合页式铰链侧舱门的精细化研究

迟明君，张吉康

（郑州宇通客车股份有限公司，河南 郑州 450000）



合页式铰链侧舱门的精细化研究

迟明君，张吉康

（郑州宇通客车股份有限公司，河南 郑州 450000）

摘 要：文章的目的在于研究合页式铰链侧舱门门缝的大小与旋转中心的关系。文章采用图解法、不等式、控制变量法对舱门缝随旋转中心变化的情况进行了研究与分析。得出了旋转中心距舱门最前端的距离越大，距舱门外表面的距离越小，门缝可以做得越小的结论。

关键词：客车；合页式铰链；侧舱门；精细化研究

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.03.003

张吉康，助理工程师，就职于郑州宇通客车股份有限公司。技术研究工程师，武汉科技大学香涛协会永久成员，负责大学生科技创新活动的组织与指导工作。

CLC NO.: U463.8 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)03-08-03

引言

近年来，随着国民经济发展和国家政策的扶持，客车产量稳步增长，客车企业的竞争越来越激烈，市场对客车产品也提出了越来越高的要求。侧舱门是客车车身的重要组成部分，其质量好坏直接影响到整车质量[1]。随着生产水平的发展，整车质量不再仅仅是局限于可靠性、耐久性等范畴，还囊括了精细化要求。客车的侧舱门铰链是用来旋吊侧舱门的一个车身构件，其具体的结构型式决定着舱门的开启角度、密封性能及其装配工艺性，同时也决定着侧围蒙皮下沿（或前沿）与腰梁（立柱）的连接形式，影响着车身的外观质量[2]。以往的舱门设计过程往往凭借经验和类比，缺乏科学依据，使产品的结构安全系数往往偏大，所设计的零件过于笨重，造成材料浪费，不利于整车轻量化[1]，也不利于侧舱门精细化。因合页式铰链价格较低，现阶段国内客车上使用较多[3]。因此，对合页式铰链侧舱门的精细化研究是很有必要的。

1、合页式铰链侧舱门的精细化

铰链是用来连接两个固体并允许两者之间做相对转动的机械装置。其中，合页式铰链由固定页、旋转页和转轴三部分组成。固定页通过螺栓或焊接的方式与车身连接，旋转页通过螺栓、胶粘或焊接的方式与舱门连接，旋转页绕转轴旋转即可完成舱门的开闭过程[4]。

对于客车而言，以合页式铰链为连接方式的侧舱门就称为合页式铰链侧舱门。客车侧舱门精细化好坏的重要衡量标准之一是侧舱门周圈门缝，而侧舱门门缝能达到的最小值与舱门铰链有直接关系。

合页式铰链规格多种多样，侧舱门的厚度、大小尺寸多种多样。为研究方便，如图1所示的舱门为研究模型。

图1　合页式铰链侧舱门结构示意图

2、侧舱门门缝与旋转中心的关系

2.1 参数说明

S：侧舱门门缝。

L：铰链旋转中心与铰链端面的距离。

R：铰链旋转中心与舱门最前端（舱门端面与蒙皮外表面的交点）的距离（忽略圆角）。

H：铰链旋转中心与舱门安装面的距离。

h：舱门在铰链安装处的厚度。

W：铰链旋转中心与铰链固定页内表面的距离。

M：舱门最前端的旋转轨迹与铰链固定页内表面的最小距离。

N：舱门最前端的旋转轨迹与铰链固定页固定端的最小距离。

P：舱门最前端的旋转轨迹与舱门缝最前沿的距离。

2.2 参数的数学分析

2.2.1 保证M≥Mmin

舱门实际开启过程中，其最前端的旋转轨迹有可能与铰链固定页内表面发生干涉。为了保证舱门可以正常开启，必须保证M≥Mmin。其中，Mmin是实际工艺水平能保证的最小M值。

保证M≥Mmin的方法有很多，最直观的方法是增大W尺寸，也可通过减小H、h、D、L等尺寸来保证。

2.2.2 保证N≥Nmin

舱门实际开启过程中，其最前端的旋转轨迹与铰链固定页固定端有可能发生干涉，为了保证舱门可以正常开启，必须保证N≥Nmin。其中，Nmin是实际工艺水平能保证的最小N值。

实际设计中，可以通过改变铰链固定端折弯方向来增大N值，以保证N≥Nmin。增大W、H、h、D、L等尺寸也可以使得N增大，从而保证N≥Nmin。

2.2.3 保证p≥pmin

在铰链转轴法平面内建立X—Y直角坐标系，如图2所示。X轴为蒙皮或舱门外表面，Y轴为铰链固定型材面。设舱门最前端运动轨迹上任意一点为A（X，Y），舱门旋转中心为B（a，b），舱门最前端点运动轨迹与Y轴最近点为C （p，b），舱门最前端点运动轨迹与X轴交点D（S，0）。由前知p为常数。

图2　舱门最前端运动轨迹示意图

结合图1可得舱门最前端在X—Y坐标系内的轨迹：

图3　圆的集合示意图（情形一）

当Y=0时，可知S=X，则（1）式可变形为：

则a与X的图像可表示为图4：

图4　X与a关系曲线

很明显，S=X与a值成反相关，即当b不变时，a越大，S越小，门缝精细度越好。

图5　圆的集合示意图（情形二）

又根据图解易知：0

故式（3）图像可表示为图6：

图6　X与b的关系曲线

显然，当a不变时，门缝值S=X与b值正相关，即当a不变时，b越小，S越小，门缝精细化越好。

3、总结

舱门铰链一直是客车车身设计中的一个难点[2]。文章通过对合页式铰链侧舱门运动轨迹与铰链转轴中心位置、门缝大小等参数的研究与分析，定性地确定了门缝精细度与铰链（舱门）旋转中心的关系，为侧舱门、合页式铰链的研发设计工作奠定了理论基础。

合页式铰链侧舱门门缝精细化好坏关键在于铰链的转轴中心位置。转轴中心距舱门最前端的距离越大，舱门门缝精细化能够做得越好；转轴中心距舱门外表面的距离越小，舱门门缝精细化能够做得越好。

参考文献

[1] 刘林,徐茂林.客车侧舱门结构优化设计[A];中国客车行业发展论坛2010年中国客车学术年会论文集[C];2010年:160—162.

[2] 陈永军.客车侧舱门铰链浅析[J].客车技术与研究,2004(04):25—27.

[3] 赵彦浩.浅析客车常用侧仓门铰链的结构与安装[J].客车技术,2013(05):33—35.

[4] 于敬平,张跃进.舱门铰链结构分析和单轴铰链的应用[J].客车技术与研究,2012(04):44—46.

Refined study of side compartment doors with hinge-type hinge

Chi Mingjun, Zhang Jikang
（Zhengzhou Yutong Bus Co., Ltd., Henan Zhengzhou 450000）

Abstract:This paper aims to research the relation between refine of side compartment doors and the ceenter of rotation.The relation was researched using Graphic method, control variate method, Inequality in the paper.And the conclusion was concluded, that when the distance between the ceenter of rotation and the forefront of the side compartment door was increased or the distance between the ceenter of rotation and the outer surface of the side compartment door was reduced, the door crack would be reduced.

Keywords:Bus; Hinge-type hinge; Side compartment door; Refined study

基金项目：湖北省大学生创新创业训练计划项目，项目编号：201410488042。

作者简介：迟明君，初级工程师，就职于郑州宇通客车股份有限公司。高级设计师。

中图分类号：U463.8

文献标识码：A

文章编号：1671-7988(2016)03-08-03