一种间接式轿车后行李箱盖开启力计算方法及系统

技术领域

本发明属于汽车设计技术领域，尤其涉及一种间接式轿车后行李箱盖开启力计算方法及系统。

背景技术

汽车设计中，对于间接式扭簧和鹅颈式铰链开启形式的后行李箱盖开闭力，主要通过对比轿车后行李箱盖重量、大小尺寸等数值，通过经验值换算出力值数据，或者通过实车使用测力工具进行测量，因此，没有能够在设计阶段进行数值上的计算。

现有的经验值换算或者测量得到开闭力的方法，不能在设计阶段通过数值体现扭簧的参数对于开启力影响，反之也不能根据开启力大小判断扭簧参数值和铰链的布置是否设计合理。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种间接式轿车后行李箱盖开启力计算方法及系统，旨在解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种间接式轿车后行李箱盖开启力计算方法，所述方法具体包括以下步骤：

计算轿车的后行李箱盖开启过程中扭簧的力矩MI；

计算轿车的后行李箱盖本身的重力力矩MT；

根据力矩MI和重力力矩MT，计算后行李箱盖在每一开启角度下的力矩之和M总；

根据力矩之和M总，得到每一开启角度下后行李箱盖的开启关闭力F总。

作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述计算轿车的后行李箱盖开启过程中扭簧的力矩MI中，由两根扭簧共同做工，计算公式为：

MI＝Kt×φ＝F1×LBC；

F2＝F1/COS(90°-α)；

F3＝F2×COS(90°-β)；

其中，MI为扭簧作用于连接板的力矩，Kt为扭转弹簧常数，φ为扭簧的扭转角度，LBC为扭簧固定点到连接板上扭簧安装点的长度，F1为扭簧作用于连接板的扭力，F2为F1转换为连接板方向上的力，F3为连接板传递给铰链的力，α为扭簧和连接板之间的夹角，β为连接板和LOA之间的夹角，LOA为连接板安装点到铰链转轴的距离。

作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述计算轿车的后行李箱盖开启过程中扭簧的力矩MI中，得到有效力矩MH的计算公式为：

MH＝F3×LOA×2；

MH＝2×(LOA×COS(90°-β)×MI)/(LBC×COS(90°-α))；

其中，MH为通过连接板传递给铰链的有效力矩。

作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述计算轿车的后行李箱盖开启过程中扭簧的力矩MI中，当后行李箱盖开启到最大角度时，扭簧有足够的扭矩进行支撑，且人施加一个操作力能进行关闭，扭簧满足全开扭角φk，对应的公式为：

MI＝Kt×φ＝(G×π×d4×φk)/(32×L)；

MK＝2×(LOA×COS(90°-β)×MI)/(LBC×COS(90°-α))；

其中，MK为全开时的扭矩，等于后行李箱盖重力矩与人的操作力矩之和，G为横向弹性系数，L为扭簧扭曲部分的长度，d为扭簧的簧丝直径。

作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述计算轿车的后行李箱盖本身的重力力矩MT中，计算公式为：

MT＝M×LG；

其中，M为后行李箱盖的重量，LG为后行李箱盖的重力臂。

作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述根据力矩MI和重力力矩MT，计算后行李箱盖在每一开启角度下的力矩之和M总中，计算公式为：

M总＝MH-MT。

作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述根据力矩之和M总，得到每一开启角度下后行李箱盖的开启关闭力F总中，计算公式为：

F总＝M总/LO；

其中，LO为后行李箱盖的人手操作力的力臂。

作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述扭簧的强度满足：

τmax＝Mmax/Zt≤τ；

其中，τmax为最大剪切应力，τ为材料的最大剪切应力，Mmax为扭簧的最大扭矩，Zt为抗扭截面模量。

一种间接式轿车后行李箱盖开启力计算系统，所述系统包括扭簧力矩计算模块、重力力矩计算模块、力矩之和计算模块和开启关闭力计算模块，其中：

扭簧力矩计算模块，用于计算轿车的后行李箱盖开启过程中扭簧的力矩MI；

重力力矩计算模块，用于计算轿车的后行李箱盖本身的重力力矩MT；

力矩之和计算模块，用于根据力矩MI和重力力矩MT，计算后行李箱盖在每一开启角度下的力矩之和M总；

开启关闭力计算模块，用于根据力矩之和M总，得到每一开启角度下后行李箱盖的开启关闭力F总。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明实施例通过计算轿车的后行李箱盖开启过程中扭簧的力矩MI；计算轿车的后行李箱盖本身的重力力矩MT；根据力矩MI和重力力矩MT，计算后行李箱盖在每一开启角度下的力矩之和M总；根据力矩之和M总，得到每一开启角度下后行李箱盖的开启关闭力F总。能够用扭簧的扭矩减去重力矩得到后行李箱盖的总力矩，根据后行李箱盖开启过程中人手操作力臂，求出后行李箱盖开启需要的人手操作力，得到开启力和开启角度关系，从而在设计阶段快速计算出间接式扭簧和鹅颈式铰链组合开启形式的后行李箱盖的开闭力，体现各个因素对开启力的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1示出了本发明实施例提供的后行李箱盖的结构示意图。

图2示出了本发明实施例提供的方法的流程图。

图3示出了本发明实施例提供的系统的应用架构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

可以理解的是，对于间接式扭簧和鹅颈式铰链开启形式的后行李箱盖开闭力，主要通过对比轿车后行李箱盖重量、大小尺寸等数值，通过经验值换算出力值数据，或者通过实车使用测力工具进行测量，没有能够在设计阶段进行数值上的计算。因此，现有的经验值换算或者测量得到开闭力的方法，不能在设计阶段通过数值体现扭簧的参数对于开启力影响，反之也不能根据开启力大小判断扭簧参数值和铰链的布置是否设计合理。

为解决上述问题，本发明实施例通过计算轿车的后行李箱盖开启过程中扭簧的力矩MI；计算轿车的后行李箱盖本身的重力力矩MT；根据力矩MI和重力力矩MT，计算后行李箱盖在每一开启角度下的力矩之和M总；根据力矩之和M总，得到每一开启角度下后行李箱盖的开启关闭力F总。能够用扭簧的扭矩减去重力矩得到后行李箱盖的总力矩，根据后行李箱盖开启过程中人手操作力臂，求出后行李箱盖开启需要的人手操作力，得到开启力和开启角度关系，从而在设计阶段快速计算出间接式扭簧和鹅颈式铰链组合开启形式的后行李箱盖的开闭力，体现各个因素对开启力的影响。

具体的，如图1示出了本发明实施例提供的后行李箱盖的结构示意图，基于扭簧2和鹅颈式铰链1组合的开启方式，计算后行李箱盖4开闭力，将后行李箱盖4开闭机构中的扭簧2和铰链1的安装点坐标，扭簧2自身参数、关闭后行李箱盖4作用点，后行李箱盖4重量、开启角度等参数作为输入，G表示重力作用点，建立一个计算模型，并使用Excel把模型表格化，使用表格计算出后行李箱盖4每一开度开启力和关闭力力值，并可得到开启力关闭力和开启角度关系的曲线图。

图2示出了本发明实施例提供的方法的流程图。

具体的，一种间接式轿车后行李箱盖4开启力计算方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：

步骤S101，计算轿车的后行李箱盖4开启过程中扭簧2的力矩MI。

在本发明实施例中，由两根扭簧2共同做工，计算公式为：

MI＝Kt×φ＝F1×LBC；

F2＝F1/COS(90°-α)；

F3＝F2×COS(90°-β)；

其中，MI为扭簧2作用于连接板3的力矩，Kt为扭转弹簧常数，属于扭转弹簧自身参数，φ为扭簧2的扭转角度，是扭簧2相对自然释放状态时，扭簧2活动端相对固定端的扭转角度，LBC为扭簧2固定点到连接板3上扭簧2安装点的长度，F1为扭簧2作用于连接板3的扭力，F2为F1转换为连接板3方向上的力，F3为连接板3传递给铰链1的力，α为扭簧2和连接板3之间的夹角，β为连接板3和LOA之间的夹角，LOA为连接板3安装点到铰链1转轴的距离；

计算有效力矩MH的公式为：

MH＝F3×LOA×2；

MH＝2×(LOA×COS(90°-β)×MI)/(LBC×COS(90°-α))；

其中，MH为通过连接板3传递给铰链1的有效力矩；

当后行李箱盖4开启到最大角度时，扭簧2有足够的扭矩进行支撑，且人施加一个操作力能进行关闭，扭簧2满足全开扭角φk，对应的公式为：

MI＝Kt×φ＝(G×π×d4×φk)/(32×L)；

MK＝2×(LOA×COS(90°-β)×MI)/(LBC×COS(90°-α))；

其中，MK为全开时的扭矩，等于后行李箱盖4重力矩与人的操作力矩之和，G为横向弹性系数，SWC材质时取值7900Kgf/mm

步骤S102，计算轿车的后行李箱盖4本身的重力力矩MT。

在本发明实施例中，计算轿车的后行李箱盖4本身的重力力矩MT中，计算公式为：

MT＝M×LG；

其中，M为后行李箱盖4的重量，LG为后行李箱盖4的重力臂。

步骤S103，根据力矩MI和重力力矩MT，计算后行李箱盖4在每一开启角度下的力矩之和M总。

在本发明实施例中，根据力矩MI和重力力矩MT，计算后行李箱盖4在每一开启角度下的力矩之和M总中，计算公式为：

M总＝MH-MT。

步骤S104，根据力矩之和M总，得到每一开启角度下后行李箱盖4的开启关闭力F总。

在本发明实施例中，根据力矩之和M总，得到每一开启角度下后行李箱盖4的开启关闭力F总中，计算公式为：

F总＝M总/LO；

其中，LO为后行李箱盖4的人手操作力的力臂；

且扭簧2的强度满足：

τmax＝Mmax/Zt≤τ；

其中，τmax为最大剪切应力，τ为材料的最大剪切应力，Mmax为扭簧2的最大扭矩，当后行李箱盖4在关闭状态下，扭簧2产生的扭矩为最大扭矩，Zt为抗扭截面模量，当扭簧22为圆形截面时，Zt＝π×d3/16。

进一步的，图3示出了本发明实施例提供的系统的应用架构图。

其中，在本发明提供的又一个优选实施方式中，一种间接式轿车后行李箱盖4开启力计算系统，包括：

扭簧2力矩计算模块101，用于计算轿车的后行李箱盖4开启过程中扭簧2的力矩MI。

在本发明实施例中，扭簧2力矩计算模块101计算轿车的后行李箱盖4开启过程中扭簧2的力矩MI，计算公式为：

MI＝Kt×φ＝F1×LBC；

F2＝F1/COS(90°-α)；

F3＝F2×COS(90°-β)；

其中，MI为扭簧2作用于连接板3的力矩，Kt为扭转弹簧常数，属于扭转弹簧自身参数，φ为扭簧2的扭转角度，是扭簧2相对自然释放状态时，扭簧2活动端相对固定端的扭转角度，LBC为扭簧2固定点到连接板3上扭簧2安装点的长度，F1为扭簧2作用于连接板3的扭力，F2为F1转换为连接板3方向上的力，F3为连接板3传递给铰链1的力，α为扭簧2和连接板3之间的夹角，β为连接板3和LOA之间的夹角，LOA为连接板3安装点到铰链1转轴的距离；

计算有效力矩MH的公式为：

MH＝F3×LOA×2；

MH＝2×(LOA×COS(90°-β)×MI)/(LBC×COS(90°-α))；

其中，MH为通过连接板3传递给铰链1的有效力矩；

当后行李箱盖4开启到最大角度时，扭簧2有足够的扭矩进行支撑，且人施加一个操作力能进行关闭，扭簧2满足全开扭角φk，对应的公式为：

MI＝Kt×φ＝(G×π×d4×φk)/(32×L)；

MK＝2×(LOA×COS(90°-β)×MI)/(LBC×COS(90°-α))；

其中，MK为全开时的扭矩，等于后行李箱盖4重力矩与人的操作力矩之和，G为横向弹性系数，SWC材质时取值7900Kgf/mm

重力力矩计算模块102，用于计算轿车的后行李箱盖4本身的重力力矩MT。

在本发明实施例中，重力力矩计算模块102计算轿车的后行李箱盖4本身的重力力矩MT，计算公式为：

MT＝M×LG；

其中，M为后行李箱盖4的重量，LG为后行李箱盖4的重力臂。

力矩之和计算模块103，用于根据力矩MI和重力力矩MT，计算后行李箱盖4在每一开启角度下的力矩之和M总。

在本发明实施例中，力矩之和计算模块103根据力矩MI和重力力矩MT，计算后行李箱盖4在每一开启角度下的力矩之和M总，计算公式为：

M总＝MH-MT。

步骤S104，根据力矩之和M总，得到每一开启角度下后行李箱盖4的开启关闭力F总。

开启关闭力计算模块104，用于根据力矩之和M总，得到每一开启角度下后行李箱盖4的开启关闭力F总。

在本发明实施例中，开启关闭力计算模块104根据力矩之和M总，得到每一开启角度下后行李箱盖4的开启关闭力F总，计算公式为：

F总＝M总/LO；

其中，LO为后行李箱盖4的人手操作力的力臂；

且扭簧2的强度满足：

τmax＝Mmax/Zt≤τ；

其中，τmax为最大剪切应力，τ为材料的最大剪切应力，Mmax为扭簧2的最大扭矩，当后行李箱盖4在关闭状态下，扭簧2产生的扭矩为最大扭矩，Zt为抗扭截面模量，当扭簧22为圆形截面时，Zt＝π×d3/16。

综上所述，本发明实施例通过计算轿车的后行李箱盖开启过程中扭簧的力矩MI；计算轿车的后行李箱盖本身的重力力矩MT；根据力矩MI和重力力矩MT，计算后行李箱盖在每一开启角度下的力矩之和M总；根据力矩之和M总，得到每一开启角度下后行李箱盖的开启关闭力F总。能够用扭簧的扭矩减去重力矩得到后行李箱盖的总力矩，根据后行李箱盖开启过程中人手操作力臂，求出后行李箱盖开启需要的人手操作力，得到开启力和开启角度关系，从而在设计阶段快速计算出间接式扭簧和鹅颈式铰链组合开启形式的后行李箱盖的开闭力，体现各个因素对开启力的影响。

应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。