秦濤，李斌，蔡元初

(1.湖北文理學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，湖北襄陽(yáng) 441053;2.湖北航宇精工科技有限公司，湖北襄陽(yáng) 441002)

0 引言

汽車車門鎖扣總成是一種連接車門與車身并實(shí)現(xiàn)汽車車門鎖緊所必備的零部件。在車門正常關(guān)閉過(guò)程中，通過(guò)汽車門鎖的卡板和止動(dòng)爪的嚙合，與車門鎖扣咬合實(shí)現(xiàn)汽車車門的鎖緊[1]。因此，必須要求其具備良好的防盜性能，以保證駕駛員和乘客在行車和泊車過(guò)程中的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全，同時(shí)要求車輛在行駛或發(fā)生碰撞時(shí)，車門不得自動(dòng)打開(kāi)，但碰撞后車門必須可以正常開(kāi)啟[2]，這對(duì)汽車車門鎖扣總成的結(jié)構(gòu)要求至關(guān)重要。

鑒于車門鎖扣總成是保證車輛安全性的重要組成部分，它的好壞和尺寸直接影響到消費(fèi)者的切身利益。鎖扣作為汽車車門鎖緊機(jī)構(gòu)的主要承載結(jié)構(gòu)[3]，對(duì)其強(qiáng)度具有較高的要求，換句話說(shuō)，鎖扣的強(qiáng)度高低直接關(guān)系到顧客的生命安全。

目前市面上已存在一些車門鎖扣總成結(jié)構(gòu)[4-5]，為改善之前車門鎖扣產(chǎn)品存在的局部應(yīng)力集中問(wèn)題，增大鎖扣折彎圓弧半徑和鎖扣與底板鉚接接觸面積，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種改進(jìn)的車門鎖扣結(jié)構(gòu)，由于其結(jié)構(gòu)尺寸較小，通過(guò)有限元分析容易造成局部應(yīng)力集中[6]，故在微控電子拉力試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，驗(yàn)證該鎖扣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性。

1 車門鎖扣模型

新改進(jìn)的車門鎖扣結(jié)構(gòu)實(shí)體模型圖如圖1所示，由底板和鎖扣組成，其材料參數(shù)如表1所示。

圖1 車門鎖扣結(jié)構(gòu)圖

名稱材料泊松比彈性模量/GPa屈服強(qiáng)度/MPa底板SAPH4400.3216305鎖扣MFT80.286213640

2 工況分析

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，車門鎖扣需要滿足3個(gè)方向的強(qiáng)度要求，即在每個(gè)方向的極限載荷作用下，鎖扣不發(fā)生斷裂。在實(shí)際工作中，底板通過(guò)兩圓孔安裝在汽車車門上，因此對(duì)底板圓孔添加固定約束；載荷主要作用在鎖扣上，根據(jù)載荷的方向不同作用位置不同，具體的工況設(shè)置如圖2所示，分別列出了車門鎖扣系統(tǒng)在3種工況下的載荷和邊界條件，其載荷大小如表2所示。要求在3種極限載荷下可以發(fā)生塑性變形，但是不能斷裂。

圖2 車門鎖扣工況圖

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3 試驗(yàn)分析

根據(jù)車門鎖扣工況特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要求，加工若干鎖扣實(shí)物，分成3組，每組對(duì)應(yīng)一個(gè)工況。為了保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，每個(gè)工況做6次試驗(yàn)，如圖3所示為縱向載荷的6個(gè)試驗(yàn)樣件，其他兩個(gè)工況類似。

圖3 縱向試驗(yàn)工件圖

準(zhǔn)備好3個(gè)工況的試驗(yàn)樣件后，在拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸測(cè)試。該試驗(yàn)采用微控電子拉力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)試，其最大拉力為50 kN，在具體試驗(yàn)中試驗(yàn)環(huán)境如表3所示。

表3 拉伸試驗(yàn)環(huán)境

將底板裝夾在試驗(yàn)夾具上并安裝到試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行試驗(yàn)，3個(gè)工況下的試驗(yàn)環(huán)境如圖4所示。在試驗(yàn)過(guò)程中，逐步增加載荷大小，在滿足表2載荷要求時(shí)，直到鎖扣發(fā)生變形停止加載，若在中間載荷作用下鎖扣發(fā)生斷裂，直接停止加載。

圖4 3個(gè)工況下的試驗(yàn)環(huán)境圖

通過(guò)拉伸試驗(yàn)，得到3個(gè)工況下18個(gè)樣件在發(fā)生變形時(shí)的最大承載力，如表4所示，可知18個(gè)樣件均滿足設(shè)計(jì)要求。為了體現(xiàn)載荷的加載趨勢(shì)，以縱向載荷第3個(gè)樣件為例(3#)，給出其加載曲線，如圖5所示，其加載的力峰值為15.46 kN，此時(shí)車門鎖扣的最大位移為1.75 mm，并沒(méi)有發(fā)生斷裂，說(shuō)明文中新改進(jìn)的結(jié)構(gòu)合理。

表4 拉伸試驗(yàn)結(jié)果

圖5 3#樣件加載示意圖

4 結(jié)論

文中對(duì)一種汽車車門鎖扣進(jìn)行了局部改進(jìn)優(yōu)化，通過(guò)拉伸試驗(yàn)分析該結(jié)構(gòu)在3個(gè)工況下的強(qiáng)度狀況。將每個(gè)工況分成6組，在微控電子拉力試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，結(jié)果表明文中改進(jìn)的車門鎖扣滿足強(qiáng)度要求，能夠保證汽車行駛過(guò)程中車門的安全性。