淺析汽車開閉件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

石攀

摘 要 汽車開閉件作為汽車車身的重要運(yùn)動(dòng)部件，在靈活性、密封性、堅(jiān)固性等關(guān)鍵的特性上則容易顯露出其問題，極大的影響著汽車產(chǎn)品的使用品質(zhì)?？梢哉f，汽車開閉件裝配的水準(zhǔn)則可直接影響到汽車整車的性能和品質(zhì)，也從側(cè)面體現(xiàn)出汽車生產(chǎn)制造商的生產(chǎn)工藝水準(zhǔn)。因此，在汽車開閉件的生產(chǎn)制備問題上生產(chǎn)制造商對(duì)其還是較為重視的?；诖耍疚南群?jiǎn)要說明汽車開閉件的類型，并簡(jiǎn)要梳理了幾種較為重要的汽車開閉件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以供相關(guān)汽車開閉件的從業(yè)者進(jìn)行參考和借鑒。

關(guān)鍵詞 汽車 開閉件 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)

汽車開閉件作為汽車車身中制備流程較為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)部件，主要包含有零部件沖壓與制備、包邊焊接、零部件裝配、總成組裝等制備工藝，可以說是汽車車身上安裝附件最多的總成，因此，在汽車零部件尺寸配合和工藝技術(shù)方面均有相當(dāng)嚴(yán)格的要求。汽車開閉件作為汽車車身的重要運(yùn)動(dòng)部件，在靈活性、密封性、堅(jiān)固性等關(guān)鍵的特性上則易于顯露出其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題，這樣極易影響著汽車產(chǎn)品的使用品質(zhì)。因此，這就對(duì)汽車開閉件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更多的需求，以期達(dá)到人們的要求。

一、汽車開閉件的分類

汽車開閉件通常被稱之為可以開閉的汽車零部件，也就是通過鉸鏈等聯(lián)結(jié)到汽車車身上的零件和部件的總成，一般包含有車門開閉件、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋開閉件、行李箱蓋開閉件、天窗開閉件等，主要應(yīng)用在電子件、塑料件、鈑金件等方面的領(lǐng)域，是汽車車身較為關(guān)鍵的部件總成。依照功能來分，汽車開閉件的分類見圖1所示。

二、汽車開閉件設(shè)計(jì)要點(diǎn)簡(jiǎn)述

在對(duì)汽車開閉件進(jìn)行分類的基礎(chǔ)上，本文結(jié)合當(dāng)前關(guān)注較多的幾類汽車開閉件的設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的論述。

（一）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩和后行李箱的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在對(duì)汽車艙蓋進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在鉸鏈處設(shè)計(jì)成向內(nèi)收口的形式，要不然在打開的過程中會(huì)形成干涉，其設(shè)計(jì)應(yīng)注意：艙蓋的最大開啟度應(yīng)稍微大于處在被支撐情形時(shí)的開啟度，且其被支撐情形時(shí)的高度要達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；在對(duì)艙蓋內(nèi)板進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，基準(zhǔn)主大面和外板的關(guān)系是偏置關(guān)系，約有3～5mm的偏置距離，而中空內(nèi)板則存在有15～35mm的偏置距離；艙蓋和外板采用周圍包邊的連接形式，除此之外，內(nèi)外板間可均勻布置有涂膠點(diǎn)，涂膠區(qū)域應(yīng)設(shè)計(jì)凸起的特征；在對(duì)艙蓋內(nèi)板實(shí)施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)其強(qiáng)度不可太大，通常在發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋中間區(qū)域配置一條貫穿的橫筋，應(yīng)確保撞擊時(shí)不可碰斷鉸鏈進(jìn)到乘客艙。因此，相對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)罩和后行李箱蓋來說，可自行選取發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)板的幾何形狀，然而在設(shè)計(jì)過程中也應(yīng)注意幾個(gè)要點(diǎn)：因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)罩和后行李箱蓋的最初形態(tài)和最大開度的關(guān)系，不管是鉸鏈、撐桿和空氣彈簧，這些部件所能起到的均為支撐力的作用；把發(fā)動(dòng)機(jī)罩和后行李箱蓋開啟到約定的角度時(shí)，通常在90°左右，這些部件都不會(huì)和前后擋風(fēng)窗玻璃相碰觸，而是維持在大約10毫米的最小間距；同時(shí)還要考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)罩和后行李箱蓋的加工工序、輕量化、車身的防護(hù)和最低成本的原則。通常發(fā)動(dòng)機(jī)罩和后行李箱蓋所需的附件不多，也無須限位，因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核的時(shí)候僅需要校核發(fā)動(dòng)機(jī)罩和后行李箱蓋在活動(dòng)的時(shí)候不應(yīng)和周圍零部件干涉即可。

（二）車門鉸鏈的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在進(jìn)行車門鉸鏈的設(shè)計(jì)時(shí)，其應(yīng)能確保車門可適應(yīng)汽車設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)路線，并依照車門的活動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng)。假設(shè)車門鉸鏈在設(shè)計(jì)上存在問題，那么對(duì)于乘客來說進(jìn)出則無法保證，因此對(duì)車門鉸鏈的合理設(shè)計(jì)是相當(dāng)重要的。車門鉸鏈通常由鉸鏈和限位器組成，它可明確車門和車身的相對(duì)位置，同時(shí)可把控車門活動(dòng)的軌跡。可以說通過車門鉸鏈可將車門和車身相互連接起來，并可繞上下方向的同一軸線回轉(zhuǎn)且相互結(jié)合。總的來說，在對(duì)車門鉸鏈進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)滿足以下設(shè)計(jì)要求：要想符合汽車制造廠商的要求，則應(yīng)對(duì)車門鉸鏈的表面實(shí)施防腐蝕操作；在最大開度角和最小關(guān)閉角方面，在進(jìn)行車門鉸鏈設(shè)計(jì)時(shí)均應(yīng)不小于設(shè)計(jì)所需的車門開度角和車門關(guān)閉角，同時(shí)對(duì)配備有車門開度限位器的車門鉸鏈在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確保其限位的可靠性；同時(shí)在縱向和橫向載荷方面，車門鉸鏈應(yīng)可承受110N的縱向負(fù)荷和890N的橫向負(fù)荷，且不可脫開；在實(shí)施耐久性試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)確保車門鉸鏈可經(jīng)受10萬次的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后車門鉸鏈還可正常使用。

（三）汽車門鎖的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

門鎖和上下鉸鏈一同組成車門的三個(gè)受力點(diǎn)，所以需要門鎖高度的較為合理的位置應(yīng)位于鉸鏈軸線中心垂直面處。此外，門鎖的位置也要確保車門可成功的開啟和鎖止，這就要求在設(shè)計(jì)的后視圖中門鎖鎖舌的中心線一定要和鉸鏈軸線平行，所允許的偏差應(yīng)控制在±1°內(nèi)。尤其需要關(guān)注的是，門鎖所處的位置需確保玻璃具有足夠升降的地方，除了門鎖本體外，門鎖上相應(yīng)的附件，運(yùn)動(dòng)拉桿裝置等配件均可不在玻璃活動(dòng)的軌跡中出現(xiàn)，因此在后視圖中應(yīng)校隊(duì)門鎖到門外板表面的空間余量。在對(duì)車門鎖扣到車門內(nèi)板鴨嘴口之間的距離的設(shè)計(jì)時(shí)，通常有兩種設(shè)計(jì)方案，其一為假設(shè)鎖扣超過車門內(nèi)板表面的情況下，則可直接留夠鎖順當(dāng)開啟和鎖止的余量，超過鎖體口邊緣3mm；其二為假設(shè)鎖扣為超過車門內(nèi)板表面的情況下，則需要鎖扣到車門內(nèi)板鴨嘴口的距離在超過鎖體口邊緣的情形下達(dá)10毫米以上。這兩種設(shè)計(jì)方案均考慮汽車撞擊后人們還可順利的開啟車門所確定的。

（四）車門外把手的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

車門把手在設(shè)計(jì)的后視圖中應(yīng)進(jìn)行顯示和定位。在旋轉(zhuǎn)車門把手時(shí)做到無干涉，同時(shí)旋轉(zhuǎn)的角度也要確保鎖的開關(guān)行程。通常對(duì)車門外把手進(jìn)行安裝時(shí)要有三個(gè)安裝點(diǎn)和一定位銷，同時(shí)門把手和外表面間一定要設(shè)有減振墊，這樣不僅可以實(shí)現(xiàn)減震的目的，也可以實(shí)現(xiàn)密封。設(shè)計(jì)門把手外板結(jié)構(gòu)時(shí)，除了確保車門外把手安裝構(gòu)造和強(qiáng)度外，還要可容易沖壓。通常情況下門外把手設(shè)計(jì)在車門外板的棱線處，同時(shí)要確保車門外把手運(yùn)動(dòng)部分的旋轉(zhuǎn)沒有干涉，旋轉(zhuǎn)角度也要確保鎖的開關(guān)行程。此外，車門把手的設(shè)計(jì)開角行程應(yīng)大于可使車門開啟所要的行程。

（五）玻璃升降器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

玻璃升降器作為汽車車窗玻璃關(guān)鍵升降設(shè)備，其首要目的則為完成車窗玻璃的任意升降，同時(shí)確保車窗玻璃具有較好的氣密性。因此，對(duì)玻璃升降器進(jìn)行設(shè)計(jì)也是汽車開閉件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)合理與否，則關(guān)系到汽車車窗是否可以開啟和閉合。因此，在對(duì)玻璃升降器實(shí)施設(shè)計(jì)時(shí)，最重要的就是玻璃導(dǎo)軌的曲線的明確和其合理的安裝。在安裝的時(shí)候，應(yīng)明確電機(jī)和導(dǎo)軌的安裝方位，然而玻璃導(dǎo)軌的曲線通常由B柱和玻璃型面所確定，車窗玻璃在移動(dòng)至最低位置時(shí)和車門內(nèi)板底部的距離不可小于12毫米。

（六）密封條的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在絕大部分的汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，由于車身各區(qū)域的功能結(jié)構(gòu)有所區(qū)別，因此密封條斷面結(jié)構(gòu)也會(huì)有所區(qū)別。盡管零件結(jié)構(gòu)存在差別，但是在搭接關(guān)系和焊接關(guān)系方面則是較為相似的，比如不一樣的車型但在相同區(qū)域處其密封條的構(gòu)造則基本上是相近的。此外，密封條也應(yīng)考慮到密封標(biāo)準(zhǔn)和不同的構(gòu)造也有些許的變化。因此在進(jìn)行密封條的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)主要其設(shè)計(jì)的要點(diǎn)：其一是斷面方面的設(shè)計(jì)，應(yīng)確保密封條的斷面處于裝配情況下，這可有利于對(duì)密封條斷面實(shí)施檢測(cè)和修改，密封面和密封條應(yīng)處于干涉狀態(tài)，但不宜太大和太少。通常設(shè)定為有效壓縮尺寸的1/3～1/2內(nèi)，則可確保密封條的密封效果，同時(shí)也不至于活動(dòng)件在活動(dòng)時(shí)形成很大的摩擦力。

三、結(jié)語

汽車開閉件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是汽車車身設(shè)計(jì)過程中較為關(guān)鍵的內(nèi)容，其重要性和復(fù)雜程度是毋庸置疑的。因此在對(duì)汽車開閉件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，除了全面考量標(biāo)準(zhǔn)、功能、結(jié)構(gòu)因素外，同時(shí)也要綜合考量主機(jī)廠的工藝裝備和工藝能力，嚴(yán)格把控相關(guān)汽車車身開閉件設(shè)計(jì)品質(zhì)，以獲得滿足性能要求的開閉件產(chǎn)品。

（作者單位為中國(guó)汽車技術(shù)研究中心）

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