毕业设计论文轿车前车门设计.docx

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1、第1章绪论1.1车门概述随着国民经济的蓬勃发展，汽车已一跃成为当前最为重要的交通运输工具。从全世界范围来看，目前还找不出一个无汽车的现代化社会的先例。因此，汽车工业在带动其他各行各业的发展中，已日益显示出其作为重要支柱产业的作用。车门是汽车车身上相对独立的总成，与车身组成一个有机的整体。在扩大汽车的服务领域和满足各方面多样化要求的前提下，作为汽车上三大总成之一的车身，已后来居上越来越处于主导地位。据统计，客车、轿车和多数专用汽车车身的质量约占整车自身质量的40%60%；货车车身质量约占整车自身质量的16%30%；其它车型的车身占整车制造成本的百分比甚至还超过以上给出的上限值。因此，仅从这个意义

2、上来衡量汽车车身，其经济效益也远远高于其它两大总成。如果从节能、节材（两者都与汽车的轻量化有关）等几方面来考虑，则其潜力更大。此外，纵观国内、外车身制造和装配等工艺流程，不难发现，尽管随着科学技术的进步，吸取了大量尖端技术，机械化和自动化程度很高，但是仍有两化无能为力而又必须由手工操作来完成的部分（特别是车身的内、外装饰的附件的装配等）o例如,国外很多车身制造厂对焊接件和车身镀金件，都逐个进行手工打磨抛光和补焊。根据国外某厂统计，平均每100台车身需花费23个修磨工时，浸第一道底漆后，需要用手工对接缝处涂密封胶。由此可见，手工细作往往是优质产品的重要一环。因此，从整个车身来看，又堪称为技术密集

3、型和劳动密集型相结合的产品。纵观世界汽车工业前沿，可以看出，现代汽车是沿着“底盘”一“发动机”一“车身”逐步发展完善过来的。这个发展过程不以人们的主观意志为转移，而在很大程度上取决于当时的科学技术水平和物质生活条件。由于汽车与人们的日常生活息息相关,为了适应各种不同目的和用途乃至车辆的更新换代等，其关键在于车身。因此，车身工程是汽车工业中最年轻而又发展最迅速的一个分支。车门设计是汽车车身设计的重要组成部分，车门系统包闭括4大部分：车门开系、玻璃升降系、门锁系、车门密封系。车门质量的好坏对整车质量有很大的影响。车门设计也是车身设计中相对复杂的部分。设计硬点是总布置设计过程中，为保证零部件之间的协

4、调和装配，及造型风格要求所确定的控制点（或坐标）、控制线、控制面及控制结构的总称。这是汽车零部件设计和选型、附件及车身设计最重要的尺度和设计原则，能使项目组分而不乱，是并行设计的重要方法，一旦确定后不要轻易调整。开始粗定的硬点随着开发逐步深化，变得更加“硬”起来，越接近设计终结硬点越“硬”，不要轻易改动。设计硬点是所有设计的灵魂。车身结构主断面是对车身结构方案的具体描述，分布在车身各个位置以决定车身结构设计。1.2车门的组成及设计要求车门的结构形式很多，有旋转门、拉门、折叠门和外摆式车门。后两者主要用于大客车上。各类车型的驾驶员用门，货车及轿车车门，大多数采用旋转门。近年来，从功能、造型等方面

5、来看，滑动车门和欧翼式车门在多用途轿车、跑车上应用广泛。由于跑车车身较低、侧围造型弧度大等特点，采用欧翼式车门能避免旋转式车门在钱链布置上的麻烦、具有上下车方便性改善，车门玻璃面积大，侧向视野好等优点。旋转式车门在普通轿车上应用广泛。旋转式车门开门时旋转方向可以是往前（顺开门）或往后（逆开门），顺开门在行车时比较安全。在设计车门时，主要设计要求有：（1）具有必要的开度，并能使车门停在最大开度上，以保证上、下车方便。要合理确定车门数、车门的开口位置、设计车门的开口大小和形状。并且车门要能停留在最大开度的位置上。（1）安全可靠。车门能锁住，行车或撞车时门不会自动打开。（2）开关方便，玻璃升降方便。

6、（3）具有良好的密封。（4）具有足够的刚度，不易变形下沉，行车时不振响。（5）制造工艺性好，易于冲压并便于安装附件。（6）外形上与整车协调，包括外表面形状，覆盖件的分块、门缝设计和内饰。（7）车门开启过程中不应与车身的其它部位发生位置干扰。（8）具有大的透光面，满足侧向视野要求。旋转式车门是由门体、车门附件和内饰盖板三部分组成。其中，门体由车门外板、车门内板车门加强梁车门窗框和车门加强板组成；车门附件由车门钱链、车门开度限位器、门锁机构及内外手柄、车门玻璃、玻璃升降器和密封条组成；内饰盖板由固定板、芯板内饰蒙皮和内扶手组成。轿车旋转式车门按门体的结构形式可分为整体式和框架式两种。整体式车门的上

7、部窗框制造时与下部的车门内板和车门外板一体冲压成型然后将内外板焊接起来组成门体；而框架式车门的车门窗框与车门下部的车门外板和车门内板是单独制造的。由车门外板和车门内板焊接组成车门的主体，车门窗框则通过螺钉联结或焊接的方式组装在车门主体上，从而形成门体。因此窗框可与车门内外板选用不同的材料。此外，按车门门体结构有无窗框部分，又可将车门分为有窗框式车门和无窗框式车门。如表11所示。表1.1车门窗框形式与结构有窗框东门无窗框车门独立窗框整体窗框特/一由内、外板及窗框构成车门推体式内、外板构成车门无窗框部分，内、外板在窗口级下伸无窗框式车门对车身侧围梁框架结构的设计有影响，并在车门玻璃升降，车门密封等

8、方面具有其特殊的结构措施。根据轿车车身侧围的造型特点，车门又可分为平面玻璃车门和曲面玻璃车门。从造型美观、提高室内居住性，减小迎风面积，减小门体厚度，改善上下车方便性等方面考虑，轿车车身广泛采用曲面玻璃车门，并且曲率逐渐增大，其曲率半径R由过去的250Omm减下到IOOOmm,从而也大大改善了顶盖的横向支承刚性。1.3 国内外研究概况、水平和发展趋势轿车车门中，较复杂的零部件主要有玻璃升降器和门锁，在中高级轿车上大部分采用电动式玻璃升降器，并逐步扩展到各种车型上。其主要目的是为了提高舒适性和安全性。电动玻璃升降器与传统手摇式升降器相比，具有运行平稳、调节方便、遥控自如等特点。随着越来越多的智能

9、系统在汽车中应用，智能型电动玻璃升降器开始出现。它既能保持升降器具有足够的动力，又可以消除在运行过程中头手不小心被夹注的危险，这对于儿童特别重要。智能玻璃升降器的功能，就是当玻璃在上升过程中遇到足够大的阻力就会自动停止，并下降一定的距离。另一个功能是当天气突然变化时,车窗会自动关闭。这些功能都是依靠安装在玻璃升降器中的电子模块来完成的，还可以将它们连接到汽车内部主体网络上，促进整车的智能程度。中国电动玻璃升降器研制工作起步教晚，90年代初上海实业交通电器有限公司等按照德国大众的技术标准开发的玻璃升降器，经过严格的实验，通过上海大众公司的批产供货认可。90年代末，上海又相继开发了帕萨特和别克的电

10、动玻璃升降器，其性能基本达到国外产品的同期水平。如今在中国电动玻璃升降器的使用范围，已逐步扩展到轻型客车和载货汽车上。2000年7月发布了中国首项电动玻璃升降器的行业标准QC/T6362000,该标准规定了电动玻璃升降器的技术要求、实验方法和检验规则，此项标准的要求接近国外企业90年代初的标准水平。相信这项标准的颁布对提高中国电动玻璃升降器的质量，促进新产品开发，增强产品在国际市场的竞争力，都将发挥积极作用。门锁机构由机械门锁发展到中控门锁、防盗门锁。近几年国内汽车行业迅速发展,随着各汽车厂家大量引进国外先进的生产技术和成熟车型，零部件的国产化成为厂家生产的当务之急，由于配套供应商多是通过主机

11、厂提供的图纸或样件进行设计，这种设计方式周期长、工装模具投资大、新品质量稳定性、可靠性差。针对这些问题，国内一些公司运用通用化设计方法对车门锁进行设计，其设计要点为：安装孔位置确定、锁功能确定、锁钩与锁扣确认、锁体行程工作位置确定、锁体操作力确认、锁体强度确认。实践证明，采用此设计大大缩短了产品设计开发周期，降低了费用，减少了开发风险，产品质量稳定性、可靠性高。轻量化是车门设计的总体趋势。为适应来自能源、环境与安全方面的新挑战,汽车减重是最有效的措施。它的轻量化主要是通过使用轻量化材料或是采用不同的轻质结构来实现的。“泡沫金属”是20世纪90年代末才出现的新型材料,但应用速度很快,有些新车型已

12、经采用了这种材料。“泡沫金属”主要指泡沫铝合金,它由粉末合金制成。通常粉末合金是用粉末压制成形,或用金属粉未及塑料的混合物注射模制成形。在除掉分型剂及增塑剂之后,将压制的坯件烧结（一种温度在IOOOC左右的热处理方式），使它们具有一定的特性。烧结的性质及应用范围在很大程度上取决于孔隙率的大小。泡沫铝合金密度很小，当承受很大的外力而变形压缩后,撤去外力,凭着它自身的弹性可恢复到原来的形状,有点象橡胶。专家认为,若外来总能量假定为100%泡沫铝合金变形量为它的60%时,可承受外来总能量的60%。由于它本身具有一定的强度,可以经过多次这样的变形循环而不会损坏。“泡沫金属”的重量很轻,密度只有铝合金材

13、料的1/4以下,热膨胀系数与铝合金材料一样,热导率又相当低,加上它的变形恢复性能极佳,又有一定的强度，因此受到汽车业的重视,可以在轻量化及安全性方面显示优势。目前用泡沫铝合金做成的汽车零部件有车门、发动机舱盖、行李厢盖、翼子板等。在安全性设计中,将泡沫金属用作吸收碰撞能量的主要材料也是十分适宜的。因为目前汽车的安全设计不但要考虑乘用人的安全,还要考虑到其外车辆及行人的安全,即当一旦发生碰撞时既可最大程度地保护自己又要最大程度地保护他人,因此在车身易碰撞区域采用泡沫金属是一种很好的选择。1.4 主要设计内容本设计主要对组成车门总成、车门本体等零部件进行设计，并把这些零部件合理的装配成完整的车门。

14、对玻璃升降器等较复杂的零部件进行较详细的设计。第2章设计方案的确定2.1车门结构形式的方案确定车门结构形式采用整体式旋转门，开门时旋转方向确定为顺开式，顺开门在行车时比较安全。整体式车门的窗框是与门内、外板一体冲压的，其优点是车门零件数少，组装方便，车门刚性好并便于设两道密封条2.2车门附件结构的方案确定车门附件的设计和布置决定了车门结构设计的大半工作，并直接影响车门的使用性能。2.2.1玻璃升降器的方案确定目前常用的玻璃升降器有臂式传动和钢丝绳(或尼龙带传动)两种结构形式。后者能够适应玻璃在大曲率的弧形升降面上移动，车门设计中，正确选择和布置玻璃升降器是保证玻璃升降操纵轻便、工作可靠的关键。

15、在车门设计中，玻璃升降器的选择应根据具体的车门结构和升降玻璃形状而定：(1)车窗框上具有平行的玻璃导槽,采用单臂式结构，玻璃升降时的稳定性借助导槽控制。具有结构简单、成本低，安装布置方便和占用车内空间小的特点。(2)玻璃在非平行的导槽内升降时,采用双臂式结构。应保持玻璃质心在升降过程中始终位于支持玻璃的两个支承点之间，从而保证玻璃升降时的平稳性。(3)对于无窗框的车门，玻璃升降的平稳性和升降面应由玻璃托架来控制。玻璃托架应沿升降导轨移动，升降导轨布置在车门内，且满足升降面要求。(4)对于大曲率弧形升降面，当玻璃升降时，其玻璃托架的横向移动量较大，臂式结构升降器无法满足玻璃托架的横向移动。因此，

16、应采用钢丝绳式结构。其导轨应按升降面要求设计。本设计采用钢丝绳式结构的玻璃升降器。2.2.2门锁机构的方案确定轿车车门锁机构由锁体、锁钩、锁止机构、连动杆件以及内、外手柄组成。(1)锁体锁体一般采用转子式结构，具有质轻、工作可靠、操纵轻便和省力等优点。其车门的锁住方式采用锁舌与锁钩配合，并具有两个锁住档位。今后转子式锁体将向着结构简单，成本低，锁止更可靠的方向发展。转子式锁体的工作原理是通过止动弹簧的作用力使得止动块将锁舌卡住，只允许锁舌由于锁钩在关门时的撞动而转动，完成关门的动作。打开车门时，必须通过操纵机构解除止动块对锁舌的止动作用。由于压紧弹簧的作用力只要能保证止动块在颠簸的路上行驶时不会与锁舌脱开，就能保证锁止可靠。因此这种门锁操纵轻便。卡板式门锁的琐紧原理与转子式锁相似，所不同的是卡板式门锁是以U形卡板与车身立柱上的环形锁