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行李箱扭簧设计计算方法（修订）

行李箱扭簧设计计算方法规范
1  范围
  本规范规定了行李箱扭簧的技术要求、试验方法和计算方法。
本规范适用于三厢车鹅颈式（弓形）铰链所配用的行李箱扭簧产品。
2  引用标准
下列文件中对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
  GB/T 230.1-2009  金属材料 洛氏硬度试验 第1部分：试验方法
  GB/T 1222-2007  弹簧钢
  GB/T 1805-2001  弹簧 术语
GB/T 18983-2003  油淬火 回火弹簧钢丝
3  术语和定义
3.1  行李箱扭簧
作为平衡铰链的弹性元件之一，占有有效空间小，易于安装，是一种较好的结构型式。其工作原理是通过扭转产生弹性变形输出力矩。
3.2  鹅颈式（弓形）铰链
鹅颈式（弓形）铰链是使用弹性元件，可以在行李箱盖开启或关闭过程中平衡行李箱盖重力矩的铰链结构,因其形状类似于鹅颈而得名。该铰链形式结构简单、制造工艺容易、有足够强度、可靠耐久及成本较低等优点，目前在中低档三厢车型中广泛应用。
3.3  剪切弹性模量（G）
材料的力学性能指标之一，是材料在纯剪切应力状态下，应力低于比例极限时切应力与切应变的比值。它代表着材料抵抗切应变的能力，模量大，则表示材料的刚性强。目前几种常用
的扭簧材料剪切弹性模量见表1所示。
表1  扭簧材料的剪切弹性模量
材料牌号
剪切弹性模量(MPa)
65Mn
78000
60Si2MnA
79000
3.4  行李箱盖重力矩
行李箱盖重力臂是随行李箱盖开启角度的变化而变化。行李箱盖在开闭过程中，铰链旋转中心与行李箱盖重心（如图1所示）的距离L是一个定值。则行李箱在开闭过程任意位置的重力臂为：
其中为行李箱开启角度；γ为行李箱盖重心和铰链旋转中心的连线与XY平面的夹角。
由此可得行李箱重力矩：
其中m为行李箱盖质量。
       
图1 行李箱盖重心位置示意图
3.5  扭簧扭矩
扭簧是淬火弹簧钢丝按一定形状弯曲而成。扭簧的扭矩与扭簧的直径d、有效长度、扭转角度Ф以及扭簧材料的剪切弹性模量G有关。
4  技术要求
4.1  扭簧表面不允许出现裂纹及易产生疲劳断裂的损伤，两端头不允许有明显的毛刺及马蹄形。
4.2  扭簧材料选用弹簧钢（执行GB/T 1222-2007标准）或油淬火 回火弹簧钢丝（执行GB/T 18983-2003标准）。
4.3  扭簧成型后，淬火后硬度为45HRC～55HRC。
4.4  扭簧应按照规定程序批准的图样和相关技术要求制造，并符合本规范的要求。
4.5  扭簧的扭矩特性应在按照规定程序批准的图样中具体显现。
4.6  扭簧经疲劳试验1万次不应发生断裂，疲劳试验后表面不应出现肉眼可见的裂纹，且刚度变化不大于5%。
4.7  扭簧表面处理方式按Q/ZTB 06.002-2012标准执行。
4.8  扭簧需满足Q/ZTB 07.025-2012中的禁限用物质要求。
4.9  扭簧设计时要考虑Y向窜动量，避免因留有过多窜动量而造成扭簧移位后其它部件干涉。设计时可考虑如下方案避免扭簧Y向移位：图2扭簧圆角根部与铰链安装支座有4.6mm间隙，扭簧可以Y窜动。图3更改后消除扭簧圆角与铰链安装支座的间隙，通过扭簧圆角与安装支座Y向限位。
                图2 （更改前）                                图3（更改后）
5  试验方法
5.1  扭簧材料试验
5.1.1  弹簧钢材料按GB/T 1222-2007标准执行。
5.1.2  油淬火 回火弹簧钢丝材料按GB/T 18983-2003标准执行。
5.2  材料硬度检测按汽车行李箱GB/T 230.1-2009标准执行。
5.3  疲劳试验
5.3.1  试验要求
在常温下模拟实车工作状态往复扭转1万次测试。