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后背门铰链机构的运动分析及修改设计

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天宇 发表于 2014-10-25 23:26:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
   车门是车身上重要部件之一,按其开启方式分为顺开式、逆开式、水平移动式、上掀式和折叠式等几种。
   轿车后背门主要有2种设计方案:第1种方案是典型两厢车的后备门,将后窗玻璃与后背门做成一个整体,也称掀背门,这种设计方案在三厢车及轻型货车等车型中也有广泛应用;另一种方案是将后窗玻璃与后背门做成分离的,其中后窗玻璃与车身是一个整体,2种方案的选择主要根据车身造型及布置来决定。
汽车后背门铰链机构的运动分析.png

某轿车的后背门总成如图1所示

开启机构是由1个四连杆和1个气弹簧构成,如图2,左右两侧对称布置。在试制车间装车时,发现有2个问题,第
1个问题是后背门在初始开启阶段会与侧围发生干涉,会损坏车身油漆;第2个问题是后背门完全打开的时候,会有雨水漏入行李厢。
汽车后背门.png

   解决这2个问题最直接的办法是修改侧围的模具,但是修改量很大,成本很高,下面通过平面四连杆机构的运动分析,来解决这2个问题。
1平面机构分析方法
    机构的运动分析是指对机构的位置、速度和加速度进行分析。为了研究的方便,不考虑引起其运动的外力和构件的弹性变形以及运动副间隙对机构运动的影响。而仅根据原动件的已知运动规律,确定从动件的位置、角位移、角速度和角加速度以及其上某些点的位移、轨迹、速度和加速度等运动参数。其目的在于了解机构在整个运动循环中的运动参数和运动特点,为机构的选择、使用、校核和修改设计提供依据。无论是设计新的机械还是分析现有机构的工作性能,都必须对其进行运动分析。
    通过位移(或轨迹)分析,可以确定机构中某些构件的运动范围或轮廓尺寸,以及判断各构件之间是否相互干涉或某些点的运动轨迹是否满足要求。
通过速度分析,可以确定机构中从动件的速度变化规律是否满足工艺要求。此外,速度分析还是进行机构加速度分析、力分析以及研究机器动态特性和功率等问题的前提。
后背门处于关闭状态的铰链机构.png

    通过加速度或力的分析可以研究机械的动力特性,确定构件的惯性力(矩)。机构运动分析的方法有实测法、图解法和解析法等。实测法只用于确定现有机构的实际运动规律,对于修改设计无能为力。图解法特点是形象直观,方法简单,但精度不高,且在对机构的一系列位置进行分析时,需反复作图而显得繁琐。解析法是建立各种运动参数和机构尺寸之间的函数关系式,即所谓的数学模型,借助电子计算机计算,不仅可以获得高精度的计算结果,而且可以把机构的分析与综合问题联系起来,因此解析法得到了越来越广泛的应用。
铰链.png

   现以铰链四杆机构的位置(或轨迹)分析来讨论解析法中的矩阵法。图3所示铰链四杆机构,假设已知各构件的尺寸及原动件1的角加速度,求构件2、3及点E的位置。
为了分析方便,取轴x与L4一致,标出各构件上的运动副及分析点的矢量方向和位置角,并建议表示邻架杆的矢量由其固定铰链引出,以便标出其位置角,如图3中L1、L3所示。规定角运动量以x轴正向为基准,逆时针方向为正,反之为负。则该机构各构件所构成的矢量封闭图形ABCD,可写出机构的位置矢量方程如下:
L1+L2=L3+L4
(1)
将(1)式分别向x轴和y轴上投影得:
L1cos!1+L2cos!2=L4+L3cos!3
L1sin!1+L2sin!2=L3sin!3
(2)
(2)式即为机构的位置方程式,(2)式中仅含2
个未知量!2和!3,故可以求解。
又如图3所示:构件2上点E的坐标为:
xE=L1cos!1+mcos(a+!2)
yE=L1sin!1+msin(a+!2)
(3)将!2及!1代入(3)式,就可以求出点E的位置
坐标。
2Adams/view仿真分析及建议[2]
通过Adams/view仿真分析来试图找出造成后背门在初始开启阶段会与侧围干涉的原因,建模是以整车坐标系为参考坐标系。输出结果为后背门端点在x方向与z方向的位置,分析中可以简化认为这个铰链机构是在xz平面的机构,如图4所示。
后背门端点在X方向的位移.png

后背门端点x轴、z轴位移仿真结果如图5和图6所示。分析图5和图6中的曲线得出,后背门端点在初始开启阶段是沿x轴负向移动和沿z轴正向位移。由图5和图6可以看出,设计的四连杆机构是完全满足要求的,不会导致后背门端点与侧围干涉。
后背门端点在Z方向的位移.png


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天天 发表于 2016-7-20 04:45:00 | 显示全部楼层
这种结构还是很多的,这个方法现在都不怎么用了!可以考虑一下!
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美女 发表于 2016-7-23 15:32:36 | 显示全部楼层
这个可以有,这个真没有!对于后背门铰链机构的运动分析不会!有谁知道的!~交流交流?
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樉搔珲郰 发表于 2018-5-24 15:08:01 | 显示全部楼层
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