汽車鎖鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

何正遠(yuǎn)

摘 要：針對汽車鎖的性能要求進(jìn)行簡單分析，闡述汽車鎖鎖緊機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)，且基于力學(xué)視角分析汽車鎖鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要注意的各類問題。在科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，提升汽車鎖鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體效果，對現(xiàn)代汽車鎖鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量的提升也能夠產(chǎn)生重要影響。

關(guān)鍵詞：汽車鎖；鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

中圖分類號：U463.85+4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）20-0341-02

汽車鎖鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，汽車門蓋系統(tǒng)與行車安全密切相關(guān)，汽車鎖鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，需要在滿足其功能、裝飾需求的基礎(chǔ)上，保證其應(yīng)用的安全性，對現(xiàn)代乘客的安全與汽車應(yīng)用的安全等均能夠產(chǎn)生重要影響。汽車所示鎖緊機(jī)構(gòu)在汽車鎖設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，需要在明確其結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上展開設(shè)計(jì)活動，通過棘輪和棘爪的相互嚙合達(dá)到鎖止的作用。文章將結(jié)合承壓式結(jié)構(gòu)的特征進(jìn)行分析，希望能對相關(guān)研究活動的開展奠定良好基礎(chǔ)。

1 汽車鎖鎖緊機(jī)構(gòu)的性能要求

汽車鎖鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，需要保證其性能滿足《汽車罩（蓋）鎖系統(tǒng)》（GB 11568）與《汽車車門鎖以及車門保持件的性能要求和實(shí)驗(yàn)方法》（GB 15086）中相關(guān)內(nèi)容[1]。結(jié)合國際標(biāo)準(zhǔn)，需要制定清晰的技術(shù)規(guī)范，保證其性能應(yīng)用的效果，具體內(nèi)容如下。

1.1 適宜的上鎖力度

汽車鎖鎖緊機(jī)構(gòu)需要保持適宜的上鎖力度，上鎖力度較大的情況下，門蓋系統(tǒng)會發(fā)生關(guān)閉比較困難的情況[2]。在上鎖力度相對較小的情況下，則鎖系統(tǒng)性能價值難以彰顯出來，對整體的管理效果也會產(chǎn)生不良影響。

1.2 適宜的鎖止位置

汽車鎖設(shè)計(jì)期間，需要保證門蓋系統(tǒng)能夠保持在鎖止的適宜位置損傷，且在上鎖之后任何情況下不能自動打開，且需要克服一定的慣性荷載能力，保證汽車鎖的鎖緊結(jié)果，且保證其應(yīng)用的安全性。

1.3 適宜的開啟能力

汽車鎖開啟期間，如果開啟需要加大力量，則客戶操作相對比較困難，特別是針對性一些女性車主而言，使用的舒適度會顯著降低[3]。在開啟力量相對較小的情況下，則鎖系統(tǒng)的性能、可靠性也會顯著降低，難以切實(shí)發(fā)揮其應(yīng)用優(yōu)勢。在汽車鎖鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，需要保證適宜的開啟能力，且需要在全面生命周期均均需要保證其各項(xiàng)應(yīng)用功能。

2 汽車鎖鎖緊機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)

卡板式鎖緊機(jī)構(gòu)主要是應(yīng)用棘輪棘爪機(jī)構(gòu)單項(xiàng)傳動的性能，發(fā)揮機(jī)構(gòu)的實(shí)際運(yùn)行作用，達(dá)到運(yùn)動與鎖止的作用效果[4]。結(jié)合鎖緊結(jié)構(gòu)的鎖止與開啟順序，汽車鎖鎖緊機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)主要可以劃分為開啟、上鎖、鎖止以及解鎖等狀態(tài)。

在實(shí)際的應(yīng)用過程中，卡板式鎖緊機(jī)構(gòu)處于開啟狀態(tài)下，在關(guān)閉門蓋系統(tǒng)之后，鎖扣會向上運(yùn)動，推動棘輪復(fù)位彈簧產(chǎn)生的力量。在棘輪轉(zhuǎn)動到適當(dāng)位置后，棘爪在棘爪彈簧的推動下，逆時針旋轉(zhuǎn)下，鎖向棘輪齒槽。棘輪彈簧和棘爪彈簧的影響效果下，棘輪和棘爪能夠全面進(jìn)行融合，構(gòu)成嚙合面。

門蓋系統(tǒng)在密封力的影響下，鎖扣會向下拉動棘輪，棘輪壓緊棘爪，且在嚙合面上會形成一定的正壓力，達(dá)到鎖緊的目的[5]。解鎖力影響下，棘爪能夠完全克服系統(tǒng)的摩擦力，且棘爪的彈簧阻力也會顯著降低，在順時針的作用效果下，棘爪達(dá)到轉(zhuǎn)動位置，開始轉(zhuǎn)動解鎖，棘輪在棘輪彈簧的影響下，會沿著順時針的方向達(dá)到開啟狀態(tài)，完成鎖止與開啟的活動。

3 汽車鎖鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

汽車鎖鎖緊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，需要展開科學(xué)的視角上進(jìn)行分析，滿足其力學(xué)設(shè)計(jì)要求，提升汽車鎖鎖緊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體效果。

3.1 上鎖過程的力學(xué)分析

汽車鎖鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，需要保證適宜的上鎖力。通常而言評價上鎖力量的量化指標(biāo)即為最小靜態(tài)鎖止力。最小靜態(tài)鎖止力指的是鎖扣均衡速度下，將棘輪推到開始鎖止的位置時，需要的最小力量。在開始鎖止位置期間，需要對棘輪實(shí)施受力情況的分析，結(jié)合其力矩進(jìn)行合理計(jì)算，公式為：

在公式中，F(xiàn)Smin為最小靜態(tài)鎖止力，N；n即為運(yùn)動狀態(tài)下，F(xiàn)Smin所能夠達(dá)到的轉(zhuǎn)動中心力臂。MFS為棘輪彈簧的復(fù)位扭矩，N·mm；k即為棘輪彈簧的倔強(qiáng)系數(shù)，α即為棘輪的轉(zhuǎn)動角度，Mf為棘輪與棘輪鉚釘中間的摩擦扭矩，N·mm。因?yàn)镸f相對較小，通常情況下低于10N·mm，故而可以忽略不計(jì)。進(jìn)而得到公式：

根據(jù)公式能夠看出，在棘輪轉(zhuǎn)動中心和鎖止位置確定之后，n為定值。隨著FSmin的上升，k和α的數(shù)值也會不斷增加。在達(dá)到較大數(shù)值之后，鎖扣需要產(chǎn)生較大力量，進(jìn)而將棘輪推動到上鎖的部分，對汽車鎖體上鎖會帶來阻礙性影響，上鎖相對比較困難。棘輪在彈簧的復(fù)位力量不能過低，否則難以克服棘輪的轉(zhuǎn)動阻力。在棘輪設(shè)計(jì)的過程中，需要結(jié)合棘輪轉(zhuǎn)動的角度、系統(tǒng)的摩擦力量以及最小靜態(tài)鎖止力的實(shí)際需求進(jìn)行分析，明確適宜的倔強(qiáng)系數(shù)。

3.2 鎖止位置的力學(xué)分析

在汽車鎖鎖緊結(jié)構(gòu)鎖止位置中，棘輪彈簧影響下，棘輪在嚙合面上會對棘爪增加一個正壓力。棘爪嚙合面設(shè)計(jì)的過程中，為了增強(qiáng)鎖緊結(jié)構(gòu)的性能，可以應(yīng)用偏心設(shè)計(jì)的方法。在棘爪轉(zhuǎn)動中心和嚙合面設(shè)計(jì)期間，需要避免兩者中心重合。正壓力不過轉(zhuǎn)動中心，正壓力在轉(zhuǎn)動的中間會構(gòu)成轉(zhuǎn)動特點(diǎn)的力矩，對鎖緊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用效果會產(chǎn)生阻礙性影響。

以嚙合面和轉(zhuǎn)動中心點(diǎn)連線為分界線，可以將偏心設(shè)計(jì)為下列3種形式，即為嚙合面中心在分界線左邊；嚙合面中心在分界線右邊以及嚙合面中心在分界線上三種形式。

3.2.1 嚙合面中心在分界線左邊

在嚙合面中心于分界線左邊的情況下，棘爪受力的效果相對比較均衡。這個過程中棘輪與棘爪沒有相對運(yùn)動的特征，嚙合面上僅僅具有正壓力，沒有摩擦力。實(shí)際的受體圖如圖1所示。

棘輪受力期間，不考慮軸承轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的摩擦力，力矩平衡公式即為：

Nxt2=FSealt1+MFS

在公式中，Nx為棘輪對棘爪正壓力所產(chǎn)生的反力作用，Nx=N，N；t2即為Nx轉(zhuǎn)動期間中心的力臂，mm。即為鎖止?fàn)顟B(tài)下門蓋系統(tǒng)為鎖緊機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的密封力量，N；t1即為中東中心的力臂，mm。

3.2.2 嚙合面中心在分界線右邊

嚙合面中心在分界線右側(cè)的情況下，棘爪的受力效果也會產(chǎn)生一定影響。棘輪對棘爪的正壓力構(gòu)成為一個解鎖方向的力矩。在實(shí)際的運(yùn)動過程中，棘爪和棘輪之間沒有相對運(yùn)動的特征，在嚙合面上沒有摩擦力。力矩平衡特征如圖2所示，汽車鎖棘爪受力的情況也會產(chǎn)生影響。

在Ff低于最大靜摩擦力的情況下，棘爪相對棘輪具有相對運(yùn)動的趨勢。這個過程中，嚙合面中心僅有靜摩擦力。在Ff高于最大靜摩擦力的情況下，棘爪相較于棘輪具有相對運(yùn)動的特征，這個過程中嚙合面中心面上會出現(xiàn)動摩擦力，進(jìn)而對汽車鎖鎖緊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效果也會產(chǎn)生影響。

3.2.3 嚙合面中心在分界線上

嚙合面中心在分界線上的情況下，棘爪的受力效果也會產(chǎn)生變化，棘爪轉(zhuǎn)動期間，轉(zhuǎn)動中心的力量也會發(fā)生變化。設(shè)計(jì)期間需要充分分析正壓力對汽車鎖鎖緊機(jī)構(gòu)也能夠產(chǎn)生的影響，正壓力印象下鎖緊機(jī)構(gòu)通常對鎖止、解鎖性能不會產(chǎn)生影響。

4 結(jié)束語

汽車鎖鎖緊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，需要在明確其性能與要求的基礎(chǔ)上，展開安全性與應(yīng)用性的視角上進(jìn)行綜合分析。通常將鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為自鎖的模式，嚴(yán)格控制汽車鎖鎖緊結(jié)構(gòu)，避免自解鎖風(fēng)險問題的發(fā)生，對汽車的安全與乘客的安全均能夠產(chǎn)生重要影響。未來科學(xué)技術(shù)發(fā)展與生產(chǎn)工藝持續(xù)創(chuàng)新的環(huán)境下，還需要進(jìn)一步提升汽車鎖鎖緊結(jié)構(gòu)研究的重視程度，創(chuàng)新應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用理念，為汽車鎖鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量的持續(xù)提升奠定良好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-6-12