D3側(cè)門(mén)鎖耐慣性力分析報(bào)告

1、 無(wú)錫忻潤(rùn)汽車(chē)安全系統(tǒng)有限公司研發(fā)中心30G耐慣性力計(jì)算報(bào)告 件號(hào) D3左/右側(cè)車(chē)門(mén)鎖總成 件名 A36-6105100/200-110 2016-3-19無(wú)錫忻潤(rùn)汽車(chē)安全系統(tǒng)有限公司研發(fā)中心30G耐慣性力計(jì)算報(bào)告件名D3 左/右側(cè)車(chē)門(mén)鎖總成 件號(hào)A36-6105100/200-110計(jì)算依據(jù)1、 QC/T323-2007汽車(chē)門(mén)鎖和車(chē)門(mén)保持件；2、 GB15086-2013汽車(chē)汽車(chē)門(mén)鎖和車(chē)門(mén)保持件的性能要求和試驗(yàn)方法。結(jié)論 經(jīng)計(jì)算，后門(mén)鎖體總成（XRN352-6205301/300）的慣性載荷（30g）計(jì)算符合QC/T323-2007汽車(chē)門(mén)鎖和車(chē)門(mén)保持件和GB15086-2013汽車(chē)汽車(chē)門(mén)鎖和

2、車(chē)門(mén)保持件的性能要求和試驗(yàn)方法的要求。備注批 準(zhǔn)： 審 核： 編 制： D3側(cè)門(mén)鎖的耐慣性力分析計(jì)算一、 分析目的：根據(jù)GB15086-2013汽車(chē)汽車(chē)門(mén)鎖和車(chē)門(mén)保持件的性能要求和試驗(yàn)方法的要求，應(yīng)對(duì)汽車(chē)受到30g的慣性作用時(shí)，可能引起門(mén)鎖的自持狀態(tài)進(jìn)行分析，確保門(mén)鎖的可靠、安全性，以便投入生產(chǎn)使用。二、 計(jì)算依據(jù)：1、根據(jù)GB15086-2013中規(guī)定的耐慣性力要求數(shù)據(jù)（a=30g）;2、將汽車(chē)假設(shè)為處于加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，在垂直車(chē)門(mén)的方向受到30g的加速度的外作用力的作用下，根據(jù)靜力學(xué)的分析計(jì)算方法來(lái)分析門(mén)鎖處于的自持狀態(tài)（鎖緊還是打開(kāi)狀態(tài)）。三、 計(jì)算要點(diǎn)：1、據(jù)下列條件，評(píng)價(jià)門(mén)鎖承受耐慣性負(fù)荷

3、的能力A對(duì)各零部件應(yīng)能連續(xù)地施加沖擊時(shí)的加速度，B 對(duì)彈簧力采用固緊位置的最大值與正常工作位置的最小值的平均值;C 摩擦力在計(jì)算過(guò)程中可以不予考慮;D 各部件的自重和慣性負(fù)載的分力可以不計(jì)。2、對(duì)門(mén)鎖各機(jī)構(gòu)的分析A 使得該門(mén)鎖的棘爪、棘輪分離或嚙合的機(jī)構(gòu)中不可忽略的零件有件：棘爪、棘爪回位簧、棘輪、棘輪回位簧、外開(kāi)扭簧、外開(kāi)搖臂、外開(kāi)連桿、內(nèi)開(kāi)搖臂，內(nèi)開(kāi)拉線。B 各零部件的慣性力對(duì)門(mén)鎖開(kāi)閉影響的分析。1 棘爪 該零件受到慣性力后，帶動(dòng)棘輪旋轉(zhuǎn)，起使門(mén)鎖打開(kāi)的作用。2 棘爪回位簧該零件制止棘爪轉(zhuǎn)動(dòng)，起制止門(mén)鎖打開(kāi)的作用。3 棘輪該零件受到慣性力后，自行與鎖扣分離，起使門(mén)鎖打開(kāi)的作用。4 棘輪回位

4、簧該零件制止棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)，起制止門(mén)鎖打開(kāi)的作用。5 外開(kāi)連桿 該零件受到慣性力后，驅(qū)動(dòng)棘爪開(kāi)啟，起使門(mén)鎖打開(kāi)的作用。3、零件重心的確定A因計(jì)算時(shí)，慣性力的作用點(diǎn)需簡(jiǎn)化到各零件的重心上，故需求出各零件的重心；B零件重心的確認(rèn)，用掛線法求重心與實(shí)際偏差極小，被其他許多方面所應(yīng)用，是可行的。4、慣性力的求法根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)于質(zhì)量為m，加速度為a的物質(zhì)，慣性力F為：F=ma (F-N m-Kg a-m/s2)因此，設(shè)物體的質(zhì)量為m（即靜重量G）加速度為30g，慣性力F為： F=m×30g (F-N m-Kg g=9.8m/s2) (30g為GB15086中規(guī)定的數(shù)據(jù))四、 計(jì)算結(jié)論1、當(dāng)門(mén)鎖

5、受到+X,-X,+Y,-Y,+Z,-Z方向的30g(294.2m/s2)的加速度時(shí)，各方向零部件解鎖力矩小于鎖止力矩，棘輪與棘爪保持在鎖止?fàn)顟B(tài)；2、門(mén)鎖在耐慣性力要求的設(shè)計(jì)上合理可靠。五、 計(jì)算過(guò)程：5.1側(cè)門(mén)鎖受慣性力有如下圖所示的受力方向： 內(nèi)開(kāi)搖臂X向（前）X向（后） 圖1.鎖體X向受力示意圖（1）Y向Y向 圖2.鎖體Y向受力示意圖外開(kāi)搖臂Z向Z向 圖3.鎖體Z受力示意圖5.2 D3側(cè)門(mén)鎖需確定如下數(shù)據(jù):編號(hào)名稱重量（Kg）30g慣性力（N）1外開(kāi)連桿m1=0.0273F1=8.03172外開(kāi)搖臂m2=0.0143F2=4.20713內(nèi)開(kāi)拉絲m3=0.0052F3=1.52984內(nèi)開(kāi)搖臂

6、m4=0.0147F4=4.32475棘爪m5=0.0162F5=4.7666棘輪m6=0.038F6=11.17967棘爪回位簧8棘輪回位簧9外開(kāi)扭簧表1.相關(guān)零件重量及30g慣性力側(cè)門(mén)鎖受30g縱向加速度計(jì)算過(guò)程中，鎖體各零部件之間的摩擦力以及縱向方向的分力忽略不計(jì)，各零部件的中心位置由吊繩法和三維數(shù)模確定重心位置，由重力產(chǎn)生的加速度a=30g=294.2 m/s2。 5.3回位簧扭矩計(jì)算公式圖3回位簧扭矩示意圖T=(E×d4×°)/(3670×D×n)note：°-Round angle (degree) 扭轉(zhuǎn)角度（度） d-s

7、pring dia（mm）彈簧直徑（mm） n- number of effective coils工作圈數(shù) E - modulus of the spring steel wire（2.06×104Kg/mm2）彈簧材料的拉壓模數(shù)（2.06×104Kg/mm2） D- diameter of the spring steel wire彈簧鋼絲的中徑5.3.1棘爪回位簧的扭矩根據(jù)棘爪回位簧的實(shí)際狀態(tài)及其材料組成得: d=1.4 D=14.6 n=3.25 °=80° 將數(shù)值代入式<1>得棘爪回位簧的工作扭矩為：Ta=(E×d4

8、15;°)/(3670×D×n)=2.077N.m5.3.2外開(kāi)扭簧的扭矩根據(jù)外開(kāi)扭簧的實(shí)際狀態(tài)及其材料組成得: d=1.2 D=13.2 n=3 °=95° 將數(shù)值代入式<1>得外開(kāi)扭簧的工作扭矩為：Tb=(E×d4×°)/(3670×D×n)=0.262N.m5.3.3棘輪回位簧扭矩計(jì)算： Fc=(G×d4×f1)/(8n×D 3)+f0 <2> 其中：G：彈簧的切變模量；d：彈簧的線徑；f1：變形量；n：彈簧的有限圈數(shù)；D：彈簧的中徑；

9、 f0：彈簧的初拉力；根據(jù)棘輪回位簧的實(shí)際狀態(tài)及其材料組成得: d=0.65 D=4.35 n=28 f1=25 將數(shù)值代入式<2>得棘輪回位簧力為：Fc=(G×d4×f1)/(8n×D 3)+f0 =23NTc=23x0.0107=0.2461N.m鎖體受+X向30g慣性力加速度：F30g方向（+X）+X向30g慣性力示意圖鎖體受+X向30g慣性力，在30g加速度慣性力作用下，外開(kāi)連桿、外開(kāi)搖臂、棘輪、棘爪等運(yùn)動(dòng)方向加速度為零，不受慣性影響。鎖體受到+X向30g慣性力加速度時(shí)，內(nèi)開(kāi)搖臂和內(nèi)開(kāi)拉絲受到的力矩為鎖止力矩，并棘爪受棘爪回位簧的推力保持鎖止?fàn)?/p>

10、態(tài)，所以鎖體在+X向30g加速度慣性合力矩后，不足以使棘爪回位簧達(dá)到開(kāi)啟位置，表明棘爪回位簧的力矩足以使門(mén)鎖保持全鎖緊位置。 鎖體受-X向30g慣性力加速度：30g方向（-X）-X向30g慣性力示意圖鎖體受-X向30g慣性力，在30g加速度慣性力作用下，外開(kāi)連桿、外開(kāi)搖臂、棘輪、棘爪等運(yùn)動(dòng)方向加速度為零，不受慣性影響，如下圖所示：內(nèi)開(kāi)搖臂F4 圖8 鎖體受X向30g慣性力受力示意圖鎖體受到-X向30g慣性力加速度時(shí)，只有內(nèi)開(kāi)搖臂受到的力矩為解鎖力矩，即鎖體在-X向30g加速度慣性力作用下，解鎖合力矩約為：T-x1=T4=F4×L4 T-x1=4.3247×0.0005616

11、=0.0024N.mT-x1:鎖體受-X向30g加速度慣性力解鎖合力矩；F4: 內(nèi)開(kāi)搖臂30g加速度慣性力；L8: 內(nèi)開(kāi)搖臂質(zhì)心力距；鎖體受-X向30g加速度慣性力作用下，棘輪、棘爪等慣性力加速度為零，棘爪受棘爪回位簧的推力保持鎖止?fàn)顟B(tài)，故鎖體在-X向30g加速度慣性力作用下，鎖止合力矩約為：T-x2= Ta+Tb+Tc = 2.077+0.262+0.2461 =2.5851N.mT-x2:鎖體受-X向30g加速度慣性力鎖止合力矩；Ta：棘爪回位簧鎖止力矩；Tb：外開(kāi)扭簧鎖止力矩；Tc：棘輪回位簧鎖止力矩；通過(guò)力矩比較：鎖體在-X向30g慣性力作用下，解鎖合力矩T-x1<鎖止合力矩T-

12、x2,即鎖體各零部件在受到30g慣性力合力矩后，不足以使棘爪回位簧達(dá)到開(kāi)啟位置，表明棘爪回位簧的力矩足以使門(mén)鎖保持全鎖緊位置。鎖體受+Y向30g慣性力加速度：30g方向（+Y）+Y向30g慣性力示意圖鎖體受+Y向30g慣性力，在30g加速度慣性力作用下，內(nèi)開(kāi)搖臂、外開(kāi)搖臂、外開(kāi)連桿等運(yùn)動(dòng)方向加速度為零，不受慣性影響，棘爪的慣性力矩均為解鎖力矩,棘輪的慣性力矩均為鎖止力矩如下圖所示：F5F6 圖11 鎖體受+Y向30g慣性力受力示意圖在+Y向30g加速度慣性力作用下，解鎖合力矩約為： Ty1= T5= F5×L5=4.766×0.0089415=0.042615N.mT5：棘

13、爪解鎖合力矩；Ty1：鎖體受+Y向30g加速度慣性力解鎖合力矩；鎖體受Y向30g加速度慣性力作用下，棘爪受棘爪回位簧的推力保持鎖止?fàn)顟B(tài)，故鎖體在Y向30g加速度慣性力作用下，鎖止合力矩為：Ty2=Ta+Tb+Tc+T6 = 2.077+0.262+0.2461+F6×L6 =2.5851+11.1796×0.0017203 =2.6043N.mTy2:鎖體受+Y向30g加速度慣性力鎖止合力矩；Ta：棘爪回位簧鎖止力矩；Tb：外開(kāi)扭簧鎖止力矩；Tc：棘輪回位簧鎖止力矩；T6：棘輪鎖止合力矩；通過(guò)力矩比較：鎖體在+Y向30g慣性力作用下，解鎖合力矩Ty1<鎖止合力矩Ty2

14、,即鎖體各零部件在受到30g慣性力合力矩后，不足以使棘爪回位簧達(dá)到開(kāi)啟位置，表明棘爪回位簧的力矩足以使門(mén)鎖保持全鎖緊位置。鎖體受-Y向30g慣性力加速度：30g方向（-Y） -Y向30g慣性力示意圖鎖體受-Y向30g慣性力，在30g加速度慣性力作用下，各開(kāi)啟件固定在門(mén)鎖上后不受慣性力影響，棘爪慣性力矩為鎖止力矩，棘輪在-Y向30g加速度慣性力作用下，解鎖合力矩約為：T-y1=T6T-y1= F6×L6 =11.1796×0.0017203 =0.01923N.mT-y1：鎖體受Y向30g慣性力作用下解鎖力矩；T6：棘輪解鎖合力矩；受力如下圖所示：F6F5 鎖體受Y向30g慣

15、性力受力示意圖 鎖體受-Y向30g加速度慣性力作用下，棘爪受棘爪回位簧的推力保持鎖止?fàn)顟B(tài)，故鎖體在-Y向30g加速度慣性力作用下，鎖止合力矩為：T-y2= Ta+Tb+Tc+T5 = Ta+Tb+Tc+F5×L5 =2.5851+4.766×0.0089415 =2.6277N.mT-y2:鎖體受-Y向30g加速度慣性力鎖止合力矩；Ta：棘爪回位簧鎖止力矩；Tb：外開(kāi)扭簧鎖止力矩；Tc：棘輪回位簧鎖止力矩；T5：棘爪鎖止合力矩； 通過(guò)力矩比較：鎖體在-Y向30g慣性力作用下，解鎖合力矩T-y1<鎖止合力矩T-y2,即鎖體各零部件受到30g慣性力合力矩后，不足以使棘爪回

16、位簧達(dá)到開(kāi)啟位置，表明棘爪回位簧的力矩足以使門(mén)鎖保持全鎖緊位置。 鎖體受+Z向30g慣性力加速度：30g方向（+Z）-Y向30g慣性力示意圖鎖體受+Z向30g慣性力，在30g加速度慣性力作用下，內(nèi)開(kāi)搖臂、外開(kāi)搖臂、棘輪、棘爪慣性力矩為解鎖力矩，解鎖合力矩約為：T+z1=T2+T4+T5+T6= F2×L2+ F4×L4+ F5×L5+ F6×L6 =4.2071×0.0203619+4.3247×0.0042576+4.766× 0.0087702+11.1796×0.0015771 =0.163535N.mT+z

17、1：鎖體受+Z向30g慣性力作用下解鎖力矩；T2：外開(kāi)搖臂解鎖合力矩；T4：內(nèi)開(kāi)搖臂解鎖合力矩；T5：棘爪解鎖合力矩；T6：棘輪解鎖合力矩；受力如下圖所示：F2F5 F6F4鎖體受+Z向30g慣性力受力示意圖 鎖體受+Z向30g加速度慣性力作用下，棘爪受棘爪回位簧的推力保持鎖止?fàn)顟B(tài)，故鎖體在-Y向30g加速度慣性力作用下，鎖止合力矩為：T-Z2= Ta+Tb+Tc = Ta+Tb+Tc =2.5851N.mT+Z2:鎖體受-Y向30g加速度慣性力鎖止合力矩；Ta：棘爪回位簧鎖止力矩；Tb：外開(kāi)扭簧鎖止力矩；Tc：棘輪回位簧鎖止力矩；通過(guò)力矩比較：鎖體在+Z向30g慣性力作用下，解鎖合力矩T-+Z1<鎖止合力矩T+Z2,即鎖體各零部件受到30g慣性力合力矩后，不足以使棘爪回位簧達(dá)到開(kāi)啟位置，表明棘爪回位簧的力矩足