汽车门部件结构设计
概 述
车门是汽车车身的主要部件之一，它不仅为司乘人员上下车提供方便的条件，而且与整车动力性（空气动力性）、舒适性（风流噪声、密封等）和使用性能（开启方便灵活）等有着密切的关系，同时对整车造型起着协调作用，并直接影响车身外形的美观。
一、车门的结构型式——分类
现代汽车的车门结构型式很多，一般可按下述几种方式进行分类： 1．按运动形式，分为：
①旋转式
向上旋转开启的车门。近年轿车上出现的一种—c)翼开式前方旋转的车门；
近年轿车上出现的向上—b)垂直旋转式、内摆门等；常见的司机门、折叠门—a)水平旋转式??
?
??
②平移式——拉门、外摆式车门（外移门）等。
2．按结构，分为： ·无骨架式——车门由内外两部分冲压钣件组焊而成，大部分司机门、 折叠门均采用此结构；
·有骨架式——车门内外蒙皮焊接在骨架上——外摆式乘客门。 3．按门叶的数目，分为：
·单叶式（单扇门）——如司机门、安全门、单叶乘客门等；
平移式
旋转式
·双叶式——乘客门 ）
双叶外移门（一前一后—平移式旋转折叠(两叶一组)—折叠式旋转式
·四叶式——四叶式折叠门（两叶一组），主要用于城市客车。
各类车型的驾驶员用门，货车及轿车车门多为旋转式，开门方向可以向前（顺开），或往后（逆开）。顺开门在行车时较为安全。 平移门（外移门）主要用于客车的乘客门。 4．按有无运动轨道，分为： 有轨式、无轨式
二、对车门设计的要求
1．具有必要的开度，并能使车门停在最大开度上，以保证上、下车方便；
2．安全可靠。关闭时能锁住，行车或撞车时不会自动打开；
3．开关方便，操纵方便——升降玻璃，锁止等，或在低气压下（≤0.3MPa）
也能开启灵活;
4.具有良好的密封性——涉及密封胶条特性、设计精度、间隙大小、配
合精度等；
5．具有足够的刚度，不易变形下沉，行车时不振响；
6．制造工艺好，易于冲压成形，便于安装附件和维护调整；
7.外形上与整车协调；
8．操纵机构必须易于接近，便于调整保养。
外摆式车门设计
近年来，随着客车技术的发展和造型技术的进步，以及对客车乘坐舒适性要求的不断提高，在长途和旅游客车上，外摆式车门逐渐代替了传统
的折
叠式车门。相对于折叠式车门，外摆式车门具有以下优点：
1.开度大，保证上下车方便；
2.具有良好的密封性，且密封简单；
3.开关方便、灵巧，操纵方便；
4.刚性较好、不易变形下沉, 行车时不易产生振动噪声；
5.外形与整车协调, 无凹陷, 行车时空气阻力小, 造型美观；
6.制造工艺好，便于冲压成型。
一、外摆门的设计要求
外摆门设计除了要满足客车车门设
计的一般要求外，还须满足以下要求：
①启闭灵活、平稳，开关速度适中，
接近关闭时应缓冲，行驶中能有效锁止；
②乘客门可由驾驶员、售票员单独
控制或共同控制，但必须设有表示乘客
门所处状态的信号装置；
③在可能夹住乘客的乘客门边缘，应在其每扇门的全长上安装宽度至少为４０mm的橡胶密封条；
④除城市客车外，其余客车都应安装门锁；
⑤车门所用的密封胶条应无漏光、无脱空等明显的装配缺陷；
⑥车门无开裂和锈蚀，不得有可能使人至伤的尖锐突出物；
⑦内、外装饰材料应具有阻燃性；
⑧必须使用安全玻璃（一般为钢化玻璃），且符合GB9656的要求；
⑨门窗不允许张贴遮阳膜之类的妨碍驾驶员视野的装饰物或附加
物。
二、外摆门的结构
外摆式乘客门的门扇靠回转臂支撑, 依靠转轴的转动带动门扇作近似于平行移动的运动。
右图为该类车门的结构简图。
门体通过两个销轴与回转机构的
两转臂连接, 两转臂焊接在转轴
上, 转轴底端装在轴承座的推力
轴承内, 轴承座固定在地板骨架
上, 转轴上端靠轴套支架固定于
门框上。在门体的下部设置一导
向杆, 它的一端用球铰与门体相
连, 另一端用球铰固定在门踏步
骨架的下部。
三、外摆门的运动设计
1.外摆式乘客门的结构参数模型
外摆式乘客门的结构参数模型
L：门框的宽度； O：转轴中心；
D：下拉杆的活动铰支点； E：下拉杆的固定铰支点；
F‘：主动臂活动铰支点；
F ：门扇处于开启位置时的主动臂活动铰支点。
2.外摆式乘客门的运动原理
外摆式乘客门的运动原理即四连杆机构的运动，简化如下图。
当杆c绕O点转动时，杆a也按杆c同一方向运动，而杆b则作平行移动。如果将杆b作成门体，杆c作为主动臂，杆a作为下拉杆（约束杆），杆d作为车体，则此机构即构成外摆式平移乘客门的运动系统。
外摆式乘客门运动原理图
3.外摆式乘客门的运动设计方法
·运动设计具体就是确定：
·转轴中心点O的位置；
·主动臂活动铰支点F的位置；
·下拉杆的活动铰支点D及下拉杆的固定铰支点E的位置。
⑴转轴中心点O的位置、主动臂（弯臂）活动铰支点F的置的确定
主动臂带动乘客门运动，它的长短和位置将会直接影响乘客门的运动、开度和位置，确定O点、F点的方法有作图法和计算法。
采用作图法确定O点和F点的位置时，先定其中一点，通过作图法求作另一点。以下介绍利用作图法先确定O点，再确定F点的方法。
①作两条与门体内蒙皮相平行且距离为e的直线(c值已经确定)；
②初定a1=1/2*l，初定x值；
③以O点为圆心，OF1为半径画圆，交q线于F‘1；
④x1为a值取a1时对应的残留量，比较x1与x的大小，当x1在x 所允许的变化范围内时即可确定F1的位置就是F点的位置；
⑤当x1不能满足条件时，加大或减小a ，同样方法，给a取值a2，重复③④，直到满足条件为止。但是有一点，a的值不能太小，即F点不能离门宽中心太远。否则就要考虑O点位置的调整。
⑵下拉杆两端的铰接中心点D、E位置的确定
为了车门在运动过程中尽可能的平稳，约束杆与车门的铰接点应尽量布置在车门的靠近前边缘的地方，且应尽量位于门体厚度方向的中央，这样下拉杆（约束杆）的活动铰支点D就确定了。
下拉杆（约束杆）的固定铰支点E的确定：
a.连接D和D1，并作其垂直平分线，那么E点必位于垂直平分线上；
b.作直线DE平行于OF,交DD1的垂直平分线于E点，则OFDE为平行四边形，此时门体必能做平移运动；
c.分析用上述方法作出的E点是否符合要求。
⑶外摆式乘客门的运动轨迹计算(即特征点T的轨迹)
说明：X轴与车身纵向平行，且指向车后方，Y轴与车身横向平行，且指向车外，转轴中心O与坐标原点O重合。φ1, φ2, φ3, φ4, φ5
分别为L1,L2,L3,L4,L5与OX方向的夹角。
通过车门的运动设计，即O、F、D、E点的确定过程可知，在具体确定固定铰接点的过程中，我们首先应考虑采用完全的平行四连杆机构，以保证车门的平动特性，并在客观允许的条件下尽可能的将D、E点外移，以使该平行四连杆机构的四个铰接点位于同一直线上。同时尽量缩短下拉杆和弯臂的长度，这样可以保证车门开启瞬间T点的速度方向与车身横向的夹角很小，接近于垂直，从而保证车门与门框的间隙可以很小，又保证了车门的完全平动的特性。
四、外摆门的提升量的确定
原则：门体提升量的大小必须与：
①门框和门体的密封胶条尺寸、形状；
②限位锁止块的尺寸、形状；这四方面相协调。
③门泵所允许的提升量；
④门框及门体铝型材的尺寸、形状。
Z：门体的提升量；
Z1：由限位锁止块所决定的门体的最小提升量；
Z2：门框上部与门框密封胶条1的短部下平面之间的距离；
Z3：两胶条根部顶平面之间的距离；
Z4：门框密封胶条1的长部的长度；
Z5：门框密封胶条1的短部下平面与门体密封胶条2的根部顶平面之
间的距离。
五、外摆门的密封
乘客门是灰尘、雨水、噪声进入客车内的主要通道之一，乘客门密封性的好坏关系到客车的乘坐舒适性。
良好的密封不仅可以防尘防雨，还可以起到隔绝车外噪音的作用。
防雨密封限值
防尘密封限值
车门属于活动部件，只能采用密封胶条来进行密封。
乘客门的密封包括门体前、后边框密封，门体上边框密封，门体下部密封。
1.门体前、后边框密封
门体的前、后边框采用右图所示的双密封结构可以获得良好的密封效果。
2.门体上边框密封
门体前、后边框密封门体上边框密封
3.门体下部的密封
此处的密封应根据门扇与踏步处的结构形式，密封形式采取右图的密封结构。胶条被门扇上提时压缩，形成良好的密封。
六、外摆门的骨架设计
外摆门的骨架比较简单，其骨架设计中最重要的问题及难点是保证车门的弧度与侧围弧度和车门立柱的配合。
七、结束语
以上仅就客车外摆式乘客门的结构和设计作了一般性的介绍。在实际设计工作中，还需根据具体车型的具体结构不断地调整。
按上述方法作图后, 应按比例制作简单的模型, 验证其是否与门框立柱发生干涉, 并保证车门与门框周边间隙最小。
另外, 设计中还应校核支撑机构的强度, 以免由于支撑机构强度不足而引起车门下垂、倾斜, 造成关闭不严、门锁失灵、行驶中振响等故障。
外摆式乘客门具有许多优点, 现在世界上大部分客车都采用了这种乘客门结构。此外，也有一些厂家采用电动外摆式乘客门。
外摆式乘客门也存在一些不足, 如开启时要求车外空间较大, 而关闭时转臂机构又占据了车内较大空间。所以, 外摆式乘客门大多用于旅游客车和长途客车上。
气动双扇折叠门设计
现代公交客车车门基本上都采用了双内摆门结构，而折叠门在我国上世纪则是车门的主导产品。传统气动折叠门虽然在密封、噪声等方面与内摆门相比都处于劣式，且因结构局限，门体难以与整车造型协调一致，故渐有淡出之势。但由于设计、工艺简单，在普通型客车上仍有采用。
主要用于中、大型客车的乘客门。
一、特点：
①乘客门由两叶门扇组成，相互用铰链联接；
②由气动门泵驱动，实现关、闭；
③适用于远距离操纵。——大量中低档客车使用。
优：·结构简单，制造方便，成本低；
·操纵方便——只需驾驶员控制气源开关；
·开启、关闭可靠；
缺：·密封性较差——上、下门缝和门轴处密封困难；
·门开启、关闭将占用一定的踏步空间——使踏步台阶削去一块；
·难以与车身外形协调；
·门开启、关闭过程中噪声较大。
由于上述缺点，限制了这种门在中、高档客车上的使用，但因结构简单、成本低、可靠，目前在中、低档大客车——长途、团体、城市客车上得到了广泛采用。
二、折叠门的结构
气动折叠乘客门是以客车自身气源为动力，依靠门泵的往复运动带动门轴旋转，从而实现乘客门的开关。
右图为气动折叠乘客门，主要由气泵、
导向、锁止、限位、门体等装置组成。
①门泵机构置于门上部罩壳内，主动门
体与门轴连成一体，门轴上端靠轴套固定
在门泵托盘上，并与气泵的转臂连接，传
递动力；
②门轴下端装在轴承座的球轴承上，轴
承座固定在地板骨架上。
③从动门体通过铰链与主动门体相连，
其上端装有导向轮，可以在导轨内运动，保证乘客门关闭时在Y轴上的位置；
④在导轨两端及从动门体下端还分别装有上、下限位装置，以保证乘客门起闭时的临界点和关闭时的位置。
二、折叠门的运动机理
一般用几何分析法研究折叠乘客门的机械运动原理，找出其运动规律和运行轨迹（见右图），从而确定导向轮1、铰链2、从动门体3、主动门体4、门轴5、门泵之间的相互装配位置，并作模型验证其是否与门框等部件发生干涉，然后确定乘客门与车体的周边间隙。
折叠乘客门的作图校核：
1）确定从动门导向轮在车身X方向的固定点
分析主动门体、从动门体的运动轨迹可以发现，导向轮始终在滑道内沿X 方向运动，主动门体、从动门体在铰链的作用下，始终与X轴构成一等三角形，即长度b 应与a 等长。
2）折叠乘客门最小启动角A的设定
分析主动门体、从动门体的运动轨迹和乘客门开启时的状态可以发现，当启动角A 为0 时乘客门净宽最大，同时保留了乘客门正常关闭的最小启动角度，从而确定出乘客门开启状态时上限位块需固定的位置 c 值。
三、车门的自锁与摩擦角
1．导向机构设计
①滑块导向
滑块导向的折叠门简图如图所示，取滑块为分析对象：
折叠门结构简图滑块受力图驱动作用力： Q=Q′——驱动力
摩擦力： F=Q·sinθ= Q′·sinθ
当驱动力Q足够大且保持不变时，F随偏角θ↑而逐渐↑，F→F max的偏角θ在力学上称为摩擦角，用φm表示。
只要：θ≤φm，则无论F怎样大，滑块都保持静止状态→自锁现象。
当θ再增大，滑块将沿导轨运动。
摩擦角φm的大小与滑块及导轨材料和表面状况——粗糙度、温度、湿度等有关。常用材料的摩擦角见表：
常用材料的摩擦角
②滚轮导向
将图中的滑块换成滚轮,以滚动代替
滑动,可大大减少摩擦阻力。受力分析
如图。
滚轮在驱动力Q作用下临界滚动时:
θ=φm——偏角=摩擦角
θ′sinθ·R=θ′cosθ·δ
联解上两式得：φm=arctg
R
式中：R——滚轮半径；
δ——滚动阻力系数，对钢质导轮和钢轨：δ=0.5。
5.0
则摩擦角：φm=arc tg
R
一般，随R↑→φm↓。见下表：
滚动摩擦角（钢轮——钢轨）
折叠门不发生自锁的条件：（不被卡死）
θ>φm——偏角θ>摩擦角φm
可见，只要所选的偏角符合上述条件，即可保证折叠门不发生自锁。因此，θ角的选定是折叠门设计的关键问题之一。
折叠门的死域S：
S的最小值S min与摩擦角φm的关系为：
S min=2Lsinφm
式中：L——折叠门单扇宽度，mm。
上式表明，当门单扇宽度确定后为克服车门自锁所必须的最小死域S min由摩擦角φm所决定。
由滑动摩擦角和滚动摩擦角的表中数值比较可知：
一般情况下：φm滚<φm滑
所以：①采用滚轮导向是减少车门死域S，提高车门开度的一个有效措施。
②车门能否自锁仅与偏角θ的大小有关，与驱动力（门泵）Q 的
作用位置和方向无关。
可见，在设计折叠门时，设置产生驱动力Q的门泵只须从省力和具体运动结构方面去考虑，而无须考虑车门的自锁。同时，采用滚轮导向，可以提高车门开度。
三、传动机构设计
折叠门的传动机构设计可以采用作图法和解析法。
作图法——作图工作量较大，误差较大。
原因：运动过程中，机构的受力情况不断变化，影响机构受力情况的参数很多。此外，存在不可避免的作图误差。
解析法——可对整个运动循环的一系列位置进行分析，使设计者了解传动机构各参数变化时对传动机构受力情况的影响，为改进设计提供依据。
缺点：计算工作量大，必须借助计算机完成。
1．计算模型建立
①基本假设：
a）车门及各受力杆件均为刚性体；
b）忽略各传动副的内摩擦；
c）不考虑制造和安装误差。
②建立数学模型：
根据基本假设，可把折叠门传动机构简化为图示平面运动机构模型来进行研究。
图中：1-主门板；2-副门板；3-气缸；R —车门关闭度；
A 、
B —门泵尾部安装尺寸； x 、c —活塞杆端部连接点位置尺寸； Q —门泵活塞推力；
F —与乘客接触的门板边缘作用力
1°建立门泵固定端位置尺寸B 的函数关系式： 设：车门全开情况下，φ=φ0≥φm S=S 1 而：B 2=X ·cos φ+C ·sin φ
B 1=[S 2-（A+X ·sin φ-
C ·cos φ）2]1/2
则：B=X ·cos φ0+ C ·sin φ0+[S 12-（A+X ·sin φ0-C ·cos φ0）2]1/2 ···①
若令：φ=90°，即可求得关闭时的B 值，此时 S=S 2。
B 90°=C+()222
X A S +- 2°建立门泵长度的函数关系式：
将①式展开得：S 21=A 2+B 2+C 2（sin 2φ+cos 2φ）+X 2（sin 2φ+cos 2φ） +2X （Asin φ-Bcos φ）-2C （Acos φ+Bsin φ） 由三角函数基本关系知：sin 2φ+cos 2φ=1
∴ S 1=[A 2+B 2+C 2+X 2+2X （Asin φ-Bcos φ）-2C （Acos φ+Bsin φ）]2
1
……②
3°建立力的函数关系式：
由受力图，对0点取矩：
T ·sin2φ·L=Q ·cos （180°-θ0-θ1）·X+Q ·sin （180°-θ0-θ1）·C ·····③
展开得：2TLsin φcos φ=-Q （cos θ0cos θ1-sin θ0sin θ1）·X + Q （sin θ0cos θ1+cos θ0cos θ1）·C ······③ 根据力的平衡可得：
T ′sin φ=F+N ·f ， T ′cos φ=N ……④ ∵ cos θ0=
2
2
C
X C + ， sin θ0=
2
2C X X +
由余弦定理得：
而 T=T ′
将上面关系式代入③、③′式，整理后可得：
⑤
当车门全部关闭时，设S=S 2，由图根据几何原理可得：
∵ cos α=
2S X A +， sin α=2
S C
B - ∴ P ·L=Q ·cos α·C+Qsin α·X =Q ·
2S X A +·C+Q ·2
S C
B -·X 而：S 2=22)()(
C B X A -++ ……⑥
当车门全部关闭时，车门的锁止力P 为：
P=Q ·2
)()(S L C B X X A C ?-?++?
2
22222212)
(cos C X S B A S C X ++-++=
θ2
22
2222222212)()(4sin C X S B A S C X C X S +--++-+=θ)
(sin 2]2/)[(Q 2
2
2
2
2
2
2
2
f t
g L S B A S C X C X F -??--++-+=φφ
=
2
)(2)()
(Q C B X A L XB CA -++?+ ……⑦
2．求解方法 ①约束条件
1°行程 门泵一旦选定，门泵尾部到活塞杆端部的长度S 的最大值
S max ，最小值S min 即定。 为保证最大开度，应使 S 1>S min ； 考虑一定余量，取：S 1=S min +5mm ； 为保证车门能完全闭合，应使 S 2
N
f
N F ?+，即tg φ0>f 0 因此，车门处于最大开度情况下不能自锁。
根据要求，车门在气压0.3MPa 的情况下，应能启闭灵活。由于结构和制造精度等方面的原因，考虑到一定的余量。
取： F ≥2N 来控制。 3°乘客门安全条件的限制
按有关标准，在正常的气压条件（0.6MPa ）下，开启或关闭车门的力达135～155N 时，乘客门应回复到初始位置。
国际公共汽车研究委员会指出，把一个直径为100mm 外裹编织物的圆柱体挤压在关闭的门扇页之间，用少于180N 的力能取出它。为此，规定：
在：sin φ=（1-L
50
）时，车门边缘的推力F 应小于155N 。 另外，在危险情况下，应保证乘客或救援人员在车内和车外能强行打开车门。因此，门泵压力在0.6MPa 时，求得的车门锁止力：P<300N 。
②程序编制
按以上所建数学模型，编制计算程序。 ③数据输入
1°输入车门开度角φ0——φ0的值根据车门的结构而定。 一般：φ0>φm ——自锁角 2°输入φm =arcsin （1-L
50
）——确定在正常气压0.6MPa 关闭时，车门边缘的作用力；
3°输入门泵推力Q 1（气压0.3MPa ）、Q 2（气压0.6Mpa ），以及门泵最小长度S min 和最大长度S max ；
因为门泵一旦选定，在气压一定的情况下推力Q 一定，S min 、S max 一定。
4°输入折叠门单扇宽度L 和门上门泵安装点距门的距离C 。L 、C 值可根据需要确定。
5°为选择满足约束条件的X 值和A 值，将X 、A 作为循环变量输入。 设：循环变量X 的初值为X 1，终值为X 2，增量ΔX ； 循环变量A 的初值为A 1，终值为A 2，增量ΔA 。
四、车门关闭速度分析
对②式求导，可得车门运动速度方程，即车门速度随开度角φ的变化关系。该部分的内容由大家自学推导。
最后可得：当φ大于某值时，恒有： cos φ B ） 即在φ大于某值时，恒有： 0<φ d dV 门 可见，当φ大于某值时，关门速度随着φ角的增大而↓，满足国际公共汽车研究委员会提出的“关门速度要适中，在最后的1/3段要逐渐减速”的要求。 Equipment Manufactring Technology No.10，2008 优化设计在现代结构设计中占有十分重要的地位，它能使工程设计者从众多的设计方案中获得较为完善的或最为合适的最优设计方案，是虚拟设计和制造的重要环节，并贯穿于设计和制造的整个过程。结构优化设计通常可根据设计变量的类型划分为尺寸优化，形状优化，和拓扑优化三类。目前，尺寸优化的理论和应用已趋于成熟，形状优化的理论已经基本建立，正在着重解决实际应用方面的问题。结构的拓扑优化由于其理论和计算上的复杂性而成为结构优化设计中最富挑战性的研究领域［１］。一方面拓扑优化大大减少了建模方面的工作量，另一方面它可以在改善或保持结构性能的基础上大大减轻结构的质量。近年来，随着汽车工业的快速发展，日益突出的能源问题和为了满足对汽车设计的新要求，对汽车零部件和机械结构开展拓扑优化设计具有重要的意义。 １连续体结构拓扑优化的方法及常用算法 １．１连续体结构拓扑优化的方法 连续体结构拓扑优化是在一定空间区域内寻求材料最合理分布的一种优化方法。在进行连续体结构拓扑优化设计时，其初始设计区域一般采用基结构法进行描述。所谓基结构法，就是把给定的初始设计区域离散成足够多的单元，形成由这些若干单元构成的基结构，再按某种优化策略和准则从这个基结构中删除某些单元，用保留下来的单元描述结构的最优拓扑。基结构法可借用有限元分析时所使用的网格单元，只需在优化初始阶段进行一次网格划分，在整个优化过程中可保持网格划分不变，这使得基结构法较易实现，称为目前结构拓扑优化中应用最为广泛的方法。连续体结构拓扑优化多采用基结构法的拓扑优化方法主要有以下三种［２～３］。 １．１．１均匀化方法 均匀化方法就是以Ｂｅｎｄｓｏｅ、Ｋｉｋｕｃｈｉ提出的均匀化理论为基础引入微结构，将设计区域离散成许多带有孔洞的微结构单胞，对连续体进行拓扑优化，通过优化计算确定其材料密度呈０～１分布，由此得出最优的拓扑结构。它适用连续体基于应力和位移约束或频率约束的拓扑优化分析。１．１．２变密度法 变密度法是从均匀化方法发展而来的一种方法。其基本思想就是引入一种假想的密度值在［０，１］之间的密度可变材料，将连续结构体离散为有限元模型后，以每个单元的密度为设计变量，将结构的拓扑优化问题转化为单元材料的最优分布问题。这种方法主要应用于多工况应力约束下的平面结构、三维连续结构及结构碰撞问题等方面。 １．１．３变厚度法 变厚度法是最早被采用的拓扑优化方法，属于几何（尺寸）描述方式。这种方法将薄板或薄壳可能占据的整个区域划分成有限个单元，假定所有单元的厚度是均匀的，把这一模型作为初始模型进行优化。这样优化求得的最优设计将是一个带孔洞的，厚度均匀的薄板或薄壳。 １．２结构拓扑优化设计的常用算法 合理的优化算法的选择对于结构的拓扑优化设计是非常重要的，我们应该根据我们所要优化的工程结构（如结构拓扑优化数学模型的特点，优化目标函数的性质，约束函数非线性的复杂程度，以及优化要求达到的计算精度等）来选择一个合适的优化算法。目前，工程结构中常用的拓扑优化算法主要有以下三种［３～４］。 １．２．１优化准则法 优化准则法是拓扑优化算法中的分析型算法，在拓扑优化当中应用十分很广。这种方法理解方便，数学推导简单明了，不需要对变量求导数，因此计算量小。缺点是仅仅适用于单目标，单约束问题的优化。因此不适应对复杂问题进行分析求解。常用的优化准则方法一般包括ＯＣ算法，ＣＯＣ（ｃｏｎｔｉｎｕ－ｕｍ－ｂａｓｅｄｏｐｔｉｍａｌｉｔｙｃｒｉｔｅｒｉａ）算法和ＤＯＣ（ｄｉｓｃｒｅｔｉｚｅｄｏｐｔｉｍａｌｉｔｙｃｒｉｔｅｒｉａ）算法以及ＤＣＯＣ（ｄｉｓｃｒｅｔｉｚｅｄｃｏｎｔｉｎｕｕｍｏｐｔｉｍａｌｉｔｙｃｒｉｔｅｒｉ－ａ）算法。 基于HyperMesh/OptiStruct的汽车 零部件结构拓扑优化设计 刘庆，侯献军 （武汉理工大学汽车工程学院，武汉４３００７０） 摘要：基于结构拓扑优化在优化设计中的重要性，介绍了拓扑优化的方法和常用算法，建立了基于ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ／ＯｐｔｉＳｔｒｕｃｔ的结构拓扑优化设计流程图，最后在考虑了三种不同载荷工况下，进行了汽车控制臂的拓扑优化，最终使得优化结构质量更轻。 关键词：拓扑优化；汽车控制臂；ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ；ＯｐｔｉＳｔｒｕｃｔ 中图分类号：Ｕ４６３文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－５４５Ｘ（２００８）１０－００４２－０３ 收稿日期：２００８－０７－１０ 作者简介：刘庆（１９８３—），男，河南新乡人，硕士研究生，研究方向：发动机排放控制与电控技术；侯献军（１９７３—），男，河南新乡人，副教授，研究方向：发动机排放与节能控制、车用动力新型装置。 42 汽车门部件结构设计 概述 车门是汽车车身的主要部件之一，它不仅为司乘人员上下车提供方便 的条件，而且与整车动力性（空气动力性）、舒适性（风流噪声、密封等）和使用性能（开启方便灵活）等有着密切的关系，同时对整车造型起着协调作用，并直接影响车身外形的美观。 一、车门的结构型式——分类 现代汽车的车门结构型式很多，一般可按下述几种方式进行分类： 1．按运动形式，分为： ①旋转 式 向上旋转开启的车门。 近年轿车上出现的一种—c)翼开式前方旋转的车门； 近年轿车上出现的向上—b)垂直旋转式、内摆门等；常见的司机门、折叠门—a)水平旋转式②平移式——拉门、外摆式车门（外移门）等。 2．按结构，分为： ·无骨架式——车门由内外两部分冲压钣件组焊而成， 大部分司机门、折叠门均采用此结构； ·有骨架式——车门内外蒙皮焊接在骨架上——外摆式乘客门。 3．按门叶的数目，分为： ·单叶式（单扇门）——如司机门、安全门、单叶乘客门等； 平移式 旋转式·双叶式——乘客门） 双叶外移门（一前一后—平移式旋转折叠(两叶一组） —折叠式旋转式·四叶式——四叶式折叠门（两叶一组），主要用于城市客车。 各类车型的驾驶员用门，货车及轿车车门多为旋转式，开门方向可以向前（顺开），或往后（逆开）。顺开门在行车时较为安全。 平移门（外移门）主要用于客车的乘客门。 4．按有无运动轨道，分为： 有轨式、无轨式 二、对车门设计的要求 1．具有必要的开度，并能使车门停在最大开度上，以保证上、下车方便； 2．安全可靠。关闭时能锁住，行车或撞车时不会自动打开； 3．开关方便，操纵方便——升降玻璃，锁止等，或在低气压下（≤0.3MPa） 也能开启灵活; 4.具有良好的密封性——涉及密封胶条特性、设计精度、间隙大小、配 合精度等； 5．具有足够的刚度，不易变形下沉，行车时不振响； 6．制造工艺好，易于冲压成形，便于安装附件和维护调整； 7.外形上与整车协调； 8．操纵机构必须易于接近，便于调整保养。 《汽车概论》项目六认识汽车的总体结构 任务四汽车电气——仪表装置 教学设计 易门县职业高级中学武绍元 一、教材分析地位与作用 汽车仪表装置选自机械工业出版社出版的《汽车概论》第六章，第四节。是在学生掌握了汽车发展概况、汽车车标文化和相关汽车VIN代码和汽车的相关参数后引入的新知识。 通过本节课的教学,使学生了解汽车仪表板的主要形式和作用,常见的仪表图标和报警指示灯,熟悉这些图标的含义及工作原理、工作过程及相关的排除方法。使学生初步掌握汽车维护、修理的基础知识;对汽车的基本使用性能及其评价指标有较深的认识. 2、教学目标 （1）知识目标 ①掌握仪表的种类、作用与使用方法。 ②理解电子化仪表的特点 ③学会仪表显示常见故障和相应的排除方法。 （2）过程与方法目标 ①能对汽车仪表和故障指示进行检测、诊断和排除。 ②具备识读和分析仪表的能力 （3）情感态度与价值观目标 ①培养学生实事求是的科学态度，提高学生分析问题和运用知识的能力 ②激发学生学习热情，调动学生的积极性 ③培养学生的合作精神与竞争意识，形成良好的职业素质 3、教学重点、难点 根据教学内容与学情分析，我确定了本节课的教学重点和难点。 教学重点：仪表板上的仪表指示用意 教学难点：相关仪表报警图标的含义及故障排除方法 4、突破重难点的方法 （1）、通过实物演示结合多媒体教学图片，让学生获得直观感受，在教师的引导下有目的地进行学习，实践教学是培养学生实践能力的重要环节，坚持理论与实践相结合，为学生提供了多种有利于加强实践技能训练和创新意识培养。 （2）、学生分组合作探究，并用图片、语言引导学生操作、观察、思考。在研究问题过程中，提倡多种学习方式，使学生成为知识“发现者”、“创立者”，充分激发学生的创造性思维。 （3）、用问题导学，明确知识点。使学生的学习、探索、观察、思考的目标很清楚，很有针对性。充分调动了学生的积极性，真正成为课堂的主人。 （4）、从学生实际出发，以学生已有知识为依托，从易到难，由简到繁，层层深入，步步推进。加强学生的动脑、动手能力，体现技能为先的教学理念。 （5）、教材处理：教材上的教学内容比较笼统、模糊，我有意识的将汽车仪表板作为汽车电气突出重点进行讲解和演示，目的是让学生注意知识之间的联系，体现逻辑的整体性。并让学生感知其实我们所学的知识不是孤立的，以便实现课程的综合性。 1.设计的目的 设计是培养机械工程类专业学生应职应岗能力的重要实践性教学环节，它要求学生能全面综合地运用所学的理论和实践知识，进行零件机械加工工艺规程和工艺装备的设计。其基本目的是： （1）培养工程意识。 （2）训练基本技能。 （3）培养质量意识。 （4）培养规范意识。 2设计的基本任务与要求 2、1、设计任务 （1）设计一个中等复杂的零件的加工工艺规程； （2）设计一个专用夹具； （3）编写设计说明书。 2、2、设计基本要求 （1）内容完整，步骤齐全。 （2）设计内容与说明书的数据和结论应一致，内容表达清楚，图纸准确规范，简图应简洁明了，正确易懂。 （3）正确处理继承与创新的关系。 （4）正确使用标准和规范。 （5）尽量采用先进设计手段。 3设计说明书的编写 说明书要求系统性好、条理清楚、语言简练、文字通顺、字迹工整、图例清晰、图文并茂，充分表达自己的见解，力求避免抄书。 第一章工艺设计与工装设计 1．基本任务： （1）绘制零件工件图一张； （2）绘制毛坯—零件合图一张； （3）编制机械加工工艺规程卡片一套； （4）编写设计说明书一份； （5）收集和研究原始资料，为夹具结构设计做好技术准备。 （6）初步拟定夹具结构方案，绘制夹具结构草图，进行必要的理论计算和分析。选择最佳的夹具结构方案，确定夹具精度和夹具总图尺寸、公差配合与技术要求。 （7）绘制夹具总图和主要非标准件零件图，编写设计说明书。 （8）编制夹具特殊使用维护、操作、制造方面的说明或技术要求。 2．设计要求： （1）应保证零件的加工质量，达到设计图纸的技术要求； （2）在保证加工质量的前提下，尽可能提高生产效率； （3）要尽量减轻工人劳动强度，必须考虑生产安全、工业卫生等措施； （4）在立足本企业的生产条件基础上，尽可能采用国内外新技术、新工艺、新装备； （5）工艺规程应正确、完整、简洁、清晰； （6）工艺规程应满足规范化、标准化要求； （7）夹具设计保证工件的加工精度； （8）提高生产效率； （9）工艺性好； （10）使用性好； （11）经济性好。 3．方法和步骤： 3．1生产纲领的计算与生产类型的确定 生产类型生产纲领（件/年） 大批生产小型零件（4KG）2800 汽车零部件料架设计心得 生产包装形态 生产线原则上要求纸包装不能上线，因此适用于总装车间的生产包装可分为周转箱、非标中空板箱、仓储笼、专用产品料架四种形态，在此只介绍专用产品料架的包装形态。 专用产品料架，又可分为周转用产品架和线边固定存放架。这与投料的物流路线与投料方式有关，周转用产品架可满足：对换投料，线边固定存放架一般适用填补投料，但另需要投料容器与之搭配使用。对供应商来说，我们原则要求使用周转用产品架，除非由于零件特性等原因不适用产品架进行周转投料的，可考虑设定固定存放架和投料容器（有的直接是运输包装）的搭配包装方式。 料架材料 产品架的主体材料为金属管材，材质为Q235，一般要求的规格为40*40，30*30，25*25，20*20，40*25。考虑到动态运输，以及一个产品架顺引多个产品架的实际情况，所以框体要求不使用20*20的规格，而内部结构则尽量使用20*20的管材，以减轻重量和方便操作。 产品架的辅材起缓冲、防护作用，辅材材料为帆布、橡胶（脱硫）、尼龙、珍珠棉、PE发泡材料、PVC板材等。更多内容访问汽车物流包装网。 产品架分类 产品架的分类方式有数种之多，比如按结构分类、按运输方式分类、按材料分类、按被包装物性质（是否属于危险品、易碎品等）分类等，但各种分类标准归根结底是在决定产品架的结构，所以我在此处只以产品架的结构为分类标准 产品架按结构分类，主要分为以下几种：1、层掀板结构，2、货格结构，3、固定取放结构，4、货格变形结构，5、悬臂结构，6、箱、笼结构，7、组合结构，8、通用相配结构。 层掀板结构 层掀板结构产品架由多层翻版组成，每层翻版能够绕一端掀起，掀起后用气弹簧、机械弹簧或其他支撑结构支撑起而不会轻松落下，以便取用下一层的零件。每层翻版的面层配有一些限位结构，用于摆放、限位零件；有些产品架的翻版底层（相对面层而言）会固定一些缓冲材或其他限位结构，用于紧固下一层零件（一般这样的结构，产品架还需加做一个翻版顶盖，用于紧固顶层的零件），或者是防止零件向上窜动冲击上层翻版的底层而造成零件的划伤。层掀版结构的产品架，结构紧凑，零件摆放的密度大，空间浪费小，对生产线位置紧张的**来说，是值得推广的。但是，该结构产品架一般是只能在用完上一层的零件后才能打开取用下一层的零件，所以一般用于严格排序的零件，或者是零件品种较少，每个产品架只放一个品种的零件，多个产品架又能在生产线上布开的情况。 另外，对层掀板结构进行变形，将每层一块掀板分开做成两块，每块单独操作，互不干涉，这样就可以摆放两种图号的零件进行排序。这种变形的结构满足严格的类排序零件。所谓严格类排序，是指严格按照车型信息对零件进行排序，但由于零件特性使得限位结构不能适用所有零件，而使得排序的零件分开摆放的排序投料方式。更多内容访问汽车物流包装网。翻版的支撑装置有三种，气弹簧（自由型气弹簧）、机械弹簧（线形弹簧）、机械支撑杆。使用机械弹簧只是利用其拉力，翻版在掀起时要不会落下，平躺时要有力使之不易颠起，这样弹簧的安装位置非常不易确定，并且对弹簧自身的疲劳失效、强度、防锈等方面有很高要求。机械支撑杆滑动槽的表面要求较高，喷漆或生锈以后，掀起或放下翻板不易操作，活动不畅，并且容易受到震动而脱槽致使翻版跌落。 第八章前车门系统结构设计 第一节概述 1.前车门系统零部件结构组成： 一般情况下，前车门系统零部件包括：车门钣金焊接总成、车门铰链、车门玻璃、玻璃呢槽、玻璃升降器总成、玻璃导轨、内外挡水条、门锁总成（含锁体、锁扣、锁芯、内外把手等）、车门限位器总成、车门内饰板等。如图1所示。 图1 前车门系统零部件组成 车门钣金焊接总成是车门系统各零部件的安装载体，因此车门的结构布置设计是否合理、车门的结构刚性和结构强度是否能够满足车门系统各零部件的功能实现就成了车门系统设计的主要内容。 车门钣金焊接总成组成零件：车门外板、车门内板、车门防撞梁、车门玻璃导轨、车门锁安装加强件、车门铰链安装加强件、外后视镜安装加强件及其它局部加强件等。如图2所示。 图2 车门钣金焊接总成零部件组成 2.车门系统设计的基本技术要求： （1）车门开启时应保证乘员上下车的方便性，要合理确定车门数，车门的开口位置，设计车门的开口大小和形状，并且车门要能够停留在最大开度的位置上。 （2）车门在开启过程中不应和车身的其它部位发生干涉。 （3）车门关闭后，要锁止可靠、安全，行车中车门不会自动打开。 （4）车门机构操纵要方便，包括车门开关自如，玻璃升降轻便等。 （5）车门应具有良好的密封性能。 （6）具有大的透光面，满足侧向视野要求。 （7）门体应具有足够的强度和刚度，保证车门工作可靠，减小车门部分振动，提高车辆侧向碰撞的安全。 （8）车门应具有足够的安装刚度，防止车门下沉。 （9）车门应具有良好的制造工艺。 （10）车门造型上应与整车协调一致，包括外表面形状，覆盖件的分块，门缝的设计和内饰。 3.车门系统设计的原则： 结构设计指导书 汽车车身是指汽车上起覆盖、载客、载货等作用的部分。另外承载式车身还包括主车架部分，非承载式车身有时将车架单列。 车身结构设计就是在总布置确定包络空间和结构布置后，搭建模型以支撑这个空间和实现结构布置的过程。 车身结构设计的目的： 一、基本包络支撑功能 二、工艺性（冲压工艺，焊接工艺，涂装防腐工艺，工艺孔（线束过孔，零部件安装、焊接过孔，零件减轻孔）） 三、零件强度，刚度 结构设计件分类： 按照功能分为：外板件，结构功能件和结构加强件 一、车身本体 1．1车身概述（白车身的特点：薄板，钣金） 1．1．1车身分类（承载式，非承载式，半承载式定义，有缺点） 根据法规和行业标准分类后确定车身部件的组成。 1．2车前板制件 1．2．1部件结构组成及相关附件 1．2．2 结构功能 1．2．3结构设计要点 1．2．3．1设计条件输入（总布置参数，造型参数） 1．2．3．2零件设计要点（法规空间布置和要求，附件安装，部件组装包括定位工序基准、焊接可操作性，密封性，防腐结构，该部件特有的设计注意点） 1．2．3．3关键断面解析（典型车型的关键断面对比解析） 1．3车身底架与地板，车身悬置 1．4前围 1．5车身侧围、后围、顶盖 1．6车门 1．6．1部件结构组成及相关附件 轿车车门一般由门体、车门附件和内饰盖板三部分组成。 （一）门体：车门外板、车门内板、车门加强横梁、车门框、车门加强板 （二）车门附件：车门铰链、车门开度限位器、门锁机构及内外手柄、车门玻璃、密封条。 （三）内饰盖板：固定板、芯板、内饰蒙皮、内扶手。 1．6．2 结构功能 轿车车门的设计要求 （一）车门开启时应保证乘员上下车的方便性。要合理确定车门数、车门的开口位置、设计的开口大小和形状。并且车门要能停留在最大开度的位置上。 （二）车门开启过程中不应与车身的其他部位发生位置干扰。 （三）车门关闭时，要锁止可靠、安全，行车中不会自动打开。 （四）车门机构操作方便，包括开关车门自如，玻璃升降轻便等。 汽车前照灯技术状况的检测(教学设计) 广东省佛山市顺德区郑敬诒职业技术学校谭顺翔 授课班级：汽车评估选修班授课时间：2009年4月23日教材：汽车服务业系列丛书（机械工业出版社）《汽车评估》(张克明主编) 课题(教学内容)：汽车前照灯技术状况的检测课时：1学时（45分钟）一、教材分析处理 (一)教材的地位和作用 《汽车评估》是汽车运用与维修专业的一门专业选修课。 本节课选自汽车服务业系列丛书教材(机械工业出版社)《汽车评估》(张克明主编)第四章第八节。这一章是汽车评估中对汽车技术状况检测部分，掌握好本节课的知识和技能，学生能正确评估汽车照明电气系统的工作状况。 (二)教学目标 根据本节课教学内容及教学大纲的要求，参照学生现有的知识水平和理解能力，可确定如下的教学目标。 1．知识目标：(1)掌握利用屏幕检测前照灯的光束位置的方法；(2)掌握利用前照灯检验仪检测前照灯的发光强度和光轴偏斜量的方法。 2．能力目标：通过讲(教师的讲解)、演(教师演示)、练(学生自己做工作页) 结合，让学生掌握汽车评估中汽车技术状况检测的操作方法，为日后学习和工作打好基础。 3．思想目标：培养学生良好的思考及分析问题的习惯和规范的操作程序，以应对其工作后将遇到的千变万化的技术问题，增强其工作信心。 (三)教学重点、难点的确定 综合本教材的前后内容，以及学生的实际情况，本节课的重点是：利用屏幕检测前照灯的光束位置的方法。 本节课的难点是：利用前照灯检验仪检测前照灯的发光强度和光轴偏斜量的方法。 (四)教材处理 原则上课程教学按教材的顺序和推进。为拓展学生的知识面，增加了一些 相关的知识和方法。 二、教学方法 本节课采用讲授的教学模式。 借鉴“任务驱教学法”的原理，设计“工作页”，将重点内容问题化、设置问题启迪学生思维，让他们带着问题去学，知道学什么，怎样学，达到什么目的。 演示法、启发诱导法相互渗透、密切配合，利用演示法让学生直接地学习汽车评估检测的方法；利用启发诱导法巧妙地设疑，激发学生求知欲，创设兴奋点。 以学生为中心，教师充分发挥主导，创设工作情境，发挥学生的主体作用和主观能动性，抓住可利用的兴奋点，鼓励学生积极探索。 三、学法指导 (一)通过采用“工作页”，使教学目标细化，让学生明确学什么，为什么学，学到什么程度，用目标激励法来吸引学生注意力和意志力，创造学习情境。 (二)讲、练、演紧密结合，引导学生探索，强化他们对知识的巩固、消化、吸收和灵活运用，并转化为能力。 四、教学媒体和教具 为完成本节课的教学目标，需配备：多媒体平台、多媒体教学课件。 五、教学过程 （一）复习(5分钟) 1、前面学了关于汽车技术状况鉴定的检测项目哪些?（发动机功率的检测、气缸密封性的检测、汽车燃油消耗量的检测、驱动力的检测、前轮定位的检测、转向盘的检测等） 2、随便说个检测项目，比如说前轮定位包括哪些重要的参数?（主销后倾，主销内倾，车轮外倾，前轮前束） (二)新课引入(3分钟) 本节课首先说汽车技术状况的鉴定是汽车评估的基础与关键，而前照灯的检测又是汽车技术状况鉴定中的重要内容，所以说前照灯的检测也是汽车评估中的重点。然后用手电筒的照射说明前照灯的两个特性——照射方向与发光强度。在说明照射方向时，提问：前照灯照射方向应该如何控制？(此处设疑，留下悬念， 汽车仪表板总成造型综述 仪表板简称I/P（Instrument panel）,是汽车内饰的重要组成部分。 一、造型 仪表板是全车控制与现实的集中部位，仪表板的造型重点是对驾驶员操作区域的设计。现代轿车设计中，绝大多数的操纵开关都是供驾驶员专用的，所以，仪表板造型首先以驾驶员为之对仪表的可视性和对各种操作件的操作方便性为依据。在视觉效果上，仪表板位于市内视觉集中的部位，其形体队成员也有很强的视觉吸引力，应强调其造型的表现效果。 1.仪表板的布置 在不至仪表板是要根据相关标准来选用和确定所有仪表、显示器和主要操纵控制间的位置，此外还要从结构空间进行人机工程验证，其中包括视野性、手、脚活动范围、肘部空间、手伸及界面、按钮区布局等诸多方面。同时，在形体设计时，还要注意仪表板面的反光效果，既要提高仪表的可见度，又要通过表罩的漫反射方法减少炫光，还要防止仪表板上的高光点在风窗玻璃的内表面形成反射影像，以免干扰驾驶员的视觉。必须对仪表板的表面进行消光或亚光处理，已获得舒适安全的驾驶感觉。 仪表板上安装的仪表和各种器件大都来自不同的厂商，涉及时要保证个不同厂商器件的颜色、质感、纹理的统一，还要注意仪表表面、指针、屏显、数字、警示灯、刻度盘等的形体、颜色及灯光效果的统一，这些在方案设计初期都要处理妥当，为后期的细化和局部设计做好准备。 2.仪表板的造型分类 仪表板的器件按其功能一般划分为驾驶操控区、乘用功能区、保安区等几个部分 A区：驾驶员和副驾驶员共用的区域 B区：驾驶员座位操作区 C区：唯有驾驶员操作区 D区;A、B、C区以外的区域 现代汽车的仪表板造型概念以趋于多元化，通过不同的仪表指示区、中置控制区、按键功能区的划分和形体的连接可以组合成多种形式。按照仪表板的大的体面关系和结构分块形式基本可以分为以下几种类型： （1）仪表板上下分块式 成型零部件结构设计 成型零部件的结构设计包括凹模结构设计、凸模结构设计以及螺纹型芯和螺纹型环的结构设计等。 1 .凹模结构设计 凹模用于成型塑件的外表面，又称为阴模、型腔。按其结构的不同可分为整体式、整体嵌人式、局部镶嵌式、大面积镶嵌式和因壁镶嵌式五种。总体来说，整体式强度、刚度好，但不适用于复杂的型腔。镶嵌式采用组合的模具结构，使复杂的型腔加工相对容易，可避免采用同一材料，可利用拼接间隙排气，但易在塑件表面留下镶嵌块的拼接痕迹。 对凹模的各种结构类型分别介绍如下。 ( 1 )整体式。由整块金属材料直接加工而成，如图4 一55 所示，用于形状简单的中小模具。特点是强度高、刚性好。 ( 2 )整体嵌人式。将整体式凹模作为一种凹模块直接嵌人到固定板中，或嵌人模框中，模框再嵌人到固定板中。适用于塑件尺寸不大的多腔模。特点是加工方便，易损件便于更换，凹模可用冷挤压或其他方法单独加工，型腔形状与尺寸一致性好。图4 一56 ( a ) 所示为凹模从凹模固定板下部嵌人，用支承板、螺钉将其固定;图4 一56 ( b )所示为凹模从凹模固定板上部嵌人。 ( 3 )局部镶嵌式。当凹模局部形状复杂，或某一部分容易损坏需要经常更换，常采用局部镶嵌式结构。如图4 一57 所示，其中，图4 一57 ( a )所示为嵌入圆销成型塑件表面直纹;图4 一57 ( b )所示为镶件成型塑件的沟槽;图4 一57 (。)所示为镶件构成塑件圆环形筋槽;图4 一57 ( d )所示为镶件成型塑件底部复杂的构形。 ( 4 )大面积镶嵌式。对于底部或侧壁形状复杂的凹模，为了便于加工，保证精度，将凹模做成通孔式的，再镶上底，或将凹模壁做成镶嵌块。适用于深腔或底部、侧壁难于加工的组合型模具型腔，但各个结合面的研磨、抛光增加了工时.图4 一58 ( a )所示为侧壁和底部大面积镶拼的凹模结构;图4 一58 ( b )所示为底部大面积镶嵌的结构，采用圆柱面配合。 汽车结构设计： 汽车的结构设计，是确定汽车整车、部件(总成)和零件的结构。也就是说，设计师需要考虑由哪些部件组合成整车，又由哪些零件组合成部件。零件是构成产品的最基本的、不可再分解的单元。毫无疑问，零件设计是产品设计的根基。零件设计时，首先要考虑这个零件在整个部件中的作用和要求；其次，为了满足这个要求，零件应选用什么材料和设计成什么形状；最后，零件如何与部件中其他零件相互配合和安装。 1.材料选择 按照零件所使用的材料，可分为金属材料和非金属材料两大类。金属材料又可分为钢铁(黑色金属)材料和有色金属材料两大类。汽车所采用的非金属材料种类繁多。钢铁是汽车上所使用的最重要的材料，占全车重量的大部分。钢铁的主要优点是强度、刚度和硬度高，耐冲击和耐高温，因而用于汽车上载荷大、高温、高速的重要零件。所谓强度高，就是这种材料可承受较大的力而不被破坏；所谓刚度高，就是这种材料可承受较大的力而变形很小。汽车的零件在工作时，有的零件承受拉力而有伸长的趋势；有的零件承受压力而有缩短的趋势；有的零件承受弯曲力矩而趋于弯曲变形；有的零件承受扭转力矩。事实上，许多汽车零件的受力比上述例子复杂得多。如汽车变速器的轴就同时承受了拉、压、弯、扭多种力。汽车零件不仅是承受静载荷，而且，由于汽车的行驶随路况变化，还要承受十分复杂的动载荷。作为设计师，必须充分考虑零件的受力情况，经过周密的计算，确保零件的强度和刚度的数值在允许的范围内。 2.零件的形状 确定汽车零件的形状，也要花费设计师许多心血。例如，发动机气缸体的形状就非常复杂，需要设计气缸和水套，考虑与气缸盖、油底壳的接合，安装曲轴、进气管、排气管和各种各样的附属设备，乃至气缸体内部细长的润滑油通道……，所有这些因素都应考虑周全，每个细节均不能遗漏。汽车车身零件的形状就更特别，既不是常见的平面或圆柱体，也不是简单的双曲面或抛物面，而是造型师根据审美要求而塑造的。在确定零件的形状时，还需要考虑零件的制造方法，例如零件在机床上怎样装夹定位，刀具怎样加工，半成品怎样传送、堆叠等。 3. 汽车布局 一部汽车的布局元素包括发动机、传动系统、座舱、行李舱、排气系统、悬挂系统、油 汽车门饰板检具设计结构解析摘要：概述了汽车门饰板与周边零件的匹配关系，从匹配关系出发阐述了检具结构设计的合理性，还介绍了门饰板检具的摆放、定位及检测块的设计，重点描述和对比了2种定位方式对于检测结果的影响，并分析了各匹配位置的检具结构设计。 关键词：门饰板；检具；匹配；定位基准：检测块 0引言 门饰板是装饰车门内部重要的塑料零部件，随着车内饰板的发展，现在高端车也选择注射后进行软包覆。成型门饰板常用改性PP复合材料，PP属于热塑性材料，具有刚度不足、塑性较好的特点。门饰板的装配方式常与本体配合的尼龙卡扣过盈拍入门钣金孔内固定，卡扣材质为PA66，比PP的强度和刚度较高，属于工程塑料。与门饰板匹配的部件主要有：仪表板组件、门钣金、内水切、三角窗饰板（窗框饰板）、侧窗框饰板等。门饰板作为整车内饰的重要零件，其与部件的匹配状态直接影响整车的感知质量，对其尺寸的控制很关键，因此检具的结构设计直接影响产品尺寸检验的真实性。以下探讨了一种门饰板检具模拟装车状态的定位及检测方式。 1门饰板与周边部件的匹配关系分析 图1所示为某SUV轿车门饰板与周边部件的匹配关系。从图1可以看出，门饰板装配在门内钣金上，周圈与门内板匹配，门饰板周圈的间隙及面差检测是其关键控制尺寸。在关门状态时，上部与仪表板总成匹配，驾驶员及副驾驶侧可以直观地看到这2个零件的匹配间隙， 此处的尺寸检测是关键尺寸之一。门饰板上部两侧与窗框饰板匹配，而上侧一整条均与门玻璃间隙匹配。 2检具设计要点分析 2.1零件在检具中的摆放方式 为真实测量零件尺寸装配时与整车其他零件的实际匹配情况，门饰板检具一般按照在车身的装配位置摆放，如图2所示。模拟装车位置摆放可以避免产品自身重力因素对尺寸测量的影响。为便于观测零件基准与检具装配时的情况，在充分考虑检具强度的情况下，可在检具背部加工观测孔，可以伸手用塞尺进行探测。检具设计也应充分考虑人机操作的可行性，常规检具总高不能超过 1.4m，操作最低点勿低于0.5m，否则会影响操作。 2.2检具定位基准设计 （1）带卡扣上检具，检具为了再现实际门饰板与车身钣金的装配状态，一般定位基准都模拟钣金设计、门饰板带卡扣设计，则检具对应位置需设计为与门钣金孔大小及厚度一样的孔，如图4所示。由于卡扣与门钣金是过盈配合，为了在检测完成后顺利取件且不刮伤零件，该基准机构应设计为可打开的形式，常规使用刹车线装置实现锁紧及开合功能。由于该处基准需模拟钣金厚度，一般钣金厚度较薄约为0.8mm，而检具需重复使用，反复使用多次后，基准变形，为保证检具的耐用性，此处钣金厚为?0.8mm的有效宽度常规设计需小于2mm，且在根部进行R角加强处理。（2）某些车型不带卡扣上检具，卡扣安装面基准设计为在卡扣安装面处设计定位面，正面使用快速压钳压紧， 汽车车灯相关资料 一、汽车车灯发展历史 据说第一个汽车前大灯是家用手提灯。 1887年，一个驾驶员在黑暗的旷野上迷路时，一位农民用手提灯把他引回家。 1898年，波士顿举办美国首届汽车展览会，美国哥伦比亚号汽车将电灯作为前灯和尾灯，车灯从此诞生。最初的前大灯不能调光，所以在会车时有些晃眼，为了克服这个缺点，后来采用了附加光度调节器。这种前大灯可以在垂直方向移动，但驾驶员必须下车搬动夹具装置。 1916年，美国一个名叫C·H·托马斯的人为了让对方驾驶员在晚上能看到他打的手势，把一个带电池的灯泡装在手套上，由此转向信号灯幽默登场。 1938年，别克汽车制造商提供了转向灯作为选用的附件，但当时只在汽车尾部安装，到1940年以后汽车前面也装有转向信号灯了，而且信号开关具有随时调节的功能。 1906年，世界上第一次用一个蓄电池供电的电灯照明。 1909年，首次把乙炔灯作为变光装置。 1916年，美国使用了行车灯。 1920年，当选用倒档装置时，使用了倒车灯。 1920年，美国通用汽车公司首次安装了内灯。 1926年，通用汽车公司把大灯变光开关从方向盘移到地板。 1938年，第一次采用封闭的内灯。 1898年，美国电气公司将电灯抛物面反射镜推广于大灯，侧灯和尾灯。 从早期乙炔气前照灯发展到当今的自由面反射镜气体放电前照灯，差不多经历了120年，其演变过程如下： 第一代--乙炔气前照灯 前照灯具有高的轮廓亮度，乙炔气火焰的亮度比当时的电光源所能达到的亮度高出一倍，因而，在1925年以前使用的汽车前照灯几乎全是乙炔前照灯。 第二代--电光源前照灯 1913年带螺旋灯丝的充气白炽灯泡问世，因其具有较高亮度，给电光源前照灯开辟了广阔的前景。然而由于当时汽车电气设备系统的制约，直到1925年，电气照明才得到广泛的应用。 第三代--双光灯芯前照灯 具备有高轮廓亮度充气灯泡的电前照灯一装在汽车上，就出现了在交会车时因前照灯的强光造成驾驶员炫目而导致发生交通事故和撞车的严重问题。因而，对前照灯的设计提出了两个互不兼容的要求：一个是如何在不小于100m的距离内使道路和高度至少为的障碍物得到良好的照明；另一个是如何使迎面车辆驾驶员不炫目。汽车会车时的这种炫目问题，仍是汽车照明技术中最难以解决的问题。为解决会车炫目的问题，1924年，欧洲发明了双光灯芯前照灯之后，美国也出现了带双丝灯泡的前照灯。然而，欧洲和美国具备不炫目近光的前照灯的光学系统结构原理不尽相同。其灯泡的差异在于灯丝的形状和位置不同：配光镜的差异在于折光单元的图案和计算不同，因而，近光的配光也有所不同。近光系统分为欧洲系统和美国系统两种，两大系统的协调问题是当今世界汽车灯光发展的重大课题之一。 第四代--不对称近光前照灯 双光灯芯前照灯系统属于对称近光系统，近光光型的左右两侧完全相同，因而左、右两侧行驶皆适用。但由于行车光(远光)变到会车光(近光)时，视见距离缩短， 汽车仪表板设计简介 一、造型 仪表板是全车控制与现实的集中部位，仪表板的造型重点是对驾驶员操作区域的设计。现代轿车设计中，绝大多数的操纵开关都是供驾驶员专用的，所以，仪表板造型首先以驾驶员为之对仪表的可视性和对各种操作件的操作方便性为依据。在视觉效果上，仪表板位于市内视觉集中的部位，其形体队成员也有很强的视觉吸引力，应强调其造型的表现效果。 1.仪表板的布置 在不至仪表板是要根据相关标准来选用和确定所有仪表、显示器和主要操纵控制间的位置，此外还要从结构空间进行人机工程验证，其中包括视野性、手、脚活动范围、肘部空间、手伸及界面、按钮区布局等诸多方面。同时，在形体设计时，还要注意仪表板面的反光效果，既要提高仪表的可见度，又要通过表罩的漫反射方法减少炫光，还要防止仪表板上的高光点在风窗玻璃的内表面形成反射影像，以免干扰驾驶员的视觉。必须对仪表板的表面进行消光或亚光处理，已获得舒适安全的驾驶感觉。 仪表板上安装的仪表和各种器件大都来自不同的厂商，涉及时要保证个不同厂商器件的颜色、质感、纹理的统一，还要注意仪表表面、指针、屏显、数字、警示灯、刻度盘等的形体、颜色及灯光效果的统一，这些在方案设计初期都要处理妥当，为后期的细化和局部设计做好准备。 2.仪表板的造型分类 仪表板的器件按其功能一般划分为驾驶操控区、乘用功能区、保安区等几个部分 A区：驾驶员和副驾驶员共用的区域 B区：驾驶员座位操作区 C区：唯有驾驶员操作区 D区;A、B、C区以外的区域 现代汽车的仪表板造型概念以趋于多元化，通过不同的仪表指示区、中置控制区、按键功能区的划分和形体的连接可以组合成多种形式。按照仪表板的大的体面关系和结构分块形式基本可以分为以下几种类型： 汽车车门组成及各部件作用 一．组成及设计要求 1．组成： 门体分类： 1．整体式：窗框与车门内外板一体冲压成型； 2．框架式：窗框与门内外板分开制造，通过螺钉或焊接方式与内外板连接。 2．设计要求： ⑴．保证乘客上下车方便性，最大开度控制在65°～70°左右； ⑵．开启过程中不应与其他部位发生位置干涉； ⑶．车门关闭时要锁止可靠，不会在行车中自行打开； ⑷．车门机构操纵反便，包括关门自如，玻璃升降轻便等； ⑸．良好的密封性能要求； ⑹．具有大的透光面，满足侧向视野要求； ⑺．要有足够的强度与刚度，保证车门工作可靠、减小车门部分振动，提高 车辆侧向碰撞安全性，防止车门下沉； ⑻．良好的车门制造、装配工艺性； 二．门体结构： 1．车门外板：0.6～0.8mm的薄钢板冲压成型； 2．车门加强横梁：即车门防撞梁，有封闭的圆管截面形式，也有高强度钢板冲压成型； 3．车门内板：重要的支撑板件，又是车门附件的安装体，一般采用较厚的薄钢板。具有以下的特点： ⑴．需拉延出较深的周边形成门厚； ⑵．板面上需要冲压出各种形状的凸凹台，用于附件机构的安装； ⑶．冲压出各种加强筋，以提高刚性，减小振动噪声。 4．车门加强板：对门体局部加强而设置。 ⑴．内板面上安装车门附件机构的部位，提高安装部位的刚度和连接强度； ⑵．在门体安装铰链处、开度限位器处和门锁处等部位设置1.2～1.6mm厚的 加强板，与车门内板焊接； ⑶．车门内、外窗台处设置加强板，要考虑断面形式、密封条的固定安装结 构。 5．车门窗框：大多采用薄钢板冲压成型或滚压成型。 窗框结构断面要考虑的要点： ⑴．与车身侧围门框的正确配合； ⑵．良好的密封性能，密封条、玻璃导槽的布置和安装结构； ⑶．符合玻璃升降的要求； ⑷．窗框本身刚度，这对密封影响较大； ⑸．窗框与内、外板的连接结构。 交通与汽车工程学院 课程设计说明书 课程名称: 计算机应用基础课程设计 课程代码: 6011339 题目: 汽车零部件查询系统设计 年级/专业/班: 学生姓名: 学号: 开始时间: 2012 年 4 月 1 日 完成时间: 2012 年 4 月 12 日 课程设计成绩： 学习态度及平时成绩（30）技术水平与实际 能力（20） 创新（5） 说明书（计算书、图纸、分析 报告）撰写质量（45） 总分 （100） 指导教师签名：年月日 目录 摘要 (2) 1 引言 (3) 2 本程序主要功能 (3) 3 本程序结构设计 (4) 4 程序设计界面 (4) 5 程序代码 (10) 结论 (30) 致谢 (31) 参考文献 (32) 摘要 随着计算机的普及程序的应用也越来越受到重视，本次课程设计使用 Visual Basic 作为开发工具，进行了汽车零部件查询系统设计的程序设计，本系统主要完成对汽车零部件的管理，包括库存的添加、删除等。系统可以完成对各类信息的追加、浏览、修改、查询和计算等功能。 汽车零部件查询系统广泛应用于4S店汽车零部件的库存与销售管理工作中，要求其具有实用性强、使用方便、效率高和安全可靠等特点。本管理系统正是围绕以上几个方面进行开发的，在开发过程中充分考虑到本系统的应用特点，并进行了大量的检验，证明其的确达到了设计的要求，是一个已具备了实际应用能力的软件。 关键词：汽车零部件销售库存销售 1 引言 1.1 问题的提出 为适合现代企业发展的需要,汽车零部件管理已经成为困扰销售的一个难题,由于其费时和繁琐性，企业迫切需要一种专门为零部件管理而服务的工具。为此,简单的汽车零部件管理系统为此而制造出来。本简单程序是为汽车零部件管理而设计的,内容简单，使用方便。程序稍加变更可以适合对资源分配方面的杂事加以处理。 作为当代大学生，熟练的操作计算机是一种必备的素质。本次设计会让我们更加熟悉VB编程，把以前学过的一些东西又重新复习了一遍，并与实际结合起来，对我们能力的提升有了很大的帮助，还能促使我们在以后的实际应用中更好的应用VB编程来设计一些数据库管理系统。 2 本程序主要功能 汽车零部件管理系统是典型的信息管理系统，其开发主要包括后台数据库的建立和维护以及前端应用程序的开发两个方面。对于前者要求建立起数据一致性和完整性强、数据安全性好的库。而对于后者则要求应用程序功能完备,易使用等特点. 本系统主要完成对汽车零部件信息的管理，包括数据库中零件的入库和出库等。系统可以完成对各类信息的浏览、修改、查询对零件销售价格进行计算等功能。系统的核心是数据库中零件的余量，每一个零件的修改都将联动的影响其它的各项信息，当完成对数据的操作时系统会自动地完成数据库的修改。查询功能也是系统的核心之一，在系统中即有单条件查询和多条件查 汽车门铰链结构布置设计 车门铰链作为汽车车门的关键部件，其设计、布置关系到车门使用性能。 1车门铰链概述 1.1车门铰链基本构成 车门铰链是与车门和车身相联接，能够绕上下方向的同一轴线回转且相互结合部件的总称。如图１，车门上下铰链，由固定件、旋转件和铰链销三部分组成。旋转件通过螺栓与车门相连接，固定件与车身相连接。在车门开闭过程中旋转件和车门围绕铰链轴做旋转运动。固定件对车门要求有限位保护作用。铰链轴和转动件间装有轴套，铰链轴套采用高耐磨材料制成。 图１车门铰链结构图 1.2车门铰链布置要求 车门铰链是车门总成中的受力构件也是运动构件，当车门关闭时，车门上的承力件为门锁和铰链；当打开车门时，车门的重力完全由铰链来承受。铰链轴线的布置会影响车门的开度、门柱的尺寸、以及车门开缝线的位置和形状。铰链的布置设计包括 铰链轴线的确定、铰链间距确定和开启角度的确定三个步骤。在铰链布置设计中，铰链轴线确定和铰链间距是重要的设计硬点。在布置铰链时，应注意以下几方面的问题: （1）根据外表面及车门分缝，确定铰链轴线； （2）铰链轴线布置越靠近车门外板和车门前端就越有利，避免干涉；轴线越靠近车门前端，门旋转时，其对Ａ、Ｂ柱的侵入量就越小； （3）车门绕铰链旋转的过程中，保证车门与翼子板的间隙在３.５ｍｍ以上； （4）车门上下铰链的跨距应大于车门横向长度的１/３； （5）车门上下铰链一定要同轴； （6）铰链旋转轴线一般都会要求有一定的内倾角和前倾角，角度一般在１° ~３°，来保证车门足够的开度，而且可以避免车门打开的时候碰撞到路边的台阶；使车门有自关力。 2车门铰链轴线的确定 根据以上布置要求，对车门铰链轴线进行确定。 铰链轴线在整车坐标下的ＸＺ和ＹＺ平面内的位置是确定的，因此分别对轴线在两个平面上的投影线进行拉伸得到两个面，这两个面相交线即为铰链的轴线。在设计过程中做两条投影线时，要按照以上讲述的原则和要求进行约束，如图２，ＸＺ平面上铰链轴线与垂直方向夹角为α，ＹＺ平面上铰链轴线与垂直方向夹角β。最后按前述布置铰链的注意事项，要通过不断地调整这两 1 目的 通过规定汽车前照灯热熔胶槽结构的形式，尺寸大小以及注意事项等内容，使前照灯热熔胶槽结构的设计标准化，从而进一步规范前照灯热熔胶槽结构设计，便于结构设计的检索、查询和管理。 2 范围 本文件规定了汽车前照灯热熔胶槽结构中灯壳胶槽、限位筋和灯罩挂钩、限位筋的结构形式、形状、尺寸，以及在设计中需要注意的事项。 3内容 3.1灯壳胶槽 3.1.1灯壳胶槽基本形状和尺寸见图1和表2。 图1 表2 3.1.2灯壳侧无滑块胶槽 3.1.2.1 灯壳胶槽的基本形状和尺寸见图3。 图3 3.1.2.2 灯壳胶槽的宽度尺寸和圆角定义见图4。 图4 3.1.2.3 评判示意图见图5。 OK NG 原因：A<1.7 图5 3.1.3灯壳侧有滑块胶槽 3.1.3.1 灯壳胶槽的基本形状和尺寸见图6。 图6 3.1.3.2 灯壳胶槽的宽度尺寸和圆角定义见图7。 图7 3.2灯罩挂钩 3.2.1灯罩侧无滑块挂钩 3.2.1.2 挂钩的基本形状和尺寸见图8。 图8 3.2.1.2 挂钩的宽度尺寸见图9。 图9 3.2.1.3 挂钩的圆角定义见图10。 图10 3.2.2灯罩侧滑块挂钩 3.2.2.1 挂钩的基本形状和尺寸见图11。 图11 3.2.2.2 挂钩的宽度尺寸见图12。 图12 3.2.2.3 挂钩的圆角定义见图13。 图13 3.3灯罩限位筋 3.3.1 限位筋的基本形状、尺寸和圆角定义见图14。 图14 3.3.2 限位筋分布间距见图15。 图15 3.4灯壳限位筋 3.4.1 限位筋的基本形状和尺寸见图16。 图16 3.4.2 限位筋分布间距见图17。 图17 3.4热熔胶槽结构注意事项 3.4.1灯罩与灯壳的压合 3.4.1.1倾斜在沟槽倾斜的情况下，尽可能保持θ1=θ2插入，见图18。 图18 3.4.1.2灯罩底面与插入方面所成角度小于10°（80°～100°），见图19。基于HyperMesh_OptiStruct的汽车零部件结构拓扑优化设计
汽车车门部件结构设计
汽车仪表教学设计
支架零件图设计
汽车零部件料架设计
(整理)7-前门系统结构设计
结构设计指导书(车门)
汽车前照灯检测(教学设计)
汽车仪表板总成造型综述
成型零部件结构设计
汽车结构设计
汽车门饰板检具设计结构解析
汽车车灯相关资料
汽车仪表板设计浅谈
汽车车门组成及各部件作用
汽车零部件查询系统设计
汽车门铰链结构布置设计
汽车前照灯热熔胶槽设计规范
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