D3侧门锁耐惯性力分析报告

1、 无锡忻润汽车安全系统有限公司研发中心30G耐惯性力计算报告 件号 D3左/右侧车门锁总成 件名 A36-6105100/200-110 2016-3-19无锡忻润汽车安全系统有限公司研发中心30G耐惯性力计算报告件名D3 左/右侧车门锁总成 件号A36-6105100/200-110计算依据1、 QC/T323-2007汽车门锁和车门保持件；2、 GB15086-2013汽车汽车门锁和车门保持件的性能要求和试验方法。结论 经计算，后门锁体总成（XRN352-6205301/300）的惯性载荷（30g）计算符合QC/T323-2007汽车门锁和车门保持件和GB15086-2013汽车汽车门锁和

2、车门保持件的性能要求和试验方法的要求。备注批 准： 审 核： 编 制： D3侧门锁的耐惯性力分析计算一、 分析目的：根据GB15086-2013汽车汽车门锁和车门保持件的性能要求和试验方法的要求，应对汽车受到30g的惯性作用时，可能引起门锁的自持状态进行分析，确保门锁的可靠、安全性，以便投入生产使用。二、 计算依据：1、根据GB15086-2013中规定的耐惯性力要求数据（a=30g）;2、将汽车假设为处于加速运动时，在垂直车门的方向受到30g的加速度的外作用力的作用下，根据静力学的分析计算方法来分析门锁处于的自持状态（锁紧还是打开状态）。三、 计算要点：1、据下列条件，评价门锁承受耐惯性负荷

3、的能力A对各零部件应能连续地施加冲击时的加速度，B 对弹簧力采用固紧位置的最大值与正常工作位置的最小值的平均值;C 摩擦力在计算过程中可以不予考虑;D 各部件的自重和惯性负载的分力可以不计。2、对门锁各机构的分析A 使得该门锁的棘爪、棘轮分离或啮合的机构中不可忽略的零件有件：棘爪、棘爪回位簧、棘轮、棘轮回位簧、外开扭簧、外开摇臂、外开连杆、内开摇臂，内开拉线。B 各零部件的惯性力对门锁开闭影响的分析。1 棘爪 该零件受到惯性力后，带动棘轮旋转，起使门锁打开的作用。2 棘爪回位簧该零件制止棘爪转动，起制止门锁打开的作用。3 棘轮该零件受到惯性力后，自行与锁扣分离，起使门锁打开的作用。4 棘轮回位

4、簧该零件制止棘轮转动，起制止门锁打开的作用。5 外开连杆 该零件受到惯性力后，驱动棘爪开启，起使门锁打开的作用。3、零件重心的确定A因计算时，惯性力的作用点需简化到各零件的重心上，故需求出各零件的重心；B零件重心的确认，用挂线法求重心与实际偏差极小，被其他许多方面所应用，是可行的。4、惯性力的求法根据牛顿第二定律，对于质量为m，加速度为a的物质，惯性力F为：F=ma (F-N m-Kg a-m/s2)因此，设物体的质量为m（即静重量G）加速度为30g，惯性力F为： F=m30g (F-N m-Kg g=9.8m/s2) (30g为GB15086中规定的数据)四、 计算结论1、当门锁受到+X,-

5、X,+Y,-Y,+Z,-Z方向的30g(294.2m/s2)的加速度时，各方向零部件解锁力矩小于锁止力矩，棘轮与棘爪保持在锁止状态；2、门锁在耐惯性力要求的设计上合理可靠。五、 计算过程：5.1侧门锁受惯性力有如下图所示的受力方向： 内开摇臂X向（前）X向（后） 图1.锁体X向受力示意图（1）Y向Y向 图2.锁体Y向受力示意图外开摇臂Z向Z向 图3.锁体Z受力示意图5.2 D3侧门锁需确定如下数据:编号名称重量（Kg）30g惯性力（N）1外开连杆m1=0.0273F1=8.03172外开摇臂m2=0.0143F2=4.20713内开拉丝m3=0.0052F3=1.52984内开摇臂m4=0.0

6、147F4=4.32475棘爪m5=0.0162F5=4.7666棘轮m6=0.038F6=11.17967棘爪回位簧8棘轮回位簧9外开扭簧表1.相关零件重量及30g惯性力侧门锁受30g纵向加速度计算过程中，锁体各零部件之间的摩擦力以及纵向方向的分力忽略不计，各零部件的中心位置由吊绳法和三维数模确定重心位置，由重力产生的加速度a=30g=294.2 m/s2。 5.3回位簧扭矩计算公式图3回位簧扭矩示意图T=(Ed4)/(3670Dn)note：-Round angle (degree) 扭转角度（度） d-spring dia（mm）弹簧直径（mm） n- number of effecti

7、ve coils工作圈数 E - modulus of the spring steel wire（2.06104Kg/mm2）弹簧材料的拉压模数（2.06104Kg/mm2） D- diameter of the spring steel wire弹簧钢丝的中径5.3.1棘爪回位簧的扭矩根据棘爪回位簧的实际状态及其材料组成得: d=1.4 D=14.6 n=3.25 =80 将数值代入式得棘爪回位簧的工作扭矩为：Ta=(Ed4)/(3670Dn)=2.077N.m5.3.2外开扭簧的扭矩根据外开扭簧的实际状态及其材料组成得: d=1.2 D=13.2 n=3 =95 将数值代入式得外开扭簧的

8、工作扭矩为：Tb=(Ed4)/(3670Dn)=0.262N.m5.3.3棘轮回位簧扭矩计算： Fc=(Gd4f1)/(8nD 3)+f0 其中：G：弹簧的切变模量；d：弹簧的线径；f1：变形量；n：弹簧的有限圈数；D：弹簧的中径； f0：弹簧的初拉力；根据棘轮回位簧的实际状态及其材料组成得: d=0.65 D=4.35 n=28 f1=25 将数值代入式得棘轮回位簧力为：Fc=(Gd4f1)/(8nD 3)+f0 =23NTc=23x0.0107=0.2461N.m锁体受+X向30g惯性力加速度：F30g方向（+X）+X向30g惯性力示意图锁体受+X向30g惯性力，在30g加速度惯性力作用下

9、，外开连杆、外开摇臂、棘轮、棘爪等运动方向加速度为零，不受惯性影响。锁体受到+X向30g惯性力加速度时，内开摇臂和内开拉丝受到的力矩为锁止力矩，并棘爪受棘爪回位簧的推力保持锁止状态，所以锁体在+X向30g加速度惯性合力矩后，不足以使棘爪回位簧达到开启位置，表明棘爪回位簧的力矩足以使门锁保持全锁紧位置。 锁体受-X向30g惯性力加速度：30g方向（-X）-X向30g惯性力示意图锁体受-X向30g惯性力，在30g加速度惯性力作用下，外开连杆、外开摇臂、棘轮、棘爪等运动方向加速度为零，不受惯性影响，如下图所示：内开摇臂F4 图8 锁体受X向30g惯性力受力示意图锁体受到-X向30g惯性力加速度时，只

10、有内开摇臂受到的力矩为解锁力矩，即锁体在-X向30g加速度惯性力作用下，解锁合力矩约为：T-x1=T4=F4L4 T-x1=4.32470.0005616=0.0024N.mT-x1:锁体受-X向30g加速度惯性力解锁合力矩；F4: 内开摇臂30g加速度惯性力；L8: 内开摇臂质心力距；锁体受-X向30g加速度惯性力作用下，棘轮、棘爪等惯性力加速度为零，棘爪受棘爪回位簧的推力保持锁止状态，故锁体在-X向30g加速度惯性力作用下，锁止合力矩约为：T-x2= Ta+Tb+Tc = 2.077+0.262+0.2461 =2.5851N.mT-x2:锁体受-X向30g加速度惯性力锁止合力矩；Ta：棘

11、爪回位簧锁止力矩；Tb：外开扭簧锁止力矩；Tc：棘轮回位簧锁止力矩；通过力矩比较：锁体在-X向30g惯性力作用下，解锁合力矩T-x1锁止合力矩T-x2,即锁体各零部件在受到30g惯性力合力矩后，不足以使棘爪回位簧达到开启位置，表明棘爪回位簧的力矩足以使门锁保持全锁紧位置。锁体受+Y向30g惯性力加速度：30g方向（+Y）+Y向30g惯性力示意图锁体受+Y向30g惯性力，在30g加速度惯性力作用下，内开摇臂、外开摇臂、外开连杆等运动方向加速度为零，不受惯性影响，棘爪的惯性力矩均为解锁力矩,棘轮的惯性力矩均为锁止力矩如下图所示：F5F6 图11 锁体受+Y向30g惯性力受力示意图在+Y向30g加速

12、度惯性力作用下，解锁合力矩约为： Ty1= T5= F5L5=4.7660.0089415=0.042615N.mT5：棘爪解锁合力矩；Ty1：锁体受+Y向30g加速度惯性力解锁合力矩；锁体受Y向30g加速度惯性力作用下，棘爪受棘爪回位簧的推力保持锁止状态，故锁体在Y向30g加速度惯性力作用下，锁止合力矩为：Ty2=Ta+Tb+Tc+T6 = 2.077+0.262+0.2461+F6L6 =2.5851+11.17960.0017203 =2.6043N.mTy2:锁体受+Y向30g加速度惯性力锁止合力矩；Ta：棘爪回位簧锁止力矩；Tb：外开扭簧锁止力矩；Tc：棘轮回位簧锁止力矩；T6：棘轮

13、锁止合力矩；通过力矩比较：锁体在+Y向30g惯性力作用下，解锁合力矩Ty1锁止合力矩Ty2,即锁体各零部件在受到30g惯性力合力矩后，不足以使棘爪回位簧达到开启位置，表明棘爪回位簧的力矩足以使门锁保持全锁紧位置。锁体受-Y向30g惯性力加速度：30g方向（-Y） -Y向30g惯性力示意图锁体受-Y向30g惯性力，在30g加速度惯性力作用下，各开启件固定在门锁上后不受惯性力影响，棘爪惯性力矩为锁止力矩，棘轮在-Y向30g加速度惯性力作用下，解锁合力矩约为：T-y1=T6T-y1= F6L6 =11.17960.0017203 =0.01923N.mT-y1：锁体受Y向30g惯性力作用下解锁力矩；

14、T6：棘轮解锁合力矩；受力如下图所示：F6F5 锁体受Y向30g惯性力受力示意图 锁体受-Y向30g加速度惯性力作用下，棘爪受棘爪回位簧的推力保持锁止状态，故锁体在-Y向30g加速度惯性力作用下，锁止合力矩为：T-y2= Ta+Tb+Tc+T5 = Ta+Tb+Tc+F5L5 =2.5851+4.7660.0089415 =2.6277N.mT-y2:锁体受-Y向30g加速度惯性力锁止合力矩；Ta：棘爪回位簧锁止力矩；Tb：外开扭簧锁止力矩；Tc：棘轮回位簧锁止力矩；T5：棘爪锁止合力矩； 通过力矩比较：锁体在-Y向30g惯性力作用下，解锁合力矩T-y1锁止合力矩T-y2,即锁体各零部件受到3

15、0g惯性力合力矩后，不足以使棘爪回位簧达到开启位置，表明棘爪回位簧的力矩足以使门锁保持全锁紧位置。 锁体受+Z向30g惯性力加速度：30g方向（+Z）-Y向30g惯性力示意图锁体受+Z向30g惯性力，在30g加速度惯性力作用下，内开摇臂、外开摇臂、棘轮、棘爪惯性力矩为解锁力矩，解锁合力矩约为：T+z1=T2+T4+T5+T6= F2L2+ F4L4+ F5L5+ F6L6 =4.20710.0203619+4.32470.0042576+4.766 0.0087702+11.17960.0015771 =0.163535N.mT+z1：锁体受+Z向30g惯性力作用下解锁力矩；T2：外开摇臂解锁

16、合力矩；T4：内开摇臂解锁合力矩；T5：棘爪解锁合力矩；T6：棘轮解锁合力矩；受力如下图所示：F2F5 F6F4锁体受+Z向30g惯性力受力示意图 锁体受+Z向30g加速度惯性力作用下，棘爪受棘爪回位簧的推力保持锁止状态，故锁体在-Y向30g加速度惯性力作用下，锁止合力矩为：T-Z2= Ta+Tb+Tc = Ta+Tb+Tc =2.5851N.mT+Z2:锁体受-Y向30g加速度惯性力锁止合力矩；Ta：棘爪回位簧锁止力矩；Tb：外开扭簧锁止力矩；Tc：棘轮回位簧锁止力矩；通过力矩比较：锁体在+Z向30g惯性力作用下，解锁合力矩T-+Z1锁止合力矩T+Z2,即锁体各零部件受到30g惯性力合力矩后，不足以使棘爪回位簧达到开启位置，表明棘爪回位簧的力矩足以使门锁保持全锁紧位置。反之，锁体