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(fēng)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, 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(biāo)準(zhǔn)：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：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；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； 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mm的橡膠密封條； 除城市客車外，其余客車都應(yīng)安裝門鎖； 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； 車門無開裂和銹蝕，不得有可能使人至傷的尖銳突出物； 內(nèi)、外裝飾材料應(yīng)具有阻燃性； 必須使用安全玻璃（一般為鋼化玻璃），且符合GB9656的要求； 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(dǎo)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(dāng)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。 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，再確定F點的方法。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)；初定a1=1/2*l，初定x值；以O(shè)點為圓心，OF1為半徑畫圓，交q線于F1；x1為a值取a1時對應(yīng)的殘留量，比較x1與x的大小，當(dāng)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；當(dāng)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(fù)，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。 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。 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(biāo)原點O重合。1, 2, 3, 4, 5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與： 門框和門體的密封膠條尺寸、形狀； 限位鎖止塊的尺寸、形狀； 這四方面相協(xié)調(diào)。 門泵所允許的提升量； 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.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12、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。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(dāng)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時，以上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(dāng)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(yù)定的位置，實現(xiàn)被調(diào)節(jié)機構(gòu)的比例動作。氣信號定位器工作原理 如果用波紋管組件取代力矩馬達組件就行成圖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。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(yán)、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。13