车门锁关闭的数模模拟

图1  卡板式门锁结构

在车门撞动惯性力作用下，棘轮受锁扣的压迫克服棘轮回位弹簧作用力而转动，棘爪在止动弹簧的作用力下将棘轮卡住，完成锁紧车门动作。为了缓冲和降噪，在本体上安装了橡胶材料制作的缓冲块，并且棘轮棘爪的表面也设置了包塑。整个关闭过程的关键零件包括棘轮、棘爪、锁块弹簧、回位弹簧、缓冲块、包塑。为了能够证明最终模型的有效性，门锁静态关闭力实验将作为对标试验。

图3  门锁静态关闭力试验曲线

在该试验中锁扣以恒定速度运动，完成锁止过程，测力设备采集全过程反力曲线，横坐标为锁的行程。在有限元分析中设置锁扣的强制位移，读取锁扣的接触力即为门锁啮合的静闭力曲线。此类过程力值对标问题，弄清楚各阶段力值变化的原因有助于整体把握模型设置，因此在对标之前把整个曲线划分为4各阶段：接触初段、半锁、全锁行程、全锁关闭。

图4  对标读取接触力曲线

一维单元建模：棘轮、棘爪弹簧是影响关闭力值的关键零件，弹簧刚度和预压角度需要按照图纸的安装状态设置，如图5当直段弹簧绕旋转轴安装可等效建为扭转弹簧，刚度值和预压角需要换算。

缓冲块一般为硬质橡胶，锁扣与缓冲橡胶块的接触由于其本身的刚度相差较大，需要调整接触参数，避免负体积错误，如动图7所示，全锁时刻一般同时伴随着缓冲块压缩，需要根据该时刻数模中的干涉量调整缓冲块材料参数，保证关闭的峰值力与实测值一致。

图8  仿真和试验对比

注意到以上模型重点调试关键点，成功模拟出车门关闭的瞬态过程。下图展示了车锁机构安装在门系统上后车门关闭的瞬态撞击过程，经过零部件的对标，车门关闭动态模型的精度得到了有效保证。基于此车门关闭的其他相关问题如：关闭力、关门震颤、SLAM等研究可以就此开展。

文章转自：智享汽车圈