艙門鉸鏈結(jié)構(gòu)分析和單軸鉸鏈的應(yīng)用

于敬平，張躍進

（中通客車控股股份有限公司，山東 聊城 252000）

艙門鉸鏈結(jié)構(gòu)分析和單軸鉸鏈的應(yīng)用

于敬平，張躍進

（中通客車控股股份有限公司，山東 聊城 252000）

簡析客車用幾種艙門鉸鏈的結(jié)構(gòu)、使用狀況；重點介紹新型單軸鉸鏈在客車艙門上的開發(fā)應(yīng)用，為同行提供參考。

客車；側(cè)艙門；鉸鏈；單軸鉸鏈

客車上現(xiàn)有的艙門鉸鏈設(shè)計結(jié)構(gòu)和裝配工藝雖已比較成熟，也能夠滿足基本使用要求，但鉸鏈本身存在著預(yù)緊力大、材料成本高、可靠性差、密封性差、售后服務(wù)費用高等弊端。本文就幾種成熟的客車側(cè)艙門鉸鏈進行簡析，并重點介紹單軸鉸鏈在客車上的開發(fā)和應(yīng)用。

1 普通鉸鏈在客車上的應(yīng)用

1.1 平移門用四連桿鉸鏈

平移門用四連桿鉸鏈是利用平面四桿機構(gòu)的運動原理來實現(xiàn)艙門啟閉的，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。該鉸鏈機構(gòu)廣泛應(yīng)用于高檔大中型客車的前輪、后輪中間寬大的行李艙門上。

采用四連桿鉸鏈的平移艙門在打開以后，會上移到與車身平行的位置。使用這種結(jié)構(gòu)，艙門開啟度大，艙體接近性好，取放行李方便[1]。艙門開啟后占用外部空間小，并且該鉸鏈機構(gòu)中的艙門氣彈簧撐桿直接作用在上連桿（拐臂）上，上、下連桿分別與艙門上的上、下骨架連接。艙門在啟閉過程中整體受力均勻，艙門變形小，并且拐臂與洞口上沿有足夠的空間密封，密封結(jié)構(gòu)合理[2-3]。該鉸鏈不足之處是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，艙門關(guān)閉后占用艙內(nèi)空間大，成本高。

1.2 翻擺式六連桿鉸鏈

翻擺式六連桿鉸鏈由連接車身的上轉(zhuǎn)軸座1、連桿一2、連桿二3、連桿三4、連桿四5及連接艙門的下轉(zhuǎn)軸座6通過銷軸連接方式兩兩相連，形成六連桿的七個轉(zhuǎn)動幅，如圖2所示。艙門在打開過程中，該連桿機構(gòu)通過四個連桿和下轉(zhuǎn)軸座將艙門向外、向上開啟。該鉸鏈主要應(yīng)用在大中型客車普通翻擺式艙門上。

該種鉸鏈的機構(gòu)完全能實現(xiàn)小空間、大開度的要求，能加大艙門開啟后與車身的間隙。該鉸鏈的不足：因有7個轉(zhuǎn)動幅，艙門打開所需要的力度大，且轉(zhuǎn)動幅容易失效，使用壽命縮短；密封性方面，鉸鏈與腰梁下沿間隙小，無法實施好的密封結(jié)構(gòu)[4]。

1.3 合頁式鉸鏈結(jié)構(gòu)

合頁式鉸鏈結(jié)構(gòu)如圖3所示。該種鉸鏈由固定頁1、旋轉(zhuǎn)頁2和轉(zhuǎn)軸3三部分組成。固定頁通過螺栓與車身連接，旋轉(zhuǎn)頁通過螺栓與艙門4連接，旋轉(zhuǎn)頁繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，即可完成艙門的開啟過程。因轉(zhuǎn)軸中心在艙門內(nèi)側(cè)，為消除艙門在繞軸旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生咬邊現(xiàn)象，要有足夠的旋轉(zhuǎn)空間；且鉸鏈無限位功能。在設(shè)計撐桿結(jié)構(gòu)時，要避免因艙門角度開啟過大而損傷艙門或車體漆膜；該結(jié)構(gòu)密封性不好，鉸鏈處不易打膠，水容易從膠條處流入艙內(nèi)。該鉸鏈廣泛應(yīng)用于城市客車的側(cè)艙門上。

1.4 橡膠鉸鏈

橡膠鉸鏈實質(zhì)上屬于合頁式鉸鏈，采用鋁型材與橡膠相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，上、下鋁型材起軸套、安裝作用，橡膠起轉(zhuǎn)軸、連接密封作用。其結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。橡膠鉸鏈現(xiàn)在主要用于對外觀要求不很嚴格的電氣艙門上。

此種鉸鏈是利用橡膠的彈性壓縮與拉伸來滿足艙門旋轉(zhuǎn)的要求[5]。橡膠鉸鏈的優(yōu)點是使艙門與門框之間無間隙，整體性好，密封防水性能好；缺點是橡膠連接件要承受艙門自重和氣彈簧撐桿的作用力，以及艙門反復(fù)啟閉過程中的彎曲和拉伸。因橡膠材質(zhì)本身易老化、易變形、易損壞，所以長期使用會因橡膠的損壞而引起鉸鏈失效，其可靠性差，特別不適宜在寬大的艙門上使用[6]。

2 單軸鉸鏈在客車上的應(yīng)用

單軸鉸鏈結(jié)構(gòu)由鋁固定件1、鍍鋅鐵連接件2和尼龍軸套3組成，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。

單軸鉸鏈安裝時，將鋁固定件焊接在鋁門板上，鐵固定件通過螺栓與車身連接在一起。鐵連接件通過尼龍?zhí)着c鋁固定件同軸相連，鋁固定件繞鐵固定件同軸轉(zhuǎn)動即可完成艙門的啟閉。單軸鉸鏈結(jié)構(gòu)基本上能克服以上鉸鏈的所有不足，具備以下優(yōu)點：

1）開啟力小。單軸鉸鏈只有一個運動幅，打開艙門所需用的力量較小，撐起艙門所用氣撐桿的力量較之連桿相比，減少50%左右[7]。

2）防腐蝕性強。鐵固定件通過尼龍?zhí)着c鋁件相連，且三個件均為模具成型件，外觀質(zhì)量好，摩擦力小。隨著艙門使用年限的增加，鉸鏈失效的可能性很小，使用壽命長，減少了車輛的售后工作。

3）密封性好。采用“上疏、下堵”的結(jié)構(gòu)，當大量的雨水涌向艙門上沿的時候，安裝鉸鏈用的型材設(shè)計有導(dǎo)水槽，水便通過型材導(dǎo)水槽流出艙外，少量流不出的雨水被下密封膠條擋在艙門外，起到了很好的密封作用[8]。

4）安裝工藝簡單。安裝鉸鏈用的型材開有螺栓固定槽，且螺栓可以前、后滑動。安裝時，將艙門上焊接的鋁固定件通過尼龍?zhí)着c鐵固定件同軸相連，不用螺栓連接，鐵固定件與車身連接時，只擰緊螺栓即可，不用套絲，能大大減少工人的勞動量。其安裝示意圖如圖6所示。

單軸鉸鏈存在的不足：艙門開啟角度受艙門上蒙皮結(jié)構(gòu)的影響。為了加大艙門的開啟角度，該鉸鏈一般與45°側(cè)蒙皮配合使用。

3 結(jié)束語

合理的艙門鉸鏈結(jié)構(gòu)要根據(jù)客車自身的特點來設(shè)計和選擇[9-10]。隨著客車技術(shù)的發(fā)展和用戶日益提高的使用需求，設(shè)計開發(fā)結(jié)構(gòu)簡單、裝配工藝好、成本低廉、性能可靠、艙門開啟方便、密封性能好的艙門鉸鏈是艙門技術(shù)開發(fā)人員一貫的努力方向和不懈追求。

[1]文廣南.客車行李艙門四連桿機構(gòu)的探討[J].客車技術(shù)與研究，2003，25（3）：21-22.

[2]付強，孫雪玲，倪永智.上擺式客車行李艙門的設(shè)計[J].沈陽航空工業(yè)學(xué)院，2004，（2）

[3]陳永軍.客車側(cè)艙門鉸鏈淺析[J].客車技術(shù)與研究，2004，26（4）：25-27.

[4]宋永立.大客車行李艙門密封不嚴的原因及解決措施[J].城市車輛，2002，（2）

[5]王鐵鋼.客車側(cè)艙門設(shè)計[J].客車技術(shù)與研究，2006，28（1）：29-30.

[6]梁丙潔.側(cè)艙門鉸鏈設(shè)計簡介[J].客車技術(shù)與研究，2000，22（1）：19-21.

[7]余志生.汽車理論（第5版）[M].北京:機械工業(yè)出版社，2010.

[8]郭建君.客車行李艙漏水問題的工藝改進[J].客車技術(shù)與研究，2001，23（2）：24.

[9]辛紅兵，鄭偉智.彈性鉸鏈研究[J].光學(xué)精密工程，2003，11（1）

[10]國志剛，馮蘊雯.鉸鏈磨損可靠性及計算方法[J].西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2006，（5）

修改稿日期：2012-05-27

Hinge Structures Analysis of Compartment Doors and Application of Single-axis Hinge

YUJing-ping，ZHANG Yue-jin
(Zhongtong Bus Holding Co.，Ltd，Liaocheng252000，China)

The structure and usage ofsome hings of the side compartment doors are introduced.The design and application of a newsing le-axis hinge which can give references for the designers is presented emphatically.

bus/coach;side compartment door;hinge;single-axis hinge

U463.83

B

1006-3331（2012）04-0044-03

于敬平（1976-），女，工程師；設(shè)計師；研究方向：客車整車艙門的設(shè)計開發(fā)。