汽車車門鎖扣結構強度試驗研究

秦濤，李斌，蔡元初

(1.湖北文理學院機械工程學院，湖北襄陽 441053;2.湖北航宇精工科技有限公司，湖北襄陽 441002)

0 引言

汽車車門鎖扣總成是一種連接車門與車身并實現汽車車門鎖緊所必備的零部件。在車門正常關閉過程中，通過汽車門鎖的卡板和止動爪的嚙合，與車門鎖扣咬合實現汽車車門的鎖緊[1]。因此，必須要求其具備良好的防盜性能，以保證駕駛員和乘客在行車和泊車過程中的人身安全和財產安全，同時要求車輛在行駛或發生碰撞時，車門不得自動打開，但碰撞后車門必須可以正常開啟[2]，這對汽車車門鎖扣總成的結構要求至關重要。

鑒于車門鎖扣總成是保證車輛安全性的重要組成部分，它的好壞和尺寸直接影響到消費者的切身利益。鎖扣作為汽車車門鎖緊機構的主要承載結構[3]，對其強度具有較高的要求，換句話說，鎖扣的強度高低直接關系到顧客的生命安全。

目前市面上已存在一些車門鎖扣總成結構[4-5]，為改善之前車門鎖扣產品存在的局部應力集中問題，增大鎖扣折彎圓弧半徑和鎖扣與底板鉚接接觸面積，設計開發了一種改進的車門鎖扣結構，由于其結構尺寸較小，通過有限元分析容易造成局部應力集中[6]，故在微控電子拉力試驗機上進行強度試驗，驗證該鎖扣結構設計的安全性。

1 車門鎖扣模型

新改進的車門鎖扣結構實體模型圖如圖1所示，由底板和鎖扣組成，其材料參數如表1所示。

圖1 車門鎖扣結構圖

名稱材料泊松比彈性模量/GPa屈服強度/MPa底板SAPH4400.3216305鎖扣MFT80.286213640

2 工況分析

根據設計要求，車門鎖扣需要滿足3個方向的強度要求，即在每個方向的極限載荷作用下，鎖扣不發生斷裂。在實際工作中，底板通過兩圓孔安裝在汽車車門上，因此對底板圓孔添加固定約束；載荷主要作用在鎖扣上，根據載荷的方向不同作用位置不同，具體的工況設置如圖2所示，分別列出了車門鎖扣系統在3種工況下的載荷和邊界條件，其載荷大小如表2所示。要求在3種極限載荷下可以發生塑性變形，但是不能斷裂。

圖2 車門鎖扣工況圖

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3 試驗分析

根據車門鎖扣工況特點及設計要求，加工若干鎖扣實物，分成3組，每組對應一個工況。為了保證試驗的準確性，每個工況做6次試驗，如圖3所示為縱向載荷的6個試驗樣件，其他兩個工況類似。

圖3 縱向試驗工件圖

準備好3個工況的試驗樣件后，在拉伸試驗機上進行拉伸測試。該試驗采用微控電子拉力試驗機進行強度測試，其最大拉力為50 kN，在具體試驗中試驗環境如表3所示。

表3 拉伸試驗環境

將底板裝夾在試驗夾具上并安裝到試驗臺上進行試驗，3個工況下的試驗環境如圖4所示。在試驗過程中，逐步增加載荷大小，在滿足表2載荷要求時，直到鎖扣發生變形停止加載，若在中間載荷作用下鎖扣發生斷裂，直接停止加載。

圖4 3個工況下的試驗環境圖

通過拉伸試驗，得到3個工況下18個樣件在發生變形時的最大承載力，如表4所示，可知18個樣件均滿足設計要求。為了體現載荷的加載趨勢，以縱向載荷第3個樣件為例(3#)，給出其加載曲線，如圖5所示，其加載的力峰值為15.46 kN，此時車門鎖扣的最大位移為1.75 mm，并沒有發生斷裂，說明文中新改進的結構合理。

表4 拉伸試驗結果

圖5 3#樣件加載示意圖

4 結論

文中對一種汽車車門鎖扣進行了局部改進優化，通過拉伸試驗分析該結構在3個工況下的強度狀況。將每個工況分成6組，在微控電子拉力試驗機上進行拉伸試驗，結果表明文中改進的車門鎖扣滿足強度要求，能夠保證汽車行駛過程中車門的安全性。