汽車滑動(dòng)門外偏量模型研究

周福榮 劉晶

【摘 要】文章對(duì)滑動(dòng)門外偏量進(jìn)行模型簡(jiǎn)化，通過簡(jiǎn)化模型得出不同位置外偏量與導(dǎo)軌分布的數(shù)學(xué)關(guān)系，根據(jù)得出的數(shù)學(xué)關(guān)系指導(dǎo)滑動(dòng)門前期設(shè)計(jì);定義了滑動(dòng)門車門姿態(tài)，通過簡(jiǎn)化模型量化了車門姿態(tài)的評(píng)估方法，可用于分析和指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)中車門姿態(tài)的調(diào)整。

【關(guān)鍵詞】汽車;滑動(dòng)門;外偏量

【中圖分類號(hào)】U463.834 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2020）03-0044-02

0 前言

滑動(dòng)門作為汽車常用的側(cè)門類型，普遍應(yīng)用在微型商用車、商務(wù)MPV，滑動(dòng)門約束條件的特殊性決定了開啟的平順性，成為評(píng)估車門性能的重要指標(biāo)[1]，而與平順性關(guān)聯(lián)的外偏量則是評(píng)估車門的直觀數(shù)據(jù)，因此研究滑動(dòng)門外偏量及其簡(jiǎn)化模型，在設(shè)計(jì)和實(shí)際生產(chǎn)中有著重要的指導(dǎo)意義。

1 滑動(dòng)門系統(tǒng)相關(guān)定義

1.1 汽車滑動(dòng)門的定義

汽車滑動(dòng)門是通過上走輪臂、中走輪臂和下走輪臂分別在上導(dǎo)軌、中導(dǎo)軌和下導(dǎo)軌沿著固定軌跡移動(dòng)的車門[2]。

1.2 最小外偏量的定義

能夠保證滑動(dòng)門正常打開的最小Y向車門位移，用D表示，該位移量與3個(gè)因素有關(guān)，分別是門厚度A，運(yùn)動(dòng)安全距離B、門上附件Y向高度H，其關(guān)系如下：

D=A+B+H（1）

1.3 滑動(dòng)門運(yùn)動(dòng)模型的基本形式

簡(jiǎn)化的滑動(dòng)門運(yùn)動(dòng)模型有兩種：第一種是上、中、下導(dǎo)軌處車門的外偏量相同，該種模型是理想的運(yùn)動(dòng)模型，能夠保證車門打開時(shí)車門上所有部件不存在相對(duì)移動(dòng)，即車門完全平移打開。第二種是上、中、下導(dǎo)軌處車門的外偏量不同，外偏量由上到下逐漸增加，該種模型是實(shí)車普遍采用的模型，在車門打開時(shí)，車門會(huì)在X-Z平面小角度傾斜后再進(jìn)行平移[3]。

1.4 滑動(dòng)門車門姿態(tài)

因?yàn)樯?、中、下?dǎo)軌處車門外偏量不同，所以車門打開后在X-Z面上呈現(xiàn)小角度的傾斜，此時(shí)車門X方向的不同位置外偏量也會(huì)有差異，主要體現(xiàn)在滑動(dòng)門前上角與后上角Y向差異，前下角和后下角Y向差異，以上差異在評(píng)估滑動(dòng)門開啟狀態(tài)時(shí)稱之為車門姿態(tài)。

2 滑動(dòng)門不同位置外偏量關(guān)系

一般確定滑動(dòng)門最小外偏量的區(qū)域在中導(dǎo)軌位置，主要影響部件為搖窗機(jī)手柄或扶手臺(tái)，以上零件在車門正常打開時(shí)的最小Y向位移確定為該車的最小外偏量。為保證側(cè)圍沖壓要求和走輪臂的垂直剛度要求，一般在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)盡量壓縮該處尺寸，即保證該處沖壓和剛度要求的前提下使該處外偏量實(shí)現(xiàn)最大化，該處最小外偏量用D1表示。

上導(dǎo)軌位置的外偏量主要受車身內(nèi)頭部空間和導(dǎo)軌支撐件的沖壓要求決定，其中頭部空間要求是決定性因素，增大該處外偏量會(huì)直接壓縮乘員頭部空間，進(jìn)而不滿足總布置要求。此外，考慮到?jīng)_壓板材拉延成型的實(shí)際情況，應(yīng)適當(dāng)減小外偏量。對(duì)于上導(dǎo)軌位置的外偏量一般按照平臺(tái)化處理，即一個(gè)平臺(tái)采用一個(gè)定值進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以更好地規(guī)避設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。該處最小外偏量用D2表示。

下導(dǎo)軌位置的外偏量主要由車身大梁Y向布置和車門下部扭轉(zhuǎn)要求決定，車身的承載性要求是車輛設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，下導(dǎo)軌的布置需要在不影響大梁布置的前提下進(jìn)行，因此下導(dǎo)軌前端應(yīng)在Y向盡量靠近大梁，滿足導(dǎo)軌支架焊接操作空間及安全距離即可;此外，下導(dǎo)軌直線段的-Y向應(yīng)盡量向滑動(dòng)門內(nèi)板靠近，保證滑動(dòng)門下部扭轉(zhuǎn)剛度滿足要求即可。該處最小外偏量用D3表示。

在Z方向上，上導(dǎo)軌的布置受滑動(dòng)門分縫和門洞影響;中導(dǎo)軌布置主要受造型影響;下導(dǎo)軌的布置受地板和滑動(dòng)門下部門洞影響;上導(dǎo)軌到中導(dǎo)軌的Z方向距離用L1表示;中導(dǎo)軌到下導(dǎo)軌的Z方向距離用L2表示。

車門外偏量、導(dǎo)軌分布數(shù)模及簡(jiǎn)化模型Ⅰ如圖1所示。

模型Ⅰ中外偏量和導(dǎo)軌分布的關(guān)系如下：

（D1-D2）/（D3-D2）=L1/（L1+L2））（2）

假設(shè)上走輪臂處外偏量D2不變，如果中導(dǎo)軌處車門外偏量增加Δ，下導(dǎo)軌處外偏量增加值X，由公式（2）可得出：

X=（L1+L2）Δ/L1（3）

通過模型簡(jiǎn)化得出公式（3），可以看出中走輪臂位置增加外偏量與下走輪臂處外偏量為正相關(guān)，且增加量只與上、中、下導(dǎo)軌的分布相關(guān)。

3 調(diào)整外偏量對(duì)車門姿態(tài)的影響

在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，Y向可調(diào)整的走輪臂主要是上走輪臂和下走輪臂，中走輪臂外偏量一般不可調(diào)整，以下分析調(diào)整上、下導(dǎo)軌外偏量對(duì)車門姿態(tài)的影響。車門簡(jiǎn)化模型Ⅱ如圖2所示，其中上、中、下走輪臂位置分別為e、c和a，門寬為L，上導(dǎo)軌到中導(dǎo)軌的Z方向距離用L1表示;中導(dǎo)軌到下導(dǎo)軌的Z方向距離用L2表示，其中e、a、d和b又分別稱為滑動(dòng)門前上角、前下角、后上角和后下角。

分析上走輪臂處外偏量對(duì)車門姿態(tài)的影響，調(diào)整上走輪臂外偏量，且中走輪臂和下走輪臂均按照固定形式，即調(diào)整上走輪臂時(shí)，前上角e會(huì)繞著ac連線以e到ac的垂線h1為半徑進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng);同時(shí)，后下角b會(huì)以ac連線以b到ac的垂線h2為半徑進(jìn)行反向轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)調(diào)整上走輪臂e處外偏量Δ時(shí)，后下角外偏量y與Δ的關(guān)系如圖3所示。

y=（h2/h1）Δ

其中，

h1=（L1+L2 L/■;h2=L2 L/■

y=L2Δ/（L1+L2）（4）

同樣，可采用相同模型評(píng)估下走輪臂外偏量對(duì)車門姿態(tài)的影響，當(dāng)調(diào)整下走輪臂a處外偏量Δ時(shí)，后上角外偏量y與Δ的關(guān)系如下：

y=L1Δ/（L1+L2）（5）

通過模型簡(jiǎn)化得出公式（4）和公式（5），可以看出上走輪臂位置外偏量與后下角外偏量為正相關(guān)，下走輪臂位置外偏量與后上角外偏量呈負(fù)相關(guān);且變化量只與上、中、下導(dǎo)軌的分布相關(guān)。

4 總結(jié)

簡(jiǎn)化的滑動(dòng)門外偏量模型Ⅰ在車門子系統(tǒng)設(shè)計(jì)前期可以快速得出下導(dǎo)軌位置外偏量具體數(shù)值，能夠更直接地評(píng)估工程和造型可行性，減少工程和造型反復(fù)，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期;簡(jiǎn)化的滑動(dòng)門外偏量模型Ⅱ定義了滑動(dòng)門車門姿態(tài)，量化了車門姿態(tài)的工程描述;此外，該模型可用于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)中滑動(dòng)門調(diào)整，使實(shí)際操作有準(zhǔn)確的理論依據(jù)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]滕平，劉晶.基于UG的滑動(dòng)式車門運(yùn)動(dòng)軌跡平順性分析方法[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2018（10）：92-93.

[2]周福榮，施華灘，韋逢義，等.滑動(dòng)門上走輪臂與上導(dǎo)軌干涉問題研究[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2015（3）：24-26.

[3]劉鵬飛.汽車滑移門系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和多剛體動(dòng)力學(xué)建模與參數(shù)優(yōu)化[D].上海：上海交通大學(xué)，2013.