專利名稱：汽車內(nèi)飾功能件設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車內(nèi)飾功能件設(shè)計方法，更具體的，涉及一種基于精確計算汽 車內(nèi)飾功能件運動時間、相關(guān)運動結(jié)構(gòu)的汽車內(nèi)飾功能件設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
當前的汽車行業(yè)發(fā)展日新月異，尤其在國內(nèi)，汽車內(nèi)飾還是一個潛力極大的市場。 功能件的設(shè)計是其中一項重要內(nèi)容，針對典型的具有阻尼器、扭簧、外蓋，且外蓋繞固定軸 轉(zhuǎn)動的功能件，如煙灰缸、杯托和儲物盒，其設(shè)計相對復雜。功能件打開時間作為一項重要 指標，主要由扭簧結(jié)構(gòu)、阻尼器的選擇、質(zhì)心的位置和摩擦力大小決定。功能件打開時間直接影響著客戶使用時的舒適感，所以在設(shè)計之處，客戶通常會 對功能件有一個期望，但目前的現(xiàn)狀是由于缺乏方法，無法在設(shè)計初進行預估，只能由工程 師在設(shè)計前參考同類產(chǎn)品甚至是直接拷貝已有產(chǎn)品，當產(chǎn)品基本成形后再由工程師憑經(jīng)驗 選擇相關(guān)部件進行反復試驗，直至確定合適的參數(shù)。由于溫度變化可能引起參數(shù)變化，所以 試驗應(yīng)盡可能在恒溫下進行。由此可見，現(xiàn)有方式存在以下三個問題一是可能直接繼承了 原設(shè)計的未知缺陷；二是費時費力；三是無法在設(shè)計前期發(fā)現(xiàn)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種汽車內(nèi)飾功能件設(shè)計方法，填補了設(shè)計時只 能參考或者拷貝同類產(chǎn)品而無法選擇扭簧、阻尼器及質(zhì)心位置以確定功能件打開時間的空 白，縮短了設(shè)計時間，避免了設(shè)計盲區(qū)，也減少了后期反復調(diào)試扭簧和阻尼器的次數(shù)，為前 期造型提供了參考依據(jù)。為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種汽車內(nèi)飾功能件設(shè)計方法，所述功能件具有阻尼器、扭簧、外蓋，且外蓋繞固 定軸轉(zhuǎn)動，其特征在于，包括如下步驟(1)以功能件外蓋轉(zhuǎn)軸為中心，極軸在水平面內(nèi)，建立一個極坐標系，分別計算出 扭簧扭矩Mk ( θ )，阻尼器扭矩Mc=j々)，重力扭矩Me( θ )，摩擦力扭矩Mf ；(2)計算功能件的轉(zhuǎn)動慣量J ；(3)以功能件外蓋關(guān)閉狀態(tài)時的角加速度否為初值進行計算機積分求解，得出功 能件從打開至旋轉(zhuǎn)到指定位置的時間t (4)所述功能件所受總扭矩為” = ΣΜ = ΜΖ(的+蠔(句+ (的+擬/并由此
繪出時間t與角速度g的關(guān)系圖。步驟(1)中，假設(shè)扭簧彈性系數(shù)為K，計算扭簧扭矩SMk =K θ步驟(1)中，通過實驗測得常用阻尼器的角速度和扭矩相關(guān)數(shù)據(jù)，然后采用連續(xù) 均勻B樣條曲線進行數(shù)據(jù)逼近擬合計算得出阻尼器扭矩Mc=; 銨)步驟(1)中，確定功能件質(zhì)心以及質(zhì)心到轉(zhuǎn)軸的距離L進行計算得出重力扭矩禮
3=mgLcosθ步驟⑴中還包括通過實驗測出摩擦系數(shù)μ，并由功能件蓋子所受的力計算得出 法向支撐力N，得出摩擦力扭矩Mf = μ NR步驟(2)中轉(zhuǎn)動慣量J是通過產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)得出。步驟(3)中采用顯式龍格-庫塔(Rimge-Kutta)解決方案，得出功能件從打開至 旋轉(zhuǎn)到指定位置的時間t。根據(jù)繪出的時間t與角速度g的關(guān)系圖，分析彈簧、阻尼器、重力和運動時間的關(guān) 系，從而調(diào)整彈簧的K值及阻尼器的選用，甚至調(diào)整產(chǎn)品形狀以達到質(zhì)心位置的要求。依據(jù) 此方法，設(shè)計工程師可以根據(jù)實際情況及輸入?yún)?shù)確定設(shè)計，不必反復調(diào)試，只需根據(jù)公式 進行計算，得出相關(guān)參數(shù)，再由制造工程師在理論值附近進行實際的微調(diào)即可獲得實際的 參數(shù)。


圖1本發(fā)明的一個實施例，煙灰缸結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本發(fā)明的一個實施例中阻尼器扭矩和角速度關(guān)系曲線圖；圖3本發(fā)明的一個實施例中角速度與時間關(guān)系曲線圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，給出本發(fā)明的較佳實施例，并予以詳細描述，使能更好地理解本發(fā) 明的功能、特點。本發(fā)明的汽車內(nèi)飾功能件是指功能件一般具有阻尼器、扭簧、外蓋，且外蓋繞固定 軸轉(zhuǎn)動，如煙灰缸、杯托和儲物盒等。功能件打開時間作為一項重要指標，主要由扭簧結(jié)構(gòu)、 阻尼器的選擇、質(zhì)心的位置和摩擦力大小決定。下面以煙灰缸為例，進一步說明本發(fā)明的設(shè)計方法，如圖1所示，煙灰缸1包括阻 尼2。扭簧4，外蓋3，其中外蓋3可繞固定軸轉(zhuǎn)動。第一步以功能件外蓋轉(zhuǎn)軸為中心，極軸在水平面內(nèi)，建立一個極坐標系。其中J 為轉(zhuǎn)動慣量，Mk扭簧扭矩，Mc*阻尼器扭矩，Me為重力扭矩，Mf*摩擦力扭矩，θ為扭簧的 轉(zhuǎn)動角度，g為角速度，吞為角加速度。第二步設(shè)扭簧彈性系數(shù)為K，初始壓縮角為供，根據(jù)運動學原理，則彈簧扭矩為 Mk = Κ{φ- θ)。第三步由實驗測得常用阻尼器的角速度和力矩相關(guān)數(shù)據(jù)進行擬合，本方法將首 末數(shù)據(jù)點分別作為樣條曲線的首末端點，使用了節(jié)點矢量兩端為四重節(jié)點且給定曲線兩端 端點條件時的求解三次準均勻B樣條曲線控制頂點的算法，采用段數(shù)為5的三次準均勻B 樣條曲線，求得控制頂點后進行逼近。如圖2所示，為擬合出的一個阻尼器曲線，橫坐標為 角速度^，縱坐標為阻尼器扭矩MC。由于阻尼器種類有限，可根據(jù)實驗測試常用于汽車內(nèi)飾功能件的阻尼器，擬合出 的結(jié)果可作為數(shù)據(jù)庫備用。第四步測得外蓋質(zhì)心離轉(zhuǎn)軸距離為Le，其相對扭簧轉(zhuǎn)動角度為θ e，由于θ e與Ia 相對固定，設(shè)以逆時針為正方向，則重力扭矩為Mg = -mgLc cos( θ - θ c)。
第五步因煙灰缸的轉(zhuǎn)軸半徑較小，固本實施例中忽略摩擦力產(chǎn)生的扭拒。但當摩擦力較大時，則需通過實驗測出摩擦系數(shù)μ，并由功能件蓋子所受的力綜 合計算得出法向支撐力N，最后得出摩擦力扭矩為Mf = μ NR第六步通過產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)(設(shè)計軟件中有相關(guān)功能)得出煙灰缸轉(zhuǎn)動慣量為J1, 阻尼器轉(zhuǎn)動慣量為J2。第七步 所述功能件所受總扭矩為ΣΜ = m^+風(句+擬G(的+擬/聯(lián)
合求解得方程式 其中R1為與阻尼器嚙合的齒輪半徑，R2為阻尼器半徑。第八步設(shè)煙灰缸關(guān)閉狀態(tài)為初值，由解決二階常微分方程初值問題的龍格庫塔 (Runge-Kutta)解決方案，采用四級四階的經(jīng)典R-K方法求解，通過編制C語言程序，可得出 功能件從打開至旋轉(zhuǎn)到指定位置的時間t。第九步繪出時間t與角速度g的關(guān)系圖，如圖3所示，然后調(diào)整彈簧的K值及阻尼 器的選用，必要時還可以調(diào)整質(zhì)心的位置。帶入C程序求得理想運動時間，通常范圍為0. 2 秒至1秒。根據(jù)繪出的時間t與角速度力的關(guān)系圖，分析彈簧、阻尼器、重力和運動時間的關(guān) 系，從而調(diào)整彈簧的K值及阻尼器的選用，甚至調(diào)整產(chǎn)品形狀以達到質(zhì)心位置的要求。依據(jù) 此方法，設(shè)計工程師可以根據(jù)實際情況及輸入?yún)?shù)確定設(shè)計，不必反復調(diào)試，只需根據(jù)公式 進行計算，得出相關(guān)參數(shù)，再由制造工程師在理論值附近進行實際的微調(diào)即可獲得實際的 參數(shù)。本技術(shù)方案對具有外蓋、阻尼器和彈簧，且外蓋繞軸旋轉(zhuǎn)的杯托和儲物盒同樣適 用，且運用公式與煙灰缸的實施例一致。以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對 本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解依然可以對本發(fā)明的具體 實施方式進行修改或者對部分技術(shù)特征進行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神， 其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術(shù)方案范圍當中。
權(quán)利要求
一種汽車功能件設(shè)計方法，所述功能件具有阻尼器、扭簧、外蓋，且外蓋繞固定軸轉(zhuǎn)動，其特征在于，包括如下步驟(1)以功能件外蓋轉(zhuǎn)軸為中心，極軸在水平面內(nèi)，建立一個極坐標系，分別計算出扭簧扭矩、阻尼器扭矩、重力扭矩；(2)計算功能件的轉(zhuǎn)動慣量J；(3)以功能件外蓋關(guān)閉狀態(tài)時的角加速度θ以初值進行計算機積分求解，得出功能件從打開至旋轉(zhuǎn)到指定位置的時間t；(4)繪出時間t與角速度θ的關(guān)系圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車功能件設(shè)計方法，其特征在于，步驟(1)中，假設(shè)扭簧彈 性系數(shù)為K，計算扭簧扭矩為Mk = K θ。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車功能件設(shè)計方法，其特征在于，步驟(1)中的阻尼器扭矩 是通過實驗測得常用阻尼器的角速度和扭矩相關(guān)數(shù)據(jù)，然后采用連續(xù)均勻B樣條曲線進行 數(shù)據(jù)逼近擬合計算得出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車功能件設(shè)計方法，其特征在于，步驟(1)中的重力扭矩是 通過設(shè)計數(shù)據(jù)確定功能件質(zhì)心以及質(zhì)心到轉(zhuǎn)軸的距離L進行計算得出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車功能件設(shè)計方法，其特征在于，步驟(1)中還包括通過實 驗測出摩擦系數(shù)μ，并由功能件蓋子所受的力綜合計算得出法向支撐力N，得出摩擦力扭 矩。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的汽車功能件設(shè)計方法，其特征在于，步驟(3)中采 用顯式龍格-庫塔(Rimge-Kutta)解決方案_，得出功能件從打開至旋轉(zhuǎn)到指定位置的時間
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車功能件設(shè)計方法，其特征在于，所述功能件是用于汽車 內(nèi)飾的煙灰缸，或杯托或儲物盒。
全文摘要
本發(fā)明提供一種汽車內(nèi)飾功能件設(shè)計方法，所述功能件具有阻尼器、扭簧、外蓋，且外蓋繞固定軸轉(zhuǎn)動，其特征在于，包括如下步驟(1)以功能件外蓋轉(zhuǎn)軸為中心，極軸在水平面內(nèi)，建立一個極坐標系，分別計算出扭簧扭矩MK(θ)，阻尼器扭矩重力扭矩MG(θ)，摩擦力扭矩Mf；(2)計算功能件的轉(zhuǎn)動慣量J；(3)以功能件外蓋關(guān)閉狀態(tài)時的角加速度為初值進行計算機積分求解，得出功能件從打開至旋轉(zhuǎn)到指定位置的時間t；(4)所述功能件所受總扭矩為并由此繪出時間t與角速度的關(guān)系圖。本發(fā)明縮短了功能件設(shè)計時間，避免了設(shè)計盲區(qū)，也減少了后期反復調(diào)試扭簧和阻尼器的次數(shù)，為前期造型提供了參考依據(jù)。
文檔編號E05F3/20GK101906915SQ200910052359
公開日2010年12月8日 申請日期2009年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月2日
發(fā)明者劉慶上, 曾翰通 申請人:延鋒偉世通汽車飾件系統(tǒng)有限公司