側(cè)門系統(tǒng)受力分析計(jì)算課件

側(cè)門系統(tǒng)受力分析計(jì)算丁光學(xué)2012-11-20qq：1272806808有疑問或異議，歡迎來信交流側(cè)門系統(tǒng)受力分析計(jì)算丁光學(xué)1側(cè)門系統(tǒng)初期設(shè)計(jì)計(jì)算主要內(nèi)容側(cè)門系統(tǒng)外CAS確定后，最先確定的是上鉸鏈中心、下鉸鏈中心、鎖嚙合點(diǎn)，這三個(gè)點(diǎn)是確定門的位置和最基本的閉合特性，尤其是兩個(gè)上、下鉸鏈中心點(diǎn)的確定至關(guān)重要！通常情況下對(duì)門的閉合性要求都比較嚴(yán)格，這里有法規(guī)有求；人機(jī)工程要求；機(jī)械動(dòng)力學(xué)要求；美觀要求、聲音品質(zhì)要求等等。本文主要是通過合理計(jì)算來滿足側(cè)門最基本的閉合特性的要求，其中重點(diǎn)涉及人機(jī)工程和機(jī)械動(dòng)力學(xué)要求。側(cè)車門在實(shí)際使用中，需要滿足：a、在X向20%坡上駐車，側(cè)門限位器能在任意檔位上保證側(cè)門不會(huì)自行關(guān)閉；b、在Y向兩側(cè)輪心相對(duì)偏離150mm側(cè)坡上駐車，側(cè)門限位器能在任意檔位上保證側(cè)門不會(huì)自行關(guān)閉；c、在X向20%坡加在Y向兩側(cè)輪心相對(duì)偏離150mm側(cè)坡上駐車，側(cè)門限位器能在任意檔位上保證側(cè)門不會(huì)自行關(guān)閉；d、在水平情況下：側(cè)門從全開啟→二檔（70±2°）限位器過檔力為35±5N；側(cè)門從二檔→一檔（49±2°）限位器過檔力為30±5N；側(cè)門從一檔→關(guān)閉（32±2°）限位器過檔力為25±5N；滿足以上各項(xiàng)要求，才基本滿足側(cè)門開閉過程的力學(xué)要求；本文將介紹幾種側(cè)門系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程的力學(xué)計(jì)算和計(jì)算改善，這對(duì)閉合件設(shè)計(jì)部從事側(cè)門系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工程師將有很大幫助。側(cè)門系統(tǒng)初期設(shè)計(jì)計(jì)算主要內(nèi)容側(cè)門系統(tǒng)外CAS確定后，最先確定2側(cè)車系統(tǒng)主要機(jī)構(gòu)和關(guān)鍵點(diǎn)的分布前后門在水平情況下受力分析側(cè)車系統(tǒng)主要機(jī)構(gòu)和關(guān)鍵點(diǎn)的分布前后門在水平情況下受力分析3側(cè)車系統(tǒng)主要機(jī)構(gòu)和關(guān)鍵點(diǎn)的分布前后門在水平情況下受力分析AutoCAD2D文件CATIA3D文件側(cè)車系統(tǒng)主要機(jī)構(gòu)和關(guān)鍵點(diǎn)的分布前后門在水平情況下受力分析Au4在X向20%坡上駐車，能在任意檔位上保證不會(huì)自行關(guān)閉；前后門在20%坡度情況下受力分析在X向20%坡上駐車，能在任意檔位上保證不會(huì)自行關(guān)閉；前后門5在X向20%坡上駐車，能在任意檔位上保證不會(huì)自行關(guān)閉；前后門在20%坡度情況下受力分析AutoCAD2D文件CATIA3D文件在X向20%坡上駐車，能在任意檔位上保證不會(huì)自行關(guān)閉；前后門6在Y向兩側(cè)輪心相對(duì)偏離150mm側(cè)坡上駐車，能在任意檔位上保證不會(huì)自行關(guān)閉；前后門在左右輪心高度差150mm側(cè)坡情況下受力分析圖在Y向兩側(cè)輪心相對(duì)偏離150mm側(cè)坡上駐車，能在任意檔位上保7在Y向兩側(cè)輪心相對(duì)偏離150mm側(cè)坡上駐車，能在任意檔位上保證不會(huì)自行關(guān)閉；前后門在左右輪心高度差150mm側(cè)坡情況下受力分析圖AutoCAD2D文件CATIA3D文件在Y向兩側(cè)輪心相對(duì)偏離150mm側(cè)坡上駐車，能在任意檔位上保8在X向20%坡加在Y向兩側(cè)輪心相對(duì)偏離150mm側(cè)坡上駐車，能在任意檔位上保證不會(huì)自行關(guān)閉；前后門在左右輪心高度差150mm側(cè)坡和20%坡混合情況下受力分析圖在X向20%坡加在Y向兩側(cè)輪心相對(duì)偏離150mm側(cè)坡上駐車，9在X向20%坡加在Y向兩側(cè)輪心相對(duì)偏離150mm側(cè)坡上駐車，能在任意檔位上保證不會(huì)自行關(guān)閉；前后門在左右輪心高度差150mm側(cè)坡和20%坡混合情況下受力分析圖AutoCAD2D文件CATIA3D文件在X向20%坡加在Y向兩側(cè)輪心相對(duì)偏離150mm側(cè)坡上駐車，10第一種計(jì)算方式角度定義：定義內(nèi)傾角為正值；外傾角為負(fù)值；定義后傾角為正值；前傾角為負(fù)值；鉸鏈軸后傾角α；鉸鏈軸內(nèi)傾角β。如右圖∠CAB=γ=10.54612525°∠DAB=β=2.40563743°∠EAB=α=10.27998149°計(jì)算γ與α、β之間的關(guān)系：Sin2γ=（tg2α+tg2β）/（1+tg2α+tg2β）單元格計(jì)算過程：=DEGREES(ASIN(SQRT((TAN(RADIANS(B30+B31))*TAN(RADIANS(B30+B31))+TAN(RADIANS(B33+B32))*TAN(RADIANS(B33+B32)))/(1+TAN(RADIANS(B30+B31))*TAN(RADIANS(B30+B31))+TAN(RADIANS(B33+B32))*TAN(RADIANS(B33+B32))))))驗(yàn)證后表明計(jì)算值與實(shí)測(cè)值有較小偏差，該公式準(zhǔn)確度有疑問！∠CAB=γ=10.54612525°∠DAB=β=2.40563743°∠EAB=α=10.27998149°第一種計(jì)算方式角度定義：Sin2γ=（tg2α+tg2β）/11第二種計(jì)算方式角度定義：定義內(nèi)傾角為正值；外傾角為負(fù)值；定義后傾角為正值；前傾角為負(fù)值；鉸鏈軸后傾角α；鉸鏈軸內(nèi)傾角β。如右圖∠CAB=γ=10.54612525°∠DAB=β=2.40563743°∠EAB=α=10.27998149°計(jì)算γ與α、β之間的關(guān)系：?jiǎn)卧裼?jì)算過程：=DEGREES(ACOS((COS(RADIANS(C1+C2))*COS(RADIANS(C4+C3)))))驗(yàn)證后表明計(jì)算值與實(shí)測(cè)值無偏差，該公式準(zhǔn)確度較高！conγ=conα*conβ第二種計(jì)算方式角度定義：?jiǎn)卧裼?jì)算過程：conγ=conα*12上圖的作圖方法：連接上鉸鏈中心（706.2，-866.0，381.5）和下鉸鏈中心：（582.7，-881.8，22.0）構(gòu)成鉸鏈軸。過下鉸鏈中心：（582.7，-881.8，22.0）點(diǎn)作Z軸。過前側(cè)門質(zhì)量中心：（1227.7，-833.3，78.0）作鉸鏈軸法線平面，該平面交鉸鏈軸于質(zhì)量中心與鉸鏈軸的垂足：（668.5，-870.8，271.9）以鉸鏈軸法線平面作草圖，以質(zhì)量中心與鉸鏈軸的垂足：（668.5，-870.8，271.9）圓心，作圓O，半徑是前側(cè)門質(zhì)量中心：（1227.7，-833.3，78.0）和質(zhì)量中心與鉸鏈軸的垂足：（668.5，-870.8，271.9）的連線。作Z軸和鉸鏈軸所在平面。該平面交作圓O與A點(diǎn)。過A點(diǎn)做鉸鏈軸垂線，垂足為H。過A點(diǎn)做Z軸法平面，作圓O在該法平面的投影橢圓。圍繞鉸鏈軸旋轉(zhuǎn)AH，旋轉(zhuǎn)角度φ，新交點(diǎn)B，連接OB，過B點(diǎn)作圓切線與過A點(diǎn)作圓切線交與C，連接OC，過B點(diǎn)做平行于Z軸的直線BD交投影橢圓與E。連接EC。過D作BC法面交BC與G,連接BG和GD。參數(shù)設(shè)置和計(jì)算：設(shè)∠OAH=γ，γ=19.11176307°（即Z軸和鉸鏈軸夾角）設(shè)∠BOA=φ，門嚙合點(diǎn)處，質(zhì)量中心在I點(diǎn)，∠IOA=3.21873650°實(shí)際開啟角度∠BOI=∠BOA-∠IOA=φ-3.21873650°。設(shè)∠BCE=X，可以證明：∠BOC=∠AOC=φ/2；∠BDG=∠BCE=X(證明略)設(shè)OA=OB=R=593.00738241mm。OF=Rconφ；AF=R-Rconφ；FJ=BE=AFsinγ=（R-Rconφ）sinγ；BE=BCsinX；BC=Rtgφ/2BE=RsinXtgφ/2=（R-Rconφ）sinγ→sinXtgφ/2=（1-conφ）sinγ→sinXtgφ/2=（1-(1-tgφ/2*tgφ/2)/(1+tgφ/2*tgφ/2)）sinα→sinβ=2sinαtgφ/2/（1+tgφ/2*tgφ/2）結(jié)論：SinX=sinγ*sinφ第二種計(jì)算方式下公式推算上圖的作圖方法：參數(shù)設(shè)置和計(jì)算：第二種計(jì)算方式下公式推算13Z軸與鉸鏈軸夾角：γ開啟位置偏離平衡點(diǎn)角度：φ門重力分量角度：X門重力分量門重力平衡點(diǎn)X和γ、φ之間的關(guān)系：SinX=sinγ*sinφ第二種計(jì)算方式下公式推算Z軸與鉸鏈軸夾角：γ開啟位置偏離平衡點(diǎn)角度：φ門重力分量角度14側(cè)門系統(tǒng)受力分析計(jì)算ppt課件15第三種計(jì)算方式下公式推算此計(jì)算過程比較復(fù)雜！需要仔細(xì)推敲！但利用excel將更簡(jiǎn)單！第三種計(jì)算方式下公式推算此計(jì)算過程比較復(fù)雜！需要仔細(xì)推敲！但16三種計(jì)算方式的準(zhǔn)確度比較通過比較可知：1、計(jì)算方式一：是一個(gè)近似值計(jì)算公式，它的整體偏差率在3.5%左右。不提倡采用該公式。2、計(jì)算方式二：也是一個(gè)近似值計(jì)算公式，它的整體偏差率在0.7%左右，但是在X軸和Y軸分別只旋轉(zhuǎn)一次時(shí)，其準(zhǔn)確值為100%。在偏移角度為幾度的小偏角時(shí)可以近似計(jì)算，但大角度偏移角度不提倡采用該公式。3、計(jì)算方式三：是一準(zhǔn)精確計(jì)算方式，其精度可以達(dá)到100%。4、通過比較我們?cè)谠O(shè)計(jì)階段為了提高設(shè)計(jì)精度，建議采用第三種計(jì)算方式，以確保設(shè)計(jì)階段的計(jì)算中是絕對(duì)可靠！三種計(jì)算方式的準(zhǔn)確度比較通過比較可知：17第三種計(jì)算方式下公式推算X軸Y軸起始點(diǎn)起始點(diǎn)沿Y軸旋轉(zhuǎn)+10度。再沿X軸旋轉(zhuǎn)+15度。再沿Y軸旋轉(zhuǎn)+20度。再沿X軸旋轉(zhuǎn)+15度。第三種計(jì)算方式下公式推算X軸Y軸起始點(diǎn)起始點(diǎn)沿Y軸旋轉(zhuǎn)+1018實(shí)際運(yùn)用利用計(jì)算公式二對(duì)CII左右前門系統(tǒng)進(jìn)行受力分析和計(jì)算；（由于初步設(shè)計(jì)階段還沒有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和質(zhì)量參照，故采用較為簡(jiǎn)單的計(jì)算方式，到后期的計(jì)算采用較精密的計(jì)算方式，其他同事在進(jìn)行同類計(jì)算時(shí)不妨直接采用精密計(jì)算進(jìn)行嘗試?。┐_定左前門上、下鉸鏈軸心（本文不再細(xì)述確定方式）確定左后門上、下鉸鏈軸心（本文不再細(xì)述確定方式）確定左前門鎖嚙合點(diǎn)（本文不再細(xì)述確定方式）確定左后門鎖嚙合點(diǎn)（本文不再細(xì)述確定方式）確定左前門限位器安裝位置（本文不再細(xì)述確定方式）確定左后門限位器安裝位置（本文不再細(xì)述確定方式）確定左前門質(zhì)量中心，在設(shè)計(jì)初期什么數(shù)據(jù)都不完全具備的情況下，質(zhì)量中心自然不能準(zhǔn)確確定，CII左前門的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和配置參考了索納塔8的前門結(jié)構(gòu)，故前門質(zhì)量和質(zhì)量中心也同時(shí)參考了索納塔8，但畢竟有差距，所以我們?cè)谠O(shè)置CII左前門質(zhì)量中心時(shí)附加一個(gè)較大公差帶。便于后期精確計(jì)算式驗(yàn)證當(dāng)初設(shè)置的準(zhǔn)確性。確定左后門質(zhì)量中心（同左前門質(zhì)量中心的確定）。實(shí)際運(yùn)用利用計(jì)算公式二對(duì)CII左右前門系統(tǒng)進(jìn)行受力分析和計(jì)算19實(shí)際運(yùn)用按受力分析內(nèi)容制作受力模型或視圖?。ㄒ娚享?yè)各種狀態(tài)下受力分析圖）受力分析的目的是計(jì)算出側(cè)門在開啟過程中，各狀態(tài)下自閉門力的大小隨開啟角度的關(guān)系。從而進(jìn)一步計(jì)算出各狀態(tài)下門自閉合力矩的大小隨開啟角度的關(guān)系；列出水平狀態(tài)下自閉合力矩的大小隨開啟角度變化關(guān)系的值（曲線）；列出20%駐坡狀態(tài)下自閉合力矩的大小隨開啟角度變化關(guān)系的值（曲線）；列出150mm側(cè)坡狀態(tài)下自閉合力矩的大小隨開啟角度變化關(guān)系的值（曲線）；列出20%駐坡和150mm側(cè)坡狀態(tài)下自閉合力矩的大小隨開啟角度變化關(guān)系的值（曲線）；運(yùn)用excel各函數(shù)的計(jì)算，分別從上述四種狀態(tài)下提取在30°~34°、47°~51°、68°~72°三個(gè)區(qū)間側(cè)門自閉合力矩最大值作為各自最大過檔力矩。采用excel對(duì)各函數(shù)的計(jì)算還可以通過調(diào)整水平狀態(tài)下的前后傾角內(nèi)外傾角的值來調(diào)整自閉合力矩的大小。使設(shè)計(jì)計(jì)算更快捷、更精確、更科學(xué)！實(shí)際運(yùn)用按受力分析內(nèi)容制作受力模型或視圖?。ㄒ娚享?yè)各種狀態(tài)下20左右輪心150mm高度差下的側(cè)坡情況下受力計(jì)算前門后門=DEGREES(ACOS((COS(RADIANS(C1+C2))*COS(RADIANS(C4+C3)))))(利用conγ=conα*conβ公式計(jì)算)=D10*D11(利用SinX=sinγ*sinφ公式計(jì)算)=C12*C13(利用SinX*（前門總重）公式計(jì)算)=-(C14*C15+C17)(利用(前門側(cè)坡自閉力)*（前門總重）-(鉸鏈力矩)公式計(jì)算)前后門側(cè)坡（150mm）受力分析左右輪心150mm高度差下的側(cè)坡情況下受力計(jì)算前門后門=DE2120%駐坡情況下受力計(jì)算前門后門=DEGREES(ACOS((COS(RADIANS(C1+C2))*COS(RADIANS(C4+C3)))))(利用conγ=conα*conβ公式計(jì)算)=D10*D11(利用SinX=sinγ*sinφ公式計(jì)算)=C12*C13(利用SinX*（前門總重）公式計(jì)算)=-(C14*C15+C17)(利用(前門側(cè)坡自閉力)*（前門總重）-(鉸鏈力矩)公式計(jì)算)前后門20％上坡受力分析20%駐坡情況下受力計(jì)算前門后門=DEGREES(ACOS(22左右輪心150mm高度差下的側(cè)坡加20%駐坡情況下受力計(jì)算前門后門=DEGREES(ACOS((COS(RADIANS(C1+C2))*COS(RADIANS(C4+C3)))))(利用conγ=conα*conβ公式計(jì)算)=D10*D11(利用SinX=sinγ*sinφ公式計(jì)算)=C12*C13(利用SinX*（前門總重）公式計(jì)算)=-(C14*C15+C17)(利用(前門側(cè)坡自閉力)*（前門總重）-(鉸鏈力矩)公式計(jì)算)前后門側(cè)坡（150mm）加20％上坡受力分析左右輪心150mm高度差下的側(cè)坡加20%駐坡情況下受力計(jì)算前23水平情況下受力計(jì)算前門后門=DEGREES(ACOS((COS(RADIANS(C1+C2))*COS(RADIANS(C4+C3)))))(利用conγ=conα*conβ公式計(jì)算)=D10*D11(利用SinX=sinγ*sinφ公式計(jì)算)=C12*C13(利用SinX*（前門總重）公式計(jì)算)=-(C14*C15+C17)(利用(前門側(cè)坡自閉力)*（前門總重）-(鉸鏈力矩)公式計(jì)算)前后門水平狀態(tài)受力分析水平情況下受力計(jì)算前門后門=DEGREES(ACOS((CO24取最“大”值-30.0344395921692取最“大”值-34.7184557239419前門在各種狀態(tài)下自閉力隨開啟角度的關(guān)系曲線

前門在各種狀態(tài)下限位器將要克服的力矩隨開啟角度的關(guān)系曲線取最“大”值-30.0344395921692取最“大”值-25取最“大”值-32.6037946549947取最“大”值-40.9191998315609后門在各種狀態(tài)下自閉力隨開啟角度的關(guān)系曲線

后門在各種狀態(tài)下限位器將要克服的力矩隨開啟角度的關(guān)系曲線取最“大”值-32.6037946549947取最“大”值-26開門力和閉門力隨開閉角度的變化關(guān)系如下圖：角度關(guān)閉過程一檔→關(guān)閉（32±2°）二檔→一檔（49±2°）全開啟→二檔（70±2°）傳動(dòng)力（N）25±530±535±5前門開啟全過程過檔力均符合預(yù)置數(shù)據(jù)。前門閉門力隨開閉角度的變化關(guān)系符合上表數(shù)值符合上表數(shù)值符合上表數(shù)值符合上表數(shù)值符合上表數(shù)值符合上表數(shù)值開門力和閉門力隨開閉角度的變化關(guān)27開門力和閉門力隨開閉角度的變化關(guān)系如下圖：角度關(guān)閉過程一檔→關(guān)閉30±2全開啟→二檔70±2傳動(dòng)力（N）25±535±5后門開啟全過程過檔力均符合預(yù)置數(shù)據(jù)。后閉門力隨開閉角度的變化關(guān)系符合上表數(shù)值符合上表數(shù)值開門力和閉門力隨開閉角度的變化關(guān)28側(cè)門系統(tǒng)受力分析計(jì)算ppt課件29在三角形ABC中：AB=77.67355913；AC=89.22300981；BC=24.37378962；∠BAC=14.81368649；∠ACB=54.56578878；BC*BC=AB*AB+AC*AC-2AC*ABCON∠BAC余弦定理AB/SIN∠ACB=BC/SIN∠BAC正弦定理SIN∠BAC=BC*SIN∠ACB/AB在三角形BCE中：∠BCE=90-∠ACBCE=BC*CON∠BCE=BC*CON(90-∠ACB)=19.85925757CE*AC的值≥前側(cè)門自閉力矩在三角形ABC中：30在三角形ABC1中：AB=77.67355913；AC1=AC=89.22300981；∠BAC1=∠BAC+φ=14.81368649+φ；BC1*BC1=AB*AB+AC1*AC1-2AC1*ABCON∠BAC1余弦定理BC1*BC1=AB*AB+AC*AC-2AC*ABCON（14.81368649+φ）AB/SIN∠AC1B=BC1/SIN∠BAC1