汽车车门锁扣结构强度试验研究

DOI：10.19466/ki.1674-1986.2019.03.010
汽车车门锁扣结构强度试验研究
秦涛'，李斌2,蔡元初$
(1.湖北文理学院机械工程学院，湖北襄阳441053；
2.湖北航宇精工科技有限公司，湖北襄阳441002)
摘要：汽车车门锁扣总成是一种与汽车门锁配合实现车门锁紧的锁紧机构，车门锁扣的强度高低直接关系到汽车行驶的安全。

对一款新改进的车门锁扣在微控电子拉力试验机上进行3个工况的极限拉伸试验，结果表明：新改进的车门锁扣满足强度要求,能够保证汽车行驶过程中车门的安全性。

关键词：汽车；车门锁扣总成；强度试验
中图分类号：TP391.7文献标志码：B文章编号：1674-1986(2019)03-043-03
Study on Structural Strength Test of Automobile Door Lock
QIN Tao1,LI Bin2,CAI Yuanchu2
(1.School of Mechanical Engineering,Hubei University of Arts and Science,Xiangyang Hubei441053,China；
2.Hubei All Precision Manufacturing Technology Co.,Ltd.,Xiangyang Hubei441002,China)
Abstract:Automobile door lock assembly is a kind of lock mechanism which can cooperate with the automobile door lock to realize locking for the automobile door.The strength of the lock is directly related to the safety of passengers during the driving process.A new improved door lock was presented and the structural strength test was carried out including three working conditions on the micro-controlled electronic tensile testing machine.The test results show that the improved door lock meets the requirements of strength and can guarantee the safety of passengers.
Keywords:Automobile；Door lock assembly；Strength test
0引言
汽车车门锁扣总成是一种连接车门与车身并实现汽车车门锁紧所必备的零部件。

在车门正常关闭过程中，通过汽车门锁的卡板和止动爪的啮合，与车门锁扣咬合实现汽车车门的锁紧⑴。

因此，必须要求其具备良好的防盗性能，以保证驾驶员和乘客在行车和泊车过程中的人身安全和财产安全，同时要求车辆在行驶或发生碰撞时，车门不得自动打开，但碰撞后车门必须可以正常开启⑵，这对汽车车门锁扣总成的结构要求至关重要。

鉴于车门锁扣总成是保证车辆安全性的重要组成部分，它的好坏和尺寸直接影响到消费者的切身利益。

锁扣作为汽车车门锁紧机构的主要承载结构⑶，对其强度具有较高的要求，换句话说，锁扣的强度高低直接关系到顾客的生命安全。

目前市面上已存在一些车门锁扣总成结构"F,为改善之前车门锁扣产品存在的局部应力集中问题，增大锁扣折弯圆弧半径和锁扣与底板钏接接触面积，设计开发了一种改进的车门锁扣结构，由于其结构尺寸较小，通过有限元分析容易造成局部应力集中3,故在微控电子拉力试验机上进行强度试验，验证该锁扣结构设计的安全性。

1车门锁扣模型
新改进的车门锁扣结构实体模型图如图1所示，由底板和锁扣组成，其材料参数如表1所示。

锁扣
底板
图1车门锁扣结构图
表1车门锁扣材料属性表
名称材料泊松比弹性模量/GPa屈服强度/MPa 底板SAPH4400.3216305
锁扣MFT80.286213640
收稿日期：2018-10-22
基金项目：湖北省技术创新专项高校产学研合作后补助项目(2017AFB152；2018AFB197)；湖北文理学院教师科研能力培育基金"双百行动计划”专项项目(PYSB2018041)
作者简介：秦涛(1987—),男，博士，讲师，主要研究方向为智能制造及机器人技术。

E-mail：heu_qt@0
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研究与开发
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2工况分析
根据设计要求，车门锁扣需要满足3个方向的强度要求，
即在每个方向的极限载荷作用下，锁扣不发生断裂。

在实际工 作中，底板通过两圆孔安装在汽车车门上，因此对底板圆孔添 加固定约束；载荷主要作用在锁扣上，根据载荷的方向不同作 用位置不同，具体的工况设置如图2所示，分别列出了车门锁
扣系统在3种工况下的载荷和边界条件，其载荷大小如表2所
示。

要求在3种极限载荷下可以发生塑性变形，但是不能
断裂。

图2车门锁扣工况图
表2车门锁扣工况分析
N
工况X 方向y 方向Z 方向纵向载荷0
13 350
横向载荷016 5000垂向载荷
13 350
3试验分析
根据车门锁扣工况特点及设计要求，加工若干锁扣实物,
分成3组，每组对应一个工况。

为了保证试验的准确性，每个 工况做6次试验，如图3所示为纵向载荷的6个试验样件，其
他两个工况类似。

图3纵向试验工件图
准备好3个工况的试验样件后，在拉伸试验机上进行拉伸
测试。

该试验采用微控电子拉力试验机进行强度测试，其最大 拉力为50 kN,在具体试验中试验环境如表3所示。

表3拉伸试验环境
环境温度/*
空气相对湿度/%
大气压力/kPa
12-28
45-75
86-106
将底板装夹在试验夹具上并安装到试验台上进行试验，3
个工况下的试验环境如图4所示。

在试验过程中，逐步增加载
荷大小，在满足表2载荷要求时，直到锁扣发生变形停止加
载，若在中间载荷作用下锁扣发生断裂，直接停止加载。

(a)纵向载荷(b)横向载荷(c)垂向载荷
图4 3个工况下的试验环境图
通过拉伸试验，得到3个工况下18个样件在发生变形时
的最大承载力，如表4所示，可知18个样件均满足设计要求。

为了体现载荷的加载趋势，以纵向载荷第3个样件为例(3#),
给出其加载曲线，如图5所示，其加载的力峰值为15.46 kN, 此时车门锁扣的最大位移为1.75 mm,并没有发生断裂，说明
文中新改进的结构合理。

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表4拉伸试验结果
编号载荷方向试验结果/kN结果判定编号载荷方向试验结果/kN结果判定1#纵向>25.27合格10#横向>25.32合格2#纵向>20.80合格11#横向>25.14合格3#纵向>15.46合格12#横向>21.52合格4#纵向>15.00合格13#垂向>15.14合格5#纵向>15.62合格14#垂向>15.21合格6#纵向>14.95合格15#垂向>14.65合格7#横向->22.62合格16#垂向>14.15合格8#横向>25.11合格17#垂向>14.18合格9#横向>25.25合格18#垂向>14.86合格
图53#样件加载示意图
4结论
文中对一种汽车车门锁扣进行了局部改进优化，通过拉伸试验分析该结构在3个工况下的强度状况。

将每个工况分成6组，在微控电子拉力试验机上进行拉伸试验，结果表明文中改进的车门锁扣满足强度要求，能够保证汽车行驶过程中车门的安全性。

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汽车启停技术给铅酸电池带来新机遇
近日，卡博特高性能材料事业部能源材料业务市场开发经理P ATANASSOVA博士在国际电池创新联盟(Consortium for Battery Innovation,CBI,原国际先进铅酸蓄电池联合会ALABC)中国年会上接受媒体采访时指出，目前整个铅酸行业的发展面临着很多压力，譬如来自锂电池等其他可替代方案的冲击。

而在应用端，特别是汽车和储能行业，对改善动态充电接受能力(Dynamic Charging Acceptance,DCA)、轻量化、减少电解液损耗和提升循环寿命都提出了越来越高的要求。

但是一些新兴的应用如汽车启停技术和储能也给铅酸行业带来了新的机遇其中，针对汽车启停电池，在维持4〜5年的寿命并保障正常冷启动和低失水的前提下，将DCA至少提高到目前2〜3倍的水平，显得尤为迫切。

同时，在各个国家严格控制二氧化碳的大环境下，微混动力汽车可能会迎来快速增长，而这类应用会要求电池满足更高的动态充电接受能力(DCA)。

此外，铅酸电池未来可能作为备用电源被应用到纯电动汽车里。

当引擎停止工作且车内的锂电池断开或在低温下运行不良时，备用铅酸电池就可以发挥作用，从而保障安全出行。

在这种应用中，电池的低温性能和体积就显得尤为重要。

虽然铅酸电池在初始成本比较中有优势，但如果不能显著提升其使用寿命，锂电方案的总体成本将可能更胜•筹。

因此，拥有130多年的碳材料设计和开发经验的卡博特凭借其领先的颗粒和配方设计能力，其位于美国比尔里卡和上海的科学家们正在携手共同开发用于下一代铅酸电池的高性能碳添加剂，来提高其DCA和循环寿命，以满足新兴应用领域对铅酸电池的需求。

(来源：俞庆华)
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