第9章 车身部件结构设计

第九章车身部件结构设计第一节车门及其附件一、车门的分类

分类方式类型特点及常用车型开启方式旋转门有于大多数汽车折叠门多用于客车拉门多用于轻型客车结构整体式车门刚度好、质量高、随形性好分开式车门钣金件少、材料利用率高、视野性好窗框有窗框车门用于大多数汽车，可为独立窗框或整体式车门无窗框车门敞篷车、硬顶车、运动车使用旋转方向逆开门较少采用，仅为方便上、下车顺开门安全性好，较常用上开门用于轿车和轻型车的背门，也用于低矮的汽车旋转门折叠门拉门整体式车门分开式车门NewBora有窗框车门无窗框车门逆开门顺开门上开门Renault的上开门二、车门的构成车门车门本体车门附件加强内窗车铰链玻璃内外板与门及窗其它外门及限及升装饰抗撞密封条附件板框锁位器降器件梁车门系统一般由门体、附件和内饰件三部分组成1．车门外板一般采用0.65mm~0.85mm厚的薄钢板冲压成型由于轻量化和侧面碰撞安全性的要求，广泛使用高强度钢板2．车门内板是车门几乎所有附件的安装体，是车门的重要的支撑板件一般采用0.7~0.85mm的薄钢板拉延成型，对于整体式门内板，拉延深度形成门体厚度的侧板为安装车门附件机构，内板主要的立面上需压出各种形状的凸台、窝穴、手孔和安装孔等为保证车门附件安装位置的精度要求和保证车门周边的密封间隙要求，车门内板应具有足够的刚度，所以内板周边需冲压出凸边、加强筋或使用加强板焊于母板上3．车门加强板车门加强板用以提高附件安装部位的刚度和连接强度4．抗侧撞横梁可以是圆管，也可以是用高强度钢板冲压成型的异型截面梁截面厚度约在33-36mm范围内两端通过连接焊接在门内板上5．车门窗框车门结构可分为无玻璃窗框结构，组装式窗框结构，整体式结构和玻璃布置在窗框外侧的结构玻璃布置在窗框外侧5．车门窗框5．车门窗框无窗框结构敞亮，外形效果好，板材利用率高，内、外板冲压方便；但玻璃运行稳定性差，密封困难组装式的窗框结构窗框用螺钉固定或焊接在门体上，装配长度≥100mm多采用滚压成型窗框，板料厚一般为0.8~1.0mm断面形状要考虑窗框的刚度、玻璃密封条的布置和固定、窗框与内门板的连接和安装等板材利用率高，门内、外板冲压方便，制造质量高，表面造型效果好。但零件/总成装配水平要求较高；密封条的选择受限制，在窗框转角处，密封条需45°角接整体式结构的车门窗框内、外板是分别与门的内外板一体冲压的车门本体零件数量少，制造方便车门刚性好，便于设两道密封条，提高密封性能需较大的压床台面尺寸，且废料较大三、车门的功能要求对使用方便性来说，要求：开关方便性：灵活、轻便、自如，有最大、中间两档开度，并能可靠限位；上下车方便性：开度应足够，一般不低于60°或开度不小于650mm。对视野性来说，要求：尽量加大车门窗口及玻璃尺寸，并合理布置三角窗位置、大小、形状。对可靠性安全性来说，要求：足够的强度、刚度，不允许因变形、下沉而影响车门开关可靠性；车门开关时不允许有振动噪声；部件性能可靠、不干涉；撞翻车时不能自行开门，以确保乘员安全；满足侧撞时对乘员的保护要求。对密封性来说，要求：雨、雪、尘不能进入车内，应具备良好的气密封性。对工艺性维修性来说，要求：易于生产制造，拆装方便。四、车门的设计流程产品描述文件确定输入和输出文件确定车门边界条件车门运动校核安全性校核结果确认设计任务书调研分析结果1.设计任务书2.三维CAD/2D3.设计法规1.三维CAD模型2.三维CAD图1.边界确定2.附件布置3.本体设计4.附件设计车门附件系统的布置车门附件是具有独立功能的装于车门上的各系统总成，其主要包括下图所示部件：车门主要附件结构形式及功能要求一、车门锁车门附件结构形式功能要求车门锁机械门锁（舌簧锁、钩簧锁、卡板锁）——手动开闭锁；中控门锁：利用控制按钮或点火锁、由驾驶员集中控制开闭的门锁；防盗门锁：根据声、光、电、磁、等原理，在强行开门时，蜂鸣器或灯光报警。车门外开闭锁功能及防误锁功能，有全锁和半锁两档位置，在锁止状态下，内外手柄打不开车门，开锁时，车内用按钮，车外用钥匙，有的也设计保险锁；开闭耐久性10×105次；承受纵横向载荷能力，全锁时：纵向11110N，横向8890N，半锁时纵向4450N，横向4450N；互开率：1000种不同钥匙牙花数以上；耐惯性力：全锁状态承受3g加速度作用。车门主要附件结构形式及功能要求二、玻璃升降器车门附件结构形式功能要求玻璃升降器1.臂杆式，其中单臂式、交叉式、四连杆式常用；2.绳轮式（都具有电动和手动两种型式）。1．操作方便，摇手柄力矩不大于2Nm2．结构可靠，制动力矩足够，在臂杆滚轮处沿玻璃切线方向加300N反力无逆转，在上升行程任意位置，玻璃下沉量不大于5mm；3．强度：上止点，在手柄上加负荷，各部位不扭曲，运动自如；4．寿命：4×105次耐久实验，无异常。车门主要附件结构形式及功能要求三、铰链车门附件结构形式功能要求铰链1.铰链有明铰链和暗铰链，暗铰链常用，且有内让和外让两种运动方式。1．运动范围阻力矩小于2.45Nm；2．处于关闭角度时余留角3°以上；3．强度：纵向力11110N；横向力8890N；4．垂直刚度：距回转中心1000mm加载荷980N持续时间1min永久变形小于0.5mm。开关无异常；5．耐久性：1×105次，无异常。车门主要附件结构形式及功能要求四、限位器车门附件结构形式功能要求限位器1.有些铰链带有限位功能，也有独立安装的限位器，很多限位器应具有两个档位，以实现全开和半开两个限位；1．耐久性：5×105次，实验后限位力矩不小于初始值50%（3×105次后测量）；2．限位器承受180Nm以下力矩不损坏。车门铰链车门通过上、下铰链悬挂在门柱上整个车门（包括门内饰板）的重量及任何作用在车门上的力，在车门关闭状态下，是由两个铰链、门锁及固定在车身门柱上的锁闩系统来支承；在车门打开时全由铰链支承车门的下垂：通常由于载荷作用下，铰链与车身或车门的连接部位变形所致车门铰链合页式铰链两个合页分别与车门和车身门柱连接，合页之间用销轴定位优点是质量轻、刚度高、易于装配铰链的布置铰链是车门总成中的受力构件，当车门关闭时，车门上的承力件为门锁和铰链，当打开车门时，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,应注意以下几方面的问题：1.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。

2.布置铰链时，为了避免打开车门时与其它部分干涉，铰链的轴线应尽可能外移，使其靠近车身侧面。3.车门上下铰链必须布置在同一直线上。从车的侧面看过去，一般是一条垂直于地面的直线；从车的正面看过去，应为一条向内倾的直线。3．车门玻璃升降系统由支承玻璃的托架、导轨和玻璃升降器组成系统应满足如下要求：玻璃升降平顺，工作可靠，无冲击和阻滞现象。操纵轻便省力具有防止玻璃受外力时升降器倒转的机构，以免人强迫进入3．车门玻璃升降系统玻璃升降器传动：臂式、钢丝绳驱动方式：手动、电动正确选择玻璃升降器是保证玻璃升降操纵轻便，工作可靠、平稳的关键。对于电动玻璃升降器，还应考虑防夹功能3．车门玻璃升降系统升降器的选择根据具体的车门结构和升降玻璃形状选择窗框上具有平行的玻璃导槽：可采用单臂式结构车门窗框不平行，导向槽短：应采用交叉臂传动结构（或钢丝绳传动结构）。玻璃质心在升降过程中应始终位于支持玻璃的两个支承点之间，从而能保证升降的平稳性大曲率弧形升降面：应采用钢丝绳式结构电动塑料带式车窗玻璃升降器类型手动/电动摇臂式电动钢丝式环境装置爆炸图摇臂式车窗玻璃升降器（手动）

通过玻璃升降器手柄调节X形机构主动臂的伸缩摆动，使车窗玻璃上下移动。摇臂手动式是利用钢索拖动玻璃托架沿导槽上下移动。在玻璃与车门之间的玻璃导槽内嵌入橡胶的密封条是为了防止雨水等沿着玻璃导槽流进车内。进入的雨水通过车门下的小孔流出。摇臂式（手动）细节——齿扇齿扇啮合

通过玻璃升降器手柄调节X形机构主动臂的伸缩摆动使车窗玻璃上下移动。摇臂手动式是利用钢索拖动玻璃托架沿导槽上下移动。摇臂式车窗玻璃升降器（演示）

电动车窗上安装了小型的电动机，并通过电动机驱动减速齿轮运动，带动主动臂运动的。

交叉传动臂式电动车窗玻璃升降器

每扇车门上均装有一个控制开关，并在驾驶员所在的车门上装有总开关，总开关一般安装在驾驶员容易操作的位置上。总开关上设计一个锁定开关，在锁定开关接通的情况下，各开关均能操纵所在车门的玻璃；在锁定开关断开的情况下，后面两扇车门的电路被切断，门上的开关便失去作用，这种设计的目的是为了增加乘坐人员的安全性。安全问题车门窗开启状态钢丝式车窗玻璃升降器

它是由电动机、减速器、绳索结构、导轨和玻璃安装托架等零部件组成，安装时门窗玻璃固定在玻璃安装托架上，玻璃导向槽与钢丝绳导向板平行。开启电动机，由电动机带动减速器输出动力，拉动钢丝绳移动玻璃安装托架，迫使门窗玻璃作上升或下降的直线运动。电动钢丝式工作原理

电动门窗的核心元件是玻璃升降器，其升降的基本原理是：在每个车门内设置一个可变换运转方向的直流串激电动机，通过转换开关，使电动机运转，经安装在电动机主轴上蜗轮减速后，通过转筒和钢丝使玻璃平行地上下滑动。其上端和下端分别设有挡块，用张紧筒和弹簧保持钢丝的一定拉力，使机构正常运行。除钢丝式玻璃升降装置外，还有杠杆操纵式。塑料带式塑料带式齿条式其他

除比较常见的钢丝式电动升降系统外，还有塑料带式电动玻璃升降器和齿条式。

塑料带式电动玻璃升降器的导绳是用塑料带，带上有孔，用来移动和定位塑料带，就像自行车的铰链一样带动车轮前进，控制门窗玻璃的升降。电动车窗齿条升降器

电动机轴端是小齿轮，齿条的一端与车窗相连，当电动机旋转时，轴端的齿轮带动齿条上下移动以带动车窗升降6、车门密封根据其密封部位可分为车门与门框之间的密封，以及门窗玻璃的密封。一、车门与门框之间的密封结构及密封条1、作用车门与门框之间在结构设计中应具有一定的间隙，通过在其间安装橡胶密封条来实现：乘坐舱内部与外界的隔离。防止风、雨水、灰尘和噪声等侵入车内。对车门的关闭起到缓冲作用。防止车辆在行驶中车门发生振动。单层密封2、密封结构和装配方式密封条安装在车门上密封条安装在门框上双层密封密封条安装在车门上混合安装三层密封近年来，由于车辆高速行驶时对风动噪声隔音性能要求的提高和防止高压洗车时水的浸入，轿车车门多采用三层密封。装配方式：粘着式、嵌入式、卡夹式和镶嵌式3、车门密封条的断面形状一般分中空形和唇形两种。中空形密封条是通过空腔的变形来调节面接触强度的，其密封性及缓冲防振性均好，多作为结构的主要密封部分。唇形密封条一般为线接触，接触强度主要取决于根部的厚度。二、门窗玻璃的密封结构及密封条1、车门玻璃与窗框之间，除要保证密封性外，还要使玻璃能平稳地沿升降面移动，降低车辆在行驶中玻璃的振动及噪声。这在结构上通过安装在窗框内的导槽来实现。通常采用绒毛织物粘接在表面上的方法，来实现橡胶与玻璃的非直接接触，以减小摩擦系数。导槽的两侧通过弹性的唇边或较软的压缩面贴紧玻璃，使玻璃升降平稳、振动小，又能保证升降轻便。2、车门窗台部位车门窗台部位是升降玻璃的通道，为防止雨水流入，提高防腐性、防尘性，应在玻璃的内外侧设置密封条。一般内侧密封条采用植绒接触面，用以防尘。而外侧密封条采用唇边形式，使之与玻璃面贴紧，用以防止雨水的流入外侧密封条的几种装配结构形式七、运动校核1.车门绕轴线运动检查；2.轮门腔内固定件与固定件、固定件与运动件、运动件与运动件的干涉检查；3.DMU运动检查；4.MockupSection检查。八、车门附件布置设计检查检查内容如下：车门系统设计的检查事项1)铰链中心线-.车门开启干涉分析，控制2mm间隙-.车门和侧围的外部GAP及段差，内部控制3-5mm2)铰链安装-.开启全过程干涉分析-.开启角度-.FOOTCLEARANCE-.车门大小-.车门把手和外板间隙3)车门开启-.开启全过程干涉分析-.开启角度-.FOOTCLEARANCE-.车门大小-.车门把手和外板间隙-.车门限位器校核4）车门锁-.与其他车种共用分析-.和侧围的配合分析-.开关系统-.锁扣位置5)玻璃升降-.运动干涉分析-.腰线高度-.与其他车种共用分析-.玻璃曲率-.密封面-.各部件公差确定6）密封-.车门密封面-.车门密封面处截面检查7）钣金件-.成型性分析8）机构和整体-.DOOR拆装性雨天，驾驶员视线受到很大影响，严重危