丁 紅

目前，農(nóng)用車輛的發(fā)展趨勢是提升檔次，往實(shí)用、高檔、駕乘舒適方向發(fā)展，其造型、功能許多方面都向汽車標(biāo)準(zhǔn)靠近，才能具有市場競爭力。XX419是一款農(nóng)用雙排輕卡，雖是農(nóng)用車，但其設(shè)計(jì)制造的檔次、技術(shù)含量均與汽車相似。

車身設(shè)計(jì)過程中，門蓋的設(shè)計(jì)開發(fā)直接決定了該車身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、設(shè)計(jì)的難易程度，對制造成本具有很大的影響。鉸鏈?zhǔn)杰囬T的設(shè)計(jì)遵循先布置鉸鏈、再布置玻璃升降器，最后布置其他附件的原則，并同步進(jìn)行車門開啟的運(yùn)動校核、外開把手的運(yùn)動校核、玻璃的運(yùn)動校核，總成樣件出來后進(jìn)行試驗(yàn)認(rèn)證。因此掌握車門設(shè)計(jì)開發(fā)的正確流程及方法是重中之重。

1 車門鉸鏈的布置

鉸鏈?zhǔn)擒囬T總成中的受力構(gòu)件，當(dāng)車門關(guān)閉時，車門上的承力件為鎖和鉸鏈；當(dāng)車門打開時，車門的重力完全由鉸鏈來承受。車門兩只鉸鏈的中心所連成的軸線直接影響到車門的受力狀況、門柱的結(jié)構(gòu)、車門開縫線的位置和形狀，在對他們進(jìn)行布置時，應(yīng)注意以下幾方面的問題：

（1）在結(jié)構(gòu)允許的情況下，車門上下兩鉸鏈間距離應(yīng)盡可能大，以加大承受力力矩，通常不小于300 mm；由于A柱的空間限制，設(shè)計(jì)距離值為305 mm，偏小。

（2）在結(jié)構(gòu)允許的情況下，在Y向，鉸鏈盡可能向車外，以免車門開啟時鉸鏈與其他部件互相干涉。

（3）為保證車門在自身重力作用下有一定的自動關(guān)閉能力，軸線內(nèi)傾，應(yīng)與XOZ平面間有一定的角度，通常不大于5°,設(shè)計(jì)值為3.3°。

（4）為抵抗車門由于重力下垂，鉸鏈軸線前傾，與YOZ平面間有一定的角度，通常不大于1°,設(shè)計(jì)值為0.35°。

2 玻璃升降器的布置

玻璃升降器是承載玻璃上下運(yùn)動的構(gòu)件，其兩側(cè)的導(dǎo)軌構(gòu)成玻璃運(yùn)動的軌道，升降器與軌道間的合理布置，決定了玻璃上下運(yùn)動過程中阻力的大小及玻璃防漏水性能的好壞。該車型采用的是交叉臂型電動升降器（見圖 1所示）。

圖 1 門內(nèi)部附件布置

2.1 玻璃導(dǎo)軌軌跡設(shè)計(jì)時注意點(diǎn)

（1）前、后導(dǎo)軌是近似于平行的一根螺旋線上的兩段線，并不是兩根平行線；只有當(dāng)前、后導(dǎo)軌是一根螺旋線中的兩段，在上下運(yùn)動時才能夠完全重合，以減少在運(yùn)動過程中玻璃與導(dǎo)軌間的前后方向的阻力。

（2）玻璃上下運(yùn)動的軌跡面通常是近似擬合導(dǎo)軌軌跡的圓柱面一部分，這樣可減少軌跡面設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，減少運(yùn)動阻力。

2.2 交叉臂型玻璃升降器布置時的注意點(diǎn)

（1）玻璃升降器的4個安裝點(diǎn)是在同一個平面上。

（2）玻璃上下運(yùn)動的理論軌跡應(yīng)該是一個平面，其能夠沿導(dǎo)軌的曲面運(yùn)動是靠滾輪與水平導(dǎo)槽間的Y向間隙及整個叉臂在運(yùn)動中的允許誤差來實(shí)現(xiàn)的。

（3）升降器相對玻璃真實(shí)運(yùn)動軌跡在上、下止點(diǎn)時的布置：①理論上在上、下止點(diǎn)處的壓縮量是相同的，設(shè)計(jì)時上止點(diǎn)取較大值是為了使玻璃在最上方時能夠產(chǎn)生較大的向外的推力，從而增加防水（密封）性能 。②中間和下止點(diǎn)處取較小值，有利于玻璃在向下運(yùn)動時阻力較小。由于升降器本身具有鎖死機(jī)構(gòu)，故玻璃的重力不會導(dǎo)致自身往下運(yùn)動。

3 限位器的布置

車門限位器是控制車門開啟角度的構(gòu)件，它的作用是使車門在每一擋開啟角度停留時，能夠產(chǎn)生一定的阻尼，使車門不易再繼續(xù)打開或關(guān)閉。該車型限位器的開啟角度有兩擋：第一擋為45°，第二擋為70°。①車門限位器上有第一擋開啟角度限位槽機(jī)構(gòu)。②車門限位器末端有第二擋開啟角度控制機(jī)構(gòu)。③車門限位器的位置Z向軸線不能與鉸鏈的軸線重合，才能產(chǎn)生控制門開啟的扭矩。

4 密封條的布置

密封條是使汽車分隔成內(nèi)、外空間的構(gòu)件，其布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞直接對車內(nèi)的防水、噪音、溫度、清潔度、濕度、舒適度等有很大的影響。通常轎車車門有兩道密封，第一道能夠防水、抗噪音，第二道主要是抗噪音。該車型的車門為了降低模具開發(fā)成本，只有一道密封條，安裝在側(cè)圍門框止口上。通過兩物體間的擠壓，使密封條產(chǎn)生彈性變形，而達(dá)到防水、保溫目的。通常密封條的壓縮量為可變形區(qū)域的1/3～1/2。

5 車門鈑金件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）車門外板是由造型所決定的，采用整體沖壓成形。為避免在運(yùn)動過程中的振動，通常采用烘烤硬化板材，即涂裝烘烤后表面硬度、剛度會提高。表面盡量做些凸凹筋造型，也起到提高剛度效果。

（2）車門內(nèi)板是安裝各種附件的載體，需要有一定的強(qiáng)度。該車門內(nèi)板為一件整體，整件在制造過程中相對位置精度可以保證。因鉸鏈承載車門的整個重量，鉸鏈安裝位置內(nèi)板難以承受，通常必須有一個鉸鏈加強(qiáng)板。

（3）外板僅是體現(xiàn)外觀造型的，材料比較薄，在其內(nèi)部必須要有防止其振動的支撐板，通常采用防撞梁上帶支撐板的功能，但當(dāng)駕駛員座椅H點(diǎn)高于450 mm時，車門內(nèi)部可以沒有專用的防撞梁，此時就必須設(shè)立專用的外板支撐板，再通過膨脹膠與外板相連接，起緩沖作用（見圖 2所示）。

圖 2 門內(nèi)板加強(qiáng)件布置

（4）車門內(nèi)、外板是通過包邊合成的，其包邊的方式有模具包邊、液壓包邊、機(jī)器人滾邊，不同的方式所需要的包邊尺寸有些不同。該車型的包邊情況見圖 3所示。

圖 3 門包邊

6 運(yùn)動干涉分析

（1）車門與翼子板間最小間隙校核。車門在開啟由0°～70°過程中，觀察車門最前方的邊界與翼子板間間隙的變化情況，在70°時局部最小間隙為2.9 mm，符合設(shè)計(jì)要求。

（2）車門外開門把手與外板間運(yùn)動分析。從外面開車門時，外開把手的最大開啟角度為45°，開啟過程中的運(yùn)動軌跡面與外板間的最小間隙為1.9 mm，符合設(shè)計(jì)要求。

（3）玻璃上下運(yùn)動分析。玻璃上下負(fù)載運(yùn)動的CAE分析結(jié)果顯示，符合設(shè)計(jì)要求。玻璃在上、中、下三個止點(diǎn)位置時與理論運(yùn)動軌跡面的間隙符合設(shè)計(jì)需求。

7 車門模態(tài)CAE分析及試驗(yàn)認(rèn)證

由于車門是運(yùn)動件，鉸鏈?zhǔn)?C件，國標(biāo)有相應(yīng)的試驗(yàn)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，樣車試制階段均需通過各種試驗(yàn)得到國家認(rèn)可的報(bào)告。鈑金件強(qiáng)度、剛度的CAE分析及后期試驗(yàn)認(rèn)證不在此次論述之中。

8 結(jié)論

（1)車門設(shè)計(jì)第一要素是鉸鏈的布置，它是車門運(yùn)動的首要部件。

（2)車門設(shè)計(jì)第二要素是玻璃面的設(shè)計(jì)（即升降器的布置），它是內(nèi)板總成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的靈魂。

（3）車門設(shè)計(jì)第三要素是必須充分考慮與之相配合零部件間的間隙。

（4）車門設(shè)計(jì)第四要素是各種附件的安裝工藝，留出足夠的操作空間和工藝孔。

（5）車門設(shè)計(jì)第五要素是考慮各個零部件的加工工藝。

（6）前期運(yùn)動校核分析及CAE分析便于提前修改設(shè)計(jì)，縮短開發(fā)周期。

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