汽车三厢轿车行李箱铰链机构设计指南.docx
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汽车三厢轿车行李箱铰链机构设计指南
三厢轿车行李箱餃链机构设计指南
1范围
本标准给岀了行于絹较铉机构选型、设计方法.性陡咚求、试验方法及评价指标的指胸I本标准适用丁本公司三和轿车类行孚箱较桂机构设计*
2行李箱镀锥的分类和选型2.1行李箱铉链结构的分类
行牛箱较讎一般那冇平钿行令籍盖虽力矩的沖性元件，故可称为平衡较建.平衛枝蛀分为绽同定铀旋转的弓形（勾形〉咬链和连杆式较链卿种.
211弓形（勾形》校链
可以通过恰当选择轴线位置及钱链付的形状.以避免行李箱盖左开启过程中与牢身干涉，并保证一定的开度.缺点是关闭行牛箱盖时,弓形部分凸岀丁行¥箱，该处可能碰到物詁.甚至将物品破坏；优点足制造简单，装配逞湼小.见图1所示°
图1弓形（勾形）枝琏
2-1.2连杆式铁链
在行乎箱盖开启时，JIWW旋转屮心是彳、斷变化的，可以通过改变机构杆件尺寸来实现所耍求的任何轨迹和开度，应用较叙对丁他連杆机构牧鼬它具冇四个旋转点，令埋安排施转点，可以使行牛箱运动优化，设H■口由度较大，但足它的缺点是成本高，测向稳定性差，见图2所示°
图2连杆式校链
213弹性元件
用丁•平的弹性元件有多种，如吒力元件、按施式乐力弹笑和拉力禅簧、平卷弹實及JtWff*赛等°化力元件.机构I作可靠、性能柔和。
扭杆弾戮WF空直小，易丁安装和调节平銜力矩.足-种较好的结构型式•，普遍应用丁经济型和中栏牟上。
2.2行李箱枝陡机构的选型
对常见的各种平衛較趙机构进行了分析对比，为新车型的折乍箱铁琏机构开发提供参考，见朮h
表1常见的各种平衡狡链机构的対比表
类型
设计布之
安装隨试
疔于箱空何
开闭性能
应用
弓形垃琏福族式尺力曲渍
容p
占用址多
-般
多应用干輕济型新车，M用较少
弓惑枚旌■螺龌式拉力弹贡
多应用于经济型、中
n费车.冋用一•股
弓形坟就-股•杆第贾
困萍
困难.潟要专用工具
占用多
好
多应用于中省轿车，
应用广泛
连秆坟琏-r力元件
较困時
不占用
较好
多痕用干中、高档轿车，应用”泛
1———-1—^
連杆咬薩〜平眷贾
困薄
一股
不占用
_般
一般
多虑用干蛊济型浙车，现应用较少
3平衡铉链设计
31扭杆弹簧式平衡彼链设计
3.1.1扭杆弹賛式姣链组成与功能
较链及忆周边件结构见图3所示.
3.1.LI铁链结枸
图3餃链及其周边件
较逋结陶组成见阳4所示一
图4姣链结构组成
3.1.1.2较链部件功能
較磁那件功能见农氏
表2铉链部件功能
名移
功能
咬谨支架
通过if栓将汝琏总戚与车身连樓
饺链支押杆
通过煤栓将饺链总成.与行李箱濫连棲
校运转轴
饺徒旋特的转軸
种耐廊材料，保证较谁转动平.蓝，减小行李箱开闪时噪声
超右刿贲
为行李箱开闭提供艇转力矩
民/疫卡T
保持左右刿赍距离"防止轮责冷攥・抽禄，悅需生:
事
校琏咸盘垫
麻小H■李箱笛打开叶枝健勺车対U架同血击；回节行李第盖开启角处
3.L2较链部件材料性能
较链部件材料性能.见衣九
表3鮫链部件材料性能
部件名称
村料
尺寸般枪
run
备注
诙谜支架
35札Q235.SFHC-P
»2.0
洌板
枚谏支柠杠
2號、1U?
>U235.SKI
^2.0
曰旨、方習（优选圖管）
枚链转轴
30ff40CrS*}O】&仁SKH10A
①出o-4>u.o
復链衬舎
采四竟乙怖饷网帕、带聚归氛乙晞涓寿层合成轴会
耐爲泯、m®
左.右桃赁
S»RH32—SWRH8ZB
06.0>4>6.5>
exo
黒色枫化处理
3.1.3行李箱开闭性能要求
杠3?
的装配.应该在行乍幫盖打开至绘大开启角度时进疔.装配过菠屮粗賞会产生鈕转变形、储疗弹性势能.当％于箱盖关闭时，扭賛的扭转角度增加，増加的角度近似等丁行令箱按大开启的角.度，此时鈕賛产生的弹性势能堪大，性势能和行金箱盖自里力矩比较曲线如国5所示。
i：
C时强狀升狀"
图5扭箕扭矩和行李箱自重力矩关系
行于箱开闭性能耍求如下：
3）打开行于箱盖锁.行乍箱盖由关闭状态变为打开状态，扭黄的弹性势能被释放出来。
此时行乍箱盖的口巫力矩鼓大，稍大丁后盖扭蛮的弹性势能・但由丁妞賓势能養与做功，所以举升力明显减少，人们很容易举升行爭箱盖°行乎箱盖域初开启力为15N左冇］
b）继续抬起行牛箱盖.随右行乍箱盖开启角度増加・疔李箱盖的垂力力矩会减小。
当行于箱盖的开启角度大约在30°时，行李箱盖可以达到下-个平ffii位置.在该角度下.行今箱盖可在撤去外界开启力的情况下以持开启位迸.不会落下：
c）继续开启行手箱盖，由丁此时行牛箔盖自莖力矩仍然大丁扭賞扭转弹性势能，將團谕加-个13N左右的力，使得行卒输继续向卜•开启至上平衡位置：
d）逍过片平衡位置后，扭箋较大的弹性势能可以便行孕箱盖白动打开，达到行于箱盖镀链减縄垫限位位2£,不能下落。
行申箱盖全开保持力可以保证行申箱盖在一般风力等外来力作用下，或汽车在上坡路面行驶行于箱盖打开时•行于箱保持开启不会下落而引起爭故：
O）当行亍箱盖由全开应JJE向下关闭时•・黄闭力需耍克服担賛产生的扭鷲势能.此时行于箱的白虫力矩可以帮助行于箱盖关闭，使行于箱盖向上平衡位垃运动，此吋的黄闭力为苗N左右：
f）行学年盖里力矩大于扭貧扭紧势能.行申箱盖会自动下落到下平衡位逬，这时施加一个约为25、的关闭力即可将存竽箱盖关闭并锁止，关闭力需翌克服行中箱盖密封条的反作用力、扭賞的弹力、及行牛箱盖锁的顿止力°
注’以匕篆状中的力值和常度但定某范车型的禺藪，仅供过程分析便用.
3.1.4行李箱开诩性能畚数
行扌箱开闭性能参独列表见旳录乩
3.1.5校链布Si
较链布置翌求如下；
□）根据牛身和行+綃盖配令部分结构尺寸与形状，彌定牧链结构的位置，一般52求左右较建跨更大兰，保证行伞綃盖运动的横向稳定性，
b）保证较链总，成各部件尽it不山用行于箱室的空间：
c）保证行于箱足够的开启角度，不影响行牛的存放：
d）为减"•出賞活动端在开启过程屮与狡链干涉•同时减少扭賞运动过程屮侵丿I行竽縉室空佃，扭賞般设计成空间多角度结构.
3.1.6力学分析
力学分析翌求如下；
a）抿据机构和所耍求的行令無盖运动状态（由艾闭状态別最大开度时行■乍綃盖所扫过的轨迹〉和禾大开度.设定较毬和支杆的尺寸、形状；
b）如图6所示，3-4-5-ti简单的四逹杆机构，可筒化为图7所示机构简團；
c）根据行于箱盖.的运动轨迹确定机构屮钺链弓仍形状，考虑」E他给定条件.例如挟动角度的限制或机构位置的限制等，即可初步确定各杆长度；
d）在•确定各杆2间的长度的比例关系时（实际也购定了各杆2.间的夹角），背咚考虑各杆所玳受的力（可用力纟讪形我分析決求得）.设计讨程亚堂徑这些力的分配惜祝及旳整规律，井幣垫将贩动杆上的力借連杆的作用最冇效的传递封狡链匕如图£斯示，AB杆为腹动杆.軒不考虑靡擦.廉动力F借迩杆BC的作用传递列较铤0C上，此力F与共作用点B的速度方向成一夹角a（压力角几力F在B点速度方向的分力为Fcosa是迹杆的作功力.
图6扭杆弹簧平衡较链
图7餃链机构简图
图8机构平衡计算
.1.7平衡计算
平细计算见图8所示占
平衡较链机构所廉受的力，是由行+箱盖重力引起的力矩和扭杆弹笑的平曲力矩组这两个力矩随若开启角度不同而变化.若己知行中•箱盖的质it和各开度的励心位負（初设计时可以估算），根据机构的几何关系，即可算出和应的为了平術行+綃盖的重力力矩所需的妞杆力矩儿。
重力为儿扭杆对较琏的驱动力力昭则如图&对旋转中心U取矩，平衡条件按公式（1〉、公式4）、公式（3）计算I
W
L\—=LiFac
（1）
2
2L3
M匸屉心⑶
2L1
式中.
/.——了孑箱盖主力相对U点的力肖"单仪为*＜ui八
仁■一打对枚琏的駆动力为K4H对0点的力骨，卑位为米＜H）；
/打对枚进的駆动力为Ml对A点的力臂.牟位儿米＜H）!
于—巫力，单位为牛＜«）I
尽~杆对胶谁呃动力，单也为牛（N）:
“——衡行李聃盖的巫力力矩所需的扭杆力葩.单位为‘I•米＜比・n!
〉・
31.8特性曲线
3.1.&1求出各种开度时匚、匚、L,值，及扭貧扭转角的增址&（即AB杆的挟动角），并按公式（3）算出各位宜的乩值，曲线1见樹9所示。
6/rI
图g特性曲线
3.1.&2杵与卅线1接近的曲线2,并以此M2-6为扭转弹笑的特性曲线.町可硝定弹贅的刚度C.由图9可见，在开启或关闭行令箱盖时都涛施加人力，萍；f特性的设计班考£到既耍便开关省力，又翌防止当行竽箱解锁吋易口动融开的危险°
3-1.8.3扭杆弗筮的丈际力矩N按公式＜4）计？
T
M=G'=CQ⑷
L180
I*：
•K_杠弹贾的实际力矩，单位为牛米（N・m）,
C—材料的勢划弹性锲皿・单位为兆帕＜GPa＞:
厶一截而的坑柏嵋性更，d:
jp=S°为瓠*TQ轻.mC―虧单悝为牛擁米（WG32
9—lr变形侖・单位为度ro:
/.—杆有效氏度"单位为米＜G・
319强度计算
319.1妞杆強度按公式（5）计算，
成中,
7-—担杆章大切应力，单位为兆帕＜MPa＞:
乂~杆承受量大扭矩，单位为T米（h-n）・
319-2如臬彊度不够，则増大d,并为保证所诰的刚度调整弹賛的长度亠冇时则搐要刑过说整机构的几何尺寸，来攻变所將的扭杆刚度.
3193考虑到对行牛箱盖的质址和质心等#i计不准确，及制造上的谋花.应使扭杆弹笑的变形角足可以调节的，以保证隠好的平街・
3110扭錢的卷数
-般行竽箱盖巫址在15kg〜20辱扭簧在焊接车间装年民随车身经过淙装乍间的电泳烘干.屮涂烘干、面漆烘烤等多次岛温处理，扭賈卅力发生袞减■根据经验隹•涂装后扭贅弹性势能会损失15恪〜25%,
单根扭賛设计扭矩儿和行孚箱盖口玉力矩圧扱初理论关粟式为匕D.7M工眄“6叫
3.2螺旗式拉伸弹賛平衡姣灌设计
螺旋式拉仲弾買平衝较讎设计耍求如下：
a）根据车身与行子箱盖配介部分结构尺寸与形状「确定较秋机掏的位宜.，一般希垫左右较链的跨距大竺，保持疔李箱盖的横向稳定性；
b）根据机构和所呱求行牛箱盖运动轨迹（关闭状态到虽大开度时盖所扫过的執迹）和最大开度,试定狡毬利支杆的尺寸、形状“釆用拡雄式拉力邨貰为行牛箱狡讎示意图，见图L0所示：
根据行今箱盖的运动轨迹确定机构屮较链H彫形状，若吃莫他给定条件，例如抿动角度的限制或机构位賈的限制等，即可初步确定各支架的长度和位置.
c）进行平緬计算：
1）平衡顿锂机构所朋受的力，是由行牛箱盖重力引起的力矩和螺就弹貰的平衡力矩组咸。
这两个力矩随右开启角度不同而变化.若已知行卒箱盖的质址和毎开度的质心位置（初设计时可以估算），根据机构的几何关系.即可算出和W的为丁平衡行牛箱盖的玉力力矩所需的沖宾力矩乩・
2）假设行牛箱盖所受莹力为％弹賞对较链的•呃动力恤.如图11所示，对瞬时屮心0取力矩，平衡条件按公式＜6）计算：
人一李越盖主力相釈点的力臂皿
二、一贾对诫进的亵动力为弘相对U点的力臂w
&—靈力N
-^―贲对佼谁驱动力*
#一循行李箱盖的里力力矩浙石的淖贲力矩A・n
d）作运动購求出各种开度Lk匕也及螺集弹賞拉仲氏度的增址AL,并根拡公式⑹计算岀各位置时的血以血为纵坐标，4L为战坐标作曲迪加圏L2I11I线1所示*
L192・薛档现域璃
J.tlFJfifli4•用灯W装支整6・・童弄A6.行沖WH交城总磴
图10握旋式拉力弹簧平衡较链
L1
图11机构平衡简图
杵与曲线2接近的曲线1,并以此直线M2-AL为弹養的特性川线.即可确定弹笑的刚度"由图吃可如在开启或关闭行牛箱盖时都崙施加人力，弹贅特性的设计应考虑到既耍使开关省力，又娶防止当行孚箱解锁时易口功掀开的危险』
图12特性曲纯
3.3设计注意事项
由T各个牟型造型冇茎别，冇关技术参数用根据具体悄况谪定.
4行車笛钱链的试輪方法和评价指标
41一般要求
一般耍求如下，
a）保证行孚箱盖冇足够的开启角度，并在开启过程屮不与车身其它部位干涉.无异响；
b）开闭时轻便灵活，平術卿賞的特性应使行孚箱盖左关闭位虽时弹貫力能翰平衡行孚箱盖的蛍
而在盖开启到扱大位蛍时，莽賞力应略大丁•平衡行¥縉盖质址所槪耍的力；
c）冇足够的労度耳刚度，保证运动正确，可丘耐久，HWJ®和强度值養考标杆乍•
4.2试验方法与评价指标
421耐久开闭试验和评价指标
iUff2.0X104次开闭试验启，应涡足4.1要求，并且耍求边接在乍身与行今箱内板上的安装点无松动、裂纹或破坏现象。
4.2.2逍路试验与评价指标
在址行呂万公里道路试验曰较链机构应渦足4.1耍*,井旦婴求连接在午身与行于箱内板上的安装点无松动、裂纹或破坏顼■象-
附录A
（蜚料性附录〉
行李箱开闭性能養数
A点:
关闻位置
B点：
下平衡位置（:
点：
上平斷位置D点:
全开启位置
E点:
茨转中心
图人1行李箱操纵图示
贵A.1行李箱开闭性能畚数单世为牛
车型、、
初妬开JB力內
下平物竝开启力比
初血关R1力F3
下平衡位置关闭力E
奇咖5
15
13
15
25
升级会员 