文献综述-轿车前车门设计

PAGE文献综述题目：轿车前车门设计轿车前车门设计摘要：在汽车刚诞生时，由于相关工业还比较落后，车门并没有引起人们的足够重视，甚至当时很多汽车没有门。但随着汽车工业的发展，车门变得越来越重要。它从只有一块钢板加一个车窗发展成现在既有电动玻璃升降器，又有防盗门锁，还有综合防撞系统，这些都体现了其在汽车设计中的重要性。车门是车身结构中一个较复杂的总成，熟悉车门结构的功能要求、结构特点和较常见的结构处理方法是车门结构设计的基础；另外在具体的结构设计过程中，正确的方法、步骤是实现合理设计的关键，如车门总体结构的确定、附件的布置及运动校核、结构的统一协调和强度、刚度、可靠性等方面都有一定的规律和要求。关键词：车门;结构;玻璃升降器;门锁CarformerdoordesignAbstract：Inthecarhadjustbeenborn,Asrelatedindustriesisstillrelativelybackward,Thedoorhasnotgivenenoughattention,Notevenalotofcardoors.Butwiththedevelopmentoftheautoindustry.Doorhasbecomeincreasinglyimportant.ItisonlyapieceofplateglasswindowsintoourcurrentelectricLifter,Highsecuritylocks.Thereintegratedanti-collisionsystem.Theseallshowtheimportanceofdesigninthevehicle.Doorisamorecomplicatedstructureofthebodyassembly.Familiarwiththestructureandfunctionofthedoor,andthemorecommonstructuralfeaturesofthestructuralapproachisthebasisforthedoordesign;Moreover,thespecificstructuraldesignprocess,Therightapproach,thekeystepistoachieveareasonabledesign,Determineiftheoverallstructureofthedoor、LayoutandVerificationAnnexCampaign、TheharmonizationofthestructureAndintensity、Stiffness、ReliabilityTherearecertainrulesandrequirementsso.Keywords：door;structure;glasslifter;locks前言：汽车车身属于汽车的三大总成之一，在汽车设计中占有极其重要的地位。车门是车身上相对独立的总成，与车身组成一个有机的整体。因此，在车门设计过程中，应充分考虑结构要素的完整统一和与车身其它相关要素的协调匹配。在设计车门时，首先要使车门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，同时要安全可靠，行车或撞车时，门不会自动打开；车门还应开关方便，玻璃升降方便；车门要具有良好的密封和足够的刚度，不易变形下沉，行车时不振响；制造工艺性好，易于冲压并便于安装附件，外型上与整车协调。正文：一、车门的结构轿车车门一般由门体、车门附件和内饰盖板三部分组成。门体按其结构可分为整体式或框架式。整体式车门的玻璃窗框是与门内、外板一体冲压的，其优点是车门零件数少，组装方便，车门刚性好并便于设两道密封条，但需要压床台面和吨位都较大，造型也受到一定限制。框架式车门，玻璃窗框是用螺钉固定或焊接在门体上的。如图1所示。图1车门窗框形式与结构车门门体是由厚度0.8～1.0mm的钢板冲压的外板和内板等焊接而成。外板外形与整车协调，外板包着内板，沿着门的边缘形成一刚性箍。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，用内饰板将其遮盖。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。框架式的玻璃窗框大多是滚压成型的。决定窗框形状时要考虑窗框的刚度、密封条的布置与固定、窗框与门内板的连接与安装等。二、门体结构1、车门外板一般采用0.6mm～0.8mm厚的薄钢板冲压成型。设计中必须符合车身造型要求，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、车门加强横梁根据美国汽车安全标准FMVSSNO214对车辆侧面碰撞时的强度规定，现代轿车多采用车门加强横梁结构。车门加强横梁可以是封闭的圆管截面，也可采用高强度钢板冲压成型。3、车门内板车门内板是车门的重要支撑板件，又是车门附件的安装体，一般采用较车门外板厚的薄钢板来制造。4、车门加强板车门加强板是对门体结构进行局部加强而设置的板构件，一般有以下几种使用情况：（1）车门内板面上安装车门附件机构的部位，提高安装部位的刚度和连接强度。（2）在门体安装铰链处、车门开度限位器处和门锁处等部位设置1.2mm～1.6mm厚的加强板，与车门内板焊接，以便将车门的局部集中负荷能有效地传到车门板件的较大板面上。从而加强门体的局部刚度和车门的安装刚度。（3）由于车门玻璃升降的需要，车门内外板在窗台处不连接。为加强门内、外板的上端边的强度和刚度，保证玻璃良好的密封性以及车门内、外板之间的装配间隙，一般在车门内、外板的上端边焊接横向加强板，采用封闭或开口端面。并在端面设计中考虑窗台处密封条的固定安装结构。5、车门窗框框架式车门的窗框大多采用薄钢板冲压或滚压成型。近年来，随着轻量化要求的提高，采用塑料制造的窗框已出现在轿车车身上。6、车门与车身门框之间的间隙设计在车门的结构设计中，车门与车身门框之间应留有一定的设计间隙，以弥补零件制造和装配误差，同时避免由于车身产生弯曲和扭转变形而将车门挤住。三、车门附件车门附件包括车门铰链、车门开度限位器、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。1、玻璃升降器及其发展概况车门玻璃的升降在早期大多是靠手动的玻璃升降器，随着技术的发展，目前电动玻璃升降器得到广泛应用。（1）电动玻璃升降器的类型根据机械升降机构的不同工作原理,电动玻璃升降器可分为3种形式:绳轮式、叉臂式、软轴式。一般而论,绳轮式电动玻璃升降器可用于各种圆弧玻璃的车型中,但由于安装空间要求较大,目前主要用于玻璃圆弧较小的中高档轿车和高档面包车中;叉臂式电动玻璃升降器主要用于玻璃圆弧较大的载货汽车、面包车及中低档轿车中;软轴式电动玻璃升降器可用于各种玻璃圆弧的车型中,但运行噪声较大,目前主要用于玻璃圆弧适中的面包车及中低档轿车中。从技术成熟程度、工艺成熟程度、运行噪声、可靠性、通用性和经济性来看，绳轮式电动玻璃升降器在这几方面优势最大，叉臂式电动玻璃升降器次之，最后是软轴式电动玻璃升降器。（2）电动玻璃升降器的结构电动玻璃升降器主要由电动机、机械升降机构和控制系统三大部分组成。3种结构的电动玻璃升降器的结构比较如下。在电动机方面，3种结构的电动玻璃升降器的驱动电动机差别不大,均为永磁直流电动机,蜗轮蜗杆减速装置,具有正反双向旋转、高输出转矩、低噪声、小体积、扁平外形等特点。对水及尘埃等异物具有密封性能,有抑制和抗无线电干扰装置,电动机内部还有过电流保护装置。不同之处在于绳轮式电动机的输出部件为花键,而叉臂式和软轴式电动机的输出部件为花键齿轮。在机械升降机构方面，绳轮式电动玻璃升降器电动机的输出部分花键与卷丝筒连接,卷丝筒上绕有钢丝绳,钢丝绳连接着滑动支架。电动机驱动卷丝筒转动来卷动钢丝绳,使钢丝绳上的传动掣在成形的导轨中上下运动,达到升降玻璃的目的。叉臂式电动玻璃升降器电动机的输出部分小齿轮与传动机构的一块扇形齿板啮合。电动机驱动小齿轮旋转来带动扇形齿轮的转动,通过叉臂结构的杠杆臂带动玻璃托架(相当于传动掣的功能)上下运动,达到升降玻璃的目的。软轴式电动玻璃升降器电动机的输出部分小齿轮与一根软轴上的齿条啮合,软轴装在轴套内且与传动掣相连接。电动机驱动小齿轮旋转来带动软轴在轴套内移动,从而使传动掣在导轨中上下运动,达到升降玻璃的目的。在控制系统方面，3种结构的电动玻璃升降器的控制系统差别不大。其控制形式有简单的手动操作开关来控制玻璃的升降(手控工作),也有通过开关自动地控制门窗玻璃的升降(自动工作),有些还有较高档的智能型电子模块控制系统。（3）电动玻璃升降器的发展情况80年代末期,一些南洋和日本商人看好中国的汽车市场,提供了一些电动玻璃升降器于汽车配件市场,供中国汽车用户改装汽车之用。1991年,上海大众汽车有限公司开发桑塔纳豪华型选装车时,决定将电动玻璃升降器作为其标准配件。同年,上海实业交通电器有限公司和张家港星港电子有限公司开始开发电动玻璃升降器。1992年,一汽大众决定将电动玻璃升降器作为AUDI100轿车的标准配件。1993年,上海实业交通电器有限公司和张家港星港电子有限公司开发的SAN2TANA电动玻璃升降器,按照德国大众的TL-82083电动玻璃升降器供货技术条件,经过严格的型式试验、材料试验和6万km夏季及冬季道路试验,都通过了上海大众的认可并批量供货。该电动玻璃升降器为绳轮式结构,采用了密封电动机拖动,基本达到了国外80年代中期水平。1999年,上海博泽汽车部件有限公司开发的PASSATB5轿车门板系统经过严格的认可程序,通过了上海大众的国产化认可并批量供货。该门板系统不但接受了国际流行的系统供货观念,而且具有电动玻璃升降器驱动安全控制电子模块。2000年,上海实业交通电器有限公司自行开发的BUICKCENTURY和REGAL的电动玻璃升降器,按国外90年代末期的技术标准,经过严格的认可程序,通过了美国GM公司的认可并批量供货。与国际潮流相同,电动玻璃升降器在中国也不仅限于为豪华轿车的选装件,如今大部分的国产中、高档轿车,高档载货汽车2000年7月,我国发布了电动玻璃升降器的第1个行业标准:QC/T636—2000《汽车电动玻璃升降器》。该技术标准是在综合分析国外先进汽车企业标准基础上进行试验验证,并结合我国汽车电动玻璃升降器的实际情况而制定的,基本上代表了该产品目前国内所达到的技术水平。当前国内电动玻璃升降器供应商最大问题在于其生产规模还太小,如上海实业交通电器有限公司,其生产量大致是国外同类规模厂商年产量的15%～20%。这样的生产规模无法参与国际竞争。造成低效率生产的根本原因还是技术能力不强,如各车型配套的电动玻璃升降器结构相差巨大,各厂家基本按原车型的电动玻璃升降器的结构进行某种仿造开发和生产,无法形成自己的系列产品以降低成本,因此,根据国内外车型开发自己的系列产品,是我国电动玻璃升降器生产厂家的一个重要课题。2、门锁轿车车门锁结构由锁体、锁钩、锁止机构、连动杆件以及内、外手柄组成。锁体一般采用转子式结构，具有质轻、工作可靠、操纵轻便和省力等优点。其车门的锁住方式采用锁舌与锁钩配合，并具有两个锁住档位。今后转子式锁体将向着结构简单，成本低，锁止更可靠的方向发展。如图2所示。1.棘轮2.锁钩3.锁芯4.门外手柄5.锁钮6.门内手柄图2转子式门锁结构图门锁连动杆件一般通过固定扣安装在车门内板上，往往车门内板上在通过连动杆件的部位冲出凹槽，既加强了内板的刚度，又使门厚得到控制。内、外开锁机构通过直接操纵内、外手柄带动连动杆使锁体工作。从安全性要求出发，内手柄多为手抠式，并在布置上埋入车门内饰表面内。而车门外手柄设计上应多考虑空气阻力和造型风格。3、车门铰链轿车车门依靠两个铰链支承在门框上，并实现其开闭旋转运动。为满足车身表面光滑，流线性好的要求，车门铰链采用隐蔽式布置方式。现代轿车车身广泛采用合叶式铰链。其具有质量轻、刚度高易装配等优点。在车门铰链的布置设计中应注意以下各个方面：（1）车门与铰链和门柱与铰链的连接刚度不足，往往是车门下沉的主要原因。（2）两铰链的轴线应在同一直线上。（3）车门铰链轴线确定后，必须以轴线为旋转中心，进行车门开启运动校核，检查车门在最大开度位置时，有无与车身其它部位发生干涉。（4）由于车门开启时，整个车门的质量及其上的作用力都作用在铰链上，应对铰链的受力状况进行分析，从而设计铰链的刚度和强度。（5）对于四门轿车，车身中支柱上要安装前门门锁的锁钩和挡块，以及后门的铰链，两者布置位置应不相重合，否则中支柱结构复杂，断面尺寸增大。（6）铰链的装配结构设计应保证车门与门框的相对装配位置可以调整。其次为了提高铰链的连接刚性，应使螺钉的连接孔分布面积较大，并且铰链的装配面要平整。4、车门开度限位器车门开度限位器是控制车门开度，并使车门能停留在最大开度的位置上的机构。为减小由于用力开门所产生的反作用力对车门铰链的影响，在车门开度限位器的布置设计中，应正确确定限位器的轴线位置。四、车门设计的发展趋势轻量化是车门设计的总体趋势。为适应来自能源、环境与安全方面的新挑战,汽车减重是最有效的措施。它的轻量化主要是通过使用轻量化材料或是采用不同的轻质结构来实现的。“泡沫金属”是20世纪90年代末才出现的新型材料,但应用速度很快,有些新车型已经采用了这种材料。“泡沫金属”主要指泡沫铝合金,它由粉末合金制成。通常粉末合金是用粉末压制成形,或用金属粉未及塑料的混合物注射模制成形。在除掉分型剂及增塑剂之后,将压制的坯件烧结(一种温度在1000℃左右的热处理方式),使它们具有一定的特性。烧结的性质及应用范围在很大程度上取决于孔隙率的大小。泡沫铝合金密度很小,当承受很大的外力而变形压缩后,撤去外力,凭着它自身的弹性可恢复到原来的形状,有点象橡胶。专家认为,若外来总能量假定为100%,泡沫铝合金变形量为它的60%时,可承受外来总能量的60%。由于它本身具有一定的强度,可以经过多次这样的变形循环而不会损坏。“泡沫金属”的重量很轻,密度只有铝合金材料的1/4以下,热膨胀系数与铝合金材料一样,热导率又相当低,加上它的变形恢复性能极佳,又有一定的强度,因此受到汽车业的重视,可以在轻量化及安全性方面显示优势。目前用泡沫铝合金做成的汽车零部件有车门、发动机舱盖、行李厢盖、翼子板等。在安全性设计中,将泡沫金属用作吸收碰撞能量的主要材料也是十分适宜的。因为目前汽车的安全设计不但要考虑乘用人的安全,还要考虑到其外车辆及行人的安全,即当一旦发生碰撞时既可最大程度地保护自己又要最大程度地保护他人,因此在车身易碰撞区域采用泡沫金属是一种很好的选择。结论：通过此次对轿车前门的调查研究，让我清楚的知道了车门的结构和车门附件的工作原理，以及它的发展历程和未来的发展趋势。对下一步设计方案的选择和必要的技术参数的设置提供了充足的理论依据。随着汽车技术的发展，车门必然会越来越受到人们的关注，在车身设计中也会越来越受到人们的重视！参考文献：[1]乐玉汗.轿车车身设计[M].北京：高等教育出版社，2000.[2]陈鑫.车身CAD技术[M].北京：人民交通出版社，2005.[