亓歡寧 鄭達(dá)彥

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007

1 引言

發(fā)動(dòng)機(jī)罩鎖系統(tǒng)，主要功能是為發(fā)動(dòng)機(jī)罩關(guān)閉提供定位和開啟發(fā)動(dòng)機(jī)罩的作用。它是一個(gè)裝在車輛前端能將發(fā)動(dòng)機(jī)罩可靠鎖緊并通過其內(nèi)部機(jī)構(gòu)通過拉索實(shí)現(xiàn)開啟及鎖止功能的裝置。相對其他車身功能件而言，使用頻率較低，但發(fā)動(dòng)機(jī)罩鎖系統(tǒng)關(guān)系行車安全和發(fā)動(dòng)機(jī)倉零件的防盜安全。在樣車驗(yàn)證過程中出現(xiàn)發(fā)罩拉索球頭從卡槽脫出，導(dǎo)致發(fā)罩無法正常打開（如圖1）的問題，為解決該問題本文對發(fā)動(dòng)機(jī)罩鎖拉索機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，通過理論分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法找到拉索脫落的根本原因及經(jīng)濟(jì)有效的改進(jìn)措施，為后續(xù)車型研發(fā)及相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

圖1

2 發(fā)罩鎖拉索機(jī)理介紹

如圖2所示，發(fā)動(dòng)機(jī)罩鎖系統(tǒng)主要由發(fā)罩鎖、密封膠塞、開啟把手、控制拉索等組成，控制拉索部分主要包括連接盒上下蓋、回位彈簧、拉索球頭和連接卡槽等，打開發(fā)罩時(shí)通過開啟把手拉動(dòng)拉索球頭向右移動(dòng)實(shí)現(xiàn)發(fā)罩鎖的一、二級解鎖。

圖2 發(fā)罩鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

3 拉索球頭脫落原因分析

3.1 發(fā)罩系統(tǒng)力傳遞分析

發(fā)罩拉索拉脫直接原因：發(fā)罩系統(tǒng)解鎖力大于拉索球頭拉脫力，拉索球頭脫落。力傳遞路徑如下圖3，解鎖力與門(罩)鎖所承受的載荷的關(guān)系近似的成線性正比關(guān)系[1]，即發(fā)罩系統(tǒng)解鎖力會(huì)隨發(fā)罩系統(tǒng)反彈力增大而增大，而發(fā)動(dòng)機(jī)罩鎖兩端緩沖膠塞壓縮量大小是導(dǎo)致鎖扣反彈力增大或減小的關(guān)鍵因素。

在檢修3臺(tái)故障車時(shí)發(fā)現(xiàn)，發(fā)罩開關(guān)困難，發(fā)罩鎖扣兩側(cè)緩沖膠塞高度均值26～27mm（壓縮量10～11mm），手柄開啟力65～70N之間，而設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值膠塞壓縮量為2mm，膠塞外露高度為18.1mm，膠塞壓縮量及手柄開啟力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值，圖4為我們實(shí)測數(shù)據(jù)，由圖4可以看出，手柄開啟力隨膠塞壓縮量增大而增大，故障車膠塞壓縮量處于偏離設(shè)計(jì)區(qū)間。

圖3 發(fā)罩系統(tǒng)解鎖力傳遞路徑圖

為了更近一步驗(yàn)證膠塞壓縮量與手柄開啟力的關(guān)系，同時(shí)在調(diào)整膠塞壓縮量后是否會(huì)對間隙段差有影響，我們又隨機(jī)測量入庫前40臺(tái)車輛數(shù)據(jù)，測量方法按如下步驟：①記錄車輛VIN碼→ ②開關(guān)發(fā)罩3次→ ③測量3次手柄開啟力→④測量圖5所示黃圈處4個(gè)膠塞高度并按順序做好記錄→⑤測量圖5所示紫圈4處間隙段差值并按順序做好記錄→⑥調(diào)整黃圈2、3兩處緩沖膠塞高度為20mm→⑦測量圖5所示紫圈4處間隙段差值并按順序做好記錄→⑧調(diào)整膠塞后測量記錄3次手柄開啟力。由于前艙密封條反彈力受膠塞高度等制造因素影響小，每臺(tái)車近似不變，因此在測量時(shí)密封條反彈力忽略。而2、3兩處膠塞力臂與鎖體近同，對門鎖開啟力影響最大，97%的力傳遞效率；1、4兩處膠塞對開啟力影響次之，58%的力傳遞效率，因此在步驟6中只調(diào)整2、3兩處緩沖膠塞。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示，根據(jù)圖表變化趨勢可以得出：膠塞調(diào)高，力值變大；膠塞調(diào)低，力值變??；膠塞調(diào)整后與段差無明顯關(guān)聯(lián)。

圖4 實(shí)測數(shù)據(jù)（不同狀態(tài)下膠塞壓縮量與各種力的關(guān)系）

圖5

圖6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.2 拉索連接盒行程與結(jié)構(gòu)分析

在理論狀態(tài)下，當(dāng)鎖體解鎖力＜70N時(shí)，手柄解鎖力為30±10N，連接盒球頭拉索行程為11.3±2mm，連接盒總行程為17.5mm，滿足解鎖要求。當(dāng)鎖體解鎖力增大時(shí)，我們用10件樣品在解鎖力分別為85N、100N、120N三種工況下實(shí)測，結(jié)果顯示即使鎖體解鎖力增大到120N，行程設(shè)計(jì)都有余量，無風(fēng)險(xiǎn)。但當(dāng)鎖體解鎖力大大超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，在解鎖過程中手柄端拉動(dòng)拉索球頭必須克服鎖體解鎖力，由于球頭卡槽坡狀結(jié)構(gòu)以及連接盒上蓋強(qiáng)度不足問題，導(dǎo)致球頭會(huì)沿著卡槽向上頂起連接盒上蓋，當(dāng)上蓋變形量達(dá)到6.5mm時(shí)，球頭拉脫，拉脫力＞200N。我們通過設(shè)備在X光下模擬拉索拉脫過程發(fā)現(xiàn)實(shí)際與理論分析相一致，如圖7；

圖7 球頭拉脫過程

圖8

4 解決問題

4.1 根據(jù)以上分析，球頭拉脫主要原因是膠塞在裝配時(shí)壓縮量大大超出設(shè)計(jì)值而導(dǎo)致鎖體解鎖力增大，從而導(dǎo)致拉索在解鎖時(shí)球頭拉脫。為了從根源解決該問題，可以從以下3點(diǎn)要求進(jìn)行改善：

（1）組織制定發(fā)動(dòng)機(jī)罩前端膠塞調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)，即保證發(fā)罩手柄開啟力：（30±10N）；緩沖膠塞壓縮量：2mm，膠塞外露高度18.1mm，并優(yōu)化工藝；

（2）嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行裝配，嚴(yán)格進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控；

（3）對零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，首先連接盒上蓋加厚，并增加加強(qiáng)筋，使其屈服強(qiáng)度加大；其次，球頭從上部裝入卡槽更改為從側(cè)面裝入，球頭Z向活動(dòng)量僅0.5mm，連接槽與底座Y向間隙0.1mm，連接槽后部寬度增加，坡狀限位面更改為垂直面，從而增大球頭拉脫力（見圖8）。

5 結(jié)論

緩沖膠塞壓縮量大小對開啟手柄力有決定性的影響，保證膠塞壓縮量符合設(shè)計(jì)要求是防止拉索球頭脫出的根本方法。在設(shè)計(jì)過程中也需要對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行多重考慮從而在設(shè)計(jì)上進(jìn)行優(yōu)化可以較好的規(guī)避球頭脫出等問題，更改后的結(jié)構(gòu)經(jīng)強(qiáng)度、耐久度多方實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證未發(fā)現(xiàn)拉索球頭脫出等情況，滿足了產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，對今后相類似產(chǎn)品在設(shè)計(jì)優(yōu)化過程中具有一定的指導(dǎo)意義。