基于FTA的駕駛室門鎖開啟問題分析與改進

吳彩庭　張召春　肖揚國

摘 要：文章針對某工程機械駕駛室門鎖開啟手感較差問題，通過對各種影響門鎖開啟的因素進行詳細的故障樹分析，發現其根本原因為門鎖傳力機構匹配不佳、外開把手復位彈簧力過大。經過理論分析及樣機驗證，重新匹配門鎖傳動機構，優化復位彈簧的設計，解決了門鎖開啟問題，提升了車門開啟性能，并提供了一種全面分析和解決類似質量問題的方法。

關鍵詞：FTA 門鎖 開啟 行程 手感

Analysis and Improvement of Opening Problem of Cab Door Lock Based on FTA

Wu Caiting Zhang Zhaochun Xiao Yangguo

Abstract：Aiming at the problem that the door lock of a construction machinery has a poor opening feel， through a detailed fault tree analysis of various factors that affect the opening of the door lock， the article found that the root cause is poor matching of the door lock force transmission mechanism and outward opening， which leads to the problem of too large force of the handle return spring. After theoretical analysis and prototype verification， the article re-matched the door lock transmission mechanism， optimized the design of the return spring， solved the door lock opening problem， improved the door opening performance， and provided a comprehensive analysis and solution to similar quality problems.

Key words：FTA， door lock， opening， stroke， feel

在某工程機械駕駛室試制及驗證過程中，發現其門鎖開啟時操縱力較大、手感較澀，開啟過程中，手指能明顯感覺到壓痛感，容易給司乘人員造成車門被反鎖或門鎖出現故障的錯覺，影響了客戶體驗。經過多次開關門實驗，確定其問題主要表現為以下兩點：（1）門鎖開啟力偏大——平均值約為80N（最大達到90N），比同類車型開啟力（約60N）偏大約33%;（2）外開把手開啟行程占比偏低——開啟位置約為全行程的47%，明顯低于推薦值（60～70%）。

1 故障原因分析

利用故障樹分析（FTA）方法[1]，對可能的原因進行系統的診斷分析，選取車門鎖開啟手感差做為頂事件建立故障樹，通過對可能導致頂事件發生的原因進行進一步分解，形成了事件分析的故障樹。其故障樹分析圖如圖1所示。

針對駕駛室門鎖開啟問題故障樹分析圖，根據表1中所列底事件情況的調查分析，判斷各底事件是否為導致問題發生的相關原因項，以制定整改措施。其中，Y表示相關項，N表示不相關項。

2 系統優化設計

依據上述分析，確定從表1中2、3、7、9等四個相關項開展原因分析及質量改進。通過對門鎖開啟瞬間的受力情況進行分析，尋求關鍵影響因素并做改進。

2.1 門鎖傳力機構的優化設計

針對表1中鎖體與外開把手間傳動機構行程比不合理（費力機構）和傳動角不合理（傳動效率低）兩個問題（圖2），對門鎖傳力機構進行優化設計（圖3），形成門鎖傳力機構優化前后的對比簡圖（圖4）。

優化設計前后的主要參數對比如下：

a.開啟角：開啟把手全行程約30°，優化前為14°（47%），優化后為21°（70%）;

b.開啟力：優化前F1=F0*35/（sin124°*sin66°）*38=1.22*F0;優化后F1=F0*25/（sin113°*sin95°）*38=0.72*F0，力值降低比例為（1.22-0.72）/1.22=41%。

2.2 復位彈簧的優化設計

復位彈簧的主要作用是確保在無外力作用時，復位門鎖機構。通過調整復位彈簧參數與標桿車型一致，以改善門鎖開啟力。復位彈簧更改前后受力分析“位移-拉力”關系如圖5。

3 結論

按上述FTA方法全面分析可能導致門鎖開啟問題發生的原因，從中甑別出導致問題發生的真正原因，并依據分析結果實施相應的改進措施后，門鎖開啟行程和開啟力達到同類車型推薦值，手指壓痛感問題也得以消除。

1、優化復位彈簧的剛性和預變形量，可降低門鎖開啟力，同時保證門鎖相關機構復位性能不被削弱;

2、優化門鎖系統傳力機構中的連桿尺寸和位置，可在鎖體阻力不變的前提下，降低外開把手上所需要施加的開啟力;

3、門鎖系統傳動機構尺寸調整后，加大了外開把手開啟行程，門鎖開啟前的運動行程變大，可避免門鎖出現故障或被反鎖的錯覺，從而改善手感。

基于FTA的故障分析方法，能全面找出導致問題出現的可能因素，并有針對性的提出對策措施，對全面而徹底的查明故障原因并有效對策有很大幫助。

參考文獻：

[1]岳麗姣.某輕型客車換擋力偏大原因分析與改進[J].合肥工業大學學報（自然科學版），2012（11）：1465-1468.