【正文】 卡板式車門鎖設(shè)計(jì) 引言 課程設(shè)計(jì)是大學(xué)教育 實(shí)踐 環(huán)節(jié)中一個(gè)不可或缺舉足輕重的部分。 隨著我國經(jīng)濟(jì)的提升，人民的生活水平也在穩(wěn)步提高。汽車作為一個(gè)很重要的交通工具逐漸走進(jìn)了人們的生活，也給人們的生活帶來了極大的便利，更是豐富了人們的生活。本次課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)汽車相關(guān)的專業(yè)，有其獨(dú)特的目的性和意義。 通過設(shè)計(jì)能獲得綜合運(yùn)用過去所學(xué)過的全部課程 進(jìn)行汽車車身造型設(shè)計(jì) 及其附件 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本能力，為以后做好畢業(yè)設(shè)計(jì)、走上工作崗位進(jìn)行一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。 它要求學(xué)生全面地綜合運(yùn)用本課程及有關(guān)課程的理論和實(shí)踐知識， 如汽車構(gòu)造，汽 車?yán)碚摚囍圃旃に噷W(xué)，汽車車身等 。其目的是： （ 1）培養(yǎng)學(xué)生綜合 運(yùn)用前面所學(xué)的 原理課程及專業(yè)課程的理論知識，結(jié)合金工實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識，獨(dú)立地分析和解決 比較實(shí)際的問題 。 。 （ 2）培養(yǎng)學(xué)生能根據(jù) 相關(guān)車身或 零 部 件的要求，運(yùn)用 相應(yīng) 設(shè)計(jì)的基本原理和方法， 學(xué)會(huì)擬訂設(shè)計(jì)方案，完成 相關(guān)的 結(jié)構(gòu) 造型 設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu) 造型 設(shè)計(jì)能力。 （ 3）培養(yǎng)學(xué)生熟悉并 查閱 有關(guān)手冊、圖表、規(guī)范等有關(guān)技術(shù)資料的能力。 （ 4）進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生識圖、制圖、運(yùn)算和編寫技術(shù)文件的基本技能。尤其是三維軟件建模和利用軟 件分析的能力。 （如汽車相關(guān)專業(yè)的 CATIA Pro/E AUTOCAD UG 等 ） （ 5）培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和獨(dú)立工作的能力，為畢業(yè)后走向社會(huì)從事相關(guān)技術(shù)工作打下良好的基礎(chǔ)。 目錄 正文 第一章， 概述 第一節(jié) 課程設(shè)計(jì)的主要思路 本次課程設(shè)計(jì)承前啟后，有其獨(dú)特的方法和思路，指導(dǎo)老師們根據(jù)實(shí)際情況，再結(jié)合我們平時(shí)所學(xué)的課程，力爭在一些薄弱環(huán)節(jié)方面加強(qiáng)。根據(jù)老師們的指導(dǎo)和任務(wù)的安排，此次的汽車卡板式車門鎖課程設(shè)計(jì)的主要思路如下： 1）確定要設(shè) 計(jì)附件的依附車型； 2）查找該車型的相關(guān)參數(shù)與資料，尤其是要設(shè)計(jì)的附件部分，要適當(dāng)?shù)母鼮樵敿?xì)。這樣有利于后面的設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行； 3）根據(jù)相關(guān)的資料，對車身附件的機(jī)構(gòu)、形狀等進(jìn)行設(shè)計(jì)； 4）確定車身附件的零部件尺寸并對原有的附件進(jìn)行改進(jìn)，而且用三維建模的方法把該零件模擬出來； 5）對學(xué)有余力的學(xué)生，要求對所設(shè)計(jì)的車身附件進(jìn)行相關(guān)的有限元分析，并對原有的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。 第二節(jié) 車型及相關(guān)參數(shù)確定 經(jīng)過仔細(xì)斟酌和挑選，現(xiàn)在選取一汽大眾 CC（ ）作為整體車型，選取其相關(guān)的參數(shù)如下： 汽車廠 一汽大 眾 排量（升） 2 整車整備質(zhì)量（ kg） 1545 最高車速（ km/h） 230 長 *寬 *高（ mm） 4799*1855*1417 軸距（ mm） 2712 最大功率 /轉(zhuǎn)速（ kw/rpm） 147/51006000 最大轉(zhuǎn)矩 /轉(zhuǎn)速（ ） 280/17005000 最大馬力（ Ps） 200 確定車型 查閱相關(guān)參數(shù)（附件） 外形，結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì) 三維建模 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 第二章 汽車車門鎖 第一節(jié) 簡介 隨著汽車工業(yè)的總體的發(fā)展，汽車的附件也在隨著逐步的提高。 汽車車門鎖就是一個(gè)例子， 由過去的 純粹的機(jī)械化和 簡單化發(fā)展到現(xiàn)在的 機(jī)電一體化和 智能化。 其主要發(fā)展歷程可以分為三個(gè)階段： 第一階段，簡單的機(jī)械式。只是靠簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)鎖緊汽車車門，安全性以及可用性很低。 第二階段，機(jī)電 一體式。這個(gè)階段不僅僅只是依靠機(jī)械結(jié)構(gòu)，在集成了電路等電氣裝置，依靠電氣驅(qū)動(dòng)，機(jī)械結(jié)構(gòu)執(zhí)行動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)汽車車門的開啟和關(guān)閉。 第三階段，高集成性 和智能化。隨著汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，智能化是汽車將來發(fā)展的趨勢，而車門開關(guān)的智能化就是一個(gè)很好的體現(xiàn)。 隨著技術(shù)的進(jìn)步和人們對汽車行業(yè)的投入不斷增加，相信在未來的汽車設(shè)計(jì)是集經(jīng)濟(jì)性，安全性，舒適性等為一體的人性化產(chǎn)品。 第二節(jié) 門鎖裝 置的要求及分類 車門作為汽車車身的一個(gè)重要組成部分 , 要滿足人和貨物進(jìn)出 , 具有密封性使車身內(nèi)部與外界隔離 , 另外要求車門安全可靠 , 行車或發(fā)生碰撞時(shí)車門不會(huì)自動(dòng)打開 , 碰撞發(fā)生后能正常開啟 , 具有良好的防盜性能。 因此對汽車的車門鎖要求有如下幾點(diǎn)：（ p197） （ p197199） 第三節(jié) 卡板式車門鎖的工作原理 為滿足 除需要車門及車身有合理的結(jié)構(gòu)和適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度外 , 還 有安全可靠的鎖系統(tǒng)。鎖體和鎖扣系統(tǒng)由嚙合部分和操縱部分組成 ,嚙合部分的常見結(jié)構(gòu)形式有轉(zhuǎn)子卡板式和齒輪齒 條式 , 由于卡板式鎖嚙合可靠 , 可以承受較大的載荷對裝配精度要求較低所以被普遍采用。圖 1 是卡板式鎖嚙合部分的典型結(jié)構(gòu)形式 , 主要由轉(zhuǎn)子 7, 鎖扣 8, 卡板 6 配合彈簧、軸等零件組成。 圖 1卡板式鎖嚙合部分的典型結(jié)構(gòu)形式 1. 嚙合系統(tǒng)的工作原理和工作過程 嚙合系統(tǒng)是鎖機(jī)構(gòu)的核心組成部分 , 嚙合的主要工作過程如圖 2 所示 , 圖 1 是在車門即將關(guān)閉時(shí)鎖扣 8 與轉(zhuǎn)子 7 開始嚙合的狀態(tài)。當(dāng)門繼續(xù)關(guān)閉時(shí) , 鎖扣帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) , 最終卡板在彈簧的作用下與轉(zhuǎn)子的缺口嚙合 , 完成門鎖的閉合動(dòng)作將車門鎖住 ( 見圖 2)。 圖 2卡板式鎖關(guān)閉狀態(tài) 示意圖 操縱部分如圖 3 所示 , 主要包括門內(nèi)側(cè)手柄 22, 鎖止開關(guān) 21 和連桿 18, 19, 20, 另外還包括外側(cè)手柄和鎖芯 ( 前門鎖 ) 及中控鎖執(zhí)行器。 圖 4門鎖結(jié)構(gòu)示意圖 2. 操縱系統(tǒng)的工作原理 操縱部分通過連桿機(jī)構(gòu)控制卡板的位置來實(shí)現(xiàn)開鎖閉鎖的操作 , 開鎖操作時(shí)內(nèi)把手 22 通過連桿 18 帶動(dòng)連桿 5 旋轉(zhuǎn) , 連桿 5 帶動(dòng)和它鉸接在一起的連桿 2 平移 , 連桿 2 帶動(dòng)與其嚙合的連桿 4 繞軸 12 旋轉(zhuǎn)并通過可以在連桿 4 內(nèi)部滑動(dòng)的滑塊 3帶動(dòng)桿 14 繞軸 12 旋轉(zhuǎn) , 桿 14 通過銷軸 15 帶動(dòng)卡板 6 旋轉(zhuǎn) , 卡板 6 與轉(zhuǎn)子 7 的缺口脫離嚙合 , 做出開鎖動(dòng)作。與此類似 , 當(dāng)從車外操作時(shí) , 外把手直接帶動(dòng)桿 4 旋轉(zhuǎn)經(jīng)相同傳動(dòng)過程帶動(dòng)卡板 6 旋轉(zhuǎn) , 完成開鎖動(dòng)作。閉鎖操作時(shí) , 轉(zhuǎn)子 7 在鎖扣 8 的推動(dòng)下逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)到缺口位置與卡板 6 嚙合時(shí) , 車門同時(shí)關(guān)閉到設(shè)計(jì)位置 , 卡板 6 卡住轉(zhuǎn)子 7, 轉(zhuǎn)子 7 鉤住鎖扣完成閉鎖動(dòng)作。 操縱系統(tǒng)的主要功能是通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將操作者對車門內(nèi)、外把手、鎖止開關(guān)等的操作和通過電信號驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)最終轉(zhuǎn)化為卡板 6 的旋轉(zhuǎn) 動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)鎖的開閉 , 根據(jù)門鎖的安裝位置和不同車型的配置還包括鎖芯、兒童鎖、防誤鎖機(jī)構(gòu)等附屬機(jī)構(gòu)。系統(tǒng)通過連接和切斷從把手 ( 內(nèi)、外 ) 到卡板之間的傳動(dòng)路線來達(dá)到實(shí)現(xiàn)開鎖和閉鎖的目的。 下面介紹通過鎖止開關(guān)、中控鎖和兒童鎖進(jìn)行開閉鎖操作的工作原理。如圖 4 所示 , 當(dāng)鎖止開關(guān)扳動(dòng)到開鎖位置時(shí) ,通過桿 20, 19 的傳動(dòng) , 連桿 9 繞軸 17 順時(shí)針旋轉(zhuǎn) ,帶動(dòng)與其鉸接在一起的連桿 10 向左平移 , 連桿 10的平移帶動(dòng)和它鉸接在一起的連桿 11 繞中控鎖輸出軸 13 旋轉(zhuǎn) , 桿 11 旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)位于連桿 4 內(nèi)的滑塊 3 向連桿 14 的凸出部分 A 移動(dòng)并最終與 A 接觸 ,這時(shí)如果拉動(dòng)門外把手就可以帶動(dòng)桿 4 順時(shí)針旋轉(zhuǎn) , 經(jīng)其它件傳動(dòng)帶動(dòng)卡板 6 動(dòng)作 , 完成開鎖動(dòng)作 ,隨著把手的拉動(dòng) , 鎖扣 8 與轉(zhuǎn)子 7 脫離 , 車門被打開。 如果在鎖止開關(guān)處于開啟的位置通過內(nèi)把手 22 能否打開門鎖 , 還取決于兒童鎖的狀態(tài)。見圖 3,圖 4 如果乘客拉動(dòng)內(nèi)把手 22, 內(nèi)把手 22 向內(nèi)旋轉(zhuǎn) , 帶動(dòng)桿 18 向右平移拉動(dòng)連桿 5 繞軸 16 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) , 連桿 5 帶動(dòng)與其鉸接在一起的桿 2 向右移動(dòng) ,兒童鎖開關(guān)的凸筍安裝在桿 2 內(nèi)的槽內(nèi)。通過控制兒童鎖開關(guān)的位置可以使桿 2 與桿 4 接合或斷開 ,如果兒童鎖處于開的位置 , 連桿 2 向右移動(dòng)帶動(dòng)桿4 順時(shí)針旋轉(zhuǎn) , 其余傳動(dòng)過程與用外把手開鎖一樣 , 最后完成開鎖動(dòng)作。當(dāng)兒童鎖處于關(guān)的位置 , 桿 2 與桿 4 脫離由內(nèi)把手發(fā)出的開鎖動(dòng)作無法傳遞到桿 4 最終無法做出開鎖動(dòng)作 , 這時(shí)后門只有從車外才能開啟 , 防止后排乘客做出誤操作造成事故。中控鎖執(zhí)行開鎖、閉鎖操作時(shí) , 中控鎖輸出軸 13 旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)滑塊3 在桿 4 內(nèi)平移接合或斷開桿 4與桿 14 之間的連接 , 完成開鎖和閉鎖的操作 , 不同車型的門鎖結(jié)構(gòu)雖略有不同但主要結(jié)構(gòu)和原理都 基本一致。 圖 5 操縱系統(tǒng)的實(shí)體結(jié)構(gòu) 第三章 Pro/E 三維建模 在這次的課程設(shè)計(jì)中由于時(shí)間和精力的限制，以及考慮到其他的限制因素，以及后面有限元分析等。只保留該結(jié)構(gòu)的主要部件。有前文提到的知識可以知道 嚙合系統(tǒng)是鎖機(jī)構(gòu)的核心組成部分 ，因此本次設(shè)計(jì)只對嚙合部分進(jìn)行建模 ，而且在建模的過程中，對部分部件要進(jìn)行簡化。具體建模步驟如下： 第一， 卡板式鎖嚙合部分的典型結(jié)構(gòu)形式 , 主要由轉(zhuǎn)子 , 鎖扣 , 卡板配合彈簧、軸等零件組成。 對嚙合部位主要部件進(jìn)行 Pro/E三維建模 ,截圖如下： （轉(zhuǎn)子 機(jī)構(gòu) ） （卡板 機(jī)構(gòu) ） （鎖扣機(jī)構(gòu)） 第二，裝配這些機(jī)構(gòu)。把這些機(jī)構(gòu)根據(jù)相應(yīng)的配合關(guān)系進(jìn)行裝配，裝配后的圖形如下所示： （嚙合部位裝配后的線框圖） （嚙合部位裝配后的實(shí)體 模型 圖） 第三， 在設(shè)計(jì)之初由于只是單個(gè)零件機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并過多沒有考慮裝配。 用Pro/E 對裝配后的模擬車門鎖的開啟與嚙合，發(fā)現(xiàn)了一些機(jī)構(gòu)存在干涉 ，修改后如下： （標(biāo)注部分為實(shí)體干涉） （干涉部位放大圖） （修改后的嚙合部分 如上圖所示 ，線框圖和實(shí)體 模型 圖 ） 第四章 有限元分析 由于在 ANSYS 中分析時(shí)，必須是連續(xù)的實(shí)體，所以在不影響其性能和使用的基礎(chǔ)上對原設(shè)計(jì)的三維模型又進(jìn)行了部分修改，把修改后的模型導(dǎo)入到 ANSYS中，配置好相關(guān)的設(shè)置，劃分網(wǎng)格等。