某轎車(chē)前車(chē)門(mén)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化

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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 目 錄 摘要 ………………………………………………………………………………………Ⅰ Abstract……………………………………………………………………………………Ⅱ 第1章 緒論……………………………………………………….………………………1 1.1 汽車(chē)車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)行業(yè)形勢(shì)………………………………...……………………1 1.2 車(chē)身外形設(shè)計(jì)在汽車(chē)工業(yè)中的地位和意義……………………………........2 1.3 傳統(tǒng)車(chē)身外形設(shè)計(jì)方法…..………......…………………….........……………2 1.4 現(xiàn)代車(chē)身外形設(shè)計(jì)方法...............……...……………….......………………3 1.5 車(chē)門(mén)流程化設(shè)計(jì)….............…………………………..........………………5 1.6 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀…….......…………………….………......…………………6 1.7 本設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容………………..………………………..…………………6 第2章 車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)流程及主要硬點(diǎn)……......………………….………………………7 2.1 車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)流程........……………………………………………………………7 2.2 車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)的主要硬點(diǎn)…………….…………...………………………………7 2.2.1車(chē)門(mén)外板設(shè)計(jì)…………...........……....……………………………8 2.2.2門(mén)鎖設(shè)計(jì)……..…………………...……..…………………....………9 2.2.3車(chē)門(mén)內(nèi)板設(shè)計(jì)............................………………………..…………9 2.2. 4 車(chē)門(mén)密封系設(shè)計(jì)和檢查.…………..……………………..…………..……9 2.2. 5 車(chē)門(mén)鉸鏈設(shè)計(jì)……………………………….…………….…..………….10 2.2. 6 車(chē)門(mén)玻璃以及車(chē)門(mén)玻璃升降器的設(shè)計(jì)………………..………………...10 2.3 本章小結(jié)………..………..................…...………………………………10 第3章 車(chē)門(mén)布置……………....……… ……………....……………………....……….11 3.1車(chē)門(mén)玻璃面校核確認(rèn)…...........………...........……....……………………………11 3.2車(chē)門(mén)開(kāi)口線定義與鉸鏈中心定義……..................……………………....………13 3.3車(chē)門(mén)主斷面設(shè)計(jì)................................................………………………..…………15 3.4車(chē)門(mén)剛性設(shè)計(jì).....................................……...........……………....……..…………15 3.5車(chē)門(mén)玻璃升降器布置.....................................……...........…………………..……17 3.6車(chē)門(mén)外手柄布置.....................................……………...........…………..…………19 3.7車(chē)門(mén)內(nèi)手柄布置.....................................……………...........…………..…………20 3.8內(nèi)板作業(yè)孔、內(nèi)飾板安裝孔及其它孔的布置..............................................……20 3.9密封膠溝的設(shè)計(jì).....................................……………...........…………..…………20 3.10其它部件布置.....................................……………………….............…..………20 3.11本章小結(jié)…………………………………………………………………………21 第4章 車(chē)門(mén)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)附件的強(qiáng)度校核…….......….……………………22 4.1 車(chē)門(mén)參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)……………………………….......………………………22 4.2 車(chē)門(mén)的結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)………………………………….......…………………22 4.3 車(chē)門(mén)的結(jié)構(gòu)組成....……………………………………….......…………………23 4.3.1車(chē)門(mén)門(mén)體………….......……………………………………………………24 4.3.1.1車(chē)門(mén)外板……………………………...……………........…..……...24 4.3.1.2車(chē)門(mén)內(nèi)板……………………………………………..…........……..25 4.3.1.3車(chē)門(mén)防撞梁…………………………………………........…....……26 4.3.1.4車(chē)門(mén)加強(qiáng)板……………………………………………............……27 4.3.1.5車(chē)門(mén)窗框……………………………………………..…........……..28 4.3.2 車(chē)門(mén)附件…………..…………..……………………………………28 4.3.2.1車(chē)門(mén)鉸鏈………………………........……………………..………..28 4.3.2.2車(chē)門(mén)限位器…………………………………………...............…….31 4.3.2.3車(chē)門(mén)鎖……………....……………….....…………..…...........……..32 4.3.2.4車(chē)門(mén)內(nèi)外手柄…………………………………...……............…….33 4.3.2.5車(chē)門(mén)玻璃………………....…………………………................…….34 4.3.2.6車(chē)門(mén)后視鏡…………………………………...........……........…….35 4.3.2.7車(chē)門(mén)玻璃升降 器…………..………….…........….....……........….....35 4.3.2. 8車(chē)門(mén)密封條………………………............………...……........…….38 4.3.3 車(chē)門(mén)內(nèi)飾件……………………............…………………………………39 4.4 車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)的要求及方法………………………………………………………40 4.4.1 車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)的要求 ……........……………………………………..………40 4.4.2 剛性要求…………………....……..……………………………………40 4.4.3 耐久性要求…………………..…………………………………………40 4.5 車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)…………………………………………………………41 4.6 本章小結(jié)………………………………………………………………………41 結(jié)論………………………………………………………………………………...………42 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………….………………43 致謝…………………………………………………………………...............……………44 附錄…………………………………………………………………...............……………45 第1章 緒 論 1.1汽車(chē)車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)行業(yè)形勢(shì) 車(chē)門(mén)是轎車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)中十分重要而又相對(duì)獨(dú)立的一個(gè)部件，其質(zhì)量直接關(guān)系到整車(chē)的舒適性和安全性，其性能直接影響著車(chē)身結(jié)構(gòu)性能的好壞。它是車(chē)身中工藝最復(fù)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(shù)等要求都非常嚴(yán)格。因此，車(chē)門(mén)要求密封性好、防塵、防水、隔音，如果車(chē)門(mén)的質(zhì)量差，時(shí)間久了容易產(chǎn)生車(chē)門(mén)卡死、關(guān)閉不嚴(yán)等現(xiàn)象，隨之帶來(lái)的噪聲和振動(dòng)不但降低乘坐舒適性，而且容易造成汽車(chē)零部件的損壞。 過(guò)去的車(chē)型主要以整體式車(chē)門(mén)為主，如桑塔納、富康、賽歐、派力奧等等，只有在部分高端車(chē)型上才使用分體式車(chē)門(mén)；從不同車(chē)系來(lái)看，日韓車(chē)系更多的采用分體式車(chē)門(mén)，而一些歐美車(chē)型依然沿用整體式車(chē)門(mén)的結(jié)構(gòu)；從車(chē)門(mén)內(nèi)部構(gòu)件來(lái)看，防撞梁由鈑金件代替過(guò)去的管梁結(jié)構(gòu)，限位器由凸輪機(jī)構(gòu)式替代了傳統(tǒng)形式的拉桿式，玻璃升降器由雙導(dǎo)軌繩輪式結(jié)構(gòu)取代了傳統(tǒng)的齒輪式結(jié)構(gòu)等等。 由于分體式車(chē)門(mén)顯而易見(jiàn)的優(yōu)勢(shì)，而其缺點(diǎn)也可以通過(guò)一些工藝手段輕易的解決，越來(lái)越多的車(chē)型上開(kāi)始采用分體式車(chē)門(mén)，目前幾乎所有檔次的車(chē)型都開(kāi)始采用。而一些老車(chē)型在進(jìn)行換代開(kāi)發(fā)時(shí)也開(kāi)始用分體式取代原來(lái)的整體式車(chē)門(mén)，如：老款的蒙迪歐和新款蒙迪歐、老款的馬自達(dá)323和新款的馬自達(dá)3等。 21世紀(jì)以來(lái)，“安全、環(huán)保、節(jié)能”的造車(chē)?yán)砟钜鸦敬_立。隨著汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展，汽車(chē)的優(yōu)化設(shè)計(jì)包括車(chē)門(mén)的輕量化設(shè)計(jì)都成為研究的重點(diǎn)，其中逆向設(shè)計(jì)技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用。然而，從每年交通事故比例看，側(cè)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(shí)施的側(cè)撞法規(guī)主要要求的是車(chē)輛側(cè)門(mén)結(jié)構(gòu)的安全性。因此，在概念設(shè)計(jì)階段完成好車(chē)門(mén)的布置設(shè)計(jì)是轎車(chē)前車(chē)門(mén)結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)中相當(dāng)關(guān)鍵的一環(huán), 可以為以后的詳細(xì)設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。 本設(shè)計(jì)將依據(jù)轎車(chē)前車(chē)門(mén)的結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀做進(jìn)一步改進(jìn)，充分考慮影響車(chē)門(mén)開(kāi)度的各種因素（H點(diǎn)、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(shè)計(jì)，優(yōu)化門(mén)鉸鏈、門(mén)鎖及門(mén)窗附件等的布置，將傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與逆向造型設(shè)計(jì)在汽車(chē)車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)行及車(chē)門(mén)各附件的功能、結(jié)構(gòu)等的分析、計(jì)算和校核，總成及零部件的布置，車(chē)門(mén)密封、通風(fēng)設(shè)計(jì)等，最后應(yīng)用Auto CAD等軟件進(jìn)行繪圖。 1.2車(chē)身外形設(shè)計(jì)在汽車(chē)工業(yè)中的地位和意義 在現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)中，車(chē)身作為汽車(chē)的三大總成之一和新車(chē)型的象征，其研制與生產(chǎn)技術(shù)的水平是汽車(chē)工業(yè)水平的重要標(biāo)志。車(chē)身工程已經(jīng)為汽車(chē)工業(yè)中發(fā)展最迅速而最具活力的分支之一。一個(gè)總成設(shè)計(jì)優(yōu)良的汽車(chē)品牌在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(chē)的地盤(pán)生存周期一般在10年左右，而車(chē)身的生命周期只有3~5年。一個(gè)國(guó)家沒(méi)有高水平的車(chē)身研制與生產(chǎn)技術(shù)，就沒(méi)有自主發(fā)展的汽車(chē)工業(yè)，就難以在競(jìng)爭(zhēng)中獲勝。因此，如何利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，加快車(chē)身設(shè)計(jì)總體和外形的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品不斷的更新?lián)Q代，是一個(gè)汽車(chē)品牌在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地的重要法寶。 探討汽車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)的理論和實(shí)際意義主要體現(xiàn)在有助于促進(jìn)汽車(chē)車(chē)身制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，有助于縮短車(chē)身產(chǎn)品的在設(shè)計(jì)周期，有助于制造和完善各種外形美觀的車(chē)身產(chǎn)品，有助于提高車(chē)身產(chǎn)品的制造精度和經(jīng)濟(jì)效益。 1.3 傳統(tǒng)車(chē)身外形設(shè)計(jì)方法 汽車(chē)車(chē)身外形是汽車(chē)結(jié)構(gòu)中與底盤(pán)和發(fā)動(dòng)機(jī)并列的三大部分之一，其開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)準(zhǔn)備周期最長(zhǎng)，圖紙及工藝準(zhǔn)備的工作量最人，并且還經(jīng)常要改型，不像底盤(pán)和發(fā)動(dòng)機(jī)那樣容易做到系列化、通用化。 車(chē)身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于組成車(chē)身外形的各個(gè)零部件多為尺寸大而形狀復(fù)雜的空間曲面(即所謂人型覆蓋件)，這些空間曲面無(wú)法用一般的機(jī)械制圖方法將其完整地表現(xiàn)出來(lái)，因而不得不建立立體模型作為依據(jù)。為了使這些圖紙和換型能夠確切地表現(xiàn)出車(chē)身的形狀和結(jié)構(gòu)，需要通過(guò)一套復(fù)雜的設(shè)計(jì)程序來(lái)完成。 在傳統(tǒng)車(chē)身設(shè)計(jì)方法中，車(chē)身的設(shè)計(jì)信息和數(shù)據(jù)的傳遞主要是靠二維圖紙和主模型，人的手工設(shè)計(jì)部分較多。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法無(wú)法克服的缺點(diǎn)土要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1、人力物力消耗大。傳統(tǒng)的車(chē)身設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)需要美工人員、工程技術(shù)人員及其工人通力合作，如二維工程圖(車(chē)身曲線圖的繪制)、土模型的制作和保存、模具設(shè)計(jì)、制造、研配和調(diào)試、生產(chǎn)準(zhǔn)備中的工藝設(shè)計(jì)等都將耗費(fèi)人量的人力和物力。 2、設(shè)計(jì)精度低、周期長(zhǎng)。精度低的主要原因在于設(shè)計(jì)和生成準(zhǔn)備的各個(gè)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(jìn)行加工工藝補(bǔ)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(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)這些環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)換，各種人為的誤差就在所難免，導(dǎo)致加工出的模具精度無(wú)法保證，只有靠下一步的手工研配來(lái)解決。 3、車(chē)身定型過(guò)早且不能進(jìn)行并行設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)車(chē)身設(shè)計(jì)基本上是一種單向不可逆設(shè)計(jì)狀態(tài)，產(chǎn)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(xiàn)代汽車(chē)的車(chē)身零部件由于結(jié)構(gòu)和美觀的需要，空間曲面日趨復(fù)雜化，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法己很難滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 傳統(tǒng)的車(chē)身設(shè)計(jì)方法的流程可用圖1.1來(lái)表示。 繪制1:5的車(chē)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(nèi)板模型圖 繪制車(chē)身主圖版 繪制車(chē)身工作圖 繪制主模型 模具設(shè)計(jì)和制造 樣式試制、生產(chǎn)準(zhǔn)備 圖1. 1 傳統(tǒng)車(chē)身設(shè)計(jì)方法流程圖 1.4現(xiàn)代車(chē)身外形設(shè)計(jì)方法 近幾年來(lái)，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)(CAD/CAM/CAE/CIMS等)的迅猛發(fā)展，車(chē)身外形設(shè)計(jì)方法己經(jīng)發(fā)生了質(zhì)的突破。在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息來(lái)源的不同采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的流程上要分為以下幾大類(lèi)： 1、產(chǎn)品的逆向設(shè)計(jì)(仿形設(shè)計(jì))，如圖1.2所示，產(chǎn)品信息來(lái)源土要是實(shí)物(樣車(chē))、二維圖紙等。 2、產(chǎn)品的正向設(shè)計(jì)(概念設(shè)計(jì))，如圖1.3所示，產(chǎn)品信息來(lái)源土要是圖片、模型及造型人員的設(shè)計(jì)思維等。 3、基于上述兩者之間的交互式設(shè)計(jì)(改型設(shè)計(jì))。 汽車(chē)造型設(shè)計(jì) 總布置圖 設(shè)計(jì)思維 設(shè)計(jì)思維 1:5油泥模型 平面效果圖設(shè)計(jì) 1:1油泥模型 CAD面表模型建構(gòu) 制定曲面分塊方案 油泥數(shù)控銑削造型確定 模擬表面數(shù)據(jù)采集 CAD結(jié)構(gòu)模型建構(gòu) 點(diǎn)云數(shù)據(jù)分析處理 CAE分析 曲面拼接、精修 快速原始制造 曲面數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估 模型設(shè)計(jì)及制造 最終造型審查 樣車(chē)試制生產(chǎn)準(zhǔn)備工作 圖1. 2 產(chǎn)品的逆向設(shè)計(jì)(仿形設(shè)計(jì)) 圖1. 3 產(chǎn)品的正向設(shè)計(jì)(概念設(shè)計(jì)) 現(xiàn)代車(chē)身設(shè)計(jì)中大量采用CAD/CAM技術(shù)，這會(huì)帶來(lái)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)在： 1、提高了設(shè)計(jì)精度：造型一旦完成建立了車(chē)身外表面的數(shù)學(xué)模型并存入數(shù)據(jù)庫(kù)，經(jīng)計(jì)算機(jī)管理便可以多方共享，為生產(chǎn)準(zhǔn)備、工裝設(shè)計(jì)制造提供方便、詳細(xì)、準(zhǔn)確的原始依據(jù)，消除了中間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)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(diào)試、修改的工作量大為減少。 2、提高了設(shè)計(jì)和加工效率，縮短了設(shè)計(jì)和制造周期：一方面表面數(shù)學(xué)模型可直接用來(lái)進(jìn)行沖模設(shè)計(jì)，提高沖模設(shè)計(jì)的成功率，另一方面模具的制造可以通過(guò)直接引用CAD模烈進(jìn)行數(shù)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(jié)果的CAD數(shù)學(xué)模型用于車(chē)身設(shè)計(jì)中的各種分析；建立了車(chē)身的CAD數(shù)學(xué)模型后，即可用于車(chē)身的強(qiáng)度、剛度有限元分析、車(chē)身覆蓋件成烈模擬和空氣動(dòng)力特性模擬，獲得對(duì)招個(gè)車(chē)身設(shè)計(jì)的車(chē)身剛度，車(chē)身安全性，整車(chē)空氣動(dòng)力特性的初始評(píng)定，使得設(shè)計(jì)的可信度大為提高。有了這樣一個(gè)基礎(chǔ)，一般只需要試制一輪樣車(chē)作為驗(yàn)證，產(chǎn)品即可定型。 4、在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上改型和換刑比較容易?？梢员苊獯舐柗辨i重復(fù)性的工作，縮短設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期、提高效率。如轎車(chē)的二廂、三廂車(chē)的設(shè)計(jì)，卡車(chē)的單排、排半、雙排、寬車(chē)、窄車(chē)、高頂、平項(xiàng)系列車(chē)身的設(shè)計(jì)等，均可在一個(gè)車(chē)身平臺(tái)的基礎(chǔ)上衍生多個(gè)車(chē)身，使得產(chǎn)品的系列化、通用化程度大人提高，極人的滿(mǎn)足了客戶(hù)的需求。 1.5車(chē)門(mén)的流程化設(shè)計(jì) 車(chē)門(mén)是汽車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)中重要的組成部分，同時(shí)相對(duì)獨(dú)立，是供乘員或貨物進(jìn)出的必要通道。車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)的好壞直接影響到整車(chē)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(chē)門(mén)主要由車(chē)門(mén)內(nèi)外板、內(nèi)飾板、加強(qiáng)梁、加強(qiáng)板、車(chē)門(mén)玻璃及升降器、門(mén)鎖、內(nèi)外手柄、車(chē)門(mén)鉸鏈、限位器、車(chē)門(mén)密封條和車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)組成。車(chē)門(mén)從布置到設(shè)計(jì)再到制造，每一個(gè)環(huán)節(jié)考慮的因素都比較多，既要保證車(chē)門(mén)與整車(chē)的協(xié)調(diào)一致，還要保證車(chē)門(mén)本身的技術(shù)要求。很多時(shí)候，各個(gè)環(huán)節(jié)是一個(gè)循環(huán)反復(fù)的過(guò)程，造成了傳統(tǒng)的車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)難度與周期很長(zhǎng)。 車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)必須走流程化的道路，并且要利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)平臺(tái)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(gè)方向。車(chē)門(mén)結(jié)構(gòu)分析的早期介入，可以及早解決因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理造成的機(jī)能件運(yùn)動(dòng)干涉、鈑金成型性差、總成的振動(dòng)特性無(wú)法滿(mǎn)足整車(chē)NVH的需要，避免后期修改造成的資金與時(shí)間上的大量浪費(fèi)。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，結(jié)合知識(shí)工程，各大汽車(chē)公司紛紛建立了自己的研發(fā)流程，確立了現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在汽車(chē)領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。 長(zhǎng)期以來(lái)，車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)一直是一個(gè)難點(diǎn)，現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用，使得車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)的后期分析可以提前到設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行，使設(shè)計(jì)的難度降低。車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)兼顧的方面多、初期布置復(fù)雜、需要有豐富的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，基于流程與知識(shí)的車(chē)門(mén)布置很好的解決了這個(gè)問(wèn)題。所以本課題以某款新車(chē)的開(kāi)發(fā)為例，在該領(lǐng)域做一些研究是很有意義的。 1.6 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 基于逆向的現(xiàn)代車(chē)身設(shè)計(jì)方法日前己在技術(shù)先進(jìn)的國(guó)外汽車(chē)行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。世界上比較大的汽車(chē)公司都已普遍采用CAD系統(tǒng)進(jìn)行車(chē)身的二維設(shè)計(jì)，如車(chē)身的總布置(人機(jī)工程)、內(nèi)外覆蓋件的曲面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零部件結(jié)構(gòu)和裝配設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)，并自動(dòng)生成相關(guān)的設(shè)計(jì)技術(shù)檔。CAM/CAE乃至CIMS技術(shù)應(yīng)用也很普遍。各大汽車(chē)制造公司都擁有自己龐大的車(chē)身開(kāi)發(fā)隊(duì)伍，而且不惜投入巨額資金建立先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)發(fā)或引進(jìn)專(zhuān)門(mén)的軟件進(jìn)行車(chē)身設(shè)計(jì)。 在車(chē)身設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用較多的可進(jìn)行逆向工程設(shè)計(jì)的軟件包主要有美國(guó)ALIAS公司的Autostudio, IBM公司的子公司Daussault的CATIA, EDS公司的UG、參數(shù)技術(shù)公司的PRO/Engineer等。這些軟件都屬于通用機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，具有較強(qiáng)的曲面設(shè)計(jì)、參數(shù)化設(shè)計(jì)能力或混和設(shè)計(jì)功能，并能支持機(jī)械制造的全過(guò)程，即設(shè)計(jì)建?！こ谭治觥庸ぶ圃欤行┥踔聊茌^好的支持車(chē)身設(shè)計(jì)的最初階段，即概念設(shè)計(jì)(Concept Design)階段(如Autostudio)，并通過(guò)一定的手段將其與建模結(jié)合起來(lái)，將平面設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為二維模型。 國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)用于汽車(chē)設(shè)計(jì)始于70年代。長(zhǎng)春汽研所研制了曲面光順程序車(chē)身專(zhuān)用功能板，建立了其車(chē)身設(shè)計(jì)用的圖形庫(kù)，開(kāi)發(fā)了基于逆向工程基礎(chǔ)上的汽車(chē)車(chē)身表面造型及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有繪制車(chē)身土圖板和車(chē)身零件圖，提供加工主模型NC數(shù)據(jù)，制作土模型的能力。北京汽車(chē)摩托車(chē)制造公司研制了BJA-BSM車(chē)身CAD系統(tǒng)，成功地應(yīng)用于BJ124, BJ125等各種新車(chē)型的車(chē)型工作。上海通用汽車(chē)、上海同濟(jì)同捷科技有限公司等對(duì)基于逆向工程基礎(chǔ)上車(chē)身設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程進(jìn)行了比較深入地研究，形成了一套比較完善的車(chē)身開(kāi)發(fā)程序。但在逆向工程點(diǎn)數(shù)據(jù)處理、曲面表面光順、數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換過(guò)程等方面仍存在很多急需解決的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)很多中小汽車(chē)企業(yè)由于資金、設(shè)備和人員的限制，使得對(duì)UG的應(yīng)用水平不高，未能對(duì)基于逆向I程基礎(chǔ)上的車(chē)身設(shè)計(jì)方法進(jìn)行比較系統(tǒng)的研究和應(yīng)用，或者僅應(yīng)用逆向工程的某一領(lǐng)域，應(yīng)用得最多的也只是對(duì)產(chǎn)品做局部或少黃的改動(dòng)。總的來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)逆向工程在汽車(chē)車(chē)身外形設(shè)計(jì)中應(yīng)用的深度和廣度與國(guó)外先進(jìn)水平相比還有很大差距，尤其在CAD/CAM、UG集成應(yīng)用等方面還處于起步階段。 1.7本設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容 本設(shè)計(jì)是以威馳汽車(chē)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目為依托，主要完成了車(chē)門(mén)限位器設(shè)計(jì)、后視鏡設(shè)計(jì)、外板設(shè)計(jì)、內(nèi)板設(shè)計(jì)、門(mén)鉸鏈設(shè)計(jì)、門(mén)鎖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、玻璃升降器設(shè)計(jì)、防撞梁設(shè)計(jì)及門(mén)玻璃等設(shè)計(jì)。并對(duì)車(chē)門(mén)各個(gè)機(jī)能件選型，結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行了深入的研究。 第2章 車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)流程及主要硬點(diǎn) 在本章里，我們將以威馳車(chē)的開(kāi)發(fā)為例，從車(chē)門(mén)外表面建立發(fā)布開(kāi)始，到車(chē)門(mén)生產(chǎn)裝車(chē)為止，介紹車(chē)門(mén)鈑金、密封與機(jī)能件的前期布置方法、設(shè)計(jì)流程以及簡(jiǎn)單介紹后期的技術(shù)處理。 2.1車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)流程 1)確定車(chē)門(mén)類(lèi)型 一般情況下，車(chē)門(mén)類(lèi)型根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)及使用調(diào)研分析結(jié)果來(lái)確定，然后再結(jié)合汽車(chē)廠以前產(chǎn)品存在的問(wèn)題，以及保持結(jié)構(gòu)的先進(jìn)性、工藝的延續(xù)性等，最后確定車(chē)門(mén)的類(lèi)型和選擇車(chē)門(mén)上的附件。一般在確定車(chē)門(mén)類(lèi)型時(shí)，我們應(yīng)考慮如下一些因素，車(chē)門(mén)的實(shí)用性、舒適性、安全性、密封性、工藝性和藝術(shù)性等。 2)初步確定車(chē)門(mén)邊界 在車(chē)門(mén)類(lèi)型確定后，就可根據(jù)車(chē)身外表面線圖及車(chē)身總布置確定車(chē)門(mén)的尺寸和位置。車(chē)身骨架與車(chē)門(mén)的相對(duì)關(guān)系，鉸鏈及門(mén)鎖的位置、窗玻璃中心線等。同時(shí)車(chē)門(mén)與座椅的相對(duì)位置也很重要，要用人機(jī)工程學(xué)的知識(shí)進(jìn)行校核，在確定車(chē)門(mén)邊界時(shí)，各邊界處的結(jié)構(gòu)斷面應(yīng)該初步確定下來(lái)。在具體確定邊界線時(shí)還可以做一定修改，以適應(yīng)其它的要求。窗玻璃中心線與鉸鏈中心的位置對(duì)邊界的走向有很大影響，車(chē)門(mén)與門(mén)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(chē)門(mén)附件布置 關(guān)于車(chē)門(mén)附件，除了門(mén)鎖、鉸鏈、玻璃升降器三個(gè)主要部件外，車(chē)門(mén)后視鏡 車(chē)燈、空調(diào)裝置、音響設(shè)備等也可能布置在車(chē)門(mén)上。車(chē)門(mén)附件的布置在車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)中占有很大的工作量，而車(chē)門(mén)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大部分也是為了解決車(chē)門(mén)附件的緊固和保證車(chē)門(mén)附件在使用中的可靠性和方便性。 4)車(chē)門(mén)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 進(jìn)行車(chē)門(mén)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)際就是把前面的工作細(xì)化。應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題， 要考慮零件的加工工藝，設(shè)計(jì)的東西必須能夠制造出來(lái)。無(wú)論汽車(chē)外形設(shè)計(jì)如何漂亮，但如果制造不出來(lái)，它只是一幅藝術(shù)畫(huà)，沒(méi)有任何實(shí)際功用。車(chē)門(mén)前端板上通常焊有加強(qiáng)板，因?yàn)樵撎幰b鉸鏈、開(kāi)度限位器等。此外，還要求保證密封 不干涉等要求，形狀較復(fù)雜對(duì)于車(chē)門(mén)本體上面的兩個(gè)角部要考慮與車(chē)窗連接的強(qiáng)度以及密封性。所以這部分形狀較為復(fù)雜附件與操縱機(jī)構(gòu)的連接應(yīng)滿(mǎn)足易拆裝 不脫落不變形，運(yùn)動(dòng)中不產(chǎn)生撞擊等要求。 車(chē)門(mén)本體也要密封，它可保護(hù)附件不受腐蝕。運(yùn)動(dòng)件能正常運(yùn)動(dòng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)于制造材料的選擇是很重要的，如鋁制車(chē)門(mén)比鋼材輕有輕量化的優(yōu)點(diǎn)。車(chē)門(mén)的各附件要容易裝拆，門(mén)內(nèi)板上要留有足夠大的孔洞并考慮玻璃的裝配方法。 5)運(yùn)動(dòng)校核 車(chē)門(mén)是運(yùn)動(dòng)件，在設(shè)計(jì)時(shí)必須進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校核，包括鉸鏈、限位器、門(mén)鎖的布置，以及車(chē)門(mén)的形狀和尺寸與車(chē)身骨架之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系另外要避免車(chē)門(mén)內(nèi)部附件運(yùn)動(dòng)干涉。 6)安全性校核 為了保證安全性，車(chē)門(mén)必須具有足夠的強(qiáng)度，包括車(chē)門(mén)與骨架連接的鉸鏈和門(mén)鎖在內(nèi)都要進(jìn)行強(qiáng)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(dāng)然，上述的設(shè)計(jì)步驟并不是絕對(duì)不變的，要根據(jù)設(shè)計(jì)的需要靈活進(jìn)行各步驟之間的反復(fù)往往要多次進(jìn)行，如根據(jù)鉸鏈位置等初步確定車(chē)門(mén)邊界，然后進(jìn)行附件布置，但布置過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題又要求重新修改邊界等等。各步驟不斷交叉進(jìn)行多方面考慮才能保證最終設(shè)計(jì)的合理。一旦發(fā)現(xiàn)有不合格的一定要回到前面程序進(jìn)行修改，切不可馬虎草率以免造成不可挽回的損失。 2.2車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)的主要硬點(diǎn) 車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)總的設(shè)計(jì)原則是由外而內(nèi)、先外板再內(nèi)板、先斷面再數(shù)模、先周邊再內(nèi)部的過(guò)程。主要設(shè)計(jì)硬點(diǎn)有外板曲面、分縫線、門(mén)鎖結(jié)構(gòu)、內(nèi)板結(jié)構(gòu)、密封間隙、鉸鏈中心線長(zhǎng)度姿態(tài)、玻璃升降器位置和玻璃曲面等。 2.2.1車(chē)門(mén)外板設(shè)計(jì) 車(chē)門(mén)外板設(shè)計(jì)是在光順好的整體造型面和車(chē)門(mén)輪廓線的切割面片基礎(chǔ)上加周邊翻邊和門(mén)鎖等特征后的車(chē)身零件。分縫線和鎖機(jī)構(gòu)等是門(mén)外板的設(shè)計(jì)硬點(diǎn)。分縫線通過(guò)2種方法獲得：(1)一般先將汽車(chē)內(nèi)外觀面整體造型面光順到A級(jí)曲面(CLASS A)，同時(shí)將造型邊界線投影到XZ鉛垂平面后光順到A級(jí)曲線，然后采用該投影的邊界線投影到光順好的A級(jí)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(jí)曲線。(2)另外也可以采用空間曲線光順后與曲面相交，反復(fù)相交反復(fù)光順的方法，相交后將交線進(jìn)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(fù)這一過(guò)程直到邊界線達(dá)到A級(jí)曲線要求，用最后獲得的邊界線作為車(chē)門(mén)邊界線，并與大的光順面相切割得到車(chē)門(mén)外板面。 　　外板面設(shè)計(jì)好后，將門(mén)鎖機(jī)構(gòu)等有關(guān)設(shè)計(jì)硬點(diǎn)特征加上去便完成了車(chē)門(mén)外板設(shè)計(jì)，較大的門(mén)外板需與內(nèi)板或車(chē)門(mén)側(cè)向防撞梁，采用傳力膠進(jìn)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(mén)鎖設(shè)計(jì) 　　車(chē)門(mén)內(nèi)板設(shè)計(jì)是先建立門(mén)鎖。門(mén)鎖與上下鉸鏈共同構(gòu)成車(chē)門(mén)的3個(gè)受力點(diǎn)，因此要求門(mén)鎖高度的理想位置居于鉸鏈軸線的中心垂直面；門(mén)鎖的位置還應(yīng)保證車(chē)門(mén)順利開(kāi)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(mén)內(nèi)板魚(yú)嘴口的距離設(shè)計(jì)有2種方案：(1)當(dāng)鎖扣超出車(chē)門(mén)內(nèi)板表面時(shí)，直接留足鎖開(kāi)啟和閉合的余量，超出鎖體口邊緣3 mm；(2)當(dāng)鎖扣不超出車(chē)門(mén)內(nèi)板表面時(shí)，鎖扣到門(mén)內(nèi)板魚(yú)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(chē)門(mén)仍能順利打開(kāi)。 2.2.3車(chē)門(mén)內(nèi)板設(shè)計(jì) 　　車(chē)門(mén)內(nèi)板設(shè)計(jì)首先依靠主斷面來(lái)進(jìn)行，預(yù)先考慮車(chē)門(mén)密封要求，確定好設(shè)計(jì)斷面，斷面便成為設(shè)計(jì)硬點(diǎn)。各汽車(chē)廠商為了縮短開(kāi)發(fā)周期、節(jié)省設(shè)計(jì)成本，更多的是根據(jù)已有成熟車(chē)型的主斷面加以調(diào)整修改，得到新車(chē)的設(shè)計(jì)主斷面。主要方法有：(1)肥邊調(diào)整法。當(dāng)新車(chē)的外造型面與原車(chē)在y方向相差－3～+5 mm，分縫線x方向相差不超過(guò)50 mm時(shí)，可直接調(diào)整原車(chē)內(nèi)板斷面肥邊，其他部分不變，得到新的車(chē)門(mén)內(nèi)板結(jié)構(gòu)。(2)斷面平移。當(dāng)新車(chē)外造型面相對(duì)于原車(chē)較大時(shí)，采用肥邊調(diào)整法，將造成肥邊過(guò)短、車(chē)門(mén)剛度強(qiáng)度不足、車(chē)門(mén)過(guò)重等情況，采用斷面平移法，使原車(chē)主斷面平移至原車(chē)外造型面與新車(chē)外造型面重合，得到新車(chē)內(nèi)板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)斷面。 2.2.4車(chē)門(mén)密封系設(shè)計(jì)和檢查 　　車(chē)門(mén)密封系的設(shè)計(jì)主要是車(chē)門(mén)內(nèi)板與周邊零件如側(cè)圍等的間隙，密封條及其壓縮量的設(shè)計(jì)。這兩項(xiàng)車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)硬點(diǎn)應(yīng)在設(shè)計(jì)之初根據(jù)制造商制造精度確定，制造精度高、公差小，則間隙可設(shè)計(jì)得相對(duì)較小，密封條壓縮量也可設(shè)計(jì)得較??；制造精度低、公差較大，則間隙必須設(shè)計(jì)得相對(duì)較大，密封條及其壓縮量也要設(shè)計(jì)得相對(duì)較大。如果設(shè)計(jì)得較小，在公差較大的情況下，將出現(xiàn)關(guān)門(mén)力過(guò)大關(guān)不上或者密封條壓縮量太小關(guān)不緊的情況。 車(chē)門(mén)密封系的設(shè)計(jì)以斷面為主要手段。在車(chē)門(mén)內(nèi)板和側(cè)圍建模完成后，取車(chē)門(mén)周邊不同位置的斷面，逐一檢查修改，根據(jù)國(guó)內(nèi)廠商的生產(chǎn)精度水平，車(chē)門(mén)周邊密封間隙應(yīng)取15 mm左右，日本車(chē)廠車(chē)身制造精度較高，密封間隙多取在10～12 mm。密封條的斷面應(yīng)處于裝配狀態(tài)，這樣可以根據(jù)密封條斷面進(jìn)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(yùn)動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)大的噪聲和關(guān)門(mén)力。另外在車(chē)門(mén)與側(cè)圍之間沒(méi)有密封的部分要留9～12mm的騰空間隙，以防止干涉。 2.2.5車(chē)門(mén)鉸鏈設(shè)計(jì) 　　車(chē)門(mén)鉸鏈的設(shè)計(jì)是車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作，直接關(guān)系到車(chē)門(mén)能否正常開(kāi)啟。在鉸鏈設(shè)計(jì)中，鉸鏈中心線定位和鉸鏈中心距是重要的設(shè)計(jì)硬點(diǎn)。 　　鉸鏈軸線一般設(shè)計(jì)成具有內(nèi)傾角和后傾角。內(nèi)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(nèi)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(nèi)傾角和后傾角都是為了使車(chē)門(mén)開(kāi)啟時(shí)獲得自動(dòng)關(guān)門(mén)力，也有個(gè)別汽車(chē)門(mén)鉸鏈具有前傾角，但一般不會(huì)有外傾角。 2.2.6車(chē)門(mén)玻璃以及車(chē)門(mén)玻璃升降器的設(shè)計(jì) 玻璃要設(shè)計(jì)為雙圓環(huán)面，可以和外造型匹配，達(dá)到玻璃升降的平順性，圓環(huán)面的數(shù)學(xué)方程如下，當(dāng)R足夠大且圓柱半徑r遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于R時(shí)，從圓環(huán)面上截取的玻璃曲面仍近似為柱面。玻璃的運(yùn)動(dòng)可以認(rèn)為是一種繞圓環(huán)面中心引導(dǎo)線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡是與引導(dǎo)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(chē)為R=∞，r=4000～7000m。 玻璃升降器是車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它的合格與否直接影響到車(chē)窗的開(kāi)閉。玻璃升降器在設(shè)計(jì)過(guò)程中，關(guān)鍵在于安裝和玻璃導(dǎo)軌的曲線確定。 有了玻璃的數(shù)據(jù)后，可求出玻璃的質(zhì)心位置，根據(jù)以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和一些樣車(chē)數(shù)據(jù)，一般單導(dǎo)軌的位置是在玻璃質(zhì)心位置向B柱方向偏移15～25mm，雙導(dǎo)軌的間距應(yīng)在不干涉內(nèi)門(mén)板和其它附件的情況下盡可能大，但兩個(gè)導(dǎo)軌的中線應(yīng)該在玻璃質(zhì)心位置向B柱方向偏移15～25mm。導(dǎo)軌位置確定后，通過(guò)偏置玻璃面求出導(dǎo)軌的弧度，此導(dǎo)軌弧度為空間螺旋曲線。 由于玻璃運(yùn)動(dòng)近似圓弧運(yùn)動(dòng)，但升降器的長(zhǎng)導(dǎo)軌在自由狀態(tài)下是平面運(yùn)動(dòng)，所以在玻璃升降過(guò)程中，升降臂和平衡臂會(huì)變形隨長(zhǎng)導(dǎo)軌一起運(yùn)動(dòng)。為了提高升降器的壽命，應(yīng)使運(yùn)動(dòng)過(guò)程中升降臂和平衡臂的變形量盡可能小。玻璃運(yùn)動(dòng)軌跡和長(zhǎng)導(dǎo)軌在自由狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)軌跡，A、B、C分別表示了玻璃在上、中、下3個(gè)位置時(shí)升降臂和平衡臂的最大變形量，其中C>A=B。 2.3本章小結(jié) 車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)硬點(diǎn)是總布置設(shè)計(jì)過(guò)程中，為保證零部件之間的協(xié)調(diào)和裝配，及造型風(fēng)格要求所確定的控制點(diǎn)(或坐標(biāo))、控制線、控制面及控制結(jié)構(gòu)的總稱(chēng)。這是汽車(chē)零部件設(shè)計(jì)和選型、附件及車(chē)身設(shè)計(jì)最重要的尺度和設(shè)計(jì)原則，能使項(xiàng)目組分而不亂，是并行設(shè)計(jì)的重要方法，一旦確定后不要輕易調(diào)整。 第3章 車(chē)門(mén)布置 3.1車(chē)門(mén)玻璃面校核確認(rèn) 對(duì)過(guò)程外表面切斷面測(cè)量主要是對(duì)玻璃和車(chē)門(mén)外板面的成立性進(jìn)行探討，對(duì)玻璃升降器需要的空間做初步分析。如圖3.1所示，對(duì)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(duì)噪音等級(jí)做探討。首先確定a值，如在威馳車(chē)中，a=9.7mm，噪音等級(jí)為8級(jí)（豐田標(biāo)準(zhǔn)）；同時(shí)還要對(duì)車(chē)門(mén)開(kāi)口線點(diǎn)相對(duì)密封膠條的位置做初步確定，并據(jù)此對(duì)頂蓋、窗框斷面做出初步設(shè)想，對(duì)開(kāi)口線的間隙做初步確認(rèn)，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(duì)內(nèi)、外板及加強(qiáng)板在此處相對(duì)玻璃的關(guān)系作出分析，對(duì)玻璃升降器的安裝面也要確認(rèn)，據(jù)此內(nèi)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(chē)門(mén)外手柄斷面C 對(duì)車(chē)門(mén)外手柄斷面的分析，主要目的是分析外手柄對(duì)玻璃的間隙。對(duì)此間隙要做三種分析，如圖3.4所示： 外手柄動(dòng)——玻璃動(dòng)b大于8mm 外手柄動(dòng)（靜）——玻璃動(dòng)（靜）b大于5mm 外手柄靜——玻璃靜b大于3mm 對(duì)外手柄的分析還有一項(xiàng)重要內(nèi)容：危險(xiǎn)感的分析（在后面詳細(xì)討論）。在1：5模型階段就要對(duì)此項(xiàng)做研討，以確保造型的成立。 外手柄斷面還應(yīng)對(duì)所初選的門(mén)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(chē)門(mén)外手柄斷面C 4)梁處斷面D 此斷面的主要目的是分析車(chē)身開(kāi)口線及地板邊梁上口線，根據(jù)內(nèi)板一般面的位置，初步確定車(chē)身開(kāi)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(chē)門(mén)開(kāi)口線定義與鉸鏈中心定義 表3.1 開(kāi)口線主要控制尺寸目標(biāo)值 序號(hào) 項(xiàng)目 前后車(chē)門(mén) 目標(biāo)值(mm) 1 a 前車(chē)門(mén) ≥380 2 后車(chē)門(mén) ≥330 3 b 前車(chē)門(mén) ≤35 4 后車(chē)門(mén) ≤30 5 c —— ≥15 6 d —— ≥15 7 e —— ≥16 8 f —— ≥16 車(chē)身外表面數(shù)據(jù)在經(jīng)過(guò)造型與質(zhì)量檢查確認(rèn)之后，會(huì)發(fā)布到工程部門(mén)，作為工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。外表面上有全部的車(chē)身開(kāi)口線，這些開(kāi)口線是造型階段概念設(shè)計(jì)與造型設(shè)計(jì)的共同結(jié)果。現(xiàn)在我們需要將發(fā)布過(guò)來(lái)的外表面數(shù)據(jù)做工程設(shè)計(jì)的詳細(xì)分析，反饋到外表面調(diào)整上，做最終定型。 造型階段對(duì)開(kāi)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(lái)講，車(chē)門(mén)開(kāi)口線的確定，與外板面和鉸鏈的位置有很大關(guān)系，但鉸鏈對(duì)車(chē)門(mén)來(lái)講承擔(dān)著支撐車(chē)門(mén)重量、回轉(zhuǎn)中心的任務(wù)，因此鉸鏈應(yīng)盡可能拉開(kāi)間距，鉸鏈中心線盡可能向外板一側(cè)靠近，這樣可以減小車(chē)門(mén)開(kāi)口線的回轉(zhuǎn)半徑。 設(shè)計(jì)目標(biāo)值如表3.1所示： 這些經(jīng)驗(yàn)值僅作為設(shè)計(jì)時(shí)的參考，重要的是斷面分析，防止干涉。 車(chē)門(mén)開(kāi)口線的確定直接與造型有關(guān)，一定要首先做好，以免在設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，牽一發(fā)而動(dòng)全身。 1)車(chē)門(mén)開(kāi)口線界限 車(chē)門(mén)是運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)動(dòng)干涉是設(shè)計(jì)中的大忌，而車(chē)門(mén)開(kāi)口線又是造型師體現(xiàn)其個(gè)性的要點(diǎn)，因此，有必要確定一個(gè)限界，防止發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉。開(kāi)口線的限界通過(guò)斷面分析可以做出。 前車(chē)門(mén)應(yīng)分析上、下鉸鏈、限位器、一般位置等幾個(gè)斷面，從而確定開(kāi)口線的限界。一般做法為：切鉸鏈位置的斷面，車(chē)門(mén)的活動(dòng)余量為1.5mm（前門(mén)），因此，以此余量為基礎(chǔ)，將外板向外、向前移動(dòng)1.5mm，然后以鉸鏈中心為軸回轉(zhuǎn)78°，并保證車(chē)門(mén)外板與前翼子板運(yùn)動(dòng)間隙為0.4mm，此時(shí)即可確定相對(duì)前翼子板限界點(diǎn)，對(duì)鉸鏈的限界應(yīng)保證回轉(zhuǎn)78°后不發(fā)生干涉，與鉸鏈座面(側(cè)圍安裝)間隙為0mm時(shí)，確定相對(duì)鉸鏈的限界點(diǎn)。此兩點(diǎn)之間為開(kāi)口線區(qū)。 就像鉸鏈位置斷面一樣，要對(duì)圖中所有位置進(jìn)行斷面分析，找出對(duì)應(yīng)的限界點(diǎn)，然后將點(diǎn)光滑連接，即為車(chē)門(mén)開(kāi)口線對(duì)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(chē)門(mén)開(kāi)口線限界的確定是以鉸鏈中心為基礎(chǔ)進(jìn)行的，前面提到過(guò)鉸鏈的配置，但只是為了分析外板成立性而進(jìn)行的簡(jiǎn)單分析。在車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)中，鉸鏈的配置是十分關(guān)鍵的一步，下面就前車(chē)門(mén)，介紹鉸鏈的配置。 在L方向以車(chē)身開(kāi)口線為基準(zhǔn)，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(diào)整余量。鉸鏈與內(nèi)板之間的間隙為D1=2.5mm，內(nèi)、外板間距3mm，內(nèi)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(chē)門(mén)上安裝鉸鏈平面調(diào)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(gè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)在H、W兩方向反復(fù)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(yīng)是用作分析的參考，而不應(yīng)作為設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，前后車(chē)門(mén)鉸鏈配置不要把目標(biāo)值作為限界，而應(yīng)以斷面分析為主要依據(jù)。 鉸鏈中心線在經(jīng)歷概念定義、開(kāi)口限界、詳細(xì)定義、鉸鏈布置這一過(guò)程之后，最終確定，同時(shí)外表面開(kāi)口線也已經(jīng)確定。至此，工程分析對(duì)前車(chē)門(mén)外表面的定義已經(jīng)基本結(jié)束。 3.3車(chē)門(mén)主斷面設(shè)計(jì) 主斷面設(shè)計(jì)是車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)的重要組成部分，能夠?yàn)樵煨驮O(shè)計(jì)提供盡可能多的結(jié)構(gòu)信息，也是指導(dǎo)詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)。在主斷面設(shè)計(jì)中，包含了盡可能多的信息：來(lái)自各個(gè)方面的概念設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：外板、內(nèi)板、鉸鏈、限位器、手柄、內(nèi)飾、升降器等；部件的安裝點(diǎn)表示、與相鄰部件之間的位置關(guān)系以及相鄰部件的料厚關(guān)系等；設(shè)計(jì)目標(biāo)品質(zhì)；材料信息；料厚信息估算的重量、重心；估算的成本；設(shè)計(jì)規(guī)則；繼承件信息；部件的設(shè)計(jì)形狀趨勢(shì)描述，等等方面。 主斷面設(shè)計(jì)要自成一系，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)，從外表面發(fā)布開(kāi)始，到主斷面設(shè)計(jì)而止。外表面的變動(dòng)能夠直接引起主斷面的快速更新。主斷面不能被其他設(shè)計(jì)直接引用，主斷面位置如圖3.5所示。 圖3.5 前車(chē)門(mén)斷面分布 3.4車(chē)門(mén)剛性設(shè)計(jì) a)車(chē)門(mén)窗框的剛性設(shè)計(jì)與膠條壓縮量定義 窗框剛性設(shè)計(jì)主要考慮的問(wèn)題如下： 1)前車(chē)門(mén)：高速運(yùn)行時(shí)的負(fù)壓影響；結(jié)構(gòu)本身剛性（用密封條反作用力來(lái)計(jì)算）。2)后車(chē)門(mén)：結(jié)構(gòu)剛性；品質(zhì)剛性。 密封條的壓縮量S的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮表3.2中的幾個(gè)方面 表3.2 密封條壓縮量考慮的幾個(gè)方面 序號(hào) 變量 內(nèi)容 推薦值（mm） 1 a 負(fù)壓吸出量 ≤2.1 2 b 安裝公差 ±2 3 c 窗框振動(dòng)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(nèi)板的貼合部位不能超過(guò)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(zhì)量對(duì)保證車(chē)體外形質(zhì)量十分重要，在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)密封條的反力計(jì)算也是建立在質(zhì)量穩(wěn)定的基礎(chǔ)上的。 一般的車(chē)采用一層密封，高級(jí)車(chē)采用雙層密封。 通過(guò)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)及分析，可得出窗框最大負(fù)壓處及結(jié)構(gòu)剛性最差處如a、b兩點(diǎn)。所以在設(shè)計(jì)中就應(yīng)把這兩點(diǎn)作為最大位移來(lái)調(diào)整窗框，即向車(chē)內(nèi)偏轉(zhuǎn)。具體分兩步： 第一步，以m軸轉(zhuǎn)o點(diǎn)，偏1mm； 第二步，以n軸轉(zhuǎn)，偏2mm。 b)車(chē)門(mén)外板剛性設(shè)計(jì) 外板張剛性設(shè)計(jì)也是外板設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。首先要確定目標(biāo)值（下表為參考等級(jí)），然后選定測(cè)試點(diǎn)，測(cè)試點(diǎn)的選定以經(jīng)驗(yàn)確定，如表3.3所示。 表3.3 剛性等級(jí)推薦值 測(cè)試力：10kgf 等級(jí) 4級(jí) 5級(jí) 6級(jí) 7級(jí) 8級(jí) 變形（mm） 2.98—3.83 3.83—4.68 4.68—5.53 5.53—6.38 6.38—7.23 對(duì)于測(cè)試結(jié)果不合格的點(diǎn)，有以下幾項(xiàng)對(duì)策： 1)增加板厚，如圖中②、④（前門(mén)）不合格，板厚增加到0.7mm時(shí)，②點(diǎn)變形量為6.7mm，④點(diǎn)變形量為6.3mm，由此可知，t=0.7mm時(shí)，基本滿(mǎn)足8級(jí)要求。 2)增加加強(qiáng)梁，加強(qiáng)梁的位置應(yīng)與變形量相對(duì)應(yīng)。 3)增加PP片 這三種方法要對(duì)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(cè)試點(diǎn) 對(duì)外手柄周邊位置的張剛性探討，以永久變形為主，目標(biāo)值為25kgf時(shí)，永久變形小于0.3mm。 3.5車(chē)門(mén)玻璃升降器布置 a)W方向升降器壓縮、引張量的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖3.8所示： 圖3.8 升降器壓縮、引張量 1)上止點(diǎn)壓縮量：a≤12mm 2)最大引張量： b≤9.3mm 3)下止點(diǎn)壓縮量：c≤25mm b)擠出力計(jì)算 如圖3.9所示： 圖3.9 擠出力計(jì)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(diǎn)的兩臂交叉點(diǎn)； 2）以a、b連線處切斷面； 3）得出玻璃中心線和c、d兩點(diǎn)，對(duì)應(yīng)在玻璃中心線上的e、f兩點(diǎn)，即為計(jì)算壓縮量的兩點(diǎn)，中間一點(diǎn)g為引張量的計(jì)算點(diǎn)。 表3.4 升降器布置尺寸推薦值 序號(hào) 變量 內(nèi)容 推薦值 1 a 玻璃托架與玻璃導(dǎo)槽夾角 ≤104° 2 b 上止點(diǎn)滾輪間距 ≥200mm 3 c 下止點(diǎn)滾輪間距 ≥190mm 4 d 滾輪中心到止點(diǎn)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(jīng)驗(yàn)判斷 升降器布置以經(jīng)驗(yàn)值來(lái)判斷，但不是絕對(duì)的，最終的參數(shù)確定需要經(jīng)過(guò)校核，其推薦值如表3.4所示。 e)升降器與玻璃中心的關(guān)系 玻璃升降器在H方向的配置：以玻璃下邊緣為基準(zhǔn)，放置在中間，在L方向，以玻璃中心為基準(zhǔn)，玻璃中心與臂交叉點(diǎn)距離為S，S≤60mm，如圖3.10所示。 圖3.10 叉臂交點(diǎn)與玻璃重心的關(guān)系 f)布置的實(shí)現(xiàn) 按照如上進(jìn)行升降器布置，玻璃托架也在此時(shí)定義。將升降器按照斷面點(diǎn)裝配到位，它的安裝座面就確定了。 3.6車(chē)門(mén)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(kāi)關(guān)車(chē)門(mén)時(shí)就有可能發(fā)生危險(xiǎn)。以額頭、鼻子、下顎三部分為基準(zhǔn)點(diǎn)，確定三個(gè)橢圓，橢圓長(zhǎng)軸336mm，短軸184mm，傾角θ=31.2° A——外手柄距地面高 B——車(chē)門(mén)角距地面高 C——外手柄距車(chē)門(mén)角距離 D——車(chē)門(mén)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(jì)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(jīng)驗(yàn)值來(lái)判斷，從外側(cè)手柄中心到車(chē)門(mén)窗框的距離C≤244mm，外拉式外手柄相對(duì)車(chē)門(mén)外板的突出量要小于40mm 在車(chē)門(mén)外手柄位置確定后，根據(jù)外手柄的位置，確定車(chē)門(mén)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(shè)計(jì)人員，作出外手柄的安裝結(jié)構(gòu)及型面。 3.7內(nèi)手柄布置 內(nèi)手柄的位置是造型所必需的，而且要滿(mǎn)足人體工學(xué)的要求，根據(jù)人體工學(xué)的要求，內(nèi)手柄相對(duì)的適用范圍見(jiàn)圖。內(nèi)手柄安裝螺釘與玻璃面間隙要大于8mm。 3.8內(nèi)板作業(yè)孔、內(nèi)飾板安裝孔及其它孔的布置 內(nèi)板作業(yè)孔主要是為了安裝機(jī)能部件設(shè)計(jì)的，分別為玻璃升降器作業(yè)孔（兼有安裝玻璃導(dǎo)槽下固定位安裝）、門(mén)鎖安裝作業(yè)孔、限位器安裝作業(yè)孔。內(nèi)板面上其余位置可作相應(yīng)加強(qiáng)處理。 其他孔的布置主要包括:裝焊基準(zhǔn)孔、沖壓基準(zhǔn)孔、升降器安裝孔、限位器安裝孔、鎖安裝孔、玻璃導(dǎo)槽安裝孔、內(nèi)飾安裝孔、內(nèi)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(guò)孔等。 3.9密封膠溝的設(shè)計(jì) 密封膠溝的設(shè)計(jì)應(yīng)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(shè)計(jì)注意以下幾點(diǎn)： 1)防水罩的密封要可靠地實(shí)施； 2)全周設(shè)定丁基膠帶； 3)按各車(chē)的要求性能、線束等的切口部要設(shè)定海綿條、粘貼膠帶，要仔細(xì)檢查。 3.10其它部件布置 車(chē)門(mén)止動(dòng)塊、后視鏡安裝面等部件的布置也需要逐步與相關(guān)人員溝通確認(rèn)，最終在車(chē)門(mén)布置階段做分析。 在經(jīng)歷了以上詳細(xì)布置以后，所有的布置信息在中用最簡(jiǎn)單的點(diǎn)、線、面構(gòu)建出來(lái)，作為對(duì)所有車(chē)門(mén)部件詳細(xì)設(shè)計(jì)的必備輸入條件來(lái)發(fā)布。 3.11本章小結(jié) 本章對(duì)車(chē)門(mén)的前期準(zhǔn)備、布置流程與方法、詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與方法、分析內(nèi)容做了研究，特別是對(duì)車(chē)門(mén)的布置流程與方法作了深入的探討，對(duì)涉及布置的硬點(diǎn)分別從理論上與經(jīng)驗(yàn)上做了判斷，另外在詳細(xì)設(shè)計(jì)的技巧與分析工作的內(nèi)容上也作了研究，該流程的研究能夠?qū)?shí)際的開(kāi)發(fā)工作起到一定的借鑒意義。 第4章 車(chē)門(mén)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)附件的強(qiáng)度校核 4.1車(chē)門(mén)參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù) 汽車(chē)車(chē)門(mén)的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，是通過(guò)參數(shù)化設(shè)計(jì)采用幾何約束控制產(chǎn)品形狀的幾何特征，改變約束可迅速獲得不同的設(shè)計(jì)結(jié)果，提高設(shè)計(jì)效率