羅杰　計(jì)宇威　劉芳梅　黃海峰

【摘 要】文章主要介紹了汽車(chē)座椅扶手連接機(jī)構(gòu)的組成結(jié)構(gòu)、工作原理和使用過(guò)程，簡(jiǎn)要分析了該連接機(jī)構(gòu)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中解決的技術(shù)問(wèn)題和解決技術(shù)問(wèn)題時(shí)所采取的技術(shù)方案，總結(jié)了該連接機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)所應(yīng)用的主要技術(shù)和該連接機(jī)構(gòu)的技術(shù)應(yīng)用帶來(lái)的有益效果。

【關(guān)鍵詞】汽車(chē)；鎖止；解鎖；便攜

【中圖分類(lèi)號(hào)】U463.836 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2017）02-0052-03

1 概述

目前，汽車(chē)座椅扶手的安裝方式普遍為將扶手裝在座椅上，然后用安裝工具打緊螺栓，再將扶手布套的拉鏈拉緊，其拆卸方式為先拉開(kāi)扶手布套，然后用安裝工具打松螺栓后卸掉扶手。這種傳統(tǒng)的扶手連接機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方式簡(jiǎn)易。但是，這種傳統(tǒng)的扶手連接機(jī)構(gòu)存在如下缺點(diǎn)：安裝拆卸過(guò)程繁雜，必須用到安裝工具才能實(shí)現(xiàn)安裝和拆卸，非常不便捷；安裝和拆卸過(guò)程需要將扶手套拉開(kāi)才能實(shí)施；整個(gè)安裝和拆卸過(guò)程用時(shí)較長(zhǎng)，效率較低。為解決以上問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)制造了一種便于拆裝座椅扶手的連接機(jī)構(gòu)，本文則簡(jiǎn)單地論述了其開(kāi)發(fā)技術(shù)。

2 連接機(jī)構(gòu)的原理和應(yīng)用

設(shè)計(jì)的便于拆裝的汽車(chē)座椅扶手連接機(jī)構(gòu)如圖1所示，其構(gòu)成形式包括支柱、螺母、彈簧、滑動(dòng)軸、滾珠、安裝座。

連接機(jī)構(gòu)的工作原理及使用過(guò)程：連接機(jī)構(gòu)由支柱、螺母、彈簧、滑動(dòng)軸、2個(gè)滾珠、安裝座組成。將2個(gè)滾珠裝在滑動(dòng)軸的臺(tái)階槽中，同時(shí)也將彈簧裝在滑動(dòng)軸上，然后將滑動(dòng)軸、2個(gè)滾珠及彈簧一起裝在支柱中，再將扶手旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和座椅扶手依次安裝在支柱上，最后將螺母扭緊在支柱上即可完成組裝。此外，單獨(dú)將安裝座焊接固定在座椅上。通過(guò)將裝有彈簧、2個(gè)滾珠、滑動(dòng)軸和座椅扶手的支柱推進(jìn)安裝座中來(lái)實(shí)現(xiàn)座椅扶手和座椅的連接。

安裝座椅扶手過(guò)程：拿起裝有彈簧、2個(gè)滾珠、滑動(dòng)軸和座椅扶手的支柱組合體，按壓滑動(dòng)軸端頭，使2個(gè)滾珠滑動(dòng)至滑動(dòng)軸的深槽處，然后將組合體推進(jìn)座椅上的安裝座中。同時(shí)，松開(kāi)按壓滑動(dòng)軸的手指，將組合體完全推進(jìn)安裝座中，這時(shí)2個(gè)滾珠在彈簧的作用下自動(dòng)滑動(dòng)至滑動(dòng)軸的淺槽處，最后旋轉(zhuǎn)組合體使2個(gè)滾珠徑向運(yùn)動(dòng)至安裝座的對(duì)應(yīng)孔中卡緊，即完成座椅扶手的安裝，連接機(jī)構(gòu)完成鎖止（如圖2所示）。

拆卸座椅扶手的過(guò)程：按壓滑動(dòng)軸端頭，使2個(gè)滾珠軸向滑動(dòng)至滑動(dòng)軸的深槽處，拉出裝有座椅扶手的組合體，使其與安裝座分離。與此同時(shí)，松開(kāi)按壓手指，2個(gè)滾珠自動(dòng)運(yùn)動(dòng)至滑動(dòng)軸的淺槽處，即可輕松完成座椅扶手的拆卸，連接機(jī)構(gòu)完成解鎖。

3 解決的技術(shù)問(wèn)題及采取的技術(shù)方案

該機(jī)構(gòu)操作簡(jiǎn)單方便，不用安裝工具，也不用拉開(kāi)扶手套拉鏈即可輕松地完成安裝和拆卸，安裝拆卸便捷，效率高。該機(jī)構(gòu)采用非螺栓連接的連接方式。該連接機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)由支柱、滑動(dòng)軸、安裝座、滾珠及彈簧進(jìn)行組裝，可實(shí)現(xiàn)不用安裝工具和不用拉開(kāi)扶手套就能輕松地安裝和拆卸的效果，既降低了操作者的安裝和拆卸強(qiáng)度，又大大地提升了安裝拆卸效率。

安裝扶手時(shí)，直接對(duì)準(zhǔn)安裝座推進(jìn)去，然后徑向旋轉(zhuǎn)，即可自動(dòng)鎖止。支柱和安裝座設(shè)計(jì)有通孔，當(dāng)支柱和滑動(dòng)軸安裝到安裝座后旋轉(zhuǎn)支柱和滑動(dòng)軸，滑動(dòng)軸臺(tái)階槽上面的滾珠將通過(guò)支柱上面的通孔卡在安裝座的通孔處，實(shí)現(xiàn)鎖止功能。

輕輕按壓滑動(dòng)軸端頭，可實(shí)現(xiàn)解鎖功能。采用滑動(dòng)軸上面加工臺(tái)階槽的設(shè)計(jì)，在按壓滑動(dòng)軸時(shí)，利用滾珠在臺(tái)階處沿滑動(dòng)軸軸向和徑向運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)解鎖功能。

按壓滑動(dòng)軸解鎖后，連接機(jī)構(gòu)可自動(dòng)回位，且滾珠不會(huì)掉落。采用滑動(dòng)軸和支柱之間加裝彈簧的設(shè)計(jì)，在解鎖后依靠彈簧回彈性能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)回位。同時(shí)，在支柱直徑為6 mm的2個(gè)孔邊緣處均設(shè)計(jì)有擋邊，保證2個(gè)滾珠不會(huì)掉落。

該機(jī)構(gòu)鎖止具有雙重保護(hù)機(jī)構(gòu)。采用在滑動(dòng)軸上設(shè)計(jì)有2個(gè)完全一樣的臺(tái)階槽，在每個(gè)臺(tái)階槽處放入2個(gè)相同的滾珠，當(dāng)鎖止時(shí)即可實(shí)現(xiàn)雙重保護(hù)。當(dāng)其中一個(gè)滾珠對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)軸擋邊失效時(shí)，另外一個(gè)滑動(dòng)軸擋邊和滾珠還能正常工作，即可延長(zhǎng)連接機(jī)構(gòu)的壽命，保證用戶(hù)的正常使用。

4 該連接機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)所應(yīng)用的主要技術(shù)

總的來(lái)說(shuō)，該連接機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)在滿(mǎn)足預(yù)期功能的前提下，性能好、效率高、成本低，在預(yù)定使用期限內(nèi)安全可靠、操作方便、維修簡(jiǎn)單、造型美觀。該連接機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)可以從以下幾個(gè)方面來(lái)論述：滑動(dòng)軸的強(qiáng)度；支柱、滑動(dòng)軸及安裝座等零件的耐磨性；各部件的材料選擇；軸孔件配合和粗糙度要求；各部件的工藝性要求。

滑動(dòng)軸零件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)主要考慮變應(yīng)力下的許用應(yīng)力。在變應(yīng)力條件下，滑動(dòng)軸的損壞形式是疲勞斷裂，疲勞斷裂具有以下特征：疲勞斷裂的最大應(yīng)力遠(yuǎn)比靜應(yīng)力下材料的強(qiáng)度極限低；不管是脆性材料或塑性材料，其疲勞斷口均表現(xiàn)為無(wú)明顯塑性變形的脆性突然斷裂；疲勞斷裂是損傷的積累，它的初期現(xiàn)象是在零件表面或表層形成微裂紋，這種微裂紋隨著應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸擴(kuò)展，直至余下的未裂開(kāi)的截面面積不足以承受外載荷時(shí)，零件就突然斷裂。此外，在變應(yīng)力條件下，影響滑動(dòng)軸疲勞強(qiáng)度的因素有應(yīng)力集中、零件尺寸、表面狀況。應(yīng)力集中的影響是指由于結(jié)構(gòu)要求，滑動(dòng)軸設(shè)計(jì)有使截面形狀突然變化的2個(gè)缺口，當(dāng)滑動(dòng)軸受載時(shí)，2個(gè)缺口就會(huì)引起應(yīng)力集中；零件尺寸的影響指當(dāng)其他條件相同時(shí)，零件尺寸越大，其疲勞強(qiáng)度越低。原因是由于尺寸大時(shí)，材料晶粒粗，出現(xiàn)缺陷的概率大，滑動(dòng)軸精車(chē)后表面冷作硬化層相對(duì)較薄，以致疲勞裂紋較容易形成；表面狀況的影響是指滑動(dòng)軸表面越光滑或經(jīng)過(guò)表面熱處理可以提高滑動(dòng)軸的疲勞強(qiáng)度。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，約80%的損壞零件是因磨損而報(bào)廢的，所以我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)一定要注意該連接機(jī)構(gòu)的支柱、滑動(dòng)軸及安裝座等主要組成部件的耐磨性。零件抗磨損的能力稱(chēng)為耐磨性。除非運(yùn)動(dòng)副摩擦表面為一層潤(rùn)滑劑所隔開(kāi)而不直接接觸，否則磨損總是難以避免的，但是只要磨損速度穩(wěn)定緩慢，零件就能保持一定的壽命。因此，在預(yù)定使用期限內(nèi)，零件的磨損量不超過(guò)允許值時(shí)，就認(rèn)為是正常磨損。機(jī)械磨損主要包括磨粒磨損、黏著磨損（膠合）、疲勞磨損和腐蝕磨損。

根據(jù)該機(jī)構(gòu)的使用要求和性能，我們選擇碳素結(jié)構(gòu)鋼材料來(lái)加工支柱、滑動(dòng)軸和安裝座的幾個(gè)主要零部件。碳素結(jié)構(gòu)鋼的含量一般不超過(guò)0.7%，而含碳量低于0.25的低碳鋼，它的強(qiáng)度極限和屈服極限較低，塑性很高且具有良好的焊接性，適于沖壓、焊接。在選用鋼材時(shí)，應(yīng)在滿(mǎn)足使用要求的條件下，盡量采用價(jià)格便宜和供應(yīng)充足的碳素鋼，比如常用的Q235和45，必須采用合金鋼時(shí)也應(yīng)優(yōu)先選用我國(guó)資源豐富的硅、錳、硼、礬類(lèi)合金鋼。

為了實(shí)現(xiàn)零件的互換性，必須保證零件的尺寸、幾何形狀和相對(duì)位置及表面粗糙度的一致性。就零件而言，不可能做得絕對(duì)精確，但必須使尺寸介于2個(gè)允許的極限尺寸之間，因此我們制作的座椅扶手連接機(jī)構(gòu)中支柱和滑動(dòng)軸之間及支柱和安裝座之間的配合間隙精度等級(jí)為H7/h6。機(jī)械制造中最常用的公差等級(jí)是4～11級(jí)，其中6級(jí)、7級(jí)、8級(jí)用于重要的零件，它們是現(xiàn)代生產(chǎn)中采用的主要精度等級(jí)。當(dāng)然，在保證配合間隙的同時(shí)，也要保證滑動(dòng)軸、支柱內(nèi)孔和外圓表面及安裝座內(nèi)孔的表面粗糙度要求。為達(dá)到設(shè)計(jì)要求，我們采用粗車(chē)—精車(chē)的加工方式，粗糙度控制在0.2～0.8，完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和使用要求。

該機(jī)構(gòu)各部件的加工需要具有良好的工藝性，其對(duì)工藝性的基本要求如下：{1}毛坯選擇必須合理，該機(jī)構(gòu)的主要部件毛坯直接選用型材后進(jìn)行加工。{2}結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理，設(shè)計(jì)的滑動(dòng)軸、支柱、安裝座等部件均采用最簡(jiǎn)單的圓柱面及其組合。{3}規(guī)定適當(dāng)?shù)闹圃炀燃氨砻娲植诙?。零件的加工費(fèi)用隨著精度的提高而增加，因此在沒(méi)有充分必要的條件下，不用要求過(guò)高的精度。

5 該連接機(jī)構(gòu)的技術(shù)應(yīng)用帶來(lái)的有益效果

連接機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)安裝拆卸便捷的功能。該連接機(jī)構(gòu)的應(yīng)用，安裝和拆卸座椅扶手速度快、效率高。安裝座安裝在座椅上的位置是嵌入式的，起到隱藏效果，節(jié)省安裝空間。同時(shí)，如果不需要安裝扶手時(shí)，直接將座椅套拉鏈拉上就能保證座椅外觀不受影響。由于便于拆卸，當(dāng)用戶(hù)拆卸掉扶手時(shí)，可以增大車(chē)內(nèi)空間。

滑動(dòng)軸臺(tái)階槽形狀由一個(gè)較深的平底槽和一個(gè)較淺的斜底槽相連，且2個(gè)槽之間由1個(gè)斜坡過(guò)度而成。該設(shè)計(jì)不僅可滿(mǎn)足滾珠徑向運(yùn)動(dòng)行程，而且可保證滾珠軸向運(yùn)動(dòng)順暢不卡滯。安裝座、支柱及滑動(dòng)軸之間均設(shè)計(jì)有合理的安裝配合間隙，既保證軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)順暢，又不影響滾珠的鎖止深度。安裝扶手時(shí)，插入安裝座后旋轉(zhuǎn)即可自動(dòng)鎖止。安裝座嵌入安裝在座椅里，安裝座和支柱接觸面為圓柱形面的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)盲裝的效果。也就是不用看到支柱上的直徑為6 mm的小孔和安裝座上直徑為5.8 mm的小孔徑向?qū)R，只要旋轉(zhuǎn)支柱即可自動(dòng)將滾珠卡進(jìn)安裝座孔中。按壓滑動(dòng)軸，可自動(dòng)解鎖，解鎖后滾珠和滑動(dòng)軸自動(dòng)回位，且滾珠不會(huì)掉落。將支柱和滑動(dòng)軸加工完成后進(jìn)行熱處理，既保證其硬度，又防止生銹。

支柱、滑動(dòng)軸、安裝座制造工藝簡(jiǎn)單，符合“低成本”制造理念，利用車(chē)間邊角廢料即可完成三大部件的制造，該結(jié)構(gòu)的制造成本幾乎為零。

6 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我們?cè)囍屏吮阌诓鹧b的汽車(chē)座椅扶手連接機(jī)構(gòu)并安裝到實(shí)車(chē)上。通過(guò)試驗(yàn)和用戶(hù)體驗(yàn)，驗(yàn)證了該連接機(jī)構(gòu)的應(yīng)用：在整個(gè)安裝拆卸過(guò)程中不用拉開(kāi)扶手拉鏈，也不用任何安裝工具就可以輕松實(shí)現(xiàn)。扶手的安裝拆卸操作非常簡(jiǎn)單便捷，省時(shí)省力。

參 考 文 獻(xiàn)

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[2]陳國(guó)華.機(jī)械機(jī)構(gòu)及應(yīng)用全套技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

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[4]楊可楨，程光蘊(yùn)，李仲生.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2006.

[責(zé)任編輯：鐘聲賢]