工程機械車門門鎖設計解析

陳雷彬 許鐵巧 鄭洪權

摘 要：車門鎖是車身的主要零部件之一。門鎖設計在工程機械司機室開發(fā)過程中是一個相對獨立但又非常復雜的工作，門鎖設計水平的高低直接影響整車的品質。本文重點介紹了工程機械司機室門鎖設計方法，主要包括：布置方式、標準分析、檢驗方法等。通過流程和方法的介紹，明確車門門鎖設計流程，有助于提升產品的駕乘體驗和市場競爭力。

關鍵詞：門鎖設計;門鎖布置;車門設計

前言：

工程機械產品設計是一項龐大而復雜的工程，司機室應該是工程機械產品設計環(huán)節(jié)重點研究的零部件之一。

其中車門鎖作為控制司機室開閉的主要附件裝置，同時也是工程機械行業(yè)故障率偏高的一類零部件，如果設計不合理會導致車門卡滯和無法打開，導致整機無法繼續(xù)作業(yè)，影響比較嚴重。因此，如何更好設計車門鎖系統(tǒng)越來越被主機廠所重視。本文詳述了車門鎖系統(tǒng)設計的相關內容，以避免因設計原因造成車門鎖系統(tǒng)性能降低。

1 名詞定義

門鎖系統(tǒng)主要由門鎖實現(xiàn)，門鎖包含即鎖止車門的機構。包括鎖體、鎖扣、內外操縱機構和內外鎖止機構。車門鎖各模塊的連接大多采用拉桿式、拉線式和直接接觸式等方式構成。

鎖體：裝在車門上，與門柱上的鎖扣嚙合，以保持車門處于鎖緊位置的部件。

鎖扣：裝在車門立柱上，與鎖體嚙合，以保持車門處于鎖緊位置的部件。

全鎖緊位置：車門完全關閉時，鎖體與鎖扣所處的嚙合位置。

半鎖緊位置：車門不完全關閉時，鎖體與鎖扣所處的嚙合位置。

2 門鎖系統(tǒng)設計

門鎖系統(tǒng)設計不僅僅包含門鎖本身的設計，更重要的是在車門上的布置方式和影響門鎖故障的一系列其他零部件，比如車門強度、鉸鏈強度，密封條性能等，其中門鎖系統(tǒng)布置方式和車門強度對門鎖故障影響最大，因此本文重點講述門鎖系統(tǒng)布置方式和車門強度。

2.1 門鎖系統(tǒng)布置方式

針對工程機械框架式車門結構，車門面積較大，重量較重，同時車門剛度相對較弱，易受外力作用發(fā)生變形的現(xiàn)象，建議設計車門門鎖位置時參考以下布置方案：①汽車門鎖在Z 向上應位于上、下鉸鏈中心線之上，并盡可能靠近腰線;②車門長度與鉸鏈跨度之比（l/z）應小于3;③車門系統(tǒng)的重心應位于上、下鉸鏈與汽車門鎖組成的三角區(qū)域內;

該方案的優(yōu)點是汽車門鎖位置相對靠上， 既能提高車門系統(tǒng)的剛度，又能確保車門系統(tǒng)受力均勻。如圖1所示。

以某公司駕駛室車門（如圖2所示）為例，車門長度為1016mm，鉸鏈間距為350mm，因此l/z=1016/350=2.9，同時重心G位于上、下鉸鏈與汽車門鎖組成的三角區(qū)域內，鎖體布置比較靠近中間腰線部位，因此該車門門鎖理論布置是合理的。

2.2 車門設計要求

車門設計是影響車門門鎖設計的重要因素，車門主要包括車門鈑金件、玻璃、玻璃升降器、鉸鏈、門鎖、限位器、密封條、水切等部分組成（如圖3所示）。

因車門是構成司機室重要部分，而且和整車其他部分的配合較多，因此車門是司機室車身設計中十分重要而又相對獨立的一個部件， 車門的質量直接關系到車門鎖的可靠性。

車門應有足夠的扭轉剛度與下垂剛度，在車門設計過程中應開展相應的CAE分析，在設計車門時必須注意將車門的變形控制在一定的范圍內，以保證車身結構性能良好。車門具體性能參數(shù)見下表1：

3 標準研究

3.1 強度性能要求

GB/T 15086-2006《汽車門鎖及車門保持件的性能要求和試驗方法》、FMVSS 206《車門鎖和車門固定組件》、ECE R11《關于就門鎖和車門保持件方面的統(tǒng)一規(guī)定》中均要求鉸接式車門和滑移式車門（推拉門）滿足以下性能要求：

a. 門鎖的鎖體和鎖扣總成在半鎖緊位置和全鎖緊位置分別能承受與鎖體面垂直方向4.5KN和11KN的載荷，不得脫開。

b. 門鎖的鎖體和鎖扣總成在半鎖緊位置和全鎖緊位置分別能承受與鎖體面平行方向的4.5KN和9KN的載荷，均不得脫開;

3.2 耐久性要求

門鎖耐久性應滿足以下要求

3.2.1門鎖開閉耐久性

門鎖的鎖體和鎖扣嚙合開閉次數(shù)（以門鎖一個完全開閉循環(huán)為一次）應能保證100000次正常工作。

3.2.2 ?耐腐蝕性

門鎖金屬零件的電鍍層和化學處理層應符合QC/T 625-1999

3.2.3門鉸鏈耐久性

側面鉸鏈應進行100000次耐久性試驗，試驗后應能正常工作。

3.2.4門鉸鏈耐腐蝕性

門鉸鏈金屬零件的電鍍層和化學處理層應符合QC/T 625-1999。

3.2.5拉力要求

把手的任意點任意方向應能承受1000N的力而無永久變形。

4 檢驗方法

4.1 檢驗要求

每套產品需經制造商檢驗合格后才能出廠并附有產品質量合格文件，同時需司機室生產廠家進行每臺套檢驗，主機廠定期抽檢。

型式檢驗的產品應從出廠檢驗合格的同一批產品（至少100件）中抽取，數(shù)量不少于10件。其中縱向負荷試驗3件，橫向負荷試驗3件，耐久性試驗2件，耐腐蝕性試驗2件。4.2 試驗方法

4.2.1操作性能驗證

門鎖的操作性能驗證是門鎖最基本最重要的試驗驗證之一，其目的是驗證門鎖的開啟、關閉、鎖止等功能是否正常，門鎖開啟關閉的操作力和行程是否滿足圖紙或技術規(guī)范的要求。

門鎖操作性驗證需要對門鎖設計要求的所有功能進行驗證，如門鎖的內開啟功能、外開啟功能、鑰匙開啟功能等。除了操作功能外，還需要對門鎖開啟關閉的操作力，如門鎖內外開啟的操作力（見圖4）、鑰匙開啟的操作力、內外開啟的行程等。

4.2.2耐久性能驗證

門鎖耐久性能驗證是模擬工程機械門鎖在整個生命周期內在綜合環(huán)境下的耐用性能，通常門鎖的耐久性能驗證需要進行10萬次的試驗循環(huán)。在試驗的初始階段、過程階段以及結束階段還需要多次對門鎖的功能、操作力、行程等進行檢測。門鎖耐久試驗通常需要專門制作試驗臺架，并確保門鎖在試驗臺架上的安裝位置和安裝方式完全和車輛實際情況一致（見圖5）。

4.2.3 門鎖強度驗證

門鎖強度驗證主要是指門鎖橫向和縱向載荷的驗證，均是法規(guī)強制要求的。門鎖橫向和縱向載荷通常需要通過專門的工裝夾具來安裝門鎖并在拉力測試設備上進行驗證。一般情況下各汽車公司或門鎖零部件企業(yè)會采用計算的方式進行驗證。我國的GB 15086—2006 與全球技術法規(guī)GTR1 對門鎖橫向和縱向載荷的驗證有非常詳細的描述，具體內容可參考有關法規(guī)（見圖6）。

5 結論

工程機械門鎖是工程機械的重要部件，研究工程機械門鎖的技術要求與檢驗方法有助于更好的設計與開發(fā)工程機械門鎖。本論文指出工程機械門鎖的引用標準與有關定義，討論了工程機械門鎖的技術要求與檢驗方法。

參考文獻：

[1] 高保臣，轎車車門鎖的布置設計和行程匹配，汽車技術.1000-3703（2013）06-0032-03：32

[2] 盧璋，汽車門鎖法規(guī)以及驗證試驗研究，上海汽車.2013. 02：30

[3] 原井天，汽車車門設計流程及方法，農業(yè)裝備與車輛工程.1673-3142（2013）03-0012-05：12

[4] 宋策.丁祎.臧宏，框架式結構汽車門鎖系統(tǒng)布置匹配方法分析研究，汽車技術，1000-3703（2014）12-0001-04：1-2

（徐州重型機械公司，江蘇 徐州 221000）