大客车车门设计

2013届毕业论文(设计)论文(设计)题目大客车车门总成设计子课题题目指导教师乘客门是客车的重要组成部分，是乘客上下车的通道，对客车的整体造型也起着重要的协调作用。客车外形是影响客车性能的一个重要因素。乘客门是车身外形的一个组成部分，它不仅与客车的动力性、经济性密切相关，而且直接影响客车外形的美观与动感。随着车速的不断提高，客车的空气动力性问题越来越突出。过去我国采用较多的是折叠式车门，由于车门内陷而增加了汽车的空气阻力，产生风流噪声，而且由于车门缝隙大，密封困难，在形式中产生强烈的振动噪声和漏尘，从而严重影响乘坐舒适性。导槽滚轮式乘客门虽然无内陷，但是在车身侧壁有导槽。因此，在国外的许多旅游客车和长途客车上出现了一种使车身表面平整光滑的乘客门，这就是外摆式乘客门。近年来，内摆门和外摆门已经在我国客车生产中得到广泛应用。Thepassengerdoorisanimportantpartofthebus,thepassengersgetonandoffthechannel,andtheoverallshapeofthecaralsoplaysanimportantcoordinatingrolappearanceisanimportantfactortoinfluencethebusperformance.Thepassengerdoorisapartofbodyshape,itisnotonlyeconomicpower,andthebusesarecloselyrelated,butalsodirectlyaffectthebusappearanceandmovement.Asthevehiclespeedincreases,theproblemofaerodynamiccarismoreandmoreoutstanding.Chinaadoptedthepastisfoldingdoor,becausethedoorinvaginationandincreaseairresistanceofthevehicle,toproducewindnoise,andbecausethedoorgapisbig,difficultsealing,vibrationandnoisdustleakagegeneratedintheform,whichseriouslyaffectstheridecrtypepassengerdooralthoughnoretraction,butinthebodysidewallisprovidedwithaguidegroove.Therefore,manytouristbusinforeigncountriesandappearedonabodysurfacesmoothpassengerdpassengerdoor.Inrecentyears,theinnerswingingdooranddoorswungoutsidehasbeenwidelyusedinChina'spassengercar第一章绪论 61.1汽车工业简介 61.2车门的发展 81.3国内外研究状况 81.3.1国外主要客车 81.3.2国外客车技术现状 91.3.3我国城市客车的发展趋势 9第二章外摆式车门设计简介 2.1概述 2.2汽车车门类型 2.3外摆式乘客门的优缺点 第三章外摆门结构设计 3.1外摆乘客门构造 3.2乘客门门扇 3.3驱动机构 3.3.1转臂机构工作原理 3.4气路控制系统 3.5支撑机构 3.6下拉杆 3.7锁止机构 第四章外摆式乘客门运动分析及设计 4.1用作图法确定车门的运动轨迹 4.2基本参数确定 4.3主动臂-弯臂与立轴连接的中心0和与车门铰接中心A的确定 4.4约束杆两端铰接中心点D和E的确定 第五章外摆门密封结构的设计 5.1客车外摆密封结构 5.1.1单层密封结构 5.1.2双层密封结构 5.1.3内藏式密封胶条 第六章外摆式乘客门在使用中的问题及解决措施 6.1门与门框没有完全贴合到位就提升 6.2门下降后打不开 6.3应急阀打开放气后，手动开关门费力 6.4门夹住人后不能及时自动打开 参考文献 附录 第一章绪论19世纪末20世纪初，欧美一些主要资本主义国家都相继完成了工业革命，随着生产力大幅度地增长，要求用于交通运输的工具也要有相应的发展。从德国人奔驰和戴姆勒于1886年制造的第一辆汽车开始，各国都争相发展汽车，使汽车工业有了日新世界汽车的发展历史大约经历了110年，19世纪末期开始至第一次世界大战期间约20-30年间，便形成了一个汽车的发明家时期，也是发达国家汽车工业的初步形成时期。老牌德国从1886年开始，将眼光转向了汽车生产的阵容中来。到了1901年，德国已有12家汽车制造厂，职工总数也有1773人，年产884辆汽车。7年以后，汽车厂又猛增至53个，职工12430人，年产汽车5547辆，不仅能供应国内市场，而且已把大量的产品销往到国外及世界各地。但是，最有名、最老、最大的汽车厂，仍是奔驰和戴姆勒两个厂家。奔驰公司从1894年开始成批生产"维洛"牌小汽车。1901年，戴姆勒公司首先应用了喷嘴式化油器和磁电机点火装置，使发动机的性能大为改善，到1913年第一次世界大战爆发以前，德国汽车工业已基本形成一个独立的工业部门，据1914年统计，有汽车制造职工5万多人，年产汽车2万辆，汽车占有量已达10万辆。在美国，杜瑞亚兄弟于1893年共同制造第一辆美国汽车，3年以后，有了更多的人从事汽车制造业，其中比较有名的代表人物有亨利.福特和瑞.奥兹。福特是美国福特汽车公司的创始人，他造出第一辆车的时间是1896年，售价是200美元，年产量600辆。到了1902年，美国汽车产量已达9000辆。汽车工业史上的三次变革1.1914年美国福特汽车公司安装的汽车装配流水线带来了汽车工业史上的第一次2.第二次变革发生在本世纪50年代。当时欧洲内部关税壁垒逐渐拆除，使欧州市场空前繁荣，有力地推动了汽车制造工业的发展。3.本世纪60年代末，日本汽车工业出现奇迹，生产出物美价廉的汽车，使得世界汽车工业发生第三次变革。汽车虽然诞生于欧洲，但美国依靠优越的资源和自然条件以及宽松的政策，又利用欧洲遭受第一次世界大战破坏的时机迅速崛起并超过了欧洲。此后数十年，美国汽车工业一直遥遥领先，雄居榜首。从汽车开始批量生产至20世纪30年代末，被称为汽车的技术发展的黄金时代。那时，汽车已成为社会生活中不可缺少的交通工具，由于汽车速度提高，道路建设亦渐完善。社会对汽车的大量需求，使汽车结构、性能和制造工艺的改进和各项研究蓬勃发展，陆续发明出V型发动机、同步器、准双曲面齿轮、液压制动系统、独立悬架、低压充气轮胎、全钢车身、夹层安全玻璃等多项新结构，硕果累累。特别是在1938年，通用公司还推出了液力自动变速器，表明汽车产品与此同时，一些新兴工业国家和发展中国家由于生活水平提高，致使汽车需求量迅速增长。但由于工业基础薄弱和缺乏自主开发技术，这些国家往往用优惠政策吸引外资，采取引进先进技术和装备，进口权拆散零件或半拆散零件装车，逐步提高零件的国产化率，进而使零部件自给，以满足国内市场需求的模式发展自己的汽车工业。韩国和西班牙的汽车工业就是采取这种模式发展起来的，在逐步增强自主研发能力以后，其汽车产品已打入国际市场参与竞争。此外，巴西、中国、墨西哥已采取这种模式是汽车工业迅速发展。我国汽车工业历经半个世纪的发展，目前已经初具规模，作为国民经济的支柱产业，在我国经济发展中，日益显示出愈来愈重要的作用，但是，与世界先进水平相比，还存在很大差距。我国汽车工业在规模化生产、技术水平、成本控制、产业政策、市场推广手段等诸多方面都存在着明显不足。汽车的生产、制造和销售以及消费，涉及社会上各行各业。汽车工业的发展，可以带动各行业的发展。国内汽车业一贯强调汽车工业是技术密集、资金密集和劳动力密集的产业，然而由于指导思想和实际水平的差距，二十多年的努力只实现了引进的外国产品的本地化生产，也就是所谓国产化率显著提高，掌握的多是一般性加工技术，而产品的开发等核心技术并没有掌握。在这一前提下，国内汽车生产企业间的竞争，实质上不过是其所依赖的国际知名汽车公司间的竞争。中国汽车工业10年内平均年增长15%,是同期世界汽车年均增长率的10倍。基础工业的技术进步使我国生产的主要轿车产品技术、性能与国际市场产品几乎没有区别。投资结构、组织结构、产品结构日渐优化，大而全、小而全的散乱差局面随着汽车工业的发展，发达国家的客车技术，尤其是车身设计、工艺已达到相当完善的程度。对比而言，我国还比较落后。但随着改革开放的不断深入，国外发达国家的客车车身设计技术不断引进、消化和吸收，近几年来，国内客车行业以及与其紧密相关的客车配套业都得以长足发展。与此同时，人们对大客车的造型、质量、舒适性的要求也在不断地提高。大客车车门是车身上相对独立的、较复杂的总成，它与车身组成一个有机的整体，是客车设计的重要组成部分，良好的结构设计和美的造型，不仅给客车的造型增添美观和动感，而且还给客车带来良好的空气动力性、燃料经济性和乘车方便性。作为车辆重要部件的车门在车辆的运营中扮演着重要的角色，车门形式的设计、开关机构以及它们的加工制造与控制都直接影响着城市车俩的安全运营状况。因此，车门的重要地位也是其他任何部件所不能取代的。德国、奥地利和日本的铁路工业是世界的佼佼者，尤其是日本的铁路新干线开创了日本铁路产业的里程碑，也为其他国家铁路事业的发展树立了榜样。在车门的研究方面日本也有实质性的突破，尤其表现在自动关门机得开发上。他们在设计通勤电动客车时，车门没有设台阶，以便旅客能平稳流动以及安全、迅速上下车，具有缩短停车时间的显著功能。为了缓和客流高峰、缩短上下车时间，从209系、E217系以后的“新系列车辆”起，JR东日本客运公司就在市郊型电力客车一侧设置了4个车门，并将其规定为通勤电动客车的车门设置标准。为了贯彻该自动关门机要求的“高可靠性、操纵力易于控制、减少修理”的新理念，JR东日客公司于1992年首次开发了电气式自动关门机构。自此，自动车门已成为车门技术的主流，折叠式自动门、外摆式自动门、内摆式自动门相继诞生，其中外摆式自动门又是近几年新发展的车门技术，本论文及主要针去过欧洲的中国考察者，无不对其大客车叹为观止。成渝高速公路上的凯斯鲍尔、沪宁高速公路上的沃尔沃，甚至在上海49路试营运的沃尔沃大型城市铰接公共汽车，都成了乘客参观、乘坐的热点。去美、日等国考察或在中国也能看到美、日大客车，但从大客车的综合性能来评价，大多数人认为，当今世界大客车技术仍是欧洲领先。欧洲主要以德国奔驰、纽波兰，瑞典的沃尔沃为代表，外观造型十分考究。按照客车内外豪型可以按用户要求，成为居住型的旅游大客车或办公型的大客车等。各款客车的外观图案和颜色几乎没有重复和相同的，色彩斑斓的各种图案线条，消除了超高地板大侧平面形重视空气动力学要求，外形一般用圆滑流畅的曲线去消隐车身上的转折线，前围与侧前风窗与水平面呈现大的夹角，侧窗与车身相平(粘接玻璃),前后灯具嵌入车体内，车身表面尽量光洁平滑，降低整车高度等，这些措施有助于减少空气助力系数。旅游大客车在外观上每一个部位都非常注意降低空气阻力系数，包括客车前风窗外两侧的后视到气流在车身外摩擦碰撞的呼啸声。感觉，使人对车的认识不仅仅是一种交通工具，而是一款艺术品，在外观上具有美的享在这前提下考虑风土人性、城市建筑等环境适应不同用户的需要。在具体的设计上，遵循严谨的科学态度，使客车外形尺寸比例尽量满足黄金分割。既要符合当今世界对安1.3.2国外客车技术现状欧洲客车技术水平和科研能力都居世界首位亚洲的日本、韩国也居先进地位，中国客车企业引进的客车技术也集中在欧日两大系列。全球比较著名的客车及客车底盘生的沃尔沃和斯堪尼亚，匈牙利的伊卡露斯和日本的五十铃、日产柴和日野等。由于客车行业具有产量低、品种多的特点，所以自动化水平都不是很高一般客车厂年产量基本保持在2000辆的水平。在上述厂家中，德国的大中型客车技术在世界上一直保持领先地位。欧洲大中型客车的主要技术特点是：发动机功率大、扭矩高，且发动机转速有下降的趋势(目前，欧洲大客车用柴油机最大扭矩转速平均为1190r/min),这使得车辆行1.3.3我国城市客车的发展趋势城市客车作为城市客运的主要载体，由于国家加大城市基础设施建设力度和实施城市公共交通优先发展的政策，我国城市客车发展已进入新一轮更新发展时期。作为现代化城市的重要配套设施，现代城市客车正朝着大型化、低地板化、环保化、高档化、造型现代化、商务电子化的方向快速发展。各客车制造业的产品市场竞争焦点也集中到能否真正实现上述目标，即能否提供适应市场发展需求、技术含量高、附加值高、车门的优化设计不仅从外观上增添了美感，还给客车减少了空气阻力，带来了良好的空气动力性，节省了油耗，进而减少了废气的排放，也为环保贡献一份力量。因此，开发新型的大客车车门装置，以满足人们对大客车造型，质量，舒适性要求不断提近十几年来，中国汽车的崛起带动了各大领域的繁荣发展。国内外汽车行业的竞争日趋激烈。虽然我国独立的品牌仍与国外汽车存在一定的差距，但我们在不断地改进，这种差距在逐渐缩小。相信在不久的将来，我们的车一定会跟中国这个东方大国一样带给世人一种前所未有的惊叹与惊喜。第二章外摆式车门设计简介在汽车工业日益迅猛发展的今天，车身外形的设计已占有极为重要的位置。而与车身相配合的附件，起着衬托车身外形的作用，其中外摆式车门便是一例。在客车的车门设计中，虽已有转动门折叠门、滑动门等几种形式，而由转动门和滑动门派生出的外摆式车门(也称外移式车门)则更引人注目。因为它除具有其它车门的特点外，还具有当车门关闭夹人时能自动倒转开启的安全功能。这种门的门扇能全部开启，除外形与整车能构成很好的流线型外，还具有振动噪声小、密封性能好等部分是操纵系统，含门泵及控制元件等。外摆式车门按结构可分为简单形式和复杂形式两种；按控制方法可分为气压、液压和机械等操纵形式。车门是车身结构中一个较复杂的总成，熟悉车门结构的功能要求，结构特点和较常见的结构处理方法是结构设计的基础。目前，车门的分类也有很多种。1)旋转门：用于大多数汽车；2)折叠门：多用于一般的客车；1)整体式车门：刚度好，质量高，随形性好；2)分开式车门：钣金件减小，材料利用率高，视野性能好。1)有窗框车门：用于大多数汽车，可为独立窗框或整体式车门；2)无窗框车门：用于敞篷车，硬顶车，运动车。除此之外，车门还可按旋转方向分等多种分法。目前国内外大客车车门的主要形式有折叠式，内摆式和外摆式以及平移式。外摆乘客门与折叠式乘客门相比的优点有：1.开度大，可以开启到门框宽度，有效利用门框空间，保证乘客上下车方便。2.具有良好的密封性，密封结构简单。3.开关方便、安全，操纵灵巧。4.刚性较好、不易变形下沉，行车时不易产生振动噪声。外形与整车协调，无凹陷，行车时空气阻力小，造型美观。5.由于外摆式车门驱动机第三章外摆门结构设计客车车门的种类很多，大致包括翻转门、折叠门、平移门、内摆门和外摆门，其中折叠门、内摆门和外摆门又各自有单扇和双扇车门的区别。在这些种类中，翻转门主要用作客车的司机门和乘客安全门；单(双)扇折叠门和单(双)扇内摆门在城市客车中应用较为广泛，平移门与双外摆门的应用主要出现在国外的一些城市客车中；城间客车主要应用的是单扇折叠门和单扇外摆门，但在客车技术日新月异人们对城间客车的密封性和外观造型的美观性要求越来越高的今天，由于传统的折叠式车门，车门凹陷于车身，不仅增加行车的空气阻力，影响整车的外形美观，而且由于车门缝隙大，密封困难，在行使中产生强烈的震动噪声和漏尘，从而严重乘坐舒适性。近年，我国厂家已大量使用外摆式乘客门。外摆式车门是一种无轨道移出式车门(见图3-1)其起支承并带动车门运动的上支承臂3和下支承臂5的前端用铰链分别与车门1连接，另一端分别固定于转轴4上，导向杆7一端用球铰和车门下部连接，另一端用球铰和车身连接，因此导向杆、支承臂与车门及车身构成了一个四连杆机构(见图3-2),当驱动机构带动转轴4转动时，固定于转轴的上、下支承臂同时绕转轴摆动，带动车门在水平面内左右移动，从而完成车门打开和关闭。这种车门门扇可与车身做成一致的断面厚度，当车门关闭时，其外侧表面与车身外侧表面保持平齐，当车门开启后，门扇则移至车外，置于门框的一侧，整个外摆式车门是利用四连杆机构原理实现其开闭运动的。支承臂为主动件，导向杆为从动件，并构成机构的两连架杆，车门相当于四连杆机构中的连杆。1、车门2、门上支座3、上支撑臂4、转轴5、下支撑臂6、驱动机构7、导向杆图3-11、车门2、导向杆3、支撑臂4、转轴3.2乘客门门扇由于外摆式乘客门截面形状和车身侧围完全吻合，因此乘客门门扇外形弧度必须与车身相应吻合，它是由门扇骨架、外蒙皮、内蒙皮组成的。门骨架零件一般采用异型方钢和槽型钢截面型材，选材方便制作简单。另外由于门扇周圈需要安装密封胶条，因此，门扇周边骨架零件常采用带有止口的截面型材。门扇用Q235一A钢制造太重，不利于门泵工作，所以，外摆式乘客门门扇常用铝刊材和铝板制作。如图3-3,门扇由铝型材1,2和铝板3,4构成。型材1便于四周安装密封胶条；门扇采用铝板制作，可使门扇重量减轻，但门骨架型材焊接必须采用氩弧焊，而氩弧焊技术在国内不是太成熟，且成本较高，所以在使用上往往受到限制。铝型材构件的焊接方法，是以物理方式清洁焊口表面氧化层；选用含硅4—7%的无镁的铝硅合金焊丝；进行TIG方式焊接，其焊接工艺参数可以是钨极直径1.6—5mm、喷嘴直径6—14mm、焊接电流20—200A、氩气流5—141/min。它能有效地防止焊接裂纹且焊接成本低；通常为常温施焊，工艺简单易于掌握；焊缝机械性能良好，焊成的器件不变形。1、垫门2、型材3、门锁4、内门图3-3门扇结构示意图按驱动机构的动力分，有电动、液压、气动三种，其中以气动最为普遍，气动又分为两种，一种以普通门泵来驱动，另一种以旋转门泵来驱动。旋转门泵应用较多，门泵技术要求必须达到如表3-1的性能。当前气压为0.45MPa门轴旋转角度升量(mm)弹簧力(N)转矩(NM)提升力(N)表3-1汽车外摆门转臂机构一般由门泵机构、门、弯臂和平衡杆等构成。门泵机构安装在车身上，由气缸、活塞杆、三头滚道螺杆1及滚道螺母焊接总成2等组成，如图3-4所1、滚道螺杆2、滚道螺母焊接总成3、上盖4、气缸筒5、活塞杆6、前慢动套7、活塞大皮碗8、针阀9、后慢动套10、下盖图3-4门泵机构组成图接通气源，气缸活塞杆5上升或下降，带动三头滚道螺杆1上升或下降，迫使滚道螺母2旋转，从而带动安装在门上作用的弯臂旋转，实现汽车外摆门的开启与关闭。目前存在的问题：调节气缸上的针阀8,可使气缸活塞杆5在上升或下降中出现缓冲作用，实现汽车门在开启与关闭中出现缓冲。但在实际使用中，经常不出现缓冲，气缸活塞杆5上升，对应着关门。所谓自由状态，是指拆去门后的转臂机构的弯臂旋转是自由的。设滚道螺杆2的导程为Lmm,在自由状态下，当活塞杆上升Hmm时，则弯臂的旋转角度Q=H/L×360°假设气缸活塞杆5上升H₁时开始缓冲，则此时弯臂的旋转角度Q₁=H₁/L×360°即为上升缓冲自由旋转角度。为了使关门前出现缓冲，必须使Q<Q缓冲过程：气缸活塞杆继续上升△H,弯臂继续旋转角度△H=△H/L×360°至缓冲结束，累计旋转角度Q₂=Q₁+△Q要使关门前出现明显的、理想的缓冲，必须使Q₂<Q汽车外摆门关门前是否有缓冲，取决于所选气缸上升缓冲自由旋转角度与弯臂的设计旋转角度。只有当所选气缸上升缓冲自由旋转角度明显小于弯臂的设计旋转角度气路控制系统由车辆风源、空气过滤器、调压阀、风缸、气路控制阀及空气管路组成气路原理图见图3-5。图3-5气路原理图(1)车辆风源由车下储风缸提供，供气压力为450kPa～900kPa,车门气路系统适应的空气压力为450kPa～600kPa。手动二位三通控制阀控制车体风源与门气路系统之间的通断，以及将门系统的残余空气向大气排放。(2)空气过滤器的作用是对进入气路系统的压力空气进行过滤，除尘、除湿、除油。(3)调压阀的作用是调整车辆风源供给门气路系统的空气压力，以保证门气路系统450kPa～600kPa的平稳工作压力。(4)门的气路主要由2个二位三通电磁换向阀(Y1、Y2)进行控制。这2个阀的主要作用是通过电控信号控制阀的电磁线圈，实现电控方式的开关门操作。当门的电控装置关闭或失效时，这2个阀的电磁线圈失电，阀的位置复位，排气口与大气相通，使气路系统的剩余空气排出。此时，可以方便地用手动方式进行开关门操作。这2个阀与1个手动二位三通控制阀一起组成气路控制板，安装(5)风缸包含驱动装置处的无杆风缸、旋转锁处的开关锁风缸和解锁风缸、活动脚蹬处的风缸。无杆风缸安装在驱动装置上，其作用是为门板运动提供驱动力。旋转锁机构处的开关锁风缸与解锁风缸作用是分别控制旋转锁舌和锁定凸轮的相开启。活动脚蹬处的风缸作用是带动活动脚踏板绕转轴的打开和收起。(6)无杆风缸两端各自装有1个可调式单向节流阀，可以调节气流大小以控制门板的移动速度。另外，无杆风缸两端气路中各装有2个可调式快速排气阀，辅助实现风缸的快速动作。如图3-6(外摆式乘客门支撑机构)所示，乘客门支撑机构是由转轴6、上支臂7、下支臂5和支撑杆2组成的，门扇通过转轴支撑在上、下支臂上，转轴下端是转轴管通过连接齿套、转杆螺母与门泵上转轴连接，上端由固定于车体上的主轴卜支座8支承。上下支臂在旋转过程中，由于要让开门框，所以支臂设计成弯形。通过一系列调整紧螺栓和调节螺杆，我们可以调整门与门框的间隙和面差，确定最佳位置。1、门扇2、支撑杆3、拉杆4、门泵5、下支臂6、转轴7、上支臂8、主轴上支座9、圆形螺母图3-6外摆式乘客门支撑机构下拉杆又称导向杆，他的作用是与支臂一起形成使门扇具有一定运动轨迹的四连杆机构，使门保持平行移动。下拉杆长度通过左右旋螺纹作相应调整，现代旅游大客车下拉杆一般要装在门扇底部，踏步下面。如图3-6,安装下拉杆时，首先根据与转轴相对位置安装踏步下拉杆支座，然后根据门扇支撑位置确定门扇下拉杆支座，最后将下拉杆两端连接在踏步及门扇支座上，检查门扇转动是否平顺，可调整下拉杆的长度。各种外摆式乘客门都设有一套锁止装置，防止车辆高速行驶时旅客往外推门脱出，造成人员伤害。所以锁止机构设计直接影响客车行驶的安全性，在每扇乘客门的两边各有一机械锁止装置，同时设置了门锁，能从车外用钥匙将车门锁上或打开，以便在停车或压缩空气压力不足的情况下门仍可安全地锁住。它在客车行驶过程中一般不起作用，此时门扇无上升行程，一旦用机械方法将乘客门锁住，就不可再操纵电启动装置，要保证门锁开启自如，不允许有卡死和脱节现象。客车在行驶过程中，乘客门处于上升位置，保证车门与车身紧密贴合及车门锁止，通过旋转门泵将门提升，靠门上的限位锁块I和门框上的限位锁块Ⅱ啮合形成锁止功能，如图3-7。锁止前锁止后图3-7锁止机构第四章外摆式乘客门运动分析及设计外摆式乘客门是利用四连杆机构原理实现其开闭运动的，门扇相当于四连杆机构中的两杆，支臂则为原动件，下拉杆为从动件，并构成机构的两连杆架。摆动，车门内板边框上的两特征点E点和F点随之沿x轴和y轴方向移动，为使车门顺利开启，E点和F点在y轴方向上移动了一段距离T(门扇厚度)范围内，特征点E和F不应和门框相碰，由于车门的门缝间隙S较小，因此，车门机构若采用平行四杆机构难以实现上述要求，所以理想的外摆式车门四连杆机构，应是即能在合理的车门间隙条件下不与门框相碰，又能满足完全开启后到达设计给定位置的曲线轨迹，如图4-1所示。图4-1外摆式车门运动轨迹门框的宽度由车身总布置确定。然后，根据密封结构和工艺水平，就可确定车门与门框的间隙s及车门宽度1。车门的厚度t一般为30—40mm(根据车型种类具体确定)。弯臂与车门的铰接点A到车内内壁的距离e,一般可在20～30mm范围内选取。门泵的活塞杆中心，及立轴的中心0到踏步侧壁(及门泵的安装面)的距离a,是由门泵的结构确定的。淮安厂生产的门泵a为56mm.。启开的车门停在侧围外侧，其内壁离侧围的距离C,可在80-120mm的范围内选取。C取小值时，门的开度会稍微增大。车门一级踏步的右侧装有门泵，其上有立轴。车门左端可留在门框内少许。其离踏步侧壁的距离d,可以根据门泵的安装尺寸a确定。D取小值时(可直至为零)时，通道尺寸可增大；d取大值时，对车门的运动设计有利。4.3主动臂-弯臂与立轴连接的中心点0和与车门铰接中心点A的确定主动臂是带动车门运动的，它的长短和位置会直接影响车门的运动、开度和位置。在确定0点和A点的位置时，有作图法和计算法两种方法。1)作图法：采用作图法确定0点和A的位置时，先确定其中一点，再通过作图法求作另一点。先初定A点，再求作0点作用在车门上的力，都是通过上、下弯臂与车门的铰接点A加到车门上去的。为使为使车门两侧受力均匀，且不使弯臂承受附加力矩，A点应位于车门宽度方向的中心，故初定X=1/2(如图4-2所示)。图4-2车门的运动设计(作图法)求作0点时，先作出车门启开后A点的位置A’,在连接从AA’,并做出其垂直平分线m,交与距踏步的距离为a的直线n于0点，则0点即为所求。因为0点是门泵的转动中心，故必须以此点来检验门泵是否安装的下。为此，在图中画出选定的门泵的横截面外廓，其外端与车门内壁间的距离f(见图4-2)如果能满足结构的要求(例如车门密封结构和间隙等),则所作出的0点，就可以定下来，否则，就需要重新确定。若因尺寸f不够而重作时，可以减小尺寸x,使A点左移，也可以加大前面已经初定的尺寸d,使A’左移。重复上述步骤作图，直到使作出的0点合乎要求为止。不过，减小尺寸墨会使车门受力不均，并增大弯臂长度，开门时所占车外空间也会增大；加大尺寸d,会缩小车门开度。所以，要综合考虑这些因素，合理确定A点的位置。先确定0点，再求作A点，根据选定的门泵的外廓尺寸和转轴中心至安装面的尺寸a,留出必要的尺寸f后(见图4-2),就确定了0点。根据0点求作A点时，先作两条距车门内壁为e的直线p和q(见图4-2),然后，初取x1=0.51,即初定A1点。在以0点为圆心，OA1为半径画弧交直线q于A’1。按尺寸x1确定启开的车门的最左端。再将尺寸d1与原定的尺寸d比较，如果他们相等或相近，那么Al点即为所求的A点。如果相差太多，就需重选x2值，再重复上述步骤。如还不行，在选x3值，直到合乎要求为止。这样，就可最终确定A点。2)计算法：先由选定的门泵尺寸按上述方法确定0点。设0点至侧围外面的距离为b(如图4-3所示),所求A点到车门左端的距离为x;过0点作直线ON平行踏步侧壁，作AM图(4-3)车门的运动设计(计算法)0N=b+c-e(5),将(2)、(3)、(4)、(5)式代入(1)式中得：(1+s-a-x)2+(b-t-e)2=(4.4约束杆两端铰接中心点D和E的确定由上述分析计算町知，主动臂一弯臂与车门的铰接点A,一般是在车门的中心偏左。为了使车门在运动中尽可能稳定，约束杆与车门的铰接点D,应尽量布置在车门的左边。这样约束杆与车门的铰接点D,也就确定了。采用作图法确定约束杆的固定交界点E。连接DD’并作其垂直平分线k,那么E点必定位于直线k上。基于外摆门的工作轨迹是平行四边形，故暂且过D点作直线DE平行A0,交直线k于E(如图4-4)。并且很容易证明，四边形OADE是平行四边形。下面分析一下这样作出的E点是否合乎要求。图4-4车门的运动设计(作图法)是平行四边形，所以D点的运动速度VD必定平行且等于VA。根据理论力学可知，这时车门在作平动，门上任意点的速度大小和方向，在任何时刻都与A点(或D点)的一样。那么车门右端内侧的F点的速度vF也与VA(即VD)相同(参见图4-4)。这样，即使忽略了车门在汽车纵向运动时车门与门框之间间隙S以后速度VF方向的改變，在开门时车门上的F点仍然会碰L門框上的G点，显然车门不能启开，所以上面作出的E点是不合要求的。在上述条件下，要想使F顺利启开而不被门框上的G点挡住，则F点的速度方向至少要沿直线FG方向。为此过G点作直线GF,F点的速度VF1的方向沿直线FG。过F点作直线FO1与VF1垂直，且与OA的延长线交于01点，再过01点作直线O1D,且与直线DD’的垂直平分线K相交于E1点(如图4-4),这样就作出了约束杆的另一个固定铰支点E1。显然直线DE1与直线A0不平行，开门时，A点的速度VA与D点的速度VDI也不再平行。由理论力学知，此时车门不再做平动，而是绕瞬心01点作瞬时转动。所以F点的速度VF1方向垂直与01F且与FG一致。这时车门能顺利启开，只不过会擦过门框上的G点而已。求作铰支点E1时，忽略了在车门完全退出门框之前F点速度方向的變化。而事实上，车门的运动瞬心01在运动过程中是时刻變化的，F点的速度方向也是随时變化的。在离开门框之前，F点碰门框的可能性会增大。况且由于工艺方面的原因，车门与门框之问的间隙也可能会小于s,这样车门就更难以开启了。如果开门时F点的速度VF的方向垂直于汽车纵向而指向车外(见图4-5),那么定能使车门顺利开启。为此，要使D点成为开门时的瞬心只要调整D点的位置和参数e,b的数值，使0、A、D三点共线，那么不管E点位于何处，D点都是车门开始运动时的瞬心。如果E点位于直线DD’垂直平分线K与直线OD的交点上，即OEAD四点共线(参见图4-5),那么车门在启闭过程中任何时刻都作平动，即平行四边形OADE在车门运动过程中始终是平行四边形。如果E点位于直线OAD以内的某处，如图4-5中直线K上的El处，那么车门的运动是绕瞬心的转动，随着车门的开启，瞬心的位置(即直线E1D和直线OA的交点)由D点逐渐远离车门，故车门也近似于平动。图4-5车门的运动设计(作图法)第五章外摆门密封结构的设计在客车车身的设计中，客车车门的设计一直占据着非常重要的地位，车门设计的好坏与否，不仅直接影响到车辆的密封性，还会影响到整车的使用安全性和外观。因此，在客车技术高速发展的今天，提高客车车门的设计技术水平，尤其是客车车门的密封结构设计是一项关键而重要的工作。客车外摆门密封结构主要以橡胶密封条为主要密封元件，并根据密封结构的不同配合以相应的铝合金型材或扳金件。胶条密封结构种类很多，按照密封层数划分，可分为单层密封和双层密封；按照密封胶条的安装位置划分，可分为外露式密封结构和5.1.1单层密封结构单层外露式密封结构(见图5-1)的使用主要在20世纪80年代末和20世纪90年代初，当时外摆门结构在国内客车上的应用还处于起步阶段，设计和制造水平较低，相关配套行业还很不完善。这种密封结构简单，安装简便，通过固定于车门上的密封胶条2与门框搭接形成密封，密封效果较差，特别是在使用空调或换气扇时，由于车内外存在气压差，密封胶条在气压作用下产生变形，严重影响密封效果。但与当时普遍使用的折叠门的密封效果相比，却是迈上了一个新台阶，并且由于外摆门可以按照车体侧围弧线进行设计和制造，使整车外观造型更趋于整体化，因此得到广泛的应用。1、门框立柱2、密封胶条3、车门型材图5-1单层外露式密封结构5.1.2双层密封结构随着客车技术的不断进步，单层密封结构逐渐被双层密封结构所替代。双层密封结构中比较典型的结构见图5-2和图5-3,在图5-2中，密封胶条2直接卡接在固定于门框和车门的铝形材上，车门关闭后，2个胶条形成了一个密封腔，不仅在隔音、隔热方面效果明显，同时可以抵消车内外气压差对密封效果的影响。这种结构，对门框、车门的制造精度要求不高，门框与车门之间的间隙一般在25～30mm之间，密封胶条较宽，可以弥补门框及车门的制造缺陷，安装也比较简单。但是，由于宽胶条的存在，在门的四周形成较宽的黑边，破坏了客车造型的整体感，对整车喷漆图案影响较大。图5-3中的密封结构较图5-2中的结构有了较大的进步，在这种结构中，门框外密封胶条2和门框内密封胶条3通过铝型材固定在门框上，门密封胶条4固定在车门边缘，车门关闭时，门框外密封胶条2与门密封胶条4相接触并产生一定的变形而形成车门的第一道密封，门框内密封胶条3与车门型材5搭接形成车门的第二道密封。同时门框外密封胶条2在门框外形成防水槽也有利于车门的密封。这种结构在设计时，门框与车门之间的间隙一般在15～18mm之间，对间隙的要求和门框与车门的制造质量要求也较为严格，但门框外密封胶条2的防水槽部分可以掩盖门框的些许不足之处。这种胶条在安装调整时较费工时，对于前围立柱弧度较大的车辆，防水槽部分容易产生起伏，影响外观效果。现在已出现用密封铝型材代替外密封胶条2的结构，外观效果较好，可是由于铝型材宽度较大，并且需加工成双向弧线，成型难度很大。图5-3中的密封结构虽然减小了密封胶条的宽度，但是并没有从根本上解决外露胶条对整车外观1、门框立柱2、密封胶条3、车门型材图5-21、门框立柱2、门框外密封胶条图5-3随着人们对外观重视程度的日益提高，出现了内藏式车门密封结构，具体结构见图5-4、图5-5和图5-6。其中图4-4中的密封结构与图4-3比较相似，只是取消了门框外密封胶条，并将门框内密封胶条适当加长，这种结构门框与车门之间的间隙一般在10-12mm之间，由于取消了防水槽，车门顶部密封较难保证，车辆在过淋雨间检查时易产生渗漏，因而需对上部间隙及胶条的变形量严格控制。在图5-5的密封结构中，门密封胶条5安装于门板内侧与固定于门框上的门框密封型材3接触产生变形而形成车门的第一道密封，固定于门框内板2上的门框密封胶条4与车