李柱生
【摘 要】分析了某轻型商用车侧滑门的机构硬点及其运动轨迹,应用CATIA软件进行了侧滑门的三维运动校核,为商用车侧滑门设计和改进提供参考. 车门限位器【期刊名称】《汽车零部件》
【年(卷),期】2015(000)010
【总页数】4页(P9-12)
【关键词】轻型商用车;侧滑门;机构硬点;三维运动校核
【作 者】李柱生
【作者单位】广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州510640
【正文语种】中 文
侧滑门在商用车上的应用非常广泛。与普通铰链式车门比较，侧滑门具有开度大的特点，乘客及货物通过性好。侧滑门开启时主要沿轨道向车身后方滑动，向外平移距离较少，因此占用车外空间少，使用安全性好。
为实现门体滑移运动，侧滑门比普通铰链门增加了滚轮、导轨等运动附件，门体运动轨迹比较复杂，运动过程中很容易与车身侧围发生干涉，因此侧滑门的设计布置难度比较大。随着国内车身技术的发展、CATIA和UG等三维设计软件的普及应用，运用这些软件可进行侧滑门、滚轮组件及上中下导轨的三维布置设计，并利用软件的运动机构分析模块进行侧滑门运动仿真校核，可以在设计阶段及时发现侧滑门与车身的干涉问题并加以解决，从而避免样车及量产车侧滑门发生干涉，有效提高侧滑门的设计质量。
文中对某轻型商车侧滑门进行了运动机构分析，确定了机构硬点及其运动轨迹，应用CATIA软件的“DMU运动机构”工作台建立了侧滑门的运动仿真模型，进行了侧滑门机构的三维运动校核分析。
侧滑门运动校核的主要内容包括：
(1)侧滑门开关运动的平顺性校核。主要检查侧滑门在开启、关闭过程中有无运动突变现象。
(2)侧滑门与侧围外板最小运动间隙校核。在侧滑门开启初段，检查门内板与侧围外板最小运动间隙是否符合设计目标值要求。
(3)侧滑门关门限位器干涉校核：在侧滑门开启初段，检查门体前部关门限位器是否发生运动干涉。
(4)侧滑门上下滚轮臂与侧围外板最小间隙校核。在侧滑门最大开度位置，检查上下滚轮臂与侧围外板最小间隙是否符合设计目标值要求。
2.1 侧滑门机构分析及机构硬点确定
某轻型商用车侧滑门机构简化示意图如图1所示。
该轻型商用车侧滑门布置在车身右侧中部，其主要运动附件有：安装在车身侧围的上、中、下3根导轨，与整车坐标系XY平面平行布置；安装在侧滑门门体的上、中、下滚轮组
件，其导向轮转轴中心线与Z轴平行。侧滑门运动机构可简化如下：(1)上滚轮组件与上导轨配合限制了上滚轮支架转轴中心点的运动轨迹，此中心点即为侧滑门机构硬点A；(2)中滚轮组件与中导轨配合限制了中滚轮支架转轴中心点的运动轨迹，此中心点即为侧滑门机构硬点B；(3)下导向轮与下导轨配合限制了下导向轮转轴中心点的运动轨迹，此中心点即为侧滑门机构硬点C。由以上分析可知：此轻型商用车侧滑门是一个空间运动机构，门体为一空间构件，机构硬点A、B、C通过上、中、下滚轮臂与门体作刚性连接。由三点定面原理可知，A、B、C三个机构硬点的运动轨迹确定了门体的运动轨迹，当设定硬点A或B为驱动点，侧滑门即可在硬点驱动下进行开启、关闭的运动仿真。
2.2 侧滑门机构硬点运动轨迹确定
(1)机构硬点A运动轨迹确定。此车型上滚轮组件由2个导向轮、1个承重轮及上滚轮支架组成，上滚轮组件通过上滚轮支架与上滚轮臂作铰链连接，上滚轮支架铰链轴中心点即为机构硬点A。侧滑门运动时，2个导向轮在上导轨侧面间滚动，其转轴中心点分别沿上导轨中心线运动。承重轮在门体自重作用下紧贴在导轨下平面上滚动，通过滚轮支架限制了机构硬点A 在Z轴方向的跳动，因此硬点A可简化为在与Z轴垂直的平面内运动。在机构硬点A的
运动平面内，2个导向轮转轴中心点与硬点A组成1个平面三角形，根据上导轨中心线，由作图法可得出机构硬点A的运动轨迹,如图2所示。
(2)机构硬点B运动轨迹确定。此车型中滚轮组件与上滚轮组件结构类似，也是由2个导向轮、1个承重轮及滚轮支架组成，中滚轮支架铰链轴中心点即为机构硬点B。同上所述，在机构硬点B的运动平面内，两个导向轮转轴中心点和硬点B组成平面三角形，根据中导轨中心线，由作图法可得出机构硬点B的平面运动轨迹，如图3所示。
(3)机构硬点C运动轨迹确定。此车型下滚轮组件由1个导向轮及其支架组成，下导向轮支架与下滚轮臂作刚性连接，下导向轮转轴中心点即为机构硬点C。侧滑门运动时，下导向轮在下导轨两侧面间滚动，机构硬点C沿下导轨中心线运动。由于下滚轮组件无承重轮，机构硬点C的Z轴平移自由度无约束，因此侧滑门机构硬点C实际沿下导轨中心线的Z轴方向作拉伸曲面运动，如图4所示。
3.1 侧滑门运动机构数模准备
首先运用CATIA软件在整车坐标系下分别建立侧滑门门体、上中下滚轮、上中下导轨、关
门限位器、右侧围总成等三维数模。其中门体、上中下滚轮、上下关门限位块装配成1个门体总成的Product文件，上中下导轨装配成1个导轨组件的Product文件。为建立与导轨的运动约束关系，上中下滚轮Part数模需对应侧滑门机构硬点A、B、C分别建立空间点。对于上导轨Part数模，需在机构硬点A的运动平面上用草图命令创建其运动轨迹曲线1。同样对于中导轨Part数模，需在机构硬点B的运动平面上用草图命令创建其运动轨迹曲线2。对于下导轨Part数模，对应机构硬点C，先创建下导轨中心线草图，再拉伸成硬点C的运动轨迹曲面3。
3.2 侧滑门运动机构数模装配及约束
(1)侧滑门运动机构数模装配。进入CATIA软件的“Assemble Design”装配工作台，新建一个Product文件，使用“Exiting Component”命令分别调入门体总成、导轨组件、右侧围总成等数模。
(2)添加装配约束。使用“Fix”命令选择导轨组件作固定约束，使用“Coincidence Constraint”命令选择门体总成空间点A与导轨组件曲线1作相合约束，使用命令选择门体总成空间点B与导轨组件曲线2端点作相合约束，使用命令选择门体总成空间点C与导轨组件
曲面3作相合约束。
3.3 侧滑门运动机构接头模拟
进入CATIA软件的“DMU运动机构”工作台，使用“Point Curve Joint”命令选择空间点B和曲线2形成“点曲线接头”，并选择“长度驱动”选项。使用“Point Curve Joint”命令选择空间点A和曲线1形成“点曲线接头”。使用“Point Surface Joint”命令选择空间点C和曲面3形成“点曲面接头”。 使用“Fixed Part”命令把导轨组件数模固定。
建立的侧滑门机构运动仿真模型见图5。
4.1 侧滑门开关运动的平顺性校核
在“DMU运动机构”工作台中，使用“Simulation with Commands”命令进行运动机构仿真，在打开的“运动机构仿真-机制.1”对话框中下部“步骤数”选项里选择100，点击对话框右上角按钮，打开“滑块命令.1”对话框，在“选值框递增”一栏输入10，点击确定关闭“滑块命令.1”对话框。在“运动机构仿真-机制.1”对话框里，点击“Play Forward”按钮，侧滑门数模开启并向车后方滑动直到开度最大位置停止，点击“Play Back”按钮，侧滑门数模从车后方向
前滑动直到关闭位置停止。侧滑门开启关闭过程中运动平顺，无停顿、跳动等运动突变现象。
4.2 侧滑门与侧围外板最小运动间隙校核
在侧滑门开启初段，门体后部门锁附近门内板容易与侧围外板发生干涉，因此需校核两者之间最小运动间隙是否符合设计目标值要求。在“DMU运动机构”工作台中，点击“Distance and Band Analysis”命令，打开“编辑距离和区域分析”对话框，在类型选项分别选择“最小值”和“在两选择之间”。“Group 1”选择门内板数模；“Group 2”选右侧围外板数模，最后点击“确定”按钮，对话框关闭，门内板与右侧围后外板最小间隙尺寸出现在两数模之间。
选择“Simulation”命令，在打开的“选择”对话框中选择机制1 为仿真对象。在弹出的“编辑仿真”对话框中，点击“编辑分析”按钮，选择距离1为分析对象。此时侧滑门位于关闭位置，用鼠标拖动侧滑门开启运动一段距离，点击对话框里的“插入”按钮记录此开度位置。点击按钮选择步长为0.01，连续点击“Step Forward”按钮，侧滑门步进开启，连续点击“Step Back”按钮，侧滑门步进关闭。在侧滑门开启关闭的过程中，可观察到门内板与侧围外板最小间隙尺寸不断发生变化，当此尺寸数值最小时停止点击步进按钮。
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