轿车行李箱盖铰链受力分析及在设计中的应用

1、图2左侧钱链的左侧视图轿车行李箱盖较链受力分析及在设计中的应用行李箱平衡较链，是指使用弹性元件，可以在行李箱盖开启和关闭时平衡盖重力的较链结构， 因为平衡狡链结构简单、有足够强度和可幕耐久等优点，大部分车型特别是中低档车型，基本上采 用这种结构的较链，其弹性元件采用扭杆。在行李箱盖使用过程中，一般要求启动开启装置后，能自动弹开一定高度，介在半开（一定的 打开角度）状态下要保持静止不动以防落下伤人，同时在最在打开位置时有足够的保持力，以防风 力作用下自行落下关闭。一.轿车行李箱盖平衡较链的受力分析1、钱链悄况介绍： 行李箱盖平衡较链简图如图1所示，图2为左侧较链的侧视图。图1行李箱绞链简图（只装

2、一边扭杆）从图2可以看出，扭杆的运动受钱链支架和联杆的约束，只能绕安装口旋转。因此，支架、较链、 联杆、扭杆构成了四连杆机构，其中钱链支架为固定杆，其它均可以活动。图2只为较链的侧视 图，实际零件并不在一个平面内。但是，把各零件投影到同一个平面内，并不影响受力分析，所以 可以把较链的四连机构看作一个平面四连杆机构来分析。此平面四连杆机构的受力如图3所示：图3：绞链平面四连杆机构的受力图（数据为设；的）图3中，AD表示较链支架，AB为扭杆，BC为联杆，CD为铉链，其长度如图所示，而四连杆的 之间角度41、d2、3和44的初始值（即行李箱盖较链全关时的角度）也已经在图3中表示。 另外，把扭杆的扭矩

3、记为Mt,而较链所受的重力（包含行李箱盖和较链本身）记为G,但是在分析 中，把G换为a力对D点的力矩可能更为方便，因此钱链CD就受到重力矩Mg的作用。显然，Mt 和比都为变量，随行李箱餃链的开启角度变化而改变。2、杆的受力分析：存在摩擦力作用时，BC杆不能视作为一根二力杆，在行李盖向上运动时，BC杆的受力如图4所 示。其中摩擦力作用的效果是一个摩擦力隅。另外，如果把图4中的摩擦力隅地和Me定义为正负 值，则图4可以用于行李箱盖打开和关闭时的受力。由图4可得以下:F1=F2Made(1)F3=Ff Lbc因为F1=F2和F3二內, 根据图5可得AB杆下面统一只使用Fi和F3列方程式。（扭杆）和C

4、D杆平衡方程：根据（1）、（2）和（3）并把LAB和LCD值代入，可得：如如 Mq）-1.203（Afffl+Mc） （cosyfct4Mn4j）3、运动分析：这里的分析，是使用行李箱盖的打开角度0来表示（4）式中的（13和44, 终找到平衡的条件。如果以打开角度0为变量，根据机械原理可得：从而简化方程并最lZad)C=ac- -ii -iji +2Lc3)LjuC08i=2LBc(ori-AD)FL+ji iA2a/ 朋可得：及:2180。-21阴4知360Mi-4则把式（5）至（10）、（14）和（15）结合起来计算，可以得出表2所示的i|算结果:根据上而和Md+MK其实表2中的Mt总是大

5、于Mg可以省略MU-Mf）的值，作岀曲线图7所显示的结果: Mt行李箱盖大约打开到95。至56。的范用内.MT打MG，的差值在士Mf的范a山表2和图7可以看到，内。山此可见，即可实现行李箱盖半开启时保持静止不动的状态。在上述角度范W外，扭杆的作用 扭矩大于车身固定阻力扭矩，可实现行李箱盖开启时自动弹起，而全开时有一定保持力。实测轿车 的行李箱盖半开保持静止不动的状态的下限约6。至8。，上限约为45。至48。，与计算的结果有一定 差距，但比较接近。实际上，开启机构启动后，行李箱盖在密封条的较在弹力下和上述的MT jMC的差值作用下 以一定的速度向上运动，过了 95。以后才减速因此最终行李箱盖打开

6、的角度可能是的15。.如果是153则行李箱盖弹起咼度在约为155MMo二.使用钱链受力分析结果对扭杆进行设计的应用轿车取消了原来装在行李箱盖内板上的工具箱（改用放在行李箱地板上），这样相对于铁链销 轴，整个行李箱盖的重力矩减少了约lO.lONo Mo因此，需要改变相关部件设计才能保证行李箱盖 半开平衡的要求。山于不太可能在行李箱上配重以增加其重量，而较链也很难变更增大摩擦力隅。因此主要的考 虑对象应该是ffl杆，即改变扭杆的扭矩。根据（9）式，可改变的量只有直径d和角度或者容易联想到把扭杆的开角闭角减小。因 为扭杆都是购买标准的线材加工，改变扭杼直径不实际，因此只能改变开角闭角。对于这个变化，

7、开角闭角减少20度，由于减少应力较大，衰减系数可取4%,则闭角扭矩减小 约11%,详细的推导如上，只给出如图8所示曲线，可以看到平衡的角度范H大约是17度57度。 使用设计变更后的扭杆可使行李箱盖开启时弹起高度约10-12CM,可保持静止状态的最大打开角度 约为5 0度，能较好满足使用的要求，证明分析结果是可以有效使用的。Mr图8扭杆设计改变后的行歹箱连宰衡角度范a三、结论：通过对轿车行李箱较链进行抽象简化建立模型，运用理论力学、运动学和材料力学的相关理论进行 分析，解决了以下问题：（1）选择合适的弹性元件参数，行李箱盖在打开时弹开适当高度，并在一定打开角度范M 内保持平衡状态，同时在全开时有