工程機(jī)械車門門鎖設(shè)計(jì)解析

陳雷彬 許鐵巧 鄭洪權(quán)

摘 要：車門鎖是車身的主要零部件之一。門鎖設(shè)計(jì)在工程機(jī)械司機(jī)室開發(fā)過程中是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立但又非常復(fù)雜的工作，門鎖設(shè)計(jì)水平的高低直接影響整車的品質(zhì)。本文重點(diǎn)介紹了工程機(jī)械司機(jī)室門鎖設(shè)計(jì)方法，主要包括：布置方式、標(biāo)準(zhǔn)分析、檢驗(yàn)方法等。通過流程和方法的介紹，明確車門門鎖設(shè)計(jì)流程，有助于提升產(chǎn)品的駕乘體驗(yàn)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)鍵詞：門鎖設(shè)計(jì);門鎖布置;車門設(shè)計(jì)

前言：

工程機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)是一項(xiàng)龐大而復(fù)雜的工程，司機(jī)室應(yīng)該是工程機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)重點(diǎn)研究的零部件之一。

其中車門鎖作為控制司機(jī)室開閉的主要附件裝置，同時(shí)也是工程機(jī)械行業(yè)故障率偏高的一類零部件，如果設(shè)計(jì)不合理會(huì)導(dǎo)致車門卡滯和無法打開，導(dǎo)致整機(jī)無法繼續(xù)作業(yè)，影響比較嚴(yán)重。因此，如何更好設(shè)計(jì)車門鎖系統(tǒng)越來越被主機(jī)廠所重視。本文詳述了車門鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容，以避免因設(shè)計(jì)原因造成車門鎖系統(tǒng)性能降低。

1 名詞定義

門鎖系統(tǒng)主要由門鎖實(shí)現(xiàn)，門鎖包含即鎖止車門的機(jī)構(gòu)。包括鎖體、鎖扣、內(nèi)外操縱機(jī)構(gòu)和內(nèi)外鎖止機(jī)構(gòu)。車門鎖各模塊的連接大多采用拉桿式、拉線式和直接接觸式等方式構(gòu)成。

鎖體：裝在車門上，與門柱上的鎖扣嚙合，以保持車門處于鎖緊位置的部件。

鎖扣：裝在車門立柱上，與鎖體嚙合，以保持車門處于鎖緊位置的部件。

全鎖緊位置：車門完全關(guān)閉時(shí)，鎖體與鎖扣所處的嚙合位置。

半鎖緊位置：車門不完全關(guān)閉時(shí)，鎖體與鎖扣所處的嚙合位置。

2 門鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)

門鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅僅包含門鎖本身的設(shè)計(jì)，更重要的是在車門上的布置方式和影響門鎖故障的一系列其他零部件，比如車門強(qiáng)度、鉸鏈強(qiáng)度，密封條性能等，其中門鎖系統(tǒng)布置方式和車門強(qiáng)度對(duì)門鎖故障影響最大，因此本文重點(diǎn)講述門鎖系統(tǒng)布置方式和車門強(qiáng)度。

2.1 門鎖系統(tǒng)布置方式

針對(duì)工程機(jī)械框架式車門結(jié)構(gòu)，車門面積較大，重量較重，同時(shí)車門剛度相對(duì)較弱，易受外力作用發(fā)生變形的現(xiàn)象，建議設(shè)計(jì)車門門鎖位置時(shí)參考以下布置方案：①汽車門鎖在Z 向上應(yīng)位于上、下鉸鏈中心線之上，并盡可能靠近腰線;②車門長(zhǎng)度與鉸鏈跨度之比（l/z）應(yīng)小于3;③車門系統(tǒng)的重心應(yīng)位于上、下鉸鏈與汽車門鎖組成的三角區(qū)域內(nèi);

該方案的優(yōu)點(diǎn)是汽車門鎖位置相對(duì)靠上， 既能提高車門系統(tǒng)的剛度，又能確保車門系統(tǒng)受力均勻。如圖1所示。

以某公司駕駛室車門（如圖2所示）為例，車門長(zhǎng)度為1016mm，鉸鏈間距為350mm，因此l/z=1016/350=2.9，同時(shí)重心G位于上、下鉸鏈與汽車門鎖組成的三角區(qū)域內(nèi)，鎖體布置比較靠近中間腰線部位，因此該車門門鎖理論布置是合理的。

2.2 車門設(shè)計(jì)要求

車門設(shè)計(jì)是影響車門門鎖設(shè)計(jì)的重要因素，車門主要包括車門鈑金件、玻璃、玻璃升降器、鉸鏈、門鎖、限位器、密封條、水切等部分組成（如圖3所示）。

因車門是構(gòu)成司機(jī)室重要部分，而且和整車其他部分的配合較多，因此車門是司機(jī)室車身設(shè)計(jì)中十分重要而又相對(duì)獨(dú)立的一個(gè)部件， 車門的質(zhì)量直接關(guān)系到車門鎖的可靠性。

車門應(yīng)有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度與下垂剛度，在車門設(shè)計(jì)過程中應(yīng)開展相應(yīng)的CAE分析，在設(shè)計(jì)車門時(shí)必須注意將車門的變形控制在一定的范圍內(nèi)，以保證車身結(jié)構(gòu)性能良好。車門具體性能參數(shù)見下表1：

3 標(biāo)準(zhǔn)研究

3.1 強(qiáng)度性能要求

GB/T 15086-2006《汽車門鎖及車門保持件的性能要求和試驗(yàn)方法》、FMVSS 206《車門鎖和車門固定組件》、ECE R11《關(guān)于就門鎖和車門保持件方面的統(tǒng)一規(guī)定》中均要求鉸接式車門和滑移式車門（推拉門）滿足以下性能要求：

a. 門鎖的鎖體和鎖扣總成在半鎖緊位置和全鎖緊位置分別能承受與鎖體面垂直方向4.5KN和11KN的載荷，不得脫開。

b. 門鎖的鎖體和鎖扣總成在半鎖緊位置和全鎖緊位置分別能承受與鎖體面平行方向的4.5KN和9KN的載荷，均不得脫開;

3.2 耐久性要求

門鎖耐久性應(yīng)滿足以下要求

3.2.1門鎖開閉耐久性

門鎖的鎖體和鎖扣嚙合開閉次數(shù)（以門鎖一個(gè)完全開閉循環(huán)為一次）應(yīng)能保證100000次正常工作。

3.2.2 ?耐腐蝕性

門鎖金屬零件的電鍍層和化學(xué)處理層應(yīng)符合QC/T 625-1999

3.2.3門鉸鏈耐久性

側(cè)面鉸鏈應(yīng)進(jìn)行100000次耐久性試驗(yàn)，試驗(yàn)后應(yīng)能正常工作。

3.2.4門鉸鏈耐腐蝕性

門鉸鏈金屬零件的電鍍層和化學(xué)處理層應(yīng)符合QC/T 625-1999。

3.2.5拉力要求

把手的任意點(diǎn)任意方向應(yīng)能承受1000N的力而無永久變形。

4 檢驗(yàn)方法

4.1 檢驗(yàn)要求

每套產(chǎn)品需經(jīng)制造商檢驗(yàn)合格后才能出廠并附有產(chǎn)品質(zhì)量合格文件，同時(shí)需司機(jī)室生產(chǎn)廠家進(jìn)行每臺(tái)套檢驗(yàn)，主機(jī)廠定期抽檢。

型式檢驗(yàn)的產(chǎn)品應(yīng)從出廠檢驗(yàn)合格的同一批產(chǎn)品（至少100件）中抽取，數(shù)量不少于10件。其中縱向負(fù)荷試驗(yàn)3件，橫向負(fù)荷試驗(yàn)3件，耐久性試驗(yàn)2件，耐腐蝕性試驗(yàn)2件。4.2 試驗(yàn)方法

4.2.1操作性能驗(yàn)證

門鎖的操作性能驗(yàn)證是門鎖最基本最重要的試驗(yàn)驗(yàn)證之一，其目的是驗(yàn)證門鎖的開啟、關(guān)閉、鎖止等功能是否正常，門鎖開啟關(guān)閉的操作力和行程是否滿足圖紙或技術(shù)規(guī)范的要求。

門鎖操作性驗(yàn)證需要對(duì)門鎖設(shè)計(jì)要求的所有功能進(jìn)行驗(yàn)證，如門鎖的內(nèi)開啟功能、外開啟功能、鑰匙開啟功能等。除了操作功能外，還需要對(duì)門鎖開啟關(guān)閉的操作力，如門鎖內(nèi)外開啟的操作力（見圖4）、鑰匙開啟的操作力、內(nèi)外開啟的行程等。

4.2.2耐久性能驗(yàn)證

門鎖耐久性能驗(yàn)證是模擬工程機(jī)械門鎖在整個(gè)生命周期內(nèi)在綜合環(huán)境下的耐用性能，通常門鎖的耐久性能驗(yàn)證需要進(jìn)行10萬次的試驗(yàn)循環(huán)。在試驗(yàn)的初始階段、過程階段以及結(jié)束階段還需要多次對(duì)門鎖的功能、操作力、行程等進(jìn)行檢測(cè)。門鎖耐久試驗(yàn)通常需要專門制作試驗(yàn)臺(tái)架，并確保門鎖在試驗(yàn)臺(tái)架上的安裝位置和安裝方式完全和車輛實(shí)際情況一致（見圖5）。

4.2.3 門鎖強(qiáng)度驗(yàn)證

門鎖強(qiáng)度驗(yàn)證主要是指門鎖橫向和縱向載荷的驗(yàn)證，均是法規(guī)強(qiáng)制要求的。門鎖橫向和縱向載荷通常需要通過專門的工裝夾具來安裝門鎖并在拉力測(cè)試設(shè)備上進(jìn)行驗(yàn)證。一般情況下各汽車公司或門鎖零部件企業(yè)會(huì)采用計(jì)算的方式進(jìn)行驗(yàn)證。我國(guó)的GB 15086—2006 與全球技術(shù)法規(guī)GTR1 對(duì)門鎖橫向和縱向載荷的驗(yàn)證有非常詳細(xì)的描述，具體內(nèi)容可參考有關(guān)法規(guī)（見圖6）。

5 結(jié)論

工程機(jī)械門鎖是工程機(jī)械的重要部件，研究工程機(jī)械門鎖的技術(shù)要求與檢驗(yàn)方法有助于更好的設(shè)計(jì)與開發(fā)工程機(jī)械門鎖。本論文指出工程機(jī)械門鎖的引用標(biāo)準(zhǔn)與有關(guān)定義，討論了工程機(jī)械門鎖的技術(shù)要求與檢驗(yàn)方法。

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（徐州重型機(jī)械公司，江蘇 徐州 221000）