车身部件结构设计

第九章车身部件结构设计车门及其附件风窗设计汽车前后板制件及铰链1车门及其附件一，车门的结构二，车门铰链及限位器三，门锁装置四，玻璃升降器五，车门的密封2一，车门的结构车门的种类：旋转门、拉门、折叠门和外摆式车门。1.具有必要的开度，并能使车门停在最大开度上，以保证上、下车方便；对车门的要求：2.安全可靠，车门能锁住，行车或撞车时门不会自动打开；3.开关方便，玻璃升降方便；4.具有良好的密封；5.具有足够的刚度，不易变形下沉，行车时不振响；6.制遗工艺性好，易于冲压并便于安装附件；7.外形上与整车协调。3车门的组成：壳体、附件和内饰盖板三部分组成。壳体分类：整体式、框架式。整体式壳体壳体由0.8～1.0mm的钢板冲压的外板和内板等焊接而成4整体式车门的优点：车门零件数量少，组装方便，车门刚性好并便于设两道密封条；整体式车门的缺点：需要压床台面和吨位都较大，造型也受到一定限制。内板：1）内板是车门的主要零件。在内板上冲有各种形状的窝穴、加强筋和孔洞，以便安装附件。在安装完附件之后，用内饰扳将其遮盖。2）根据需要在内板上焊有加强板和支架等，以便将局部集中载荷有效地传到内板较大的垂直面上。5框架式车门壳体分解图安装铰链和门锁的加强板玻璃横向密封条夹持板玻璃窗框抵抗车身受横向冲击的加强板门外板玻璃升降的导板门内板6车门附件包括：车门铰链、车门开度限制器，带有内、外操作手柄的门锁、定位器、车门密封条，在门内、外板之间还装有玻璃，玻璃导槽和导轨及玻璃升降器等。有的还有旋转窗。有的还有旋转窗。7车门和窗旋转窗窗框门锁拉杆门锁导向器玻璃升降器铰链开度限制器81）臂式的铰链轴安装在门柱内，所以要求门柱粗大，其优点是由于轴线相对车门的位置较远，开门时能使门往外移，因而不易与门框或车身其它部分干涉；2）合页式的铰链轴线在门柱以外，与臂式相比，不但质量轻、刚度高、结构紧凑，而且装配关系也简单，现在广泛采用。铰链主要包括：固定部分（即铰链座，固定在门框上）、活动部分（安装在门上）和轴。为了改善车身的外形和减小空气阻力，现代汽车大多使用暗铰链。9车门铰链臂式合页式10注意事项：1）车门或门框与铰链的连接刚度不足往往是车门下垂的主要原因。因此，除了可在门和门柱固定铰链处设置加强板外，在布置铰链时要注意加大上、下铰链的间距。间距越大，铰涟处受力越小。但间距大小受车身外形的制约。2）为了保证门与门框的相对位置，必须在固定铰链时能够调整位置，为此，一般将门柱或门侧板上通过螺钉的孔径加大或做成长孔。3）车门的开度限制器用以限制车门的最大开度，防止车门外板与车体相碰，还必须能使车必须能使车停留在最大开度，起着防止车门自动关闭的作用。11注意事项：4）车门的最大开度一般在65o～70o,这要根据上、下车方便，上车后关门方便以及车门与车身不干涉等条件而定。5）为了操纵方便，车门维持在最大开度位置的力矩以20～30Nm为宜。6）为考核和连杆的磨耗与弹簧的耐久性，最好与门锁一齐进行耐久性试验。12三，门锁装置1.对车门锁装置的要求1）.操纵内、外手柄时，车门能轻便地打开，关闭时门锁装置具有对车门运动的导向和定位件用(不仪在开门方向，而且上下也要定位)。2）.门锁应具有两档锁紧位置—全锁紧和半锁紧，以防止上汽车行驶时车门突然打开，起安全保险作用；3）.设有锁止机构。当锁止时，在车外只有用钥匙才能打开车门，在车内必须先解除锁止状态才能打开车门；4）.具有防误锁作用。当前门开着而锁钮被按下时，若关闭车门撞动锁爪，即可通过联杆解除锁止状态，从而防止由于钥匙遗忘在车内而打不开车门。5）.强度要求：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。132.门锁结构类型种类：舌式、棘轮式和凸轮式。1）舌式优点：结构简单、安装容易、对车门装配精度要求不高；缺点：横向的定位，不能承受纵向载荷，故可靠性差，关门沉重、噪音大、锁舌与挡块易磨损；2）棘轮式优点：在颠簸的道路土行驶，压紧锁钩的弹簧力只要能保证锁钩不会因惯性力作用而脱钩即可，所以轻便省力是转子式锁的结构特点。缺点：是齿轮齿条的啮合间隙要求严格，因而对车门的安装精度要求较高。这种锁主要用于路面较好的车辆。14棘轮式门锁棘轮锁钩（棘爪）锁芯门外手柄锁钮门内手柄15转子式门锁按钮导向契转子定位器滑块定位器定位器挡块161.对车门锁装置的要求1）.操纵内、外手柄时，车门能轻便地打开，关闭时门锁装置具有对车门运动的导向和定位件用(不仪在开门方向，而且上下也要定位)。2）.门锁应具有两档锁紧位置—全锁紧和半锁紧，以防止上汽车行驶时车门突然打开，起安全保险作用；3）.设有锁止机构。当锁止时，在车外只有用钥匙才能打开车门，在车内必须先解除锁止状态才能打开车门；4）.具有防误锁作用。当前门开着而锁钮被按下时，若关闭车门撞动锁爪，即可通过联杆解除锁止状态，从而防止由于钥匙遗忘在车内而打不开车门。5）.强度要求：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。17门锁的内、外手柄有：掀拉式旋转式按钮式手抠式从不会伤人以及不会由于冲击加速度使门自动打开等安全角度看，手抠式比较好，它凹陷在车门内，也有利于减小空气阻力，但手抠式外手柄质量较大，成本也高些。旋转式、掀拉式和手抠式，外手柄还有按钮式。18四，玻璃升降器对玻璃升降器的设计要求：1）升降平顺，工作可靠，无冲山和阻滞现象，无辗轧声。2）操纵轻便省力，在正常载荷下(相当于玻璃质脸)摇动升降器的最大力矩不应大于2N●m(日本有些轻型车要求为0.8N●m）；各臂开始运动前，手柄的自由转动空行程量应恰当，一般不应大于60o。3）具有防止手压玻璃时升降器发生逆转的制动机构。日木轻型车要求在玻璃升降范围内，主动臂滚轮中心加200N的载荷时不发生逆转。19臂式玻璃升降器的种类：单臂式、双臂式、交叉双臂式、平行双臂式。单臂式双臂式交叉双臂式平行双臂式驱动小齿轮被动扇形齿轮传动臂平衡弹簧底板201.防止玻璃升降器倒转的制动机构：制动鼓传动轴制动弹簧扇形齿板小齿轮联动盘铆钉底板212.平衡机构：1）平衡机构的主要元件是一个扁平的螺旋扭簧，扭簧的外端固定在底板上，是不动端，内端固定在扇形齿板的轴心上，随齿板转动而转动。2）当摇动手柄，主动小齿轮带动齿板而使玻璃下降时，弹簧被旋紧，玻璃下降的势能部分转化为扭簧的变形能而被储存起来。3）当再摇动手柄使玻璃举起来时，弹簧放出能量，起平衡玻璃部分重量的作用，使举升玻瑞轻便。223.传动机构：包括：小齿轮、扇形齿轮、传动臂。1）齿数和传动臂的长度等参数决定了传动机构的传动比i，因而影响摇动手柄的圈数与玻璃升程之间的关系，以及操作手柄所需的力矩大小。2）显然，传动比越大，则摇动也越省力，但加大传动比使玻璃升降速度降低。一般取i在12~28范围内，目前趋向于较大的传动比。3）摇动手柄的圈数n则3～4.5为宜。我国要求摇动升降器的最大力矩不得大于2N●m。23传动臂的种类：单臂式、平行双臂式、交叉双臂式等。1）单臂式只有一点支承玻璃，支承点与玻璃质心的相对位置在升降玻璃时变化较大，会使玻璃歪斜，影响与玻璃导槽的正常配合，升降不平稳，故适用于两根导轨都较长的矩形玻璃上。2）平行双臂式的T形连杆在工作过程中始终保持水平状态，能较好地支承玻璃。3）

交叉臂式是由两交叉臂端部支承玻璃升降的，在运动过程中，支承中心始终接近玻璃质心，因此升降较平稳。这种结构可适用于形状不规则的(导向槽短的)玻璃升降。24窗玻璃的支承部分滚轮滑轨托槽弹簧片球头滚轮轴传动臂25钢丝绳式玻璃升降器优点：占位置小，重量轻，成本低，易于安装布置(可通过改变钢丝长度来任意确定手柄轴的位置)，尤其适用于曲面坡璃。缺点：安装精度要求较高，需设有钢丝拉紧装置。滚轮夹持玻璃的托槽钢丝绳滑动器中央导轨固定支架26有些高级轿车上采用电动或液压等方式驱动玻璃升降器。可递直流串绕电动机的动力经由减速装置传给钢丝滑轮或驱动齿轮，通过减速机构来防止倒转。电动机减速装置玻璃支承托槽动力驱动玻璃升降器27五，车门的密封1）车门的密封包括车门与车身之间间隙的密封和窗玻璃的密封。2）车门和门框之间的间隙是用密封条将其填充，以防雨水、灰尘侵入车内，同时在开关车门时起缓冲作用，在汽车行驶时防止车门振晌。3）密封条的材料一般采用表面具有合成橡胶护膜的海绵像胶，也有采用硬质橡胶或SBR海绵的。表面护膜是采用氯丁二烯或氯磺化聚乙烯类的合成橡胶，护膜厚度0.1～0.5mm，它不仅改善了密封条的耐候性和耐磨性，且使密封条外形美观。28对密封材料的要求：1）弹性好，永久变形小。2）良好的耐候性和耐老化性能，低温下不发硬。3）具有一定强度和表面护膜的耐磨性。4）吸水率低。5）便于成型和装配。29密封条的种类：弯曲型、压缩型、复合型、空心压缩型弯曲型压缩型复合型空心压缩型30各种密封条的特点：1）弯曲型优点在于在载荷变化不大的区段可得到较大的变形，因此有利于弥补车门和门框之间间隙的误差，缺点是容易产生永久变形。2）压缩型密封时接触面大，在同样变形量时，其载荷变化比弯曲型要大,，因此密封效果好些;但车门反力增大，使开、关车门时费力且振响声大。3）空心压缩型的非线性的弹性特性使关门时消耗能量小，密封效果好，为降低压缩密封条的载荷，可在密封条上加工排气孔，孔径一般为3～4mm，孔距约为200mm。31车门密封内密封条，空心压缩型外密封条，弯曲型32密封条的固定方式：1）粘接。用粘接剂；2）机械固定。多用卡扣或卡槽；3）夹持。带金属骨架的密封条可直接夹持在门框上。331.风窗设计的重要性：对驾驶员和乘员的视野、安全和舒适等性能以及汽车的外形、空气限力等都有较大影响。2.风窗设计的前提：风窗详细设计前，1：1的车身油泥模型和内部模型，车身主要结构型式和截面尺寸、形状，覆盖件的分块和结构的相互关系都已大致拟定，因此为风窗的详细设计提供了必要条件。风窗设计343.风窗表面的形状：1）现代汽上大多采用变“母线”的曲面风窗表面，即母线不是直线，而是曲率均匀变化的曲线，以满足造型的要求。2）但有时为了作图方便而按直纹面进行设计。如整个风窗是柱面的，其导线(即玻璃的法向截面线)的曲率半径尺在中间段较大，两侧逐渐均匀变小，3）或者，风窗中间较大部分区域采用柱面，两侧比较弯曲的区域采用柱状面、锥面或锥状面。354.风窗的密封：1）曲面风窗均为闭式的。在车身的凤窗框与风窗坡璃之间，用橡胶密封条连接。密封条起着密封与缓冲作用，可以防止车身受扭转使窗框变形时损坏玻璃。2）选择风窗密封条材料时，应考虑到密封条形状复杂、小圆弧截面和尺寸精度的要求以及挤压成型工艺和成本等。一般采用硬度为50～70HS，拉伸强度大于6～8MPa，伸长率大于30％的橡胶材料，密封条表面是一层耐候性好的合成橡胶膜。3）

用挤压加工方法制成的密封条，其风窗拐角部分的最小半径一般为60mm,半径小于此值或成尖角时，转角部分就需采用模具成型方法加工。4）为防止水和灰尘渗人车室内，最好在密封条和玻璃及风窗框之间填有不干的密封胶。365）近来，已由上述窗框胶条嵌接式转向直接粘接式，这种方法不用橡胶密封条，而是采用聚硫橡胶密封层或丁基胶带来装配玻璃，工艺先进，多用于轿车。6）直接粘接法的优点是密封性好，装配时不易损坏玻璃，外观也比用橡胶密封条嵌接式好而且粘接式还使车身刚度得以提高。37目前用于汽车上的安全玻璃有两类:1）

钢化玻璃是将普通玻璃加热到高温，而后用压缩空气急剧冷却，如此经过淬火后的玻璃，其强度大为提高，而且由于玻璃表面形成残余压应力层，当玻璃受力超过抗张强度时，首先一从内层开始破裂，并迅速发展成龟裂，使玻璃醉成无锋利边缘的小块，飞出的动能很小。4.风窗的玻璃：缺点：当撞车破坏时，或由于热处理后残余应力过大突然发生自爆的一刹那，玻璃将会失去透明度。玻璃的失透性使驾驶员无法辫认方向，很不安全，因此又出现局部钢化玻璃，即主要视野区不钢化，碎片呈大片状，能确保视野，而其周围是钢化区。钢化玻璃和夹层坡璃。38

夹层玻璃是将两层普通玻璃板用聚甲基丙烯酸甲脂或其他透明塑料薄膜热而成。玻璃破碎时不会造成整个成碎块而影响视野。薄膜还能吸收撞击时的剩余能量，因而减轻伤亡，所以国际上趋向于认为夹层玻璃比钢化玻璃更安全。39车门前后板制件及铰链一，前、后板制件

汽车前板制件是指散热器框架和面罩、前翼子板、挡泥板、发动机罩及一些连接板等。车头即由前板制件各部分组成。前翼子板发动机罩翼子板挡泥板散热器框架及前挡泥板保险杠安装板罩锁支架罩锁销板散热器框架连接板翼子板连接板有车架式轿车的车前板制件40无车架的承载式轿车车身，其车头直接承受发动机等总成的质量以及由悬架传来的各种载荷，因此应保证有足够的强度和刚度;一般除冀子板和发动机罩等外覆盖件是可拆卸的以外，其它部件与地板前框架的两根纵梁和一根横梁焊装在一起。无车架式轿车的车前板制件前纵梁第一横梁41货车车头的结构型式：1）托架式结构：优点：缺点：这种结构的冀子板用托架固定在车架上。其特点是:车头各部件都分别用螺钉与车架相连，它们相互之间没有刚性联系，各自组成单独的分总成，因此便于拆装和维修，在坏路上行驶时，由于车架扭转而引起车前板制件撕裂的情况较少。但是由于车架变形时各部分相对位移大，出现间隙不均匀或部件相互摩擦的现象。整个车头刚性差，常有部件抖动、振裂等现象。42货车车头的结构型式：2）整体式结构：优点：缺点：散热器框架和面罩、冀子板、挡泥板等连成一个整体，前部通过散热器框架与车架柔性相连，后部与驾驶室刚性连接，翼子板无托架，其整体刚性，各部件相对位置稳定，闻隙均匀；同时，零件数少，车头流线型较好，也便于造型。但车头装配精度要求高。由于板制件相互刚性联系，如果车头悬置点的结构和位置选择不当，容易发生零件撕裂的现象。43载货汽车车头托架式结构整体式结构44货车车头的结构型式：3）翻转式结构：优点：缺点：在新型的汽车中采用这种结构。其特点是，发动机罩，冀子板，挡泥扳等爆装成一个整体，通过一套翻转机构安装在车架上。开启时，车头绕回转点前翻，关闭时，伏在驾驶室前围上，由橡胶定位块、包皮锁拉住。为使前翻轻便，翻转机构中设有平衡弹簧。优点是发动机接近性好。但由由于多了一