單片機智能火災報警器研究

甄天作

摘要：火災是國內外普遍關注的災難性大問題，它是發生頻率比較高的一種災難，而且在任何時間任何地點都可能發生，特別是在人員相對比較密集的地方（比如樓宇中）發生火災時，往往會使人們在物質和精神上受到相當大的損失，甚至是人員傷亡，因此樓宇的火災自動報警及其滅火系統對當今社會的生活就顯得相當重要。

關鍵詞：智能設備；火災報警器；消防報警；單片機；智能消防系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP273 文章編號：1009-2374（2016）15-0023-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.15.011

1 背景

隨著社會經濟發展及物質多樣化等因素影響，客戶對汽車的審美觀也在發生著變化?，F代汽車車身外型設計越來越強調流線型，車身側面的特征也越來越復雜，隨之而來的便是車門分縫線設計的難度越來越突顯。車門分縫線直接關系到車門的開閉運動，分縫線設計好與壞是車門能否實現功能的關鍵所在。車門分縫線設計受制于造型外表面、選取的鉸鏈、鉸鏈在車身的安裝面、線束等相關因素的影響，因此，車門分縫線設計對于車門來說是非常關鍵的。

2 車門分縫線設計

2.1 基礎要求

車門分縫線的設計包含前門與翼子板和后側門與前門兩個部分，本文重點詳解前門與翼子板的車門分縫線設計。對于前門分縫線設計來說，首先鉸鏈的選取和翼子板的結構是必須明確的，其次鉸鏈與內板的匹配關系是一定的。鉸鏈采用傳統的沖壓式鉸鏈結構（見圖1），翼子則采用單片是翼子板結構（見圖2）。

2.2 分縫線邊界定義

車門分縫線設計實際是為了保證車門開閉功能，并不與周邊零件發生干涉，因此車門分縫線是在一定范圍內設定并區分翼子板和前門外板的縫隙并且有足夠的間隙值約束。既然車門分縫線是在一定范圍內設定，那么為了簡化分縫線的設計將該范圍設定邊界，即分縫線后限制邊界（線）和前限制邊界（線）。

2.3 車門分縫線后限制線

前門繞著鉸鏈軸線旋轉，在開啟之時與翼子板會發生關系。如果分縫線設定不當，那么前門將會與翼子板干涉，造成前門無法實現開啟功能。前門開啟與翼子板的關系如圖3所示：

從圖3中可以看出，前門繞著鉸鏈軸線旋轉時，只有外板與翼子板之間有密切關系。因此前門外板與翼子板之間的運動間隙是研究重點。

因為翼子板相對于前門來說屬于固定件，因此前門與翼子板的運動間隙之間重點研究前門外板。另外，從整個運動系統來說，鉸鏈軸線的位置、前門外板的位置（前門外板與翼子板之間的間隙/段差）都是設計重點。

2.3.1 鉸鏈軸線的位置。鉸鏈軸線的位置與車身的制造精度及鉸鏈裝配精度都有關系，鉸鏈軸線的位置不同，導致的前門運動軌跡也將不同，初定鉸鏈軸線的位置最大公差X向為±2.5，Y向為±2。

2.3.2 前門外板的位置。前門外板的位置，依據各汽車公司整車制造精度的不同，往往以零件相互匹配尺寸確定，因此前門外板相對于翼子板的間隙初定為5±1，段差為0±0.75。

根據以上初定鉸鏈軸線和前門外板的位置，可以得出鉸鏈軸線需要考察的位置將為5個，前門外板考察的位置同樣為5個。為了提高分析效率，將分別研究鉸鏈軸線位置和前門外板位置，并找出它們組合中最差的位置。采用截面分析，首先研究鉸鏈5個位置中最差的位置，鉸鏈軸線的5個位置（1個設計位置和4個極限位置）分別為：點O為設計位置，點a、點b、點c、點d均為鉸鏈軸線極限位置，見圖4。假定翼子板與前門外板的相對關系已定，分析車門繞鉸鏈軸線運動過程中與翼子板最小間隙值A，見表1。

從表1可以看出，鉸鏈軸線位于點a位置時，車門繞鉸鏈軸線運動過程中與翼子板間隙A值最小，A=1.2714mm。按照分析，當鉸鏈軸線相對于前門外板前偏和內偏（以鉸鏈軸線設計值為原點坐標，鉸鏈軸線位于極限位置X=-2.5mm，Y=2mm）同時發生時，車門繞鉸鏈軸線運動過程中將會與翼子板的間隙值最小。同樣采用截面分析前門外板所處不同位置時，假定鉸鏈軸線的位置已定（設計鉸鏈軸線位置），分析車門繞鉸鏈軸線運動過程中與翼子板最小間隙值B，見表2。前門外板所處5個位置分別為：1個設計位置和4個極限位置。具體見圖5。

由表2可見，當鉸鏈軸線已定時，車門繞鉸鏈軸線運動過程中與翼子板間隙B值最小，且最小值B=1.2694mm。按照分析，當前門外板調整后位置相對于設計位置為前偏和外偏（前偏值X=-1mm，外偏值Y=-0.75mm）同時發生時，車門繞鉸鏈軸線運動過程中將會與翼子板的間隙值最小。綜合以上鉸鏈軸線位置和前門外板位置的分析可以確定，當鉸鏈軸線相對于前門外板（鉸鏈軸線設計位置）前偏且內偏和前門外板調整后位置相對于設計位置為前偏且外偏都具備時，車門繞鉸鏈軸線運動過程中將會與翼子板的最小間隙值發生。如圖6所示：

綜合以上，鉸鏈軸線和前門外板的位置都調整后，前門外板在開啟過程中將會與翼子板產生最小間隙值C，圖中所示的間隙值約為0.1233mm。相比前門位置或者鉸鏈軸線位置單方面調整，該間隙值更小，具體對比見表3：

根據以上分析，在滿足前門外板的開啟功能不失效前提下，明確了各相關零件制造位置，車門分縫線后限制線設計主要目的是車門開啟功能不失效。

車門分縫線后限制線設計目的，一般情況下要求車門在開啟過程中與翼子板的最小間隙為0.5mm（根據各汽車公司要求不同，該值也會有所變化）。

車門分縫線后限制線設計，必須具備：初始鉸鏈軸線位置；初始造型面；制作截面相關技術要求。

當以上三個條件都具備時，在車門與翼子板相關區域，以鉸鏈軸線為基準面的法線方向制作相關截面，基準面每隔50mm做一個相關截面，尤其要在造型特征急劇變化時必須制作截面，如圖7所示：

第一種方法：將所有截面的前門外板尖點Px（x=1、2、3、4、5、6、7、8……，代表每個截面編號）用曲線命令連接起來便可以得到車門分縫線后限制線（箭頭所指向線），如圖9。

第二種方法：將其沿鉸鏈軸線的方向投影到同一個基準面，將會得到如圖9；然后將各個截面前門外板尖點Px連接得到一條近似直線；將繪制的直線重新沿著鉸鏈軸線拉伸后可得一張平面；將所得平面與造型面相交可得一交線，該交線即為車門分縫線后限制線，如圖9所示：

2.4 車門分縫線前限制線

相對車門分縫線后限制線來說，車門分縫線前限制線的繪制就相對簡單些。前限制線的設計主要是為了車門在開啟后避免與鉸鏈、車身、線束等零件干涉，為了避免干涉通常要求車門在旋轉理論角度后，再過開4°，并且要求與鉸鏈、車身、線束等零件留有4mm以上的間隙，具體如圖10所示：

考慮鉸鏈軸線的公差及車門安裝公差等，結合圖10所示，可繪制車門前限制線。為了簡化設計，可以反旋轉（按設計角度+4°）鉸鏈安裝面（車身安裝面）和鉸鏈最高點組成的面，使其與造型面相交得到交線，并將交線垂直偏移至前門外板尖點Px，即可得到車門前限制線，具體截面如圖11所示：

2.5 前后限制區域綜述

綜合上述所設計的前限制線和后限制線，可得前門與翼子板（后門與前門）的分縫線區間，便于造型設計分縫，如圖13所示：

從圖13中可以看出，車門分縫在布置鉸鏈的區域前后限制線提供的區域最小，影響最大。因此在車門分縫線設計時要重點考察鉸鏈區域的前后限制線。

2.6 汽車后門限制線設計

對于汽車來說，市場上大部分車型都屬于四門車型且側旋轉門居多。對于后門分縫設計時，不僅受到整車公差要求，還應考慮前門對后門的影響，尤其是后限制線的設計。前門由于制造等不確定因素產生的額外公差必須考慮，類如外板所采用的包邊結構。考慮到這個影響，根據實際數據及制造偏差經驗，建議進行后門后限制線時，前門沿整車Y向偏置0.6mm。如圖14所示：

后門分縫線的前后限制線的設計，除了上述所描述外，其余要求與前門的設計要求基本一致。由于后門有假邊結構，因此設計難度大于前門設計，重點考察還是集中于鉸鏈區域。

3 結語

車門分縫線是屬于工程設計出來的，而不是造型給出來的，因此在汽車車門的設計過程中是重中之重，并且影響貫穿于整個整車開發設計。造型型面的任何一次更改都會影響到該車門分縫線的趨勢，因此造型型面的更改，車門分縫線的前后限制線（邊界）都必須隨之繪制，以滿足各方面的要求，從而達到設計的目的。

參考文獻

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作者簡介：董寧偉（1982-），男，陜西韓城人，上汽通用五菱汽車股份有限公司中級工程師，研究方向：整車門系統集成設計；韓紅周（1982-），男，陜西西安人，上汽通用五菱汽車股份有限公司中級工程師，研究方向：整車門系統集成設計。

（責任編輯：黃銀芳）