关于两种常用公交车车门的力学分析
浅谈乘用车门关闭力影响因素及解决方案
关键词：车门关闭力 结构 阻力 摩擦 密封条
Talking about the Factors Influencing the Closing Force of Passenger Car Doors and Solutions Song Qingjie Sun Jian Wang Yongli Hou Lixin Wang Zhiyi Zhang Ze
汽车车门闭合力分析研究
10.16638/ki.1671-7988.2018.17.078汽车车门闭合力分析研究张映红，刘国弟，汪建安，王毅，徐勇（奇瑞汽车股份有限公司研发总院，安徽芜湖241000）摘要：汽车车身设计在整车设计中有举足轻重的作用，而车门的设计又是车身设计中的一个难点和重点，如何判断车门结构的合理性，设计和优化车门系统，是一项非常重要的工作，文章详细研究了车门系统设计的整个过程，为后续车型车门系统设计开发提供了参考和依据。
关键词：车门设计；闭合力；优化中图分类号：U462 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2018)17-231-03Analysis and study of vehicle door closing forceZhang Yinghong, Liu Guodi, Wang Jianan, Wang Yi, Xu Yong( Chirui Automobile Co., Ltd.. R&D Headquarters, Anhui Wuhu 241000 )Abstract: Automobile body design plays an important role in the design of the whole vehicle, and the design of the car door is a difficult and key point in the design of the car body. How to judge the rationality of the door structure and design and optimize the door system is a very important work. This paper studies the whole process of the door system design in detail, which provides a reference and basis for the design and development of the door system of the following car models. Keywords: Door design; closing force; OptimizationCLC NO.: U462 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2018)17-231-03前言在汽车行业闭合件为车门系统含四门两盖，在车身设计中是一个相对独立的模块，其贯穿整车设计的始终。
某车型车门结构分析及优化
某车型车门结构分析及优化汽车科技的进步很大程度上是由鲜血和事故换来的,所以汽车的进步多是出于安全问题考虑的。
从汽车碰撞引发的死亡率和受伤率的历史数据来看,侧面碰撞是排第一位的。
虽然在方向盘和车门上安装了安全气囊和安全带作为防护措施,但由于车门与人相距较近,若车门结构不合理或其强度太低,那么这些安全措施也无法很好的保证乘客安全。
另外,车门作为乘客和乘客舱的唯一进出通道,必须能保证足够的开闭性,在交通事故中车辆即使被挤压变形,也要保证车门能够正常的开启。
所以本文在国内外大量的研究基础上,针对我实验室某车型白车身的车门,在保证各部件刚度的有效范围内,进行静力学、动态、刚度和模态分析。
同时,针对低阶模态,在力求避开发动机、路面等激励频率的条件下,对该车门进行结构优化和轻量化设计等方面的研究。
以下为具体内容:(1)车门结构的有限元模型。
叙述了建模的具体过程,材料属性,厚度等参数,并在建模基础上进行网格划分,最终确定出有限元模型。
(2)车门的模态分析及模态试验。
阐述了模态分析的相关理论,并在有限元软件中对车门进行约束模态的分析,然后对其前几阶模态和振型进行了模态分析,为了验证建立的有限元模型的正确性,通过对实体车门进行模态试验,证明了有限元模型的正确性。
(3)车门的刚度分析。
利用Hypermesh商业有限元软件对不同工况和不同载荷下的车门进行分析,得出了各工况下车门的扭转刚度和下沉刚度。
(4)灵敏度分析。
本文基于灵敏度分析方法提出了一种标准化处理方法和正交化试验相结合的多指标综合评价方法,筛选出对车门性能影响较大的车门零部件。
(5)车门的结构优化设计。
使用最优拉丁超立方试验设计方法对优化设计变量原始厚度20%的进行了样本采样,其次使用有限元模型计算,得到了完整的样本空间,用此样本建立了近似模型,继而对车门开展了优化设计和轻量化等工作,最后以优化结果为准,对有限元模型进行了改进,以提高近似模型的可靠性。
汽车车门关闭力评价方法及影响因素
汽车车门关闭力评价方法及影响因素摘要：近些年来，随着我国汽车工业高度发展，人们对于汽车各个方面性能的评价也逐渐逐渐提升，尤其是在使用率比较高的汽车车门上，其关闭力的情况直接影响到了汽车的质量，基于此本文分析了汽车车门关闭力评价方法以及相关影响因素。
关键词：汽车车门；关闭力；评价方法；影响因素引言随着我国汽车工业的快速发展，国内车企自主研发设计能力不断加强，汽车开闭件的设计在整车自主研发设计中技术含量较高，出现的间题也比较难处理，其中最为尖锐的问题体现在车门的关闭力上，车门关闭力一直是国内自主研发设计和开发的软肋，因此有效解决汽车车门关闭力问题成为目前国内车企函待解决的问题。
车门的开闭过程根据开启方向的不同，可分为旋转式车门开启式和侧向滑移门开启式。
1、影响车门关闭力的因素分析1.1、车身结构说明在车门快速关闭过程中，在密封条接触门框表面到车门完全关闭、密封条被压缩到极限位置期间，车门在极短的时间内压缩驾驶室密闭空间的空气，驾驶室内部的空气被压缩后压力上升而通过没有关闭的门缝流出。
所以快速关闭车门的过程相当于对驾驶室密闭空间空气的压缩过程，被压缩的空气对车门产生气压阻效应。
反之，快速打开车门的过程相当于对驾驶室密闭空间的抽真空过程。
1.2、能量消耗分析车门在关闭过程中的受力情况相当复杂。
从力学角度讲，驾驶室内压缩空气的外推力、密封条被压缩后产生的阻力、车门铰链的机械阻力、车门转动轴线设计的前倾和内倾产生的重力、车门锁及限位器产生的阻力等在车门关闭过程中都会对车门产生作用。
车门关闭过程中所消耗的能量主要包括密封条压缩变形、气压阻效应、重力、铰链、门锁和限位器 6 大因素产生的关闭阻力所消耗的能量。
1.3、密封条的压缩量分析密封条的压缩量是由密封条的结构和门的内间隙（即门与侧围的配合间隙）决定的。
内间隙的影响因素很多，包括前后门铰链的尺寸、门框与门体的焊接位置、翼子板的安装位置、以及门的调整等。
2、汽车车门关闭力的评价方法2.1、主观质量评价方式主观质量评价方式：评价人员根据个人的主观感受对车门关闭力进行评价。
两种公交车门机构科普展品的研制
科技与创新┃Science and Technology &Innovation·52·2019年第16期文章编号：2095－6835（2019）16－0052－02两种公交车门机构科普展品的研制井大喜（蚌埠市科学技术馆，安徽蚌埠233000）摘要：为了进一步落实《全民科学素质行动计划纲要》精神，促进中国中小科技馆展品创新研发能力提升，蚌埠市科学技术馆品研发部门设计并制作了两种公交车门机构科普展品，因此，介绍了两种公交车门机构科普展品的研制。
关键词：科普展品；公交车门机构；乘客；曲柄中图分类号：U463.834文献标识码：A DOI ：10.15913/ki.kjycx.2019.16.0211概述随着人们更多地选择公共交通的出行方式，如何让公众更多地了解公交车门的开闭，科技馆展品研发部门把复杂的公交车门机构制作成公众更易理解的科普展品，采用直观演示的方法展示相关原理，这也是科技馆研发部门展品创新研发能力的提升。
公交车门机构种类很多，比较常见的两种是内摆式气动门，如图1所示，以及外摆平行移动式乘客门，如图2所示。
内摆式气动门具有不占用路宽、不影响交通、不易碰伤候车人、造价低、实用性强、维护方便等优点。
外摆平行移动式乘客门具有上下车方便、开启灵活、整车动力性、舒适性好（噪声小、密封好等）等优点。
图1内摆式气动门图2外摆平行移动式乘客门2机构运动原理的分析2.1内摆式气（电）动门原理内摆式气动门主要工作原理是曲柄滑块机构，如图3所示，是用曲柄和滑块来实现转动和移动相互转换的平面连杆机构。
曲柄滑块机构中与机架构成移动副的构件为滑块C ，通过转动副A 、B 联接曲柄和滑块的构件为连杆，滑块C 为主动件，杆AB 和杆BC 为曲柄，构成了内摆式气动门车门系统，如图4所示。
内摆式气（电）动门是将滑块的往复直线运动变换为回转运动（车门开闭）。
因科普展品对展品噪声有要求，设计时考虑把气缸改为无噪声的电动直线推杆，汽车车门开启时，电动推杆带动滑块C 直线移动，推动AB 杆绕A 点转动。
公交车门运动机构原理分析及模型制作资料讲解
公交车门运动机构原理分析及模型制作材料科学与工程学院2011级卓越一班第2小组组员：朱富慧(201100150284)、王文霞(201100150085)、徐潇(201100800603)、赵洪阳(201100150121)目录一、车门机构数据采集 (1)二、机构运动原理分析 (6)三、装配分析 (6)四、运动过程分析 (7)五、装配效果图（另可参见附件2） (7)六、装配效果动画展示 (10)七、部分零件模型（另可参见附件2） (10)八、成果与收获 (19)一、车门机构数据采集本组主要了解了k52路公交的车门构造，通过拍摄细节照片和录制视频收集数据，并分析其运动原理和利用solidworks软件制作其模型（该过程在保证机构正常运动前提下，仅做了少部分简化和优化，最大程度保持拟实性与美观性）。
收集到的资料（视频资料参见附件）如下：二、机构运动原理分析车门运动机构简图该运动机构包括5个构件，1、5为机架，2、3为杆件，4为滑块。
4个低副：3个转动副O1、O2、O3和一个移动副。
自由度F=3n-2P L-P H=3×3-2×4-0=1,自由度为1，有确定的运动。
三、装配分析该机构中，1、5为机架，连接在车体上；杆件2：柱子、柱子扣、连杆组成的整体；杆件3：车门；O1：机构与动力系统连接形成的转动副；O2：连杆与门连接形成的转动副；O3：门与滑块4连接形成的转动副。
四、运动过程分析开门时，动力系统通过转动副O1使杆件2顺时针转动，杆件2通过转动副O2及杆件3（门）带动滑块向两侧滑动同时在O3作用下使之逆时针旋转。
关门与开门工程相反。
五、装配效果图（另可参见附件2）六、装配效果动画展示参见附件3.七、部分零件模型（另可参见附件2）八、成果与收获在本次公交车门运动机构原理分析及模型制作的协作中，我们实地收集资料、分析原理、制作模型，并成功利用模型模拟了车门机构的运动。
从中我们也遇到许多配合和尺寸方面的问题，提升了综合分析问题的能力，对机构运动原理也有了更为深刻的认识。
金杯汽油小卡前门锁耐惯性力分析
金杯汽油小卡前门锁耐惯性力分析作者：李颖来源：《中国科技博览》2013年第24期摘要：说明该门锁在294.2m/s（30g）；惯性负荷的作用下，具有保持全锁紧位置的能力。
关键词：全锁紧位置、半锁紧位置、内扣手、外扣手中图分类号：V229+.1概述：车门作为汽车车身的一个重要组成部分，要满足人和货物进出，具有密封性使车身内部与外界隔离。
另外要求车门安全可靠，行车或发生碰撞时车门不会自动打开，碰撞发生后能正常开启，具有良好的防盗功能。
为满足这些要求初需要车门及车身有合理的结构和适当的强度外，还要求有安全可靠的锁系统。
锁体和锁扣系统由啮合部分和操纵部分组成。
我公司采用的是卡板式结构，可以承受较大的载荷对装配精度要求较低。
GB15086-2006《汽车门锁及车门保持件的性能要求和试验方法》中性能要求1. 门锁性能要求1.1 门锁必须有全锁紧和半锁紧两个位置。
1.2 门锁在半锁紧位置承受4440N的纵向负荷；或在全锁紧位置承受11110N的纵向负荷时，均不得脱开。
1.3 门锁在半锁紧位置承受4440N的横向负荷；或在全锁紧位置承受8890N的横向负荷时，均不得脱开。
1.4 当门锁在纵向或横向受到294.2m/s2（30g）的加速度时，必须保持在全锁紧位置不得脱开。
根据俄罗斯要求，我公司需提供给俄方汽车门锁耐惯性力分析报告。
结论：计算结果表明，说明该门锁在294.2m/s（30g）；惯性负荷的作用下，具有保持全锁紧位置的能力。
我公司同时为俄方提供国家级3C认证证书和13位编码的检验报告。
检验项目：锁紧位置、静态纵向负荷试验、静态横向负荷试验。
都符合GB15086-2006《汽车门锁及车门保持件的性能要求和试验方法》中性能要求。
俄方对我公司生产的汽油小卡产品质量非常满意，并长期与我公司签订合作关系。
出口车将来很有市场，也是我公司的发展方向。
金杯卡车作为中国汽车工业的知名品牌，近几年来，在不断提高产品质量的基础上，通过不断的深入市场，了解消费者的需求变化和消费动向，不断的积累市场信息，不断的调整产品研发和生产的方向参考文献：1.《汽车标准汇编》出版单位：中国汽车标准化研究所。
汽车车门有限元分析及综合性能优化
汽车车门有限元分析及综合性能优化钱银超，刘向征，邓卫东，邓赛帮（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州511434）来稿日期：2018-02-06作者简介：钱银超，（1985-），男，安徽砀山人，硕士研究生，工程师，主要研究方向：汽车车身强度耐久及NVH 仿真分析；刘向征，（1978-），男，山东成武人，硕士研究生，工程师，主要研究方向：汽车车身结构优化与疲劳仿真分析1引言车门作为轿车的重要部件，具有缓冲来自外部冲击，隔绝外界噪声的作用。
在汽车开发设计过程中，车门的结构性能已然成为评价汽车品质好坏的重要指标。
车门的主要性能指标包括安装点刚度、强度、NVH 、碰撞以及疲劳耐久等，但这些性能并不是完全一致的，有时甚至是相互矛盾的，如何综合把控车门性能一直是行业内研究的热点和难点。
文献[1]利用MSC.Fatigue 软件，基于Miner 累积损伤理论对某车型后门进行开关耐久分析，并对疲劳寿命危险区域进行了优化设计；文献[2]利用瞬态响应法对某微客车车门进行开关强度分析，在此基础上预测疲劳寿命，并对其进行了试验验证；文献[3]采用Ncode 软件对某SUV 车门进行钣金疲劳损伤分析，并与台架开闭耐久试验进行比对，对薄弱位置进行优化。
上述研究都只是对车门疲劳寿命进行优化改进，并没有结合车门其他方面的性能，而关于车门综合性能优化的研究很少。
以某车型前门为研究对象，针对试验过程中玻璃升降器安装区域开裂现象，利用Ncode 软件，基于E-N 法和Miner 累积损摘要：车门是汽车车身中非常重要的功能部件，在日常使用过程中由于反复的开关，其所受应力尚未达到材料许用应力的情况下，局部区域可能产生疲劳裂纹。
以某车型前门为例，针对试验过程中玻璃升降器安装区域开裂问题，对车门结构进行了局部优化设计。
首先，采用ABAQUS/Explicit 求解器模块计算出冲击应力时间历程，并在Ncode 软件中对前门开关耐久进行了虚拟仿真分析，预测疲劳寿命危险区域。
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关于两种常用公交车车门的力学分析
车门是各种车的重要组成部分，同时也是车的各个部件中鱼人联系紧密的重要部分。
在实现车的用途的过程中，车门的作用往往不可忽视。
事实上，要实现门的作用功能，需正确选择合适的车门开闭结构，因而了解车门的开闭结构至关重要。
在此，我们介绍两种常用车门的开闭结构。
1，曲柄滑块开门机构
曲柄滑块车门开闭机构如图所示（门分左右两扇，下图为一边门的结构简图），杆件1为主动杆件，1向左运动的过程中，使2杆转动一定的角度拉动3杆的移动，其中3杆是门的一部分的简化，3杆转动即门转动，滑块4只能在门上方的滑槽内滑动，整个系统组成一个稳定的曲柄滑块机构，从而实现门稳定安全的启动。
已知：2杆长为L，3杆与4杆间夹角α，1杆以w逆时针转动。
当2和3杆间夹角θ时，求4的速度V2。
运算过程如下图：（鼠标绘图无力。
）
这种属于内摆式车门，占地空间小，使乘客上下车没有逆向乘客出现，不会产生拥挤碰撞现象。
2，双曲柄车门开闭机构
此类车门启闭机构利用了反平行四边形双曲柄中两曲柄反向运动的特点。
运动简图如图所示，杆AB与左边门固结，CD与右边门固结，主动曲柄AB转动时，通过连杆BC 带动从动曲柄CD朝着相反方向转动，门随即打开，并且此机构可以保证两扇门同时开启关闭。
模型图：
试说明车门同时开闭的条件。
（绘图无力，自行想象。
）
使车门同时打开，则AB杆与CD杆有同样的角速度
B点与C点速度一致。
作BC杆的速度瞬心P，为AB杆与CD杆的延长线交点。
使B点与C点速度一致，则必须PB=PC。
三角形PBC为等腰三角形。
所以，车门能同时开闭的条件是：
当车门关闭时，角ABC与角DCB的和为180度，且AB=DC。
这种属于顺开式车门，现在较少应用于公交车车门，常用于汽车车门，在汽车行驶时仍可以借助气流关上，并且便于驾驶员在倒车时向后观察
另外，常见的与理论力学有关的还有曲柄摇杆车门。
精力有限，不做说明。