侧门系统受力分析计算

文件未经许可谢绝转载侧门系统受力分析计算丁光学2012-11-20qq：1272806808有疑问或异议，欢迎来信交流文件未经许可谢绝转载侧门系统初期设计计算主要内容•侧门系统外CAS确定后，最先确定的是上铰链中心、下铰链中心、锁啮合点，这三个点是确定门的位置和最基本的闭合特性，尤其是两个上、下铰链中心点的确定至关重要！•通常情况下对门的闭合性要求都比较严格，这里有法规有求；人机工程要求；机械动力学要求；美观要求、声音品质要求等等。•本文主要是通过合理计算来满足侧门最基本的闭合特性的要求，其中重点涉及人机工程和机械动力学要求。•侧车门在实际使用中，需要满足：a、在X向20%坡上驻车，侧门限位器能在任意档位上保证侧门不会自行关闭；b、在Y向两侧轮心相对偏离150mm侧坡上驻车，侧门限位器能在任意档位上保证侧门不会自行关闭；c、在X向20%坡加在Y向两侧轮心相对偏离150mm侧坡上驻车，侧门限位器能在任意档位上保证侧门不会自行关闭；d、在水平情况下：侧门从全开启→二档（70±2°）限位器过档力为35±5N；侧门从二档→一档（49±2°）限位器过档力为30±5N；侧门从一档→关闭（32±2°）限位器过档力为25±5N；•满足以上各项要求，才基本满足侧门开闭过程的力学要求；本文将介绍几种侧门系统设计过程的力学计算和计算改善，这对闭合件设计部从事侧门系统设计的工程师将有很大帮助。文件未经许可谢绝转载侧车系统主要机构和关键点的分布前后门在水平情况下受力分析文件未经许可谢绝转载侧车系统主要机构和关键点的分布前后门在水平情况下受力分析AutoCAD2D文件CATIA3D文件文件未经许可谢绝转载在X向20%坡上驻车，能在任意档位上保证不会自行关闭；11.30993248°50001000前后门在20%坡度情况下受力分析文件未经许可谢绝转载在X向20%坡上驻车，能在任意档位上保证不会自行关闭；前后门在20%坡度情况下受力分析AutoCAD2D文件CATIA3D文件文件未经许可谢绝转载在Y向两侧轮心相对偏离150mm侧坡上驻车，能在任意档位上保证不会自行关闭；前后门在左右轮心高度差150mm侧坡情况下受力分析图文件未经许可谢绝转载在Y向两侧轮心相对偏离150mm侧坡上驻车，能在任意档位上保证不会自行关闭；前后门在左右轮心高度差150mm侧坡情况下受力分析图AutoCAD2D文件CATIA3D文件文件未经许可谢绝转载在X向20%坡加在Y向两侧轮心相对偏离150mm侧坡上驻车，能在任意档位上保证不会自行关闭；前后门在左右轮心高度差150mm侧坡和20%坡混合情况下受力分析图文件未经许可谢绝转载在X向20%坡加在Y向两侧轮心相对偏离150mm侧坡上驻车，能在任意档位上保证不会自行关闭；前后门在左右轮心高度差150mm侧坡和20%坡混合情况下受力分析图AutoCAD2D文件CATIA3D文件文件未经许可谢绝转载第一种计算方式1.角度定义：2.定义内倾角为正值；外倾角为负值；3.定义后倾角为正值；前倾角为负值；4.铰链轴后倾角α；铰链轴内倾角β。如右图5.∠CAB=γ=10.54612525°6.∠DAB=β=2.40563743°7.∠EAB=α=10.27998149°8.计算γ与α、β之间的关系：Sin2γ=（tg2α+tg2β）/（1+tg2α+tg2β）侧坡度α10000000铰链轴内外倾角α2151551-2.5510.27998149铰链轴前后倾角β1201082322.40563743水平坡度β20000000铰链轴与Z轴夹角γ24.3212369017.784243589.399923432.235704943.902205135.3814084810.5461252417.963860139.425351112.235977153.904393255.38422140单元格计算过程：=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))))))验证后表明计算值与实测值有较小偏差，该公式准确度有疑问！∠CAB=γ=10.54612525°∠DAB=β=2.40563743°∠EAB=α=10.27998149°文件未经许可谢绝转载第二种计算方式1.角度定义：2.定义内倾角为正值；外倾角为负值；3.定义后倾角为正值；前倾角为负值；4.铰链轴后倾角α；铰链轴内倾角β。如右图5.∠CAB=γ=10.54612525°6.∠DAB=β=2.40563743°7.∠EAB=α=10.27998149°8.计算γ与α、β之间的关系：侧坡度α10000000铰链轴内外倾角α2151551-2.5510.27998149铰链轴前后倾角β1201082322.40563743水平坡度β20000000铰链轴与Z轴夹角γ24.8142169017.963860139.425351112.235977153.904393255.3842214010.55475589实际测量值17.963860139.425351112.235977153.904393255.38422140单元格计算过程：=DEGREES(ACOS((COS(RADIANS(C1+C2))*COS(RADIANS(C4+C3)))))验证后表明计算值与实测值无偏差，该公式准确度较高！conγ=conα*conβ文件未经许可谢绝转载1.上图的作图方法：2.连接上铰链中心（706.2，-866.0，381.5）和下铰链中心：（582.7，-881.8，22.0）构成铰链轴。3.过下铰链中心：（582.7，-881.8，22.0）点作Z轴。4.过前侧门质量中心：（1227.7，-833.3，78.0）作铰链轴法线平面，该平面交铰链轴于质量中心与铰链轴的垂足：（668.5，-870.8，271.9）5.以铰链轴法线平面作草图，以质量中心与铰链轴的垂足：（668.5，-870.8，271.9）圆心，作圆O，半径是前侧门质量中心：（1227.7，-833.3，78.0）和质量中心与铰链轴的垂足：（668.5，-870.8，271.9）的连线。6.作Z轴和铰链轴所在平面。该平面交作圆O与A点。过A点做铰链轴垂线，垂足为H。过A点做Z轴法平面，作圆O在该法平面的投影椭圆。7.围绕铰链轴旋转AH，旋转角度φ，新交点B，连接OB，过B点作圆切线与过A点作圆切线交与C，连接OC，过B点做平行于Z轴的直线BD交投影椭圆与E。连接EC。8.过D作BC法面交BC与G,连接BG和GD。1.参数设置和计算：2.设∠OAH=γ，γ=19.11176307°（即Z轴和铰链轴夹角）3.设∠BOA=φ，门啮合点处，质量中心在I点，∠IOA=3.21873650°实际开启角度∠BOI=∠BOA-∠IOA=φ-3.21873650°。4.设∠BCE=X，可以证明：∠BOC=∠AOC=φ/2；∠BDG=∠BCE=X(证明略)5.设OA=OB=R=593.00738241mm。6.OF=Rconφ；AF=R-Rconφ；FJ=BE=AFsinγ=（R-Rconφ）sinγ；BE=BCsinX；BC=Rtgφ/27.BE=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）结论：SinX=sinγ*sinφ第二种计算方式下公式推算文件未经许可谢绝转载AOBCDEFaφbbGZ轴前侧门质量中心1227.7，-833.3，78.0上铰链中心706.2，-866.0，381.5下铰链中心：582.7，-881.8，22.0质量中心与铰链轴的垂足668.5，-870.8，271.9Z轴与铰链轴夹角：γ开启位置偏离平衡点角度：φ门重力分量角度：X门重力分量门重力平衡点X和γ、φ之间的关系：SinX=sinγ*sinφ第二种计算方式下公式推算文件未经许可谢绝转载YZ平面Z平面ACBGFDEOXγφZ轴闭合时门重心平衡点处门重心开启某一位置时门重心前门水平状态分析IJXBGγ文件未经许可谢绝转载第三种计算方式下公式推算β2β1α2γα1γ1C（-sinα1,0,conα1)B（0,0,1）D（-sinα1,sinβ1*conα1,conβ1*conα1)E（con(arctg(conα1*conβ1/sinα1)-α2)*√(conα1*conα1*conβ1*conβ1+sinα1*sinα1),sinβ1*conα1,sin(arctg(conα1*conβ1/sinα1)-α2)*√(conα1*conα1*conβ1*conβ1+sinα1*sinα1))F(X,Y,Z)A（0,0,0）GHIKJLNMX=con(arctg(conα1*conβ1/sinα1)-α2)*√(conα1*conα1*conβ1*conβ1+sinα1*sinα1);Y=con(arctg(sin(arctg(conα1*conβ1/sinα1)-α2)*√(conα1*conα1*conβ1*conβ1+sinα1*sinα1)/sinβ1*conα1)-β2))*√sin(arctg(conα1*conβ1/sinα1)-α2)*√(conα1*conα1*conβ1*conβ1+sinα1*sinα1)*sin(arctg(conα1*conβ1/sinα1)-α2)*√(conα1*conα1*conβ1*conβ1+sinα1*sinα1)+sinβ1*conα1*sinβ1*conα1;Z=sin(arctg(sin(arctg(conα1*conβ1/sinα1)-α2)*√(conα1*conα1*conβ1*conβ1+sinα1*sinα1)/sinβ1*conα1)-β2))*√sin(arctg(conα1*conβ1/sinα1)-α2)*√(conα1*conα1*conβ1*conβ1+sinα1*sinα1)*sin(arctg(conα1*conβ1/sinα1)-α2)*√(conα1*conα1*conβ1*conβ1+sinα1*sinα1)+sinβ1*conα1*sinβ1*conα1;GF*GF=(X-0)*(X-0)+(Y-0)*(Y-0)+(Z-1)*(Z-1)con∠FAB=conγ=(1+1-GF*GF)/2=1-GF*GF/2=1-((X*X)+(Y*Y)+(Z-1)*(Z-1))/2此计算过程比较复杂！需要仔细推敲！但利用excel将更简单！文件未经许可谢绝转载三种计算方式的准确度比较侧坡度α120.0000020.0000020.0000020.0000025.0000010.0000010.0000010.0000010.00000铰链轴内倾角α20.000005.0000010.0000020.000000.000000.000000.0000020.000005.00000铰链轴前倾角β120.0000020.0000020.0000020.0000010.000005.000005.0000015.000005.00000水平坡度β20.000000.000000.000000.000000.000005.000000.0000010.000005.00000实测γ27.9908931.8043135.8829644.5374926.8059614.1060411.1689538.9628318.00113计算值γ27.2363130.6059