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摘 要：随着我国人民生活水平的提高，汽车已经成为大众出行的主要交通工具。门锁作为汽车基本构造中的一部分，关系到人们的生命财产安全，因此我们必须对汽车门锁系统进行全面而深入的了解。本文从汽车门锁的基本结构出发，概述了汽车门锁工作的基本原理，随后探索了解除门锁故障的有效方法，最后对汽车门锁系统进行设计优化，希望本文可以为汽车门锁系统的进一步发展提供依据和经验参考。
关键词：汽车；门锁系统；建模；失效；优化
0 引言
汽车门锁附属于汽车车身，是车身的关键部件，汽车门锁的质量安全和耐久性直接关系到人们的生命和财产安全，并且车锁质量的好坏还关系到汽车被盗的可能性，总之，汽车门锁是考核一辆车好坏的重要指标，如果在使用和试验过程车锁出现了问题，应该积极地采取措施进行补救，从而保证人们的生命财产安全。
1 汽车门锁结构及其工作原理
汽车门锁是汽车整个车身结构的重要组成部分，其可靠性和安全性直接关系到汽车行业的信誉和效益。因为目前大众在追求生活质量的同时，对安全性的要求越来越高。通过调查可以发现，门锁安全系数高的汽车的市场占有率更高，销售量更高。
汽车门锁的基本功能包括实现内开启、外开启、内锁止保险、外锁止保险及锁紧车门等。汽车门锁一旦出现问题，将会给车主带来一系列的问题。比如用户想停车，却发现车门锁不死，或者出现想要开门却发现打不开车门等情况。这些问题在日常生活中都是较为常见的，因此我们必须做好门锁的失效分析。另外，可以将汽车门锁系统当作由很多构件组成的运动链。
2 失效模式解析
在正常关闭车门的过程中，锁扣会给棘轮一个推动力，在推动力的作用下，棘爪会受到弹簧力的作用正常复位。在出现问题的时候，棘爪是不能够正常复位的，因此车门就不能够正常关闭，由此我们可以发现，门锁关不上的主要原因是棘爪回弹的速度变慢，不能够与啮合位。下面我们将从力学的角度来阐述这一问题，棘爪回位簧的状态如图1所示。
复位力等于棘爪回位簧扭力减去棘爪间隙摩擦力和油脂阻尼阻力，由此可知，当开启门锁时，复位力等于前者加上后兩者之和。门锁开启和关闭的受力是相对的，其受力状况如图2所示。
接下来，笔者将从3个方面来分析棘爪回位速度变慢的原因，分别为开启力测试、对棘爪回位簧扭力和间隙摩擦分析和对油脂阻尼阻力的分析。在进行开启力测试时，所涉及的开启角度理论上为80°，扭矩T2为155N·mm，其扭矩偏差为正负15N·mm。具体的示意图如图3所示。
常温下，棘爪间隙摩擦力和油脂阻尼阻力理论上忽略不计。因此开启力应该等于扭矩力比车锁中心点到边缘的长度，即F=T2/L=155/15.7≈10N。算出开启力之后还应该考虑到门锁设备在制造过程可能产生的误差，因此最终的开启力应该在算出的开启力的基础上加减2N。我们将发生了故障的锁块，放在-40℃的环境里4小时，然后利用测力计来测门锁的开启力。具体的数据如表1所示。
从表1可以发现，在低温环境下，开启力超差。对棘爪回位簧扭力和间隙摩擦分析方面，根据设计的理论扭矩为为155N·mm加减15N·mm，同样棘爪间隙摩擦力和油脂阻尼阻力常温下理论上忽略不计。在常温的情况下，一般想要车门能够正常关闭则需要棘爪回位的弹力能够满足要求。因此同样将故障锁放在-40℃的环境里4小时，然后用弹簧扭力机对回位的弹力进行检测。
下面检测开启力在不同温度下的大小，分别装配3个无油脂的锁块和有油脂的锁块，所检测的数据如表2所示。
将表2所获得的数据绘制成图谱，如图4所示。
从图4可以发现在零下的度数里，有油脂的所需的开启力大，且温度越低，所需的开启力越大。通过上面的数据结论不难发现，棘爪厚度尺寸偏大导致轴向窜动间隙变小，同时低温环境下油脂阻尼变大，从而导致棘爪回位速度慢，造成车门冷车关不上的故障出现。
3 设计优化模型
本次研究将从两个方面对模型进行优化，一是对棘爪轴向间隙进行设计优化，二是为油脂油量制定规范。并且在棘爪轴向间隙优化方面做了3个测试，测试的对象为厚度不一的棘爪，具体的测试数据和实验结果如表3所示。
随后笔者对于实验得出的开启力与棘爪轴向窜动间隙数据进行耦合，得出相应的计算式。在油脂油量方面，通过类似的数据耦合，得出了开启力与涂油量的关系，并且找到了最优涂油量在0.20～0.35g之间，棘爪轴向的最佳间距在0.4～0.8mm之间。
4 结语
门锁作为车身的主要附件之一，关系到人们的生命和财产安全，因此必须确保门锁的安全性。本文在在了解门锁工作的基本原理之后，分析了门锁可能出现的故障，并且针对门锁做了低温试验。在门锁的故障分析中，可以发现导致门锁出现问题的主要原因是棘爪的回位速度变慢，然后对这一现象进行了受力分析；并且，针对门锁故障通过模型进行优化，找出了最佳涂油量和棘爪轴向间距，以期促进汽车门锁行业的发展。
参考文献
[1]李春风，尹明德.基Pro/E的汽车门锁系统的3D建模及运动仿真和动力分[J].机械工程师，2008，（12）：78-80.
[2]胡建平.JX1030 汽车门锁机构的计算分析[J].江苏理工大学学报，1981，（1）：26-30.
[3]叶翔.水工金属结构系统可靠度的失效树分析法[J].河海大学学报，2014，32（6）：665-668.
（作者单位：上海恩坦华汽车门系统有限公司）
关键词：汽车；门锁系统；建模；失效；优化
0 引言
汽车门锁附属于汽车车身，是车身的关键部件，汽车门锁的质量安全和耐久性直接关系到人们的生命和财产安全，并且车锁质量的好坏还关系到汽车被盗的可能性，总之，汽车门锁是考核一辆车好坏的重要指标，如果在使用和试验过程车锁出现了问题，应该积极地采取措施进行补救，从而保证人们的生命财产安全。
1 汽车门锁结构及其工作原理
汽车门锁是汽车整个车身结构的重要组成部分，其可靠性和安全性直接关系到汽车行业的信誉和效益。因为目前大众在追求生活质量的同时，对安全性的要求越来越高。通过调查可以发现，门锁安全系数高的汽车的市场占有率更高，销售量更高。
汽车门锁的基本功能包括实现内开启、外开启、内锁止保险、外锁止保险及锁紧车门等。汽车门锁一旦出现问题，将会给车主带来一系列的问题。比如用户想停车，却发现车门锁不死，或者出现想要开门却发现打不开车门等情况。这些问题在日常生活中都是较为常见的，因此我们必须做好门锁的失效分析。另外，可以将汽车门锁系统当作由很多构件组成的运动链。
2 失效模式解析
在正常关闭车门的过程中，锁扣会给棘轮一个推动力，在推动力的作用下，棘爪会受到弹簧力的作用正常复位。在出现问题的时候，棘爪是不能够正常复位的，因此车门就不能够正常关闭，由此我们可以发现，门锁关不上的主要原因是棘爪回弹的速度变慢，不能够与啮合位。下面我们将从力学的角度来阐述这一问题，棘爪回位簧的状态如图1所示。
复位力等于棘爪回位簧扭力减去棘爪间隙摩擦力和油脂阻尼阻力，由此可知，当开启门锁时，复位力等于前者加上后兩者之和。门锁开启和关闭的受力是相对的，其受力状况如图2所示。
接下来，笔者将从3个方面来分析棘爪回位速度变慢的原因，分别为开启力测试、对棘爪回位簧扭力和间隙摩擦分析和对油脂阻尼阻力的分析。在进行开启力测试时，所涉及的开启角度理论上为80°，扭矩T2为155N·mm，其扭矩偏差为正负15N·mm。具体的示意图如图3所示。
常温下，棘爪间隙摩擦力和油脂阻尼阻力理论上忽略不计。因此开启力应该等于扭矩力比车锁中心点到边缘的长度，即F=T2/L=155/15.7≈10N。算出开启力之后还应该考虑到门锁设备在制造过程可能产生的误差，因此最终的开启力应该在算出的开启力的基础上加减2N。我们将发生了故障的锁块，放在-40℃的环境里4小时，然后利用测力计来测门锁的开启力。具体的数据如表1所示。
从表1可以发现，在低温环境下，开启力超差。对棘爪回位簧扭力和间隙摩擦分析方面，根据设计的理论扭矩为为155N·mm加减15N·mm，同样棘爪间隙摩擦力和油脂阻尼阻力常温下理论上忽略不计。在常温的情况下，一般想要车门能够正常关闭则需要棘爪回位的弹力能够满足要求。因此同样将故障锁放在-40℃的环境里4小时，然后用弹簧扭力机对回位的弹力进行检测。
下面检测开启力在不同温度下的大小，分别装配3个无油脂的锁块和有油脂的锁块，所检测的数据如表2所示。
将表2所获得的数据绘制成图谱，如图4所示。
从图4可以发现在零下的度数里，有油脂的所需的开启力大，且温度越低，所需的开启力越大。通过上面的数据结论不难发现，棘爪厚度尺寸偏大导致轴向窜动间隙变小，同时低温环境下油脂阻尼变大，从而导致棘爪回位速度慢，造成车门冷车关不上的故障出现。
3 设计优化模型
本次研究将从两个方面对模型进行优化，一是对棘爪轴向间隙进行设计优化，二是为油脂油量制定规范。并且在棘爪轴向间隙优化方面做了3个测试，测试的对象为厚度不一的棘爪，具体的测试数据和实验结果如表3所示。
随后笔者对于实验得出的开启力与棘爪轴向窜动间隙数据进行耦合，得出相应的计算式。在油脂油量方面，通过类似的数据耦合，得出了开启力与涂油量的关系，并且找到了最优涂油量在0.20～0.35g之间，棘爪轴向的最佳间距在0.4～0.8mm之间。
4 结语
门锁作为车身的主要附件之一，关系到人们的生命和财产安全，因此必须确保门锁的安全性。本文在在了解门锁工作的基本原理之后，分析了门锁可能出现的故障，并且针对门锁做了低温试验。在门锁的故障分析中，可以发现导致门锁出现问题的主要原因是棘爪的回位速度变慢，然后对这一现象进行了受力分析；并且，针对门锁故障通过模型进行优化，找出了最佳涂油量和棘爪轴向间距，以期促进汽车门锁行业的发展。
参考文献
[1]李春风，尹明德.基Pro/E的汽车门锁系统的3D建模及运动仿真和动力分[J].机械工程师，2008，（12）：78-80.
[2]胡建平.JX1030 汽车门锁机构的计算分析[J].江苏理工大学学报，1981，（1）：26-30.
[3]叶翔.水工金属结构系统可靠度的失效树分析法[J].河海大学学报，2014，32（6）：665-668.
（作者单位：上海恩坦华汽车门系统有限公司）