遲明君，張吉康

（鄭州宇通客車股份有限公司，河南 鄭州 450000）

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合頁式鉸鏈側(cè)艙門的精細(xì)化研究

遲明君，張吉康

（鄭州宇通客車股份有限公司，河南 鄭州 450000）

摘 要：文章的目的在于研究合頁式鉸鏈側(cè)艙門門縫的大小與旋轉(zhuǎn)中心的關(guān)系。文章采用圖解法、不等式、控制變量法對艙門縫隨旋轉(zhuǎn)中心變化的情況進(jìn)行了研究與分析。得出了旋轉(zhuǎn)中心距艙門最前端的距離越大，距艙門外表面的距離越小，門縫可以做得越小的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：客車；合頁式鉸鏈；側(cè)艙門；精細(xì)化研究

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.03.003

張吉康，助理工程師，就職于鄭州宇通客車股份有限公司。技術(shù)研究工程師，武漢科技大學(xué)香濤協(xié)會(huì)永久成員，負(fù)責(zé)大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)的組織與指導(dǎo)工作。

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

引言

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國家政策的扶持，客車產(chǎn)量穩(wěn)步增長，客車企業(yè)的競爭越來越激烈，市場對客車產(chǎn)品也提出了越來越高的要求。側(cè)艙門是客車車身的重要組成部分，其質(zhì)量好壞直接影響到整車質(zhì)量[1]。隨著生產(chǎn)水平的發(fā)展，整車質(zhì)量不再僅僅是局限于可靠性、耐久性等范疇，還囊括了精細(xì)化要求?？蛙嚨膫?cè)艙門鉸鏈?zhǔn)怯脕硇鮽?cè)艙門的一個(gè)車身構(gòu)件，其具體的結(jié)構(gòu)型式?jīng)Q定著艙門的開啟角度、密封性能及其裝配工藝性，同時(shí)也決定著側(cè)圍蒙皮下沿（或前沿）與腰梁（立柱）的連接形式，影響著車身的外觀質(zhì)量[2]。以往的艙門設(shè)計(jì)過程往往憑借經(jīng)驗(yàn)和類比，缺乏科學(xué)依據(jù)，使產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)安全系數(shù)往往偏大，所設(shè)計(jì)的零件過于笨重，造成材料浪費(fèi)，不利于整車輕量化[1]，也不利于側(cè)艙門精細(xì)化。因合頁式鉸鏈價(jià)格較低，現(xiàn)階段國內(nèi)客車上使用較多[3]。因此，對合頁式鉸鏈側(cè)艙門的精細(xì)化研究是很有必要的。

1、合頁式鉸鏈側(cè)艙門的精細(xì)化

鉸鏈?zhǔn)怯脕磉B接兩個(gè)固體并允許兩者之間做相對轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械裝置。其中，合頁式鉸鏈由固定頁、旋轉(zhuǎn)頁和轉(zhuǎn)軸三部分組成。固定頁通過螺栓或焊接的方式與車身連接，旋轉(zhuǎn)頁通過螺栓、膠粘或焊接的方式與艙門連接，旋轉(zhuǎn)頁繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)即可完成艙門的開閉過程[4]。

對于客車而言，以合頁式鉸鏈為連接方式的側(cè)艙門就稱為合頁式鉸鏈側(cè)艙門?？蛙噦?cè)艙門精細(xì)化好壞的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)之一是側(cè)艙門周圈門縫，而側(cè)艙門門縫能達(dá)到的最小值與艙門鉸鏈有直接關(guān)系。

合頁式鉸鏈規(guī)格多種多樣，側(cè)艙門的厚度、大小尺寸多種多樣。為研究方便，如圖1所示的艙門為研究模型。

圖1　合頁式鉸鏈側(cè)艙門結(jié)構(gòu)示意圖

2、側(cè)艙門門縫與旋轉(zhuǎn)中心的關(guān)系

2.1 參數(shù)說明

S：側(cè)艙門門縫。

L：鉸鏈旋轉(zhuǎn)中心與鉸鏈端面的距離。

R：鉸鏈旋轉(zhuǎn)中心與艙門最前端（艙門端面與蒙皮外表面的交點(diǎn)）的距離（忽略圓角）。

H：鉸鏈旋轉(zhuǎn)中心與艙門安裝面的距離。

h：艙門在鉸鏈安裝處的厚度。

W：鉸鏈旋轉(zhuǎn)中心與鉸鏈固定頁內(nèi)表面的距離。

M：艙門最前端的旋轉(zhuǎn)軌跡與鉸鏈固定頁內(nèi)表面的最小距離。

N：艙門最前端的旋轉(zhuǎn)軌跡與鉸鏈固定頁固定端的最小距離。

P：艙門最前端的旋轉(zhuǎn)軌跡與艙門縫最前沿的距離。

2.2 參數(shù)的數(shù)學(xué)分析

2.2.1 保證M≥Mmin

艙門實(shí)際開啟過程中，其最前端的旋轉(zhuǎn)軌跡有可能與鉸鏈固定頁內(nèi)表面發(fā)生干涉。為了保證艙門可以正常開啟，必須保證M≥Mmin。其中，Mmin是實(shí)際工藝水平能保證的最小M值。

保證M≥Mmin的方法有很多，最直觀的方法是增大W尺寸，也可通過減小H、h、D、L等尺寸來保證。

2.2.2 保證N≥Nmin

艙門實(shí)際開啟過程中，其最前端的旋轉(zhuǎn)軌跡與鉸鏈固定頁固定端有可能發(fā)生干涉，為了保證艙門可以正常開啟，必須保證N≥Nmin。其中，Nmin是實(shí)際工藝水平能保證的最小N值。

實(shí)際設(shè)計(jì)中，可以通過改變鉸鏈固定端折彎方向來增大N值，以保證N≥Nmin。增大W、H、h、D、L等尺寸也可以使得N增大，從而保證N≥Nmin。

2.2.3 保證p≥pmin

在鉸鏈轉(zhuǎn)軸法平面內(nèi)建立X—Y直角坐標(biāo)系，如圖2所示。X軸為蒙皮或艙門外表面，Y軸為鉸鏈固定型材面。設(shè)艙門最前端運(yùn)動(dòng)軌跡上任意一點(diǎn)為A（X，Y），艙門旋轉(zhuǎn)中心為B（a，b），艙門最前端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡與Y軸最近點(diǎn)為C （p，b），艙門最前端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡與X軸交點(diǎn)D（S，0）。由前知p為常數(shù)。

圖2　艙門最前端運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖

結(jié)合圖1可得艙門最前端在X—Y坐標(biāo)系內(nèi)的軌跡：

圖3　圓的集合示意圖（情形一）

當(dāng)Y=0時(shí)，可知S=X，則（1）式可變形為：

則a與X的圖像可表示為圖4：

圖4　X與a關(guān)系曲線

很明顯，S=X與a值成反相關(guān)，即當(dāng)b不變時(shí)，a越大，S越小，門縫精細(xì)度越好。

圖5　圓的集合示意圖（情形二）

又根據(jù)圖解易知：0

故式（3）圖像可表示為圖6：

圖6　X與b的關(guān)系曲線

顯然，當(dāng)a不變時(shí)，門縫值S=X與b值正相關(guān)，即當(dāng)a不變時(shí)，b越小，S越小，門縫精細(xì)化越好。

3、總結(jié)

艙門鉸鏈一直是客車車身設(shè)計(jì)中的一個(gè)難點(diǎn)[2]。文章通過對合頁式鉸鏈側(cè)艙門運(yùn)動(dòng)軌跡與鉸鏈轉(zhuǎn)軸中心位置、門縫大小等參數(shù)的研究與分析，定性地確定了門縫精細(xì)度與鉸鏈（艙門）旋轉(zhuǎn)中心的關(guān)系，為側(cè)艙門、合頁式鉸鏈的研發(fā)設(shè)計(jì)工作奠定了理論基礎(chǔ)。

合頁式鉸鏈側(cè)艙門門縫精細(xì)化好壞關(guān)鍵在于鉸鏈的轉(zhuǎn)軸中心位置。轉(zhuǎn)軸中心距艙門最前端的距離越大，艙門門縫精細(xì)化能夠做得越好；轉(zhuǎn)軸中心距艙門外表面的距離越小，艙門門縫精細(xì)化能夠做得越好。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉林,徐茂林.客車側(cè)艙門結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[A];中國客車行業(yè)發(fā)展論壇2010年中國客車學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2010年:160—162.

[2] 陳永軍.客車側(cè)艙門鉸鏈淺析[J].客車技術(shù)與研究,2004(04):25—27.

[3] 趙彥浩.淺析客車常用側(cè)倉門鉸鏈的結(jié)構(gòu)與安裝[J].客車技術(shù),2013(05):33—35.

[4] 于敬平,張躍進(jìn).艙門鉸鏈結(jié)構(gòu)分析和單軸鉸鏈的應(yīng)用[J].客車技術(shù)與研究,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

基金項(xiàng)目：湖北省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目編號：201410488042。

作者簡介：遲明君，初級工程師，就職于鄭州宇通客車股份有限公司。高級設(shè)計(jì)師。

中圖分類號：U463.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-7988(2016)03-08-03