工程机械车门门锁设计解析

陈雷彬 许铁巧 郑洪权

摘 要：车门锁是车身的主要零部件之一。门锁设计在工程机械司机室开发过程中是一个相对独立但又非常复杂的工作，门锁设计水平的高低直接影响整车的品质。本文重点介绍了工程机械司机室门锁设计方法，主要包括：布置方式、标准分析、检验方法等。通过流程和方法的介绍，明确车门门锁设计流程，有助于提升产品的驾乘体验和市场竞争力。

关键词：门锁设计;门锁布置;车门设计

前言：

工程机械产品设计是一项庞大而复杂的工程，司机室应该是工程机械产品设计环节重点研究的零部件之一。

其中车门锁作为控制司机室开闭的主要附件装置，同时也是工程机械行业故障率偏高的一类零部件，如果设计不合理会导致车门卡滞和无法打开，导致整机无法继续作业，影响比较严重。因此，如何更好设计车门锁系统越来越被主机厂所重视。本文详述了车门锁系统设计的相关内容，以避免因设计原因造成车门锁系统性能降低。

1 名词定义

门锁系统主要由门锁实现，门锁包含即锁止车门的机构。包括锁体、锁扣、内外操纵机构和内外锁止机构。车门锁各模块的连接大多采用拉杆式、拉线式和直接接触式等方式构成。

锁体：装在车门上，与门柱上的锁扣啮合，以保持车门处于锁紧位置的部件。

锁扣：装在车门立柱上，与锁体啮合，以保持车门处于锁紧位置的部件。

全锁紧位置：车门完全关闭时，锁体与锁扣所处的啮合位置。

半锁紧位置：车门不完全关闭时，锁体与锁扣所处的啮合位置。

2 门锁系统设计

门锁系统设计不仅仅包含门锁本身的设计，更重要的是在车门上的布置方式和影响门锁故障的一系列其他零部件，比如车门强度、铰链强度，密封条性能等，其中门锁系统布置方式和车门强度对门锁故障影响最大，因此本文重点讲述门锁系统布置方式和车门强度。

2.1 门锁系统布置方式

针对工程机械框架式车门结构，车门面积较大，重量较重，同时车门刚度相对较弱，易受外力作用发生变形的现象，建议设计车门门锁位置时参考以下布置方案：①汽车门锁在Z 向上应位于上、下铰链中心线之上，并尽可能靠近腰线;②车门长度与铰链跨度之比（l/z）应小于3;③车门系统的重心应位于上、下铰链与汽车门锁组成的三角区域内;

该方案的优点是汽车门锁位置相对靠上， 既能提高车门系统的刚度，又能确保车门系统受力均匀。如图1所示。

以某公司驾驶室车门（如图2所示）为例，车门长度为1016mm，铰链间距为350mm，因此l/z=1016/350=2.9，同时重心G位于上、下铰链与汽车门锁组成的三角区域内，锁体布置比较靠近中间腰线部位，因此该车门门锁理论布置是合理的。

2.2 车门设计要求

车门设计是影响车门门锁设计的重要因素，车门主要包括车门钣金件、玻璃、玻璃升降器、铰链、门锁、限位器、密封条、水切等部分组成（如图3所示）。

因车门是构成司机室重要部分，而且和整车其他部分的配合较多，因此车门是司机室车身设计中十分重要而又相对独立的一个部件， 车门的质量直接关系到车门锁的可靠性。

车门应有足够的扭转刚度与下垂刚度，在车门设计过程中应开展相应的CAE分析，在设计车门时必须注意将车门的变形控制在一定的范围内，以保证车身结构性能良好。车门具体性能参数见下表1：

3 标准研究

3.1 强度性能要求

GB/T 15086-2006《汽车门锁及车门保持件的性能要求和试验方法》、FMVSS 206《车门锁和车门固定组件》、ECE R11《关于就门锁和车门保持件方面的统一规定》中均要求铰接式车门和滑移式车门（推拉门）满足以下性能要求：

a. 门锁的锁体和锁扣总成在半锁紧位置和全锁紧位置分别能承受与锁体面垂直方向4.5KN和11KN的载荷，不得脱开。

b. 门锁的锁体和锁扣总成在半锁紧位置和全锁紧位置分别能承受与锁体面平行方向的4.5KN和9KN的载荷，均不得脱开;

3.2 耐久性要求

门锁耐久性应满足以下要求

3.2.1门锁开闭耐久性

门锁的锁体和锁扣啮合开闭次数（以门锁一个完全开闭循环为一次）应能保证100000次正常工作。

3.2.2  耐腐蚀性

门锁金属零件的电镀层和化学处理层应符合QC/T 625-1999

3.2.3门铰链耐久性

侧面铰链应进行100000次耐久性试验，试验后应能正常工作。

3.2.4门铰链耐腐蚀性

门铰链金属零件的电镀层和化学处理层应符合QC/T 625-1999。

3.2.5拉力要求

把手的任意点任意方向应能承受1000N的力而无永久变形。

4 检验方法

4.1 检验要求

每套产品需经制造商检验合格后才能出厂并附有产品质量合格文件，同时需司机室生产厂家进行每台套检验，主机厂定期抽检。

型式检验的产品应从出厂检验合格的同一批产品（至少100件）中抽取，数量不少于10件。其中纵向负荷试验3件，横向负荷试验3件，耐久性试验2件，耐腐蚀性试验2件。4.2 试验方法

4.2.1操作性能验证

门锁的操作性能验证是门锁最基本最重要的试验验证之一，其目的是验证门锁的开启、关闭、锁止等功能是否正常，门锁开启关闭的操作力和行程是否满足图纸或技术规范的要求。

门锁操作性验证需要对门锁设计要求的所有功能进行验证，如门锁的内开启功能、外开启功能、钥匙开启功能等。除了操作功能外，还需要对门锁开启关闭的操作力，如门锁内外开启的操作力（见图4）、钥匙开启的操作力、内外开启的行程等。

4.2.2耐久性能验证

门锁耐久性能验证是模拟工程机械门锁在整个生命周期内在综合环境下的耐用性能，通常门锁的耐久性能验证需要进行10万次的试验循环。在试验的初始阶段、过程阶段以及結束阶段还需要多次对门锁的功能、操作力、行程等进行检测。门锁耐久试验通常需要专门制作试验台架，并确保门锁在试验台架上的安装位置和安装方式完全和车辆实际情况一致（见图5）。

4.2.3 门锁强度验证

门锁强度验证主要是指门锁横向和纵向载荷的验证，均是法规强制要求的。门锁横向和纵向载荷通常需要通过专门的工装夹具来安装门锁并在拉力测试设备上进行验证。一般情况下各汽车公司或门锁零部件企业会采用计算的方式进行验证。我国的GB 15086—2006 与全球技术法规GTR1 对门锁横向和纵向载荷的验证有非常详细的描述，具体内容可参考有关法规（见图6）。

5 结论

工程机械门锁是工程机械的重要部件，研究工程机械门锁的技术要求与检验方法有助于更好的设计与开发工程机械门锁。本论文指出工程机械门锁的引用标准与有关定义，讨论了工程机械门锁的技术要求与检验方法。

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（徐州重型机械公司，江苏 徐州 221000）