平動式手動后擺門設(shè)計研究

鄒文慶 王磊 徐辰

關(guān)鍵詞：運鈔車 擺門 門樘 擺臂 拉力桿

1前言

外形為貨廂類運鈔車的形式較多.其右側(cè)中門的鉸鏈一般安裝于門樘側(cè)面，開啟方式同駕駛門，是往前開的。為滿足市場不同需求，設(shè)計一種向后開啟形式的門，既能符合車輛安全要求，又能替代原來的鉸鏈門，這便是轉(zhuǎn)軸后擺式平開門。該擺門的設(shè)置具有人員進出方便、開閉輕便、密封可靠、打開時占用空間小等優(yōu)點。

防彈運鈔車中門在安裝防彈材料后。重量會有明顯增加，如仍采用常見的合頁鉸鏈，易出現(xiàn)鉸鏈處變形、門下垂等現(xiàn)象.從而引起門的鎖止失效等安全問題。

為此，設(shè)計了一種新型可靠的后擺式擺門，該產(chǎn)品已普遍使用，滿足了市場需求，具有推廣意義。

2設(shè)計原理分析

目前國內(nèi)客車采用的擺門一般為電動或氣動的，而運鈔車擺門通常為手動的.主要是因為該擺門實際使用成本較低。占用空間小.操作方便、運行可靠。手動擺門對設(shè)計與制作等方面要求更高.必須確保門上任何一點的運動軌跡是穩(wěn)定的圓周運動.因此，擺桿與拉力桿應(yīng)該形成平行四邊形，相當于四連桿機構(gòu)，門的運動是平行擺動。即AB//CD、AD//BC（見圖1），門關(guān)閉狀態(tài)時擺桿與拉力桿形成平行四邊形面積是28142mm2。

門打開至離車身最遠狀態(tài)時.門的外平面離車身距離298mm，即門外空間不能小于該數(shù)值，否則門打不開，此時擺桿與拉力桿形成平行四邊形面積是93405 mm2（見圖2）。

門完全打開狀態(tài)時，門的外平面離車身距離207mm，此時擺桿與拉力桿形成平行四邊形面積是54343mm2（見圖3）。

從圖1～圖3可以看出，門在關(guān)閉狀態(tài)時，擺桿與拉力桿形成的平行四邊形面積最小。從實際驗證效果來看：此時打開門是穩(wěn)定的，開啟過程中至門完全打開時，平行四邊形面積均大于初始時的面積.門不會產(chǎn)生晃動的現(xiàn)象。

假設(shè)門關(guān)閉狀態(tài)時，擺桿與門的固定點B，與拉力桿在車身上的固定點D重合，ABCD形成的平行四邊形面積為零，此時打開汽車專用鎖解除鎖止，向外拉動門，順時針轉(zhuǎn)動擺桿，點c有向內(nèi)移動的可能，汽車專用鎖就會鎖上，門就打不開（見圖4）。

3設(shè)計要求

3.1門樘外形尺寸的確定要考慮通用性

設(shè)計時要確保其右側(cè)圍總成的通用，可以直接將鉸鏈形式的門更換成擺門。

3.2擺門外形尺寸及周邊臺階結(jié)構(gòu)的確定

擺門設(shè)計時要盡量利用原來較成熟的鉸鏈形式側(cè)門的胎具，便于控制產(chǎn)品成本、提高加工效率，因此，門的寬度×高度×厚度確定為：693mmx1760mmx90mm，能滿足中頂方廂側(cè)門要求。臺階結(jié)構(gòu)不變.門樘的結(jié)構(gòu)基本可以確定（見圖5）。

3.3確定門樘臺階結(jié)構(gòu)

門樘臺階結(jié)構(gòu)的確定，必須要進行反復(fù)尺寸驗算，同時考慮鎖頭的運動軌跡.防止發(fā)生干涉（見圖6）。

鎖頭01點在運動過程中，不得與門樘上的0：及O。點相干涉，否則會撞壞鎖體，門將無法順利開閉。

為確保門在完全打開后擺臂不撞到門樘.造成不必要的損壞，我們在門與擺臂間的合適位置設(shè)置了碰鎖，該碰鎖具有兩個功能：一是門完全打開時的限位;二是可以確保門完全打開后不會自動關(guān)閉。

3.4門縫間隙

門與門樘左右方向間隙分別為：左側(cè)20mm.右側(cè)15mm。其中.左側(cè)20mm為最大值，否則會導(dǎo)致鎖頭無法扣住鎖座。右側(cè)內(nèi)部間隙15mm也為最大值，否則會導(dǎo)致門燈開關(guān)無法安裝。厚度方向的間隙與采用的密封件形式有關(guān).本次設(shè)計該間隙是16mm.能滿足要求（如圖7）。

3.5轉(zhuǎn)軸擺臂

由于要求門完全開啟后.門與門樘形成的空間應(yīng)該滿足人員進出方便的要求。經(jīng)過計算，該尺寸確定為592mm，完全滿足要求.符合GB7258-2017中關(guān)于乘運車門寬度最小尺寸不小于500mm的要求（見圖8）。

擺臂經(jīng)過測算，擺臂角度確定為110°，此時門完全打開后，開啟的空間寬度約為600mm，比較合適（見圖9）。

人員進出頻繁，該門使用頻率較高，因此要求鎖頭固定非常可靠，筆者在設(shè)計時考慮采用比較可靠的181鎖頭，由于受重量限制，門框的材料采用板厚1mm鋼板，因此該鎖頭與門固定時必須可靠定位及加強。

首先是在門框鎖頭安裝處局部加設(shè)了鎖頭加強支架組件，鎖頭通過緊固件固定在組件的板厚3mm厚板上，為確保固定尺寸的準確.避免由于緊固件擰緊后鎖體可能發(fā)生變形.該3mm厚板應(yīng)利用鎖頭自帶的固定件改制后再安裝。

其次是將十字槽沉頭緊固螺釘改成內(nèi)六角花形沉頭螺釘，并采用相應(yīng)的錐形鋸齒鎖緊墊圈，安裝時應(yīng)在螺紋處使用止退膠.確保其頻繁工作時鎖緊可靠（見圖10）。

3.6擺臂與側(cè)門的連接

為確保擺臂與側(cè)門連接便捷與可靠.應(yīng)設(shè)置擺臂連接支架組件，該組件與門總成用Q15081025六角頭螺栓連接可靠，便于裝配與調(diào)整;支架組件是自制件，裝配后應(yīng)確保其旋轉(zhuǎn)中心與門的重心相重合，以有利于門開閉時的穩(wěn)定（見圖11）。

3.7拉力桿設(shè)計

拉力桿主要是起到對門的約束作用.以確保門的平行旋轉(zhuǎn)運動，因此必須便于裝配與調(diào)節(jié)，拉力桿長度尺寸應(yīng)與擺臂相同（見圖12）。

拉力桿兩端采用桿端關(guān)節(jié)軸承，螺紋應(yīng)采用正0反牙形式，有利于其長度調(diào)節(jié)，以確保平行四邊形，拉力桿中部加工成平面，方便扳手操作調(diào)節(jié)。

4結(jié)語

該平動式手動后擺門，可適用于貨廂類運鈔車，且實際使用效果很好，目前已經(jīng)推廣至客車形式的運鈔車，并為其它車型的設(shè)計提供了必要依據(jù)。