【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 密封條的壓縮量是密封條設(shè)計(jì)的一重要參數(shù)。前邊我提到過(guò)門(mén)密封條的密封形式是動(dòng)密封，這是以車(chē)門(mén)的開(kāi)關(guān)來(lái)定的。但是在密封條實(shí)現(xiàn)密封作用時(shí)，車(chē)門(mén)與車(chē)身的相對(duì)位置是不會(huì)改變的，而密封主要就靠密封條的變形來(lái)補(bǔ)充密封間隙來(lái)實(shí)現(xiàn)密封。壓縮變形是密封條實(shí)現(xiàn)密封性能的方式，由于密封條材料的原因，密封條的壓縮變形并不是越大越好。在確定密封條的壓縮量時(shí)我們需要考慮，密封條的回彈，當(dāng)密封條的壓縮量超過(guò)一定限度是，密封條就會(huì)產(chǎn)生塑性變形，使得密封條在下次關(guān)門(mén)時(shí)不能很好的實(shí)現(xiàn)密封了，這將影響密封條的密封性能。根據(jù)福特的研究結(jié)果，密封條的壓縮載荷占了關(guān)門(mén)力的大約30%到50%，這就是說(shuō)密封條的壓縮量太大將會(huì)使關(guān)門(mén)力變大，而使關(guān)門(mén)變得困難，這將影響消費(fèi)者的使用心情，對(duì)汽車(chē)的銷(xiāo)售造成不利影響。由企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，由于門(mén)洞密封條密封條為主密封，所以這里取密封條的壓縮量為57mm；周邊密封條1的壓縮量為58mm；周邊密封條2的要縮量為58mm。密封條的安裝方式有四種：（1）塑料卡扣；（2）雙面膠帶；（3）嵌入安裝；（4）同周邊零件直接卡接。其中卡槽裝配和卡扣裝配是較為可靠的裝配方式，卡槽裝配式密封條依靠安裝部的卡槽夾持在門(mén)框卡板上?？ú垡话阌擅軐?shí)橡膠和骨架復(fù)合而成，其中骨架由鋼帶、鋼絲編織帶等材料制作而成，為安裝部提供了基本的夾持力?？ú蹆?nèi)的齒形唇邊起到防脫出和增強(qiáng)密封的作用。在密封條的安裝部，還有延伸的唇邊，起遮蔽和裝飾的作用。卡扣裝配式密封條的安裝部位是一腔體，一般由海綿橡膠構(gòu)成?？垡欢饲度氲桨惭b腔體內(nèi)，另一端卡入車(chē)門(mén)上的安裝孔內(nèi)。雙面膠安裝是將密封條底部貼合雙面膠帶，通過(guò)膠帶和鈑金連接固定，這種密封條的密封性能較好。嵌入安裝是指將密封條機(jī)械地嵌入門(mén)框和窗框的安裝特征內(nèi)，這種密封條的固定強(qiáng)度不佳，為了防止脫落，往往需要在密封條的接角區(qū)域增加輔助固定特征或防滑特征。門(mén)洞密封條由于安裝位置已經(jīng)確定，通常它的安裝方式為同周?chē)慵苯涌ń?。為了提高密封性能，可在安裝門(mén)洞密封條時(shí)在卡槽中加入不干膠。周邊密封條一般采用采用塑料卡扣的安裝方式，但是為了提高密封性能還需要在安裝面上進(jìn)行涂膠處理，雙面膠帶安裝方法不僅能保證密封條與安裝面的緊密接觸，同時(shí)采用雙面膠帶不需要再安裝面打孔，工藝相對(duì)于卡扣安裝要簡(jiǎn)單，所以這里為了提高工藝性，使裝配流程更短，此處周邊密封條的安裝方式采用3M雙面膠帶固定。周邊密封條1安裝在側(cè)圍上，周邊密封條2安裝在車(chē)門(mén)上。根據(jù)上文，門(mén)洞密封條采用雙炮管結(jié)構(gòu)，周邊密封條1采用單泡管唇邊結(jié)構(gòu)，周邊密封條2采用無(wú)泡管結(jié)構(gòu)；同時(shí)這些密封條都為等截面密封條。當(dāng)今密封條的生產(chǎn)都采用連續(xù)擠出硫化的工藝，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的也有采用模具注射的方式生產(chǎn)。擠出工藝現(xiàn)在能實(shí)現(xiàn)復(fù)合擠出，即集中材料同時(shí)擠出成形，并且采用計(jì)算機(jī)控制擠出材料的量來(lái)實(shí)現(xiàn)截面形狀的精準(zhǔn)控制。橡膠密封條的復(fù)雜斷面的成型是在機(jī)頭內(nèi)進(jìn)行的?？谛褪鼓z料具有一定的形狀?？谛碗m然是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的成型口模型，但在幾何尺寸上是很難確定的，一定要通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)修改才能生產(chǎn)出的膠條斷面符合產(chǎn)品圖紙要求（也可采用計(jì)算機(jī)模擬生產(chǎn)來(lái)設(shè)計(jì)口型）?？谛偷膸缀纬叽珉S著橡膠膠種及配方而變化。用成型模，連續(xù)壓出的制品尺寸不是收縮而是膨脹。所以在口型制作時(shí)首先根據(jù)膠料的膨脹率做出形狀與產(chǎn)品斷面相似的口型，產(chǎn)品斷面可以放大10倍作圖。擠出成型模要充分考慮到型口每一部位的膠料擠出阻力與流量的關(guān)系，一定要使擠出的膠料均勻，如某一部位流量大就會(huì)引起某一部位斷面厚薄不均，是壓出速度不平衡而造成半成品彎曲或起波紋，可在口型后面加一“壓腳”以增加該部位的壓出阻力，使壓出平衡。壓出溫度是壓出工藝的關(guān)鍵。一般天然橡膠壓出溫度比合成橡膠的壓出溫度相對(duì)高些，但壓出溫度過(guò)高或過(guò)低均會(huì)直接影響壓出速度和產(chǎn)品表面的光滑性。一般是冷機(jī)身、溫機(jī)頭、熱口型，但溫度的掌握要以保證半成品不自流或表面不發(fā)生毛糙和氣泡為準(zhǔn)。硫化是橡膠類產(chǎn)品必須的一道工藝，老式硫化方法是間接蒸汽或者直接蒸汽法，這種方法生產(chǎn)效率低，質(zhì)量波動(dòng)大，大批量生產(chǎn)同一規(guī)格或尺寸相近的制品時(shí)，就應(yīng)該采取連續(xù)硫化的特型生產(chǎn)流水線，這樣在操作過(guò)程中用不著儲(chǔ)存和運(yùn)送半成品，可以較經(jīng)濟(jì)的利用熱能，無(wú)粉塵污染之害，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和外觀都有保證。目前國(guó)內(nèi)陸續(xù)引進(jìn)了不少國(guó)外的連續(xù)硫化裝備，有熱空氣烘道連續(xù)硫化設(shè)備，也有微波連續(xù)硫化設(shè)備等。隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展對(duì)密封膠條也提出越來(lái)越高的質(zhì)量要求，除在連續(xù)硫化設(shè)備中采用復(fù)合機(jī)頭的復(fù)合型橡膠密封條生產(chǎn)以，還要求表面植絨，提高裝飾的密封性和美感。這些工藝目前國(guó)內(nèi)各生產(chǎn)廠商相繼投入使用。由于橡膠密封條具有可連續(xù)生產(chǎn)的特點(diǎn)，因此適用于多種熱載體的硫化，如鹽浴硫化、熱空氣烘道硫化、高頻硫化、玻璃微珠沸騰床硫化、輻射電子束硫化、遠(yuǎn)紅外硫化等。根據(jù)上面的介紹，目前的國(guó)內(nèi)密封條生產(chǎn)工藝能滿足設(shè)計(jì)要求。所以密封條斷面確定：門(mén)洞密封條為雙泡管結(jié)構(gòu)，周邊密封條1為單泡管加唇邊密封結(jié)構(gòu)，周邊密封條2為無(wú)泡管結(jié)構(gòu)。密封條的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)主要為密封條壓縮方向的尺寸設(shè)計(jì)，其他方向的尺寸由對(duì)標(biāo)車(chē)型及設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。在密封條的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)階段，需要考慮車(chē)門(mén)與車(chē)體之間的空隙，來(lái)確定密封條與車(chē)門(mén)或車(chē)體之間的干涉量。以干涉量來(lái)確定密封條得壓縮量，就壓縮變形量來(lái)說(shuō)，孔的擠壓量不要超過(guò)孔內(nèi)徑的50 %，以保證車(chē)門(mén)密封條隨時(shí)都有較好的密封性能。在最佳條件下密封條起密封作用，密封部分的尺寸變形量為孔徑1/3到1/2。車(chē)門(mén)與車(chē)體的自由空間尺寸未受約束時(shí)大約為5mm（其中固定體壁厚為2mm，內(nèi)凸緣厚度為1mm，海綿膠壁厚為2mm))。因此，孔徑擠壓時(shí)，最佳尺寸必須大于車(chē)門(mén)與車(chē)體間自由空間尺寸公差。即不低于5mm，得到其自由空間尺寸公差為177。 。圖36 擠壓作用下的密封條部分尺寸設(shè)空間自由尺寸為A，泡管內(nèi)徑為B。得到如下數(shù)據(jù)：（1） 自由空間尺寸：（mm）；（2） 變化范圍：~（mm）；（3） 密封條最小內(nèi)徑：（mm）；（4） 密封條最大內(nèi)徑：（mm）； （31）簡(jiǎn)化上兩式可得到泡管內(nèi)徑的取值范圍為： （32） （33）由前文得出的結(jié)論，本文設(shè)計(jì)的密封條為等截面密封條，所以此處選取密封間隙的最小值來(lái)計(jì)算密封條泡管內(nèi)徑的取值。則A=，得最小泡管內(nèi)徑取值范圍：最大泡管內(nèi)徑取值范圍為：加上密封條泡管壁厚得泡管外徑取值范圍為：對(duì)于載貨汽車(chē)來(lái)說(shuō)，通常要求密封條的壓縮量為密封間隙的一半。，在以上的計(jì)算范圍之內(nèi)。如圖37為門(mén)洞密封條的斷面結(jié)構(gòu)和一些相關(guān)的尺寸。圖37 門(mén)洞密封條的斷面結(jié)構(gòu)及相關(guān)尺寸周邊密封條有前面的結(jié)論選用的是單泡管帶唇邊結(jié)構(gòu)。由于周邊密封條的作用為阻擋作用，所以對(duì)于周邊密封條1可不必過(guò)多的考慮壓縮量的大小。根據(jù)前文結(jié)論的帶泡管的周邊密封條的壓縮量為58mm，所以此處取密封條壓縮方向的尺寸為23mm。如圖38所示即為周邊密封條1的斷面結(jié)構(gòu)及相關(guān)尺寸。圖38 周邊密封條斷面結(jié)構(gòu)及相關(guān)尺寸同周邊密封條1。，相差值較小，適合使用無(wú)泡管密封條，無(wú)泡管密封條密封功能依靠唇邊的變形來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以這里需要定出唇邊的壓縮量，有企業(yè)相關(guān)資料得到無(wú)泡管密封條的壓縮量為58mm。圖39 周邊密封條2的斷面結(jié)構(gòu)及相關(guān)尺寸本章介紹了門(mén)密封條的一些技術(shù)，并對(duì)門(mén)密封條進(jìn)行了初始的設(shè)計(jì)，涉及材料、安裝。重點(diǎn)對(duì)密封條的斷面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初始的設(shè)計(jì)。有限元法起源于上世紀(jì)四十年代初期。在1943年。然而,此方法發(fā)展很慢，直到1956年Tumer，Clough，Martin和Topp等人在他們的經(jīng)典論文中第一次給出了用三角形單元求得的平面應(yīng)力問(wèn)題的真正解答。他們利用彈性理論的方程求出了三角形單元的特性，并第一次介紹了今天人們熟知的確定單元特性的直接剛度法。他們的研究工作探討了早期有限元法的理論，促成了有限元法的誕生，隨當(dāng)時(shí)出現(xiàn)的數(shù)字計(jì)算機(jī)一起打開(kāi)了求解復(fù)雜平面彈性問(wèn)題的新局面。由于當(dāng)時(shí)的條件有限，計(jì)算機(jī)剛出現(xiàn)，有限元法的基本思想—離散化的概念沒(méi)有引起重視。后來(lái)，許多數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家由于各種原因都涉及過(guò)有限元的概念。但由于即使一個(gè)小規(guī)模的工程問(wèn)題，用有限元分析都會(huì)產(chǎn)生較大的工作量，所以直到1960年后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，有限元這門(mén)特別依賴數(shù)值計(jì)算的學(xué)科才真正進(jìn)入了飛速發(fā)展的階段。，他們的研究工作從復(fù)雜結(jié)構(gòu)的分析中發(fā)展出了有限元的雛形?！坝邢拊ǎ‵inite Element Method）”這一概念。60年代中、后期，國(guó)外的數(shù)學(xué)家開(kāi)始介入對(duì)有限元法的研究，促使有限元法有了堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，他們對(duì)有限元法的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。1965年，有限元法適用于所有能按偏分形式進(jìn)行計(jì)算的場(chǎng)問(wèn)題，使有限元法獲得了一個(gè)更為廣泛的解釋，有限元法的應(yīng)用也推廣到更廣闊的領(lǐng)域。有限元法從出現(xiàn)到發(fā)展，經(jīng)歷了從線彈性到彈塑性到彈粘塑性，從解決小變形問(wèn)題到大變形問(wèn)題，從靜力問(wèn)題到復(fù)雜的動(dòng)力接觸問(wèn)題直至瞬態(tài)的碰撞響應(yīng)問(wèn)題的歷程,應(yīng)用范圍也不斷拓展，不斷地走向更為成熟的新階段。有限元技術(shù)所涉及的內(nèi)容有：有限元法在數(shù)學(xué)和力學(xué)領(lǐng)域所依據(jù)的理論；單元的劃分原則，形狀函數(shù)的選取及協(xié)調(diào)性；有限元法所涉及的各種數(shù)值計(jì)算方法及其誤差，收斂性和穩(wěn)定性；計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)技術(shù)等。作為利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬分析的方法，有限元法自上世紀(jì)50年代出現(xiàn)，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，到70、80年代在理論上已比較成熟，作為工程結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力強(qiáng)度析的有效工具，有限元法在工程技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，有限元的計(jì)算結(jié)果己成為各類工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和性能分析的可靠依據(jù)，成為最強(qiáng)有力的數(shù)值分析方法之一。對(duì)于工程技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在求解工程技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)際問(wèn)題時(shí)，建立基本方程和邊界條件相對(duì)容易，但是由于其幾何形狀,材料特性和外部載荷的不規(guī)則性，要求得解析解是很困難的。有限元法把求解區(qū)域看作由許多小的在節(jié)點(diǎn)處相互連接的子域(單元)構(gòu)成，其模型給出基本方程的分片（子域）近似解。由于單元（子域）可以被分割成各種形狀和大小不同的尺寸，所以它能很好地適應(yīng)復(fù)雜的幾何形狀、材料特性和邊界條件。由于有限元法在解決工程技術(shù)問(wèn)題時(shí)的靈活、快速及有效性,再加上它有成熟的大型軟件系統(tǒng)支持，所以發(fā)展非常迅速。最初有限元法被用來(lái)研究飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力問(wèn)題，目前，其解題范圍己經(jīng)包括了各個(gè)領(lǐng)域（固體力學(xué)、生物力學(xué)、流體場(chǎng)、電磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)、聲場(chǎng)）的數(shù)理方程；已經(jīng)成為解數(shù)理方程的一種非常受歡迎的應(yīng)用極廣的數(shù)值計(jì)算方法。有限元法的基本思想是將一個(gè)實(shí)際的結(jié)構(gòu)(彈性連續(xù)體)劃分為有限大小的，有限個(gè)數(shù)的單元組合體進(jìn)行研究。這些單元僅在節(jié)點(diǎn)處連接，單元之間的載荷也僅由節(jié)點(diǎn)傳遞。這個(gè)把連續(xù)體劃分為離散結(jié)構(gòu)的過(guò)程稱為有限元的離散化，也叫單元?jiǎng)澐?。利用離散而成的有限元集合體代替原來(lái)的彈性連續(xù)體，建立近似的力學(xué)模型，對(duì)該模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，通過(guò)對(duì)這些單元分別進(jìn)行分析，建立其位移與內(nèi)力之間的關(guān)系，以變分原理為工具，將微分方程化為代數(shù)方程，再將單元組裝成結(jié)構(gòu)，形成整體結(jié)構(gòu)的剛度方程：KU=Q式中：K為結(jié)構(gòu)的整體剛度矩陣；U為節(jié)點(diǎn)位移列陣；Q為節(jié)點(diǎn)載荷列陣元。離散后單元節(jié)點(diǎn)的設(shè)置、性質(zhì)和數(shù)目應(yīng)根據(jù)問(wèn)題的性質(zhì)、描述變形形態(tài)的需要和計(jì)算精度而定（一般情況下，單元?jiǎng)澐衷郊?xì)則描述變形情況越精確，即越接近實(shí)際變形，但計(jì)算量也越大）。所以有限元法中分析的結(jié)構(gòu)已不是原有的物體或結(jié)構(gòu)物，而是同樣材料的由眾多單元以一定方式連結(jié)成的離散物體。這樣做的結(jié)果造成用有限元分析計(jì)算所獲得的結(jié)果只能是近似的。如果劃分單元數(shù)目足夠多而合理，則所獲得的結(jié)果就與實(shí)際情況相符合。分析過(guò)程中首先從單元分析入手，確定單元內(nèi)的位移、應(yīng)變、應(yīng)力模式，并確定單元節(jié)點(diǎn)力與單元節(jié)點(diǎn)位移的關(guān)系，建立單元?jiǎng)偠染仃?。根?jù)離散化結(jié)構(gòu)的聯(lián)接方式，將各個(gè)單元?jiǎng)偠染仃囘M(jìn)行組集，得到反映整體結(jié)構(gòu)位移與載荷關(guān)系的總體剛度方程。通過(guò)求解該剛度方程可以得出各個(gè)單元的位移，再利用單元分析得到的關(guān)系可以求出單元應(yīng)力及其應(yīng)變?？梢?jiàn)，有限元分析的主要內(nèi)容是：?jiǎn)卧x散化、單元分析、整體分析。有限元法與傳統(tǒng)的力學(xué)方法有很大差別，正是這種差別，使得它能夠把許多難以求解的問(wèn)題變的容易處理：（1）由于可任選單元體的形狀和尺寸，故可以“組拼”出形狀復(fù)雜的機(jī)械零件。在作應(yīng)力分析時(shí)，無(wú)需對(duì)零件的幾何形狀作過(guò)多的簡(jiǎn)化，從而提高了解題精度，擴(kuò)大了可解的范圍；（2）對(duì)于應(yīng)力集中區(qū)可以減小單元體尺寸來(lái)細(xì)加考察；（3）對(duì)于各種復(fù)雜類型的外載荷都可以采取適當(dāng)?shù)姆椒▽⑵浞峙渲凉?jié)點(diǎn)來(lái)計(jì)算；（4）易于解決有初應(yīng)力、熱應(yīng)力的問(wèn)題；（5）易于處理材料的不均勻性，對(duì)各向異性材料也可求解；（6）可以解決材料的非線性和結(jié)構(gòu)的非線性問(wèn)題；（7）采用大型的通用有限元程序，可一次計(jì)算大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、位移、振動(dòng)和穩(wěn)定性。由于計(jì)算機(jī)的求解方程組的能力非常強(qiáng)大，構(gòu)造模型又非常準(zhǔn)確，因而有限元法在計(jì)算機(jī)上使用極為普遍。有限元