汽车设计-汽车行李箱扭簧设计计算方法规范模板

1、XX公司企业规范编号 XXXX-XXXX行李箱扭簧设计计算方法（修订）XXXX发布行李箱扭簧设计计算方法规范1范围本规范规定了行李箱扭簧的技术要求、试验方法和汁算方法。本规范适用于三厢车鹅颈式（弓形）狡链所配用的行李箱扭簧产品。2引用标准下列文件中对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 230. 1-2009金属材料 洛氏硬度试验 第1部分：试验方法GB/T 1222-2007 弹簧钢GB/T 1805-2001 弹簧术语GB/T 18983-2003油淬火回火弹簧钢丝3术语

2、和定义3.1行李箱扭簧作为平衡铁链的弹性元件之一，占有有效空间小，易于安装，是一种较好的结构型式。其工作原 理是通过扭转产生弹性变形输出力矩。3.2鹅颈式（弓形）较链鹅颈式（弓形）铁链是使用弹性元件，可以在行李箱盖开启或关闭过程中平衡行李箱盖重力矩的 较链结构,因其形状类似于鹅颈而得名。该狡链形式结构简单、制造工艺容易、有足够强度、可靠耐久 及成本较低等优点，目前在中低档三厢车型中广泛应用。3.3剪切弹性模呈（G）材料的力学性能指标之一，是材料在纯剪切应力状态下，应力低于比例极限时切应力与切应变的 比值。它代表着材料抵抗切应变的能力，模量大，则表示材料的刚性强。目前几种常用的扭簧材料剪 切弹性

3、模量见表1所示。表1扭簧材料的剪切弹性模呈材料牌号剪切弹性模量（MPa）65Mn7800060Si2MnA790003.4行李箱盖重力矩行李箱盖重力臂是随行李箱盖开启角度的变化而变化。行李箱盖在开闭过程中.钱链旋转中心与行李箱盖重心（如图1所示）的距离L是一个泄值。则行李箱在开闭过程任意位置的重力臂为：LG = ZzCos(Q-Y)其中&为行李箱开启角度；Y为行李箱盖重心和较琏旋转中心的连线与XY平面的夹角。 由此可得行李箱重力矩：MG = mgLcos（ 一 Y）其中m为行李箱盖质量。图1行李箱盖重心位置示意图3.5扭簧扭矩扭簧是淬火弹簧钢丝按一左形状弯曲而成。扭簧的扭矩Mr与扭簧的直径d、

4、有效长度L、扭转角 度以及扭簧材料的剪切弹性模量G有关。732L1804技术要求 4.1扭簧表而不允许出现裂纹及易产生疲劳断裂的损伤，两端头不允许有明显的毛刺及马蹄形。2扭簧材料选用弹簧钢（执行GB/T 1222-2007标准）或油淬火 回火弹簧钢丝（执行GB/T 18983-2003 标准）。4.3扭簧成型后，淬火后硬度为45HRC55HRCO4.4扭簧应按照规定程序批准的图样和相关技术要求制造，并符合本规范的要求。4. 5扭簧的扭矩特性应在按照规泄程序批准的图样中具体显现。4.6扭簧经疲劳试验1万次不应发生断裂，疲劳试验后表面不应出现肉眼可见的裂纹，且刚度变化不大 于5%。4. 7扭簧表而

5、处理方式按Q/ZTB 06. 002-2012标准执行。4.8扭簧需满足Q/ZTB 07. 025-2012中的禁限用物质要求。4.9扭簧设汁时要考虑Y向窜动量，避免因留有过多窜动量而造成扭簧移位后其它部件干涉。设计时可 考虑如下方案避免扭簧Y向移位：图2扭簧圆角根部与铁链安装支座有4. 6间隙，扭簧可以丫窜动。图3 更改后消除扭簧圆角与铁链安装支座的间隙，通过扭簧圆角与安装支座Y向限位。图3 （更改后）图2 （更改前）5试验方法5.1扭簧材料试验5.1.1弹簧钢材料按GB/T 1222-2007标准执行。5.1.2汕淬火回火弹簧钢丝材料按GB/T 18983-2003标准执行。2材料硬度检测

6、按GB/T 230. 1-2009标准执行。5.3疲劳试验5. 3.1试验要求在常温下模拟实车工作状态往复扭转1万次测试。5. 3.2试验设备疲劳试验机或轿车四门两盖试验台。5.4盐雾试验扭簧表而处理层的盐雾试验方法按Q/ZTB 06. 002-2012标准执行。5.5禁限用物质检测按Q/ZTB 07. 025-2012标准执行。6计算方法1模型建立根据狡链结构及安装示意可知，狡链安装支架为固定件，钱链、联杆及扭簧则是活动件，扭簧通过 联杆随狡链作旋转运动（见图2）。对图2进行简化，即可得简单的四连杆机构（见图3）,其中AB为狡 链安装支架，AC为狡链，BD为扭簧，CD为联杆。图3简化后四连杆

7、结构示意图图2较链结构及安装示意图6.2受力分析当打开行李箱盖锁时，行李箱盖由关闭状态打开，扭簧产生较大的弹性势能被释放出来，克服行 李箱盖重力矩，行李箱盖在关闭状态的开启弹力15N左右（拆下密封条）：当行李箱盖开启至30 IoOmm髙度时，扭力弹簧扭矩与行李箱盖重力矩平衡，该点为下平衡点；此后，行李箱盖重力矩稍大于 扭簧扭矩，用户比较轻地上举行李箱盖；当行李箱盖开启至40060Omin髙度时，扭簧扭矩与行李箱盖 重力矩再次平衡，该点为上平衡点：越过上平衡点，扭簧扭矩大于重力矩，行李箱盖会自动弹至最大 开启角度。在最大开启角度位置，需保证在开启方向弹力在20N左右，以免行李箱盖因风力或在斜坡上

8、 自动关闭。当关闭全开状态的行李箱盖时，首先克服在该状态下弹力（约20N）,然后越过上平衡点，借着惯 性，可以轻松地把行李箱盖关闭。6.3参数求解行李箱盖在开启和关闭的瞬间所受的弹力分别约15N和20N,通过换算即可得各自力矩，该力矩即 手部作用力，用Ma表示。因为左右两根扭簧共同作用完成行李箱盖的开启和关闭，在计算时需考虑两根扭力弹簧产生的扭 矩。期外，扭簧在焊装车间装车后，在受力状态下（一般行李箱盖开启约10左右）随车身经过涂装 车间的电泳烘烤、中涂烘烤、而漆烘烤等多次髙温处理，扭力弹簧发生衰减。根据经验值，扭力弹簧 的弹性势能会损失15%-25%,基本取值20%。则手臂作用力矩、扭簧扭矩

9、及重力矩的关系为：MT 20.8-Mw = MG根据扭簧扭矩及重力矩的左义以及行李箱盖在开闭过程中的受力分析，按照行李箱盖开启以及关 闭瞬间的受力情况可计算求得扭簧的直径d以及扭转角度。对于扭转角度可拆分为扭力弹簧初始角度与扭力弹簧在最大开启时的转角B的求和（见图4）,其中扭力弹簧初始角度U与扭转角度中的关系可根据DMlJ模型分析来获得（见图5）,由此即可求 得扭力弹簧在最大开启时的转角O图5 DMU分析。与e关系曲线6.4基于EXCEL的性能抬标优化根据以上所提及和求得的参数运用EXCEL的公式和图表建立扭力弹簧开发程序，绘制出行李箱盖重 力矩和扭簧扭矩与行李箱盖开启角度关系图，如图6所示。10005 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95开启角度（）OOOOO6 5 4 3 2 N)重力矩哀减后总成扭