基于CATIA逆向环境的车门设计的开发研究-本科毕业论文

1、河北农业大学 本科毕业论文(设计)题 目：基于CATIA逆向环境 车门附件的开发研究The Development of door accessories based on The Reverse Environment of CATIA学 院： 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师姓名： 指导教师职称： 二O一O 年 月 日基于CATIA逆向环境车门附件的开发研究The Development of door accessories based on The Reverse Environment of CATIA本 科 生： 指导教师： 二一年六月基于CATIA逆向环境车门附件的开发

2、研究The Development of door accessories based on The Reverse Environment of CATIA摘要：论文阐述了CATIA逆向环境下的设计方法及流程，对汽车车身开闭件件中的车门附件进行了比拟具体的研究，并对其设计方法、步骤、要求进行了一定的阐述。文中阐述了CAD/CAM技术的开展，CATIA逆向设计流程,车门附件中车门开闭系设计研究，门锁系的设计研究，玻璃升降系的设计研究，车门密封系的设计，通过借助CATIA按照设计规那么进行开发研究。关键词：CATIA 逆向 车门附件Abstract: Paper explains the rev

3、erse CATIA design environment and process, on the vehicle body opening and closing the door attachment piece is made more specific studies and their design methods, steps, require some elaboration. The paper describes the CAD/CAM technology, CATIA reverse design process, the doors open and close the

4、 door annex Department of Design Research, Design and Research of the Department of locks, window lift system for the design of the door seal system design, in accordance with the design through the use of CATIA Development of rules.Keywords: CATIA reverse parts accessories目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERL

5、INK l _Toc263845066 1、前 言 PAGEREF _Toc263845066 h 1 HYPERLINK l _Toc263845067 2、CAD/CAM 技术的开展 PAGEREF _Toc263845067 h 1 HYPERLINK l _Toc263845068 、CAD技术在汽车开发中的应用 PAGEREF _Toc263845068 h 2 HYPERLINK l _Toc263845069 、CATIA模块介绍 PAGEREF _Toc263845069 h 2 HYPERLINK l _Toc263845070 、产品逆向设计的产生与应用 PAGEREF _

6、Toc263845070 h 3 HYPERLINK l _Toc263845071 、CATIA逆向流程 PAGEREF _Toc263845071 h 4 HYPERLINK l _Toc263845072 3、车门开闭系的设计 PAGEREF _Toc263845072 h 7 HYPERLINK l _Toc263845073 、车门铰链的研究 PAGEREF _Toc263845073 h 7 HYPERLINK l _Toc263845074 、车门限位器的设计 PAGEREF _Toc263845074 h 9 HYPERLINK l _Toc263845075 、限位器的组成及

7、工作原理 PAGEREF _Toc263845075 h 9 HYPERLINK l _Toc263845076 、限位器主臂的设计: PAGEREF _Toc263845076 h 10 HYPERLINK l _Toc263845077 、铰链限位器及车门的运动分析 PAGEREF _Toc263845077 h 12 HYPERLINK l _Toc263845078 4、门锁系的研究设计 PAGEREF _Toc263845078 h 13 HYPERLINK l _Toc263845079 、内扣手和门把手 PAGEREF _Toc263845079 h 14 HYPERLINK l

8、 _Toc263845080 、开启度和行程 PAGEREF _Toc263845080 h 15 HYPERLINK l _Toc263845081 、位置要求 PAGEREF _Toc263845081 h 15 HYPERLINK l _Toc263845082 、结构设计要求及与钣金和附件的关系 PAGEREF _Toc263845082 h 16 HYPERLINK l _Toc263845083 5、玻璃升降系的设计研究 PAGEREF _Toc263845083 h 16 HYPERLINK l _Toc263845084 、环面玻璃的设计思想 PAGEREF _Toc26384

9、5084 h 16 HYPERLINK l _Toc263845085 、玻璃升降器 PAGEREF _Toc263845085 h 17 HYPERLINK l _Toc263845086 、绳轮式 PAGEREF _Toc263845086 h 17 HYPERLINK l _Toc263845087 、叉臂式 PAGEREF _Toc263845087 h 18 HYPERLINK l _Toc263845088 6、密封系设计研究 PAGEREF _Toc263845088 h 19 HYPERLINK l _Toc263845089 、密封条 PAGEREF _Toc26384508

10、9 h 19 HYPERLINK l _Toc263845090 、作用 PAGEREF _Toc263845090 h 19 HYPERLINK l _Toc263845091 、设计规那么 PAGEREF _Toc263845091 h 19 HYPERLINK l _Toc263845092 7、总结与展望 PAGEREF _Toc263845092 h 20 HYPERLINK l _Toc263845093 参考文献 PAGEREF _Toc263845093 h 201、前言CATIA是计算机辅助设计及制造CAD/CAM技术软件的一种，由于设计方便，设计精度高，功能强大，受到广泛的

11、应用和推崇。CATIA已经广泛的应用到汽车的设计及生产制造中，国内现在汽车厂商根本上都在采用CATIA。CATIA逆向是设计过程中的一小局部，是在样件的根底上，对其进行模仿并创新，目的为缩短设计周期，同时对设计进行改进创新。车门是汽车车身的主要部件之一，它不仅为司乘人员上下车提供方便的条件，而且与整车动力性空气动力性、舒适性风流噪声、密封等和使用性能开启方便灵活等有着密切的关系，同时对整车造型起着协调作用，并直接影响车身外形的美观。车门附件的设计好坏直接影响到整车的质量。汽车车身中车门是主要开闭件，车门附件包括四大局部车门开闭系、玻璃升降系、门锁系、车门密封系等。车门的设计涉及到车身的外观、平

12、安性、可靠性，车门的设计同时涉及到人机工程学等，汽车车门的设计反映出车身外形的开展趋势，可以使汽车内部空间更加宽敞使驾驶员和乘客感觉更加舒适，车门的开关还涉及到乘客和驾驶员上下车的方便性。车门的设计涉及车身侧围和地板等的布置。2、CAD/CAM 技术的开展计算机辅助设计及制造CAD/CAM技术就是将计算机迅速、准确地处理信息的特点与人类创造的思维能力及推理判断能力巧妙地结合起来，用计算机硬件、软件的新成就特别是计算机绘图、数据库、智能模拟技术，为现代设计提供了理想的手段。1972 年国际信息处理联合会IFIP曾对CAD技术作如下定义：“CAD 是一种技术，其中人与计算机结合为一个问题求解组，紧

13、密配合，发挥各自所长，从而使其工作优于每一方，并为应用多学科方法的综合性协作提供了可能计算机辅助制造CAM利用计算机将产品的设计信息自动转换为制造信息，以控制产品的加工、装配、检验、包装等全过程，以基于这些过程相关的物流系统和初步的生产调度CAD/CAM( 计算机辅助设计及制造)技术产生于本世50年代后期兴旺国家的航空和军事工业中，随着计算机软硬件技术和计算机图形学技术的开展而迅速成长起来。CAD/CAM 在机械制造行业的应用最早，也最为广泛。采用CAD技术进行产品设计不但可以使设计人员“甩掉图板，更新传统的设计思想，实现设计自动化，降低产品的本钱，提高企业及其产品在市场上的竞争能力；还可以使

14、企业由原来的串行式作业转变为并行作业，建立一种全新的设计和生产 技术管理体制，缩短产品的开发周期，提高劳动生产率。如今世界各大航空、航天及汽车等制造业巨头不但广泛采用CAD/CAM技术进行产品设计，而且投入大量的人力物力及资金进行 CAD/CAM 软件的开发，以保持自己技术上的领先地位和国际市场上的优势。CAD/CAM技术的广泛应用大大减轻了设计者的劳动强度， 改善了他们的工作环境和条件，提高了产品的设计质量，极大的提高了产品的开发和设计效率，缩短了新产品的开发周期。CAD/CAM 技术彻底改变了传统的产品设计方式，使设计人员的智慧和能力得到充分的发挥，CAD/CAM 技术的开展与应用水平已成

15、为和衡量一个国家的科学技术现代化和工业现代化的重要标志。我国的CAD/CAM 技术的研究和应用起步较晚，从八十年代才逐步开始，但是开展的非常快，特别是进入九十以后得到迅速的开展，CAD/CAM技术在我国的航空、航天、造船、机械、汽车等领域得到较广泛的应用，一些国产的优秀CAD软件也应运而生，但是我国 CAD/CAM 技术研究和应用的广度和深度与国外相比还存在较大的差距，要想提高我国汽车等机械产品在国际市场竞争力，CAD技术的研究和应用是关键。2.1、CAD技术在汽车开发中的应用CAD技术首先在航空、航天领域得到广泛应用，而后开始逐渐应用于汽车领域。1959年GM汽车公司的DAC-1Design

16、 Augmented Computer工程标志着CAD技术在汽车行业应用的开始。CAD技术给使用者带来了巨大的好处及颇丰的收益，汽车工业开始大量采用 CAD技术。80年代初，几乎全世界所有的汽车工业和航空工业都购置过相当数量的CATIA，其结果是CATIA跃居制造业 CAD 软件榜首，并且保持了许多年。最近几年，从造型理论上来说，CATIA并没有突破性的进展，其 CAD 技术本身已相对落后。但CATIA除了给用户提供丰富的交互曲线、曲面造型、拟合功能外，还给用户提供了二次开发工具，无疑给用户带来了极大的方便。经过半个世纪的开展，CAD技术在国外汽车行业得到广泛而成熟的应用。各汽车公司不仅拥有非

17、常好的CAD软硬件条件，而且还有高素质 CAD设计队伍，很好的将各公司多年的汽车设计理论、经验和CAD技术相结合，成功的用于其新产品的开发和设计，CAD技术的广泛应用极大的缩短了新车型的开发周期。国外各汽车公司不仅在汽车设计和CAD应用方面积累了丰富的经验，而且还结合专业知识和专家经验对CAD软件进行二次开发，克服通用 CAD软件在汽车设计方面的局限性，开发适合公司内部设计需要的智能 CAD 专业模块，帮助其产品设计人员快速的开发和设计出更好的产品，以求在市场竞争中处于有利地位。目前，国外用的比拟多的CAD软件，主要有：CATIA(IBM/Dassault)、Unigraphics(EDS)、

18、I-DEAS(SDRC)、PRO/E(PTC)、EUCLID(MATRA)、CADDS(ComputerVision)等。可以说我国汽车行业CAD软硬件的条件是相当不错的，经过十多年努力，CAD技术在我国汽车行业的应用已取得很大的进步，而且一些大学和科研机构在通用的CAD/CAM 软件根底上进行二次开发专业模块。现在各国制造企业均纷纷采用各种新实现、新方法、新技术来改进自己的产品开发模式，力图使企业及其产品具有较强的竞争力和生命力。 2.2、CATIA模块介绍CATIA是法国达索公司的产品开发旗舰解决方案。作为PLM协同解决方案的一个重要组成局部，它可以帮助制造厂商设计他们未来的产品，并支持从

19、工程前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程。模块化的CATIA系列产品旨在满足客户在产品开发活动中的需要，包括风格和外型设计、机械设计、设备与系统工程、管理数字样机、机械加工、分析和模拟。CATIA产品基于开放式可扩展的V5架构。CATIA系列产品已经在七大领域里成为首要的3D设计和模拟解决方案：汽车、航空航天、船舶制造、厂房设计、电力与电子、消费品和通用机械制造。CATIA拥有远远强于其竞争对手的曲面设计模块，在此有必要介绍一下：1.Generic Shape Design, GSD，创成式造型，非常完整的曲线操作工具和最根底的曲面构造工具，除了可以完成所以曲线操作

20、以外，可以完成拉伸，旋转，扫描，边界填补，桥接，修补碎片，拼接，凸点，裁剪，光顺，投影和高级投影，倒角等功能，连续性最高到达G2，生成封闭片体Volume，完全到达普通三维CAD软件曲面造型功能，比方Pro/E。完全参数化操作。2.Free Style Surface, FSS,自由风格造型，几乎完全非参。除了包括GSD中的所有功能以外，还可完成诸如曲面控制点可实现多曲面到整个产品外形同步调整控制点、变形，自由约束边界，去除参数，到达汽车A面标准的曲面桥接、倒角、光顺等功能，所有命令都可以非常轻松的到达G2。凭借GSD和FSS，CATIA曲面功能已经超越了所有CAD软件，甚至同为汽车行业竞争对

21、手的UG NX。3.Automotive Class A, ACA，汽车A级曲面，完全非参，此模块提供了强大的曲线曲面编辑功能，和无比强大的一键曲面光顺功能。几乎所有命令可到达G3，而且不破坏原有光顺外形。可实现多曲面甚至整个产品外形的同步曲面操作控制点拖动，光顺，倒角等。对于丰田等对A级曲面要求近乎疯狂全G3连续等的要求，可应付自如。4.FreeStyle Sketch Tracer，FST，自由风格草图绘制，可根据产品的三视图或照片描出根本外形曲线。5.Digitized Shape Editor，DSE，数字曲面编辑器，根据输入的点云数据，进行采样，编辑，裁剪已到达最接近产品外形的要求，

22、可生成高质量的mesh小三角片体。完全非参。6.Quick Surface Reconstruction,快速曲面重构，根据输入的点云数据或者mesh以后的小三角片体，提供各种方式生成曲线，以供曲面造型，完全非参。7.Shape Sculpter,小三角片体外形编辑，可以对小三角片体进行各种操作，功能几乎强大到与CATIA曲面操作相同，完全非参。8.Automotive BIW Fastening，汽车白车身紧固，设计汽车白车身各钣金件之间的焊接方式和焊接几何尺寸。9.Image & Shape，可以像捏橡皮泥一样拖动，拉伸，扭转产品外形、增加“橡皮泥块等方式以到达理想的设计外形。可以极其快速

23、的完成产品外形概念设计。工业设计师在进行产品的造型设计时，所采用的方法一种是正向设计法，这是一个从概念设计起步到CAD建模、数控编程、数控加工的过程。这一设计过程难度系数大、周期较长、本钱高、不利于产品的研制开发。 产品造型设计的正向设计流程示意：概念设计 CAD/CAM系统 制造系统 新产品2.3、产品逆向设计的产生与应用在飞机、汽车、工艺美术品和模具等行业的设计和制造中，通常是由复杂的自由曲面拼接而成，因此在概念设计阶段难以用严密、统一的数学语言来描述。这些产品的初始模型是通过对事先制造出的木制或泥制模型来实现数字化产生的。近年来在产品造型设计中逐渐走向成熟形成逆向设计法。由于产品造型的逆

24、向设计有起点高、本钱低、周期短、易改型、易创新的特性，自出现以来便受到了现代工业设计师的关注。目前该技术在下面几方面得到了广泛应用：a用于汽车、摩托车等具有较复杂曲面外型产品的修复与改型设计中；b用于设计与制造个性化的产品，如人体拟合、太空服装设计、假肢设计等；c根据客户样件进行模具设计时，该项技术可使自动化程度大大提高；d在样件缺少图形文件时，可用逆向设计来生成图形文件：e.在快速原形制造中逆向设计可实现原形产品的快速准确建模并进行重新设计。2.4、CATIA逆向流程逆向工程通常是以模型或实物产品为出发点，执行一个模型的仿制工作。在已有实物产品但没有设计图的情况下，利用数字测量仪器，将实物的

25、3D点数据(点云)记录在计算机中,经过处理后再传送至CAD/CAM系统,让其产生NC代码并送至CNC加工,或送到快速原型机 将此模型重制。下面以一个钣金件为例对CATIA逆向进行一下简单介绍。1、数据采集，点云数据即零件外表离散点的几何坐标数据。点云的质量主要取决于测量设备的精度，而重构曲面的品质客观上取决于所选用的造型软件的功能。点云数据的采集是逆向工程中的第一个环节，是数据处理、模型重建的根底。在点云数据取得后，就可以利用三维造型软件进行后续工作,构造出我们需要的产品形状。利用CATIA中的Digitized Shape Editor(数字曲面编辑器DSE)、Generative Shap

26、e Design(创成式外形设GSD)、Quick Surface Reconstruction(快速曲面重QSR)Freestyle(自由曲面造型FS)等模块 ,通过对点云进行删除、过滤、创立特征线、铺面 、修补、曲面品质分析等一系列操作得到高质量曲面 ,并且将曲面转换成实体。图2.1导入点云界面2、导入点云文件(Import)进人DSE模块工作台。点击import图标或从菜单项选择择import命令加载点云(图2.1)点云文件格式有多种,可以是。Cloud、cgo、asc、stl、等格式。加载点云时可以根据需要 如工作站配置 来决定采样率 ,即加载点占原来点数据的百分比(sampling)

27、,这样可以提高处理速度。importfilterDSE图2.2点云过滤3、点云过滤点击filter图标或从菜单中选择filter命令进行点云过滤( 图2.2)用户从测量仪器所得的数据点可能有成千上万个,数目非常庞大,但并非所有数据点都是有用的。一般测量仪器的测量准那么是以固定间隔取点的 ,因此不管曲面变化幅度是大是小,取点的密度皆是相同的。因此初期采集的点云很可能文件过大,会拖慢处理速度,需要进行过滤来减少数据点的数量。点过滤的原理是在曲面变化缓慢的地方,取点的密度较稀疏 ,在曲率变化较大的局部 ,才密集地取点 ,如此用来表现曲面的点数量就会变少。的过滤命令中提供了两种方式来过滤点云homog

28、eneoush和adeptative。4、铺面(Mesh)，前述工作的目的就是对点云进行坏点剔除,过滤多余点,为铺面打根底。铺面就是将点云铺成曲面,重新建模。点击Mesh creation图标或从菜单中选择此命令进行铺面(图),弹出对话框中的“Neighbor-hood选项可调节,其数值为一个圆球半径 ,在点云中只要某三个点所构成的面被此球包住,CATIA就会以此三点为顶点建立一个三角网格。因此铺面又称为三角网格化(图)Mesh creation图2.3铺面然后进入Quick Surface Reconstruction, 快速曲面重构模块。利用Activate Areas和Basic Sur

29、face Recognition进行铺面图2.4。Activate AreasBasic Surface Recognition铺面5、分割split分割把多余的面裁减掉，把零件做成未倒角的片体。Quick Surface Reconstruction模块中采用split命令图2.5。split分割6、倒圆角Edge Fillet将分割修剪完的片体进行倒圆角，在Quick Surface Reconstruction模块中采用Edge Fillet命令图2.6。Edge Fillet图2.6倒圆角把定位孔，还有和实体件中的主要特征裁剪出图2.7。图2.7裁剪出主要特征厚曲面7、加料厚，在创成式

30、模块下采用“厚曲面命令将片体加厚。这样一个简单饿钣金件的逆向过程就根本完成如图2.8。图2.8加料厚8、最后进行消参保存片体和实体图2.9。图2.9消参3、车门开闭系的设计3.1、车门铰链的研究车门铰链是车门能符合设计者的设计思路、按照它的运动轨迹运动的保证。如果铰链的设计出了问题，那么，乘客就无法顺利地进出了，可见其重要性。门铰链装置是确定车门与车身的相对位置，并能控制车门运动轨迹的装置，它包括门铰链和限位器。铰链是车门和车身相联接，能够绕上下方向的同一轴线回转且相互结合部件的总称。布置门铰链时考虑的几个方面：a)铰链型式的选择铰链的选择的根底是：要能够符合车门的旋转，符合设计时的空间要求和

31、过行程旋转标准。b)铰链在平面上的定位内外表极限线是用来确定铰链在侧围部件上的位置的，上下铰链的右角都是用来定位的，此时我们就可以比拟方便地确定中心线了。c)车门长度车门的长度是从铰链的中心线到在侧视图上类似鱼嘴地方的中心线所测得的距离。d)车门的开度角车门的最大开度一般由车门的限位器来限制。它的作用是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。习惯上，车门的最大开度一般在6575，这是根据上、下车方便，上车后关门方便以及车门与车身不干预等条件而定的。为了操纵方便，车门维持在最大开度位置的力矩以20Nm30 Nm为宜。前车门： 56-64后车门： 60-7

32、0有的到达75甚至80e)铰链的内外倾角内外倾角分别是指铰链轴线在x=0平面上的投影与z轴之间的夹角，铰链轴线在y=0平面上的投影与z轴之间的夹角。铰链轴线内倾角一般为04铰链是车门总成与车门本体的连接件之一，当车门关闭时，车门上的承力件为门锁和铰链；翻开车门时，车门的重力完全由铰链来承受。铰链轴线的布置会影响车门的开度、门柱的尺寸以及车门开缝线的位置和形状。在布置铰链时，应注意在结构允许的情况下，车门上下两铰链之间的距离应尽可能大。为了防止翻开车门时与其它局部干预，铰链的轴线应尽可能外移，使其靠近车身侧面。 车门上下铰链必须布置在同一直线上，并具有内倾角和后倾角，从车的侧面看过去，一般是一条

33、向车后侧倾的直线；从车的正面看过去，应为一条向内倾的直线。图如图3.1所示，先确定铰链轴线沿车身方向的尺寸变化范围 X1，X2，并在此范围内任选一值Xm，将轴线限制在与X轴垂直的平面x=Xm内， 在x=Xm平面内确定铰链轴线的倾斜状态：先分别求出x=Xm平面与内外板曲面的交线C1和C2，并求出C1和C2对应的Y方向的极限坐标位置Ymin内板投影线最左端、Ymax外板投影线最右端；在X=Xm平面内通过输入直线方程y=B，B Ymin，Ymax来生成一条与Z轴平行的轴线Z1Z2；确定铰链轴线中心点的Z坐标值：通过内板上下边框或外板上下边框求出平均位置坐标z=C，并根据它在y=B直线上求出一点O；根

34、据铰链轴线内倾角范围04，将y=B直线绕O点逆时针旋转角度，得到轴线位置O1O2 。根据铰链间距L300mm，500mm，以铰链中心O为初始点，沿直线y=B确定两点D和E，使两点间线段长度为L，调整L值以及轴线外板的距离，保证在铰链宽度方向不与外板干预的情况下，轴线尽量靠近外板的极限位置 L值确定时。假设L值可以改变，那么可以考虑稍微减小L值，但轴线更靠近外板车门外板曲率较大时。 可以通过改变最初的B值重新生成轴线O3O4或作O1O2的平行线来改变轴线到外板的距离。当轴线位置最终确定后，根据D，E 两点位置可将铰链模型正确地放入车门门腔内，待进一步运动校核及干预检验。f)铰链中心距由于受到车门

35、外形曲线的限制,一般希望上下两个铰链的跨距在350mm500mm之间，大多保持在400mm左右。铰链中心距车门长度=33%或更长例如：铰链中心距=车门长度=1143.0=33%、车门限位器的设计车门限位器是指车门在受到一定力的作用下，限制车门转动的装置，其作用是：保护车门前边框，防止与车身板金接触；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；限制开门角度。车门限位器分为包塑限位器：主臂以钢骨架为本体，用包塑工艺实现限位结构的限位器称为包塑限位器。冲压限位器：主臂以冲压的工艺实现限位结构的限位器称为冲压限位器。其它功能限位器：是指除冲压限位器和包塑限位器以外的车门限位

36、器。3.2.1、限位器的组成及工作原理图限位器原理图主臂：主臂是限位器的重要组成部件，它的形状关系到限位器的运动轨迹、车门的开启角度、车门开关力的大小等。材料一般采用尼龙 PA如图、图3.2.3。图 图 滑块：滑块同主臂共同构成了限位器的主要限位机构，滑块一般可分为U型和L型两种形状，材料一般采用聚甲醛POM如图、图3.2.5 图在开关门过程中限位器盖板内的滑块在主臂上往复运动,因为主臂在运动轨迹方向上的厚度不同,滑块的位移距离也不同, 挤压橡胶块的力也有差异,所以在开关门过程当中就会产生不同的开关门力,从而起到限位的效果。、限位器主臂的设计:一款限位器的开发，主要工作是求限位器主臂的轨迹。求

37、限位器主臂的轨迹一般有两种方法，一种是作图法，一种是函数法。目前国内一般使用作图法，下面以作图法为例简单介绍限位器主臂的轨迹求法。a、首先确定铰链转动，如图。轴线以下简称A轴和主臂转动轴线以下简称B轴b、画出限位滑块处的中心线C线，如图。c、作一条直线D线垂直于滑块处的中心线，垂点为滑块中心线的中点E点，过E点作B轴的垂线，垂点为F，如图。d、以A轴为中心，将C、D两线向开门方向旋转2度,得到D1、E1、C1度数是可变的，取的度数越小，最后得出的轨迹就越精确.一般为2-5度。E1F线即为所求的第1段线，如图。e、以A轴为中心，将C1、D1两线向开门方向旋转2度,得到D2、E2、C2，如图。f、

38、以B轴为中心，E2点和F点的连线为半径画圆，与D1线交于G点E1G即为第2段线，如图。g、作线FG，将线E1G、E1F向开门方向转动角GFE2，如图。h、依次类推转动到门的最大开度为止，求出一系列相连的多段线。用这些多段线拟合出一条曲线，如图。i、这条曲线即为所求的限位器运动轨迹图示红色曲线，如图。A轴B轴 图 图C线图 图 图图图 图图限位器设计时的考前须知：限位器旋动轴线与铰链轴线必须保证平行; 车门开启限位角一般60-70与门的宽度有关，门越宽，设计的角度可以越小；限位器在高度方向上应尽量布置在上、下铰链中间的位置上或向下偏移一段距离；在限位器布置完成后要进行运动模拟分析;限位器主臂材料

39、一般使用尼龙，滑块材料使用聚甲醛；在车门开闭过程中，限位器与门玻璃、玻璃导轨、升降器、门内外板之间的最小距离为6mm。随着世界经济的开展，汽车将会成为人类的主要代步工具，随着私人用车的增多，将来的停车位之间，车与车的距离将会越来越小，为了防止上下车时磕碰其它车辆，对限位器的限位作用要求将会更高。二段位的限位器已无法满足用户的使用要求，势必被三段位限位器所取代、铰链限位器及车门的运动分析安装在同一门盖上的两铰链必须同轴，且门铰链的安装位置要满足工程设计所要求的后前倾角以及内外倾角，铰链轴线为车门设计硬点，一旦确定不能轻易改动，而不合理的轴线位置容易导致车门运动中与车身其他部位发生干预。铰链轴线的

40、设计按相关规定。上车后的关门方便性以及防止车门与车身各部位发生干预等条件。在开启至最大开度过程中，车门与车身其他部位的最小间隙应不小于设计允许的最小间隙缝隙4,最好/缝隙4，此最小间隙一般在车门刚刚开启约35 以内和开启至最大开度位置时出现。前门与翼子板之间出现的最小间隙区域见图图车门的最大开度角和最小关闭角一般由车门的限位器来限制，而门铰链的最大开度角应不小于设计要求的车门开度角，最小关闭角应小于设计要求的车门关闭角。在车门运动过程中还应防止铰链和限位器自身以及二者与车门总成之间发生运动干预。4、门锁系的研究设计锁机构由锁体、锁钩锁扣、锁止机构、连动杆件以及内外手柄构成。在开闭件锁的运动分析

41、中仅分析锁体和锁钩在运动中的相对关系图4.0。开闭件在关闭时，锁体内的旋转凹锁板在绕自身轴线运动同时还包含围绕铰链轴线的圆周运动，凹锁板的凹入叉形轮廓应该在进入锁紧的每个相位留出一个空档面，根据设计，它相对于即将啮合的锁扣呈平移推进运动。为防止锁扣与锁体在啮合和脱离时发生干预，锁扣的中心平面应位于锁口的中间，当门锁紧时，相互啮合的齿侧面应到达所要求的平行度锁扣啮合局部所在平面应与铰链中心线垂直，允许误差1。这样才能使锁体在开闭件关闭或翻开的时候能顺利工作，不至于出现卡死现象。锁扣到门内板鱼嘴处的距离在设计的时候有两种方案：1、当锁扣超出车门内板外表时，直接留足锁顺利开启和锁止的余量，超出锁体口

42、边缘3mm；2、当锁扣不超出车门内板外表时，要求锁扣到门内板鱼嘴处的距离在超出锁体口边缘的情况下为10mm 以上。这是考虑碰撞之后车门仍能顺利翻开而规定的。4.1、内扣手和门把手内外把手是车门上重要的开闭工具，它们的安装和设计需要符合：人机工程的要求，让人能方便而又省力的翻开；功能要求；不与其它件有干预，能自由开闭；同时又不能凸出外表，有效防止误开启。内扣手一般的结构形式：如图 所示。开启锁杆连接块弹簧转轴基体开启臂锁止锁杆连接块锁止按钮图常用的安装形式一般采用一个孔或面定位，两个孔安装，如图所示定位孔安装孔图定位孔安装孔图4.2、开启度和行程从人机工程学角度来说，一般要求内扣手在开启30-4

43、5时即将门锁翻开。锁的具体内开行程要由锁厂提供。一般设计时，内扣手旋转到最大角度的行程要大于锁的内开行程。开启力：一般开启力在20N-30N 之间。外把手大致可以分为以下两种形式：翻转式图和外拉式图4.2.2图翻转式图外拉式4.3、位置要求门外把手的放置位置要符合人机工程学的要求， 一般的离地850mm-1000mm，一般设计在车门外板的棱线上。安装定位方式：一般门外把手安装的结构中应该有两个安装点，外加一个定位机构，而且把手与外外表之间必须增加减振垫，一来为了减振，二来可以起到密封的作用，如图、图4.3.2安装孔图减振垫定位机构图4.4、结构设计要求及与钣金和附件的关系由于外把手与周围件的距

44、离相比照拟小，所以门外把手在设计的时，即要保证本身运动局部的旋转无干预，旋转角度应能保证锁的开关行程，还要保证它在运动过程中与周围其他件有一定的间隙。外板上的结构必须在满足门外把手安装结构、保证强度的根底上，又要满足车门外外表的冲压工艺性。5、玻璃升降系的设计研究5.1、环面玻璃的设计思想圆环面的数学方程如下：(x2+y2+z2+R2-r2)2=4R2(x2+z2)圆环面方程的根本参数标示于图5.2当R 足够大且圆柱半径rR 时从圆环面上截取的玻璃曲面仍近似为柱面。玻璃的运动可以认为是一种绕圆环面中心引导线的旋转运动，其运动轨迹是与引导线成一定夹角的圆环截面线的一局部。可建立如下圆环面玻璃的数

45、学模型：半径为r的圆K沿圆的法向以半径R作旋转运动得到的曲面即为一圆环面，圆K为母线，圆R 为导动线。圆环面的几何参数方程为：x=(R+rcos)cos,y=(R+rcos)sin,z=rsin，其中02，02对于圆环面上的母线圆K，圆K上任意点a绕圆K的圆心O1等角速度旋转角度时，圆K 绕与其共面的轴OZ等角速度旋转角度，如图5.3 所示。5.2、玻璃升降器种类：A、手动式现在根本不用B、电动式：a 绳轮式、b 叉臂式齿轮臂式C、使用范围绳轮式玻璃面小圆半径较小叉臂式-玻璃面小圆半径较大、绳轮式绳轮式在设计玻璃升降器之前，需要了解玻璃面，玻璃导轨及玻璃上下止点的位置等一系列的先决条件。升降器

46、导轨弧度及位置的设计：在有了玻璃的数据后，同时求出玻璃的质心位置，根据以往设计经验和一些样车数据，一般单导轨的位置是在玻璃质心位置向B 柱方向偏移15-25mm，双导轨的间距应该在不干预内门板和其它附件的情况下尽可能大，但两个导轨的中线应该在玻璃质心位置向B 柱方向偏移15-25mm。导轨位置确定后，通过偏置玻璃面求出导轨的弧度，此导轨弧度为空间螺旋曲线如图5.5。图玻璃滑块的设计：由于玻璃的平衡安装方式表现在玻璃滑块与玻璃的连接上，故可以在玻璃上确定安装孔位及孔距，由此可以确定玻璃滑块上传动钢丝夹的位置及确定滑块安装孔的位置。滑块上缓冲垫的相对位置也可以确定，滑块设计完成。导轨总成的设计：由

47、于玻璃的安装孔位，上下止位，玻璃滑块，根据玻璃滑块上缓冲垫与玻璃的相对位置关系，确定导轨上夹头和下面玻璃下位挡块的位置。挡块位置确定后，下夹头位置确定，从而导轨长度确定。在根据车门内门板所给定的导轨支架安装位置确定导轨上下支架的位置。导轨总成设计完成。驱动总成的设计：导轨总成位置确定后，确定所选用的电机的外形尺寸，进行车门内板的布置，从而确定电机的安装位置。假设所选用电机和内板干预，可以采取以下措施：更换电机修改内门板。根据玻璃行程，确定卷丝筒的圈数及高度。根据卷丝筒及电机设计外壳。须注意玻璃运动过程中与罩壳是否干预，。驱动总成设计完成。、叉臂式 图 5.6叉臂式 固定方式：电机固定在电机支架

48、上，电机支架和短导轨固定在车门内板上，长导轨与车门玻璃连接。驱动方式电力来自汽车电瓶，由电线输入电机，电机提供整个升降器的动力。电机输出旋转运动，带动齿板和升降臂进行旋转运动，从而使长导轨和玻璃进行上下运动。设计要点：a、确定电机支架安装平面先找到玻璃的上下止位，上下止位上玻璃各有两个与升降器的固定点，由这四个点拟合成一个平面，电机支架的安装平面即由该平面偏置获得，偏置距离由升降器机构决定。b、为满足玻璃的上下运动，必须要具备的升降器机构的几何关系在图 中，把图中的A、B、C、D、E、F、G 投影到电机支架安装平面上看A、B、E 三点成一线B、C、D 三点成一线A、F、G 三点成一线BA=BE,BC=BD(通常BA=BE=BC=BD)c、确定升降臂和平衡臂的变形量由于玻璃运动近似圆弧运动，但升降器的长导轨在自由状态下是平面运动，所以在玻璃升降过程中，升降臂和平衡臂会变形随长导轨一起运动。为了使升降器的寿命得以提高，我们希望在运动过程中，升降臂和平衡臂的变形量尽可能地小。下列图表示了玻璃运动轨迹和长导轨在自由状态下的运动轨迹，A、B、C 分别表示了玻璃在上、中、下三个