【正文】 統(tǒng)而不行車，駕駛員沒系安全帶，提示聲音持續(xù) 7s 后停止，此時(shí)控制器在不停地檢測車速，當(dāng)車進(jìn)人行駛狀態(tài)且駕駛員未按提示系上安 全帶，控制器上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 汽車 安全帶鎖扣的設(shè)計(jì) 40 得到車速傳感器的車速信號后，音箱在達(dá)到 20 km/h 的車速時(shí)持續(xù)發(fā)出提示聲音，同時(shí)提示燈亮，提示駕駛員系上安全帶，系上安全帶后 (安全帶插扣插進(jìn)安全帶鎖扣，安全帶鎖扣內(nèi)的接觸開關(guān)處在斷開狀態(tài)安全帶提示系統(tǒng)電源被斷開，從而提示聲音停止，同時(shí)提示燈滅 )。 6 安全帶鎖扣其他的應(yīng)用 目前，傳感器在汽車上的應(yīng)用已經(jīng)很廣泛了，安全帶鎖扣這一重要的配件將來也會(huì)安裝傳感器，用電控的方式來起到調(diào)節(jié) 安全帶的松緊和碰撞發(fā)生時(shí)的限力的作用。 ? ?01 11 .3sFA????????????????????? () ? ?1 sn?? ? ???????????????????? () As —— 螺栓部分危險(xiǎn)截面的計(jì)算面積， 214S dA ?? ， mm2 n —— 安全系數(shù)，當(dāng)控制預(yù)緊力時(shí)， n=~； s? —— 屈服強(qiáng)度， MPa； ??1? —— 拉伸許用應(yīng)力， MPa； n 取 ， 45 號鋼的屈服強(qiáng)度為 360MPa，根據(jù)公式 可得： ? ?1 360 2401 .5 M P a? ??????????????? () 計(jì)算最小螺栓直徑 根據(jù)公式 ，可推出： 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 汽車 安全帶鎖扣的設(shè)計(jì) 39 ? ? 20 23 34 324 0 10s FA mm? ?? ? ?? 又因?yàn)?214S dA ?? ，所以可得出： m i n 4 4 3 4sAd mm?? ?? ? ?； 小結(jié) 由于計(jì)算得出的最小直徑為 ， 12，所以設(shè)計(jì)的連接件 —— 45 號鋼為材料的 12 80M ?六角頭螺栓符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 0 nKRF Zmf?? ???????????????????? () F0 —— 所需預(yù)緊力， N； Kn —— 可靠性系數(shù)，通常取 Kn=~； R —— 橫向載荷， N； Z —— 螺栓個(gè)數(shù)； m —— 摩擦面的數(shù)量； f —— 接合面間的摩擦系數(shù)，查表 51； Kn 取 ； R=F=389N； Z 取 1； m取 2；經(jīng)查表 51， f 取 。 m 是質(zhì)量， a 是加速度。 驗(yàn)算連接件強(qiáng)度 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 汽車 安全帶鎖扣的設(shè)計(jì) 37 假設(shè)乘客體重 75Kg，車輛以每小時(shí) 80 公里的車速緊急剎車，在 2 秒內(nèi)車速降為零，而且連接件承受產(chǎn)生的全部的沖力。當(dāng)車輛緊急剎車時(shí)，座位上的乘員由于慣性產(chǎn)生向前的沖力，這個(gè)力除了被安全帶織帶和預(yù)緊限力裝置吸收一部分外，也有相當(dāng)一部分力會(huì)傳遞到鎖扣連接件上，這就要求連接件除了有較好的預(yù)緊力外，還要具備教好的力學(xué)性能。經(jīng)測量，在按鈕歸零位置，按鈕下方的彈簧有 的變形量，按找公式 ,經(jīng)計(jì)算可得彈簧預(yù)緊回復(fù)力為 ，也就是說，小于 的力是不能按動(dòng)按鈕的，故符合標(biāo)準(zhǔn)。 根據(jù) GB141662021 的規(guī)定，打開鎖扣的力應(yīng)該小于 137N，故符合標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)測量， ? =166 度； 根據(jù) 的計(jì)算， F1=。 32( 3 1 .5FF? ? ? ?） ????????????????? () 圖 鎖止片受力分析圖 F3n —— F3在圖 所示平面的法向分力； F1n —— F1在圖 所示平面的法向分力； 如圖 ，因?yàn)殒i止片兩端各自連著一個(gè)杠桿機(jī)構(gòu)，所以左右兩端F3n F3n F1n 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 汽車 安全帶鎖扣的設(shè)計(jì) 36 都會(huì)受到 F3的作用。 根據(jù)公式 ， ) 3 .5 9 3 1 .5F k x N? ? ? ? ?0彈 （ x 。 圖 受力過程圖 一 受力計(jì)算 設(shè)各個(gè)力都作用在同一水平面上， a 端的受力點(diǎn)在圓臺的圓心處。當(dāng)鎖止片從杠桿機(jī)構(gòu)得到的力克服了彈簧鋼片的壓力后，鎖舌就會(huì)被滑塊后的彈簧彈出鎖扣，從而釋放整 個(gè)安全帶。 圖 鎖扣鎖止時(shí)效果圖 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 汽車 安全帶鎖扣的設(shè)計(jì) 33 圖 按下按鈕后的鎖扣效果圖 受力分析 結(jié)合圖 ，來對釋放鎖扣時(shí)的受力狀況進(jìn)行分析。結(jié)合圖 和圖 能夠更加直觀地了解這個(gè)過程。當(dāng)鎖止片克服了彈簧鋼片的壓力后，鎖止片的下凹處 就被移出了鎖舌的孔槽，這樣鎖舌就會(huì)受到滑塊底下的彈簧的回復(fù)彈力，被彈出鎖扣。鎖止片兩側(cè)有兩個(gè)向外延伸的部分，而杠桿機(jī)構(gòu)的 b 端通過一個(gè)月牙槽套在了較長的外伸部分上。 釋放過程 當(dāng)向按鈕施加一個(gè)在規(guī)定范圍內(nèi)的力時(shí)，按鈕向下運(yùn)動(dòng)，由于按鈕兩側(cè)的下方是梯形的形狀，所以按鈕運(yùn)動(dòng)到一定位置時(shí)，會(huì)將作用在按鈕上14700N 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 汽車 安全帶鎖扣的設(shè)計(jì) 32 的力一部分施加到杠桿機(jī)構(gòu)上。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 汽車 安全帶鎖扣的設(shè)計(jì) 31 圖 鎖扣受到的實(shí)驗(yàn)載荷 根據(jù)圖 計(jì)算壓應(yīng)力 Nb FA? ? ??????????????????????? () NF —— 施加在鎖舌上的載荷， 14700NFN? ； A —— 鎖止片下凹處的截面積，經(jīng)測量， 210A mm? ； 根據(jù)公式 ， 得414700 1 0 0 . 6 81 4 . 6 1 0Nb F M P aA? ? ? ??； 經(jīng)查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》 P298 的表 218， 45 號鋼的許用抗壓強(qiáng)度 ? ? 600b MPa? ? 。由于施加在鎖舌上的實(shí)驗(yàn)載荷是沿著鎖舌方向的，所以理論上鎖止片不會(huì)因此被抬起。 0( ) 3 . 5 1 2 4 2F k x x N? ? ? ? ?彈 F0 max= F 彈 =42N 結(jié)論：鎖舌插入鎖扣需要最大的力為 42N。即 0FF? 彈 ?????????????? () F0—— 鎖扣 受到的外力； F 彈 —— 彈簧的回復(fù)力 ； 鎖舌越往鎖扣內(nèi)部移動(dòng)，受到的彈簧回復(fù)力越大，需要的外力也就越大。當(dāng)鎖舌接觸到滑塊，并繼續(xù)沿著力的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)受到彈簧回復(fù)力的阻撓。經(jīng)測量， ? =166 度； 設(shè)在鎖扣未鎖止時(shí)，彈簧鋼片的壓片 壓在鎖止片時(shí)正處于最大轉(zhuǎn)角處0 172? ?? ， max? = 0 1 7 2 1 6 6 6??? ? ? ? E—— 彈性模量， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》 P768 表 414，得320 6 10E M Pa?? ； I—— 慣性矩，查《材料力學(xué) 1》（第 2 版）附錄 C，得 312bhI? ，經(jīng)測量， h=1mm,b=5mm, 13 10Im??? . l—— 壓片長度，見圖 ，經(jīng)測量， l=19mm。 圖 受力過程圖 1） 鎖止片的受力計(jì)算 圖 鎖止后鎖舌與鎖止片的受力圖 F 彈 —— 滑塊后的彈簧的回復(fù)力 F1—— 彈簧剛片施加在下凹處的壓力，其方向與彈簧剛片的壓片角度有F1 F 彈 鎖舌 插入鎖舌的力 滑塊 鎖止片 彈簧鋼片的壓力 克服彈簧回復(fù)力 鎖止片卡入鎖舌的孔槽內(nèi) 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 汽車 安全帶鎖扣的設(shè)計(jì) 29 關(guān)。由于鎖舌的前端并沒有開孔槽，所以鎖止片不起作用，當(dāng)有孔槽部分的鎖舌進(jìn)入 鎖止區(qū)域時(shí)，鎖止片的下凹槽受到彈簧鋼片向下的回復(fù)力，往下運(yùn)動(dòng)，外伸塊擋住鎖舌的孔槽壁，使得鎖舌無法向鎖扣外撤出，圖 為受力過程圖。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 汽車 安全帶鎖扣的設(shè)計(jì) 27 圖 鎖舌開始插入鎖扣 圖 鎖扣鎖止效果圖 受力分析 鎖舌插入鎖扣后，先與滑塊的受力面接觸，將外界施加的下壓力傳遞給了滑塊。這樣就達(dá)到了鎖住鎖舌，從而固定安全帶的目的。鎖舌上也有與鎖止片的下凹處尺寸相匹配的孔槽。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 汽車 安全帶鎖扣的設(shè)計(jì) 25 圖 鎖扣結(jié)構(gòu)圖 圖 鎖扣背面結(jié)構(gòu)圖 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 汽車 安全帶鎖扣的設(shè)計(jì) 26 圖 鎖扣效果圖 鎖止過程 當(dāng)帶扣插入鎖扣中時(shí)，首先接觸滑塊的受力面，滑塊受力后，沿著導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)。連桿部分的長度一般由車身內(nèi)部具體情況而定，一般是 從駕駛室底部到座椅的這段距離。 材料： 45 號鋼 工藝：熱處理 圖 緊固片 鉚釘 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 汽車 安全帶鎖扣的設(shè)計(jì) 24 連桿 連桿一端是緊固螺帽，它能幫助緊固片將連桿的這一端固定在鎖扣內(nèi)部。 圖 彈簧鋼片 緊固片 緊固片蓋在連桿上，用鉚釘固定在底框上。壓片能夠在一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，且有回復(fù)力。見圖 。它的一面是為增加滑塊與鎖舌之間受力的寬度而做的筋板，頂端有倒角。圖 和 展示了杠桿機(jī)構(gòu)、鎖止片和底框 3 個(gè)有裝配關(guān)系的零部件的運(yùn)動(dòng)范圍。底面開了 2 個(gè)大的槽，一個(gè)裝有導(dǎo)軌，它是安裝和定位滑塊的。 材料： ABS 塑料 工藝：注塑 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 汽車 安全帶鎖扣的設(shè)計(jì) 20 圖 杠桿機(jī)構(gòu) 底框 底框的材料是 45 號鋼。 b 端中間開有一個(gè)月牙槽，因?yàn)楦軛U機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)范圍，即最大轉(zhuǎn)角較小，再加上杠桿機(jī)構(gòu)和鎖止片都是在繞著其支點(diǎn)作曲線運(yùn)動(dòng)，為了避免發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，或是無法接觸到對方，所以將槽設(shè)計(jì)成圖示的樣子。杠桿機(jī)構(gòu)以一個(gè)圓臺作為支點(diǎn)，支點(diǎn)定位在底框側(cè)壁的定位孔中，它離 b 端較近。見圖 。下方開有一傾斜的凹槽，彈簧鋼片壓在這上面。選用“碳素鋼 65Mn”作為材料，具體數(shù)據(jù)如下： 表 彈簧的參數(shù) 轉(zhuǎn)數(shù) 螺距 距離公差 12 2mm 角度公差 節(jié)距 旋向 2mm 右手 材料：碳素鋼 65Mn 工藝 ：淬火，回火 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 汽車 安全帶鎖扣的設(shè)計(jì) 18 圖 彈簧 鎖止片 鎖止片以 45 號鋼為材料。見圖 。 材料： ABS 塑料 工藝：注塑 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 汽車 安全帶鎖扣的設(shè)計(jì) 15 圖 按鈕 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 汽車 安全帶鎖扣的設(shè)計(jì) 16 圖 按鈕的非工作位置 圖 按鈕的行程終點(diǎn)的位置 鎖舌 鎖舌的材料一般一鋼材為主，我選用的是 45 號鋼。兩側(cè)延伸端能夠與 2 個(gè)杠桿機(jī)構(gòu)接觸。材料為塑料，顏色為紅色。底部也開有半圓槽，與 外殼合并后，形成一圓孔，供連桿穿過，見圖 。外形與外殼相匹配，兩側(cè)有與外殼兩側(cè)內(nèi)壁上的凹槽相匹配的凸起結(jié)構(gòu)。內(nèi)部有放置彈簧的平臺，彈簧的另一端與按鈕底部相連（見裝配圖）。正面開有安裝按鈕的位置。 適于做小尺寸彈簧 各種注塑 件 3 鎖扣的零部件設(shè)計(jì) 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 汽車 安全帶鎖扣的設(shè)計(jì) 13 外殼 外殼用塑料制作，造型應(yīng)美觀，加工平整， 無銳利的棱角和過大的間隙。 不透明，著色新好，無毒無味，有極為優(yōu)良的抗沖擊強(qiáng)度。 表 材料特點(diǎn)和性能一覽 材料名