平行。鎖扣到門內(nèi)板魚嘴口的距離設(shè)計有2種方案：(1)當(dāng)鎖扣超出車門內(nèi)板表面時，直接留足鎖開啟和閉合的余量，超出鎖體口邊緣3 mm；(2)當(dāng)鎖扣不超出車門內(nèi)板表面時，鎖扣到門內(nèi)板魚嘴口的距離在超出鎖體口邊緣的情況下為7 mm以上。這考慮到保證碰撞后車門仍能順利打開。 2.2.3車門內(nèi)板設(shè)計 　　車門內(nèi)板設(shè)計首先依靠主斷面來進行，預(yù)先考慮車門密封要求，確定好設(shè)計斷面，斷面便成為設(shè)計硬點。各汽車廠商為了縮短開發(fā)周期、節(jié)省設(shè)計成本，更多的是根據(jù)已有成熟車型的主斷面加以調(diào)整修改，得到新車的設(shè)計主斷面。主要方法有：(1)肥邊調(diào)整法。當(dāng)新車的外造型面與原車在y方向相差－3～+5 mm，分縫線x方向相差不超過50 mm時，可直接調(diào)整原車內(nèi)板斷面肥邊，其他部分不變，得到新的車門內(nèi)板結(jié)構(gòu)。(2)斷面平移。當(dāng)新車外造型面相對于原車較大時，采用肥邊調(diào)整法，將造成肥邊過短、車門剛度強度不足、車門過重等情況，采用斷面平移法，使原車主斷面平移至原車外造型面與新車外造型面重合，得到新車內(nèi)板結(jié)構(gòu)設(shè)計斷面。 2.2.4車門密封系設(shè)計和檢查 　　車門密封系的設(shè)計主要是車門內(nèi)板與周邊零件如側(cè)圍等的間隙，密封條及其壓縮量的設(shè)計。這兩項車門設(shè)計硬點應(yīng)在設(shè)計之初根據(jù)制造商制造精度確定，制造精度高、公差小，則間隙可設(shè)計得相對較小，密封條壓縮量也可設(shè)計得較??；制造精度低、公差較大，則間隙必須設(shè)計得相對較大，密封條及其壓縮量也要設(shè)計得相對較大。如果設(shè)計得較小，在公差較大的情況下，將出現(xiàn)關(guān)門力過大關(guān)不上或者密封條壓縮量太小關(guān)不緊的情況。 車門密封系的設(shè)計以斷面為主要手段。在車門內(nèi)板和側(cè)圍建模完成后，取車門周邊不同位置的斷面，逐一檢查修改，根據(jù)國內(nèi)廠商的生產(chǎn)精度水平，車門周邊密封間隙應(yīng)取15 mm左右，日本車廠車身制造精度較高，密封間隙多取在10～12 mm。密封條的斷面應(yīng)處于裝配狀態(tài)，這樣可以根據(jù)密封條斷面進行檢查和修改。密封面密封條處于干涉狀態(tài)，干涉不能太大或太少，一般為有效壓縮尺寸的1/3～1/2，這樣既保證了密封效果，又不至于運動件在運動過程中產(chǎn)生過大的噪聲和關(guān)門力。另外在車門與側(cè)圍之間沒有密封的部分要留9～12mm的騰空間隙，以防止干涉。 2.2.5車門鉸鏈設(shè)計 　　車門鉸鏈的設(shè)計是車門設(shè)計的一項重要工作，直接關(guān)系到車門能否正常開啟。在鉸鏈設(shè)計中，鉸鏈中心線定位和鉸鏈中心距是重要的設(shè)計硬點。 　　鉸鏈軸線一般設(shè)計成具有內(nèi)傾角和后傾角。內(nèi)傾角指鉸鏈軸線在x=0平面上的投影與z軸之間的夾角，內(nèi)傾角一般為0～4°，后傾角指鉸鏈軸線在y=0平面上的投影與z軸之間的夾角，一般為0～2°。內(nèi)傾角和后傾角都是為了使車門開啟時獲得自動關(guān)門力，也有個別汽車門鉸鏈具有前傾角，但一般不會有外傾角。 2.2.6車門玻璃以及車門玻璃升降器的設(shè)計 玻璃要設(shè)計為雙圓環(huán)面，可以和外造型匹配，達到玻璃升降的平順性，圓環(huán)面的數(shù)學(xué)方程如下，當(dāng)R足夠大且圓柱半徑r遠遠小于R時，從圓環(huán)面上截取的玻璃曲面仍近似為柱面。玻璃的運動可以認為是一種繞圓環(huán)面中心引導(dǎo)線的旋轉(zhuǎn)運動，其運動軌跡是與引導(dǎo)線成一定夾角的圓環(huán)截面線的一部分。R=15～25km，r=1200～2000m；大客車為R=∞，r=4000～7000m。 玻璃升降器是車門設(shè)計中很重要的一個環(huán)節(jié)，它的合格與否直接影響到車窗的開閉。玻璃升降器在設(shè)計過程中，關(guān)鍵在于安裝和玻璃導(dǎo)軌的曲線確定。 有了玻璃的數(shù)據(jù)后，可求出玻璃的質(zhì)心位置，根據(jù)以往設(shè)計經(jīng)驗和一些樣車數(shù)據(jù)，一般單導(dǎo)軌的位置是在玻璃質(zhì)心位置向B柱方向偏移15～25mm，雙導(dǎo)軌的間距應(yīng)在不干涉內(nèi)門板和其它附件的情況下盡可能大，但兩個導(dǎo)軌的中線應(yīng)該在玻璃質(zhì)心位置向B柱方向偏移15～25mm。導(dǎo)軌位置確定后，通過偏置玻璃面求出導(dǎo)軌的弧度，此導(dǎo)軌弧度為空間螺旋曲線。 由于玻璃運動近似圓弧運動，但升降器的長導(dǎo)軌在自由狀態(tài)下是平面運動，所以在玻璃升降過程中，升降臂和平衡臂會變形隨長導(dǎo)軌一起運動。為了提高升降器的壽命，應(yīng)使運動過程中升降臂和平衡臂的變形量盡可能小。玻璃運動軌跡和長導(dǎo)軌在自由狀態(tài)下的運動軌跡，A、B、C分別表示了玻璃在上、中、下3個位置時升降臂和平衡臂的最大變形量，其中C>A=B。 2.3本章小結(jié) 車門設(shè)計硬點是總布置設(shè)計過程中，為保證零部件之間的協(xié)調(diào)和裝配，及造型風(fēng)格要求所確定的控制點(或坐標(biāo))、控制線、控制面及控制結(jié)構(gòu)的總稱。這是汽車零部件設(shè)計和選型、附件及車身設(shè)計最重要的尺度和設(shè)計原則，能使項目組分而不亂，是并行設(shè)計的重要方法，一旦確定后不要輕易調(diào)整。 第3章 車門布置 3.1車門玻璃面校核確認 對過程外表面切斷面測量主要是對玻璃和車門外板面的成立性進行探討，對玻璃升降器需要的空間做初步分析。如圖3.1所示，對頂蓋、腰線、外手柄、地板邊梁處做斷面分析，分析的目的是探討玻璃面和外板面的成立性。 圖3.1 玻璃面校核斷面 1)頂蓋斷面A 此斷面主要對噪音等級做探討。首先確定a值，如在威馳車中，a=9.7mm，噪音等級為8級（豐田標(biāo)準(zhǔn)）；同時還要對車門開口線點相對密封膠條的位置做初步確定，并據(jù)此對頂蓋、窗框斷面做出初步設(shè)想，對開口線的間隙做初步確認，如圖3.2所示。 圖3.2 頂蓋斷面A 2)腰線斷面B 此斷面主要對內(nèi)、外板及加強板在此處相對玻璃的關(guān)系作出分析，對玻璃升降器的安裝面也要確認，據(jù)此內(nèi)板一般面也可以有初步的定位，如圖3.3所示。 圖3.3 腰線斷面B 3)車門外手柄斷面C 對車門外手柄斷面的分析，主要目的是分析外手柄對玻璃的間隙。對此間隙要做三種分析，如圖3.4所示： 外手柄動——玻璃動b大于8mm 外手柄動（靜）——玻璃動（靜）b大于5mm 外手柄靜——玻璃靜b大于3mm 對外手柄的分析還有一項重要內(nèi)容：危險感的分析（在后面詳細討論）。在1：5模型階段就要對此項做研討，以確保造型的成立。 外手柄斷面還應(yīng)對所初選的門鎖作出一定的分析，主要也是分析與玻璃面的間隙。 圖3.4 車門外手柄斷面C 4)梁處斷面D 此斷面的主要目的是分析車身開口線及地板邊梁上口線，根據(jù)內(nèi)板一般面的位置，初步確定車身開口線的斷面位置，如圖3.5所示。 圖3.5 邊梁處斷面D 3.2車門開口線定義與鉸鏈中心定義 表3.1 開口線主要控制尺寸目標(biāo)值 序號 項目 前后車門 目標(biāo)值(mm) 1 a 前車門 ≥380 2 后車門 ≥330 3 b 前車門 ≤35 4 后車門 ≤30 5 c —— ≥15 6 d —— ≥15 7 e —— ≥16 8 f —— ≥16 車身外表面數(shù)據(jù)在經(jīng)過造型與質(zhì)量檢查確認之后，會發(fā)布到工程部門，作為工程設(shè)計的基礎(chǔ)。外表面上有全部的車身開口線，這些開口線是造型階段概念設(shè)計與造型設(shè)計的共同結(jié)果?，F(xiàn)在我們需要將發(fā)布過來的外表面數(shù)據(jù)做工程設(shè)計的詳細分析，反饋到外表面調(diào)整上，做最終定型。 造型階段對開口線所做工程概念分析只是為了分析外板面的成立性。一般來講，車門開口線的確定，與外板面和鉸鏈的位置有很大關(guān)系，但鉸鏈對車門來講承擔(dān)著支撐車門重量、回轉(zhuǎn)中心的任務(wù)，因此鉸鏈應(yīng)盡可能拉開間距，鉸鏈中心線盡可能向外板一側(cè)靠近，這樣可以減小車門開口線的回轉(zhuǎn)半徑。 設(shè)計目標(biāo)值如表3.1所示： 這些經(jīng)驗值僅作為設(shè)計時的參考，重要的是斷面分析，防止干涉。 車門開口線的確定直接與造型有關(guān)，一定要首先做好，以免在設(shè)計過程中出現(xiàn)問題，牽一發(fā)而動全身。 1)車門開口線界限 車門是運動部件，運動干涉是設(shè)計中的大忌，而車門開口線又是造型師體現(xiàn)其個性的要點，因此，有必要確定一個限界，防止發(fā)生運動干涉。開口線的限界通過斷面分析可以做出。 前車門應(yīng)分析上、下鉸鏈、限位器、一般位置等幾個斷面，從而確定開口線的限界。一般做法為：切鉸鏈位置的斷面，車門的活動余量為1.5mm（前門），因此，以此余量為基礎(chǔ)，將外板向外、向前移動1.5mm，然后以鉸鏈中心為軸回轉(zhuǎn)78°，并保證車門外板與前翼子板運動間隙為0.4mm，此時即可確定相對前翼子板限界點，對鉸鏈的限界應(yīng)保證回轉(zhuǎn)78°后不發(fā)生干涉，與鉸鏈座面(側(cè)圍安裝)間隙為0mm時，確定相對鉸鏈的限界點。此兩點之間為開口線區(qū)。 就像鉸鏈位置斷面一樣，要對圖中所有位置進行斷面分析，找出對應(yīng)的限界點，然后將點光滑連接，即為車門開口線對鉸鏈和前翼子板的限界區(qū)間。下鉸鏈同樣做斷面分析。 2)鉸鏈布置 車門開口線限界的確定是以鉸鏈中心為基礎(chǔ)進行的，前面提到過鉸鏈的配置，但只是為了分析外板成立性而進行的簡單分析。在車門設(shè)計中，鉸鏈的配置是十分關(guān)鍵的一步，下面就前車門，介紹鉸鏈的配置。 在L方向以車身開口線為基準(zhǔn)，確定鉸鏈。鉸鏈的安裝要求有一定的空間，還要確保其平面位置，以有充足的調(diào)整余量。鉸鏈與內(nèi)板之間的間隙為D1=2.5mm，內(nèi)、外板間距3mm，內(nèi)板厚度1.2mm，所以鉸鏈凸緣到外板的間距為2.5mm+3mm+1.2mm=6.7mm，車門上安裝鉸鏈平面調(diào)整余量為D2=2.5mm，鉸鏈座與外板間距D=2.5mm+6mm+3mm=11.5mm，以這兩個數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)在H、W兩方向反復(fù)比較，使上圖中a、e兩值盡可能合理，最終確定鉸鏈位置。鉸鏈安裝位置的密封條線要光滑。 各種間隙應(yīng)是用作分析的參考，而不應(yīng)作為設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)，前后車門鉸鏈配置不要把目標(biāo)值作為限界，而應(yīng)以斷面分析為主要依據(jù)。 鉸鏈中心線在經(jīng)歷概念定義、開口限界、詳細定義、鉸鏈布置這一過程之后，最終確定，同時外表面開口線也已經(jīng)確定。至此，工程分析對前車門外表面的定義已經(jīng)基本結(jié)束。 3.3車門主斷面設(shè)計 主斷面設(shè)計是車門設(shè)計的重要組成部分，能夠為造型設(shè)計提供盡可能多的結(jié)構(gòu)信息，也是指導(dǎo)詳細結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)。在主斷面設(shè)計中，包含了盡可能多的信息：來自各個方面的概念設(shè)計數(shù)據(jù)：外板、內(nèi)板、鉸鏈、限位器、手柄、內(nèi)飾、升降器等；部件的安裝點表示、與相鄰部件之間的位置關(guān)系以及相鄰部件的料厚關(guān)系等；設(shè)計目標(biāo)品質(zhì)；材料信息；料厚信息估算的重量、重心；估算的成本；設(shè)計規(guī)則；繼承件信息；部件的設(shè)計形狀趨勢描述，等等方面。 主斷面設(shè)計要自成一系，實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計，從外表面發(fā)布開始，到主斷面設(shè)計而止。外表面的變動能夠直接引起主斷面的快速更新。主斷面不能被其他設(shè)計直接引用，主斷面位置如圖3.5所示。 圖3.5 前車門斷面分布 3.4車門剛性設(shè)計 a)車門窗框的剛性設(shè)計與膠條壓縮量定義 窗框剛性設(shè)計主要考慮的問題如下： 1)前車門：高速運行時的負壓影響；結(jié)構(gòu)本身剛性（用密封條反作用力來計算）。2)后車門：結(jié)構(gòu)剛性；品質(zhì)剛性。 密封條的壓縮量S的設(shè)計應(yīng)考慮表3.2中的幾個方面 表3.2 密封條壓縮量考慮的幾個方面 序號 變量 內(nèi)容 推薦值（mm） 1 a 負壓吸出量 ≤2.1 2 b 安裝公差 ±2 3 c 窗框振動量 0.5 4 d 密封永久變形 1.4 5 e 最低密封量 1.0 S=a+b+c+d+e (S一般為7mm) 不論在任何位置，都要確保密封條的安裝平面，及密封條與內(nèi)板的貼合部位不能超過R終止線。密封條的壓縮量要大于5.5mm，密封條線要光滑，最小圓角不得小于R90。 密封條的質(zhì)量對保證車體外形質(zhì)量十分重要，在設(shè)計過程中對密封條的反力計算也是建立在質(zhì)量穩(wěn)定的基礎(chǔ)上的。 一般的車采用一層密封，高級車采用雙層密封。 通過風(fēng)洞實驗及分析，可得出窗框最大負壓處及結(jié)構(gòu)剛性最差處如a、b兩點。所以在設(shè)計中就應(yīng)把這兩點作為最大位移來調(diào)整窗框，即向車內(nèi)偏轉(zhuǎn)。具體分兩步： 第一步，以m軸轉(zhuǎn)o點，偏1mm； 第二步，以n軸轉(zhuǎn)，偏2mm。 b)車門外板剛性設(shè)計 外板張剛性設(shè)計也是外板設(shè)計的重要內(nèi)容之一。首先要確定目標(biāo)值（下表為參考等級），然后選定測試點，測試點的選定以經(jīng)驗確定，如表3.3所示。 表3.3 剛性等級推薦值 測試力：10kgf 等級 4級 5級 6級 7級 8級 變形（mm） 2.98—3.83 3.83—4.68 4.68—5.53 5.53—6.38 6.38—7.23 對于測試結(jié)果不合格的點，有以下幾項對策： 1)增加板厚，如圖中②、④（前門）不合格，板厚增加到0.7mm時，②點變形量為6.7mm，④點變形量為6.3mm，由此可知，t=0.7mm時，基本滿足8級要求。 2)增加加強梁，加強梁的位置應(yīng)與變形量相對應(yīng)。 3)增加PP片 這三種方法要對其成本加以考核，最終確定（如圖3.7所示）。 圖3.7 外板剛性測試點 對外手柄周邊位置的張剛性探討，以永久變形為主，目標(biāo)值為25kgf時，永久變形小于0.3mm。 3.5車門玻璃升降器布置 a)W方向升降器壓縮、引張量的經(jīng)驗設(shè)計如圖3.8所示： 圖3.8 升降器壓縮、引張量 1)上止點壓縮量：a≤12mm 2)最大引張量： b≤9.3mm 3)下止點壓縮量：c≤25mm b)擠出力計算 如圖3.9所示： 圖3.9 擠出力計算 1）上升力F1 (：上升最大扭矩 D1：齒板直徑 D2：齒輪直徑) 2）擠出力P (：效率80%) c)壓縮引張量的確定 1）a、b分別為上、下止點的兩臂交叉點； 2）以a、b連線處切斷面； 3）得出玻璃中心線和c、d兩點，對應(yīng)在玻璃中心線上的e、f兩點，即為計算壓縮量的兩點，中間一點g為引張量的計算點。 表3.4 升降器布置尺寸推薦值 序號 變量 內(nèi)容 推薦值 1 a 玻璃托架與玻璃導(dǎo)槽夾角 ≤104° 2 b 上止點滾輪間距 ≥200mm 3 c 下止點滾輪間距 ≥190mm 4 d 滾輪中心到止點余量 ≥10mm 5 e 舉升臂滾輪的余量 ≥10mm 6 f 平衡臂滾輪中心的余量 ≥10mm 7 g 玻璃殘余量 3mm≤h≤5mm d)升降器布置經(jīng)驗判斷 升降器布置以經(jīng)驗值來判斷，但不是絕對的，最終的參數(shù)確定需要經(jīng)過校核，其推薦值如表3.4所示。 e)升降器與玻璃中心的關(guān)系 玻璃升降器在H方向的配置：以玻璃下邊緣為基準(zhǔn)，放置在中間，在L方向，以玻璃中心為基準(zhǔn)，玻璃中心與臂交叉點距離為S，S≤60mm，如圖3.10所示。 圖3.10 叉臂交點與玻璃重心的關(guān)系 f)布置的實現(xiàn) 按照如上進行升降器布置，玻璃托架也在此時定義。將升降器按照斷面點裝配到位，它的安裝座面就確定了。 3.6車門外手柄布置 外手柄配置中最重要的就是位置的確定，如果位置確定得不合理，乘員在開關(guān)車門時就有可能發(fā)生危險。以額頭、鼻子、下顎三部分為基準(zhǔn)點，確定三個橢圓，橢圓長軸336mm，短軸184mm，傾角θ=31.2° A——外手柄距地面高 B——車門角距地面高 C——外手柄距車門角距離 D——車門角軌跡與橢圓間隙 1)下顎： L=0.159×（A）+0.498×（C）+94 W=0.0917×（A）+157 Z=0.0302×（B）-0.244×（D）-38.7 2)鼻子： L=0.151×（A）+0.557×（C）+66 W=0.118×（A）+104 Z=0.0328×（B）-0.257×（D）-48.6 3)額頭： L=0.167×（A）+0.561×（C）+51 W=0.137×（A）+87 Z=0.0320×（B）+0.216×（D）-47 以上計算式中，L、W確定橢圓中心，Z為判別式，Z小于零為合適。 以經(jīng)驗值來判斷，從外側(cè)手柄中心到車門窗框的距離C≤244mm，外拉式外手柄相對車門外板的突出量要小于40mm 在車門外手柄位置確定后，根據(jù)外手柄的位置，確定車門外板的翻邊深度、倒角、扣手的空間等尺寸，并將這些信息以斷面的型式傳遞給外板設(shè)計人員，作出外手柄的安裝結(jié)構(gòu)及型面。 3.7內(nèi)手柄布置 內(nèi)手柄的位置是造型所必需的，而且要滿足人體工學(xué)的要求，根據(jù)人體工學(xué)的要求，內(nèi)手柄相對的適用范圍見圖。內(nèi)手柄安裝螺釘與玻璃面間隙要大于8mm。 3.8內(nèi)板作業(yè)孔、內(nèi)飾板安裝孔及其它孔的布置 內(nèi)板作業(yè)孔主要是為了安裝機能部件設(shè)計的，分別為玻璃升降器作業(yè)孔（兼有安裝玻璃導(dǎo)槽下固定位安裝）、門鎖安裝作業(yè)孔、限位器安裝作業(yè)孔。內(nèi)板面上其余位置可作相應(yīng)加強處理。 其他孔的布置主要包括:裝焊基準(zhǔn)孔、沖壓基準(zhǔn)孔、升降器安裝孔、限位器安裝孔、鎖安裝孔、玻璃導(dǎo)槽安裝孔、內(nèi)飾安裝孔、內(nèi)扣手支架安裝孔、鉸鏈安裝孔、線束卡子安裝孔、排液孔、工藝過孔等。 3.9密封膠溝的設(shè)計 密封膠溝的設(shè)計應(yīng)光滑，溝寬一般為d1=14mm，溝深d2=1mm，溝邊倒角R≤3，防水罩到溝邊距離d3≥10。 密封膠溝設(shè)計注意以下幾點： 1)防水罩的密封要可靠地實施； 2)全周設(shè)定丁基膠帶； 3)按各車的要求性能、線束等的切口部要設(shè)定海綿條、粘貼膠帶，要仔細檢查。 3.10其它部件布置 車門止動塊、后視鏡安裝面等部件的布置也需要逐步與相關(guān)人員溝通確認，最終在車門布置階段做分析。 在經(jīng)歷了以上詳細布置以后，所有的布置信息在中用最簡單的點、線、面構(gòu)建出來，作為對所有車門部件詳細設(shè)計的必備輸入條件來發(fā)布。 3.11本章小結(jié) 本章對車門的前期準(zhǔn)備、布置流程與方法、詳細結(jié)構(gòu)設(shè)計與方法、分析內(nèi)容做了研究，特別是對車門的布置流程與方法作了深入的探討，對涉及布置的硬點分別從理論上與經(jīng)驗上做了判斷，另外在詳細設(shè)計的技巧與分析工作的內(nèi)容上也作了研究，該流程的研究能夠?qū)嶋H的開發(fā)工作起到一定的借鑒意義。 第4章 車門結(jié)構(gòu)設(shè)計及相關(guān)附件的強度校核 4.1車門參數(shù)化設(shè)計技術(shù) 汽車車門的參數(shù)化設(shè)計方法，是通過參數(shù)化設(shè)計采用幾何約束控制產(chǎn)品形狀的幾何特征，改變約束可迅速獲得不同的設(shè)計結(jié)果，提高設(shè)計效率