本文结合企业实际工程项目，以丰田花冠轿车为研究对象，对车门布置与设计流程进行了相关研究与分析，重点完成了车门机能件布置流程的研究。通过对国内外车身技术的发展趋势的回顾与理解，我们用现代计算机技术与国外先进的流程化设计思想，对车门基本结构与组成进行相关分析；然后我们对车门的开发流程进行了相关研究，重点对车门布置阶段的各个要点进行理论分析与知识库经验的判断；最后对该车的具体结构进行选型与布置讨论，形成用于详细设计的总布置文件。
车门是车身结构中一个重要而复杂的总成，熟悉车门结构的功能要求、结构特点和较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。结合产品年开发的具体实践对车门结构设计的几个问题做了较详细的论述。

关键词：密封条；门附件；轿车车门；车门内板；车门外板；升降器；限位器

ABSTRACT

In this paper,we study the processes of the door layout and design through one actual engineering project development of a sedan car,focusing on the function of pieces to complete the door layout of the study process.Technology at home and abroad through the development trend of the body of the review and understanding,we do the analysis on the basic structure and the component using the modern computer technology and advanced design concepts of the process.And we carried out relevant research on the door development process,focusing on the theoretical analysis of the various important points and the estimation of the experience and knowledge. Finally,we selected the structure of the door and discuss the package of the door,creating the detailed design for the overall layout of parts.
Car body door is an important assembly of complexity in the body structure.Structural function requirement,specialty of structure and general handling method of structure are the basis of body door structure design.In the course of door structural design,correct method and procedure are the key points to realize rational design,such as determination of door structure outlay,arrangement of accessories,motion verification and also others as overall coordination of structure,strength,rigidity,reliability etc.,all have definite rule and demand. Fairly detailed discussion is made for some problem of door structural design combining the substantial practice of product development.

Key words:Seal；Door accessory；Car door；Automotive inner door panel；Regulator

摘要 ………………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract……………………………………………………………………………………Ⅱ
第1章绪论……………………………………………………………………………1
1.1概述…………………………………………………………………………1
1.2世界汽车发展现状…………………………………………………………………2
1.3根据实验室试验车对车门进行的布置… …………… ……… ………………… 4
1.3.1 汽车行业的现代背景……………………………………………4
1.3.2 基于知识工程的汽车设计的发展………………………………4
1.3.3 计算机辅助设计在汽车工程技术领域的应用……… ………5
1.3.4 汽车车门车门的设计流程………………………………………5
1.4 本课题的研究内容……………………………………………………………6
第2章车门的相类型与相关的组成要求………………………………………7
2.1 花冠轿车车门参数化设计要求………………………………………………7
2.2 车门的结构类型………………………………………………………………7
2.2.1内、外板整体冲压成型式车门…………………………………………..8
2.2.2窗框内藏式车门……………………………………………………………8
2.2.3独立窗框式车门……………………………………………………………8
2.2.4无窗框车门………………………………………………………………….8
2.3 车门的基本构成………………………………………………………………9
2.3.1 车门钣金……………………………………………………………………9
2.3.2 车门组成件…………………………..……………………………………16
2.3.3 车门密封条………………………………………………………………26
2.3.4 车门修饰件………………….……………………………………………29
2.3.5 车门电器件………………………..……………………………………30
2.4 车门设计的相关标准以及设计方案的选择…………………………………30
2.5 本章小结………………………………………………………………………31
第3章车门布置与设计…………………………………………………………33
3.1 车门设计流程……………………………………………………………33
3.2 车门主体设计定义…………………………………………………………35
3.2.1车门种类定义…………………………………………………………35
3.2.2玻璃面校核……………………………………………………………36
3.2.3车门开口线设计与铰链中心设计…………………………………39
3.3设计布置阶段………………………………………………………………41
3.3.1主断面设计……………………………………………………………41
3.3.2车门刚性设计…………………………………………………………47
3.3.3车门外手柄设计与布置……………………………………………48
3.3.4车门玻璃升降器的设计与布置………………………………………49
3.3.5内手柄的设计与布置…………………………………………………50
3.3.6内板内饰板及其它因工作需要对孔的布置………………………51
3.3.7其他部件布置………………………………………………………51
3.4本章小结…………………………………………..……………………………51
结论………………………………………………………………………………………52
参考文献…………………………………………………………………………………53
致谢………………………………………………………………………………………54

全部文件.gif

A0-装配图.gif

A1-玻璃升降机构.gif

车门内板a—A2.gif

车门锁机构a—A3.gif

车门外板1A2.gif

车门外板aA2.gif

车门外手柄a—A3.gif

倒车镜与钢梁.gif

铰链机构a—A3.gif

门内手柄a—A3.gif

密封条a—A3.gif

内饰盖板a—A2.gif

内容简介：: SY-025-BY-1毕业设计（论文）题目审定表指导教师姓名鲍宇职称高级实验师从事专业汽车运用是否外聘是否题目名称花冠轿车前门设计课题适用专业车辆工程课题类型Y 课题简介（主要内容、意义、现有条件、预期成果及表现形式）：一、主要研究内容：1、完成限位器设计；2、后视镜设计；3、外板设计；4、内板设计；5、门锁机构设；6、密封设计；7、玻璃升降器设计；8、防撞梁设计；9、门玻璃等设计。二、研究的意义要求对轿车前车门的结构及功能特点进行分析，并根据轿车前车门的位置及功能特点选择前车门的具体结构形式，并按照车门的有关设计要求具体设计一轿车前车门，完成车门具体尺寸的计算和相关校核。参考多种车门结构形式的基础上，具体设计了一个分体式前车门。设计的车门应具有足够大的强度、刚度和良好的振动特性，以满足车门闭合时耐冲击性及与侧碰时的耐撞性等各项性能的要求。三、现有条件实验室调研。四、预期成果及表现形式1、设计说明部分：（1）毕业设计计算说明书（15000字）2、设计图纸：CAD零件图和装配图。（折合零号图至少三张指导教师签字：年月日教研室意见1选题与专业培养目标的符合度好较好一般较差2对学生能力培养及全面训练的程度好较好一般较差3选题与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度好较好一般较差4论文选题的理论意义或实际价值好较好一般较差5课题预计工作量较大适中较小6课题预计难易程度较难一般较易教研室主任签字：年月日系（部）教学指导委员会意见：负责人签字：年月日注：课题类型填写 W.科研项目；X.生产（社会）实际；Y.实验室建设；Z.其它。SY-025-BY-2毕业设计（论文）任务书学生姓名高琦院系汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程07-10班指导教师姓名鲍宇职称高级实验师从事专业汽车运用是否外聘是否题目名称花冠轿车前门设计一、设计（论文）目的、意义要求对轿车前车门的结构及功能特点进行分析，并根据轿车前车门的位置及功能特点选择前车门的具体结构形式，并按照车门的有关设计要求具体设计一轿车前车门，完成车门具体尺寸的计算和相关校核。参考多种车门结构形式的基础上，具体设计了一个分体式前车门。设计的车门应具有足够大的强度、刚度和良好的振动特性，以满足车门闭合时耐冲击性及与侧碰时的耐撞性等各项性能的要求。二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）设计内容:1、完成限位器设计；2、后视镜设计；3、外板设计；4、内板设计；5、门锁机构设；6、密封设计；7、玻璃升降器设计；8、防撞梁设计；9、门玻璃等设计。研究方法: 实验室调研三、设计（论文）完成后应提交的成果：1、设计说明部分：（1）毕业设计计算说明书（15000字）2、设计图纸：CAD零件图和装配图。（折合零号图至少三张）四、设计（论文）进度安排：（1）第1周( 3月1日3月7日)：查阅参考资料，收集相关技术资料，了解花冠轿车前门的结构及功能。（2）第2周( 3月8日3月14日)：结合任务书制定设计方案，撰写开题报告。（3）第3周(3月15日3月21日)：查找相关设计资料或手册，结合威驰轿车结构，进行车门的设计，制定设计方案，并了解各辅助元件的结构特点。（4）第4周( 3月22日3月28日)：根据设计方案，完成完成限位器设计；后视镜设计；外板设计；内板设计，绘制图纸。（5）第5周(3月29日4月4日)：绘制图纸，继续完成门锁机构设；密封设计；玻璃升降器设计；。（6）第6周(4月5日4月11日)：继续绘制图纸。完成防撞梁设计及门玻璃等设计。根据设计方案，完善功能。（7）第7周(4月12日4月18日)：绘制零件图，完成相应部件的校核。撰写设计说明书。（8）第8周(4月19日4月25日)：接受中期检查。（9）第9周(4月26日5月2日)：对中期检查的不足之处进行修改。（10）第10周(5月3日5月9日)：对设计草图进行修改，进一步完善设计。（11）第11周(5月10日5月16日)：进行相关校核。（12）第12周( 5月17日5月23日)：完成设计图纸及说明书初稿。（13）第13周( 5月24日5月30日)：说明书及图纸送审，根据审阅老师意见进行修改。（14）第14周( 5月31日6月6日)：预答辩。（15）第15周( 6月7日6月13日)：修改预答辩中发现的问题准备答辩。（16）第16周( 6月14日6月20日)：修改预答辩中发现的问题准备答辩。（17）第17周( 6月21日6月27日)：答辩。五、主要参考资料六、备注指导教师签字：年月日教研室主任签字：年月日毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目: 花冠轿车前门设计院系名称: 汽车与交通工程学院专业班级: 车辆工程07-10班学生姓名: 高琦导师姓名: 鲍宇开题时间: 2011年2月 28日指导委员会审查意见：签字：年月日开题报告撰写要求一、“开题报告”参考提纲1. 课题研究目的和意义；2. 文献综述（课题研究现状及分析）；3. 基本内容、拟解决的主要问题；4. 技术路线或研究方法；5. 进度安排；6. 主要参考文献。二、“开题报告”撰写规范请参照黑龙江工程学院本科生毕业设计说明书及毕业论文撰写规范要求。字数应在4000字以上，文字要精练通顺，条理分明，文字图表要工整清楚。毕业设计（论文）开题报告学生姓名高琦院系汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程07-10班指导教师鲍宇职称高级实验师从事专业高级实验师是否外聘是否题目名称花冠轿车前门设计一、课题研究现状从日本、美国和西欧近几年上市的新产品来看，车身外型设计了成体流线型与局部棱角型相结合的设计方法，这是一种新的发展趋势。而在车身结构方面，近年来出现的新变化主要体现在，在保证及提高抗碰撞能力的同时想方设法减少车身质量。据最新报道，国外汽车的自身质量与过去相比减轻20%-26%。欧洲汽车设计人员预测，在今后10年中，轿车自身质量还将减少20%。目前，减少质量的方法主要有两种：一是尽量减少零件数量(有些车型的车身骨架零件数已由400个减到了75个，质量减少30%)；二是大量采用复合材料和轻质材料，如铝、镁合金等。据有关资料介绍，德国奥迪轿车A8系列的新车型采用了全铝制车身后，减少质量15%，油耗随之降低5%-8%。近年，日、美、欧轿车所产生的车身结构，主要有独立式钢制车身、组合式钢制车身、钢制立体框架和铝制立体框架等几种形式。分析表明，在未来的十余年间，车身结构将得到进一步的改进。其重点将是减少质量、提高效率和降低成本。目前，国产汽车平均耗油比发达国家同类型车高出15%-23%，载货汽车的质量利用系数低11%-20%。这与我国的道路条件差、零部件加工精密度低等因素有关，也与结构设计较粗糙以及轻质材料使用量少有关。与国外相比，由于我国的车型自主开发尚处于初级阶段，所以汽车轻量化材料和轻量化设计方法方面的研究也非常少。这些年来，我们国家的汽车工业一直在走着一条引进开发的路子。虽然，在引进技术的过程中我们也做了大量的国产化工作，但是，轻质材料及它所带来的汽车轻量化问题一直以来都没有引起足够的重视。在轿车车身开发技术方面，国内和国外存在着明显的差距，尤其表现在以下主要方面：开发水平低、开发周期长；开发、试验设备少，种类不全，不成套；基础研究不够，资料经验积累缺乏；缺少有经验的、掌握先进开发技术的人才等。这些因素制约着轿车车身自主开发工作的开展。 2003年，面对国际汽车工业的科学技术发展态势，上海汽车工业(集团)总公司创造性地提出了“超前开发、联合开发、自主开发”的思路。超前开发，就是抓好世界起跑线项目，根据世界汽车安全、节能、环保三大主题，进入到世界汽车技术的前沿领域，努力缩短与世界先进技术水平的差距。为此，上汽集团汽车工程研究院联合有关高校、研究所及企业，组成了设计材料工艺为一体的研究群体，从占整车质量40的车身入手，共同研究汽车车身轻量化技术路线。车门是汽车最重要的大型覆盖件，在车身质量中占有很大的比例，而且无论车身采用何种结构型式，车门的结构和材料的使用都是相对独立的。所以，对车门的轻量化研究，不仅可以在一定程度上降低整车质量，而且可以独立于车身之外单独展开。对车门轻量化的研究，不仅可以总结出一种关于车门轻量化设计的方法，而且可以作为整车轻量化研究的突破口。中国政府已将汽车工业确定为国民经济的支柱产业。随着汽车工业产业政策的颁布实施，中国汽车工业步入了新的历史发展阶段，1998年中国汽车产量达到了162.8万两，居世界第十位。但是汽车工业要成为真正的支柱产业，则必须具备自我发展能力。尽快建立中国汽车工业的技术开发体系，形成自主开发产品的能力，这将关系到汽车工业发展的全局和长远规划。二、选题的目的和意义目的：（1）本项目研究的主要目的是要求对轿车前车门的结构及功能特点进行分析，并根据轿车前车门的位置及功能特点选择前车门的具体结构形式，按照车门的有关设计要求具体设计一轿车前车门，并完成车门具体尺寸的计算和相关校核。使其质量水平能够达到国内一流水平。（2）通过课程设计，巩固以前所学的知识，加深对汽车结构、原理、组成部分的理解，进一步掌握CAD等软件的应用为以后的工作打下坚实的基础，做到学以致用。意义：车门作为汽车最重要的组成部分，是车身侧面最富变化和最受人关注的对象，可以说车门的造型直接地反应了整车的韵味和质感。而其设计也直接影响到汽车的行驶安全性，侧面视野性，进出方便性，密封性及噪声等。是汽车车身设计过程中的一个重要环节。三、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题1、本设计的主要内容:（1）轿车前门研究现状（2）轿车前门整体结构设计（3）轿车前门尺寸参数设计（4）轿车前门尺寸参数相关校核（5）利用CAD等软件绘制工程图、建立实体2、拟解决的主要问题:（1）设计一个符合所给参数的轿车前门（2）对轿车前门的内部结构进行合理的布局（3）尽量使所设计的车门应具有足够大的强度、刚度和良好的振动特性（4）对所设计轿车前门尺寸参数进行相关校核（5）掌握CAD等软件的操作方法，并进行零件图测绘、实体图装配等四、技术路线（研究方法）收集相关资料并查找相关信息撰写开题报告确定车门类型初步确定车门边界对车门结构进行分析车门附件布置运动校核对车门的尺寸参数和强度进行校核安全性校核用CAD绘制装配图、零件图完成设计说明书五、进度安排（1）第1周( 2月28日3月7日)：查阅参考资料，收集相关技术资料，了解花冠轿车前门的结构及功能。（2）第2周( 3月8日3月14日)：结合任务书制定设计方案，撰写开题报告。（3）第3周(3月15日3月21日)：查找相关设计资料或手册，结合花冠轿车结构，进行车门的设计，制定设计方案，并了解各辅助元件的结构特点。（4）第4周( 3月22日3月28日)：根据设计方案，完成完成限位器设计；后视镜设计；外板设计；内板设计，绘制图纸。（5）第5周(3月29日4月4日)：绘制图纸，继续完成门锁机构设；密封设计；玻璃升降器设计；。（6）第6周(4月5日4月11日)：继续绘制图纸。完成防撞梁设计及门玻璃等设计。根据设计方案，完善功能。（7）第7周(4月12日4月18日)：绘制零件图，完成相应部件的校核。撰写设计说明书。（8）第8周(4月19日4月25日)：接受中期检查。（9）第9周(4月26日5月2日)：对中期检查的不足之处进行修改。（10）第10周(5月3日5月9日)：对设计草图进行修改，进一步完善设计。（11）第11周(5月10日5月16日)：进行相关校核。（12）第12周( 5月17日5月23日)：完成设计图纸及说明书初稿。（13）第13周( 5月24日5月30日)：说明书及图纸送审，根据审阅老师意见进行修改。（14）第14周( 5月31日6月6日)：预答辩。（15）第15周( 6月7日6月13日)：修改预答辩中发现的问题准备答辩。（16）第16周( 6月14日6月20日)：修改预答辩中发现的问题准备答辩。（17）第17周( 6月21日6月27日)：答辩。六、参考文献1藏杰，阎岩.汽车构造.机械工业出版社，2005,(08)2刘自侠.汽车车门设计的探讨J.天津汽车，2000，（02）3温吾凡编著.汽车人体工程学.长春：吉林科学技术出版社，20014 崔建，昆周伟.轿车车门断面设计的原则和方法.上海理工大学学报，2008.5 姜连勃，王绍春.汽车车门设计.汽车技术，2004：4-5.6汽车工程手册编辑委员会.汽车工程手册设计篇M.人民交通出版社，2001.7 王宏雁，徐少英.车门的轻量化设计.汽车工程，2004,(03)8 古正气。轿车车身.人民交通出版社，2002,(10)9吕慧瑛.机械设计基础.北京:清华大学出版社，2002.10余志生.汽车理论M.机械工业出版社，2005.11杨忠敏.汽车的发展与未来M.北京：化学工业出版社，2004.12黄天泽.汽车车身结构与设计M.北京:机械工业出版社，2002.13邬晴晖，郭竹亭.国内外车身设计的技术差距J.汽车技术，2003，（08）14石琴.基于现代设计理论的车身结构设计方法研究.博士学位论文，2006.15吴亚良.现代轿车车身设计.上海科技技术出版社,2004.16王望予，张建文.汽车设计.机械工业出版社，2004.（08）17傅阳春主编.轿车构造图集.北京：人民交通出版社，2003.18郏一丁，李文新，周祥庚进12汽车的构造与修理湖南：湖南科学技术出版社，2002.19吴镇著.理论力学.上海:上海交通大学出版社，2002.20Kamal M M. Modern times automobile fabric analysis. Beijing ：PeoplesTraffic Press ， 1987( In Chinese) 21Edward Opbroek. Ultralight steel auto closures project . SAE ， 982308.(end)6、备注指导教师意见：签字：年月日SY-025-BY-5毕业设计（论文）中期检查表填表日期2010年 4月18 日迄今已进行 8 周剩余 9 周学生姓名高琦院系汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程07-10指导教师姓名鲍宇职称高级实验师从事专业汽车运用是否外聘是否题目名称花冠轿车前门设计学生填写毕业设计（论文）工作进度已完成主要内容待完成主要内容（1）车门的选型；（2）收集有关车门的相关资料；（3）根据收集的材料进行设计；（4）利用CAD初步画图;。（1）车门总体结构的设计；（2）装配图及定位件图纸；（3）说明书的撰写。存在问题及努力方向在设计的过程中，对车门的总体设计布局不够合理，对装配图的画法不够清晰。在以后的设计中将明确目标，理清思路，认真学习研究将毕业设计完成。学生签字：高琦指导教师意见指导教师签字：年月日教研室意见教研室主任签字：年月日毕业设计指导教师评分表学生姓名高琦院系汽车与交通工程学院专业、班级车辆07-10指导教师姓名鲍宇职称高级实验师从事专业汽车运用是否外聘是否题目名称花冠轿车前门设计序号评价项目满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度102题目工作量；题目与工程实践、社会实际、科研与实验室建设等的结合程度103综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力154设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力205计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）106插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性207设计规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）58科学素养、学习态度、纪律表现；毕业论文进度10得分 X= 评语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点）工作态度：好较好一般较差很差研究能力或设计能力：强较强一般较弱很弱工作量：大较大适中较少很少说明书规范性：好较好一般较差很差图纸规范性：好较好一般较差很差成果质量（设计方案、设计方法、正确性）好较好一般较差很差其他：指导教师签字：年月日毕业设计评阅人评分表学生姓名高琦专业班级车辆07-10指导教师姓名鲍宇职称高级实验师题目花冠轿车前门设计评阅组或预答辩组成员姓名出席人数序号评价项目满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度102题目工作量；题目与工程实践、社会实际、科研与实验室建设等的结合程度103综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力154设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力255计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）156插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性207设计规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）5得分 Y= 评语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点）回答问题：正确基本正确基本不正确不能回答所提问题研究能力或设计能力：强较强一般较弱很弱工作量：大较大适中较少很少说明书规范性：好较好一般较差很差图纸规范性：好较好一般较差很差成果质量（设计方案、设计方法、正确性）好较好一般较差很差其他：评阅人或预答辩组长签字：年月日毕业设计答辩评分表学生姓名高琦专业班级车辆07-10指导教师鲍宇职称高级实验师题目花冠轿车前门设计答辩时间月日时答辩组成员姓名出席人数序号评审指标满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况，题目难易度、工作量、与实际的结合程度102设计（实验）能力、对实验结果的分析能力、计算能力、综合运用知识能力103应用文献资料、计算机、外文的能力104设计说明书撰写水平、图纸质量，设计的规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）、实用性、科学性和创新性155毕业设计答辩准备情况56毕业设计自述情况207毕业设计答辩回答问题情况30总分 Z= 答辩过程记录、评语：自述思路与表达能力：好较好一般较差很差回答问题：正确基本正确基本不正确不能回答所提问题研究能力或设计能力：强较强一般较弱很弱工作量：大较大适中较少很少说明书规范性：好较好一般较差很差图纸规范性：好较好一般较差很差成果质量（设计方案、设计方法、正确性）好较好一般较差很差其他：答辩组长签字：年月日毕业设计（论文）成绩评定表学生姓名高琦性别男院系汽车与交通工程学院专业车辆工程班级07-10设计（论文）题目花冠轿车前门设计平时成绩评分（开题、中检、出勤）指导教师姓名鲍宇职称高级实验师指导教师评分（X）评阅教师姓名职称评阅教师评分（Y）答辩组组长职称答辩组评分（Z）毕业设计（论文）成绩百分制五级分制答辩委员会评语：答辩委员会主任签字（盖章）：院系公章：年月日注：1、平时成绩（开题、中检、出勤）评分按十分制填写，指导教师、评阅教师、答辩组评分按百分制填写，毕业设计（论文）成绩百分制=W+0.2X+0.2Y+0.5Z 2、评语中应当包括学生毕业设计（论文）选题质量、能力水平、设计（论文）水平、设计（论文）撰写质量、学生在毕业设计（论文）实施或写作过程中的学习态度及学生答辩情况等内容的评价。优秀毕业设计（论文）推荐表题目花冠轿车前门设计类别学生姓名高琦院（系）、专业、班级汽车与交通工程学院车辆07-10指导教师鲍宇职称高级实验师设计成果明细：答辩委员会评语：答辩委员会主任签字（盖章）：院、系公章：年月日备注：注：“类别”栏填写毕业论文、毕业设计、其它毕业设计（论文）过程管理材料题目花冠轿车前门设计学生姓名高琦院系名称汽车与交通工程学院专业班级车辆07-10班指导教师鲍宇职称高级实验师教研室车辆工程起止时间2011.2.28-2011.6.24教务处制本科学生毕业设计丰田花冠轿车前车门设计系部名称：汽车与交通工程学院专业班级：车辆工程 BW07-10班学生姓名：高琦指导教师：鲍宇职称：高级实验师黑龙江工程学院二一一年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeDesign of Cars Front DoorCandidate：gao qi Specialty：Vehicle EngineeringClass：BW07-10Supervisor：Senior ExperimentalistBao YuHeilongjiang Institute of Technology2011-06黑龙江工程学院本科生毕业设计摘要本文结合企业实际工程项目，以丰田花冠轿车为研究对象，对车门布置与设计流程进行了相关研究与分析，重点完成了车门机能件布置流程的研究。通过对国内外车身技术的发展趋势的回顾与理解，我们用现代计算机技术与国外先进的流程化设计思想，对车门基本结构与组成进行相关分析；然后我们对车门的开发流程进行了相关研究，重点对车门布置阶段的各个要点进行理论分析与知识库经验的判断；最后对该车的具体结构进行选型与布置讨论，形成用于详细设计的总布置文件。车门是车身结构中一个重要而复杂的总成，熟悉车门结构的功能要求、结构特点和较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。结合产品年开发的具体实践对车门结构设计的几个问题做了较详细的论述。关键词：密封条；门附件；轿车车门；车门内板；车门外板；升降器；限位器 ABSTRACTIn this paper,we study the processes of the door layout and design through one actual engineering project development of a sedan car,focusing on the function of pieces to complete the door layout of the study process.Technology at home and abroad through the development trend of the body of the review and understanding,we do the analysis on the basic structure and the component using the modern computer technology and advanced design concepts of the process.And we carried out relevant research on the door development process,focusing on the theoretical analysis of the various important points and the estimation of the experience and knowledge. Finally,we selected the structure of the door and discuss the package of the door,creating the detailed design for the overall layout of parts.Car body door is an important assembly of complexity in the body structure.Structural function requirement,specialty of structure and general handling method of structure are the basis of body door structure design.In the course of door structural design,correct method and procedure are the key points to realize rational design,such as determination of door structure outlay,arrangement of accessories,motion verification and also others as overall coordination of structure,strength,rigidity,reliability etc.,all have definite rule and demand. Fairly detailed discussion is made for some problem of door structural design combining the substantial practice of product development.Key words:Seal；Door accessory；Car door；Automotive inner door panel；RegulatorII黑龙江工程学院本科生毕业设计第1章绪论1.1概述车门是整个车身中结构复杂又相对独立的一个总成,它主要由车门骨架及盖板、车门护面、门窗、车门玻璃及玻璃升降器、门锁及其手柄、车门铰链、车门密封条和车门开关机构组成。车门是汽车车身设计中的一个相对独立的零部件。在车门设计中其安全性尤为重要，它必须保证在车辆发生碰撞时，尽可能地减少对行人和乘员造成的伤害，因此必须要求车门外覆盖件表面光洁、有韧性；门锁、门铰链以及车门门体必须能够按照A柱一B柱一C柱的路线传递碰撞冲击力；碰撞后的车门必须能够轻松地不借助于任何辅助工具用手打开。鉴于侧面碰撞对乘员造成的危险性，在设计车门时注意将车门的变形限制在一定范围内，为乘员提供一个有效的生存空间。这些都要求车门必须具备足够的强度和刚度。在汽车车身设计的过程中，车门总成的布置设计除与整体设计有着协调配合关系外，可称的上是一个相对独立的，最具有代表性的车身总成设计。它不仅要与整车造型协调一致，还要保证必要的开度，方便上下车，良好的安全性，稳定的操纵性，密封性，工艺性，足够的强度刚度，以满足功能上的要求。因此车门的设计成为车身设计中的一个重要环节。汽车技术的发展使得汽车的舒适性不断提高以满足人们的要求。汽车车门是车上相对独立的总成，车门设计不但关系到汽车的实用性，对汽车也有很大的装饰作用。因此车门的设计也越来越讲究，而且使用越来越多的网络和电控技术。从1957年新中国的第一辆汽车正式生产下线，中国汽车在20世纪中期经历了漫长的缓慢发展阶段，在经过2003年和2006年的两轮爆发式增长后，开始步入平稳增长阶段。2009年严峻的宏观经济形势下，中国汽车行业的发展面临着前所未有的挑战与机遇，同时也受到来自各个方面的冲击。中国要想从汽车制造大国发展成为汽车产业强国，就必须在汽车产品的研发上取得突破。欧美日的汽车企业之所以能够如此强势，与他们几十年甚至上百年的技术革新与经验积累是分不开的，翻开他们汽车产业发展的历史，我们都能够清晰的感受到他们相同的企业发展脉络：明确的市场定位，坚定不移的技术研发，引领潮流的战略方向，这一切，做足了他们的原始积累。我们的起步尽管有些晚，但是汽车产业作为中国经济的支柱产业之一，近年来在技术研发上的投入力度明显增加，从过去的汽车产品进口到产品引进生产再到技术转化，近几年来更是直接的技术引进、并购国外先进的汽车企业，中国的汽车技术如雨后春笋般迅猛发展。生产厂家为了能在市场竞争中立于不败之地，就必须提高产品质量，降低生产成本，缩短产品的开发周期，提高劳动生产率，所有这些迫使设计者不断地寻求智能化的设计工具和先进的设计方法。本课题的研究内容就是在这样的情况下产生的。1.2世界汽车发展现状早于七、八十年代，国外大型汽车公司已建立了相当规模成套的CAD、CAE和CAM等计算机辅助系统，使得车身设计方法发生了根本性的变革，运用三维“CAD/CAM”技术替代了以“主图板，主模型”为主的传统设计方式。CAD是一种技术，其中人与计算机结合为一个问题求解组，紧密配合，发挥各自所长，从而使其工作优于每一方，并为应用多学科方法的综合性协作提供了可能。日本丰田公司很早就引进了CAD系统，并且在初步升级改善。美国福特公司从1967年就开始开发车身设计CAD系统，目前百分之八十以上的设计由CAD完成，大大降低了产品成本，提高了产品的生产能力。美国通用汽车公司在1988年投资千万美元完成了以三维CAD系统UG为核心的CAD/CAM/CAE/CIM的4C集成化工程，达到信息流畅，公司的轿车和概念车的开发试制时间由五年缩短到两年，设计阶段从24个月缩短到14个月，一些零部件的设计从六个月缩短到一个月。我国各大汽车公司近几年来纷纷引进了先进的CAD/CAM/CAE软件用于汽车车身设计和开发，并取得较好的成果。一汽，东风汽车公司在八十年代就开始在车身设计方面研究与应用CAD/CAM技术。另外在CAE领域也取得了不少成绩。电子样机（DMU：Digital Mock-Up）技术主要是指在计算机平台上，通过三维CAD/CAE/CAM软件，建立完整的产品数字化样机，组成电子化样机的每个部件除了准确定义三维几何图形外，还赋有相互间的装配关系、技术关联、工艺、公差、材料等信息，电子样机应具有从产品设计、制造到产品维护各阶段所需的所有功能，为产品和流程开发提供一个平台的电子样机功能由专门的模块完成，从产品的造型、上下关联的并行设计环境、产品的功能分析、产品浏览和干涉检查、信息交流、产品可维护性分析、产品易用性分析、支持虚拟实现技术的实时仿真、多CAX支持、产品结构管理等各方面提供了完整的电子样机功能，能够完成与物理样机同样的分析、模拟功能，从而减少制作物理样机的费用，并能进行更多的设计方案验证。电子样机技术在现代汽车业中的应用越来越广泛，正在逐步取代物理样机用于多方面的研究。DMU主要有以下功能和特点： 1)与CAX系统完全集成，并以“上下关联的设计”方式作业。 2)提供强大的可视化手段，除了虚拟显示和多种浏览功能，还集成了DMU漫游和截面透视等先进手段。 3)具备各种功能性检测手段，如安装/拆卸、机构运动、干涉检查、截面扫描等。 4)具有产品结构的配置和信息交流功能。由于电子样机（DMU）技术加强了设计过程中最为关键的空间和尺寸控制之间的集成，在产品开发过程中不断对电子样机进行验证，大部分的设计错误都能被发现或避免，从而大大减少实物样机的制作与验证。AUTOFOUM软件包是AUTOFORM工程有限公司包括瑞士研发与全球市场中心和德国工业应用与技术支持中心推出的板料成形模拟软件包。它将来自世界范围内的许多汽车制造商和供应商的广泛的诀窍和经验融入其中，并采取用户需求驱动的开发策略，以保证提供最新的技术。可以帮助结构设计人员方便地求解各类板料成形问题，同时，autofoum也最大限度地发挥了传统CAE技术的作用，减少了产品开发的成本和周期，目前世界上大多数大汽车公司都已经将钣金成形模拟作为结构设计的必有过程，避免了钣金模具的后期修改问题。我国汽车行业经过十多年努力和发展，CAD技术、专家系统、知识库技术等新兴技术在我国汽车行业的应用已取得很大的进步，但由于起步较晚，车身技术与国外汽车公司相比还有很大的差距，国内各汽车公司普遍存在设计效率低下、后期问题难以预测的问题。加大CAD/CAM/CAM软件在汽车开发中的应用力度，并且结合汽车设计的专业经验总结一些面向汽车设计的专业设计流程以帮助设计人员提高产品的开发效率和质量，是缩短我国与国外汽车设计水平的差距，早日实现我国轿车自主开发能力的有效措施之一。国外各大汽车和设计公司积累了几十年的轿车车身开发经验，形成了较完善的数据库和设计规范。笔者曾亲身体验过丰田公司的设计检查卡（CHECKLIST）与德国大众公司的对标数据库，在每一个细节，总括了在该领域的各种车型的经验数据与经验值，详尽严密地表述出设计流程。经过整理的知识库就像一个专家委员会，指导设计师的工作，引导设计师进行每一步设计，指出所选择的尺寸和参数的界限，并验证所设计的结构是否合理，及时纠正设计中出现的错误，使设计师避免误入歧途和返工，绝对不会因经验不足和考虑不周而造成严重疏忽。有了这样的数据库，设计时就能对自己不熟识的内容信心百倍，并可迅速获得设计结果而且确信它是正确的，因为该设计是由综合的知识库创造出来的，其中包含了宝贵的专家知识和设计知识的法规、规则。随着我国汽车工业的发展，消费者的消费观念更趋理性，对汽车的需求偏好也逐步发生变化、升级，由于国内消费者换车周期的大幅缩短，使得汽车的更新换代也加快了。汽车设计技术及手段的不断发展，特别是以计算机技术为核心的现代工程技术方法的飞速进步，日益成熟的CAD/CAE/CAM一体化产品开发技术在轿车车身设计领域得到广泛应用。汽车设计方法正逐步由传统的设计方法，向着以大大缩短产品开发周期和提高产品设计精度为目标的现代设计方法转变。国内外成熟的计算机技术结合汽车行业日渐成形的汽车模块化思想，为我们在实际设计过程中缩短开发周期与提高工作效率奠定了基础，纵览以上，我们有必要建立一套全面的设计流程。1.3根据实验室试验车对车门进行的布置1.3.1丰田汽车的现代背景如今汽车产品的更新换代速度很快，尤其是丰田轿车。而每一款汽车的设计作为一个系统的工程，是相对独立的过程，很多跨国汽车公司早在几十年前就已经打破了这种相对的独立，将设计的每一个过程凝练提升，形成一个个模块，按照系统的方法组织起来，定义为汽车设计流程。在以后的新车设计中，将每一个过程融入了这种既定的设计模式，按部就班地推进，控制着汽车的每一个非常详细的设计过程，从而顺利高效地完成设计。在国内，一汽、二汽、上汽等大的汽车企业集团都已经建立起了比较完善的产品设计流程，在国内愈演愈烈的汽车产品竞争中，这些企业的产品竞争力有着明显的优势，产品更新速度快，质量可靠，深得用户的信赖，可见研发流程的建立对企业的重要意义。伴随着汽车车身造型的设计与修改要求日趋增高，参数化设计更符合和贴近现代CAD中的概念设计和并行设计思想，并可提高设计与分析的柔性，因此车身模型的参数化设计经成为车辆制造行业发展的必然趋势。参数化设计是以一种全新的思维方式来进行产品的创和修改设计的方法1。目前传统的手工造型方法已被建立在各种先进的造型建模软件基础上的计算机辅助造型方法所取代，参数化设计技术能够快速吸收国外汽车车身设计的先进技术，快速响应市场，提高我国自主设计开发汽车的能力，提高汽车产品竞争能力。1.3.2基于知识工程的汽车设计的发展人工智能技术，特别是专家系统的技术与现有的、传统的CAD技术相结合开发一些专用的CAD软件和程序模块是今后CAD发展的必然趋势。知识工程（KBE，Knowledge Based Engineering）是人工能领域的一个重要分支，它研究的主要内容包括知识的获取、知识的表达知识库的构造、知识的自动获取和更新等，其核心是如何运用知识来解问题。知识工程实质上是突破了简单的逻辑运算，把经验和推理合起来，将逻辑思维和形象思维结合起来，实现计算机的智能化。KBE系统存储产品模型包含几何、非几何信息以及描述产品如何设计、分析和制造的工程准则。知识工程是研究知识信息处理的学科，提供开发智能系统的技术，是人工智能、数据库技术、数理逻辑、认知科学、心理学等学科交叉发展的结果。KBE系统将重复的设计和工程任务自动化，缩短了产品开发时间，将设计、分析、制造集成起来实现并行工作。使用KBE建立模型可以将几何造型与分析等结合起来，实现多学科优化，并确切地进行可行性评估，应用标准和实践经验来提高产品的质量，对设计实践、过程经验等知识信息进行数字化获取和重用，从而提高自动化过程的效率。1.3.3计算机辅助设计在汽车工程技术领域的应用现代汽车工业的发展，对汽车设计以及工艺设计的要求越来越高，但是相对越来越低的生产与设计成本、大大缩短的设计周期，要求对汽车设计的结构优化、钣金成型以及NVH的研究在设计过程中就应该介入，传统的后期介入会浪费大量的费用，设计周期很长，这在愈发激烈的市场竞争中已经逐步淘汰。软件工具的应用使设计中期的分析工作开展成为可能。在计算机中不但可以对车身外观及内饰建立数字模型，而且可以对发动机、底盘等其它零部件建立模型，并直接进行有限元分析、结构设计/分析、甚至虚拟装配、虚拟风洞试验等，使得设计人员可以在计算机中构建虚拟的电子样车并进行试验，能在实际生产前预先发现设计中存在的问题，提高了效率，降低了成本。通常各零件模型分类存放在大型数据库中，以后对车型做改进时可直接到数据库中匹配类似的零部件，修改其相关参数即可满足要求，无需重新设计，非常有利于车型的系列化，生产商应对迅速变化的市场的能力也强得多。自从上世纪70年代，随着计算机辅助几何设计和计算机图形学的迅速发展，车身设计过程中部分或全程引入计算机辅助系统(CAD/CAM软件)，在计算机中构建车身三维数字化模型，以“所见即所得”的交互方式完善设计方案，是现代车身设计方法的主要特点。其基本流程：经过市场调研，形成车型的整体要求；制作手绘效果图，也可利用计算机辅助软件绘制；制作缩比例模型及1:1主模型；以三坐标扫描或激光扫描的方式在计算机中构建车身数字模型；进行结构设计，构建A级模型；生成NC代码，生产样车。1.3.4汽车车门的设计流程车门是汽车车身结构中重要的组成部分，同时相对独立，是供乘员或货物进出的必要通道。车门设计的好坏直接影响到整车的造型效果、安全性、密封性、视野、噪声控制以及乘坐空间等诸方面的优劣。车门主要由车门内外板、内饰板、加强梁、加强板、车门玻璃及升降器、门锁、内外手柄、车门铰链、限位器、车门密封条和车门开关机构组成。车门从布置到设计再到制造，每一个环节考虑的因素都比较多，既要保证车门与整车的协调一致，还要保证车门本身的技术要求。很多时候，各个环节是一个循环反复的过程，造成了传统的车门设计难度与周期很长。车门设计必须走流程化的道路，并且要利用先进的计算机平台做早期的判断分析、循环优化，是目前我们公司正在努力探索的一个方向。车门结构分析的早期介入，可以及早解决因结构设计不合理造成的机能件运动干涉、钣金成型性差、总成的振动特性无法满足整车NVH的需要，避免后期修改造成的资金与时间上的大量浪费。随着计算机技术快速发展，结合知识工程，各大汽车公司纷纷建立了自己的研发流程，确立了现代设计方法在汽车领域的主导地位。长期以来，车门设计一直是一个难点，现代设计方法的应用，使得车门设计的后期分析可以提前到设计过程中进行，使设计的难度降低。车门设计兼顾的方面多、初期布置复杂、需要有丰富的知识与经验，基于流程与知识的车门布置很好的解决了这个问题。所以本课题以某款新车的开发为例，在该领域做一些研究是很有意义的。1.4本课题的研究内容本课题研究是以花冠汽车开发项目为依托、以CAD为软件平台，在开发过程中从造型数据模型确立，到前车门各个机能件选型，结构布置，直到结构设计完成，并结合工艺、工装的设计验证，建立起一套完善的车门设计解决方案。第2章车门的相类型与相关的组成要求2.1花冠轿车车门参数化设计要求汽车车门的参数化设计方法，是通过参数化设计采用几何约束控制产品形状的几何特征，改变约束可迅速获得不同的设计结果，提高设计效率，有助于减轻设计人员的工作强度。参数化设计技术是当前CAD/CAM系统的研究热点之一，主要是通过改动图形某一部分或某几部分的尺寸，自动完成对图形中相关部分的改动，从而实现对图形的驱动，只需要根据某些具体的条件和参数来决定产品某一结构形式下的结构参数，从而设计出不同规格的产品。参数化设计可以提高产品的设计效率，有效保证产品模型的安全可靠性，极大地改善设计的柔性，并在概念设计、动态设计、实体造型、装配、公差分析、机构仿真、优化设计等领域发挥着重要的作用。参数化设计的关键是几何约束关系的提取和表达、约束求解以及参数化几何模型的构造。它允许尺寸欠约束的存在，设计者可以采用先形状后尺寸的设计方式，优先考虑满足设计要求的几何形状而暂不用考虑尺寸细节，设计过程相对宽松。在车门设计的布置设计阶段，产品的内部机能件主要位置、结构细节难以具体化，设计师关心的是产品的基本结构、主要尺寸关系，因此无法采用具体尺寸绘图设计。参数化计系统可以在布置设计过程中通过捕捉模型中存在的关系及其定义的参数化的位置点来捕捉机能件的位置，同时也允许对零件进行反复地编辑，允许用户试探不同的设计方案或生成不同的位置版本和零件版本，对位置的编辑可以简单地通过改变草图的关系来完成，如在铰链布置时，通过改变几个不同方向上的草图上的几个点，然后进行重新计算，就可以完成新的设计，非常简便。2.2车门的结构类型一般来讲，乘用车车门分为带窗框车门和无窗框车门（Frameless GlassConstruction，多见于高档跑车，俗称硬顶车）两大类，其中带窗框车门又可以分为整体式（Full Stamped Inner and Outer Panel Construction，即内外门板带着窗框部分一起冲压成型）和独立窗框（Loose Upper Frame Construction，即窗框部分与窗口线以下的内外板分别成型）两大类，如图2.1所示。实际上车门还可以做更细致的区分，现在按照以下分类对各个类型的优缺点略做评述。2.2.1内、外板整体冲压成型式车门1)外板整体冲压成型式车门（Full Stamped Inner and Outer Panel）窗框部分进入到车顶区域（into roof，从外观看，就是车门上部有面共享了车顶面）。优点：结构刚性好，密封性好，在整条JLine（就是指车门在关闭时，车门上与车身接触的密封条区域，总装车间一般称为“头道”）上可以作出对结构有利的拔模斜角。缺点：废料多；增加了密封成本：如沿着车顶与车门边的密封，沿着风窗与车门边的密封；不具备整形能力。2)内、外板整体冲压成型式车门（Full Stamped Inner and Outer Panel）窗框部分侧向暴露（exposed on side，相对于上面类型）。2.2.2窗框内藏式车门（Frame Under Glass）该类型又可以分为两类：一类是门内板整体冲压（Full Stamped Inner），质量与密封性都好，而且J-line的工艺性拔模也可以做，外观当然极像无窗框式车门的新颖前卫；但是内板仍然要产生许多废料，密封性有待改善。整体冲压的内板刚度大，免去焊接的麻烦，尺寸精度高。另一类是独立窗框（Loose UPR Frame）废料率低，质量也好，左右内（外）板可以在一个模具中成型，外观优势同上。但凡独立窗框，装配时产生的问题是无法避免的，而且因为滚压的窗框，使得密封形式的选择有限，会导致潜在的密封性能问题2.2.3独立窗框式车门（Loose Upper Frame）优点：废料率同样能降至最少；左右内（外）板可以在一个模具中成型；该类型车门具备整形能力；门质量好。缺点：可装配性差，会产生匹配上的这样那样的问题（诸如gap、flush等等）；限制了主密封样式的选择范围，而且也存在密封性差的潜在问题。2.2.4无窗框车门（Frameless Glass）优点：造型前卫时尚，且外观上各处配合对消费者很是养眼；因为没有窗框部分的金属板材，内外板冲压成型不必考虑此处废料损失，可将废料率降至最低；左右内（外）板可以在一个模具中成型；该类型车门具备整形能力。缺点：窗玻璃的稳定性差（当玻璃在full up位置时，至少在门肚子里留有露出部分的三分之一长度，否则容易失稳）；门肚子里需要有额外的支架来保持玻璃的稳定性；当然这些都会增加产品成本，而且造成门密封性先天不足，为了改善其密封性，不得不花更多代价；除此之外，车身腰线（Belt line）也被抬高。图2.1车门结构型式2.3车门的组成车门基本构成分为钣金件、机能件、密封件、装饰件与电器线束件五大类，下面分别说明。本设计采用分体式车门结构，外板上集成窗框，内板与车门框架集成一体，外、内板之间焊接连接。车门附件均参照现有成熟结构进行设计，设计的具体部件包括：铰链、限位器、后视镜、外板、内板、门锁、门玻璃、玻璃升降器、防撞梁及密封等。2.3.1车门钣金车门钣金一般分为车门外板、内板、外板加强板、防撞梁、内板加强板、铰链加强板、锁加强板、铰链支座、窗框（如果为滚压窗框）、窗框安装支架、玻璃前后导槽、导槽安装支架等，如图2.2所示。图2.2车门钣金总成1)车门外板车门外板是汽车覆盖件中极为重要的部件之一,是车身上的活动部件,对其刚性及表面质量要求很高;它是典型的具有复杂型面的大型板料冲压件。一般对车门外板的质量要求高：外观表面光顺平滑,棱线清晰,周边尺寸精度0.7mm,刚性好。由于门外板是一种平坦浅拉延件。成形时凸模表面与毛坯以大平面接触,由于平面上的拉应力很低,材料得不到充分的塑性变形，所以车门外板刚性差，一般选择外板材料时，考虑硬质板材，如图2.3所示。车门外板和内板的装配，一般采用点焊、粘接及咬合等方法。图2.3车门外板图2.3.1 外板的刚度加强如图2.3.1所示。车门外板采用强度适当、冲压性能好的薄钢板材料（厚度为1 mm）经冲压、辊压等工艺制成。因车门外板是车身外表面件，中部不应该有焊点，以免影响外观质量，这样外板中部刚度就差，行车时易产生振动噪音，因此必须对外板刚度进行加强，采取的措施有：在外板内侧粘贴磁性沥青板；设计加强梁，与外板柔性粘接。2)车门内板内板是车门附件主要的安装机体，许多主要受力件均安装在内板上，如铰链、限位器、门锁等，为增加连接部位强度和刚度，使附件正常工作，须在连接部位设置加强板。车门内板是车门中所有主要部件的安装载体，其结构形状的构建也是我们本课题研究的重点之一。在车门靠近车身A、B柱一侧，由于需要考虑车门的下沉及铰链等结构的安装此处刚度和强度要求较高，为此这一部分钢板厚度为1.6mm或1.4mm的高强板，其余部分采用了0.7mm的钢板，这样在保证车门内板必要的刚度和强度性能时又能减轻质量，降低成本，如图2.4所示。图2.4 车门内板（左侧：高强板，用于铰链加强板，右侧：一般材料）铰链加强板的型式多样，一般根据性能与成本的需要来选择，如图2.5所示。图2.5 铰链加强板型式3)内外板加强板一般车门钣金结构中都有内外板加强板，起到增加车门内外板在窗框处的刚性的作用，同时也可以作为正面碰撞时的力的传递途径之一，将作用在门框上的力合理地向后传递。当然也有的车中取消了该加强板，如图2.6、图2.7所示。图2.6车门外板加强板图2.7车门内板加强板4)车门内的防撞钢梁车门防撞梁（杆）（Side Impact Beam,Door Beam），也叫侧门防撞梁（杆），是指在车门内部结构中加上横梁（从外面看不到），用以加强车辆侧面的结构，进而提高侧面撞击时的防撞抵抗力，以提升侧面的安全。基于侧面撞击的概率，消费者在选购车子的时候，一定把防侧撞钢梁这一项重要的安全配置考虑进去。车门防撞作为一种额外吸能保护，可以降低乘员可能遭受的来自外部的力量。事实证明，车门防撞梁在车辆撞击固定物体（比如树木）时的保护效果非常明显。依据美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）发布的数据，车门防撞梁在2002年拯救了994名事故受害者。车门防撞梁的形状：一般分为管状和帽形两种；日韩车常用管状车门防撞梁（一般情况下两端有支架，用于连接固定防撞梁与车门，而欧美车门常用帽形防撞梁，一般直接焊接在车门上）；管状防撞梁主要是圆管，也有矩形管、梅花形管、椭圆形管等，这要综合考虑许多因素，如车门内部空间，吸能设计等；而帽形防撞梁主要有单帽形状（U形）和双帽形状（m形）；车门防撞梁的布置方式：最常见的是对角线布置方式，也有垂直布置的。车门防撞梁的吸能效果主要与以下几个因素有关：a)结构设计这是最重要的一点，一般来说，帽形防撞梁的吸能效果比管状防撞梁好；另外，双帽形结构一般比单帽结构要好；当然，还有帽形结构的高度，与A/B/C柱、车门槛等的匹配等都至关重要；b)材料的强度人们通常以为里面的管子是普通水管之类的，其实不然；一般日韩车中所用的管子抗拉强度高达1400-1570MPa（目前有些国内品牌车是用的较为普通的管子），是普通管子强度的4倍以上；而欧美车中常见的帽形防撞梁的抗拉强度一般为1000-1600MPa；c)材料的厚度当然是材料越厚，吸能效果越好（不考虑与A/B/C柱、车门槛的匹配），吸能效果与材料的厚度成正比。图2.8 M型管柱式防撞梁结构示意图2.8为M型管柱式侧门防撞梁，采用特殊材料的钢材，大大提高了车门的抗扭性，保证了驾乘人员的安全。5)铰链支座车门铰链支座是安装在车门内板上的铰链座凸焊螺母的安装载体，通常形状简单，板材比较厚，如图2.9所示。图2.9铰链支座6)车门窗框单独对于窗框而言，我们可以简单分为几大类：与内外板同体式窗框、一体闭合式窗框、多体式窗框、滚压窗框，如图2.10所示。图2.10窗框结构型式与内外板同体式窗框在很多的小型车中有比较普遍的应用，结构简单，窗框由于与车门内外板一体，所以刚性较好，工艺性也比较容易控制，缺点是材料利用率低；一体闭合式窗框由于窗框结构闭合式，所以结构刚性好；多体式窗框在一些较早的车型上出现，成型工艺简单，但是装配误差不容易控制。滚压窗框（如图2.11所示）的滚压截面较为复杂，而且欧美日德的结构各不相同，如很多日系车没有belt pnl，即窗框加强板，前后两个脚没有加强板连接，刚度和安全性都不太好；欧美系车大多数车窗框都带有加强板窗框。滚压窗框一般要经过滚压、拉弯或扭弯、冲切、点焊或氩弧焊（焊接总成）。一般后门独立窗框的滚压件较难，因为大多数车型在C柱有很大的弯曲弧度，超过90度，有的是分成两件滚弯，再焊接，容易造成焊接面的面差，批量生产难以满足；有的是一道弯曲，但是受材料流动和成型工艺控制影响，会有缩颈或扩口，修整调整模具也很难解决问题，除非更改造型或更换材料。(a) 窗框（滚压） (b) 玻璃导槽图2.11滚压窗框2.3.2车门机能件车门机能件包括车门锁、车门外手柄、车门内手柄、车门玻璃、玻璃升降器、车门限位器、车门铰链等。1)车门锁一个完整的汽车门锁系统必须能实现内开启、外开启、内锁止保险、外锁止保险及锁紧车门的功能，因此汽车门锁是一个结构复杂、功能要求多的组合系统。门锁看成是由多个构件组成的运动链系统，应用机构运动简图测绘法画出在锁紧状态的机构运动简图，如图所示，从而为机构的结构分析、运动分析及力分析提供依据。图2.11.1 钩簧锁结构图外开启机构锁体机构内开启机构锁紧机构图2.11.2 门锁系统组成原理框图从图2.11.1中可以清楚地看出整个车门锁有如下几部分机构组成：(1) 锁紧机构部分，即图中锁钩20、挡块儿组成的机构，当关闭车门时，锁钩从挡块儿的开口方向进入带动锁钩摆动至图示的啮合状态，实现锁紧动作；(2) 外开启机构部分为外拉式手柄，是一铰链四杆机构，原动件是外开启手柄；(3) 内开启机构部分，由构件11等机架组成，为一空间四杆机构，内开启手柄与摆杆的运动处在两个相互垂直的平面内，原动件是内开启手柄。门锁是重要的安全件。由两个零件构成，一个零件固定在车门上，另一个零件固定在车身上，通过门闩阻止车门向外打开，通过简单的杠杆运动或压揿按钮的动作将它们脱开。门锁作为汽车车身上使用最频繁的部件之一，具有功能性和装饰性的双重作用。随着我国汽车工业的不断发展，人们对门锁的安全性、轻便性、车门关闭和开启无声、美观等方面不断提出新的更高的要求，促使大量新型门锁产生，如图2.12所示。图2.12 车门锁系统车门锁的基本作用有两点：其一是栓紧作用。门锁必须工作可靠，在正常关闭车门后，除非转动或拉车门手柄，以及按钮等正常操作，否则用其它外力不能打开车门，因而在汽车行驶时不会因振动和冲击使车门打开。其二是防止外人侵入的锁紧作用。车门锁的性能要求：1)易于制造，成本低；2)车门开启与关闭轻便、灵活；3)磨损小，保证足够的使用寿命；4)工作可靠，门锁必须可靠地将车门锁紧，在汽车行驶时车门不允许自动打开；5)操纵内、外手柄时车门能轻便打开；6)设有锁止机构。当锁止时，如按下锁钮或外手柄处于锁止状态时，搬动车门内、外手柄，不能打开车门。在车外只有使用钥匙才能打开车门，在车内只有先拉起锁止按钮才能打开车门；7)当车门开着，锁止按钮按下时，此时关闭车门撞动锁爪，即可通过联动杆来解除锁止状态，同时可以防止由于钥匙遗忘在车内而打不开车门；8)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；根据车门锁的结构类型，门锁按其结构大致可分为舌式、棘轮式和凸轮式。舌式锁结构简单，安装容易，易于制造，对车门的安装精度要求低，常见于载荷汽车和大客车，如CA15、EQ140、NJ130等。但由于弹簧力大，操纵笨重，不能承受纵向载荷，仅能承受开门方向的载荷，故现已在汽车上淘汰。棘轮式门锁的特点是锁内有一套制楔机构，它由锁钩(棘爪)、棘轮组成。按门腔外部的锁拴与门柱上的挡块形式不同，又可分为转子锁和卡板锁。在选择门锁时，应考虑新车型及使用条件，对于轻型客车，一般在较好的路面上行驶，并且制造条件也较好，故可选用操纵轻便的转子锁和卡板锁。对于越野车，主要是在不平路面上行驶，道路条件不好，主要考虑可靠性，可选卡板锁。对于载货车，除了满足门锁的一般要求外，应选用工艺简单，成本低的结构。2)车门内外手柄外手柄有旋转式、掀拉式、按钮式、手抠式等。旋转式外手柄结构简单，零件数量少，但手柄易歪斜，脱落，影响汽车外形美观。按钮式外手柄结构可靠，零件数稍多，同时当车门锁开启力大时，手指明显有开启沉重感。掀拉式外手柄平时隐藏在车门外板内，不易被碰坏，但转轴易坏。手抠式外手柄是近年来出现的新款式，可以安装的与外板齐平，使其不产生危险性，也有利于减小空气阻力，如图2.13所示。门锁的内手柄有旋转式、掀拉式、按钮式和手抠式。从安全考虑，最好内手柄布置在车门内饰里或扶手下面不易碰到的位置。手抠式内手柄就是凹进车门内板之内而与内饰板平齐，外观漂亮，不会碰开车门，安全可靠，如图2.14所示。图2.13 掀拉式车门外手柄图2.14手抠式车门内手柄3)车门玻璃目前几乎所有车门玻璃都采用钢化曲面玻璃。曲面玻璃在轿车上得到了广泛的应用，曲面玻璃可以有效的利用车内空间，减少车门厚度，并且外形美观，使车身更趋于流线型，车室内的宽度也有所增大。但曲面玻璃在制造上有一定的难度，并且在升过程中容易发生卡滞，一般将曲面玻璃的球面弦高控制在4mm以下。轿车车门玻璃面主要分为五种类型：a)圆柱面玻璃这种玻璃生产的工艺比较简单，但是对整车的造型美观方面影响较大，不够美观；b)斜圆柱玻璃在布置玻璃圆断面方向时尽可能与玻璃导槽的方向保持一致，导槽的模拟就是一个圆弧，玻璃的升降过程比较顺畅，运行流畅；c)圆环面玻璃这种玻璃的滑槽的设计相对比较简单一些，因为切出来的曲线的曲率变化相对较小，所以运行简单；d)啤酒桶面玻璃很多玻璃均采用这种形式，相对于b)和c)，玻璃的生产工艺相对复杂很多，但能提升车体的美观；e)任意的A面对于这种曲面的玻璃，主要就是去近似拟合一下滑槽，只要满足相应的要求就好了，但是自由曲面玻璃在制造上有一定的难度，并且在降过程中容易发生卡住现象。车门玻璃（如图2.15所示）的形状、大小、位置的确定是顺利实现玻璃升降布置的前提，也是车门布置的重要内容。玻璃形状和窗口处造型形状及窗框结构密切相关确定时应本着尽量逼近外形的原则，并保证玻璃沿导轨顺利升降。逼近外形是指车门玻璃的大小、形状与车身造型所要求的窗口一致，并尽量使玻璃外表面与车身外表面贴近。首先玻璃中心线的曲率和趋势应逼近外表面线，其次是保证玻璃沿导轨顺利升降，玻璃前后两边导轨平行且具有足够的导向段，并要求导轨的曲率保持不变。传统的柱面汽车车门玻璃（调质玻璃，曲率 R=1210 mm）配合柱面导轨，其导轨为单一半径圆弧，前后导轨为柱面上的等距线；其设计简单，运动校核方便。图2.15车门玻璃4)车门玻璃升降器在车门及其附件设计中，车门玻璃及玻璃升降器是占有空间最大的部件，也是最重要的一个子系统。玻璃升降器的功能是保证车门玻璃平稳升降，门窗能随时并顺利的开启和关闭。它有着本身独立的运动机构及系统结构。玻璃升降器主要有驱动机构、传动机构、止动机构、平衡机构等几大部分组成。根据结构型式的不同，升降器可以分为绳轮式，软轴式，叉臂式（如图2.16所示）。a)绳轮式由开关控制直流电动机极性，使其做正反向旋转带动机构做上下运动，通过中间各传动装置起到升降玻璃的作用。特点；重量轻，噪音小，设计也相对简单，制作容易，同时还有多种滑道进行选择.使用广泛,大众多款汽车使用此装置。 b)叉臂式由开关改变直流微电机极性，由电机传动轴上的小齿轮带动长臂上的扇形齿轮在一定角度内旋转，从而改变长臂与短臂的夹角，起到升降玻璃的作用。特点；适用于负载较大的车门玻璃，相对来说成本较低，丰田汽车多种车型应用此设计。c)软轴式由开关控制直流电动机极性使其正反向旋转带动机构做上下运动，再通过中间传动结构带动螺旋形钢丝软轴，使其带动玻璃上下运动，起到升降玻璃的效果。特点；虽然结构简单，但制作工艺较复杂，大型车应用较多。玻璃升降器是车门上主要附件之一，它带动玻璃上下运动占据门内大量空间，在选择玻璃升降器时应考虑以下因素：车门造型特点、车窗开口大小、玻璃形状和安装方式等。大致有以下几种类型：绳轮式、齿轮叉臂式、齿轮式和软轴式等。本设计采用齿轮交叉臂式玻璃升降器，如图2.16所示。其结构优点是比较坚固、使用寿命相对较长，运行稳定（双玻璃导轨设计），缺点是噪音相对较大。图2.16 齿轮交叉臂式5)限位器车门限位器是车门运动开启与关闭过程中的定位装置，同样是不可忽视的部件。设计风格的不一致，限位器的结构型式也分为两类，一类拉杆式限位器（传统形式）是一个独立的限位系统，由于结构简单，成本低得到广泛应用，一般轿车上都使用此类，如图2.17所示；另一类是凸轮机构式限位器，限位器是与铰链合在一起的，凸轮机构式限位器可以更好的解决档位不清，较易满足力矩要求和开启角度要求，以及实现关门力的要求，而这种限位器的成本也自然高出很多。两种类型限位器的作用都是一样的。限位器具有以下功用：a)保护车门前边框，防止与车身板金接触；b)实现一定角度区域内的自动开启定位与自动关闭车门；c)刮风天，特别是车辆顺风开门时，它能保护车门，限制到一定程度、而不被损坏。图2.17拉杆式限位器车门的开度限位器用以限制车门的最大开度，防止车门外板与车体相碰，还必须能使车门停留在最大开度，起着防止车门自动关闭的作用。目前应用的限位器类型有两种：拉杆式限位器（传统形式）和凸轮机构式限位器（与铰链一体）。本设计采用拉带式限位器，由于弹簧力作用，滚轮压在限位杆，当门的开度到滚轮被拉过限位杆上的凸起时，由于限位杆端头的橡胶缓冲块与限位盒壳相碰而使门限制在最大开度。图2.17.1 限位器结构图限位器的具体结构尺寸：限位拉杆长280 mm、宽12 mm、厚10 mm，滚轮D=15 mm2。限位器的拉伸强度校核由于限位拉杆圆孔对杆的截面面积的削弱，所以要对杆进行拉断校核。为此，先将拉杆端部截开，在截开的截面上有拉应力，假定它是均匀分布的，其合力为N1，由平衡条件可知：N1 = P 根据轴向拉伸强度校核公式：（3-8）式中A是被切开杆的横截面积的净面积，为（3-9）将有关数据代入得：（3-10）故所设计的限位杆满足拉伸强度要求。6)车门铰链车门铰链主要包括固定部分(即铰链座，固定在门框上)、活动部分(安装在车门上)和铰链轴。从结构型式上区分，车门铰链一般可以分为明铰链和暗铰链。a)明铰链明铰链的旋转轴心在车身外表面的外面。优点：为结构简单、紧凑；体积小、重量轻；调整车门和铰链拆装容易。缺点：铰链暴露在外，增大了风阻系数；影响车的美观，易刮碰。明铰链在卡车、吉普车、军车上都有应用。b)暗铰链暗铰链的旋转轴心在车身外表面的里面。优点：是结构坚固，连接可靠，车门不易下沉；铰链不外露，不破坏车身侧面造型。缺点：结构复杂、尺寸大、重量重、安装调整不方便。轿车的车门铰链出于美观和空气动力学的要求，都采用暗铰链。暗铰链又有臂式和合页式之分。臂式铰链的铰链轴安装在门柱上，要求门柱粗大，优点是开门时车门外移，发生干涉的可能性小。合页式铰链的铰链轴安装在门柱之外，与臂式铰链相比，具有质量轻、刚度好、结构紧凑、装配关系简单等优点，现在广泛采用。从制造工艺上区分，车门铰链又可以分为压铸式铰链与锻压成型铰链，如图2.18所示。压铸式铰链刚度强，承载能力大，通用性好，但是成本比较高，在欧美一些比较大型的轿车上有应用；锻压成型铰链在日韩系车上比较常见，通用性也很好，但是刚度不如压铸式铰链。图2.18锻压式车门铰链铰链是车门与车身连接的关键部件，同时也是车门上一个重要的活动部件。通常车门铰链采用强度适当、冲压性能好的钢板材料（通常厚度为4 mm）冲压而成，并使用螺栓紧固。车门铰链的设计要求结构简单、安装方便、工作可靠、成本低。结构简单也是铰链设计的发展趋势。图2.181为铰链的受力分析图，其中R为手柄上的力沿竖直方向的分力，P为车门重力，S、Q为铰链处的受力沿竖直和水平两个方向的分力。图2.181铰链的受力分析图本设计中选用的设计参数分别为：b = 400 mm d = 880 mm 铰链轴线：后倾角=0 内倾角=2 紧固件：M 10 2 & M 8 2由车门受力关系可得：S= Q= 见断面BB, ，由材料力学理论可知，本结构中的剪应力可以忽略（即忽略S的作用），则下铰链处的应力可表示为：1=已知：g=10 N/kg P=260 N R=0 N（掀拉式外手柄受力水平向上）则：下铰链=铰链的具体结构尺寸为：铰链轴长为46 mm，固定叶板长74 mm、宽80 mm，活动页板长116 mm、宽32 mm，铰链轴直径8 mm，活页钢板厚度4 mm、宽度12 mm。铰链的强度校核（1）校核铰链轴的剪切强度：Fs=Q=325 N；钢板的许用正应力为160 MP；铰链轴与钢板的许用挤压应力为200 MP；铰链轴许用剪应力为80 MP。铰链轴的剪切强度足够;（2）校核铰链轴与钢板的挤压强度：挤压力Fbs=325 N铰链轴与钢板的挤压强度足够；（3）校核钢板的拉伸强度：活页上铰链轴截面拉伸钢板时最危险截面，其轴力N=325 N 钢板的拉伸强度足够；故所设计的车门铰链满足结构及强度要求。2.3.3车门密封条车门密封条是车门的重要内容，车门密封条一般可以分为：车门口密封条、车门头道密封条、车门玻璃导条、车门外挡水条、车门内挡水条、车门顶部密封海绵胶条等，如图2.19所示。密封条主要是由具有良好弹性和抗压缩变形、耐老化、臭氧、化学作用、较宽的使用温度范围（-40+120）的三元乙丙橡胶(EPDM)橡胶发泡与密实复合而成，内含独特的金属夹具和舌形扣，坚固耐用，利于安装，如表2.2所示。表2.2 密封条一般材质产品规格建议适用温度范围PVC材质零下二十摄氏度到一百五十摄氏度EPDM材质零下四十摄氏度到二百四十吧摄氏度内部金属夹具材料；铝或钢1.车门玻璃密封条车门玻璃密封条是安装在车门窗框上的密封条，一般由软硬两种密实胶组成，并可嵌入金属骨架，在不同方向唇边上植绒可降低玻璃升降时同玻璃间的摩擦阻力，还有减少噪音的作用，如图2.20所示。图2.20车门玻璃密封条2.车门口密封条车门口密封条安装在车身侧围门口位置，主要由密实胶基体和海绵泡管组成。密实胶内含有金属骨架，加强定型与固定作用。海绵泡管有受压变形、卸压反弹的功能，保证关门时的密封作用。此外，唇边部分有装饰作用。如有彩色胶构成或贴有织物，色调更加美观，如图2.21所示。图2.21车门口密封条3.车门头道密封条车门头道密封条是一种同门口条配合使用的密封条，它可以是密实胶基底加上海绵胶唇边，也可以是全海绵胶的泡管，用来增加车门与车体间的密封作用，如图2.22所示。图2.22车门头道密封条4.车门玻璃内外挡水条车门玻璃内外挡水条位于车门窗框下方的车窗内外侧植绒密封条，一般由单种胶料构成，可提高整车外形的美观水平，如图2.23所示。+ 图2.23车门玻璃外挡水条5.车门顶部密封海绵胶条车门顶部密封海绵胶条采用三元乙丙橡胶，经微波硫化工艺一次成型，表面光洁美观，具有良好的弹性和抗压缩变形，耐候老化、耐臭氧、耐化学作用及较宽的使用温度范围（-40+120）等优异性能。该密封条采用半圆形的设计，曲线斜率及曲线曲率变化的连续性有效避免了车身多个部位产生汽流分离，同时扰乱了带来噪音的周期性尾流，增强气密性能，可最大程度降低风噪。使开关车门沉稳厚重。提高车辆气密性及防尘能力。高效抑制风噪，降低车内噪音。改善车内声场，提升音响效果，如图2.24所示。图2.24车门顶部密封海绵胶条2.3.4车门装饰件车门装饰件主要包括车门内饰板、内扣手、喇叭罩等。车门内饰板功能：车门内饰板满足车内美观需求，同时可以作为乘员乘降车功能件、控制件的安装载体，随着现代汽车业的发展，车门内饰板从结构工艺、美观要求以及材料要求都有了显著的变化，如图2.25所示。车门内饰板多采用复合板材，经真空吸塑成型而成，该工艺方法可制造出凸凹结构板材，以适应驾驶室内各种形状的要求。在美国，门内饰板用ABS或PP注塑成形的居多数，部分汽车内饰板采用织物；欧洲汽车一般采用增强聚丙烯板材放填充物，再包皮的结构，填充材大多数采用薄的聚氨脂泡沫塑料片，表皮材料为PVC，也有使用织物的趋向。近年来车门内饰板为满足耐候性和柔软性，已开始使用热塑性弹性体与PP泡沫板相叠合的结构，日本Chisso公司开发了一种冲压成型、连续生产全PP车门内装饰板的技术，装饰板包括PP内衬板、PP泡沫衬垫层和PP/EPDM皮层结构。另外设计者为了有效提高车内可利用空间，采用车门内饰板与车门扶手一体化造型，应用改性PP或ABS做骨架材料，再复合软饰材料制成整体门内饰板。图2.25车门内饰件主要构成2.3.5车门电器件车门电器件主要包括车门线束（如图2.26所示）、线束胶套（如图2.27所示）、车门音响、车门控制面板（如图2.28所示）等。2.4车门设计的相关标准以及设计方案的选择车门设计时需要考虑的几个设计或试验标准：GB 15084-94 汽车后视镜的性能和安装要求QC/T 636-2000 汽车电动玻璃升降器-绳轮式QCT 626-1999 汽车玻璃升降器-齿轮臂式GB 9656-1996 汽车用安全玻璃GB 18408-2001 汽车及挂车后牌照板照明装置配光性能GB 3730.3 汽车外廓尺寸界限QC/T 490-2000 汽车车身制图QC/T 265-2004 汽车零部件编号规则GB 15086-2006 汽车门锁及车门保持件的性能要求和试验方法GB15743-95 汽车侧门强度QCT 207-1996 汽车用普通气弹簧TB 1964-87 客车门窗用密封条检验方法HG/T 3088-1987 车辆门窗橡胶密封条2.5本章小结本章主要讨论了车门的结构构成，主要分为钣金、机能件、密封件、内饰件、电器件五大类。在这里重点讨论了各个机能件的类型、结构特点以及密封条的类型与特点，这些内容是车门布置与设计必须了解的前提工作。这样我们就可以根据成本和性能的需要为车门布置与设计工作提供结构型式定义、选型。第3章车门布置与设计在本章里，我们将以威驰车的开发为例，从车门外表面建立发布开始，到车门生产装车为止，介绍车门钣金、密封与机能件的前期布置方法、设计流程以及简单介绍后期的技术处理。3.1车门设计流程概要车门设计一般来讲分为定义、布置、设计、分析四个阶段，如图3.1所示。1)定义阶段，首先需要确认车门的结构型式，包括车门、窗框、升降器、铰链、门锁、限位器、内外手柄选型，密封型式定义，钣金材料定义等等，在这一阶段，主要是根据从整车分解下来的车门成本以及车门安全等级来定义这些结构型式，一旦确定之后，在布置阶段主要就围绕这些结构型式来做工作。另外，在定义阶段还有一项重要内容就是车门开口线的确定，这是与车门铰链的布置同时完成并向下发布的。2)布置阶段，主断面设计是一个主要内容，车门的密封条断面、窗框断面以及部分机能件的布置是与主断面设计同时进行的，其他的机能件布置、内外板作业孔、乘降性分析、安全性、工艺分析等工作也在这一期间进行。3)设计阶段，主要包括了车门内外板设计、其他钣金件设计、机能件设计、内饰设计、车门密封设计几大设计工作。4)分析阶段，主要有性能与安全分析、成型性工艺分析工作。图3.1车门设计流程3.2车门主体设计定义3.2.1车门结构型式定义在这里，我们需要列表表示出车门部件的设计模式：继承、继承变更、新设计，如表3.1所示。车门机能件的选择是车门设计人员在进行车门附件布置设计时非常烦琐但又非常关键的一个环节，选择的好坏往往会影响到整个车门布置设计的最后结果。表3.1车门结构型式定义在以上定义完成后,接下来需要定义钣金以及部件的材料、料厚与所有涉及到的标准件等，最终形成车门设计的指导书，作为以下设计的依据。3.2.2玻璃面校核确认对过程外表面切断面测量主要是对玻璃和车门外板面的成立性进行探讨，对玻璃升降器需要的空间做初步分析。如图3.2所示，对顶盖、腰线、外手柄、地板边梁处做断面分析，分析的目的是探讨玻璃面和外板面的成立性。 1)顶盖断面A此断面主要对噪音等级做探讨。首先确定a值，如在威驰车中，a=9.7mm，噪音等级为8级（丰田标准）；同时还要对车门开口线点相对密封胶条的位置做初步确定，并据此对顶盖、窗框断面做出初步设想，对开口线的间隙做初步确认，如图3.3所示。 2)腰线断面B此断面主要对内、外板及加强板在此处相对玻璃的关系作出分析，对玻璃升降器的安装面也要确认，据此内板一般面也可以有初步的定位，如图3.4所示。 3)车门外手柄断面C对车门外手柄断面的分析，主要目的是分析外手柄对玻璃的间隙。对此间隙要做三种分析，如图3.5所示：外手柄动玻璃动b大于8mm外手柄动（静）玻璃动（静）b大于5mm外手柄静玻璃静b大于3mm对外手柄的分析还有一项重要内容：危险感的分析（在后面详细讨论）。在1：5模型阶段就要对此项做研讨，以确保造型的成立，此项内容在第3.3.3讲做专项讨论。外手柄断面还应对所初选的门锁作出一定的分析，主要也是分析与玻璃面的间隙。4)梁处断面D此断面的主要目的是分析车身开口线及地板边梁上口线，根据内板一般面的位置，初步确定车身开口线的断面位置，如图3.6所示。 3.2.3车门开口线定义与铰链中心定义车身外表面数据在经过造型与质量检查确认之后，会发布到工程部门，作为工程设计的基础。外表面上有全部的车身开口线，这些开口线是造型阶段概念设计与造型设计的共同结果。现在我们需要将发布过来的外表面数据做工程设计的详细分析，反馈到外表面调整上，做最终定型。造型阶段对开口线所做工程概念分析只是为了分析外板面的成立性。一般来讲，车门开口线的确定，与外板面和铰链的位置有很大关系，但铰链对车门来讲承担着支撑车门重量、回转中心的任务，因此铰链应尽可能拉开间距，铰链中心线尽可能向外板一侧靠近，这样可以减小车门开口线的回转半径，如图3.7所示。设计目标值如表3.2所示：这些经验值仅作为设计时的参考，重要的是断面分析，防止干涉。车门开口线的确定直接与造型有关，一定要首先做好，以免在设计过程中出现问题，牵一发而动全身。1)车门开口线界限车门是运动部件，运动干涉是设计中的大忌，而车门开口线又是造型师体现其个性的要点，因此，有必要确定一个限界，防止发生运动干涉。开口线的限界通过断面分析可以做出。前车门应分析上、下铰链、限位器、一般位置等几个断面，从而确定开口线的限界。一般做法为：切铰链位置的断面，车门的活动余量为1.5mm（前门），因此，以此余量为基础，将外板向外、向前移动1.5mm，然后以铰链中心为轴回转78，并保证车门外板与前翼子板运动间隙为0.4mm，此时即可确定相对前翼子板限界点，对铰链的限界应保证回转78后不发生干涉，与铰链座面(侧围安装)间隙为0mm时，确定相对铰链的限界点。此两点之间为开口线区。就像铰链位置断面一样，要对图中所有位置进行断面分析，找出对应的限界点，然后将点光滑连接，即为车门开口线对铰链和前翼子板的限界区间。下铰链同样做断面分析。2)铰链布置车门开口线限界的确定是以铰链中心为基础进行的，前面提到过铰链的配置，但只是为了分析外板成立性而进行的简单分析。在车门设计中，铰链的配置是十分关键的一步，下面就前车门，介绍铰链的配置。在L方向以车身开口线为基准，确定铰链。铰链的安装要求有一定的空间，还要确保其平面位置，以有充足的调整余量。铰链与内板之间的间隙为D1=2.5mm，内、外板间距3mm，内板厚度1.2mm，所以铰链凸缘到外板的间距为2.5mm+3mm+1.2mm=6.7mm，车门上安装铰链平面调整余量为D2=2.5mm，铰链座与外板间距D=2.5mm+6mm+3mm=11.5mm，以这两个数据为基础在H、W两方向反复比较，使上图中a、e两值尽可能合理，最终确定铰链位置。铰链安装位置的密封条线要光滑。各种间隙应是用作分析的参考，而不应作为设计的标准，前后车门铰链配置不要把目标值作为限界，而应以断面分析为主要依据。铰链中心线在经历概念定义、开口限界、详细定义、铰链布置这一过程之后，最终确定，同时外表面开口线也已经确定。至此，工程分析对前车门外表面的定义已经基本结束。3.3设计布置阶段外表面、铰链中心发布后，就进入详细布置阶段。车门前期布置工作的主要目的是提前定义各个部件之间的关系，并将这些布置数据、资料提供给同步设计人员，以便提高设计的质量与速度。车门布置工作的开展，需要有以下输入：1) 需要布置的部件清单；2) 其它部件的概念设计结构数据；3) 发布的外表面数据（带开口线）；4) 继承件数据；5) 来自其他设计人员的相关资料（草图、图片、设计指导书、结构数据等）。布置阶段的主要工作有：主断面设计、升降器布置、车门内外手柄布置、外板及窗框刚性设计、内板操作孔布置、内饰安装孔布置、安全性设计、工艺分析等。3.3.1主断面设计主断面设计是车门设计的重要组成部分，能够为造型设计提供尽可能多的结构信息，也是指导详细结构设计的依据。在主断面设计中，包含了尽可能多的信息：来自各个方面的概念设计数据：外板、内板、铰链、限位器、手柄、内饰、升降器等；部件的安装点表示、与相邻部件之间的位置关系以及相邻部件的料厚关系等；设计目标品质；材料信息；料厚信息估算的重量、重心；估算的成本；设计规则；继承件信息；部件的设计形状趋势描述，等等方面。主断面设计要自成一系，实现参数化设计，从外表面发布开始，到主断面设计而止。外表面的变动能够直接引起主断面的快速更新。主断面不能被其他设计直接引用，主断面位置如图3.8所示。图3.8前车门断面分布a)前车门上铰链断面断面位置：切平面与前车门铰链中心线垂直，切平面位置经过铰链中心面。断面目的：1) 确认铰链的安装位置，生成铰链在侧围与车门上的安装面；2) 确认车门内板的出模方向是否合理；3) 铰链位置的密封位置趋势；4) 铰链的安装与车门内部件的关系；5) 车门运动过程的包络线；6) 确认各个部位的间隙是否合理。断面内容：1) 铰链中心；2) 铰链安装位置；3) 玻璃面；4) 车门外板；5) 车门内板；6) 侧围外板结构型面；7) 前翼子板结构型面；8) 铰链回转角度（78）；9) 钣金料厚大小、方向；10) 车门及铰链回转包络线；11) 与玻璃的位置关系；12) 各个部件的间隙、位置关系；13) 密封胶条断面位置；14) 各个部位的倒角大小。b)前车门下铰链断面断面位置：切平面与前车门铰链中心线垂直，切平面位置经过铰链中心面。断面目的：同前车门上铰链断面目的。断面内容：同前车门上铰链断面。c)前车门限位器断面断面位置：切平面与前车门铰链中心线垂直，切平面经过限位器中心面。断面目的：1) 确认限位器的安装位置，生成限位器在侧围与车门上的安装面；2) 确认限位器的各级限位点；3) 确认车门内板该位置的出模角度是否合理；4) 限位器位置的密封位置趋势；5) 限位器的安装及运动与车门内部件（玻璃、内板、外板）的关系；6) 车门运动过程的包络线；7) 确认各个部位的间隙是否合理。断面内容：1) 铰链中心；2) 限位器安装位置；3) 玻璃面；4) 车门外板；5) 车门内板；6) 侧围外板结构型面；7) 前翼子板结构型面；8) 铰链回转角度（78）；9) 限位器两次限位角度（35、63）10) 钣金料厚大小、方向；11) 车门回转及限位器运动轨迹线；12) 与玻璃的位置关系；13) 各个部件的间隙、位置关系；14) 密封胶条断面位置；15) 各个部位的倒角大小。限位器断面布置要素，限位器是限制车门过开的机能部件，一般情况下:1) 限位器旋动轴线与铰链轴线应平行；2) 车门开启限位角与门的宽度有关，门越宽，设计的角度可以越小；3) 限位器在高度方向上的布置应尽量布置在上、下铰链中间的位置上或向下偏移一段距离；4) 限位器角度：前车门635) 铰链转角：前车门78d)前车门门锁主断面断面位置：切平面与铰链中心线垂直，切平面过门锁中心面。断面目的：1) 确认门锁的安装位置，生成门锁在侧围（锁钩）与车门上的安装面；2) 门锁位置的密封胶条趋势；3) 门锁的安装与车门内部件（玻璃、内板、外板、玻璃导槽）的关系；4) 门锁的安装固定方案定义；5) 确认各个部位的间隙是否合理。断面内容：1) 门锁轮廓线；2) 前车门外板；3) 后车门外板；4) 前车门内板概念型面；5) 后车门内板概念型面；6) 侧围外板结构型面；7) 后车门铰链中心点；8) 前车门玻璃；9) 前车门玻璃导槽；10) 密封胶条断面位置；11) 各部件间隙、位置关系；12) 钣金料厚大小、方向；13) 各个部件倒角信息。门锁的位置布置：门锁具有关闭车门的机能，门锁的配置尽可能向上，因为门锁位置越是向上，对P点的密封条反力就越小，因此，从这种观点出发，门锁的配置也十分重要：1) 门锁在W方向，以内板一般面为基准，确定其位置，还要保证密封条光滑2) 在L方向，要保证密封条的安装平面；3) 在H方向尽可能向上，并与外手柄相适合；4) 门锁的配置还有一点十分重要：车门开闭的轨迹就是门锁啮合的轨迹；5) 门锁的解锁行程小于外手柄的操作行程；6) 门锁的配置角度与L线应在25以下。e)前车门窗框主断面断面位置：切平面垂直于开口线，在开口线的中间位置。断面目的：1) 生成该位置的滚压窗框断面；2) 生成玻璃在该位置的胶条断面；3) 确认胶条在滚压窗框上的安装位置；4) 确定胶条在该位置的密封量；5) 生成该位置侧围二次型面的位置；6) 确认各个部位的间隙是否合理。断面内容：1) 前后车门窗框；2) 车门玻璃（带料厚）；3) 密封胶条；4) 侧围外板结构型面；5) 中柱装饰板结构型面；6) 各部件料厚大小、方向；7) 各部件间隙、位置关系；8) 各部件倒角信息。f)前车门L20断面断面位置：切平面为L20位置（x=2000），分别分析上窗框、下窗框、下边梁。断面目的：1) 生成该位置的滚压窗框断面；2) 生成玻璃在该位置的胶条断面；3) 生成玻璃下窗框的内外挡水断面；4) 内饰板的造型趋势面；5) 确认胶条在滚压窗框上的安装位置以及侧围口的密封型式；6) 确定胶条在该位置的密封量；7) 生成该位置侧围二次型面的位置；8) 确认各个部位的间隙是否合理。断面内容：1) 车门内外板；2) 侧围外板结构型面；3) 车门玻璃；4) 车门窗框；5) 玻璃密封条；6) 车门顶部密封条；7) 车门口密封条；8) 内外挡水；9) 各部件料厚大小、方向；10) 各部件间隙、位置关系；11) 各部件倒角信息。g)前车门上窗框主断面断面位置：切平面垂直于上窗框前端靠近风窗玻璃处开口线。断面目的：1) 生成该位置的滚压窗框断面；2) 生成玻璃在该位置的胶条断面；3) 确认胶条在滚压窗框上的安装位置以及侧围口的密封型式；4) 确定胶条在该位置的密封量；5) 生成该位置侧围二次型面的位置；6) 确认各个部位的间隙是否合理。断面内容：1) 前车门窗框；2) 车门玻璃（带料厚）；3) 密封胶条；4) 侧围外板结构型面；5) A柱装饰板结构型面；6) 各部件料厚大小、方向；7) 各部件间隙、位置关系；8) 各部件倒角信息。h)其它主断面除了以上9个主断面以外，还需要由后车门发布过来的三个断面：后车门上铰链主断面、后车门下铰链主断面、后车门限位器主断面。3.3.2车门刚性设计a)车门窗框的刚性设计与胶条压缩量定义窗框刚性设计主要考虑的问题如下：1) 前车门：高速运行时的负压影响；结构本身刚性（用密封条反作用力来计算）。2) 后车门：结构刚性；品质刚性。密封条的压缩量S的设计应考虑表3.5中的几个方面不论在任何位置，都要确保密封条的安装平面，及密封条与内板的贴合部位不能超过R终止线。密封条的压缩量要大于5.5mm，密封条线要光滑，最小圆角不得小于R90。密封条的质量对保证车体外形质量十分重要，在设计过程中对密封条的反力计算也是建立在质量稳定的基础上的。一般的车采用一层密封，高级车采用双层密封。通过

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