基于UG運動仿真的門鎖和手柄行程匹配方法

李火德，隆彩云，李 佳

（柳州五菱汽車工業(yè)有限公司，廣西 柳州545007）

0 引言

車門開閉系統(tǒng)主要包括外開手柄、內(nèi)開手柄和門鎖，是車門附件中極其重要的一部分。它對車門的正常關(guān)閉、防盜和安全性等都有極為重要的作用。如果手柄行程設(shè)計不合理將會影響車門的開閉性能，造成客戶報怨，影響品牌美譽。本文簡述了利用UG運動仿真功能進行門鎖和手柄行程匹配的方法。

1 車門鎖系統(tǒng)

車門鎖系統(tǒng)主要由車門鎖體、外開手柄、內(nèi)開手柄、內(nèi)鎖止和鎖扣等模塊組成（圖1）。車門鎖各模塊的連接大多采用拉桿或拉線形式。門鎖和手柄的行程匹配是設(shè)計的關(guān)鍵。

圖1 車門鎖系統(tǒng)

因為內(nèi)開手柄驅(qū)動門鎖的運動仿真與外開手柄驅(qū)動門鎖的運動仿真原理一樣，本文僅以外開手柄與門鎖的運動仿真為例。

外開手柄解鎖運動過程為：拉動手柄—手柄撥桿轉(zhuǎn)動—外開拉桿下移—解鎖撥塊轉(zhuǎn)動—拉板下移—聯(lián)軸板轉(zhuǎn)動—棘爪解鎖，如圖2所示。

圖2 整理后的車門鎖系統(tǒng)數(shù)模

2 UG運動仿真門鎖和手柄行程模擬方法

2.1 創(chuàng)建連桿

（1）將外開手柄的支座部分設(shè)為固定連桿L001，拉手部分設(shè)為連桿L002，撥桿部分設(shè)為連桿L003，拉桿、連接頭部分設(shè)為連桿L004，見圖3。

圖3 外開手柄

（2）將鎖體的解鎖撥塊部分設(shè)為連桿L005，拉板、連接軸部分設(shè)為連桿L006，座體、面板部分設(shè)為固定連桿L007，聯(lián)軸板、軸、棘爪部分設(shè)為連桿L008，見圖 4。

圖4 鎖體

2.2 創(chuàng)建運動副

分別對連桿 L002、L003、L005、L008 創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)副；對連桿L004創(chuàng)建嚙合連桿為L003的旋轉(zhuǎn)副，對連桿L006創(chuàng)建嚙合連桿為L005的旋轉(zhuǎn)副。

2.3 創(chuàng)建3D接觸或彈簧

（1）把手柄撥桿和拉手、連接頭和解鎖撥塊、拉板和鎖定板接頭、棘爪和限位塊、聯(lián)軸板和拉板分別設(shè)置為3D接觸。

（2）在連桿L005和固定連桿L007之間（即原彈簧位置）創(chuàng)建彈簧S001，在連桿L008和固定連桿L007之間（即原彈簧位置）創(chuàng)建彈簧S002。

2.4 建立運動測量點

（1）選擇手柄撥桿、手柄支座之間的可能接觸面，建立測量Me001（見圖5），測量其最小距離，當測量值為0時，表示手柄撥桿與手柄支座開始干涉，外開手柄不能再往外運動，該位置的為手柄最大行程位置。

圖5 測量Me001

（2）選擇棘爪、門鎖座體之間的可能接觸面，建立測量Me002（見圖6），測量其最小距離，當測量值為0時，表示棘爪與門鎖座體開始干涉，棘爪不能再轉(zhuǎn)動，表示鎖體最大行程位置。

圖6 測量Me002

（3）選擇聯(lián)軸板軸、門鎖座體之間的可能接觸面，建立測量Me003（見圖7），測量其最小距離，當測量值為0時，表示聯(lián)軸板軸與門鎖座體開始干涉，門鎖聯(lián)軸板不能再轉(zhuǎn)動，表示鎖體最大行程位置。

圖7 測量Me003

（4）選擇棘爪、鎖舌轉(zhuǎn)軸，建立測量Me004（見圖8），測量其最小距離；測量值減去鎖舌遠端到鎖舌轉(zhuǎn)軸的距離值，當差值為0時，表示棘爪與鎖舌分離，鎖體解鎖。

圖8 測量Me004

（5）選擇手柄、手柄支座上的曲面，建立測量Me005（見圖9），測量其最小距離；測量值減去初始位置的距離，即為外開手柄拉出行程。

圖9 測量Me005

（6）選擇拉板、聯(lián)軸板之間的可能接觸面，建立測量Me006（見圖10），測量其最小距離，當測量值為0時，該位置的對應(yīng)的拉手行程為空行程。

圖10 測量Me006

（7）在手柄撥桿中心建兩個智能點，將其中一個智能點加入連桿L003，建立測量Me007（見圖11），測量這兩個智能點的最小距離，即為外開拉桿手柄端連接頭處行程。

圖11 測量Me007

2.5 仿真數(shù)據(jù)整理

（1）將J002旋轉(zhuǎn)副設(shè)為“驅(qū)動對象”，將運動類型設(shè)為“恒定”，將初速度設(shè)為0.1。

（2）建立解算方案，將時間設(shè)為100，將步數(shù)設(shè)為1000，對解算方案求解。

（3）進行運動演示，演示結(jié)束后，把測量數(shù)據(jù)保存為txt文本格式，再把文本數(shù)據(jù)導入Excel表格進行處理。

（4）整理后的數(shù)據(jù)截圖如圖12所示，可以得到外開手柄上對應(yīng)的各個行程：外開空行程（2.3 mm），解鎖行程（6.7 mm），鎖體全行程（10.7 mm），手柄全行程（18.2 mm）。

圖12 整理后的數(shù)據(jù)

3 門鎖和手柄行程匹配方法

門鎖和手柄行程匹配時，首先應(yīng)滿足的規(guī)則是：門鎖解鎖行程＜手柄全行程＜鎖體全行程，在考慮了制造誤差的基礎(chǔ)上，內(nèi)、外開手柄在門鎖解鎖后還應(yīng)有3～5 mm的富余行程（以a代表）。為減少內(nèi)、外開手柄對門鎖造成碰撞，門鎖在內(nèi)、外開手柄達到全行程后還應(yīng)有2～5 mm的富余行程（以b代表）。門鎖和外開手柄的行程匹配關(guān)系如圖13[1]。

圖13 門鎖和外開手柄行程關(guān)系

行程匹配方法：通過上述第3章的UG運動仿真分析，得到外開空行程（S1）、解鎖行程（S2）、手柄全行程（S3）、鎖體全行程（S4）。考慮到拉桿公差，取拉桿公差值上偏差為2 mm（如果供應(yīng)商的制造精度高則可以取1 mm）[2]，則理論上外開手柄全行程S3=S2+2+a，a=S3-S2-2；鎖體全行程 S4=S3+b，b=S4-S3。把仿真結(jié)果 S3、S2、S4代入公式計算 a、b值，若 a值在3～5 mm范圍內(nèi)、且b值在2～5 mm范圍內(nèi)，則表示門鎖和手柄的行程匹配，否則需調(diào)整手柄和拉手，以達到與門鎖行程匹配。

同理，可以進行門鎖和內(nèi)開手柄的行程匹配設(shè)計。

把第3章的仿真值代入上述公式計算，得到a=9.5 mm，b=-7.5 mm，門鎖與手柄行程不匹配，需對手柄及拉桿重新匹配設(shè)計。

4 結(jié)束語

通過UG運動仿真模擬出門鎖解鎖過程，將解鎖過程的各行程轉(zhuǎn)換到手柄的行程上，再通過數(shù)據(jù)分析，并考慮制造誤差影響，保證了門鎖和手柄行程匹配，提高車門鎖系統(tǒng)各模塊布置和行程匹配的設(shè)計合理性，減少試制階段對車門鎖系統(tǒng)各模塊的更改次數(shù)，達到了降低設(shè)計風險、節(jié)約開發(fā)成本的目的。