從運(yùn)動功能角度設(shè)計汽車后備箱機(jī)構(gòu)

金召 趙昕怡

摘要：

本論文選取家用汽車的后備箱機(jī)構(gòu)，在采集現(xiàn)有機(jī)構(gòu)樣本，了解汽車后備箱其、發(fā)展歷程，并查閱整合現(xiàn)有專利技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過綜合評價，選取一種新興的六桿機(jī)構(gòu)后備箱，從機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性，實用性和應(yīng)用廣泛性等多角度。采用機(jī)構(gòu)再生運(yùn)動鏈設(shè)計法進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，并對于得到的新型機(jī)構(gòu)進(jìn)行三維造型，運(yùn)動仿真，對設(shè)計機(jī)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)做出綜合評定，并對其應(yīng)用前景進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：汽車；后備箱；創(chuàng)新設(shè)計

中圖分類號：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

在力圖對后備箱進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計之前，必須首先對現(xiàn)有汽車后備箱進(jìn)行詳細(xì)分析。除必要的儲物功能外，還有運(yùn)動性能和運(yùn)動順序的一系列具體要求。首先，后備箱蓋打開至最大時與車身底盤（即后備箱箱底）有一固定夾角，以確定后備箱開合角。且由機(jī)構(gòu)簡圖并結(jié)合實際生活經(jīng)驗可知，后備箱軌跡為相對于后備箱底面的定軸轉(zhuǎn)動，故其運(yùn)動軌跡為一圓心確定的圓弧。后備箱的開啟過程，不能是突然且迅猛的，需是平緩且穩(wěn)定的，以防車深結(jié)構(gòu)碰撞而發(fā)生損壞，或是對使用者人身造成傷害。液壓桿為動力源（部分汽車用彈簧代替液壓缸），能夠?qū)崿F(xiàn)速度的平緩可控，以滿足后備箱的開啟速度要求。后備箱的關(guān)閉過程則有人手控速度，當(dāng)然，此時的液壓缸或彈簧則起到緩沖保護(hù)作用。在動力性能方面，要求后備箱開啟與關(guān)閉過程中，一定要避免剛性沖擊，否則會對車身和箱體以及造成破壞。前面已經(jīng)敘述，液壓缸與動力彈簧可輔助實現(xiàn)這一功能。保證慣性力平衡，避免或減少剛性沖擊。這里需要強(qiáng)調(diào)，后備箱在開啟至最大狀態(tài)時，除了需保證一固定的開啟角外，也需要保證其位置的固定，即不會因為后備箱的重力作用而使得箱蓋自動落下。 為達(dá)到此要求，必須使機(jī)構(gòu)具有死點(diǎn)位置，即不論后備箱箱蓋受多大壓力作用，也能保持機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定。 另外一點(diǎn)，現(xiàn)在生活中大部分后備箱機(jī)構(gòu)為四桿機(jī)構(gòu)，將四桿機(jī)構(gòu)改為六桿機(jī)構(gòu)，可以很大程度上改善輸出運(yùn)動不均勻的問題，并提高系統(tǒng)傳動穩(wěn)定性。

另外對于一個正常六桿后備箱機(jī)構(gòu)，要使其完全實現(xiàn)基本功能，還需另外滿足以下條件：

1） 必須有一個構(gòu)件作為機(jī)架，為分散工作負(fù)載，增強(qiáng)機(jī)構(gòu)整體剛度，采用三副構(gòu)件作為機(jī)架。

2）必須有一個移動副作為原動件，考慮到后備箱動力源情況和安全性能原動件為液壓缸。

3）機(jī)架原動件和車蓋不能在一個子運(yùn)動鏈中，避免形成四桿機(jī)構(gòu)，使輸出運(yùn)動不均勻。

這樣，綜合現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，以及后備箱基本運(yùn)動得以實現(xiàn)的基本條件，便能夠在以下方面做出創(chuàng)新。

1，設(shè)置死點(diǎn)，確保無論外負(fù)載多大，都能保證系統(tǒng)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定

2，后備箱打開與關(guān)閉時，均設(shè)有一固定抬升高度，一方面保證后備箱蓋最大開合時，不至于擦碰車身；另一方面，可明顯增大儲物空間。

3，后備箱打開時，盡量使其中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，即盡可能使三角形框架為等腰三角形

4，當(dāng)后備箱處于關(guān)閉狀態(tài)時，所有桿處于同一直線上，這樣極大地節(jié)省空間 。

基于以上幾點(diǎn)，便可通過機(jī)構(gòu)運(yùn)動鏈再生法，得到如下所示滿足全部要求的最優(yōu)解，即如下圖所示后備箱機(jī)構(gòu)：

新型后備箱機(jī)構(gòu)

我們可以發(fā)現(xiàn)該機(jī)構(gòu)具有很多優(yōu)點(diǎn)。首先，氣動彈簧在閉合時可與機(jī)架平行，即與機(jī)架貼合，節(jié)省空間另外，機(jī)構(gòu)整體有兩根支撐桿，防破壞性強(qiáng)且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。新機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)車蓋的抬升，極大地增加儲物空間，使得后備箱內(nèi)部深處物品容易取放；死點(diǎn)的設(shè)置使得后備箱穩(wěn)定性強(qiáng)，連桿及車蓋，原動件的固定尺寸要求使得結(jié)構(gòu)在相同用料的前提下達(dá)到空間最大，穩(wěn)定性最強(qiáng)，開合最為方便安全。

科技改變生活，創(chuàng)新引領(lǐng)未來，新型后備箱具有很強(qiáng)的研究價值，應(yīng)用價值和推廣價值，相信會在不就得將來取代傳統(tǒng)后備箱而就如主流市場。