汽車(chē)設(shè)計(jì)-汽車(chē)行李箱扭簧設(shè)計(jì)計(jì)算方法規(guī)范模板

1、XX公司企業(yè)規(guī)范編號(hào) XXXX-XXXX行李箱扭簧設(shè)計(jì)計(jì)算方法（修訂）XXXX發(fā)布行李箱扭簧設(shè)計(jì)計(jì)算方法規(guī)范1范圍本規(guī)范規(guī)定了行李箱扭簧的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法和汁算方法。本規(guī)范適用于三廂車(chē)鵝頸式（弓形）狡鏈所配用的行李箱扭簧產(chǎn)品。2引用標(biāo)準(zhǔn)下列文件中對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T 230. 1-2009金屬材料 洛氏硬度試驗(yàn) 第1部分：試驗(yàn)方法GB/T 1222-2007 彈簧鋼GB/T 1805-2001 彈簧術(shù)語(yǔ)GB/T 18983-2003油淬火回火彈簧鋼絲3術(shù)語(yǔ)

2、和定義3.1行李箱扭簧作為平衡鐵鏈的彈性元件之一，占有有效空間小，易于安裝，是一種較好的結(jié)構(gòu)型式。其工作原 理是通過(guò)扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生彈性變形輸出力矩。3.2鵝頸式（弓形）較鏈鵝頸式（弓形）鐵鏈?zhǔn)鞘褂脧椥栽?，可以在行李箱蓋開(kāi)啟或關(guān)閉過(guò)程中平衡行李箱蓋重力矩的 較鏈結(jié)構(gòu),因其形狀類(lèi)似于鵝頸而得名。該狡鏈形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造工藝容易、有足夠強(qiáng)度、可靠耐久 及成本較低等優(yōu)點(diǎn)，目前在中低檔三廂車(chē)型中廣泛應(yīng)用。3.3剪切彈性模呈（G）材料的力學(xué)性能指標(biāo)之一，是材料在純剪切應(yīng)力狀態(tài)下，應(yīng)力低于比例極限時(shí)切應(yīng)力與切應(yīng)變的 比值。它代表著材料抵抗切應(yīng)變的能力，模量大，則表示材料的剛性強(qiáng)。目前幾種常用的扭簧材料剪 切彈性

3、模量見(jiàn)表1所示。表1扭簧材料的剪切彈性模呈材料牌號(hào)剪切彈性模量（MPa）65Mn7800060Si2MnA790003.4行李箱蓋重力矩行李箱蓋重力臂是隨行李箱蓋開(kāi)啟角度的變化而變化。行李箱蓋在開(kāi)閉過(guò)程中.錢(qián)鏈旋轉(zhuǎn)中心與行李箱蓋重心（如圖1所示）的距離L是一個(gè)泄值。則行李箱在開(kāi)閉過(guò)程任意位置的重力臂為：LG = ZzCos(Q-Y)其中&為行李箱開(kāi)啟角度；Y為行李箱蓋重心和較璉旋轉(zhuǎn)中心的連線與XY平面的夾角。 由此可得行李箱重力矩：MG = mgLcos（ 一 Y）其中m為行李箱蓋質(zhì)量。圖1行李箱蓋重心位置示意圖3.5扭簧扭矩扭簧是淬火彈簧鋼絲按一左形狀彎曲而成。扭簧的扭矩Mr與扭簧的直徑d、

4、有效長(zhǎng)度L、扭轉(zhuǎn)角 度以及扭簧材料的剪切彈性模量G有關(guān)。732L1804技術(shù)要求 4.1扭簧表而不允許出現(xiàn)裂紋及易產(chǎn)生疲勞斷裂的損傷，兩端頭不允許有明顯的毛刺及馬蹄形。2扭簧材料選用彈簧鋼（執(zhí)行GB/T 1222-2007標(biāo)準(zhǔn)）或油淬火 回火彈簧鋼絲（執(zhí)行GB/T 18983-2003 標(biāo)準(zhǔn)）。4.3扭簧成型后，淬火后硬度為45HRC55HRCO4.4扭簧應(yīng)按照規(guī)定程序批準(zhǔn)的圖樣和相關(guān)技術(shù)要求制造，并符合本規(guī)范的要求。4. 5扭簧的扭矩特性應(yīng)在按照規(guī)泄程序批準(zhǔn)的圖樣中具體顯現(xiàn)。4.6扭簧經(jīng)疲勞試驗(yàn)1萬(wàn)次不應(yīng)發(fā)生斷裂，疲勞試驗(yàn)后表面不應(yīng)出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的裂紋，且剛度變化不大 于5%。4. 7扭簧表而

5、處理方式按Q/ZTB 06. 002-2012標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。4.8扭簧需滿足Q/ZTB 07. 025-2012中的禁限用物質(zhì)要求。4.9扭簧設(shè)汁時(shí)要考慮Y向竄動(dòng)量，避免因留有過(guò)多竄動(dòng)量而造成扭簧移位后其它部件干涉。設(shè)計(jì)時(shí)可 考慮如下方案避免扭簧Y向移位：圖2扭簧圓角根部與鐵鏈安裝支座有4. 6間隙，扭簧可以丫竄動(dòng)。圖3 更改后消除扭簧圓角與鐵鏈安裝支座的間隙，通過(guò)扭簧圓角與安裝支座Y向限位。圖3 （更改后）圖2 （更改前）5試驗(yàn)方法5.1扭簧材料試驗(yàn)5.1.1彈簧鋼材料按GB/T 1222-2007標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。5.1.2汕淬火回火彈簧鋼絲材料按GB/T 18983-2003標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。2材料硬度檢測(cè)

6、按GB/T 230. 1-2009標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。5.3疲勞試驗(yàn)5. 3.1試驗(yàn)要求在常溫下模擬實(shí)車(chē)工作狀態(tài)往復(fù)扭轉(zhuǎn)1萬(wàn)次測(cè)試。5. 3.2試驗(yàn)設(shè)備疲勞試驗(yàn)機(jī)或轎車(chē)四門(mén)兩蓋試驗(yàn)臺(tái)。5.4鹽霧試驗(yàn)扭簧表而處理層的鹽霧試驗(yàn)方法按Q/ZTB 06. 002-2012標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。5.5禁限用物質(zhì)檢測(cè)按Q/ZTB 07. 025-2012標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。6計(jì)算方法1模型建立根據(jù)狡鏈結(jié)構(gòu)及安裝示意可知，狡鏈安裝支架為固定件，錢(qián)鏈、聯(lián)桿及扭簧則是活動(dòng)件，扭簧通過(guò) 聯(lián)桿隨狡鏈作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（見(jiàn)圖2）。對(duì)圖2進(jìn)行簡(jiǎn)化，即可得簡(jiǎn)單的四連桿機(jī)構(gòu)（見(jiàn)圖3）,其中AB為狡 鏈安裝支架，AC為狡鏈，BD為扭簧，CD為聯(lián)桿。圖3簡(jiǎn)化后四連桿

7、結(jié)構(gòu)示意圖圖2較鏈結(jié)構(gòu)及安裝示意圖6.2受力分析當(dāng)打開(kāi)行李箱蓋鎖時(shí)，行李箱蓋由關(guān)閉狀態(tài)打開(kāi)，扭簧產(chǎn)生較大的彈性勢(shì)能被釋放出來(lái)，克服行 李箱蓋重力矩，行李箱蓋在關(guān)閉狀態(tài)的開(kāi)啟彈力15N左右（拆下密封條）：當(dāng)行李箱蓋開(kāi)啟至30 IoOmm髙度時(shí)，扭力彈簧扭矩與行李箱蓋重力矩平衡，該點(diǎn)為下平衡點(diǎn)；此后，行李箱蓋重力矩稍大于 扭簧扭矩，用戶(hù)比較輕地上舉行李箱蓋；當(dāng)行李箱蓋開(kāi)啟至40060Omin髙度時(shí)，扭簧扭矩與行李箱蓋 重力矩再次平衡，該點(diǎn)為上平衡點(diǎn)：越過(guò)上平衡點(diǎn)，扭簧扭矩大于重力矩，行李箱蓋會(huì)自動(dòng)彈至最大 開(kāi)啟角度。在最大開(kāi)啟角度位置，需保證在開(kāi)啟方向彈力在20N左右，以免行李箱蓋因風(fēng)力或在斜坡上

8、 自動(dòng)關(guān)閉。當(dāng)關(guān)閉全開(kāi)狀態(tài)的行李箱蓋時(shí)，首先克服在該狀態(tài)下彈力（約20N）,然后越過(guò)上平衡點(diǎn)，借著慣 性，可以輕松地把行李箱蓋關(guān)閉。6.3參數(shù)求解行李箱蓋在開(kāi)啟和關(guān)閉的瞬間所受的彈力分別約15N和20N,通過(guò)換算即可得各自力矩，該力矩即 手部作用力，用Ma表示。因?yàn)樽笥覂筛せ晒餐饔猛瓿尚欣钕渖w的開(kāi)啟和關(guān)閉，在計(jì)算時(shí)需考慮兩根扭力彈簧產(chǎn)生的扭 矩。期外，扭簧在焊裝車(chē)間裝車(chē)后，在受力狀態(tài)下（一般行李箱蓋開(kāi)啟約10左右）隨車(chē)身經(jīng)過(guò)涂裝 車(chē)間的電泳烘烤、中涂烘烤、而漆烘烤等多次髙溫處理，扭力彈簧發(fā)生衰減。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，扭力彈簧 的彈性勢(shì)能會(huì)損失15%-25%,基本取值20%。則手臂作用力矩、扭簧扭矩

9、及重力矩的關(guān)系為：MT 20.8-Mw = MG根據(jù)扭簧扭矩及重力矩的左義以及行李箱蓋在開(kāi)閉過(guò)程中的受力分析，按照行李箱蓋開(kāi)啟以及關(guān) 閉瞬間的受力情況可計(jì)算求得扭簧的直徑d以及扭轉(zhuǎn)角度。對(duì)于扭轉(zhuǎn)角度可拆分為扭力彈簧初始角度與扭力彈簧在最大開(kāi)啟時(shí)的轉(zhuǎn)角B的求和（見(jiàn)圖4）,其中扭力彈簧初始角度U與扭轉(zhuǎn)角度中的關(guān)系可根據(jù)DMlJ模型分析來(lái)獲得（見(jiàn)圖5）,由此即可求 得扭力彈簧在最大開(kāi)啟時(shí)的轉(zhuǎn)角O圖5 DMU分析。與e關(guān)系曲線6.4基于EXCEL的性能抬標(biāo)優(yōu)化根據(jù)以上所提及和求得的參數(shù)運(yùn)用EXCEL的公式和圖表建立扭力彈簧開(kāi)發(fā)程序，繪制出行李箱蓋重 力矩和扭簧扭矩與行李箱蓋開(kāi)啟角度關(guān)系圖，如圖6所示。10005 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95開(kāi)啟角度（）OOOOO6 5 4 3 2 N)重力矩哀減后總成扭