毕业设计（论文）-75kw汽车电箱方舱门设计.docx

本 科 毕 业 论 文题目： 75kw汽车电箱方舱门设计学院：班级：姓名：指导教师： 职称：完成日期： 年 月 日兰州工业学院本科毕业论文摘 要本设计为75kw汽车电箱设计门装置，拟为之设计合理的电箱门系统，为降低噪声，增强密闭性能，提高安全性能。设计内容包括:说明汽车电箱门的布置情况，满足的使用要求；分别说明了电缆门、进风门、后大门、控制门、输出门以及排风门的结构类型；对门框结构的设计，布置梁组件。设计门外板，门内蒙板，设计门锁机构。对后大门的门板进行计算，校核门梁的强度。确定了风载荷作用下门梁的受力情况，对门梁承受的载荷、梁的抗弯强度以及梁的挠度进行了计算。同时对锁轴的强度进行了校核，最终确定在风载荷的作用下，门锁轴的强度符合使用要求。本设计依据有关国家公共交通使用规范、门窗设计使用规范等考虑电箱门的降噪性能和密封性要求，经过计算分析得出设计合理，校核得当。关键词：汽车方舱门；门结构设计；门体强度校核；锁轴校核AbstractThis design is 75 kw automotive electrical box design door device, the door is proposed for the reasonable design of the electric system, to reduce the noise, enhance the airtight performance, improve safety performance.Design content includes: The door is auto electric arrangement, meet the use requirement; Respectively illustrates the door, the door JinFengMen, back doors, control cable, output, and the types of structure PaiFengMen door; The design of frame structure, decorate beam components. Door lock design door plate, door Inner Mongolia plate, design institutions.On the back door plank to calculate and check the strength of the woodwork. Identified under wind loading force of the woodwork, the door beams under load, the bending strength of beam and beam deflection was calculated. At the same time to check the strength of the lock shaft, eventually determine under the action of wind load, the strength of the lock shaft meet use requirement.This design on the basis of relevant countries use public transport, doors and Windows design USES such as considering the noise performance of the door is electric and sealing requirements, through calculation and analysis of reasonable design, checking properly.Key Words：Auto square cabinet door；The door structure design；The hydrodynamic intensity；Lock shaft checking目 录摘 要IAbstractII第一章引 言51.1概述51.2方舱门的主要形式51.3合页式方舱门的优缺点5第二章合页式方舱门结构设计72.1 电箱舱门布置情况72.1.1电缆门的布置82.1.2进风、排风门的布置82.1.3控制门的布置92.1.4输出门的布置102.1.5后大门的布置102.2合页式方舱门构造102.2.1 合页门特点102.2.2合页门门扇结构112.3 合页门的链接122.4 锁装置设计122.5 排风门控制装置设计13第三章门体的强度校核153.1后大门强度校核153.1.1后大门承受荷载计算153.1.2门外板的选用与校核163.2 后大门门梁计算173.2.1门梁材料的截面特性：173.2.2门梁荷载分配：193.2.3门梁在左受荷单元力作用下的受力分析：203.2.4门梁在右受荷单元力作用下的受力分析：213.2.5门梁的抗弯强度计算：213.2.6梁的挠度计算：22第四章 锁轴的校核234.1 基本参数234.2锁点强度的校核24第五章 结 论26致 谢27参考文献2825第一章引 言1.1概述方舱门是汽车电箱的重要组成部分之一，是电缆布置、散热、人员进出的通道，对电箱的整体造型也起着重要的协调作用。方舱门的设置的好坏是影响电箱工作环境的一个重要因素。方舱门是电箱外形的一个组成部分，它不仅与电箱的散热性、实用性密切相关，而且直接影响电箱外形的美观与动感。随着车载发电系统效率的不断提高，电箱内的温升及电缆布置等问题越来越突出。过去我国在电箱上采用较多的是推拉式舱门，由于舱门自身缺陷而导致舱门密封性不好，造成漏雨现象较为普遍，较突出的问题是噪声过大，而且由于后大门采用推拉式重量较大，密封困难，占用空间大，车辆在行驶中产生强烈的振动噪声和舱门寿命的减少，从而严重影响整个电箱的使用寿命。导槽滚轮式舱门虽然无内陷，但是在电箱内侧壁有导槽。因此，在国外的许多货箱上和汽车电箱上出现了一种在骨架上安装有合页的方舱门，这就是合页式舱门。近年来，合页式舱门已经在我国汽车电箱生产中得到广泛应用。1.2方舱门的主要形式电箱方舱门的结构形式主要有3种：折叠式、推拉式、合页式。折叠式方舱门打开时呈折叠形式，在国内的电箱生产过程中很少采用这种形式的方舱门门。具有单轴2页和双轴4页2种形式。推拉式方舱门又称轨道式方舱门。推拉式方舱门在开、关闭时，其门板与箱身外侧板始终保持平齐，较美观，密封效果一般、近年来在微型、小型汽车电箱中普遍采用，且在城市小货车上也得以推广应用。具有单侧和双侧2种形式。合页式方舱门又称定轴是回转方舱门门。合页式方舱门是电箱方舱门中开启后净开度最大的一种，方便人员、设备进出及电缆布置，尤其适用于汽车移动电箱，城市小货车。也具有单扇和双扇2种形式。1.3合页式方舱门的优缺点本设计的题车电箱高效利用的前提所在。一般有以下几点影响因素：1、根据电箱的使用要求、使用特点；2、根据使用设备的体积、控制系统布置；3、根据载体的选择情况（一般为小型货车上进行改进）如图2-1所示。1排风门；2 电缆门；3 进风门；4后大门（左）；5后大门（右）；图2-1电箱舱门布置情况电箱方舱门的布置程序如下：方舱门合理布置的前期准备工作，舱门布置的合理与否很大程度上取决于有关资料的齐备、准确以及可靠程度。舱门布置是一个反复试验的过程，即布置、修改、再布置、在修改，多次反复，知道求得最满意的布置方案为止。在布置时一般借助于一些辅助工具，如电箱应用场合、设备使用情况、车辆载体结构尺寸等，在纸面上加以设计。所以在总布置图的前期还需要准备好必要的辅助工具。找出布置关键性作业位置，最终确定方舱门的布置位置。本设计是在一辆汽车上安装可移动式电箱，首先要考虑的是设备的使用情况（设备的体积、布线、人员及设备出入、通风等）。其次要考虑载体的规格尺寸。最后还要考虑电箱的外形尺寸，以最经济的条件下布置舱门。2.1.1电缆门的布置电箱内装有发电设备和控制设备，它们将电能输出至电力设备，这时需要用电缆线连接电箱内电源接口，为方便电力传输，在电箱的下端布置电缆门，如图2-2所示，这样工作人员就不必进入到电箱内部，而在外部打开电缆门就可以接通电缆。图2-2 电缆门的布置2.1.2进风、排风门的布置发电装置和控制装置在工作过程中会产生大量的热量，热量的升高会影响发电装置和控制系统稳定运行，甚至会因为温度过高导致火灾的发生，实际工作中不允许出现这种状况。为此需要对电箱内设备进行降温，最有效的方法就是自然通风冷却。为此，此次设计的电箱布置了两道门，一道是进风门，一道是排风门，两者是相互补充的两道门，缺一不可，如图2-3。工作原理就是同时打开进风门和排风门，自然风会从进风门进入，从排风门排出，以此带走发电装置和控制装置的工作温度，实现降温，即使在没有对流空气的时候也能将多余的热量通过两道门排出。如图2-3进风、排风门的布置2.1.3控制门的布置发电机发出来的电要经过控制器整流、稳压、开关等控制以后再通过电缆输送给电力设备，换句话说就是电路的控制作用，也起到一定的保护电路作用。同电缆门的布置类似，为方便工作人员操作，在电箱的右端布置控制门，如图2-4所示，这样工作人员就不必进入到电箱内部，而在外部打开控制门就可以控制电路。图2-4 控制门的布置2.1.4输出门的布置考虑到实际使用条件，以及便捷性输出门和电缆门的作用类似，都是输出电能的，不同点就是一个布置在左边一个布置在右边，方便左右两侧同时使用电量的地方，不需要工作人员频繁的移动。输出门的布置如图2-4所示。2.1.5后大门的布置电箱的后大门是用于维修内部设备、人员及电力设备的进进出出。后大门有两个，左右对称，有密封圈，封闭较严。后大门布置位于电箱后侧中心位置布置，如图2-5所示，对开形式，这种形式可以使打开空间最大，便于维修。图2-5后大门的布置2.2合页式方舱门构造2.2.1 合页门特点对于车门的种类，一般来讲大致分为推拉门、折叠门、平移门、外摆门，合页门，其中折叠门、外摆门和合页门又各自有单扇和双扇车门的区别。在这些种类中，翻转门主要用作微型的司机门和备用安全门；单(双)扇折叠门和单(双)扇外摆门在城市小货车中应用较为广泛，平移门与双外摆门的应用QQ:123536215 、870862708 全套图纸及说明书，英文翻译可获取主要出现在国外的一些城市储物车中；汽车方舱门主要应用的是单扇合页门和双扇合页门以及推拉门，但在可移动电站技术的日新月异，人们对可移动汽车电箱的密封性和外观造型的美观性要求越来越高的今天，由于传统的推拉式方舱门，车门凹陷于车身，不仅增加行车的空气阻力，影响整车的外形美观，而且由于车门缝隙大，密封困难，在使用过程中产生强烈的震动噪声和漏尘，从而严重影响设备的运行性能。近些年来，我国以有许多生产厂家大量采用合页式的舱门，合页式方舱门与传统的推拉门比较，具有以下一些优点：a 开度大，可以开起到门框宽度，有效利用门框空间，保证工作人员、设备上下车方便。b 具有良好的密封性，密封机构简单。c 开关方便，安全，操纵灵巧。d 刚性较好，不易变形下沉，使用过程中不易产生振动噪声。2.2.2合页门门扇结构由于合页式方舱门截面形状和车身侧围不必完全吻合，因此合页门门扇外形弧度也无必要与电箱体表面相应吻合，它是由门扇骨架、外蒙皮、内蒙皮组成的。门骨架零件一般采用异型合金钢和槽型合金截面型材，选材方便制作简单。另外由于门扇周圈需要安装密封胶条，因此，门扇周边骨架零件常采用带有止口的截面型材。门扇用Q235-A钢制造太重，不利于门的开闭工作，所以，合页式方舱门门扇常用铝型材和铝板制作。如图2-6所示为门扇组成，门扇由铝型材l，2和铝板3，4构成。如图2-6门扇组成型材1便于四周安装密封胶条；门扇采用铝板制作，可使门扇重量减轻，但门骨架型材焊接必须采用氩弧焊，而氩弧焊技术在国内不是太成熟，且成本较高，所以在使用上往往受到限制(铝型材构件的焊接方法，是以物理方式清洁焊口表面氧化层；选用含硅47的无镁的铝硅合金焊丝；进行TIG方式焊接，其焊接工艺参数可以是钨极直径165mm、喷嘴直径614mm、焊接电流20200A、氩气流最5141min。它能有效地防止焊接裂纹且焊接成本低；通常为常温施焊，工艺简单易于掌握；焊缝机械性能良好，焊成的器件不变形)。2.3 合页门的链接门扇与龙骨的是靠销轴连接起来的，如图2-7所示，这种结构简单可靠，经济性好，维修及更换方便。图2-7门扇连接2.4 锁装置设计为避免非操作人员误触碰到控制开关，造成设备及人员的伤害，在各个门上都安装有锁装置。在电箱的几种门当中，排风门利用步进电机控制其开闭，不需要上锁，其余门都需要上锁。其中除后大门采用后大门锁紧外，其余都采用左右锁紧。左右锁紧如图2-8所2.5 排风门控制装置设计排风门位于汽车车厢上顶架，它形状是凸台，由于布置在车顶，故开关不得不到车顶上操作，大量增加了劳动量，为此采用步进电机控制（以实现在该打开的时候打开，再该关闭的时候关闭，开门方式是沿着一边的铰链缓缓打开到90度时停止。如图2-9为排风门控制装置设计：图2-9排风门控制装置第五章 结 论第三章门体的强度校核在汽车行驶过程中，由于空气阻力的影响，使各个门承受很大的压力，这里称之为风压。风压的大小是随着空气流向和汽车行驶速度的改变而不断变化，在设计过程中风压对门的作用不可忽略，它是影响各个门寿命的主要因素。这里后大门承受的风载荷最大，为此以后大门为校核对象，考察设计的是否合理。3.1后大门强度校核3QQ:123536215 、870862708 全套图纸及说明书，英文翻译可获取铝板的挠度能满足要求!3.2 后大门门梁计算基本参数： 1：计算点标高：1.5m； 2：力学模型：单跨简支梁； 3：竖中挺跨度：H=1435mm； 4：竖中挺左受荷单元宽：W1=1435mm；竖中挺右受荷单元宽：W2=1285mm；3.2.1门梁材料的截面特性：1、外框参数： 选用型材号：Z100系列5086 A 外框的抗弯强度设计值：fa=85.5MPa 外框的抗剪强度设计值：a=49.6MPa 外框弹性模量：Ea=70000MPa外框绕X轴惯性矩：Iax=310000mm4外框绕Y轴惯性矩：Iay=98000mm4 外框绕X轴净截面抵抗矩：Wanx1=8500mm3 外框绕X轴净截面抵抗矩：Wanx2=8100mm3外框净截面面积：Aan=464mm2 外框截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：tax=2mm 外框受力面对中性轴的面积矩：Sax=5400mm3 塑性发展系数：=1.052、内框参数： 选用内框号：Z型钢100605 内框的抗弯强度设计值：fs=215MPa 内框的抗剪强度设计值：s=125MPa 内框弹性模量：Es=206000MPa内框绕X轴惯性矩：Isx=253000mm4内框绕Y轴惯性矩：Isy=12000mm4 内框绕X轴净截面抵抗矩：Wsnx1=7250mm3 内框绕X轴净截面抵抗矩：Wsnx2=7250mm3内框净截面面积：Asn=408mm2 内框截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：tsx=4mm 内框受力面对中性轴的面积矩：Ssx=4600mm3 塑性发展系数：=1.053.风荷载作用的线荷载集度(按矩形分布)：(1)左单元荷载线荷载集度分析： qk1：在左单元的风荷载作用下的线荷载集度标准值(N/mm)； q1：在左单元的风荷载作用下的线荷载集度设计值(N/mm)；wk：风荷载标准值(MPa)； W1：门梁左单元宽度(mm)；qk1=wkW1/2=0.0018881075/2=1.015N/mmq1=1.4qk1=1.41.015=1.421N/mm(2)右单元荷载线荷载集度分析： qk2：在右单元的风荷载作用下的线荷载集度标准值(N/mm)； q2：在右单元的风荷载作用下的线荷载集度设计值(N/mm)；wk：风荷载标准值(MPa)； W2：门梁右单元宽度(mm)；qk2=wkW2/2=0.0018881100/2=1.038N/mmq2=1.4qk2=1.41.038=1.453N/mm3.2.2门梁荷载分配：按照等挠度原则，进行荷载分配：(1)左单元承受QQ:123536215 、870862708 全套图纸及说明书，英文翻译可获取100/2450)2)=718093.125NmmVs2：在右受荷单元力作用下的内框剪力设计值(N)；Vs2=qs2H/2(1-W2/2/H)=974.7N3.2.5门梁的抗弯强度计算：(1)外框的强度计算：按下面的公式进行强度校核，应满足：(Ma1+Ma2)/Wanxfa上式中： Ma1：外框在左受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(Nmm)； Ma2：外框在右受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(Nmm)；Wanx：外框在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)；：塑性发展系数，取1.05； fa：型材的抗弯强度设计值，取85.5MPa；则：(Ma1+Ma2)/Wanx=(293503.49+298855.521)/1.05/8100=69.648MPa85.5MPa门梁抗弯强度能满足要求。(2)梁的强度计算：按下面的公式进行强度校核，应满足：(Ms1+Ms2)/Wsnxfs上式中： Ms1：内框在左受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(Nmm)； Ms2：内框在右受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(Nmm)；Wsnx：内框在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)；：塑性发展系数，取1.05； fs：型材的抗弯强度设计值，取215MPa；则：(Ms1+Ms2)/Wsnx=(704267.943+718093.125)/1.05/7250=186.845MPa215MPa梁的抗弯强度能满足要求。3.2.6梁的挠度计算：由于是按照等挠度原理进行的荷载分配，所以，此处仅需要对梁进行验算：(1)梁在左受荷单元力作用下的挠度计算： df1：梁在左受荷单元力作用下的挠度(mm)； df1=qak1H4/240EaIax(25/8-5(W1/2/H)2+2(W1/2/H)4) =0.29824504/240/70000/310000(25/8-5(1075/2/2450)2+2(1075/2/2450)4) =5.956mm(2)梁在右受荷QQ:123536215 、870862708 全套图纸及说明书，英文翻译可获取左大门的规格：589.5mm1584mm=1.12、汽车车板高度为：1.2m、我国东部地区基本风压为：450Pa，门的风荷载W=gz S Z W0g