1、車門設計的主要硬點和設計過程 車門設計是汽車車身設計的重要組成部分，車門系統(tǒng)包括4大部分：車門開閉系、玻璃升降系、門鎖系、車門密封系。車門質(zhì)量的好壞對整車質(zhì)量有很大的影響。車門設計也是車身設計中相對復雜的部分。設計硬點是總布置設計過程中，為保證零部件之間的協(xié)調(diào)和裝配，及造型風格要求所確定的控制點(或坐標)、控制線、控制面及控制結(jié)構(gòu)的總稱。這是汽車零部件設計和選型、附件及車身設計最重要的尺度和設計原則，能使項目組分而不亂，是并行設計的重要方法，一旦確定后不要輕易調(diào)整。開始粗定的硬點隨著開發(fā)逐步深化，變得更加“硬”起來，越接近設計終結(jié)硬點越“硬”，不要輕易改動。設計硬點是所有設計的靈魂。車身結(jié)構(gòu)主

2、斷面是對車身結(jié)構(gòu)方案的具體描述，分布在車身各個位置以決定車身結(jié)構(gòu)設計。車門設計的主要硬點和設計過程車門設計總的設計原則是由外而內(nèi)、先外板再內(nèi)板、先斷面再數(shù)模、先周邊再內(nèi)部的過程。主要設計硬點有外板曲面、分縫線、門鎖結(jié)構(gòu)、內(nèi)板結(jié)構(gòu)、密封間隙、鉸鏈中心線長度姿態(tài)、玻璃升降器位置和玻璃曲面等。1.1 車門外板設計車門外板設計是在光順好的整體造型面和車門輪廓線的切割面片基礎(chǔ)上加周邊翻邊和門鎖等特征后的車身零件。分縫線和鎖機構(gòu)等是門外板的設計硬點。分縫線通過2種方法獲得：(1)一般先將汽車內(nèi)外觀面整體造型面光順到A級曲面(CLASS A)，同時將造型邊界線投影到XZ鉛垂平面后光順到A級曲線，然后采用該投

3、影的邊界線投影到光順好的A級大造型面與造型面相交，獲得邊界線，該交線理論上定為A級曲線。(2)另外也可以采用空間曲線光順后與曲面相交，反復相交反復光順的方法，相交后將交線進一步光順，重新獲得邊界線，再將該線投影到光順面上獲得更新的邊界線，重復這一過程直到邊界線達到A級曲線要求，用最后獲得的邊界線作為車門邊界線，并與大的光順面相切割得到車門外板面。外板面設計好后，將門鎖機構(gòu)等有關(guān)設計硬點特征加上去便完成了車門外板設計(見圖1)，較大的門外板需與內(nèi)板或車門側(cè)向防撞梁，采用傳力膠進行支承，不允許直接接觸外板焊接，以防止熱變形和幾何干涉變形。 1.2 門鎖設計車門內(nèi)板設計是先建立門鎖。門鎖與上下鉸鏈共

4、同構(gòu)成車門的3個受力點，因此要求門鎖高度的理想位置居于鉸鏈軸線的中心垂直面；門鎖的位置還應保證車門順利開啟和鎖止，因此在后視圖中鎖舌的中心線必須與鉸鏈軸線平行。鎖扣到門內(nèi)板魚嘴口的距離設計有2種方案：(1)當鎖扣超出車門內(nèi)板表面時，直接留足鎖開啟和閉合的余量，超出鎖體口邊緣3 mm；(2)當鎖扣不超出車門內(nèi)板表面時，鎖扣到門內(nèi)板魚嘴口的距離在超出鎖體口邊緣的情況下為7 mm以上。這考慮到保證碰撞后車門仍能順利打開。1.3 車門內(nèi)板設計車門內(nèi)板設計首先依靠主斷面來進行，預先考慮車門密封要求，確定好設計斷面，斷面便成為設計硬點。各汽車廠商為了縮短開發(fā)周期、節(jié)省設計成本，更多的是根據(jù)已有成熟車型的主

5、斷面加以調(diào)整修改，得到新車的設計主斷面。主要方法有：(1)肥邊調(diào)整法(見圖2)。當新車的外造型面與原車在y方向相差3+5 mm，分縫線x方向相差不超過50 mm時，可直接調(diào)整原車內(nèi)板斷面肥邊，其他部分不變，得到新的車門內(nèi)板結(jié)構(gòu)。(2)斷面平移(見圖3)。當新車外造型面相對于原車較大時，采用肥邊調(diào)整法，將造成肥邊過短、車門剛度強度不足、車門過重等情況，采用斷面平移法，使原車主斷面平移至原車外造型面與新車外造型面重合，得到新車內(nèi)板結(jié)構(gòu)設計斷面。 1.4 車門密封系設計和檢查車門密封系的設計主要是車門內(nèi)板與周邊零件如側(cè)圍等的間隙，密封條及其壓縮量的設計。這兩項車門設計硬點應在設計之初根據(jù)制造商制造精

6、度確定，制造精度高、公差小，則間隙可設計得相對較小，密封條壓縮量也可設計得較小；制造精度低、公差較大，則間隙必須設計得相對較大，密封條及其壓縮量也要設計得相對較大。如果設計得較小，在公差較大的情況下，將出現(xiàn)關(guān)門力過大關(guān)不上或者密封條壓縮量太小關(guān)不緊的情況。車門密封系的設計以斷面為主要手段。在車門內(nèi)板和側(cè)圍建模完成后，取車門周邊不同位置的斷面，逐一檢查修改，根據(jù)國內(nèi)廠商的生產(chǎn)精度水平，車門周邊密封間隙應取15 mm左右，日本車廠車身制造精度較高，密封間隙多取在1012 mm。密封條的斷面應處于裝配狀態(tài)，這樣可以根據(jù)密封條斷面進行檢查和修改。密封面密封條處于干涉狀態(tài)，干涉不能太大或太少，一般為有效

7、壓縮尺寸的1/31/2，這樣既保證了密封效果，又不至于運動件在運動過程中產(chǎn)生過大的噪聲和關(guān)門力。另外在車門與側(cè)圍之間沒有密封的部分要留912mm的騰空間隙，以防止干涉。1.5 車門鉸鏈布置和運動校核車門鉸鏈的設計是車門設計的一項重要工作，直接關(guān)系到車門能否正常開啟。在鉸鏈設計中，鉸鏈中心線定位和鉸鏈中心距是重要的設計硬點。鉸鏈軸線一般設計成具有內(nèi)傾角和后傾角。內(nèi)傾角指鉸鏈軸線在x=0平面上的投影與z軸之間的夾角，內(nèi)傾角一般為04，見圖4；后傾角指鉸鏈軸線在y=0平面上的投影與z軸之間的夾角，一般為02，見圖5。內(nèi)傾角和后傾角都是為了使車門開啟時獲得自動關(guān)門力，也有個別汽車門鉸鏈具有前傾角，但一

8、般不會有外傾角。 車門鉸鏈軸線的設計先確定鉸鏈軸線沿車身方向的尺寸變化范圍(X1，X2)，并在此范圍內(nèi)任選一值Xm，將軸線限制在與x軸垂直的平面x=Xm內(nèi)，在x=Xm平面內(nèi)確定鉸鏈軸線的傾斜狀態(tài)：先分別求出x=Xm平面與內(nèi)外板曲面的交線C1和C2，并求出C1和C2對應的y方向的極限坐標位置Ymin(內(nèi)板投影線最左端)、Ymax(外板投影線最右端)；在x=Xm平面內(nèi)通過輸入直線方程y=B，B(Ymin，Ymax)來生成一條與z軸平行的軸線Z1Z2；確定鉸鏈軸線中心點的z坐標值：通過內(nèi)板上下邊框或外板上下邊框求出平均位置坐標z=C，并根據(jù)它在y=B直線上求出一點O；根據(jù)鉸鏈軸線內(nèi)傾角范圍(0，4)

9、，將y=B直線繞O點逆時針旋轉(zhuǎn)角度，得到軸線位置O1O2。根據(jù)鉸鏈間距L(300 mm，500 mm)，以鉸鏈中心O為初始點，沿直線y=B確定兩點D和E，使兩點間線段長度為L，調(diào)整L值以及軸線外板的距離，保證在鉸鏈寬度方向不與外板干涉的情況下，軸線盡量靠近外板的極限位置(L值確定已知時)。若L值可以改變，則可以考慮稍微減小L值，軸線更靠近外板(車門外板曲率較大時)?？梢酝ㄟ^改變最初的B值重新生成軸線O3O4或作O1O2的平行線來改變軸線到外板的距離。當軸線位置最終確定后，根據(jù)D、E兩點位置可將鉸鏈模型正確地放入車門門腔內(nèi)，待進一步運動校核及干涉檢驗。鉸鏈中心距的確定可參考車門長度，一般鉸鏈中心

10、距/車門長度=33%，或者更長。需要說明的是在布置鉸鏈時，應注意在結(jié)構(gòu)允許的情況下，車門上下兩鉸鏈之間的距離應盡可能大。為了避免打開車門時與其它部分干涉，鉸鏈的軸線應盡可能外移，使其靠近車身側(cè)面。鉸鏈中心線位置和中心距確定后，需要進行運動干涉校核，這也在主斷面設計中完成，可能出現(xiàn)的干涉位置有前后門干涉、前門與A柱翼子板干涉、門與鉸鏈干涉等，在可能干涉的位置取主斷面，將車門延中心線旋轉(zhuǎn)，即可一目了然，如圖6。 1.6 車門玻璃設計以及車門玻璃升降器的設計布置玻璃要設計為雙圓環(huán)面，可以和外造型匹配，達到玻璃升降的平順性，圓環(huán)面的數(shù)學方程如下，其思想簡圖與基本參數(shù)見圖7、8:當R足夠大且圓柱半徑r遠

11、遠小于R時，從圓環(huán)面上截取的玻璃曲面仍近似為柱面。玻璃的運動可以認為是一種繞圓環(huán)面中心引導線的旋轉(zhuǎn)運動，其運動軌跡是與引導線成一定夾角的圓環(huán)截面線的一部分。R=1525km，r=12002000m；大客車為R=，r=40007000m。玻璃升降器是車門設計中很重要的一個環(huán)節(jié)，它的合格與否直接影響到車窗的開閉。玻璃升降器在設計過程中，關(guān)鍵在于安裝和玻璃導軌的曲線確定。有了玻璃的數(shù)據(jù)后，可求出玻璃的質(zhì)心位置，根據(jù)以往設計經(jīng)驗和一些樣車數(shù)據(jù)，一般單導軌的位置是在玻璃質(zhì)心位置向B柱方向偏移1525mm，雙導軌的間距應在不干涉內(nèi)門板和其它附件的情況下盡可能大，但兩個導軌的中線應該在玻璃質(zhì)心位置向B柱方向偏移1525mm。導軌位置確定后，通過偏置玻璃面求出導軌的弧度，此導軌弧度為空間螺旋曲線。由于玻璃運動近似圓弧運動，但升降器的長導軌在自由狀態(tài)下是平面運動，所以在玻璃升降過程中，升降臂和平衡臂會變形隨長導軌一起運動。為了提高升降器的壽命，應使運動過程中升降臂和平衡臂的變形量盡可能小。圖9表示了玻璃運動軌跡和長導軌在自由狀態(tài)下的運動