不锈钢工业铰链加强结构设计以及参数化设计

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尾门加强板布置简介

一般的尾门加强结构件有:尾门内板、不锈钢工业铰链加强板、窗框加强板、锁加强板;在尾门结构较大的情况下,尾门需要配备限位器来控制尾门的晃动,因此需要增加限位器加强板:如果因为内板加强板结构不脂满足尾门下部区域的刚度需求,还应增加外板加强板来提高尾门的整体刚度及抗凹性;(折叠翻板铰链)在有后雨刮配置时应考虑增加后雨刮安装支架;在尾门关闭人机工程所有 要求不能同时满足的情况下,还应增加后门辅助拉手的加强板等。

 

尾门加强板的数量具体要根据实际设计的需要确定,不同结构的尾门设计方案,其加强板的布置也不尽相同。通常尾门 加强板的布置结构如图l所示。(不锈钢铰链什么牌子好?)由于尾门通常为较对称的结构,一般设计有2个铰链来连接尾门和车身,所以尾门铰链加强板分为左右2件,通常为对称结构。尾门窗框加强板、限位器加强板、外板加强板也为对称布置。 由于整个尾门系统的各个加强板的功能和特点部不尽相同,且在尾门加强板中,尾门铰链加强板的作用尤为重要,因此本文就铰链加强板的结构设计进行相关的讨论分析(可以在任意角度位置停止的铰链)。

 

尾门铰链加强板的作用及结构分析
铰链加强板的作用 尾门通过铰链与车身进行连接,在车辆运动过程中,由于车身的扭转和振动等因素,尾门铰链受到前后上下左右各个方 向的力,(可以把门拆卸下来的铰链)使其发生扭转、拉扯、振动等各种工况的作用,因此无论铰链与车身侧还是尾门车的连接都必须有足够的强度,才能满足各种工况下,尾门与车身之间连接的可靠性,以保护车内乘客及物品不受外部环境(雨水、噪音、灰尘等)的侵害。

 

尾门铰链加强板的设计正是为了达到满足铰链与尾门之间连接的可靠性的要求。 当气弹簧的上安装点安装在尾门上时,也会将气弹簧的安装结构与铰链加强板合二为一,所以有时这也为气弹簧起到安 装固定作用。 铰链加强板结构分析 微客主要被用作交通运输和货物运输,在运送较大或较长 的货物时,由于车身尺寸有限,货物阻挡了尾门的关闭,尾门 无法锁住,而很多司机直接在尾门处于开启或半开启的状态下进行行驶,加剧了尾门铰链系统的受力情况,因而对尾门铰链 及铰链加强板的结构要求是很严格的(如何进行重型铰链设计?)。

 

同时,由于尾门整体尺寸较宽大(一般情况下宽度在1.3 m 以上.高度超过1.3m),其高宽比接近l,对于尾门铰链区域 的受力比较不利。由于尾门整体高度较大,其重量也较大,(什么是户外用铰链?)对尾门的晃动影响要较两厢轿车的后背门更加严重。而尾门框因装货需求,须尽量做宽、做大,其开口形状可近似看成一个长方形,而几何原理告诉我们,长方形的稳定性是很差的。

 

光学系统在光学显微镜、半导体生产和空间探测等超精密工程领域中得到了广泛的应用[1]。为了保证光路的准确性,光学元器件不但需要有很高的面形精度,而且需要精密的定位系统。以大口径空间望远镜的子镜拼接为例,在戈达德太空飞行中心研制的太空球面光学望远镜主镜[2](SPOT)直径3.5m,由6个对角线长0.86m的六角形子镜环状排列组成,中心无镜面(可以焊接的铰链)。

 

每个子镜都有倾斜、翻转和移动的自由度,SPOT对每个子镜的定位精度提出了很高的要求:镜面法向移动范围目标值±5mm、最小值±1mm,镜面法向移动分辨率目标值<10nm、最低值20nm。镜面翻转范围±2°,镜面翻转分辨率≤0.05arcsec。 传统的光学元器件精密定位并联机器人使用的是球铰、万向铰链等传统的运动副作为活动关节,会引入摩擦、回程间隙和爬行等问题极大地影响并联机器人的精度(工业门铰链断了想换一个一模一样的怎么找)。

 

为了克服使用传统运动副引起的上述问题、减小并联机构的精度损失,柔性铰链被用来作为新型并联机器人[3-5]的运动副。柔性铰链具有结构简单、无摩擦和精度高等优点,能够使系统得到很高的精度和分辨率。然而,由于柔性铰链的变形量有限,传统的全柔性铰链的并联机器人的工作空间都很小,多在立方微米级。在一些需要较大行程的应用中往往需要两级运动机构的叠加,其中一级提供较大范围的运动,另一级为微位移的柔性并联机构。这样的结构增加了系统的复杂性,提高了系统成本(重型铰链规格)。

 

为了使得柔性铰链并联机器人能够在立方厘米级的工作空间得到应用,近年来又开发了大行程的柔性并联机器人,如Kang D等人[1]以光学精密定位为背景研制了一种新型的大行程柔性铰链并联机器人,该六自由度的机器人工作空间±2mm*±2mm*±2mm*±2°*±2°*±2°,(能承受100KG重的门铰链)移动分辨率达到15nm,转动分辨率为0.14arcsec。Tang等人[6]设计并测试了具有XYZ3个自由度的柔性并联机器人,3个方向的运动相互解耦,行程达到2.3mm。经过测试,其横轴误差小于1.9%,移动引起转角小于1.5mrad。

 

以光学元器件的精密定位为应用背景,研究大行程柔性铰链Hexapod机构参数优化设计方法。柔性铰链的性能很大程度上决定了大行程柔性铰链Hexapod机构的性能。同样构型的柔性铰链,行程越大其离轴刚度越低,从而导致大行程全柔性铰链Hexapod机构整体的静刚度和精度下降。(铰链承重计算)以满足动平台工作空间要求前提下柔性铰链的变形量最小为优化目标,优化设计大行程全柔性铰链Hexapod机构的结构参数。

 

由于造型、结构、成本等多方面的因素,在满足尾门铰链布置的情况下,铰链加强板的结构会受到一定的限制,这时就需要车辆工程师综合考虑,将铰链加强板的结构做到最优化。尾门虽然是一个相对比较独立的系统,但白车身的整体强度对其在实际使用中的影响不可忽视。大微客尾门系统受力情况较复杂,在设计过程中,布置尾门铰链时,尽量将门侧的2个安装点加大,以便能够在2个安装点之间布置焊点(隐藏式机箱机柜铰链如何安装)。

 

同时,可通过在铰链加强板的结构上增加加强筋、翻边结构等方式提高铰链加强板的强度。 在现有的验证工具中,我们可以在设计前期,结合CAE分析实现对尾门框、尾门系统刚度和强度的综合分析,及时发 现铰链加强板结构设计过程中的薄弱点,并对其进行优化改善。由于CAE分析不能完全考虑到所有的使用工况,(弹簧铰链合页)因此还 需要通过一些试验台架的辅助手段来验证设计的可靠性。造车验证也是每个汽车厂验证设计的常用手段。在各种方法和手段的结合下,铰链加强板结构的设计将更加可靠。

 

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