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SY-025-BY-5 畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 填表日期 2010年 4月18日 迄今已進行 8周剩余 9 周 學生姓名 張廷武 院系 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程07-5班 指導教師姓名 鮑 宇 職稱 高級實驗師 從事 專業(yè) 汽車運用 是否外聘 □是■否 題目名稱 威馳轎車前門設計 指 導 教 師 填 寫 畢業(yè) 設計 （論文）工作 進度 已完成主要內容 待完成主要內容 　 存在問題及努力方向 學生簽字： 指導教師 意 見 　 指導教師簽字： 年 月 日 教研室 意 見 教研室主任簽字： 年 月 日 SY-025-BY-2 畢業(yè)設計（論文）任務書 學生姓名 張廷武 院系 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程B07-5班 指導教師姓名 鮑 宇 職稱 高級實驗師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 威馳轎車前門設計 一、設計（論文）目的、意義 要求對轎車前車門的結構及功能特點進行分析，并根據轎車前車門的位置及功能特點選擇前車門的具體結構形式，并按照車門的有關設計要求具體設計一轎車前車門，完成車門具體尺寸的計算和相關校核。參考多種車門結構形式的基礎上，具體設計了一個分體式前車門。設計的車門應具有足夠大的強度、剛度和良好的振動特性，以滿足車門閉合時耐沖擊性及與側碰時的耐撞性等各項性能的要求。 二、設計（論文）內容、技術要求（研究方法） 設計內容: 1、完成限位器設計 2、后視鏡設計 3、外板設計 4、內板設計 5、門鎖機構設計 6、密 封設計 7、玻璃升降器設計 8、防撞梁設計 9、門玻璃等設計 研究方法: 實驗室調研 三、設計（論文）完成后應提交的成果： 1、設計說明部分： 畢業(yè)設計計算說明書（15000字） 2、設計圖紙： CAD零件圖和裝配圖。（折合零號圖至少三張） 4、 設計（論文）進度安排： （1） 第1周( 2月28日~3月7日)：查閱參考資料，收集相關技術資料，了解威馳轎車前門的結構 及功能。 （2） 第2周( 3月8日~3月14日)：結合任務書制定設計方案，撰寫開題報告。 （3） 第3周(3月15日~3月21日)：查找相關設計資料或手冊，結合威馳轎車結構，進行車門的設計，制定設計方案，并了解各輔助元件的結構特點 。 （4） 第4周( 3月22日~3月28日)：根據設計方案，完成完成限位器設計；后視鏡設計；外板設計；內板設計，繪制圖紙。 （5） 第5周(3月29日~4月4日)： 繪制圖紙，繼續(xù)完成門鎖機構設；密封設計；玻璃升降器設計；。 （6） 第6周(4月5日~4月11日)：繼續(xù)繪制圖紙。完成防撞梁設計及門玻璃等設計。根據設計方案，完善功能。 （7） 第7周(4月12日~4月18日)：繪制零件圖，完成相應部件的校核。撰寫設計說明書。 （8） 第8周(4月19日~4月25日)：接受中期檢查。 （9） 第9周(4月26日~5月2日)：對中期檢查的不足之處進行修改。 （10）第10周(5月3日~5月9日)：對設計草圖進行修改，進一步完善設計。 （11）第11周(5月10日~5月16日)：進行相關校核。 （12）第12周( 5月17日~5月23日)：完成設計圖紙及說明書初稿。 （13）第13周( 5月24日~5月30日)：說明書及圖紙送審，根據審閱老師意見進行修改。 （14）第14周( 5月31日~6月6日)：預答辯。 （15）第15周( 6月7日~6月13日)：修改預答辯中發(fā)現的問題準備答辯。 （16）第16周( 6月14日~6月20日)：修改預答辯中發(fā)現的問題準備答辯。 （17）第17周( 6月21日~6月27日)：答辯。 五、主要參考資料 [1] 王宏雁，徐少英.車門的輕量化設計.汽車工程，2004,(03) [2] 古正氣。轎車車身.人民交通出版社，2002,(10) [3] 崔建，昆周偉.轎車車門斷面設計的原則和方法.上海理工大學學報，2008. 六、備注 指導教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 優(yōu)秀畢業(yè)設計（論文）推薦表 題 目 威馳轎車前門設計 類別 畢業(yè)設計 學生姓名 張廷武 院（系）、專業(yè)、班級 汽車與交通工程學院車輛07-5 指導教師 鮑宇 職 稱 高級實驗師 設計成果明細： 答辯委員會評語： 答辯委員會主任簽字（蓋章）： 院、系公章： 年 月 日 備 注： 注：“類別”欄填寫畢業(yè)論文、畢業(yè)設計、其它 本科學生畢業(yè)設計 威馳轎車前車門設計 院系名稱： 汽車與交通工程學院 專業(yè)班級： 車輛工程 B07-5班 學生姓名： 張廷武 指導教師： 鮑 宇 職 稱： 高級實驗師 黑 龍 江 工 程 學 院 二○一一年六月 The Graduation Design for Bachelor's Degree Design of WeiChi Car’s Front Door Candidate：Zhang Tingwu Specialty：Vehicle Engineering Class：BW07-5 Supervisor：Senior Experimentalist Bao Yu Heilongjiang Institute of Technology 2011-06 畢業(yè)設計（論文）開題報告 設計（論文）題目: 威馳轎車前門設計 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學院 專 業(yè) 班 級: 車輛工程07-5班 學 生 姓 名: 張廷武 導 師 姓 名: 鮑 宇 開 題 時 間: 2011.02.28 指導委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 張廷武 院系 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程07-5班 指導教師 鮑 宇 職稱 高級實驗師 從事 專業(yè) 高級實驗師 是否外聘 □是■否 題目名稱 威馳轎車前門設計 一、課題研究現狀、選題目的和意義 1、課題研究現狀 中國政府已將汽車工業(yè)確定為國民經濟的支柱產業(yè)。隨著《汽車工業(yè)產業(yè)政策》的頒布實施，中國汽車工業(yè)步入了新的歷史發(fā)展階段，1998年中國汽車產量達到了162.8萬兩，居世界第十位。但是汽車工業(yè)要成為真正的支柱產業(yè)，則必須具備自我發(fā)展能力。盡快建立中國汽車工業(yè)的技術開發(fā)體系，形成自主開發(fā)產品的能力，這將關系到汽車工業(yè)發(fā)展的全局和長遠規(guī)劃。 轎車車身占整車總成本的1/2-1/3，是轎車產品商品性的重要標志。在激烈的市場經濟中要求企業(yè)不斷的更新車型，以適應開發(fā)市場需求的新產品。由于在轎車設計中，其車身更新頻度高，技術進步快，因此將擁有轎車的車身開發(fā)能力最為形成轎車自主開發(fā)的突破口，具有非常重要的意義。 從日本、美國和西歐近幾年上市的新產品來看，車身外型設計成了整體流線型與局部棱角型相結合的設計方法，這是一種新的發(fā)展趨勢。而在車身結構方面，近年來出現的新變化主要體現在，在保證及提高抗碰撞能力的同時想方設法減少車身質量。據最新報道，國外汽車的自身質量與過去相比減輕20%-26%。歐洲汽車設計人員預測，在今后10年中，轎車自身質量還將減少20%。目前，減少質量的方法主要有兩種：一是盡量減少零件數量(有些車型的車身骨架零件數已由400個減到了75個，質量減少30%)；二是大量采用復合材料和輕質材料，如鋁、鎂合金等。據有關資料介紹，德國奧迪轎車A8系列的新車型采用了全鋁制車身后，減少質量15%，油耗隨之降低5%-8%。近年，日、美、歐轎車所產生的車身結構，主要有獨立式鋼制車身、組合式鋼制車身、鋼制立體框架和鋁制立體框架等幾種形式。分析表明，在未來的十余年間，車身結構將得到進一步的改進。其重點將是減少質量、提高效率和降低成本。 目前，國產汽車平均耗油比發(fā)達國家同類型車高出15%-23%，載貨汽車的質量利用系數低11%-20%。這與我國的道路條件差、零部件加工精密度低等因素有關，也與結構設計較粗糙以及輕質材料使用量少有關。與國外相比，由于我國的車型自主開發(fā)尚處于初級階段，所以汽車輕量化材料和輕量化設計方法方面的研究也非常少。這些年來，我們國家的汽車工業(yè)一直在走著一條引進開發(fā)的路子。雖然，在引進技術的過程中我們也做了大量的國產化工作，但是，輕質材料及它所帶來的汽車輕量化問題一直以來都沒有引起足夠的重視。 目前在轎車車身開發(fā)技術方面，國內和國外存在著明顯的差距，尤其表現在以下主要方面：開發(fā)水平低、開發(fā)周期長；開發(fā)、試驗設備少，種類不全，不成套；基礎研究不夠，資料經驗積累缺乏；缺少有經驗的、掌握先進開發(fā)技術的人才等。這些因素制約著轎車車身自主開發(fā)工作的開展。 2003,年，面對國際汽車工業(yè)的科學技術發(fā)展態(tài)勢，上海汽車工業(yè)(集團)總公司創(chuàng)造性地提出了“超前開發(fā)、聯合開發(fā)、自主開發(fā)”的思路。超前開發(fā)，就是抓好世界起跑線項目，根據世界汽車安全、節(jié)能、環(huán)保三大主題，進入到世界汽車技術的前沿領域，努力縮短與世界先進技術水平的差距。為此，上汽集團汽車工程研究院聯合有關高校、研究所及企業(yè)，組成了設計．材料．工藝為一體的研究群體，從占整車質量40％的車身入手，共同研究汽車車身輕量化技術路線。 車門是汽車最重要的大型覆蓋件，在車身質量中占有很大的比例，而且無論車身采用何種結構型式，車門的結構和材料的使用都是相對獨立的。所以，對車門的輕量化研究，不僅可以在一定程度上降低整車質量，而且可以獨立于車身之外單獨展開。對車門輕量化的研究，不僅可以總結出一種關于車門輕量化設計的方法，而且可以作為整車輕量化研究的突破口。 2、選題的目的和意義 目的： （1） 本項目研究的主要目的是要求對轎車前車門的結構及功能特點進行分析，并根據轎車前車門的位置及功能特點選擇前車門的具體結構形式，按照車門的有關設計要求具體設計一轎車前車門，并完成車門具體尺寸的計算和相關校核。使其質量水平能夠達到國內一流水平。 （2） 通過課程設計，鞏固以前所學的知識，加深對汽車結構、原理、組成部分的理解，進一步掌握CAD、Pro/E等軟件的應用為以后的工作打下堅實的基礎，做到學以致用。 意義： 車門作為汽車最重要的組成部分，是車身側面最富變化和最受人關注的對象，可以說車門的造型直接地體現了整車的韻味和質感。而其設計也直接影響到汽車的行駛安全性，側面視野性，進出方便性，密封性及噪聲等。是汽車車身設計過程中的一個重要環(huán)節(jié)。 二、設計（論文）的基本內容、擬解決的主要問題 1、本設計的主要內容: （1）轎車前門研究現狀 （2）轎車前門整體結構設計 （3）轎車前門尺寸參數設計 （4）轎車前門尺寸參數相關校核 （5）利用CAD、Pro/E等軟件繪制工程圖、建立實體 2、擬解決的主要問題: （1）設計一個符合所給參數的轎車前門 （2）對轎車前門的內部結構進行合理的布局； （3）盡量使所設計的車門應具有足夠大的強度、剛度和良好的振動特性； （4）對所設計轎車前門尺寸參數相關校核； （5）掌握CAD、Pro/E等軟件的操作方法，并進行零件圖測繪、實體圖裝配等。 3、 技術路線（研究方法） 收集相關資料查找信息 撰寫開題報告 確定車門類型 初步確定車門邊界 車門結構分析 車門附件布置 運動校核 車門的尺寸參數強度校核 安全性校核 CAD繪制裝配圖、零件圖 完成設計說明書 四、進度安排 （1） 第1周( 2月28日~3月7日)：查閱參考資料，收集相關技術資料，了解威馳轎車前門的結構及功能。 （2） 第2周( 3月8日~3月14日)：結合任務書制定設計方案，撰寫開題報告。 （3） 第3周(3月15日~3月21日)：查找相關設計資料或手冊，結合威馳轎車結構，進行車門的設計，制定設計方案，并了解各輔助元件的結構特點 。 （4） 第4周( 3月22日~3月28日)：根據設計方案，完成完成限位器設計；后視鏡設計；外板設計；內板設計，繪制圖紙。 （5） 第5周(3月29日~4月4日)： 繪制圖紙，繼續(xù)完成門鎖機構設；密封設計；玻璃升降器設計；。 （6） 第6周(4月5日~4月11日)：繼續(xù)繪制圖紙。完成防撞梁設計及門玻璃等設計。根據設計方案，完善功能。 （7） 第7周(4月12日~4月18日)：繪制零件圖，完成相應部件的校核。撰寫設計說明書。 （8） 第8周(4月19日~4月25日)：接受中期檢查。 （9） 第9周(4月26日~5月2日)：對中期檢查的不足之處進行修改。 （10）第10周(5月3日~5月9日)：對設計草圖進行修改，進一步完善設計。 （11）第11周(5月10日~5月16日)：進行相關校核。 （12）第12周( 5月17日~5月23日)：完成設計圖紙及說明書初稿。 （13）第13周( 5月24日~5月30日)：說明書及圖紙送審，根據審閱老師意見進行修改。 （14）第14周( 5月31日~6月6日)：預答辯。 （15）第15周( 6月7日~6月13日)：修改預答辯中發(fā)現的問題準備答辯。 （16）第16周( 6月14日~6月20日)：修改預答辯中發(fā)現的問題準備答辯。 （17）第17周( 6月21日~6月27日)：答辯。 五、參考文獻 [1] 王宏雁，徐少英.車門的輕量化設計.汽車工程，2004,(03) [2] 古正氣。轎車車身.人民交通出版社，2002,(10) [3] 崔建，昆周偉.轎車車門斷面設計的原則和方法.上海理工大學學報，2008. [4] 姜連勃，王紹春.汽車車門設計.汽車技術，1995：4-5. [5]王望予，張建文.汽車設計.機械工業(yè)出版社，2004.（08） [6]藏杰，閻巖.汽車構造.機械工業(yè)出版社，2005,(08) [7]呂慧瑛.機械設計基礎.北京:清華大學出版社，2002. [8]黃天澤.汽車車身結構與設計[M].北京:機械工業(yè)出版社，1999. [9]劉自俠.汽車車門設計的探討[J].天津汽車，2000，（02） [10]鄔晴暉，郭竹亭.國內外車身設計的技術差距[J].汽車技術，1999，（08） [11]石琴.基于現代設計理論的車身結構設計方法研究.[博士學位論文]，2006. [12]《汽車工程手冊》編輯委員會.汽車工程手冊設計篇[M].人民交通出版社，2001. [13]吳亞良.現代轎車車身設計.上?？萍技夹g出版社,1999. [14]溫吾凡編著.汽車人體工程學.長春：吉林科學技術出版社，1991. [15]傅陽春主編.轎車構造圖集.北京：人民交通出版社，2003. [16]郟一丁，李文新，周祥庚．進12汽車的構造與修理．湖南：湖南科學技術出版社，2002. [17]吳鎮(zhèn)著.理論力學.上海:上海交通大學出版社，1997. [18]楊忠敏.汽車的發(fā)展與未來[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004. [19]Kamal M M. Modern times automobile fabric analysis. Beijing ：People’sTraffic Press ， 1987( In Chinese) [20]Edward Opbroek. Ultralight steel auto closures project . SAE ， 982308.(end) 6、 備注 指導教師意見： 簽字： 年 月 日 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 摘 要 車門的結構設計與優(yōu)化是整車開發(fā)設計中的重要環(huán)節(jié)，熟悉車門結構的功能要求、結構特點和較見的結構處理方法是車門結構設計的基礎；另外，設計的車門應具有足夠大的強度、剛度和良好的振動特性，以滿足車門閉合時耐沖擊性及與側碰時的耐撞性等各項性能的要求。本設計依據威馳轎車的結構尺寸和功能特點具體設計了一個分體式威馳轎車前車門。 本設計主要完成了車門限位器設計、后視鏡設計、外板設計、內板設計、門鉸鏈設計、門鎖機構設計、玻璃升降器設計、防撞梁設計及門玻璃等設計。并且對玻璃升降器進行了交叉臂的計算以及對車門鉸鏈及限位器進行了強度校核。設計了一個具有一定功能性、安全性、實用性、經濟性的威馳轎車前車門。 關鍵詞：結構設計；轎車車門；分體式；限位器；玻璃升降器 ABSTRACT The structure design and optimization is an important link of the development and design, familiar with the door structure requirements of function, structure features and is seen structure processing method is the door structure design of the foundation; In addition, the design of the door should have enough strength, stiffness and good vibration characteristics, to meet the door closed and resistance to impact and side when touch the crashworthiness of and so on each of performance requirements. This design basis WeiChi cars structure size and function characteristics specific design a car before the door. WeiChi split This design main finished the design of the limit, the rearview mirror design, the board design, design, door hinge in board design, door lock mechanism design, glass lifts design, impact-proof beam design such as glass door design. And the drive to glass cross arm of the calculation and on the door hinges and limit is the intensity. Design with a certain function, safety, practicability and economy of the car door WeiChi before. Key words:structural design,car door,split,door check arm,window regulator I 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 第1章 緒 論 1.1汽車車門設計行業(yè)形勢 車門是轎車車身設計中十分重要而又相對獨立的一個部件，其質量直接關系到整車的舒適性和安全性，其性能直接影響著車身結構性能的好壞。它是車身中工藝最復雜的部件，涉及到零件沖壓、零件焊接、零部件裝配、總成組裝等工序，尺寸配合和工藝技術等要求都非常嚴格。因此，車門要求密封性好、防塵、防水、隔音，如果車門的質量差，時間久了容易產生車門卡死、關閉不嚴等現象，隨之帶來的噪聲和振動不但降低乘坐舒適性，而且容易造成汽車零部件的損壞。 過去的車型主要以整體式車門為主，如桑塔納、富康、賽歐、派力奧等等，只有在部分高端車型上才使用分體式車門；從不同車系來看，日韓車系更多的采用分體式車門，而一些歐美車型依然沿用整體式車門的結構；從車門內部構件來看，防撞梁由鈑金件代替過去的管梁結構，限位器由凸輪機構式替代了傳統(tǒng)形式的拉桿式，玻璃升降器由雙導軌繩輪式結構取代了傳統(tǒng)的齒輪式結構等等。 由于分體式車門顯而易見的優(yōu)勢，而其缺點也可以通過一些工藝手段輕易的解決，越來越多的車型上開始采用分體式車門，目前幾乎所有檔次的車型都開始采用。而一些老車型在進行換代開發(fā)時也開始用分體式取代原來的整體式車門，如：老款的蒙迪歐和新款蒙迪歐、老款的馬自達323和新款的馬自達3等。 21世紀以來，“安全、環(huán)保、節(jié)能”的造車理念已基本確立。隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車的優(yōu)化設計包括車門的輕量化設計都成為研究的重點，其中逆向設計技術也得到了廣泛應用。然而，從每年交通事故比例看，側撞要占1/3左右，其致死率僅次于正面碰撞，而致傷率則居第一位。2006年7月1日起正式實施的側撞法規(guī)主要要求的是車輛側門結構的安全性。因此，在概念設計階段完成好車門的布置設計是轎車前車門結構概念設計中相當關鍵的一環(huán), 可以為以后的詳細設計打好基礎。 本設計將依據轎車前車門的結構現狀做進一步改進，充分考慮影響車門開度的各種因素（H點、人體模型尺寸、頭部間隙、高寬度、A柱視野障礙角等），采用Y型防撞梁、三道密封條等設計，優(yōu)化門鉸鏈、門鎖及門窗附件等的布置，將傳統(tǒng)設計與逆向造型設計在汽車車門設計中的應用技術相結合，進行及車門各附件的功能、結構等的分析、計算和校核，總成及零部件的布置，車門密封、通風設計等，最后應用Auto CAD等軟件進行繪圖。 1.2車身外形設計在汽車工業(yè)中的地位和意義 在現代汽車工業(yè)中，車身作為汽車的三大總成之一和新車型的象征，其研制與生產技術的水平是汽車工業(yè)水平的重要標志。車身工程已經為汽車工業(yè)中發(fā)展最迅速而最具活力的分支之一。一個總成設計優(yōu)良的汽車品牌在市場競爭中的成敗主要取決于其外形能否吸引顧客和能否不斷更新。一部汽車的地盤生存周期一般在10年左右，而車身的生命周期只有3~5年。一個國家沒有高水平的車身研制與生產技術，就沒有自主發(fā)展的汽車工業(yè)，就難以在競爭中獲勝。因此，如何利用現代設計方法，加快車身設計總體和外形的設計，實現產品不斷的更新換代，是一個汽車品牌在市場競爭中立于不敗之地的重要法寶。 探討汽車車身設計的理論和實際意義主要體現在有助于促進汽車車身制造業(yè)的進一步發(fā)展，有助于縮短車身產品的在設計周期，有助于制造和完善各種外形美觀的車身產品，有助于提高車身產品的制造精度和經濟效益。 1.3 傳統(tǒng)車身外形設計方法 汽車車身外形是汽車結構中與底盤和發(fā)動機并列的三大部分之一，其開發(fā)和生產準備周期最長，圖紙及工藝準備的工作量最人，并且還經常要改型，不像底盤和發(fā)動機那樣容易做到系列化、通用化。 車身結構的特點在于組成車身外形的各個零部件多為尺寸大而形狀復雜的空間曲面(即所謂人型覆蓋件)，這些空間曲面無法用一般的機械制圖方法將其完整地表現出來，因而不得不建立立體模型作為依據。為了使這些圖紙和換型能夠確切地表現出車身的形狀和結構，需要通過一套復雜的設計程序來完成。 在傳統(tǒng)車身設計方法中，車身的設計信息和數據的傳遞主要是靠二維圖紙和主模型，人的手工設計部分較多。傳統(tǒng)設計方法無法克服的缺點土要體現在以下幾個方面： 1、人力物力消耗大。傳統(tǒng)的車身設計開發(fā)需要美工人員、工程技術人員及其工人通力合作，如二維工程圖(車身曲線圖的繪制)、土模型的制作和保存、模具設計、制造、研配和調試、生產準備中的工藝設計等都將耗費人量的人力和物力。 2、設計精度低、周期長。精度低的主要原因在于設計和生成準備的各個環(huán)節(jié)之間信息傳遞是一種“移形”，例如由主圖板制作主模刑，由主模型進行加工工藝補充，制造工藝模型，由凸的工藝模型翻成凹的工藝模型，再由工藝模型反靠加工沖模，原始數據經過這些環(huán)節(jié)的轉換，各種人為的誤差就在所難免，導致加工出的模具精度無法保證，只有靠下一步的手工研配來解決。 3、車身定型過早且不能進行并行設計。傳統(tǒng)車身設計基本上是一種單向不可逆設計狀態(tài)，產品一旦定型，修改或改型非常困難，通用化、系列化程度低。 此外，現代汽車的車身零部件由于結構和美觀的需要，空間曲面日趨復雜化，傳統(tǒng)的設計方法己很難滿足設計要求。 傳統(tǒng)的車身設計方法的流程可用圖1.1來表示。 繪制1:5的車身總布置圖 繪制縮小比例的色彩效果圖 制作縮小比例的油泥模型 繪制1:1油泥模型并繪制1:1黑板圖 繪制1:1的內板模型圖 繪制車身主圖版 繪制車身工作圖 繪制主模型 模具設計和制造 樣式試制、生產準備 圖1. 1 傳統(tǒng)車身設計方法流程圖 1.4現代車身外形設計方法 近幾年來，由于計算機技術(CAD/CAM/CAE/CIMS等)的迅猛發(fā)展，車身外形設計方法己經發(fā)生了質的突破。在具體的設計過程中，按照產品設計信息來源的不同采用計算機輔助設計的流程上要分為以下幾大類： 1、產品的逆向設計(仿形設計)，如圖1.2所示，產品信息來源土要是實物(樣車)、二維圖紙等。 2、產品的正向設計(概念設計)，如圖1.3所示，產品信息來源土要是圖片、模型及造型人員的設計思維等。 3、基于上述兩者之間的交互式設計(改型設計)。 汽車造型設計 總布置圖 設計思維 設計思維 1:5油泥模型 平面效果圖設計 1:1油泥模型 CAD面表模型建構 制定曲面分塊方案 油泥數控銑削造型確定 模擬表面數據采集 CAD結構模型建構 點云數據分析處理 CAE分析 曲面拼接、精修 快速原始制造 曲面數據質量評估 模型設計及制造 最終造型審查 樣車試制生產準備工作 圖1. 2 產品的逆向設計(仿形設計) 圖1. 3 產品的正向設計(概念設計) 現代車身設計中大量采用CAD/CAM技術，這會帶來傳統(tǒng)設計方法無法比擬的優(yōu)點，主要表現在： 1、提高了設計精度：造型一旦完成建立了車身外表面的數學模型并存入數據庫，經計算機管理便可以多方共享，為生產準備、工裝設計制造提供方便、詳細、準確的原始依據，消除了中間數據的轉換，使模具加工的精度大大提高，并可消除凸凹模之間的研配，使調試、修改的工作量大為減少。 2、提高了設計和加工效率，縮短了設計和制造周期：一方面表面數學模型可直接用來進行沖模設計，提高沖模設計的成功率，另一方面模具的制造可以通過直接引用CAD模烈進行數控加工，從而大大提高了模具制造的速度。 3、可以方便地將造刑結果的CAD數學模型用于車身設計中的各種分析；建立了車身的CAD數學模型后，即可用于車身的強度、剛度有限元分析、車身覆蓋件成烈模擬和空氣動力特性模擬，獲得對招個車身設計的車身剛度，車身安全性，整車空氣動力特性的初始評定，使得設計的可信度大為提高。有了這樣一個基礎，一般只需要試制一輪樣車作為驗證，產品即可定型。 4、在原設計基礎上改型和換刑比較容易。可以避免大聳繁鎖重復性的工作，縮短設計開發(fā)周期、提高效率。如轎車的二廂、三廂車的設計，卡車的單排、排半、雙排、寬車、窄車、高頂、平項系列車身的設計等，均可在一個車身平臺的基礎上衍生多個車身，使得產品的系列化、通用化程度大人提高，極人的滿足了客戶的需求。 1.5車門的流程化設計 車門是汽車車身結構中重要的組成部分，同時相對獨立，是供乘員或貨物進出的必要通道。車門設計的好壞直接影響到整車的造型效果、安全性、密封性、視野、噪聲控制以及乘坐空間等諸方面的優(yōu)劣。 車門主要由車門內外板、內飾板、加強梁、加強板、車門玻璃及升降器、門鎖、內外手柄、車門鉸鏈、限位器、車門密封條和車門開關機構組成。車門從布置到設計再到制造，每一個環(huán)節(jié)考慮的因素都比較多，既要保證車門與整車的協調一致，還要保證車門本身的技術要求。很多時候，各個環(huán)節(jié)是一個循環(huán)反復的過程，造成了傳統(tǒng)的車門設計難度與周期很長。 車門設計必須走流程化的道路，并且要利用先進的計算機平臺做早期的判斷分析、循環(huán)優(yōu)化，是目前我們公司正在努力探索的一個方向。車門結構分析的早期介入，可以及早解決因結構設計不合理造成的機能件運動干涉、鈑金成型性差、總成的振動特性無法滿足整車NVH的需要，避免后期修改造成的資金與時間上的大量浪費。 隨著計算機技術快速發(fā)展，結合知識工程，各大汽車公司紛紛建立了自己的研發(fā)流程，確立了現代設計方法在汽車領域的主導地位。 長期以來，車門設計一直是一個難點，現代設計方法的應用，使得車門設計的后期分析可以提前到設計過程中進行，使設計的難度降低。車門設計兼顧的方面多、初期布置復雜、需要有豐富的知識與經驗，基于流程與知識的車門布置很好的解決了這個問題。所以本課題以某款新車的開發(fā)為例，在該領域做一些研究是很有意義的。 1.6 國內外發(fā)展現狀 基于逆向的現代車身設計方法日前己在技術先進的國外汽車行業(yè)中得到廣泛應用。世界上比較大的汽車公司都已普遍采用CAD系統(tǒng)進行車身的二維設計，如車身的總布置(人機工程)、內外覆蓋件的曲面結構設計、零部件結構和裝配設計、模具設計，并自動生成相關的設計技術檔。CAM/CAE乃至CIMS技術應用也很普遍。各大汽車制造公司都擁有自己龐大的車身開發(fā)隊伍，而且不惜投入巨額資金建立先進的實驗室，開發(fā)或引進專門的軟件進行車身設計。 在車身設計領域應用較多的可進行逆向工程設計的軟件包主要有美國ALIAS公司的Autostudio, IBM公司的子公司Daussault的CATIA, EDS公司的UG、參數技術公司的PRO/Engineer等。這些軟件都屬于通用機械設計軟件，具有較強的曲面設計、參數化設計能力或混和設計功能，并能支持機械制造的全過程，即設計建模→工程分析→加工制造，有些甚至能較好的支持車身設計的最初階段，即概念設計(Concept Design)階段(如Autostudio)，并通過一定的手段將其與建模結合起來，將平面設計轉換為二維模型。 國內計算機用于汽車設計始于70年代。長春汽研所研制了曲面光順程序車身專用功能板，建立了其車身設計用的圖形庫，開發(fā)了基于逆向工程基礎上的汽車車身表面造型及結構設計程序系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有繪制車身土圖板和車身零件圖，提供加工主模型NC數據，制作土模型的能力。北京汽車摩托車制造公司研制了BJA-BSM車身CAD系統(tǒng)，成功地應用于BJ124, BJ125等各種新車型的車型工作。上海通用汽車、上海同濟同捷科技有限公司等對基于逆向工程基礎上車身設計開發(fā)流程進行了比較深入地研究，形成了一套比較完善的車身開發(fā)程序。但在逆向工程點數據處理、曲面表面光順、數學模型轉換過程等方面仍存在很多急需解決的問題。國內很多中小汽車企業(yè)由于資金、設備和人員的限制，使得對UG的應用水平不高，未能對基于逆向I程基礎上的車身設計方法進行比較系統(tǒng)的研究和應用，或者僅應用逆向工程的某一領域，應用得最多的也只是對產品做局部或少黃的改動?？偟膩碚f，國內逆向工程在汽車車身外形設計中應用的深度和廣度與國外先進水平相比還有很大差距，尤其在CAD/CAM、UG集成應用等方面還處于起步階段。 1.7本設計的研究內容 本設計是以威馳汽車開發(fā)項目為依托，主要完成了車門限位器設計、后視鏡設計、外板設計、內板設計、門鉸鏈設計、門鎖機構設計、玻璃升降器設計、防撞梁設計及門玻璃等設計。并對車門各個機能件選型，結構布置進行了深入的研究。 第2章 車門設計流程及主要硬點 在本章里，我們將以威馳車的開發(fā)為例，從車門外表面建立發(fā)布開始，到車門生產裝車為止，介紹車門鈑金、密封與機能件的前期布置方法、設計流程以及簡單介紹后期的技術處理。 2.1車門設計流程 1)確定車門類型 一般情況下，車門類型根據設計任務書及使用調研分析結果來確定，然后再結合汽車廠以前產品存在的問題，以及保持結構的先進性、工藝的延續(xù)性等，最后確定車門的類型和選擇車門上的附件。一般在確定車門類型時，我們應考慮如下一些因素，車門的實用性、舒適性、安全性、密封性、工藝性和藝術性等。 2)初步確定車門邊界 在車門類型確定后，就可根據車身外表面線圖及車身總布置確定車門的尺寸和位置。車身骨架與車門的相對關系，鉸鏈及門鎖的位置、窗玻璃中心線等。同時車門與座椅的相對位置也很重要，要用人機工程學的知識進行校核，在確定車門邊界時，各邊界處的結構斷面應該初步確定下來。在具體確定邊界線時還可以做一定修改，以適應其它的要求。窗玻璃中心線與鉸鏈中心的位置對邊界的走向有很大影響，車門與門洞之間采用幾道密封以及密封條的固定方法都直接影響邊界的確定。 3)車門附件布置 關于車門附件，除了門鎖、鉸鏈、玻璃升降器三個主要部件外，車門后視鏡 車燈、空調裝置、音響設備等也可能布置在車門上。車門附件的布置在車門設計中占有很大的工作量，而車門結構設計大部分也是為了解決車門附件的緊固和保證車門附件在使用中的可靠性和方便性。 4)車門結構設計 進行車門結構設計，實際就是把前面的工作細化。應注意以下幾方面的問題， 要考慮零件的加工工藝，設計的東西必須能夠制造出來。無論汽車外形設計如何漂亮，但如果制造不出來，它只是一幅藝術畫，沒有任何實際功用。車門前端板上通常焊有加強板，因為該處要裝鉸鏈、開度限位器等。此外，還要求保證密封 不干涉等要求，形狀較復雜對于車門本體上面的兩個角部要考慮與車窗連接的強度以及密封性。所以這部分形狀較為復雜附件與操縱機構的連接應滿足易拆裝 不脫落不變形，運動中不產生撞擊等要求。 車門本體也要密封，它可保護附件不受腐蝕。運動件能正常運動在結構設計中對于制造材料的選擇是很重要的，如鋁制車門比鋼材輕有輕量化的優(yōu)點。車門的各附件要容易裝拆，門內板上要留有足夠大的孔洞并考慮玻璃的裝配方法。 5)運動校核 車門是運動件，在設計時必須進行運動校核，包括鉸鏈、限位器、門鎖的布置，以及車門的形狀和尺寸與車身骨架之間的運動關系另外要避免車門內部附件運動干涉。 6)安全性校核 為了保證安全性，車門必須具有足夠的強度，包括車門與骨架連接的鉸鏈和門鎖在內都要進行強度校核。另外，還要檢查是否有尖角或突出物避免碰傷乘員或行人。 當然，上述的設計步驟并不是絕對不變的，要根據設計的需要靈活進行各步驟之間的反復往往要多次進行，如根據鉸鏈位置等初步確定車門邊界，然后進行附件布置，但布置過程中出現問題又要求重新修改邊界等等。各步驟不斷交叉進行多方面考慮才能保證最終設計的合理。一旦發(fā)現有不合格的一定要回到前面程序進行修改，切不可馬虎草率以免造成不可挽回的損失。 2.2車門設計的主要硬點 車門設計總的設計原則是由外而內、先外板再內板、先斷面再數模、先周邊再內部的過程。主要設計硬點有外板曲面、分縫線、門鎖結構、內板結構、密封間隙、鉸鏈中心線長度姿態(tài)、玻璃升降器位置和玻璃曲面等。 2.2.1車門外板設計 車門外板設計是在光順好的整體造型面和車門輪廓線的切割面片基礎上加周邊翻邊和門鎖等特征后的車身零件。分縫線和鎖機構等是門外板的設計硬點。分縫線通過2種方法獲得：(1)一般先將汽車內外觀面整體造型面光順到A級曲面(CLASS A)，同時將造型邊界線投影到XZ鉛垂平面后光順到A級曲線，然后采用該投影的邊界線投影到光順好的A級大造型面與造型面相交，獲得邊界線，該交線理論上定為A級曲線。(2)另外也可以采用空間曲線光順后與曲面相交，反復相交反復光順的方法，相交后將交線進一步光順，重新獲得邊界線，再將該線投影到光順面上獲得更新的邊界線，重復這一過程直到邊界線達到A級曲線要求，用最后獲得的邊界線作為車門邊界線，并與大的光順面相切割得到車門外板面。 　　外板面設計好后，將門鎖機構等有關設計硬點特征加上去便完成了車門外板設計，較大的門外板需與內板或車門側向防撞梁，采用傳力膠進行支承，不允許直接接觸外板焊接，以防止熱變形和幾何干涉變形。 2.2.2門鎖設計 　　車門內板設計是先建立門鎖。門鎖與上下鉸鏈共同構成車門的3個受力點，因此要求門鎖高度的理想位置居于鉸鏈軸線的中心垂直面；門鎖的位置還應保證車門順利開啟和鎖止，因此在后視圖中鎖舌的中心線必須與鉸鏈軸線平行。鎖扣到門內板魚嘴口的距離設計有2種方案：(1)當鎖扣超出車門內板表面時，直接留足鎖開啟和閉合的余量，超出鎖體口邊緣3 mm；(2)當鎖扣不超出車門內板表面時，鎖扣到門內板魚嘴口的距離在超出鎖體口邊緣的情況下為7 mm以上。這考慮到保證碰撞后車門仍能順利打開。 2.2.3車門內板設計 　　車門內板設計首先依靠主斷面來進行，預先考慮車門密封要求，確定好設計斷面，斷面便成為設計硬點。各汽車廠商為了縮短開發(fā)周期、節(jié)省設計成本，更多的是根據已有成熟車型的主斷面加以調整修改，得到新車的設計主斷面。主要方法有：(1)肥邊調整法。當新車的外造型面與原車在y方向相差－3～+5 mm，分縫線x方向相差不超過50 mm時，可直接調整原車內板斷面肥邊，其他部分不變，得到新的車門內板結構。(2)斷面平移。當新車外造型面相對于原車較大時，采用肥邊調整法，將造成肥邊過短、車門剛度強度不足、車門過重等情況，采用斷面平移法，使原車主斷面平移至原車外造型面與新車外造型面重合，得到新車內板結構設計斷面。 2.2.4車門密封系設計和檢查 　　車門密封系的設計主要是車門內板與周邊零件如側圍等的間隙，密封條及其壓縮量的設計。這兩項車門設計硬點應在設計之初根據制造商制造精度確定，制造精度高、公差小，則間隙可設計得相對較小，密封條壓縮量也可設計得較??；制造精度低、公差較大，則間隙必須設計得相對較大，密封條及其壓縮量也要設計得相對較大。如果設計得較小，在公差較大的情況下，將出現關門力過大關不上或者密封條壓縮量太小關不緊的情況。 車門密封系的設計以斷面為主要手段。在車門內板和側圍建模完成后，取車門周邊不同位置的斷面，逐一檢查修改，根據國內廠商的生產精度水平，車門周邊密封間隙應取15 mm左右，日本車廠車身制造精度較高，密封間隙多取在10～12 mm。密封條的斷面應處于裝配狀態(tài)，這樣可以根據密封條斷面進行檢查和修改。密封面密封條處于干涉狀態(tài)，干涉不能太大或太少，一般為有效壓縮尺寸的1/3～1/2，這樣既保證了密封效果，又不至于運動件在運動過程中產生過大的噪聲和關門力。另外在車門與側圍之間沒有密封的部分要留9～12mm的騰空間隙，以防止干涉。 2.2.5車門鉸鏈設計 　　車門鉸鏈的設計是車門設計的一項重要工作，直接關系到車門能否正常開啟。在鉸鏈設計中，鉸鏈中心線定位和鉸鏈中心距是重要的設計硬點。 　　鉸鏈軸線一般設計成具有內傾角和后傾角。內傾角指鉸鏈軸線在x=0平面上的投影與z軸之間的夾角，內傾角一般為0～4°，后傾角指鉸鏈軸線在y=0平面上的投影與z軸之間的夾角，一般為0～2°。內傾角和后傾角都是為了使車門開啟時獲得自動關門力，也有個別汽車門鉸鏈具有前傾角，但一般不會有外傾角。 2.2.6車門玻璃以及車門玻璃升降器的設計 玻璃要設計為雙圓環(huán)面，可以和外造型匹配，達到玻璃升降的平順性，圓環(huán)面的數學方程如下，當R足夠大且圓柱半徑r遠遠小于R時，從圓環(huán)面上截取的玻璃曲面仍近似為柱面。玻璃的運動可以認為是一種繞圓環(huán)面中心引導線的旋轉運動，其運動軌跡是與引導線成一定夾角的圓環(huán)截面線的一部分。R=15～25km，r=1200～2000m；大客車為R=∞，r=4000～7000m。 玻璃升降器是車門設計中很重要的一個環(huán)節(jié)，它的合格與否直接影響到車窗的開閉。玻璃升降器在設計過程中，關鍵在于安裝和玻璃導軌的曲線確定。 有了玻璃的數據后，可求出玻璃的質心位置，根據以往設計經驗和一些樣車數據，一般單導軌的位置是在玻璃質心位置向B柱方向偏移15～25mm，雙導軌的間距應在不干涉內門板和其它附件的情況下盡可能大，但兩個導軌的中線應該在玻璃質心位置向B柱方向偏移15～25mm。導軌位置確定后，通過偏置玻璃面求出導軌的弧度，此導軌弧度為空間螺旋曲線。 由于玻璃運動近似圓弧運動，但升降器的長導軌在自由狀態(tài)下是平面運動，所以在玻璃升降過程中，升降臂和平衡臂會變形隨長導軌一起運動。為了提高升降器的壽命，應使運動過程中升降臂和平衡臂的變形量盡可能小。玻璃運動軌跡和長導軌在自由狀態(tài)下的運動軌跡，A、B、C分別表示了玻璃在上、中、下3個位置時升降臂和平衡臂的最大變形量，其中C>A=B。 2.3本章小結 車門設計硬點是總布置設計過程中，為保證零部件之間的協調和裝配，及造型風格要求所確定的控制點(或坐標)、控制線、控制面及控制結構的總稱。這是汽車零部件設計和選型、附件及車身設計最重要的尺度和設計原則，能使項目組分而不亂，是并行設計的重要方法，一旦確定后不要輕易調整。 第3章 車門布置 3.1車門玻璃面校核確認 對過程外表面切斷面測量主要是對玻璃和車門外板面的成立性進行探討，對玻璃升降器需要的空間做初步分析。如圖3.1所示，對頂蓋、腰線、外手柄、地板邊梁處做斷面分析，分析的目的是探討玻璃面和外板面的成立性。 圖3.1 玻璃面校核斷面 1)頂蓋斷面A 此斷面主要對噪音等級做探討。首先確定a值，如在威馳車中，a=9.7mm，噪音等級為8級（豐田標準）；同時還要對車門開口線點相對密封膠條的位置做初步確定，并據此對頂蓋、窗框斷面做出初步設想，對開口線的間隙做初步確認，如圖3.2所示。 圖3.2 頂蓋斷面A 2)腰線斷面B 此斷面主要對內、外板及加強板在此處相對玻璃的關系作出分析，對玻璃升降器的安裝面也要確認，據此內板一般面也可以有初步的定位，如圖3.3所示。 圖3.3 腰線斷面B 3)車門外手柄斷面C 對車門外手柄斷面的分析，主要目的是分析外手柄對玻璃的間隙。對此間隙要做三種分析，如圖3.4所示： 外手柄動——玻璃動b大于8mm 外手柄動（靜）——玻璃動（靜）b大于5mm 外手柄靜——玻璃靜b大于3mm 對外手柄的分析還有一項重要內容：危險感的分析（在后面詳細討論）。在1：5模型階段就要對此項做研討，以確保造型的成立。 外手柄斷面還應對所初選的門鎖作出一定的分析，主要也是分析與玻璃面的間隙。 圖3.4 車門外手柄斷面C 4)梁處斷面D 此斷面的主要目的是分析車身開口線及地板邊梁上口線，根據內板一般面的位置，初步確定車身開口線的斷面位置，如圖3.5所示。 圖3.5 邊梁處斷面D 3.2車門開口線定義與鉸鏈中心定義 表3.1 開口線主要控制尺寸目標值 序號 項目 前后車門 目標值(mm) 1 a 前車門 ≥380 2 后車門 ≥330 3 b 前車門 ≤35 4 后車門 ≤30 5 c —— ≥15 6 d —— ≥15 7 e —— ≥16 8 f —— ≥16 車身外表面數據在經過造型與質量檢查確認之后，會發(fā)布到工程部門，作為工程設計的基礎。外表面上有全部的車身開口線，這些開口線是造型階段概念設計與造型設計的共同結果?，F在我們需要將發(fā)布過來的外表面數據做工程設計的詳細分析，反饋到外表面調整上，做最終定型。 造型階段對開口線所做工程概念分析只是為了分析外板面的成立性。一般來講，車門開口線的確定，與外板面和鉸鏈的位置有很大關系，但鉸鏈對車門來講承擔著支撐車門重量、回轉中心的任務，因此鉸鏈應盡可能拉開間距，鉸鏈中心線盡可能向外板一側靠近，這樣可以減小車門開口線的回轉半徑。 設計目標值如表3.1所示： 這些經驗值僅作為設計時的參考，重要的是斷面分析，防止干涉。 車門開口線的確定直接與造型有關，一定要首先做好，以免在設計過程中出現問題，牽一發(fā)而動全身。 1)車門開口線界限 車門是運動部件，運動干涉是設計中的大忌，而車門開口線又是造型師體現其個性的要點，因此，有必要確定一個限界，防止發(fā)生運動干涉。開口線的限界通過斷面分析可以做出。 前車門應分析上、下鉸鏈、限位器、一般位置等幾個斷面，從而確定開口線的限界。一般做法為：切鉸鏈位置的斷面，車門的活動余量為1.5mm（前門），因此，以此余量為基礎，將外板向外、向前移動1.5mm，然后以鉸鏈中心為軸回轉78°，并保證車門外板與前翼子板運動間隙為0.4mm，此時即可確定相對前翼子板限界點，對鉸鏈的限界應保證回轉78°后不發(fā)生干涉，與鉸鏈座面(側圍安裝)間隙為0mm時，確定相對鉸鏈的限界點。此兩點之間為開口線區(qū)。 就像鉸鏈位置斷面一樣，要對圖中所有位置進行斷面分析，找出對應的限界點，然后將點光滑連接，即為車門開口線對鉸鏈和前翼子板的限界區(qū)間。下鉸鏈同樣做斷面分析。 2)鉸鏈布置 車門開口線限界的確定是以鉸鏈中心為基礎進行的，前面提到過鉸鏈的配置，但只是為了分析外板成立性而進行的簡單分析。在車門設計中，鉸鏈的配置是十分關鍵的一步，下面就前車門，介紹鉸鏈的配置。 在L方向以車身開口線為基準，確定鉸鏈。鉸鏈的安裝要求有一定的空間，還要確保其平面位置，以有充足的調整余量。鉸鏈與內板之間的間隙為D1=2.5mm，內、外板間距3mm，內板厚度1.2mm，所以鉸鏈凸緣到外板的間距為2.5mm+3mm+1.2mm=6.7mm，車門上安裝鉸鏈平面調整余量為D2=2.5mm，鉸鏈座與外板間距D=2.5mm+6mm+3mm=11.5mm，以這兩個數據為基礎在H、W兩方向反復比較，使上圖中a、e兩值盡可能合理，最終確定鉸鏈位置。鉸鏈安裝位置的密封條線要光滑。 各種間隙應是用作分析的參考，而不應作為設計的標準，前后車門鉸鏈配置不要把目標值作為限界，而應以斷面分析為主要依據。 鉸鏈中心線在經歷概念定義、開口限界、詳細定義、鉸鏈布置這一過程之后，最終確定，同時外表面開口線也已經確定。至此，工程分析對前車門外表面的定義已經基本結束。 3.3車門主斷面設計 主斷面設計是車門設計的重要組成部分，能夠為造型設計提供盡可能多的結構信息，也是指導詳細結構設計的依據。在主斷面設計中，包含了盡可能多的信息：來自各個方面的概念設計數據：外板、內板、鉸鏈、限位器、手柄、內飾、升降器等；部件的安裝點表示、與相鄰部件之間的位置關系以及相鄰部件的料厚關系等；設計目標品質；材料信息；料厚信息估算的重量、重心；估算的成本；設計規(guī)則；繼承件信息；部件的設計形狀趨勢描述，等等方面。 主斷面設計要自成一系，實現參數化設計，從外表面發(fā)布開始，到主斷面設計而止。外表面的變動能夠直接引起主斷面的快速更新。主斷面不能被其他設計直接引用，主斷面位置如圖3.5所示。 圖3.5 前車門斷面分布 3.4車門剛性設計 a)車門窗框的剛性設計與膠條壓縮量定義 窗框剛性設計主要考慮的問題如下： 1)前車門：高速運行時的負壓影響；結構本身剛性（用密封條反作用力來計算）。2)后車門：結構剛性；品質剛性。 密封條的壓縮量S的設計應考慮表3.2中的幾個方面 表3.2 密封條壓縮量考慮的幾個方面 序號 變量 內容 推薦值（mm） 1 a 負壓吸出量 ≤2.1 2 b 安裝公差 ±2 3 c 窗框振動量 0.5 4 d 密封永久變形 1.4 5 e 最低密封量 1.0 S=a+b+c+d+e (S一般為7mm) 不論在任何位置，都要確保密封條的安裝平面，及密封條與內板的貼合部位不能超過R終止線。密封條的壓縮量要大于5.5mm，密封條線要光滑，最小圓角不得小于R90。 密封條的質量對保證車體外形質量十分重要，在設計過程中對密封條的反力計算也是建立在質量穩(wěn)定的基礎上的。 一般的車采用一層密封，高級車采用雙層密封。 通過風洞實驗及分析，可得出窗框最大負壓處及結構剛性最差處如a、b兩點。所以在設計中就應把這兩點作為最大位移來調整窗框，即向車內偏轉。具體分兩步： 第一步，以m軸轉o點，偏1mm； 第二步，以n軸轉，偏2mm。 b)車門外板剛性設計 外板張剛性設計也是外板設計的重要內容之一。首先要確定目標值（下表為參考等級），然后選定測試點，測試點的選定以經驗確定，如表3.3所示。 表3.3 剛性等級推薦值 測試力：10kgf 等級 4級 5級 6級 7級 8級 變形（mm） 2.98—3.83 3.83—4.68 4.68—5.53 5.53—6.38 6.38—7.23 對于測試結果不合格的點，有以下幾項對策： 1)增加板厚，如圖中②、④（前門）不合格，板厚增加到0.7mm時，②點變形量為6.7mm，④點變形量為6.3mm，由此可知，t=0.7mm時，基本滿足8級要求。 2)增加加強梁，加強梁的位置應與變形量相對應。 3)增加PP片 這三種方法要對其成本加以考核，最終確定（如圖3.7所示）。 圖3.7 外板剛性測試點 對外手柄周邊位置的張剛性探討，以永久變形為主，目標值為25kgf時，永久變形小于0.3mm。 3.5車門玻璃升降器布置 a)W方向升降器壓縮、引張量的經驗設計如圖3.8所示： 圖3.8 升降器壓縮、引張量 1)上止點壓縮量：a≤12mm 2)最大引張量： b≤9.3mm 3)下止點壓縮量：c≤25mm b)擠出力計算 如圖3.9所示： 圖3.9 擠出力計算 1）上升力F1 (：上升最大扭矩 D1：齒板直徑 D2：齒輪直徑) 2）擠出力P (：效率80%) c)壓縮引張量的確定 1）a、b分別為上、下止點的兩臂交叉點； 2）以a、b連線處切斷面； 3）得出玻璃中心線和c、d兩點，對應在玻璃中心線上的e、f兩點，即為計算壓縮量的兩點，中間一點g為引張量的計算點。 表3.4 升降器布置尺寸推薦值 序號 變量 內容 推薦值 1 a 玻璃托架與玻璃導槽夾角 ≤104° 2 b 上止點滾輪間距 ≥200mm 3 c 下止點滾輪間距 ≥190mm 4 d 滾輪中心到止點余量 ≥10mm 5 e 舉升臂滾輪的余量 ≥10mm 6 f 平衡臂滾輪中心的余量 ≥10mm 7 g 玻璃殘余量 3mm≤h≤5mm d)升降器布置經驗判斷 升降器布置以經驗值來判斷，但不是絕對的，最終的參數確定需要經過校核，其推薦值如表3.4所示。 e)升降器與玻璃中心的關系 玻璃升降器在H方向的配置：以玻璃下邊緣為基準，放置在中間，在L方向，以玻璃中心為基準，玻璃中心與臂交叉點距離為S，S≤60mm，如圖3.10所示。 圖3.10 叉臂交點與玻璃重心的關系 f)布置的實現 按照如上進行升降器布置，玻璃托架也在此時定義。將升降器按照斷面點裝配到位，它的安裝座面就確定了。 3.6車門外手柄布置 外手柄配置中最重要的就是位置的確定，如果位置確定得不合理，乘員在開關車門時就有可能發(fā)生危險。以額頭、鼻子、下顎三部分為基準點，確定三個橢圓，橢圓長軸336mm，短軸184mm，傾角θ=31.2° A——外手柄距地面高 B——車門角距地面高 C——外手柄距車門角距離 D——車門角軌跡與橢圓間隙 1)下顎： L=0.159×（A）+0.498×（C）+94 W=0.0917×（A）+157 Z=0.0302×（B）-0.244×（D）-38.7 2)鼻子： L=0.151×（A）+0.557×（C）+66 W=0.118×（A）+104 Z=0.0328×（B）-0.257×（D）-48.6 3)額頭： L=0.167×（A）+0.561×（C）+51 W=0.137×（A）+87 Z=0.0320×（B）+0.216×（D）-47 以上計算式中，L、W確定橢圓中心，Z為判別式，Z小于零為合適。 以經驗值來判斷，從外側手柄中心到車門窗框的距離C≤244mm，外拉式外手柄相對車門外板的突出量要小于40mm 在車門外手柄位置確定后，根據外手柄的位置，確定車門外板的翻邊深度、倒角、扣手的空間等尺寸，并將這些信息以斷面的型式傳遞給外板設計人員，作出外手柄的安裝結構及型面。 3.7內手柄布置 內手柄的位置是造型所必需的，而且要滿足人體工學的要求，根據人體工學的要求，內手柄相對的適用范圍見圖。內手柄安裝螺釘與玻璃面間隙要大于8mm。 3.8內板作業(yè)孔、內飾板安裝孔及其它孔的布置 內板作業(yè)孔主要是為了安裝機能部件設計的，分別為玻璃升降器作業(yè)孔（兼有安裝玻璃導槽下固定位安裝）、門鎖安裝作業(yè)孔、限位器安裝作業(yè)孔。內板面上其余位置可作相應加強處理。 其他孔的布置主要包括:裝焊基準孔、沖壓基準孔、升降器安裝孔、限位器安裝孔、鎖安裝孔、玻璃導槽安裝孔、內飾安裝孔、內扣手支架安裝孔、鉸鏈安裝孔、線束卡子安裝孔、排液孔、工藝過孔等。 3.9密封膠溝的設計 密封膠溝的設計應光滑，溝寬一般為d1=14mm，溝深d2=1mm，溝邊倒角R≤3，防水罩到溝邊距離d3≥10。 密封膠溝設計注意以下幾點： 1)防水罩的密封要可靠地實施； 2)全周設定丁基膠帶； 3)按各車的要求性能、線束等的切口部要設定海綿條、粘貼膠帶，要仔細檢查。 3.10其它部件布置 車門止動塊、后視鏡安裝面等部件的布置也需要逐步與相關人員溝通確認，最終在車門布置階段做分析。 在經歷了以上詳細布置以后，所有的布置信息在中用最簡單的點、線、面構建出來，作為對所有車門部件詳細設計的必備輸入條件來發(fā)布。 3.11本章小結 本章對車門的前期準備、布置流程與方法、詳細結構設計與方法、分析內容做了研究，特別是對車門的布置流程與方法作了深入的探討，對涉及布置的硬點分別從理論上與經驗上做了判斷，另外在詳細設計的技巧與分析工作的內容上也作了研究，該流程的研究能夠對實際的開發(fā)工作起到一定的借鑒意義。 第4章 車門結構設計及相關附件的強度校核 4.1車門參數化設計技術 汽車車門的參數化設計方法，是通過參數化設計采用幾何約束控制產品形狀的幾何特征，改變約束可迅速獲得不同的設計結果，提高設計效率，有助于減輕設計人員的工作強度。 參數化設計技術是當前CAD/CAM系統(tǒng)的研究熱點之一，主要是通過改動圖形某一部分或某幾部分的尺寸，自動完成對圖形中相關部分的改動，從而實現對圖形的驅動，只需要根據某些具體的條件和參數來決定產品某一結構形式下的結構參數，從而設計出不同規(guī)格的產品。參數化設計可以提高產品的設計效率，有效保證產品模型的安全可靠性，極大地改善設計的柔性，并在概念設計、動態(tài)設計、實體造型、裝配、公差分析、機構仿真、優(yōu)化設計等領域發(fā)揮著重要的作用。參數化設計的關鍵是幾何約束關系的提取和表達、約束求解以及參數化幾何模型的構造。它允許尺寸欠約束的存在，設計者可以采用先形狀后尺寸的設計方式，優(yōu)先考慮滿足設計要求的幾何形狀而暫不用考慮尺寸細節(jié)，設計過程相對寬松。 在車門設計的布置設計階段，產品的內部機能件主要位置、結構細節(jié)難以具體化，設計師關心的是產品的基本結構、主要尺寸關系，因此無法采用具體尺寸繪圖設計。參數化計系統(tǒng)可以在布置設計過程中通過捕捉模型中存在的關系及其定義的參數化的位置點來捕捉機能件的位置，同時也允許對零件進行反復地編輯，允許用戶試探不同的設計方案或生成不同的位置版本和零件版本，對位置的編輯可以簡單地通過改變草圖的關系來完成，如在鉸鏈布置時，通過改變幾個不同方向上的草圖上的幾個點，然后進行重新計算，就可以完成新的設計，非常簡便。 4.2車門的結構形式及特點 車門的結構類型多種多樣，按開啟方式可分為旋轉門、拉門、折疊門和外擺式車門；按車門結構可分為整體式車門和分開式車門；按有無窗框可分為有窗框和無窗框式車門；按旋轉方向可分為順開門、逆開門和上開門。 對于不同類型的車門又可分為車門本體、車門附件兩部分。車門本體包括車門內外板、加強板和窗框等，如圖4.1所示，是一個整體涂漆、未裝備狀態(tài)的鈑金焊接總成，是實現車門整體造型效果、強度、剛度及附件安裝的基礎框架。而附件則是為滿足車門的各項功能要求，在車門本體或其他相鄰結構件上裝配的零件及總成。 車門作為一個綜合的轉動部件，和車廂一起構成乘員的周圍空間范圍，車門具有足夠大的強度、剛度和良好的振動特性，以滿足車門閉合時耐沖擊性及與側碰時的耐撞性等各項性能的要求。前車門以安裝于車門前側的鉸鏈為旋轉軸來實現開啟和關閉。承擔載荷的部件有外門板、內門板、上加強板、下加強板、門鎖加強板、鉸鏈加強板和鉸鏈，由薄板沖壓成型并通過焊接連成一個整體的受力結構。 a)有窗框車門（獨立窗框） b)有窗框車門（整體窗框） c)無窗框車門 圖4.1 車門及窗框結構形式 按車門結構形式的不同，車門可分為整體式車門和分體式車門。兩種形式各有優(yōu)缺點： （1）整體式車門的整體剛度好，密封容易保證，裝配尺寸公差易保證，維修時拆裝簡單；但缺點在于沖壓工藝中窗口位置要產生大面積廢料，而且外部門框一般寬大且不均勻，外觀效果較差，門框占據了側圍上邊梁的部分區(qū)域，使上邊梁主斷面面積受到影響； （2）分體式車門的門框細而均勻，甚至可做成無窗框效果，提供更大范圍的視野，如果配合窗口周圈裝飾亮條的使用可達到前后車窗的整體化效果，美觀實用，同時有利于提供上邊梁主斷面更大的截面面積，大量使用滾壓成形，降低模具難度和成本，極大提高材料利用率；但缺點是裝配工藝復雜，尺寸公差尤其是外部公差保證的難度加大，整體剛性差，密封困難。 4.3車門的結構組成 本設計采用分體式車門結構，外板上集成窗框，內板與車門框架集成一體，外、內板之間焊接連接。車門附件均參照現有成熟結構進行設計，設計的具體部件包括：鉸鏈、限位器、后視鏡、外板、內板、門鎖、門玻璃、玻璃升降器、防撞梁及密封等。 車門總成由門體，車門附件，和裝飾件三部分組成。如表4.1所示。 表4.1 構成車門的主要零部件 車 門 門體 車門附件 裝飾件 車門外板 車門鉸鏈和限位系統(tǒng) 內飾板 車門內板 門鎖機構及內外手柄 內扣手 車門防撞梁 車門玻璃及后視鏡 喇叭罩 車門加強板 玻璃升降器 車門窗框 　　　　　　　 4.3.1 車門門體 4.3.1.1車門外板 車門外板是汽車覆蓋件中極為重要的部件之一,是車身上的活動部件,對其剛性及表面質量要求很高;它是典型的具有復雜型面的大型板料沖壓件。一般對車門外板的質量要求高：外觀表面光順平滑,棱線清晰,周邊尺寸精度0.7mm,剛性好。由于門外板是一種平坦淺拉延件。成形時凸模表面與毛坯以大平面接觸,由于平面上的拉應力很低,材料得不到充分的塑性變形，所以車門外板剛性差，一般選擇外板材料時，考慮硬質板材，如圖4.2所示。車門外板和內板的裝配，一般采用點焊、粘接及咬合等方法。 圖4.2 車門外板 圖4.3 外板的剛度加強 如圖4.3所示，車門外板采用強度適當、沖壓性能好的薄鋼板材料（厚度為1 mm）經沖壓、輥壓等工藝制成。因車門外板是車身外表面件，中部不應該有焊點，以免影響外觀質量，這樣外板中部剛度就差，行車時易產生振動噪音，因此必須對外板剛度進行加強，采取的措施有：在外板內側粘貼磁性瀝青板；設計加強梁，與外板柔性粘接。 所設計車門外板如圖4.4所示。 圖4.4 車門外板 2.3.1.2車門內板 內板是車門附件主要的安裝機體，許多主要受力件均安裝在內板上，如鉸鏈、限位器、門鎖等，為增加連接部位強度和剛度，使附件正常工作，須在連接部位設置加強板。 車門內板是車門中所有主要部件的安裝載體，其結構形狀的構建也是我們本課題研究的重點之一。在車門靠近車身A、B柱一側，由于需要考慮車門的下沉及鉸鏈等結構的安裝此處剛度和強度要求較高，為此這一部分鋼板厚度為1.6mm或1.4mm的高強板，其余部分采用了0.7mm的鋼板，這樣在保證車門內板必要的剛度和強度性能時又能減輕質量，降低成本，如圖4.5所示 圖4.5 車門內板 所設計車門內板如圖4.6所示。 圖4.6 車門內板 4.3.1.3車門防撞梁 汽車側面是車門,強度較為薄弱。因此對車門內部的防撞梁進行優(yōu)化設計,提高車門剛度,進而提高汽車側面碰撞安全性,對提高乘員的安全防護和改善道路交通安全有著非常重要的意義。 作為車門內部的防撞梁，在側面碰撞發(fā)生時起到了很重要的抗撞吸能作用，故防撞梁的碰撞性能至關重要。由于汽車輕量化要求不斷提高，因此在保證總質量不變的情況下，改變防撞梁界面形狀，以提高其耐碰撞性能。 車門防撞梁的布置方式：最常見的是對角線布置方式，也有垂直布置的。 車門防撞梁的吸能效果主要與以下幾個因素有關： a)結構設計——這是最重要的一點，一般來說，帽形防撞梁的吸能效果比管狀防撞梁好；另外，雙帽形結構一般比單帽結構要好；當然，還有帽形結構的高度，與A/B/C柱、車門檻等的匹配等都至關重要； b)材料的強度——人們通常以為里面的管子是普通水管之類的，其實不然；一般日韓車中所用的管子抗拉強度高達1400-1570MPa（目前有些國內品牌車是用的較為普通的管子），是普通管子強度的4倍以上；而歐美車中常見的帽形防撞梁的抗拉強度一般為1000-1600MPa； c)材料的厚度——當然是材料越厚，吸能效果越好（不考慮與A/B/C柱、車門檻的匹配），吸能效果與材料的厚度成正比。 可以是圓管，也可以是用高強度鋼板沖壓成型的異型截面梁截面厚度約在33-36mm范圍內兩端通過連接焊接在門內板上。本設計采用Y型防撞梁，因為它的強度高，而且耐久性好。 圖4.7 車門防撞梁結構示意圖 4.3.1.4車門加強板 根據需要在內板上焊接加強板和支架等，以便將局部集中載荷有效地傳到內板較大的垂直面上。車門加強板用以提高附件安裝部位的剛度和連接強度。 圖4.8 車門J平面和窗臺界面 4.3.1.5車門窗框 車門結構可分為無玻璃窗框結構，組裝式窗框結構，整體式結構和玻璃布置在窗框外側的結構。本設計采用成體式車門殼體結構。 (a)無窗框結構 (b)組合式窗框結構 (c)整體式車門殼體結 圖4.9 車門窗框結構形式 4.3.2車門附件 4.3.2.1車門鉸鏈 車門通過上、下鉸鏈懸掛在門柱上整個車門（包括門內飾板）的重量及任何作用在車門上的力，在車門關閉狀態(tài)下，是由兩個鉸鏈、門鎖及固定在車身門柱上的鎖閂系統(tǒng)來支承；在車門打開時全由鉸鏈支承車門的下垂：通常由于載荷作用下，鉸鏈與車身或車門的連接部位變形所致。 本設計采用合頁式鉸鏈，兩個合頁分別與車門和車身門柱連接，合頁之間用銷軸定位。優(yōu)點是質量輕、剛度高、易于裝配。 1-車門合頁 2-柱合頁 3-連桿 4-二力構件 5-彈簧 6-鉸鏈軸線 圖4.10 合頁式上、下鉸鏈 鉸鏈是車門與車身連接的關鍵部件，同時也是車門上一個重要的活動部件。通常車門鉸鏈采用強度適當、沖壓性能好的鋼板材料（通常厚度為4 mm）沖壓而成，并使用螺栓緊固。車門鉸鏈的設計要求結構簡單、安裝方便、工作可靠、成本低。結構簡單也是鉸鏈設計的發(fā)展趨勢。 圖4.11為鉸鏈的受力分析圖，其中R為手柄上的力沿豎直方向的分力，P為車門重力，S、Q為鉸鏈處的受力沿豎直和水平兩個方向的分力。 圖4.11 鉸鏈的受力分析圖 本設計中選用的設計參數分別為：b = 390mm d = 860 mm 鉸鏈軸線：后傾角=0° 內傾角=2° 緊固件：M 10 × 2 & M 8 × 2 由車門受力關系可得： S= Q= 見斷面B—B, ，由材料力學理論可知，本結構中的剪應力可以忽略（即忽略S的作用），則下鉸鏈處的應力可表示為： σ1=== 已知：g=10 N/kg P=250 N R=0 N（掀拉式外手柄受力水平向上） 則： 鉸鏈的具體結構尺寸為：鉸鏈軸長為41mm，固定葉板長67 mm、寬72mm，活動頁板長104 mm、寬29mm，鉸鏈軸直徑8 mm，活頁鋼板厚度4 mm、寬度11 mm。 鉸鏈的強度校核 （1） 校核鉸鏈軸的剪切強度：Fs=Q=320 N；鋼板的許用正應力為160 MP；鉸鏈軸與鋼板的許用擠壓應力為200 MP；鉸鏈軸許用剪應力為80 MP。 鉸鏈軸的剪切強度足夠 （2） 校核鉸鏈軸與鋼板的擠壓強度：擠壓力Fbs=320N 鉸鏈軸與鋼板的擠壓強度足夠； （3） 校核鋼板的拉伸強度：活頁上鉸鏈軸截面拉伸鋼板時最危險截面，其軸力N=320 N 鋼板的拉伸強度足夠；故所設計的車門鉸鏈滿足結構及強度要求。 所設計鉸鏈機構如圖4.12所示。 圖4.12 鉸鏈機構 4.3.2.2車門限位器 車門的開度限位器用以限制車門的最大開度，防止車門外板與車體相碰，還必須能使車門停留在最大開度，起著防止車門自動關閉的作用。目前應用的限位器類型有兩種：拉桿式限位器（傳統(tǒng)形式）和凸輪機構式限位器（與鉸鏈一體）。本設計采用拉帶式車門限位器如圖4.13所示，由于彈簧力作用，滾輪壓在限位桿，當門的開度到滾輪被拉過限位桿上的凸起時，由于限位桿端頭的橡膠緩沖塊與限位盒殼相碰而使門限制在最大開度。 圖4.13 拉桿式車門限位器 限位器的具體結構尺寸：限位拉桿長188 mm、寬6 mm、厚10 mm，滾輪D=8 mm×2 限位器的拉伸強度校核 由于限位