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1、 大型客車車門總成設(shè)計
車門是汽車車身的主要部件之一,它不僅為司乘人員上下車提供方便的條件,而且與整車動力性(空氣動力性)、舒適性(風流噪聲、密封等)和使用性能(開啟方便靈活)等有著密切的關(guān)系,同時對整車造型起著協(xié)調(diào)作用,并直接影響車身外形的美觀。
一、明確車門設(shè)計的要求
1.具有必要的開度,并能使車門停在最大開度上,以保證上、下車方
便;
2.安全可靠。關(guān)閉時能鎖住,行車或撞車時不會自動打開;
3.開關(guān)方便,操縱方便——升降玻璃,鎖止等,或在低氣壓下(≤0.3MPa)
也能開啟靈活;
4.具有良好的密封性——涉及密封膠條特性、設(shè)計精度、間隙大小、配
合精
2、度等;
5.具有足夠的剛度,不易變形下沉,行車時不振響;
6.制造工藝好,易于沖壓成形,便于安裝附件和維護調(diào)整;
7.外形上與整車協(xié)調(diào);
8.操縱機構(gòu)必須易于接近,便于調(diào)整保養(yǎng)。
二、設(shè)計外擺式車門的初衷與想法
近年來,隨著客車技術(shù)的發(fā)展和造型技術(shù)的進步,以及對客車乘坐舒適性要求的不斷提高,在長途和旅游客車上,外擺式車門逐漸代替了傳統(tǒng)的折疊式車門。相對于折疊式車門,外擺式車門具有以下優(yōu)點:
1.開度大,保證上下車方便;
2.具有良好的密封性,且密封簡單;
3.開關(guān)方便、靈巧,操縱方便;
4.剛性較好、不易變形下沉, 行車時不易產(chǎn)生振動噪聲;
5.外形與整車協(xié)調(diào), 無凹陷
3、, 行車時空氣阻力小, 造型美觀;
6.制造工藝好,便于沖壓成型。
三、設(shè)計標準:
外擺門設(shè)計除了要滿足客車車門設(shè)
計的一般要求外,還須滿足以下要求:
①啟閉靈活、平穩(wěn),開關(guān)速度適中,
接近關(guān)閉時應(yīng)緩沖,行駛中能有效鎖止;
②乘客門可由駕駛員、售票員單獨
控制或共同控制,但必須設(shè)有表示乘客
門所處狀態(tài)的信號裝置;
③在可能夾住乘客的乘客門邊緣,應(yīng)在其每扇門的全長上安裝寬度至少為40mm的橡膠密封條;
④除城市客車外,其余客車都應(yīng)安裝門鎖;
⑤車門所用的密封膠條應(yīng)無漏光、無脫空等明顯的裝配缺陷;
⑥車門無開裂和銹蝕,不得有可能使人至
4、傷的尖銳突出物;
⑦內(nèi)、外裝飾材料應(yīng)具有阻燃性;
⑧必須使用安全玻璃(一般為鋼化玻璃),且符合GB9656的要求;
⑨門窗不允許張貼遮陽膜之類的妨礙駕駛員視野的裝飾物或附加物。
四、外擺門的結(jié)構(gòu)
外擺式乘客門的門扇靠回轉(zhuǎn)臂支撐, 依靠轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動帶動門扇作
近似于平行移動的運動。
右圖為該類車門的結(jié)構(gòu)簡圖。
門體通過兩個銷軸與回轉(zhuǎn)機構(gòu)的
兩轉(zhuǎn)臂連接, 兩轉(zhuǎn)臂焊接在轉(zhuǎn)軸
上, 轉(zhuǎn)軸底端裝在軸承座的推力
軸承內(nèi), 軸承座固定在地板骨架
上, 轉(zhuǎn)軸上端靠軸套支架固定于
門框上。在門體的下部設(shè)置一導
向桿, 它的一端用球鉸與門體相
連, 另一端用球鉸固定在門踏步
5、
骨架的下部。
五、外擺門的運動設(shè)計
1.外擺式乘客門的結(jié)構(gòu)參數(shù)模型
外擺式乘客門的結(jié)構(gòu)參數(shù)模型
L:門框的寬度; O:轉(zhuǎn)軸中心;
D:下拉桿的活動鉸支點; E:下拉桿的固定鉸支點;
F‘:主動臂活動鉸支點;
F :門扇處于開啟位置時的主動臂活動鉸支點。
2.外擺式乘客門的運動原理
外擺式乘客門的運動原理即四連桿機構(gòu)的運動,簡化如下圖。
當桿c繞O點轉(zhuǎn)動時,桿a也按桿c同一方向運動,而桿b則作平行移動。如果將桿b作成門體,桿c作為主動
6、臂,桿a作為下拉桿(約束桿),桿d作為車體,則此機構(gòu)即構(gòu)成外擺式平移乘客門的運動系統(tǒng)。
外擺式乘客門運動原理圖
3.外擺式乘客門的運動設(shè)計方法
運動設(shè)計具體就是確定:
轉(zhuǎn)軸中心點O的位置;
主動臂活動鉸支點F的位置;
下拉桿的活動鉸支點D及下拉桿的固定鉸支點E的位置。
⑴ 轉(zhuǎn)軸中心點O的位置、主動臂(彎臂)活動鉸支點F的置的確定
主動臂帶動乘客門運動,它的長短和位置將會直接影響乘客門的運動、開度和位置,確定O點、F點的方法有作圖法和計算法。
采用作圖法確定O點和F點的位置時,先定其中一點,通過作圖法求作另一點。以下介紹利用作圖法先確定O點,
7、再確定F點的方法。
①作兩條與門體內(nèi)蒙皮相平行且距離為e的直線(c值已經(jīng)確定);
②初定a1=1/2*l,初定x值;
③以O(shè)點為圓心,OF1為半徑畫圓,交q線于F‘1;
④x1為a值取a1時對應(yīng)的殘留量,比較x1與x的大小,當x1在x所允許的變化范圍內(nèi)時即可確定F1的位置就是F點的位置;
⑤當x1不能滿足條件時,加大或減小a ,同樣方法,給a取值a2,重復③④,直到滿足條件為止。但是有一點,a的值不能太小,即F點不能離門寬中心太遠。否則就要考慮O點位置的調(diào)整。
⑵下拉桿兩端的鉸接中心點D、E位置的確定
為了車門在運動過程中盡可能的平穩(wěn),約束
8、桿與車門的鉸接點應(yīng)盡量布置在車門的靠近前邊緣的地方,且應(yīng)盡量位于門體厚度方向的中央,這樣下拉桿(約束桿)的活動鉸支點D就確定了。
下拉桿(約束桿)的固定鉸支點E的確定:
a.連接D和D1,并作其垂直平分線,那么E點必位于垂直平分線上;
b.作直線DE平行于OF,交DD1的垂直平分線于E點,則OFDE為平行四邊形,此時門體必能做平移運動;
c.分析用上述方法作出的E點是否符合要求。
⑶ 外擺式乘客門的運動軌跡計算(即特征點T的軌跡)
說明:X軸與車身縱向平行,且指向車后方,Y軸與車身橫向平行,且指向車外,轉(zhuǎn)軸中心O與坐標原點
9、O重合。φ1, φ2, φ3, φ4, φ5分別為L1,L2,L3,L4,L5與OX方向的夾角。
通過車門的運動設(shè)計,即O、F、D、E點的確定過程可知,在具體確定固定鉸接點的過程中,我們首先應(yīng)考慮采用完全的平行四連桿機構(gòu),以保證車門的平動特性,并在客觀允許的條件下盡可能的將D、E點外移,以使該平行四連桿機構(gòu)的四個鉸接點位于同一直線上。同時盡量縮短下拉桿和彎臂的長度,這樣可以保證車門開啟瞬間T點的速度方向與車身橫向的夾角很小,接近于垂直,從而保證車門與門框的間隙可以很小,又保證了車門的完全平動的特性。
六、外擺門的提升量的確定
原則:門體提升量的大小必須
10、與:
①門框和門體的密封膠條尺寸、形狀;
②限位鎖止塊的尺寸、形狀; 這四方面相協(xié)調(diào)。
③門泵所允許的提升量;
④門框及門體鋁型材的尺寸、形狀。
Z:門體的提升量;
Z1:由限位鎖止塊所決定的門體的最小提升量;
Z2:門框上部與門框密封膠條1的短部下平面之間的距離;
Z3:兩膠條根部頂平面之間的距離;
Z4:門框密封膠條1的長部的長度;
Z5:門框密封膠條1的短部下平面與門體密封膠條2的根部頂平面之
間的距離。
七、外擺門的密封
乘客門是灰塵、雨水、噪聲進入客車內(nèi)的
11、主要通道之一,乘客門密封性的好壞關(guān)系到客車的乘坐舒適性。
良好的密封不僅可以防塵防雨,還可以起到隔絕車外噪音的作用。
防雨密封限值
防塵密封限值
車門屬于活動部件,只能采用密封膠條來進行密封。
乘客門的密封包括門體前、后邊框密封,門體上邊框密封,門體下部密封。
1.門體前、后邊框密封
門體的前、后邊框采用右圖所示的雙密封結(jié)構(gòu)可以獲得良好的密封效果。
2.門體上邊框密封
門體前、后邊框密封 門體上邊框密封
3
12、.門體下部的密封
此處的密封應(yīng)根據(jù)門扇與踏步處的結(jié)構(gòu)形式,密封形式采取右圖的密封結(jié)構(gòu)。膠條被門扇上提時壓縮,形成良好的密封。
八、外擺門的骨架設(shè)計
外擺門的骨架比較簡單,其骨架設(shè)計中最重要的問題及難點是保證車門的弧度與側(cè)圍弧度和車門立柱的配合。
九、外擺式車門驅(qū)動裝置設(shè)計
采用擺動式氣缸驅(qū)動
其結(jié)構(gòu)及工作原理
1、基本外形如圖1所示,它由氣動閥門定位器、空氣過濾減壓器和氣缸三大部分組成。外形連接尺寸見表1
2、工作原理
執(zhí)行機構(gòu)的比例動作,受閥門定位器的控制,按輸入信號的不同分電信號
13、閥門定位器和氣信號閥門定位器兩種形式,前者接受0-10或4-20mA的直流電信號,后者接受0.02-0.1MPa的氣信號。
①電信號閥門定位器工作原理
1、 輸出臂 2、連桿 3、付杠桿 4、氣缸 5、力矩馬達 6、凸輪
7、主杠桿 8、反饋彈簧 9、調(diào)零彈簧 10、噴嘴 11、放大器
電信號閥門定位器原理如圖2所示。定位器的主杠桿受到三個作用力:即信號電流流過線圈在力矩馬達上產(chǎn)生的力(該力與電流強度成正比)及反饋彈簧的拉力和調(diào)零彈簧的拉力,當系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時,以上
14、三個力對支點的力矩之和等于零,此時安裝在主杠桿上的擋板處于兩噴嘴的中間位置,兩只放大器的輸出壓力相等,即上下缸壓力相等,活塞停留在某一位置不能動作。當增加信號電流時,力矩馬達輸出力隨之增加,假定力的方向為逆時針,則主杠桿作逆時針方向轉(zhuǎn)動,使擋板離開左噴嘴而靠近右噴嘴,使上缸背壓升高,下缸背壓降低。由于上下缸存在壓差,使活塞桿上下運動,通過連桿凸輪到杠桿帶動反饋彈簧伸長主杠桿受力作順時針方向轉(zhuǎn)動,直至被拉回原來的位置。由于活塞桿的行程與輸入信號成線性關(guān)系,就可以通過改變電流信號使活塞停留在預定的位置,實現(xiàn)被調(diào)節(jié)機構(gòu)的比例動作。
②氣信號定位器工作原理
如果用波紋管組件取代力矩馬達
15、組件就行成圖3所示的氣信號定位器動作原理圖。其動作原理與電信號定位器完全相同。若要改變執(zhí)行機構(gòu)的作用方式,只要將波紋管和遷移彈簧二位置互換即可實現(xiàn)。
1、 輸出臂 2、連桿 3、付杠桿 4、氣缸 5、遷移彈簧 6、波紋管
7、凸輪 8、主杠桿 9、反饋彈簧 10、調(diào)零彈簧 11、噴嘴 12、放大器
③自鎖型
在普通的氣路上增加自瑣閥,達到斷氣或氣源壓力不足的自瑣目的,其他原理與普通型相同。
④自瑣反饋型
在自瑣型的基礎(chǔ)上增設(shè)閥位傳送器,可實現(xiàn)斷氣、斷電、斷信號的自鎖及閥位反饋功能,其他原理與普通型相同。
九、結(jié)束語
以上僅就客車外擺式乘客門的
16、結(jié)構(gòu)和設(shè)計作了一般性的介紹。在實際設(shè)計工作中,還需根據(jù)具體車型的具體結(jié)構(gòu)不斷地調(diào)整。
按上述方法作圖后, 應(yīng)按比例制作簡單的模型, 驗證其是否與門框立柱發(fā)生干涉, 并保證車門與門框周邊間隙最小。
另外, 設(shè)計中還應(yīng)校核支撐機構(gòu)的強度, 以免由于支撐機構(gòu)強度不足而引起車門下垂、傾斜, 造成關(guān)閉不嚴、門鎖失靈、行駛中振響等故障。
外擺式乘客門具有許多優(yōu)點, 現(xiàn)在世界上大部分客車都采用了這種乘客門結(jié)構(gòu)。此外,也有一些廠家采用電動外擺式乘客門。
外擺式乘客門也存在一些不足, 如開啟時要求車外空間較大, 而關(guān)閉時轉(zhuǎn)臂機構(gòu)又占據(jù)了車內(nèi)較大空間。所以, 外擺式乘客門大多用于旅游客車和長途客車上。
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