汽車靠背鎖沖擊實驗失效及優(yōu)化

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摘要:對某車型后排座椅靠背行李箱沖擊實驗失效原因進(jìn)行深入分析,靠背鎖在行李箱沖擊實驗中發(fā)生自解鎖,導(dǎo)致靠背發(fā)生倒平失效。根據(jù)失效原因,對鎖的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明:優(yōu)化后的結(jié)構(gòu),滿足行李箱沖擊實驗要求,保障乘客安全,為汽車靠背鎖的設(shè)計和實驗提供參考。

關(guān)鍵詞:靠背;失效分析;鎖

引言

根據(jù)GB15083—2006規(guī)范,行李箱沖擊實驗需滿足:座椅調(diào)節(jié)裝置和鎖止裝置,允許產(chǎn)生變形、斷裂,但不允許失效,并保持在原位置[1]。經(jīng)過拆解失效樣件發(fā)現(xiàn):靠背骨架結(jié)構(gòu)完好、變形量小、焊縫無撕裂現(xiàn)象;靠背鎖功能正常、能正常鎖止和解鎖;解鎖系統(tǒng)功能正常,無預(yù)解鎖現(xiàn)象。同時靠背鎖的靜態(tài)強(qiáng)度滿足圖紙要求,CAE模擬滿足GB15083—2006規(guī)范?；诖?本文作者對行李箱實驗失效原因進(jìn)行深入分析:靠背鎖發(fā)生自解鎖,導(dǎo)致靠背發(fā)生倒平失效,通過優(yōu)化鎖的結(jié)構(gòu),解決失效問題。

1靠背鎖工作分析

由圖1靠背鎖結(jié)構(gòu)可知,鎖爪限制鎖葉旋轉(zhuǎn),從而保證鎖栓保持在鎖葉“U”型槽內(nèi),使座椅靠背保持在原位置。其中簧提供輔助鎖止作用,橡膠墊消除鎖栓和鎖葉“U”型槽之間的公差和間隙。方向拉動鎖爪,鎖爪逆時針旋轉(zhuǎn),鎖葉在簧的帶動下,順時針旋轉(zhuǎn),從而使鎖栓脫離鎖葉“U”型槽,實現(xiàn)解鎖。

2失效分析

2.1CAE有限元建模

利用某有限元軟件建立與行李箱沖擊實驗一致的有限元模型[1-2],如圖3所示。

2.2CAE有限元分析及結(jié)果

根據(jù)圖4的有限元模擬結(jié)果分析可知:(1)沖擊前(圖4(a)),鎖爪和鎖葉正常咬合,與設(shè)計狀態(tài)一致;(2)沖擊中(圖4(b)),鎖葉會順時針旋轉(zhuǎn),從而碰撞鎖爪,導(dǎo)致鎖爪逆時針旋轉(zhuǎn),有解鎖的趨勢,但鎖葉與鎖栓一致保持咬合狀態(tài),沒有出現(xiàn)鎖止失效;(3)沖擊后(圖4(c)),鎖爪和鎖葉未出現(xiàn)變形、斷裂等失效,且咬合正常,座椅靠背保持在原位置,實驗沒有失效。經(jīng)過上述分析,沖擊中鎖爪逆時針旋轉(zhuǎn),導(dǎo)致鎖爪有自解鎖趨勢,這可能是導(dǎo)致實驗失效的根本原因。如圖5所示,進(jìn)一步分析沖擊過程中鎖爪的狀態(tài):鎖葉在沖擊過程中碰撞鎖爪,鎖爪逆時針旋轉(zhuǎn),導(dǎo)致鎖爪發(fā)生4.68mm的自解鎖。根據(jù)圖紙要求,該靠背鎖的臨界解鎖行程為9mm。因此靠背鎖發(fā)生50%以上的自解鎖,很可能引發(fā)實驗自解鎖失效?？勘虫i理想鎖止?fàn)顟B(tài)是:靜態(tài)強(qiáng)度和動態(tài)強(qiáng)度時,鎖爪和鎖葉均保持在原位置。

3結(jié)構(gòu)優(yōu)化及CAE模擬

3.1結(jié)構(gòu)優(yōu)化

根據(jù)失效分析,對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,如圖6所示。由圖可知:(1)增加銷釘尺寸,將銷釘設(shè)為限位擋點,限制鎖葉在行李箱沖擊中的旋轉(zhuǎn)角度,防止鎖葉碰撞鎖爪。同時根據(jù)尺寸鏈計算,確定銷釘尺寸,保障鎖葉能正常鎖止,如圖6(a)所示。(2)在鎖葉與鎖爪碰撞點處做避讓(預(yù)留間隙),保證極限公差條件狀態(tài)下,鎖葉與鎖爪也不會發(fā)生碰撞,如圖6(b)所示。(3)因(2)中鎖葉與鎖爪之間有間隙,導(dǎo)致解鎖行程變化。所以如圖6(c)所示,鎖爪上增加解鎖行程限位點,保持解鎖行程不變。

3.2結(jié)構(gòu)優(yōu)化后有限元分析

CAE有限元分析如圖7所示。結(jié)構(gòu)優(yōu)化后,鎖葉在行李箱沖擊過程中有旋轉(zhuǎn),但在銷釘限制下,鎖葉與鎖爪沒有發(fā)生碰撞,鎖爪一直保持在原位置。通過CAE結(jié)果分析可知,靠背鎖結(jié)構(gòu)優(yōu)化后,能有效避免鎖葉與鎖爪碰撞,解決鎖爪自解鎖風(fēng)險。同時根據(jù)優(yōu)化結(jié)果下發(fā)變更,靠背順利通過行李箱沖擊實驗。證明靠背鎖結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施有效[3]。

4結(jié)論

(1)鎖葉與鎖爪發(fā)生碰撞是靠背鎖行李箱實驗失效的根本原因;(2)在CAE模擬動態(tài)實驗時,不能只看結(jié)果,需結(jié)合各部件關(guān)系和遠(yuǎn)動趨勢分析可能發(fā)生的風(fēng)險,從而指導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計。

作者：畢歡 馮敏 單位：重慶延鋒安道拓汽車部件系統(tǒng)有限公司