公交客车车门设计

[摘要] 在人们的日常生活中，公交车已经成为了越来越重要的一个部分。可以说，公交车已经是现

代年轻人日常出行的必备交通工具了。特别对于大城市的年轻人来说，他们具有一定的环保意识，在自身资

金不足以支持购买小轿车的情况下，公交车由于便捷环保并且便宜等特点，成为了他们出行交通工具的最佳

选择。本文在查阅了大量的参考文献之后，经过对公交车双内摆门各个组成部分的构造以及内摆门的助力、

驱动系统的分析和研究，最终设计出密封和门泵的构造。除此之外，对于主要部件外的一些内摆里的重要附

件也进行了选择、筛除以及设置，同时设计并改进了出现的门轴脱落情况。在对目前内摆门的一些设计情况

进行了调查研究之后，我们总结对比了国内外的相关公交车的一些设计情况，以此来发现目前我国在这方面

存在不足，再加以改进完善，这也是本次公交车门的设计意义所在。公交客车车门的设计涉及的知识不仅仅

与人体工程学、机械结构工程学以及流体力学有关，同时也涉及了这些先决知识之中的研究机械工程学，整

个设计将会包含整体的经济性和工艺性。

[关键词] 内摆门；传动机构；驱动系统

The Design of Bus Door

Abstract In people's daily life, bus has become an increasingly important part. It can be said that the

bus has become a necessary means of transportation for the daily travel of modern young people.

Especially for young people in big cities, they have a certain sense of environmental protection. When their

own funds are insufficient to support the purchase of cars, buses become the best choice for them to travel

because of their convenience, environmental protection and cheapness. In this paper, after consulting a

large number of references, through the analysis and research of the structure of each component of the

double inner swing door of the bus, as well as the power and driving system of the inner swing door, the

structure of the seal and the door pump is finally designed. In addition, some important accessories in the

inner pendulum besides the main components are selected, screened and set up. At the same time, the

falling off of the door axle is designed and improved. After investigating and researching the design of

internal swing door, we summarize and compare the design of relevant buses at home and abroad, in

order to find the shortcomings in this area in our country, and improve it, which is also the design

significance of this bus door. The knowledge involved in bus door design is not only related to ergonomics,

mechanical structure engineering and fluid mechanics, but also involves the research of mechanical

engineering among these prerequisite knowledge. The whole design will include the overall economy and

technology.

Keywords ：

目录

引言 .........................................................................................................................................................................4

1 公交客车车门布置 ................................................................................................................................................5

2 公交车内摆门运动件总体设计 ..........................................................................................................................10

2.1 内摆门运动机构设计 ......................................................................................................................................10

2.1.1 确定铰链臂的相对位置以及门的铰接点和滚子的中心 ....................................................10

2.1.2 机构各位置的定位与尺寸计算 ............................................................................................14

2.2 开度、入口大小的选择确定 ..........................................................................................................................17

2.3 公交车内摆门的干涉校核 ..............................................................................................................................18

3 车门部件设计 ......................................................................................................................................................22

3.1 公交车内摆门框架设计 ..................................................................................................................................22

3.1.1 公交车内摆门框架设计方案选择 ........................................................................................22

3.1.2 内摆门门摆的设计 ................................................................................................................23

3.2 密封结构的设计 ..............................................................................................................................................26

3.2.1 内摆门密封结构的方案选择 ................................................................................................26

3.2.2 内摆门密封材料的性能要求 ................................................................................................28

3.3 内摆门控制方式 ..............................................................................................................................................29

4 内摆门气动系统总设计 ......................................................................................................................................31

4.1 气动装置和气动防夹系统的工作原理 ..........................................................................................................31

4.1.1 气动原件的工作原理 ............................................................................................................31

4.1.2 气动防夹系统的工作原理 ....................................................................................................34

4.2 门泵选型计算 ..................................................................................................................................................35

4.2.1 气缸负载计算 ........................................................................................................................35

4.2.2 气缸缸筒壁厚的计算 ............................................................................................................35

4.2.3 气缸耗气量的计算 ................................................................................................................37

4.2.4 气缸进气口直径计算 ............................................................................................................37

4.3 连接方式的选择 ..............................................................................................................................................38

4.4 气缸的密封设计 ..............................................................................................................................................38

5 气动防夹装置的原理及改进措施 ......................................................................................................................40

5.1 传统防夹系统的结构 ......................................................................................................................................40

5.2 传统防夹装置弊病 ..........................................................................................................................................42

5.3 不同于现有气动防夹措施的改进 ..................................................................................................................42

结论 .........................................................................................................................................................................45

致谢词 .....................................................................................................................................................................46

参考文献 .................................................................................................................................................................47

引言

随着经济科技的快速发展，人们的生活水平日益提高。对于出行用车的质量以及舒适度等也有了更高的

需求。乘用车的车门作为上下车的通道，是其结构中非常重要的组成部分。乘用车的整体形状也起到了协调

作用。乘用车门是公共汽车的一部分。中国使用更多 折叠 门。 但 是由于车门是 凹向 车身内的，这会使车 辆 在

驾驶 时 受 到更多的 空 气 阻 力，同时也会 影响 车 辆 的整体外 观 ，不仅 如 此，对于门 缝限 制也 很 大，密封 图难 ,

在车内有 强烈 的 振 动 噪声 和 漏 气现 象 ， 影响 乘 坐 舒适性。 正 面气动内开门具有开度大、有 效 通道 宽 、乘客上

下车方便、 司 机控制快捷等 优 点。 正 面气动内开门可 安 装在前后门上，方便乘客来年上下车时有 效 防 止事故

发生。可以使用内 转 门的形状。与 侧壁 形状一 致 ，气动 阀启闭 可 靠 。 它 以 空 气为工作 介 质， 容易获得 工作 介

质。使用后， 空 气 排 入大气，便于 操 作。气动门快速快速 移 动， 锥 形保 护简单 ，具有防夹 功能 。内摆门目前

是乘用车门系统，更多用于城市公交车。

本文对客车车门的研究将主要着 眼 于内摆门这一方 向 。通过对目前相关内摆门方面的研究情况进行分析

之后，了 解 到国内外客车内摆门的设计状况，与国内的加以研究比 较 ， 从而 发现目前我国在技 术 方面存在的

一些不足之 处 ，并加以改进。在设计改进中要 做 到 仔细 、 认真 、 尽 力。在经过了发现 错误 、分析、 解 决之后，

车 辆 的整体 线条 将会 变得 更加流 畅 ， 看 起来更加 美观 ， 功能 也会 变得 更 优 越。 想 要 清楚 确定车门的结构，必

须 要考 虑 有关人体工程学、机械结构工程学以及流体力学等先决知识，同时也要考 虑 这些先决知识之中的研

究机械工程学，整个设计要求包含必要经济性和工艺性。我们需要 全 面分析公交客车车门的结构以及性质 功

能 ，选择 合 理的、 较 为完整的方 案 。 只 有这 样 ， 才 可 能 将工 序 、原 料减少 ，将工时 缩短 ， 得 到更加完善 优 质

的客车车门所需的 元 部件。

总之，内摆门是城 镇 公交车的一个重要组成部分， 它被 越来越 被普遍 的用于各 种 乘用车中，特别是城 镇

公交车， 几乎每 一 辆都 可以 看 到 它 的身 影 。 但 是， 如果 结构设计不 合 理，可以大大 减 小进出车道的大小和 台

阶 的 深 度，乘客上下车的速度，以及乘客 停 车的等 待 时 间 ，这将 影响 到乘用车运行 效率 。 应该 对内摆门的设

计 者给予 足 够 的重 视 。 良好 的结构性 能 和完 美 的外形不仅为乘用车的外形 增添 了 美感 和动 感 ，同时也为乘用

车 带 来了 良好 的 空 气动力学和 燃油 经济性。

1 公交客车车门布置

(1) 公交车 几何尺寸

在参考了不同车型车门的相关 数据 之后，我们 根据 不同的城 镇 公交车的使用情况以及所需的成本来设计

公交车车门。在了 解 了所需客车的相关 数据 之后，我们要对车身进行一个总 布 置，所 谓 总 布 置 就 是对车身的

形状、车内 地板 、车 窗布局 、 轮胎 、发动机 室 、车架的 尺寸 ， 甚至油箱 、车 辆 的 排 气 筒 等进行一个总体 布 置。

对 它 们的大小进行控制， 位 置进行 布局 。对于 如果 要求 布局 统一的，一 般 是和车 辆底盘 、车身、动力系统一

起进行 布局 。在本文中，此次主要 任务就 是设计公交客车的车门。 因 此，在 初步 研究客车车门之后，先完成

对在总 布 置中的公交客车外 围骨 架分析的这一 步骤 。

表 1-1 宇 通 纯电 动公交车 基 本参 数

项 目

基 本参 数

整车 尺寸

轴 距

前 悬\ 后 悬

前 轮距\ 后 轮距

整备质量

最大总质量

座位数

最大 载 客量

轮胎 气 压

主 销偏移距

(2) 内摆门结构

内摆式的公交客车车门可以分为 两种类 型， 即 双 扇 、 单扇 。 它 的摆动结构与其摆动式一 样 。 当 公交车门

处 于关 闭 状 态 时，门和车身外 侧 的 曲线 是一 致 的，在 打 开时，公交车门会 向 内 滑 动 至 与 侧 面相 垂直 。

内摆式公交客车门是由上下 转 轴、门 扇 和轴 座三 个部分组成的。 它 的主轴并 没 有 安 装在门 扇 上， 而 是与

门 扇 和下、上 转臂 连接的， 靠 着气 或者电 来完成对门开关的控制。门在关 闭 后的 锁紧 是由气缸里关 闭压缩空

气之后，通过控制门的 移 动来现 实 的。 如图 1-2 是一个内摆式公交客车车门的构造 图 ，主要由上下轴、轴 座

以及门 扇三 个部分组成。 很明显 ，主轴并 没 有 单纯安 装在门 扇 ， 而 是由上 臂 和下 臂 连接到门 扇 ，门通过 电子

控制 或空 气控制 打 开和关 闭 。通过关 闭压缩空 气控制门的汽缸的 移 动部分 实 现门的关 闭 。 图 1-1 内部 旋转 门

体内摆式乘客门具有大的开口 宽 度，并且 易 于形成双通道门。 两扇 门可以同时 打 开和关 闭 ，也可以 单独打 开

和关 闭 ，这与内 折叠 门相 当 。 每扇 门有 四 个 固 定点，车身连接在一起。 它 快速可 靠 。此外， 它 具有外部摆动

70 人

乘客门的外 观 和特 征 。 它 可以 取 代 四 个 折叠 门。 然而 ， 当 内摆门 打 开时， 它占据 了大的 空间 ，这不 利 于车身

的内部 布局 并且 减 小了车门的 宽 度 净值 。 受 到内摆门自身特 征 的 影响 ，车门前后 橡胶 封 条 是不同的，所以要

想 使门密 闭 是比 较困难 的，一个 橡胶 封 条放 置于门框上， 而另 一个是 放 置于门 扇 上的。门 扇 的制作 难 度与外

摆门相 似 ，对于门整体的调 试 和 安 装来说，也是比 较复杂 的。

图 1 - 2 内摆门

1 -玻璃 2 - 气 压 驱动 臂 3、4 -转 动 臂 5 -花键 轴 6- 气 压 缸

随着人们生活 品 质 逐步 提高，对一 般 公交客车在造型方面的要求也 变得 越来越高，城 镇 公交客车使用双

扇 内摆式客车门将 变 成一个必 然 的 趋势 。

以上分析比 较 ， 清楚地 知道了 四扇折叠 式门、双 扇折叠 式门、外摆门、内摆门的 基 本结构，运动特点和

优缺 点。双 折 式乘客门平 稳 开 合 ， 空间利 用 率 高，结构 简单 。 缺 点是门是 直 的并且不 符合 车身的形状，并且

门的形状是 凹 的，这在车 辆 高速行 驶 时 引 起 风噪声 和高 空 气。 电阻 和 功耗 ，以及 易泄漏 和密封性 差 ， 因 此这

种 门一 般 用于 普 通的 长途 客车和 低端 客车。 鉴 于上 述 双 折 门的 缺 点，人们设计并发 明 了内外摆动的乘客门，

弥补 了 折叠 门的不足， 避免 了 折叠 门的 缺陷 。 因 此，摆动式乘客门 广泛 用于 家 用和高 端豪华 乘用车。 然而 ，

由于外摆式门驱动系统的 繁 杂 ， 它 有一些 缺 点，比 如 高 昂 的 价格 、高度的 维 护难 度、生 疏 的技 术 以及 较短 的

使用 寿命 ， 没 有 配套 的 专业厂 家 等， 限 制了其 推 广 和 应 用。在中 低 档 乘用车上。

因 此， 从 目前中国乘用车的生 产 来 看 ，对于中 低 档 长途 客车来说， 四 个 折叠 式乘客车常用于 旅游集团 公

交车。高 端豪华 旅游巴士 通常 采 用外摆式乘客门。以下 两种 乘客门分别 介 绍 。结构体，工作原理、驱动机构

设计及制作。

( 3 ) 公交车内摆门现状

随着不 断 发展的汽车 产业 ，公交技 术 也越来越成 熟 ， 尤 其是车身的工艺设计水平，可以说已经 达 到了完

美 的 地步 。 近 年来，国内的公交技 术 已经 消化吸收 了 引 进和发展的总 线 技 术 以及 异物 制造技 术 ，这使中国的

公交客车行 业 连 带 着相关的 零 部件制造 业迅 速发展。以此为 基 础 ，作为公交客车制造 业 中相对 独 立 的技 术 ，

乘用车自动门也在不 断 的进 步 。将传统的 四 摆自动门作为 基 础 ，多个公交工 厂 先后 引 进了 两 个内摆自动门和

一个相对平 滑优 雅 的内摆门， 表明 我国自动门技 术取得 了 长 足的进 步 。

内摆门具有 宽 的开口 宽 度， 易 于制成双通道门。 它 可以同时 打 开和关 闭 ，也可以 单独打 开和关 闭 。此外，

内摆门同时 打 开和 合 拢 。 折叠 门与此相同， 每 一 扇 门 都 与车身有 四 个 固 定的点来 稳 定连接， 另 外， 它 在外

形上也和外摆式自动门一 样 ，是一 种较 为流行的自动门 类 型，这也是 它 的 优 点之一。驱动系统和门泵所 占 用

的 空间 是非常小的，可以将其 安 装在后 轮 的后部 或者 是前 轮 的前部分，便捷并且 灵 活，对于 短途 的城 镇 公交

客车来说非常适用。中国乘用客车的内部平开门设计程 序 在 逐 渐 向 标准化 发展，其加工技 术 也在提高，车 辆

骨 架 正 在 向 着轻量 化 不 断 靠 近 。在 吸收 了国外的相关研究经 验 之后，其技 术 的 精 确度和各个部分的 焊 接技 术

在不 断 的提高，同时，内摆门的外 观美感 和自身的性质 功能 也前进了一大 步 ^{[ 2 ]} 。 尽 管 如 此，内摆门在结构方

面也存在不足之 处 ，所以有必要 综 合 分析乘用客车门结构的性质 功能 ，使 合 理的工艺计 划 得 以 实 现，用 尽 可

能少 的原 材 料 和时 间 创 造出 稳 定的、高质量的完 美 工艺 产 品 。

城 镇 公交客车车门由 驾驶 门、乘客门、 应 急 门 三 个 类 别的门组成。随着车 辆尺寸 、 类 型的不同， 它 们的

安 装 位 置也不同。公交客车的乘客门 就 是乘客上下车的通道， 它 是整个公交车组成中最重要的一个部分。 根

据 乘客门 实 际 宽 度的不同 又 可以 把 它 分为双 引 道和 单引 道门 两种 。在乘客上下车 频繁 的城市公交车中，双 引

道门 被 使用的 较 为 频繁 。 而单引 道门常 被 用在上下车不 频繁 的公交客车和轻型客车上。 值得 注 意的是，乘客

门在设计和使用中必 须 要与国 家安全 标准 相 符合 ，一 般 情况是 安 装在公交车身的 右 方，有 两 个，一个在前 半

部， 另 外一个在后 半 部。本文对内摆门的设计重点着 眼 于后 半 部的乘用客车门。

( 4 ) 内摆门研究内 容

该 设计主要 针 对公交客车车门和其相关的附件，使用的研究方 法 如 下：

1 ) 查阅相关公交车门外形的设计资 料 ，进行参考分析， 初步 确定车门 尺寸 ；

2 ) 搜集 有关车门的资 料 ， 依 据 国 家 标准 确定门泵；

3 ) 经过 合 理并且可 能 的 综 合 分析， 如 车门外型的 美观 性及 合 理性，工艺加工方 案 的 合 理性及经济性等方面

的 因 素综 合 分析最终确定出最佳工艺方 案 。

重点 解 决的 问题 ：

1 ． 内摆门运动机构设计；

2 ． 内摆门控制系统的设计；

3 ． 内摆门门泵的选型；

4 ． 内摆门气动防夹装置的原理与改进；

2 公交车内摆门运动件总体设计

2.1 内摆门运动机构设计

2.1.1 确定铰链臂的相对位置以及门的铰接点和滚子的中心

图 2 - 1 车门运动 轨迹 图

mn— 门体运动的 初 始 位 置； m'n'— 门体运动的最终 位 置； A— 门体运动在起 始 位 置时的 转臂 铰 点；

A'— 门体运动在最终 位 置时的 转臂 铰 接点； O— 动力机构的 转 轴中 心 ；

之点；

之点； R— 转臂 的 回 转 半径 ； W— 门框的 骨 架 洞 口 宽 度；

X— 转臂 铰 接点在门体上的 位 置，为 未 知 数 ； B— 在门体运动 达 到最大 值 时的 间 隙 ， B＝ 门体外 表 面在上下 铰 接点之 间 的 弧 高

H（约 1 0 ～ 2 0 mm）+预留 间 隙

a— 门体与门框后 柱 之 间 的 间 隙 ， 无 胶条 。此 处取

b— 门体与门框前 柱 之 间 的 间 隙 ， 无 胶条 。此 处取

d— 在门体运动 达 到最高 值 高于车身 表 面的 尺寸 ，也 叫 外摆 值 ，一 般地 ， 取

；

e— 转 轴中 心 相对于门框前 柱 的前后 位 置，由于 安 装 空间 的 限 制，一 般地 ， 取

；

上下 摇 臂 和门体的 轨迹 如图 2 - 1 所 示 。气缸驱动 曲 柄 围 绕 点 A( 上下 臂 的 旋转 中 心 或

门轴 线 ) 旋转 ，使 得 门轴和上下摆 臂 一起 围 绕 门轴 线 的中 心 A 旋转 ，并且门体上的点相

应地移 动。在门 移 动过程中，点 E( 门上 轮子 的中 心) 总是在 固 定在 托 盘 [ 2 底 部的 滑 块 中

线 性 滑 动，保持 Y 方 向 。不 变 ， 从图 3 可以 看 出， 当 点 D（ 上 臂或 下 臂 和门 铰 点 ）绕 点

A 旋转 到点 D 时，门 E 上的点 E 的运动可以 看 作点 D ，并且点的 变 化 E 从 点 E 变 为点 E .

同时， 该 点在相 反 方 向 上 绕 D 旋转 ， 从 E 到 E .由于 滑 块 的 限 制，可以 认 为点 E 和 E 在 Y

方 向 上的运动 如 上 述 翻译 和 轮 换 阶 段 。 类似地 ，门上其他点的运动可以 被视 为这 两 个 运动的组 合 。 正 是这

种合 成运动决定了内 旋转 门 [ 2 ] 运动的确定性。由于点 E 的 移 动点 D 从 点 E 移 动到点 E ，点 E 的 移 动 距 离 EE 等

于点 D 的 距 离 DD' 。 因 此， DD' 的 Y 方 向距 离 等于

的方 向 。 ， 那 是

。由于 E'' 和 E' 不在 Y

方

向

，

，

也

就

是

说

，

使

得

δ= arctg

（

Xad / Yad

）

x a d 是门关 闭 时， 臂 中 心 点 A 与上 摇 臂 （ 或 下 摇 臂 ） 和门体 铰链 点 D 之 间 的 x 方

向距 离 ； y a d 是点 A 与点 D 之 间 的 y 方 向距 离 ，设为 =arctg（xde/yde） 。 x d e 是点 d

和点 e 之 间 的 x 方 向距 离 ； yde 是点 d 和点 ey 之 间 的 距 离 。

车身 左右 的 位 置是上

臂 和下 臂 半径 在平面上的 长 度平 均 值 R 1 和 R 2，通常会 取 h= 1 00 ~ 12 0 mm 。 受 车身 表 面的 影响 ， 旋转 轴不 能 离

得 太远 ，并且确定 C ， D 和 E 点的相对 位 置。 从 上面可以 看 出，将 滚 子放 置在 E 1 点是最不可接 受 的 ; E 点的

效果 更 好 ，此时可以 从 前面的公式 （ 2 - 1 ） 中 获得 。 当空间 有 限 且门 尺寸 小时，可以 增 加门的 尺寸 ， 让 门轴

角 度大于 9 0 ° 来 实 现 增 加门道的 宽 度，同时也要保 证 两 个 没 有干涉。 当 门的 尺寸增 加时， 极 限位 置 角 度也在

增 加，同时需要的 推 动力也会 增 加，会 直 接 影响 到门运动的 灵 活性。

如图 所 示 ，将门体 看 作为平面 mn ，并且门体和门框在同一个平面上，将 空间 摆动 转 化 为平面摆动， 当 门

体运动到最大 限 度时， m'n' 垂直 于 mn 。对于 图 2 - 1 中的 未 知 数 量 X ，在 Rt△AQO 中，由 勾股 定理 得 ：

2

2

2

)e

(

)

(











B

h

d

X

R

（ 2-1 ）

由以上 两 式 得 ：

（ 2-2 ）

可 直观地看 出 如 下结 论 ：