别克君威前车门总成布置设计学位论文Word格式.docx
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轿车车身由各种各样的骨架件、板件和部件组成，其中车门是车身中工艺最复杂的部件，它涉及到零件冲压、零件焊接、零部件装配、总成组装等工序，尺寸配合和工艺技术都要求严格。
车门是一个活动物体，其灵活性、坚固性、密封性等一些缺点很容易被人发现，难以“蒙”过去。
因此，生产商对车门的制造质量是十分重视的，车门质量的高低，实际上也反映了生产商的工艺制作水平。
轿车门由门外板、门内板、门窗框、门玻璃导槽、门铰链、门锁及门窗附件等组成。
内板装有玻璃升降器、门锁等附件，为了装配牢固，内板局部还要加强。
为了增强安全性，外板内侧一般安装了防撞杆。
内板与外板通过翻边、粘合、滚焊等方式结合，针对承受力不同，要求外板质量轻而内板刚性要强，能够承受较大的冲击力。
1车门的设计要求
车门本体属白车身范畴，指作为一个整体涂漆、未装备状态的钣金焊接总成，包括车门内外板、加强板和窗框等，是实现车门整体造型效果、强度、刚度及附件安装的基础框架。
而附件则是满足车门的各项功能要求，在白车身上装配的零件及总成，其中包括车门锁、铰链、限位器、玻璃、升降器、密封条等。
1.1车门的类型
车门的结构型式有很多，按开启方式可分为旋转门、拉门、折叠门和外摆式车门；
按车门的结构可分为整体式和分开式车门；
按有无窗框可分为有窗框和无窗框式车门；
按旋转方式可分为顺开门、逆开门和上开门。
顺开式车门即使在汽车行驶时仍可借气流的压力关上，比较安全，故被广泛采用。
逆开式车门在汽车行驶时若关闭不严就可能被迎面气流冲开，因而很少采用。
水平滑移式车门的优点是车身侧壁与障碍物距离很小时仍能全部开启。
上掀式车门广泛用于轿车及轻型客车的背门，有时也用于低矮的汽车。
折叠式和外摆式车门广泛应用于大、中型客车。
在有些大型客车上，还备有加速乘客撤离事故现场以及便于救援人员进入的安全门。
表1.1车门分类
分类方式
类型
特点及常用车型
开启方式
旋转门
用于大多数汽车
折叠门
多用于客车
拉门
多用于轻型客车
结构
整体式车门
刚度好、质量高、随形性好
分开式车门
板金件少、材料利用率高、视野性好
窗框
有窗框车门
用于大多数汽车，可为独立窗框或整体式车门使用
无窗框车门
敞篷车、硬顶车、运动车使用
旋转方向
逆开门
较少采用，仅为方便上、下车
顺开门
安全性好，较常用
上开门
用于轿车和轻型车的背门，也用于低矮的汽车
1.1.1车门的功能要求
车门作为汽车的重要组成部分，是车身侧面最富变化和最受人关注的对象。
一方面，车门作为车身结构中的重要组成部分，其造型风格、强度、刚度、可靠性及工艺性等必须满足车身整体性能的要求；
另一方面，车门结构自身的视野性、安全性、密封性等，既对整个车身结构性能影响较大，也是车门功能要求的重要部分。
1）对使用方便性来说，要求：
开关方便性：
灵活、轻便、自如，有最大、中间两档开度，并能可靠限位；
上下车方便性；
开赌赢足够，一般不低于60°
或开度不小于650mm。
2）对于视野性来说，要求尽量加大车门窗口及玻璃尺寸，并合理布置三角窗位置、大小、形状。
3）对可靠性、安全性来说，要求：
足够的强度、刚度，不允许因变性、下沉而影响车门的开关可靠性；
车门开关时不允许有振动、噪声；
部件性能可靠、不干涉；
撞翻车时不能自行开门，以确保乘员安全；
满足侧撞时对乘员的保护要求。
4）对密封性来说，要求：
雨、雪、尘不能进入车内，应具备良好的气密封性。
5）对工艺性、维修性来说，要求：
易于生产制造，拆装方便。
1.2车门的构成
不同类型的车门大致可分为车门本体、车门附件两部分。
车门本体包括车门内外板、加强板和窗框等，是一个整体涂漆、未装备状态的板金焊接总成，是实现车门整体造型效果、强度、刚度及附件安装的基础框架。
而附件则是为满足车门的各项功能要求，在车门本体或其它相邻构件上装配的零件及总成。
车门附件包括车门铰链、车门开度限位器、带有内、外操作手柄的门锁、车门密封条，在门内外之间还装有玻璃、玻璃导槽和导轨及玻璃升降器等。
表1.2车门的构成
车门
车门本体
车门附件
内
外
板
加强
板与
抗撞
梁
窗
框
车
门
锁
铰链
及限
位器
玻璃
及升
降器
内外
装饰
件
门及
窗密
封条
其他
附件
图1.1车门及其各个附件
1.2.1车门本体
车门（旋转门）也可以分为壳体、附件和内饰盖板三部分。
壳体按结构分为整体式和框架式。
整体式的车门的玻璃窗框是与门内、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，但需要压床台面和吨位都较大，造型也受到一定限制；
框架式车门，其玻璃窗框是用螺钉固定或焊接在门体上的。
车门壳体使由厚度0.8~1.0mm的钢板冲压的外板和内板等焊接而成的。
外板外形与整车协调，外板包着内板，沿着门的边缘形成一刚性箍。
内板是车门的主要零件。
在内板上冲有各种形状的窝穴、加强板筋和孔洞，以便安装附件。
在安装完附件之后，用内饰板将其遮盖。
根据需要在内板上焊有加强板和支架等，以便将局部集中载荷有效地传到内板较大的垂直面上。
1.2.2车门附件的功能要求
表1.3中列出了车门主要附件的结构形式、功能要求。
其中铰链与门锁是车门承载件，开门时两铰链受力，管门时两铰链和门锁三点受力。
因此，铰链、门锁的强度和刚度要求较重要，车门限位器虽不直接承受车门重力，但起开关限位作用，与门锁和铰链在寿命、可靠性方面要求应一致。
表1.3车门主要附件的功能要求
结构形式
功能要求
1.机械门锁（舌簧锁、钩簧锁、卡板锁）—手动开闭锁；
2.中控门锁：
利用控制按钮或点火锁、由驾驶员集中控制开闭的门锁；
3.防盗门锁：
根据声、光、电、磁、等原理，在于强行开门时，蜂鸣器或灯光报警。
1.车门外开闭锁功能及防误锁功能，有全锁和半锁两档位置，在锁止状态下，内外手柄打不开车门，开锁时，车内用按钮，车外用钥匙，有的也设计保险锁；
2.开闭耐久性
次；
3.承受纵向载荷能力：
全锁时纵向11110N，横向8890N，半锁时纵向4450N，横向4450N；
4.互开率：
1000种不同钥匙牙花数以上；
5.耐惯性力：
全锁状态承受3g加速度作用。
玻
璃
升
降
器
1.臂杆式，其中单臂式、交叉式、四连杆式常用；
2.绳轮式。
（都具有电动和手动两种类型）
1.操作方便，摇手柄力矩不大于2Nm；
2.结构可靠，制动力矩足够，在臂杆滚轮处沿玻璃切线方向加300N反力无逆转，在上升行程任意位置，玻璃下沉不大于5mm；
3.强度：
上止点，在手柄上加负荷，各部位不扭曲，运动自如；
4.寿命：
次耐久实验，无异常。
铰
链
铰链有明铰链和暗铰链，暗铰链常用，且有内让和外让两种运动方式。
1.运动范围阻力矩小于2，45Nm；
2.处于关闭角度时余留角
以上；
纵向力11110N；
横向力8890N;
4.垂直刚度：
距回转中心1000mm加载荷980N持续时间1min永久变形小于0.5mm。
开关无异常；
5.耐久性：
次，无异常。
续表1.3车门主要附件的功能要求
限
位
有些铰链带有限位功能，也有独立安装的限位器，限位器应具有两个档位，以实现全开和半开两个限位。
1.耐久性：
次，实验后限位力矩不小于初始值50%（
次后测量）；
2.限位器承受180Nm以下力矩不损坏。
1.3车门附件
1.3.1门铰链系统
1.3.1.1结构
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）和轴。
为了改善车身的外形和减小空气阻力，现代汽车大多使用暗铰链。
1.3.1.2组成
1）铰链系统
该系统相对于车身本体，是铰接车门及可调节乘客上、下车时车门的开度。
2）铰链
铰链包括门上零件、车身上零件、铰链轴。
铰链属铰链系用内的零件。
他由一对通过铰链轴而连接的铰链机构组成。
他的组成零件是：
a）门上零件通常是固定于车门本体上的铰链本体，它是转动零件。
b）车身上零件通常是固定于车身立柱上的铰链座。
c）铰链轴通常是连接车身立柱上的铰链座及铰链本体，并作为转动的芯轴。
图1.2铰链受力分析及布置
1.3.1.3类型
车门铰链可分为明铰链和暗铰链两种。
1）明铰链
明铰链的旋转中心在车身外表面的外面。
其优点是结构简单、紧凑；
体积小、重量轻；
调整车门以及铰链拆装较易。
但是暴露在外面增大了风阻系数，而且影响美观，易刮碰。
2）暗铰链
暗铰链的旋转中心在车身外表面的里面。
优点是结构紧固、连接可靠，不影响侧面造型。
故现在大多数汽车使用暗铰链。
暗铰链有合页式和臂式两种。
臂式的铰链轴安装在门柱内，所以要求门柱粗大，其优点是由于轴线相对车门的位置较远，开门时能使门往外移，因而不易与门框或车身其他部分干涉。
合页式的铰链轴线在门柱以外，它与臂式相比，不但质量轻、刚度高、结构紧凑，而且装配关系也简单，现在广泛采用。
图1.3车门铰链
1.3.1.4工作原理
车门是靠两个铰链悬挂在门柱上的，整个车门的质量及任何作用在车门上的力，在车门关闭状态下，是由两个铰链、门锁及定位器来支承；
而在车门打开时，则全由铰链支撑。
实际车门的下垂，可能是由于在载荷作用下铰链变形或铰链连接部位的变形所致。
1.3.1.5性能要求
1）纵向载荷门铰链装置应能承受11110N的纵向载荷，不得脱开。
2）横向载荷门铰链装置应能承受8890N的横向载荷，不得脱开。
3）正交载荷仅对于后门的门铰链装置，在8890N的正交载荷下不得脱开。
4）耐久性门铰链装置应进行
次耐久性试验，试验后门铰链应能正常工作，并满足1）和2）的要求。
对于后门铰链，应进行
次，试验后应能正常工作，并满足3）的要求。
5）耐腐蚀性门铰链金属零件的电镀层和化学处理层应符合QC/T625-1999的有关规定。
1.3.1.6设计
车门或门框与铰链的连接刚度不足往往是车门下垂的主要原因。
因此，除了可在门和门柱固定铰链外设置加强板外，在布置铰链时要注意加大上、下铰链的间距。
间距约大，铰链处受力越小，但间距大小受车身外形的制约。
为了保证门与门框的相对位置，必须在固定铰链时能够调整位置；
为此，一般将门柱或门侧板上通过螺钉的孔径加大或做成长孔。
这一部分需要算出作用在铰链的固定合页的弯曲应力：
……………………………………………………（1.1）
——作用在车门外手柄上的垂直载荷；
——作用在铰链固定合页上的力；
1.3.2限位器
1.3.2.1作用
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。
如图2所示，由于弹簧力作用，滚轮压住限位杆，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。
1.3.2.2类型
限位器一般采用两种形式，一种是单独的，一种是与下铰链结合在一起的。
图1.4车门开度限位器（拉带式）
1.3.2.3要求
车门的开度限制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。
车门的最大开度一般在65°
～70°
，这要根据上、下车方便，上车后关门方便以及车门与车身不干涉等条件而定。
现在常采用限制器与铰链结合在一起的结构。
为了操纵方便，车门维持在最大开度位置的力矩以20～30N·
m为宜。
为了考核轴和连杆的磨损与弹簧的耐久性，最好与门锁一起进行耐久性试验，试验应满足
次的要求。
1.3.3门锁装置
1.3.3.1结构类型
门锁按其结构大致可分为舌式、棘轮式和凸轮式。
1）舌式结构简单，安装容易，对车门的装配精度要求不高；
缺点是只有横向（开门方向）的定位，不能承受纵向载荷，故可靠性差，加之关门沉重，噪声大，锁舌与档块易磨损因，而在现代汽车上几乎已经淘汰。
2）棘轮式锁现在广泛采用。
其特点是锁内部有一套由锁钩（棘爪）和棘轮组成的制楔机构。
由于位于门腔外部的锁闩和门柱上的挡块形式不同，有转子式门锁、卡板式门锁等等。
棘轮与转子装在同一根轴上，通过一系列杠杆机构可以从门内、操纵锁钩，使其脱离棘轮，则门可打开；
当放松锁钮时，锁钩上的弹簧趾在弹簧的作用下，将锁钩卡进棘轮顶住一个齿，使棘轮和转子只能在一个方向，即关闭门的方向转动，因此门不能打开。
在颠簸的道路上行驶时，压紧机构的弹簧力只要能保证锁钩不会因惯性力作用而脱钩即可，所以轻便省力是转子式锁的结构特点。
其缺点是齿轮齿条的啮合间隙要求严格，因而车门的安装精度要求较高。
这种锁主要用于路面较好的车辆。
3）卡板式门锁的锁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扣结合，它既可承受纵向载荷，又能承受承受横向载荷，安全可靠。
该锁适用于各种车辆。
1.3.3.2要求
1）操纵内、外手柄时，车门能轻便地打开，关闭时门锁装置具有对车门运动的导向和定位作用（不仅在开门方向，而且上下也要定位）。
2）门锁应具有两档锁紧位置——全锁紧和半锁紧，以防止汽车行驶时车门突然打开，起安全保险作用。
3）设有锁止机构。
当锁止时（如按下锁钮或内手柄，处于锁止状态时），在车外只有钥匙才能打开车门，在车内必须先解除锁止状态才能打开门。
4）具有防误锁作用。
当前门开着而锁钮被按下时，若关闭车门撞动锁爪，即可通过连动杆解除锁止状态，从而防止由于钥匙遗忘在车内而打不开车门。
5）强度要求：
当车门处于全锁止状态时，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、颠簸而时门锁失灵。
1.3.3.3种类
目前市场上流行的车门锁装置有以下几种：
机械锁、数码锁、排挡锁、中控门锁以及GPS。
1）机械锁主要采取机械方式锁死方向盘和制动踏板、离合器等，它结构简单，价格便宜，是一种可靠的门锁装置，缺点是无法对付电锯的切割。
2）数码锁主要采取数控原理，控制发动机的点火功能。
只有车主输入正确的密码，才可打开车门、点燃发动机。
奔驰车通常采用此种方法。
在国际上，汽车防盗的核心是防止“整车被盗”，即使盗车人打开车门仍然无法偷走轿车。
缺点是技术较复杂，数码锁出现问题，往往必须由专业厂家开锁。
3）排挡锁主要是控制汽车的档位，没有钥匙打开该锁时，变速箱只能在空挡上，无法行走。
本田亚阁曾经采取过这种方法。
4）中控门锁的种类和功能较多，除具有远程开门、着车等功能外，还具有报警功能。
被用户普遍使用。
缺点是报警功能对于雷电等过于灵敏，稍有影响，叫个不停。
5）GPS电子防盗器
这是防盗器家族中最安全的产品。
GPS卫星定位防盗器主要是靠锁定点火装置达到防盗的目的，同时还采用了GPS卫星定位系统，将报警信息和报警车辆所在的方位传送到车主的手机或者报警中心。
如万一车辆失窃，还可以根据GPS提供的信息及时追回车辆。
但由于费用偏贵在民间普及缓慢，只有一些中高级车辆的车主会选择这种产品加装。
1.3.4手柄
1.3.4.1种类
车门的内、外手柄有旋转式、掀拉式和手抠式，外手柄还有按钮式。
1.3.4.2要求
位于车身侧面地门外手柄，根据车身要求，应与整车造型风格一致，同时还应符合使用者的使用习惯。
从不会碰伤人以及不会由于冲击加速度使门自动打开等安全角度看，手抠式比较好，它凹陷在车门板内，也有利于减小空气阻力，但手抠式外手柄质量较大，成本也高些。
内手柄的造型应与外手柄以及车厢内部的风格保持一致。
为了避免汽车行驶过程中乘客误拉内手柄使车门开启，内手柄的布置就显得十分重要。
由于这个原因，某些汽车的内手柄是反向转动的，有的汽车甚至在车门里面装上专用的靠肘将手柄隔开。
1.3.5玻璃升降器
1.3.5.1功能
玻璃升降器是调节门窗玻璃开度大小的部件，装在车门内板里面，它确保门窗玻璃的顺利开启和关闭，令门窗玻璃升降平稳。
当乘员停止操作时，玻璃可以保持在任意位置，不会因颠簸而发生上下滑动。
1.3.5.2要求
1）升降平顺，工作可靠，无冲击和阻滞现象，无辗轧声。
2）操纵轻便省力，在正常载荷下（相当于玻璃质量）摇动升降器的最大力矩不应大于2N·
m（日本有些轻型车要求为8N·
m）；
各臂开始运动前，手柄的自由转动空行程量应恰当，一般不大于60°
。
3）具有防止手压玻璃时升降器发生逆转的制动机构。
日本轻型车要求在玻璃升降范围内，主动臂滚轮中心加200N的载荷时不发生逆转。
1.3.5.3结构
玻璃升降器主要由驱动机构、传动机构、制动机构、平衡机构等部分组成。
1）制动机构起着防止玻璃升降器倒转的作用。
2）平衡机构起平衡玻璃部分重量的作用，使举升玻璃轻便。
3）传动机构传动比越大，则摇动也越省力，但加大传动比使玻璃升降速度降低。
1.3.5.4形式
汽车玻璃升降器通常可有如下分类：
按传动方式，玻璃升降器可分为臂式、柔式和丝杠式；
按操纵方式，玻璃升降器又可分为手动式、电动式和液动式。
其中臂式升降器又可分为单臂式和双臂式，双臂式又有交叉臂式和平行臂式两种。
而柔式升降器则分为绳轮式、带式和软轴式三种。
1）臂式玻璃升降器
臂式玻璃升降器的传动机构为齿轮齿板啮合传动，除齿轮外其主要构件为板式结构，加工方便，成本低，在目前国内车辆上使用较为普遍，但由于其采用悬臂式支承结构机齿轮齿板机构，故工作阻力较大。
a）单臂式玻璃升降器
单臂式玻璃升降器的结构特点是只有一个升降臂。
结构最简单，但由于升降臂支承点与玻璃质心之间的相对位置经常变化，玻璃升降时会产生倾斜、卡滞，该结构只是用于玻璃两侧为平行直边的情况。
使用不很普遍。
图1.5单臂式玻璃升降器
1—玻璃托架2—摆臂3—平衡弹簧4—扇形齿板5—座板
6—小齿轮7—玻璃导向槽8—滚子9—托槽
10—玻璃11—摆臂12—窗框13—导槽14—摇把
b）双臂式玻璃升降器
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