从运动功能角度设计汽车后备箱机构

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:skywing_wing
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  摘要:
  本论文选取家用汽车的后备箱机构,在采集现有机构样本,了解汽车后备箱其、发展历程,并查阅整合现有专利技术的基础上,通过综合评价,选取一种新兴的六杆机构后备箱,从机构稳定性,实用性和应用广泛性等多角度。采用机构再生运动链设计法进行创新设计,并对于得到的新型机构进行三维造型,运动仿真,对设计机构优缺点做出综合评定,并对其应用前景进行展望。
  關键词:汽车;后备箱;创新设计
  中图分类号:S611 文献标识码: A
   在力图对后备箱进行创新设计之前,必须首先对现有汽车后备箱进行详细分析。除必要的储物功能外,还有运动性能和运动顺序的一系列具体要求。首先,后备箱盖打开至最大时与车身底盘(即后备箱箱底)有一固定夹角,以确定后备箱开合角。且由机构简图并结合实际生活经验可知,后备箱轨迹为相对于后备箱底面的定轴转动,故其运动轨迹为一圆心确定的圆弧。后备箱的开启过程,不能是突然且迅猛的,需是平缓且稳定的,以防车深结构碰撞而发生损坏,或是对使用者人身造成伤害。液压杆为动力源(部分汽车用弹簧代替液压缸),能够实现速度的平缓可控,以满足后备箱的开启速度要求。后备箱的关闭过程则有人手控速度,当然,此时的液压缸或弹簧则起到缓冲保护作用。在动力性能方面,要求后备箱开启与关闭过程中,一定要避免刚性冲击,否则会对车身和箱体以及造成破坏。前面已经叙述,液压缸与动力弹簧可辅助实现这一功能。保证惯性力平衡,避免或减少刚性冲击。这里需要强调,后备箱在开启至最大状态时,除了需保证一固定的开启角外,也需要保证其位置的固定,即不会因为后备箱的重力作用而使得箱盖自动落下。 为达到此要求,必须使机构具有死点位置,即不论后备箱箱盖受多大压力作用,也能保持机构的稳定。 另外一点,现在生活中大部分后备箱机构为四杆机构,将四杆机构改为六杆机构,可以很大程度上改善输出运动不均匀的问题,并提高系统传动稳定性。
  另外对于一个正常六杆后备箱机构,要使其完全实现基本功能,还需另外满足以下条件:
  1) 必须有一个构件作为机架,为分散工作负载,增强机构整体刚度,采用三副构件作为机架。
  2)必须有一个移动副作为原动件,考虑到后备箱动力源情况和安全性能原动件为液压缸。
  3)机架原动件和车盖不能在一个子运动链中,避免形成四杆机构,使输出运动不均匀。
  这样,综合现有机构的优缺点,以及后备箱基本运动得以实现的基本条件,便能够在以下方面做出创新。
  1,设置死点,确保无论外负载多大,都能保证系统机构稳定
  2,后备箱打开与关闭时,均设有一固定抬升高度,一方面保证后备箱盖最大开合时,不至于擦碰车身;另一方面,可明显增大储物空间。
  3,后备箱打开时,尽量使其中的结构稳定,即尽可能使三角形框架为等腰三角形
  4,当后备箱处于关闭状态时,所有杆处于同一直线上,这样极大地节省空间 。
  基于以上几点,便可通过机构运动链再生法,得到如下所示满足全部要求的最优解,即如下图所示后备箱机构:
  
  
   新型后备箱机构
  
  我们可以发现该机构具有很多优点。首先,气动弹簧在闭合时可与机架平行,即与机架贴合,节省空间另外,机构整体有两根支撑杆,防破坏性强且结构稳定。新机构能够实现车盖的抬升,极大地增加储物空间,使得后备箱内部深处物品容易取放;死点的设置使得后备箱稳定性强,连杆及车盖,原动件的固定尺寸要求使得结构在相同用料的前提下达到空间最大,稳定性最强,开合最为方便安全。
  科技改变生活,创新引领未来,新型后备箱具有很强的研究价值,应用价值和推广价值,相信会在不就得将来取代传统后备箱而就如主流市场。
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