汽車行李箱蓋鉸鏈分析及優(yōu)化

1、汽車行李箱采用的天盛鉸鏈傳動系統(tǒng)是基于純手動開關后備箱而設計的，其最優(yōu)化目標是行李箱手動開啟處的開啟力最小，而電動開啟行李箱則是從行李箱鉸鏈的支撐端施力驅動后備箱整體開啟和關閉，其在開啟過程中是一個相對費力的過程。因此，在汽車行李箱蓋電動化開發(fā)過程中，要在不影響原行李箱運動、位置關系的同時，對行李箱系統(tǒng)的四連桿鉸鏈進行優(yōu)化，以增加電驅動端力臂長度，減小電驅動所需扭矩。但是汽車行李箱開啟機構較復雜，傳統(tǒng)的設計計算難以提供準確、全面的數(shù)據(jù)來

2、支撐系統(tǒng)的優(yōu)化設計。通過對機構的動力學仿真，可以更準確地獲得機構在任意位置的運動狀態(tài)和受力情況，對于確定合理的機構設計方案有非常大的意義。行李箱開啟機構是一種多連桿機構，動力學仿真的方法已經(jīng)在某些連桿機構的動力學特性方面得到了應用；一些研究在仿真的基礎上對機構參數(shù)進行了優(yōu)化設計，為汽車尾箱的動力學研究提供了研究基礎和經(jīng)驗。近來動力學仿真的方法開始在汽車的機構設計方面得到應用，研究對象有鉸接式自卸汽車在隨機路面下的平順性，電動剪式車門不同

3、開啟速度時所需的轉矩及功率，轎車車門鉸鏈、車門前側分縫線、行李箱蓋扭桿彈簧的布置等，這些研究證明了采用動力學仿真方法來輔助汽車連桿機構設計的可行性。因此，本文擬基于Adams對行李箱蓋手動開啟和電動開啟力進行動力學仿真分析，通過實驗驗證仿真的有效性，并基于動力學系統(tǒng)模型對行李箱的鉸鏈機構進行優(yōu)化設計，確保行李箱電動化的順利實現(xiàn)。1Adams仿真建模1.1Adams模型在計算機輔助三維交互應用軟件(CAIA）中建立行李箱系統(tǒng)閉合狀態(tài)的裝配

4、體模型，如圖1所示，其中，A處為手動開啟施力點，B處為電動開啟施力點。為使鉸鏈的受力狀況更逼近真實情況，建模時將鉸鏈負載端物體與驅動端物體都考慮在模型中，模型最終包含13個幾何體：行李箱蓋、左鉸鏈底座、左鉸鏈拉桿1、左鉸鏈撐桿、左鉸鏈連桿、右鉸鏈底座、右鉸鏈拉桿1、右鉸鏈撐桿、右鉸鏈連桿、拉桿2、曲柄、減速器輸出軸以及減速器殼體，如圖2所示。底座和減速器殼體都與車身固結在一起，連桿與行李箱蓋固結在一起，左鉸鏈本體通過拉桿2、曲柄與減速器

5、輸出軸相連。將原始鉸鏈總成(全關狀態(tài)）數(shù)據(jù)導入到裝配環(huán)境下，固定住兩鉸鏈的坐標位置，以它們的位置為參考將模型中所有零件的位置約束住，則裝配好的模型就是整車坐標下行李箱系統(tǒng)全關狀態(tài)下的幾何模型。將裝配好的模型導入到機械系統(tǒng)自動動力學了11個旋轉副；有相同運動軌跡的件采用固聯(lián)副約束，由此整個系統(tǒng)的自由度為11x611x54x6=13。負值表明系統(tǒng)處于過約束狀態(tài)，要想使系統(tǒng)運動必須解除多余的約束。因點一線副只約束一個方向的自由度，所以解決過約

6、束的辦法是采用點一線副取代部分旋轉副，將重復約束的自由度釋放出來。1.3模型屬性定義各運動副的動摩擦因數(shù)為0.1，靜摩擦因數(shù)為0.3。利用CATIA的測量功能將該系統(tǒng)各部件的質量、繞x，y，Z軸的主轉動慣量、質心點坐標提取出來，如表1所示。按提取的值，在ADAMS中修改部件的質量屬性。1.4氣彈簧力施加對于安裝于原車鉸鏈上的氣彈簧，根據(jù)氣彈簧的實驗剛度參數(shù)值(見表2），建立彈簧的作用力一長度的Spline曲線，在氣彈簧兩端的作用點之間建