车辆工程毕业设计论文-花冠轿车前门设计(编辑修改稿)

车辆工程毕业设计论文-花冠轿车前门设计(编辑修改稿)内容摘要：

体式窗框在一些较早的车型上出现，成型工艺简单，但是装配误差不容易控制。 滚压窗框（如图 所示）的滚压截面较为复杂，而且欧美日德的结构各不相同，如很多日系车没有 belt pnl，即窗框加强板，前后两个脚没有加强板连接，刚度和安全性都不太好；欧美系车大多数车窗框都带有加强板窗框。 滚压窗框一般要经过滚 压、拉弯或扭弯、冲切、点焊或氩弧焊（焊接总成）。 一般后门独立窗框的滚压件较难，因为大多数车型在 C 柱有很大的弯曲弧度，超过 90 度，有的是分成两件滚弯，再焊接，容易造成焊接面的面差，批量生产难以满足；有的是一道弯曲，但是受材料流动和成型工艺控制影响，会有缩颈或扩口，修整调整模具也很难解决问题，除非更改造型或更换材料。 16 (a) 窗框（滚压） (b) 玻璃导槽 图 滚压窗框 车门机能件 车门机能件包括车门锁、车门外手柄、车门内手柄、车门玻璃、玻璃升降器、车门限位器、车门铰链等。 1)车门锁 一个完整的汽车门锁系统必须能实现内开启、外开启、内锁止保险、外锁止保险及锁紧车门的功能，因此汽车门锁是 一个结构复杂、功能要求多的组合系统。 门锁看成是由多个构件组成的运动链系统，应用机构运动简图测绘法画出在锁紧状态的机构运动简图，如图所示，从而为机构的结构分析、运动分析及力分析提供依据。 17 从图 ： (1) 锁紧机构部分，即图中锁钩 挡块儿组成的机构，当关闭车门时，锁钩从挡块儿的开口方向进入带动锁钩摆动至图示的啮合状态，实现锁紧动作； (2) 外开启机构部分为外拉式手柄，是一铰链四杆机构，原动件 是外开启手柄； (3) 内开启机构部分，由构件 11等机架组成，为一空间四杆机构，内开启手柄与摆杆的运动处在两个相互垂直的平面内，原动件是内开启手柄。 门锁是重要的安全件。 由两个零件构成，一个零件固定在车门上，另一个零件固定在车身上，通过门闩阻止车门向外打开，通过简单的杠杆运动或压揿按钮的动作将它们脱开。 门锁作为汽车车身上使用最频繁的部件之一，具有功能性和装饰性的双重作用。 随着我国汽车工业的不断发展，人们对门锁的安全性、轻便性、车门关闭和开启无声、美观等方面不断提出新的更高的要求，促使大量新型门锁产生，如图 所示。 外开启机构 锁体机构 内开启机构 锁紧机构 图 门锁系统组成原理框图 图 钩簧锁结构图 18 图 车门锁系统 车门锁的基本作用有两点：其一是栓紧作用。 门锁必须工作可靠，在正常关闭车门后，除非转动或拉车门手柄，以及按钮等正常操作，否则用其它外力不能打开车门，因而在汽车行驶时不会因振动和冲击使车门打开。 其二是防止外人侵入的锁紧作用。 车门锁的性能要求： 1)易于制造，成本低； 2)车门开启与关闭 轻便、灵活； 3)磨损小， 保证足够的使用寿命； 4)工作可靠，门锁必须可靠地将车门锁紧，在汽车行驶时车门不允许自动打开； 5)操纵内、外手柄时车门能轻便 打开； 6)设有锁止机构。 当锁 止时，如按下锁钮或外手柄处于锁止状态时，搬动车门内、外手柄，不能打开车门。 在车外只有使用钥匙才能打开车门，在车内只有先拉起锁止按钮才能打开车门； 7)当车门开着，锁止按钮按下时，此时关闭车门撞动锁爪，即可通过联动杆来解除锁止状态，同时可以防止由于钥匙遗忘在车内而打不开车门； 8)当车门处于全锁紧状态时，车门锁能经受一定的纵向载荷、横向载荷和冲击惯性力的 作用，从而不因汽车碰撞、翻车、颠簸而使门锁失灵 ； 根据车门锁的结构类型，门锁按其结构大致可分为舌式、棘轮式和凸轮式。 舌式锁结构简单，安装容易，易于制造，对车门 的安装精度要求低，常见于载荷汽车和大客车，如 CA1 EQ1 NJ130 等。 但由于弹簧力大，操纵笨重，不能承受纵向载荷，仅能承受开门方向的载荷，故现已在汽车上淘汰。 棘轮式门锁的特点是锁内有一套制楔机构，它由锁钩 (棘爪 )、棘轮组成。 按门腔外部的锁拴与门柱上的挡块形式不同，又可分为转子锁和卡板锁。 在选择门锁时，应 19 考虑新车型及使用条件，对于轻型客车，一般在较好的路面上行驶，并且制造条件也较好，故可选用操纵轻便的转子锁和卡板锁。 对于越野车，主要是在不平路面上行驶，道路条件不好，主要考虑可靠性，可选卡板锁。 对于 载货车，除了满足门锁的一般要求外，应选用工艺简单，成本低的结构。 2)车门内外手柄 外手柄有旋转式、掀拉式、按钮式、手抠式等。 旋转式外手柄结构简单，零件数量少，但手柄易歪斜，脱落，影响汽车外形美观。 按钮式外手柄结构可靠，零件数稍多，同时当车门锁开启力大时，手指明显有开启沉重感。 掀拉式外手柄平时隐藏在车门外板内，不易被碰坏，但转轴易坏。 手抠式外手柄是近年来出现的新款式，可以安装的与外板齐平，使其不产生危险性，也有利于减小空气阻力，如图 所示。 门锁的内手柄有旋转式、掀拉式、按钮式和手抠式。 从安全考虑，最好 内手柄布置在车门内饰里或扶手下面不易碰到的位置。 手抠式内手柄就是凹进车门内板之内而与内饰板平齐，外观漂亮，不会碰开车门，安全可靠，如图 所示。 图 掀拉式车门外手柄 图 手抠式车门内手柄 3)车门玻璃 目前几乎所有车门玻璃都采用钢化曲面玻璃。 曲面玻璃在轿车上得到了广泛的应 20 用，曲面玻璃可以有效的利用车内空间，减少车门厚度，并且外形美观，使车身更趋于流线型，车室内的宽度也有所增大。 但曲面玻璃在制造上有一定的难度，并且在升过程中容易发生卡滞，一般将曲面玻璃的球面弦高控制在 4mm 以下。 轿车车门玻璃面主要分为五种类型： a)圆柱面玻璃 ——这种玻璃生产的工艺比较简单，但是对整车的造型美观方面影响 较大，不够美观； b)斜圆柱玻璃 ——在布置玻璃圆断面方向时尽可能与玻璃导槽的方向 保持 一致，导槽的模拟就是一个 圆弧 ，玻璃的升降 过程 比较顺畅 ，运行流畅； c)圆环面玻璃 ——这种玻璃的滑槽的设计相对比较简单一些，因为切出来的曲 线的曲率变化相对较小 ， 所以运行简单； d)啤酒桶面玻璃 ——很多玻璃均采用这种形式，相对于 b)和 c)，玻璃的生产 工 艺相对复杂 很多 ，但 能提升车体的美观； e)任意的 A 面 ——对于这种 曲面的玻璃，主要就是去近似拟合一下滑槽，只要满足相应的要求就好了，但是自由曲面玻璃在制造上有一定的难度，并且在降过程中容易发生卡住现象。 车门玻璃（如图 所示）的形状、大小、位置的确定是顺利实现玻璃升降布置的前提，也是车门布置的重要内容。 玻璃形状和窗口处造型形状及窗框结构密切相关确定时应本着尽量逼近外形的原则，并保证玻璃沿导轨顺利升降。 逼近外形是指车门玻璃的大小、形状与车身造型所要求的窗口一致，并尽量使玻璃外表面与车身外表面贴近。 首先玻璃中心线的曲率和趋势应逼近外表面线，其次是保证玻璃沿导轨顺利升降， 玻璃前后两边导轨平行且具有足够的导向段，并要求导轨的曲率保持不变。 传统的柱面汽车车门玻璃（调质玻璃，曲率 R=1210 mm）配合柱面导轨，其导轨为单一半径圆弧，前后导轨为柱面上的等距线；其设计简单，运动校核方便。 图 车门玻璃 21 4)车门玻 璃升降器 在车门及其附件设计中，车门玻璃及玻璃升降器是占有空间最大的部件，也是最重要的一个子系统。 玻璃升降器的功能是保证车门玻璃平稳升降，门窗能随时并顺利的开启和关闭。 它有着本身独立的运动机构及系统结构。 玻璃升降器主要有驱动机构、传动机构、止动机构、平衡机构等几大部分组成。 根据结构型式的不同，升降器可以分为绳轮式 ， 软轴式 ， 叉臂式（如图 所示）。 a)绳轮式 由开关控制直流电动机极性，使其做正反向旋转带动机构做上下运动，通过中间 各传动装置起到升降玻璃的作用。 特点；重量轻，噪音小，设计也相对简单，制 作容易，同时还有多种滑道进行选 择 .使用广泛 ,大众多款汽车使用此装置。 b)叉臂式 由开关改变直流微电机极性，由电机传动轴上的小齿轮带动长臂上的扇形齿轮在一定角度内旋转，从而改变长臂与短臂的夹角，起到升降玻璃的作用。 特点；适用于负载较大的车门玻璃，相对来说成本较低，丰田汽车多种车型应用此设计。 c)软轴式 由开关控制直流电动机极性使其正反向旋转带动机构做上下运动，再通过中间传动结构带动螺旋形钢丝软轴，使其带动玻璃上下运动，起到 升降玻璃的效果。 特点；虽然结构简单，但制作工艺较复杂，大型车应用较多。 玻璃升降器是车门上主要附件之一，它带动玻璃上下运动占据门内大量空间，在选择玻璃升降器时应考虑以下因素：车门造型特点、车窗开口大小、玻璃形状和安装方式等。 大致有以下几种类型：绳轮式、齿轮叉臂式、齿轮式和软轴式等。 本设计采用齿轮交叉臂式玻璃升降器，如图。 其 结构 优点是 比较 坚固、使用寿命 相对较 长，运行稳定（双玻璃导轨设计）， 缺点是 噪音相对较大。 图 齿轮交叉臂式 22 5)限位器 车门限位器是车门运动开启与关闭过程中的定位装置，同样是不可忽视的部件。 设计风格的不一致，限位器的结构型式也分为两类，一类拉杆式限位器（传统形式）是一个独立的限位系统，由于结构简单，成本低得到广泛应用，一般轿车上都使用此类，如图 所示；另一类是凸轮机构式限位器，限位器是与铰链合在一起的，凸轮机构式限位器可以更好的解决档位不清，较易满足力矩要求和开启角度要求，以及实现关门力 的要求，而这种限位器的成本也自然高出很多。 两种类型限位器的作用都是一样的。 限位器具有以下功用： a)保护车门前边框，防止与车身板金接触； b)实现一定角度区域内的自动开启定位与自动关闭车门； c)刮风天，特别是车辆顺风开门时，它能保护车门，限制到一定程度、而不被损坏。 图 拉杆式限位器 车门的开度限位器用以限制车门的最大开度，防止车门外板与车体相碰，还必须能使车门停留在最大开度，起着防止车门自动关闭的作用。 目前应用的限位器类型有两种：拉 杆式限位器（传统形式）和凸轮机构式限位器（与铰链一体）。 本设计采用拉带式限位器，由于弹簧力作用，滚轮压在限位杆，当门的开度到滚轮被拉过限位杆上的凸起时，由于限位杆端头的橡胶缓冲块与限位盒壳相碰而使门限制在最大开度。 图 限位器结构图 23 限位器的具体结构尺寸：限位拉杆长 280 mm、宽 12 mm、厚 10 mm，滚轮 D=15 mm2。 限位器的拉伸强度校核 由于限位拉杆圆孔对杆的截面面积的削弱，所以要对杆进行拉断校核。 为此，先将拉杆端部截开，在截开的截面上有拉应力 σ，假定它是均匀分布的，其合力为 N1，由平衡条件可知： N1 = P 根据轴向拉伸强度校核公式： ][1   AN （ 38） 式中 A 是被切开杆的横截面积的净面积，为 )( dbA  （ 39） 将有关数据代入得： MPdb PAN 3 3 0][2 5 010)812(10 1 0 0)( 61    （ 310） 故所设计的限位杆满足拉伸强度要求。 6)车门铰链 车门铰链主要包括固定部分 (即铰链座，固定在门框上 )、活动部分 (安装在车门上 )和铰链轴。 从结构型式上区分，车门铰链一般可以分为明铰链和暗铰链。 a)明铰链 ——明铰链的旋转轴心在车身外表面的外面。 优点：为结构简单、紧凑；体积小、重量轻；调整车门和铰链拆装容易。 缺点：铰链暴露在外，增大了风阻系数；影响车的美观，易刮碰。 明铰链在卡车、吉普车、军车上都有应用。 b)暗铰链 ——暗铰链的旋转轴心在车身外表面的里面。 优点：是结构坚固，连接可靠，车门不易下沉；铰链不外露，不破坏车身侧面造型。 缺点：结构复杂、尺寸大、重 量重、安装调整不方便。 轿车的车门铰链出于美观和空气动力学的要求，都采用暗铰链。 暗铰链又有臂式和合页式之分。 臂式铰链的铰链轴安装在门柱上，要求门柱粗大，优点是开门时车门外移，发生干涉的可能性小。 合页式铰链的铰链轴安装在门柱之外，与臂式铰链相比，具有质量。