【正文】 ，形成一個個模塊，按照系統(tǒng)的方法組織起來，定義為汽車設計流程。在國內(nèi)，一汽、二汽、上汽等大的汽車企業(yè)集團都已經(jīng)建立起了比較完善的產(chǎn)品設計流程，在國內(nèi)愈演愈烈的汽車產(chǎn)品 競爭中，這些企業(yè)的產(chǎn)品競爭力有著明顯的優(yōu)勢，產(chǎn)品更新速度快，質(zhì)量可靠，深得用戶的信賴，可見研發(fā)流程的建立對企業(yè)的重要意義。參數(shù)化設計是以一種全新的思維方式來進行產(chǎn)品的創(chuàng)和修改設計的方法 [1]。 基于知識工程的汽車設計的發(fā)展 人工智能技術，特別是專家系統(tǒng)的技術與現(xiàn)有的、傳統(tǒng)的 CAD 技術相結合開發(fā)一些專用的 CAD 軟件和程序模塊是今后 CAD 發(fā)展的必然趨勢。知識工程實質(zhì)上是突破了簡單的邏輯運算，把經(jīng)驗和推 理合起來，將邏輯思維和形象思維結合起來，實現(xiàn)計算機的智能化。知識工程是研究知識信息處理的學科，提供開發(fā)智能系統(tǒng)的技術，是人工智能、數(shù)據(jù)庫技術、數(shù)理邏輯、認知科學、心理學等學科交叉發(fā)展的結果。使用 KBE 建立模型可以將幾何造型與分析等結合起來，實現(xiàn)多學科優(yōu)化，并確切地進行可行性評估，應用標準和實踐經(jīng)驗來提高產(chǎn)品的質(zhì)量，對設計實 踐、過程經(jīng)驗等知識信息進行數(shù)字化獲取和重用，從而提高自動化過程的效率。軟件工具的應用使設計中期的分析工作開展成為可能。通常各零件模型分類存放在大型數(shù)據(jù)庫中，以后對車型做改進時可直接到數(shù)據(jù)庫中匹配類似的零部件，修改其相關參數(shù)即可滿足要求，無需重新設計，非常有利于車型的系列化，生產(chǎn)商應對迅速變化的市場的能力也強得多。其基本流程：經(jīng)過市場調(diào)研，形成車型的整體要求；制作手繪效果圖，也可利用計算機輔助軟件繪制；制作縮比例模型及 1:1 主模型；以三坐標掃描或激光掃描的方式在計算機中構建車身數(shù)字模型；進行結構設計，構建 A 級模型；生成 NC 代碼，生產(chǎn)樣車。車門設計的好壞直接影響到整車的造型效果 、安全性、密封性、視野、噪聲控制以及乘坐空間等諸方面的優(yōu)劣。車門從布置到設計再到制造，每一個環(huán)節(jié)考慮的因素都比較多，既要保證車門與整車的協(xié)調(diào)一致，還要保證車門本身的技術要求。 車門設計必須走流程化的道路，并且要利用先進的計算機平臺做早期的判斷分析、循環(huán)優(yōu)化，是目前我們公司正在努力探索的一個方向。 隨著計算機技術快速發(fā)展，結合知識工程，各大汽車公司紛紛建立了自己的研發(fā)流程，確立了現(xiàn)代設計方法在汽車領域的主導地位。車門設計兼顧的方面多、初期布置復雜、需要有豐富的知識與經(jīng)驗，基于流程與知識的車門布置很好的解決了這個問題。 本課題的研究內(nèi)容 本課題研究是以 花冠 汽車開發(fā)項目為依托、以 CAD 為軟件平臺，在開發(fā)過程中從造型數(shù)據(jù)模型確立，到前車門各個機能件選型，結構布置，直到結構設計完成，并結合工藝、工裝的設計驗證，建立起一套完善的車門設計解決方案。 參數(shù)化設計技術是當前 CAD/CAM 系統(tǒng)的研究熱點之一，主要是通過改動圖形某一部分或某幾部分的尺寸，自動完成對圖形中相關部分的改動，從而實現(xiàn)對圖形的驅(qū)動，只需要根據(jù)某些具體的條件和參數(shù)來決定產(chǎn)品某一結構形式下的結構參數(shù)，從而設計出不同規(guī)格的產(chǎn)品。參數(shù)化設計的關鍵是幾何約束關系的提取和表 達、約束求解以及參數(shù)化幾何模型的構造。 在車門設計的布置設計階段，產(chǎn)品的內(nèi)部機能件主要位置、結構細節(jié)難以具體化，設計師關心的是產(chǎn)品的基本結構、主要尺寸關系，因此無法采用具體尺寸繪圖設計。 車門的結構類型 一 般 來 講 ， 乘 用 車 車 門 分 為 帶 窗 框 車 門 和 無 窗 框 車 門 （ Frameless GlassConstruction，多見于高檔跑車，俗稱硬頂車）兩大類，其中帶窗框車門又可以分為整體式（ Full Stamped Inner and Outer Panel Construction，即內(nèi)外門板帶著窗框部分一起沖壓成型）和獨立窗框（ Loose Upper Frame Construction，即窗框部分與窗口線以下的內(nèi)外板分別成型）兩大類，如圖 所示。 內(nèi)、外板整體沖壓成型式車門 1)外板整體沖壓成型式車門（ Full Stamped Inner and Outer Panel）－窗框部分進入到車頂區(qū)域（ into roof，從外觀看，就是車門上部有面共享了車頂面）。 缺點：廢料多；增加了密封成本：如沿著車頂與車門邊的密封，沿著風窗與車門邊的密封；不具備整形能力。 窗框內(nèi)藏式車門（ Frame Under Glass） 該類型又可以分為兩類： 一類是門內(nèi)板整體沖壓（ Full Stamped Inner），質(zhì)量與密封性都好，而且 Jline 的工藝性拔模也可以做，外觀當然極像無窗框式車門的新穎前衛(wèi)；但是內(nèi)板仍然要產(chǎn)生許多廢料，密封性有待改善。 另一類是獨立窗框（ Loose UPR Frame）廢料率低，質(zhì)量也好，左右內(nèi)（外）板可以在一個模具中成型，外觀優(yōu)勢同上。 缺點：可裝配性差，會產(chǎn)生匹配上的這樣那樣的問題（諸如 gap、 flush 等等）；限制了主密封樣式的選擇范圍，而且也存在密封性差的潛在問題。 無窗框車門（ Frameless Glass） 優(yōu)點：造型前衛(wèi)時尚，且外觀上各處配合對消費者很是養(yǎng)眼；因為沒有窗框部分的金屬板材，內(nèi)外板沖壓成型不必考慮此處廢料損失，可將廢料率降至最低；左右內(nèi)（外）板可以在一個模具中成型；該類型車門具備整形能力。 圖 車門結構型式 車門的 組成 車門基本構成分為鈑金件、機能件、密封件、裝飾件與電器線束件五大類，下面分別說明。車門附件均參照現(xiàn)有成熟結構進行設計，設計的具體部件包括：鉸鏈、限位器、后視鏡、外板 、內(nèi)板、門鎖、門玻璃、玻璃升降器、防撞梁及密封等。 圖 車門鈑金總成 1)車門外板 車門外板是汽車覆蓋件中極為重要的部件之一 ,是車身上的活動部件 ,對其剛性及表面質(zhì)量要求很高 。一般對車門外板的質(zhì)量要求高：外觀表面光順平滑 ,棱線清晰 ,周邊尺寸精度 ,剛性好。成形時凸模表面與毛坯以大平面接觸 ,由于平面上的拉應力很低 ,材料得不到充分的塑性變形，所以車門外板剛性差，一般選擇外板材料時，考慮硬質(zhì)板材，如圖 所示。 圖 車門外板 11 如圖 所示 。因車門外板是車身外表面件，中部不應該有焊點，以免影響外觀質(zhì)量，這樣外板中部剛度就差，行車時易產(chǎn)生振動噪音，因此必須對外板剛度進行加強 ，采取的措施有：在外板內(nèi)側(cè)粘貼磁性瀝青板；設計加強梁，與外板柔性粘接。 車門內(nèi)板是車門中所有主要部件的安裝載體，其結構形狀的構建也是我們本課題研究的重點之一。 圖 外板的剛度加強 12 圖 車門內(nèi)板（左側(cè)：高強板，用于鉸鏈加強板，右側(cè)：一般材料） 鉸鏈加強板的型式多樣，一般根據(jù)性能與成本的需要來選擇，如圖 所示。當然也有的車中取消了該加強板，如圖 、圖 所示。基于側(cè)面撞擊的概率，消費者在選購車子的時候，一定把防側(cè)撞鋼梁這一項重要的安全配置考慮進去 。事實證明，車門防撞梁在車輛撞擊固定物體（比如樹木）時的保護效果非常明顯。 車門防撞梁的形狀：一般分為管狀和帽形兩種；日韓車常用管狀車門防撞梁（一般情況下兩端有支架，用于連接固定防撞梁與車門，而歐美車門常用帽形防撞梁，一般直接焊接在車門上）；管狀防撞梁主要是圓管，也有矩形管、梅花形管、橢圓形管等，這要綜合考慮許多因素，如車門內(nèi)部空間，吸能設計等；而帽形防撞梁主要有單帽形狀（ U 形）和雙帽形狀（ m 形）； 車門防撞梁的布置方式：最常見的是對角線布置方式，也有垂直布置的。 圖 M 型管柱式 防撞梁結構示意 圖 為 M 型 管柱式 側(cè)門防撞梁，采用特殊材料的鋼材，大大提高了車門的抗扭性，保證了駕乘人員的安全。 15 圖 鉸鏈支座 6)車門窗框 單獨對于窗框而言，我們可以簡單分為幾大類：與內(nèi)外板同體式窗框、一體閉合式窗框、多體式窗框、滾壓窗框，如圖 所示。 滾壓窗框（如圖 所示）的滾壓截面較為復雜，而且歐美日德的結構各不相同，如很多日系車沒有 belt pnl，即窗框加強板，前后兩個腳沒有加強板連接，剛度和安全性都不太好；歐美系車大多數(shù)車窗框都帶有加強板窗框。一般后門獨立窗框的滾壓件較難，因為大多數(shù)車型在 C 柱有很大的彎曲弧度，超過 90 度，有的是分成兩件滾彎，再焊接，容易造成焊接面的面差，批量生產(chǎn)難以滿足；有的是一道彎曲，但是受材料流動和成型工藝控制影響，會有縮頸或擴口，修整調(diào)整模具也很難解決問題，除非更改造型或更換材料。 1)車門鎖 一個完整的汽車門鎖系統(tǒng)必須能實現(xiàn)內(nèi)開啟、外開啟、內(nèi)鎖止保險、外鎖止保險及鎖緊車門的功能，因此汽車門鎖是 一個結構復雜、功能要求多的組合系統(tǒng)。 17 從圖 ： (1) 鎖緊機構部分，即圖中鎖鉤 擋塊兒組成的機構，當關閉車門時，鎖鉤從擋塊兒的開口方向進入帶動鎖鉤擺動至圖示的嚙合狀態(tài)，實現(xiàn)鎖緊動作； (2) 外開啟機構部分為外拉式手柄，是一鉸鏈四桿機構，原動件 是外開啟手柄； (3) 內(nèi)開啟機構部分，由構件 11等機架組成，為一空間四桿機構，內(nèi)開啟手柄與擺桿的運動處在兩個相互垂直的平面內(nèi)，原動件是內(nèi)開啟手柄。由兩個零件構成，一個零件固定在車門上，另一個零件固定在車身上，通過門閂阻止車門向外打開，通過簡單的杠桿運動或壓撳按鈕的動作將它們脫開。隨著我國汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，人們對門鎖的安全性、輕便性、車門關閉和開啟無聲、美觀等方面不斷提出新的更高的要求，促使大量新型門鎖產(chǎn)生，如圖 所示。門鎖必須工作可靠，在正常關閉車門后，除非轉(zhuǎn)動或拉車門手柄，以及按鈕等正常操作，否則用其它外力不能打開車門，因而在汽車行駛時不會因振動和沖擊使車門打開。 車門鎖的性能要求： 1)易于制造，成本低； 2)車門開啟與關閉 輕便、靈活； 3)磨損小， 保證足夠的使用壽命； 4)工作可靠，門鎖必須可靠地將車門鎖緊，在汽車行駛時車門不允許自動打開； 5)操縱內(nèi)、外手柄時車門能輕便 打開； 6)設有鎖止機構。在車外只有使用鑰匙才能打開車門，在車內(nèi)只有先拉起鎖止按鈕才能打開車門； 7)當車門開著，鎖止按鈕按下時，此時關閉車門撞動鎖爪，即可通過聯(lián)動桿來解除鎖止狀態(tài)，同時可以防止由于鑰匙遺忘在車內(nèi)而打不開車門； 8)當車門處于全鎖緊狀態(tài)時，車門鎖能經(jīng)受一定的縱向載荷、橫向載荷和沖擊慣性力的 作用，從而不因汽車碰撞、翻車、顛簸而使門鎖失靈 ； 根據(jù)車門鎖的結構類型，門鎖按其結構大致可分為舌式、棘輪式和凸輪式。但由于彈簧力大，操縱笨重，不能承受縱向載荷，僅能承受開門方向的載荷，故現(xiàn)已在汽車上淘汰。按門腔外部的鎖拴與門柱上的擋塊形式不同，又可分為轉(zhuǎn)子鎖和卡板鎖。對于越野車，主要是在不平路面上行駛，道路條件不好，主要考慮可靠性，可選卡板鎖。 2)車門內(nèi)外手柄 外手柄有旋轉(zhuǎn)式、掀拉式、按鈕式、手摳式等。按鈕式外手柄結構可靠，零件數(shù)稍多，同時當車門鎖開啟力大時，手指明顯有開啟沉重感。手摳式外手柄是近年來出現(xiàn)的新款式，可以安裝的與外板齊平，使其不產(chǎn)生危險性，也有利于減小空氣阻力，如圖 所示。從安全考慮，最好 內(nèi)手柄布置在車門內(nèi)飾里或扶手下面不易碰到的位置。 圖 掀拉式車門外手柄 圖 手摳式車門內(nèi)手柄 3)車門玻璃 目前幾乎所有車門玻璃都采用鋼化曲面玻璃。但曲面玻璃在制造上有一定的難度，并且在升過程中容易發(fā)生卡滯，一般將曲面玻璃的球面弦高控制在 4mm 以下。 車門玻璃（如圖 所示）的形狀、大小、位置的確定是順利實現(xiàn)玻璃升降布置的前提，也是車門布置的重要內(nèi)容。逼近外形是指車門玻璃的大小、形狀與車身造型所要求的窗口一致，并盡量使玻璃外表面與車身外表面貼近。 傳統(tǒng)的柱面汽車車門玻璃（調(diào)質(zhì)玻璃，曲率 R=1210 mm）配合柱面導軌，其導軌為單一半徑圓弧，前后導軌為柱面上的等距線；其設計簡單，運動校核方便。玻璃升降器的功能是保證車門玻璃平穩(wěn)升降，門窗能隨時并順利的開啟和關閉。玻璃升降器主要有驅(qū)動機構、傳動機構、止動機構、平衡機構等幾大部分組成。 a)繩輪式 由開關控制直流電動機極性，使其做正反向旋轉(zhuǎn)帶動機構做上下運動，通過中間 各傳動裝置起到升降玻璃的作用 。 b)叉臂式 由開關改變直流微電機極性，由電機傳動軸上的小齒輪帶動長臂上的扇形齒輪在一定角度內(nèi)旋轉(zhuǎn)，從而改變長臂與短臂的夾角，起到升降玻璃的作用。 c)軟軸式 由開關控制直流電動機極性使其正反向旋轉(zhuǎn)帶動機構做上下運動，再通過中間傳動結構帶動螺旋形鋼絲軟軸，使其帶動玻璃上下運動，起到 升降玻璃的效果。 玻璃升降器是車門上主要附件之一，它帶動玻璃上下運動占據(jù)門內(nèi)大量空間，在選擇玻璃升降器時應考慮以下因素：車門造型特點、車窗開口大小、玻璃形狀和安裝方式等。 本設計采用齒輪交叉臂式玻璃升降器，如圖 。 圖 齒輪交叉臂式 22 5)限位器 車門限位器是