从运动功能角度设计汽车后备箱机构

金召 赵昕怡

摘要：

本论文选取家用汽车的后备箱机构，在采集现有机构样本，了解汽车后备箱其、发展历程，并查阅整合现有专利技术的基础上，通过综合评价，选取一种新兴的六杆机构后备箱，从机构稳定性，实用性和应用广泛性等多角度。采用机构再生运动链设计法进行创新设计，并对于得到的新型机构进行三维造型，运动仿真，对设计机构优缺点做出综合评定，并对其应用前景进行展望。

关键词：汽车；后备箱；创新设计

中图分类号：S611 文献标识码： A

在力图对后备箱进行创新设计之前，必须首先对现有汽车后备箱进行详细分析。除必要的储物功能外，还有运动性能和运动顺序的一系列具体要求。首先，后备箱盖打开至最大时与车身底盘（即后备箱箱底）有一固定夹角，以确定后备箱开合角。且由机构简图并结合实际生活经验可知，后备箱轨迹为相对于后备箱底面的定轴转动，故其运动轨迹为一圆心确定的圆弧。后备箱的开启过程，不能是突然且迅猛的，需是平缓且稳定的，以防车深结构碰撞而发生损坏，或是对使用者人身造成伤害。液压杆为动力源（部分汽车用弹簧代替液压缸），能够实现速度的平缓可控，以满足后备箱的开启速度要求。后备箱的关闭过程则有人手控速度，当然，此时的液压缸或弹簧则起到缓冲保护作用。在动力性能方面，要求后备箱开启与关闭过程中，一定要避免刚性冲击，否则会对车身和箱体以及造成破坏。前面已经叙述，液压缸与动力弹簧可辅助实现这一功能。保证惯性力平衡，避免或减少刚性冲击。这里需要强调，后备箱在开启至最大状态时，除了需保证一固定的开启角外，也需要保证其位置的固定，即不会因为后备箱的重力作用而使得箱盖自动落下。 为达到此要求，必须使机构具有死点位置，即不论后备箱箱盖受多大压力作用，也能保持机构的稳定。 另外一点，现在生活中大部分后备箱机构为四杆机构，将四杆机构改为六杆机构，可以很大程度上改善输出运动不均匀的问题，并提高系统传动稳定性。

另外对于一个正常六杆后备箱机构，要使其完全实现基本功能，还需另外满足以下条件：

1） 必须有一个构件作为机架，为分散工作负载，增强机构整体刚度，采用三副构件作为机架。

2）必须有一个移动副作为原动件，考虑到后备箱动力源情况和安全性能原动件为液压缸。

3）机架原动件和车盖不能在一个子运动链中，避免形成四杆机构，使输出运动不均匀。

这样，综合现有机构的优缺点，以及后备箱基本运动得以实现的基本条件，便能够在以下方面做出创新。

1，设置死点，确保无论外负载多大，都能保证系统机构稳定

2，后备箱打开与关闭时，均设有一固定抬升高度，一方面保证后备箱盖最大开合时，不至于擦碰车身；另一方面，可明显增大储物空间。

3，后备箱打开时，尽量使其中的结构稳定，即尽可能使三角形框架为等腰三角形

4，当后备箱处于关闭状态时，所有杆处于同一直线上，这样极大地节省空间 。

基于以上几点，便可通过机构运动链再生法，得到如下所示满足全部要求的最优解，即如下图所示后备箱机构：

新型后备箱机构

我们可以发现该机构具有很多优点。首先，气动弹簧在闭合时可与机架平行，即与机架贴合，节省空间另外，机构整体有两根支撑杆，防破坏性强且结构稳定。新机构能够实现车盖的抬升，极大地增加储物空间，使得后备箱内部深处物品容易取放；死点的设置使得后备箱稳定性强，连杆及车盖，原动件的固定尺寸要求使得结构在相同用料的前提下达到空间最大，稳定性最强，开合最为方便安全。

科技改变生活，创新引领未来，新型后备箱具有很强的研究价值，应用价值和推广价值，相信会在不就得将来取代传统后备箱而就如主流市场。