单片机智能火灾报警器研究

甄天作

摘要：火灾是国内外普遍关注的灾难性大问题，它是发生频率比较高的一种灾难，而且在任何时间任何地点都可能发生，特别是在人员相对比较密集的地方（比如楼宇中）发生火灾时，往往会使人们在物质和精神上受到相当大的损失，甚至是人员伤亡，因此楼宇的火灾自动报警及其灭火系统对当今社会的生活就显得相当重要。

关键词：智能设备；火灾报警器；消防报警；单片机；智能消防系统 文献标识码：A

中图分类号：TP273 文章编号：1009-2374（2016）15-0023-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.15.011

1 背景

随着社会经济发展及物质多样化等因素影响，客户对汽车的审美观也在发生着变化。现代汽车车身外型设计越来越强调流线型，车身侧面的特征也越来越复杂，随之而来的便是车门分缝线设计的难度越来越突显。车门分缝线直接关系到车门的开闭运动，分缝线设计好与坏是车门能否实现功能的关键所在。车门分缝线设计受制于造型外表面、选取的铰链、铰链在车身的安装面、线束等相关因素的影响，因此，车门分缝线设计对于车门来说是非常关键的。

2 车门分缝线设计

2.1 基础要求

车门分缝线的设计包含前门与翼子板和后侧门与前门两个部分，本文重点详解前门与翼子板的车门分缝线设计。对于前门分缝线设计来说，首先铰链的选取和翼子板的结构是必须明确的，其次铰链与内板的匹配关系是一定的。铰链采用传统的冲压式铰链结构（见图1），翼子则采用单片是翼子板结构（见图2）。

2.2 分缝线边界定义

车门分缝线设计实际是为了保证车门开闭功能，并不与周边零件发生干涉，因此车门分缝线是在一定范围内设定并区分翼子板和前门外板的缝隙并且有足够的间隙值约束。既然车门分缝线是在一定范围内设定，那么为了简化分缝线的设计将该范围设定边界，即分缝线后限制边界（线）和前限制边界（线）。

2.3 车门分缝线后限制线

前门绕着铰链轴线旋转，在开启之时与翼子板会发生关系。如果分缝线设定不当，那么前门将会与翼子板干涉，造成前门无法实现开启功能。前门开启与翼子板的关系如图3所示：

从图3中可以看出，前门绕着铰链轴线旋转时，只有外板与翼子板之间有密切关系。因此前门外板与翼子板之间的运动间隙是研究重点。

因为翼子板相对于前门来说属于固定件，因此前门与翼子板的运动间隙之间重点研究前门外板。另外，从整个运动系统来说，铰链轴线的位置、前门外板的位置（前门外板与翼子板之间的间隙/段差）都是设计重点。

2.3.1 铰链轴线的位置。铰链轴线的位置与车身的制造精度及铰链装配精度都有关系，铰链轴线的位置不同，导致的前门运动轨迹也将不同，初定铰链轴线的位置最大公差X向为±2.5，Y向为±2。

2.3.2 前门外板的位置。前门外板的位置，依据各汽车公司整车制造精度的不同，往往以零件相互匹配尺寸确定，因此前门外板相对于翼子板的间隙初定为5±1，段差为0±0.75。

根据以上初定铰链轴线和前门外板的位置，可以得出铰链轴线需要考察的位置将为5个，前门外板考察的位置同样为5个。为了提高分析效率，将分别研究铰链轴线位置和前门外板位置，并找出它们组合中最差的位置。采用截面分析，首先研究铰链5个位置中最差的位置，铰链轴线的5个位置（1个设计位置和4个极限位置）分别为：点O为设计位置，点a、点b、点c、点d均为铰链轴线极限位置，见图4。假定翼子板与前门外板的相对关系已定，分析车门绕铰链轴线运动过程中与翼子板最小间隙值A，见表1。

从表1可以看出，铰链轴线位于点a位置时，车门绕铰链轴线运动过程中与翼子板间隙A值最小，A=1.2714mm。按照分析，当铰链轴线相对于前门外板前偏和内偏（以铰链轴线设计值为原点坐标，铰链轴线位于极限位置X=-2.5mm，Y=2mm）同时发生时，车门绕铰链轴线运动过程中将会与翼子板的间隙值最小。同样采用截面分析前门外板所处不同位置时，假定铰链轴线的位置已定（设计铰链轴线位置），分析车门绕铰链轴线运动过程中与翼子板最小间隙值B，见表2。前门外板所处5个位置分别为：1个设计位置和4个极限位置。具体见图5。

由表2可见，当铰链轴线已定时，车门绕铰链轴线运动过程中与翼子板间隙B值最小，且最小值B=1.2694mm。按照分析，当前门外板调整后位置相对于设计位置为前偏和外偏（前偏值X=-1mm，外偏值Y=-0.75mm）同时发生时，车门绕铰链轴线运动过程中将会与翼子板的间隙值最小。综合以上铰链轴线位置和前门外板位置的分析可以确定，当铰链轴线相对于前门外板（铰链轴线设计位置）前偏且内偏和前门外板调整后位置相对于设计位置为前偏且外偏都具备时，车门绕铰链轴线运动过程中将会与翼子板的最小间隙值发生。如图6所示：

综合以上，铰链轴线和前门外板的位置都调整后，前门外板在开启过程中将会与翼子板产生最小间隙值C，图中所示的间隙值约为0.1233mm。相比前门位置或者铰链轴线位置单方面调整，该间隙值更小，具体对比见表3：

根据以上分析，在满足前门外板的开启功能不失效前提下，明确了各相关零件制造位置，车门分缝线后限制线设计主要目的是车门开启功能不失效。

车门分缝线后限制线设计目的，一般情况下要求车门在开启过程中与翼子板的最小间隙为0.5mm（根据各汽车公司要求不同，该值也会有所变化）。

车门分缝线后限制线设计，必须具备：初始铰链轴线位置；初始造型面；制作截面相关技术要求。

当以上三个条件都具备时，在车门与翼子板相关区域，以铰链轴线为基准面的法线方向制作相关截面，基准面每隔50mm做一个相关截面，尤其要在造型特征急剧变化时必须制作截面，如图7所示：

第一种方法：将所有截面的前门外板尖点Px（x=1、2、3、4、5、6、7、8……，代表每个截面编号）用曲线命令连接起来便可以得到车门分缝线后限制线（箭头所指向线），如图9。

第二种方法：将其沿铰链轴线的方向投影到同一个基准面，将会得到如图9；然后将各个截面前门外板尖点Px连接得到一条近似直线；将绘制的直线重新沿着铰链轴线拉伸后可得一张平面；将所得平面与造型面相交可得一交线，该交线即为车门分缝线后限制线，如图9所示：

2.4 车门分缝线前限制线

相对车门分缝线后限制线来说，车门分缝线前限制线的绘制就相对简单些。前限制线的设计主要是为了车门在开启后避免与铰链、车身、线束等零件干涉，为了避免干涉通常要求车门在旋转理论角度后，再过开4°，并且要求与铰链、车身、线束等零件留有4mm以上的间隙，具体如图10所示：

考虑铰链轴线的公差及车门安装公差等，结合图10所示，可绘制车门前限制线。为了简化设计，可以反旋转（按设计角度+4°）铰链安装面（车身安装面）和铰链最高点组成的面，使其与造型面相交得到交线，并将交线垂直偏移至前门外板尖点Px，即可得到车门前限制线，具体截面如图11所示：

2.5 前后限制区域综述

综合上述所设计的前限制线和后限制线，可得前门与翼子板（后门与前门）的分缝线区间，便于造型设计分缝，如图13所示：

从图13中可以看出，车门分缝在布置铰链的区域前后限制线提供的区域最小，影响最大。因此在车门分缝线设计时要重点考察铰链区域的前后限制线。

2.6 汽车后门限制线设计

对于汽车来说，市场上大部分车型都属于四门车型且侧旋转门居多。对于后门分缝设计时，不仅受到整车公差要求，还应考虑前门对后门的影响，尤其是后限制线的设计。前门由于制造等不确定因素产生的额外公差必须考虑，类如外板所采用的包边结构。考虑到这个影响，根据实际数据及制造偏差经验，建议进行后门后限制线时，前门沿整车Y向偏置0.6mm。如图14所示：

后门分缝线的前后限制线的设计，除了上述所描述外，其余要求与前门的设计要求基本一致。由于后门有假边结构，因此设计难度大于前门设计，重点考察还是集中于铰链区域。

3 结语

车门分缝线是属于工程设计出来的，而不是造型给出来的，因此在汽车车门的设计过程中是重中之重，并且影响贯穿于整个整车开发设计。造型型面的任何一次更改都会影响到该车门分缝线的趋势，因此造型型面的更改，车门分缝线的前后限制线（边界）都必须随之绘制，以满足各方面的要求，从而达到设计的目的。

参考文献

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[3] 乐玉汉.轿车车身设计[M].北京：高等教育出版

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[4] 林忠钦.汽车车身制造质量控制技术[M].北京：机

械工业出版社，2005.

作者简介：董宁伟（1982-），男，陕西韩城人，上汽通用五菱汽车股份有限公司中级工程师，研究方向：整车门系统集成设计；韩红周（1982-），男，陕西西安人，上汽通用五菱汽车股份有限公司中级工程师，研究方向：整车门系统集成设计。

（责任编辑：黄银芳）