0 引言面向高端汽车门锁的市场需求，具有电动吸合和开启功能的汽车门锁机构设计是关键技术[1]。汽车自吸合门锁主要包含多种运动副、柔性和刚性构件组成的机械锁体和吸合驱动装置部分[2]，开启机构和吸合机构的优先级是吸合锁设计的难点[3]。Udriste等[4]对汽车门锁机构进行了运动学分析，发现了该机构在不同工况下具有不同的自由度和运动模式。添加电动吸合与开启优先功能有3种方式：①在保持原有功能的基础上增加传动轴以及吸合支链，该方式会使门锁体积和质量增加较多，不符合汽车轻量化趋势；②删除原有其他功能支链（如保险支链）以换取添加吸合支链的空间，该方式会使原门锁安全性降低且难以满足门锁有关法规要求；③增加吸合支链，将其构造成柔顺多模式运动机构，即利用锁内现有轴及空间实现分层多模式运动，该方式具有一定的可行性。车门锁电动吸合和开启优先功能的增加使内部机构复杂度增大，传统的刚性连杆机构运动模式较单一[5]，难以实现吸合支链与开启支链的柔顺适应性运动，更难以设计各支链的运动优先级。多模式机构[6]作为可重构机构的一个重要分支，具有运动模式转换时间短、所需驱动少的优点，可利用关节轴线、杆件和多模式单元进行运动模式的切换。于靖军等[7]介绍了目前多模式机构的研究进展，并从方法和技术的角度，综述了多模式机构的构型设计及运动模式分析，为吸合机构构造提供了思路。黄晓杰等[8-9]利用双层摆动凸轮及恒力弹簧，构造了协同电动开启和电动保险支链运动的新型双层柔顺间歇机构，通过间歇传动采用少构件，实现了保险机构的功能以及保险和开启的时序。Shao等[10]提出了一种凸轮连杆机构的综合方法，构造了七杆曲柄滑块机构和凸轮组合机构，可产生精确的目标路径用于步态康复。Wang等[11-12]提出了一种具有变枢轴凸轮摆杆机构轮廓曲线设计方法，且利用凸轮机构可实现降低磨损的效果。凸轮机构由于构件少，适用于锁内空间的机构设计与应用。柔顺机构利用弹性变形来实现力、运动或能量的传递与转换，被动适应外部作用力，实现自适应运动、自复位运动。通过在运动副轴同轴添加扭簧或串联线性弹簧等方式可构造柔顺化运动副[13]，还可利用滚动支撑柔性单元或多簧片环形柔性铰链来构造。Mei等[14]采用扭簧和悬臂叶片结构提出了一种新型的平面高柔度关节，为轴向紧凑、大挠度和高负载的变刚度执行机构设计提供了新思路。王明远等[15-16]提出了一种新型变自由度组合柔顺副，并在此基础上构造了具有复位特征的多运动模式变自由度柔顺五杆机构，将其作为电动开启支链来实现单驱动电动开启与保险，进行汽车门锁电动开启。杭鲁滨等[17]通过添加与开启机构串接的含V型槽连杆，构造了开启优先的力自适应防夹电动吸合支链；其中，在V型槽转折处接触力变化较大，易形成柔性冲击，但其型面设计思路具有创新性，值得借鉴。为了实现汽车门锁的电动吸合和开启优先功能，满足各工况运动状态及运动时序，本文提出了含复位特征的多模式凸轮摆杆柔顺连杆组合机构，将其嵌入汽车门锁作为电动吸合与开启支链，分析其各工况下的运动模式，仿真研究了柔顺适应运动、吸合运动和复位运动的接触力以及运动特性。1 凸轮摆杆柔顺连杆组合机构的提出梳理吸合功能，研究吸合功能与开启优先功能的协同，提出了双凸轮摆杆柔顺连杆的新思路。嵌入棘轮棘爪，考虑运动时序，构造了含驱动的吸合与开启优先机构。本节针对门锁功能，分析机构可实现的关键运动模式。1.1　电动吸合及开启优先功能需求如图1所示，门锁的锁紧机构主要由棘轮、棘爪、扭簧等组成。图1（a）、图1（b）、图1（c）分别表示全开、半锁、全锁3种状态。10.16578/j.issn.1004.2539.2024.04.001.F001图1汽车门锁各状态和吸合过程Fig. 1Each state and the cinch process of the vehicle door latch吸合功能是指：电动机驱动下，吸合机构直接对棘轮作用，完成从半锁状态转动至全锁状态，即从图1（b）所示半锁状态到图1（c）所示全锁状态的过程。开启优先功能是指：电动吸合过程中，若车身与车门之间有障碍物被夹，导致车门无法紧闭，棘轮卡止在半锁状态，此时执行开启，吸合机构避让，棘轮释放回到全开状态。针对以上功能定义及需求，考虑汽车门锁内部狭窄空间限制，设计了汽车门锁多支链机构，如图2所示。根据吸合实际工况以及开启优先功能要求，所设计的电动吸合机构应满足以下要求：10.16578/j.issn.1004.2539.2024.04.001.F002图2汽车门锁多支链机构示意图Fig. 2Schematic diagram of multi-branch chains for the vehicle door latch1）为了保证电动吸合的运动稳定性，电动吸合机构应具有1个自由度且应具有较小扫掠空间，以满足锁内狭窄空间的限制。2）为了防止手动开启与电动吸合工况产生冲突及吸合过程中半锁卡止的情况下能够手动开启，所设计的吸合机构应能够实现开启优先级大于吸合优先级，且吸合机构运动时不干涉其他支链。3）为了保证吸合功能的可靠性，吸合机构还需要具有良好的复位特性和柔顺性，即可实现快速复位且复位过程中冲击及磨损较小。1.2　凸轮摆杆柔顺连杆组合机构设计思路针对汽车门锁设计功能需求及狭窄空间约束，新型机构设计的总体思路是：利用接触态切换和柔顺特征，结合限位块、型面突变和凸轮间歇运动，构造柔顺变拓扑机构来实现少构件多模式运动。基于上述总体思路，提出了双输入双输出凸轮摆杆柔顺连杆组合机构的方案，如图3所示。该机构由驱动杆1、摆动推杆2、凸轮3、摆动凸轮4、扭簧6、扭簧7、扭簧7'和拉簧8组成。10.16578/j.issn.1004.2539.2024.04.001.F003图3凸轮摆杆柔顺连杆组合Fig. 3Novel cam swing linkage and spring linkage combined mechanism该机构的两对凸轮摆杆机构分别由摆动凸轮4和摆动推杆2、摆动推杆2和凸轮3组成，驱动杆1、摆动推杆2、拉簧8构成了弹簧四连杆机构，其基本设计思路如下：1.2.1 多种接触状态弹簧8始终受拉，保证了两对凸轮摆杆机构至少存在一对凸轮摆杆接触，即：摆动凸轮4与摆动推杆2末端2-1在弹簧8的拉力作用下接触；凸轮3与摆动推杆2末端2-2在弹簧8的拉力作用下接触。多种传动和接触状态实现了力封闭，以保证型面接触。1.2.2 轨迹重合，柔顺滚滑摆动凸轮4设置有间歇休止段，该型面曲线与摆动推杆2构成几何虚约束，可实现柔顺滚滑，摆动推杆型面2-2接触点在该过程的运动轨迹设计与凸轮型面曲线重合。1.2.3 接触型面突变，释放复位凸轮3的型面突变保证了型面的锁止和释放。柔顺弹簧连杆机构具有自复位性，与凸轮扭簧结合，使其可以回复到原始位置。综合以上思路特征，可使所设计机构在狭小空间内实现少杆、多功能和多模式。将棘轮棘爪锁紧机构与凸轮摆杆柔顺连杆机构相结合，演绎为可行的汽车门锁机构方案。凸轮3等效为棘轮3，凸轮4等效为开启凸轮4。开启凸轮4与棘爪5同轴安装，其复位扭簧位于B点；驱动杆1与棘轮3同轴安装，其复位扭簧位于A点。开启凸轮4与型面2-2为变接触状态；摆动推杆2型面2-1与棘轮3为可变接触状态，即随工况、驱动与极限位置不同而有不同的接触状态。机构变自由度变拓扑结构，对应不同的运动模式。表1所示为可实现的新机构的运动模式功能。10.16578/j.issn.1004.2539.2024.04.001.T001表1机构的方案演绎及工作模式Tab. 1Interpretation and working mode of the mechanism运动模式功能实现及机构运动过程新机构运动方案示意图考虑汽车门锁棘轮棘爪的机构方案示意图柔顺滚滑凸轮3逆时针方向转动，摆动推杆2的末端2-1处沿着凸轮3表面顺应滑动；由于驱动杆1处于限位状态，摆动推杆2绕驱动杆1上的铰链D转动自适应凸轮3型面摆动；直至凸轮3型面突变，末端2-1滑入凸轮3突变型面，此时摆动推杆2做逆时针方向转动，使得末端2-2与摆动凸轮4曲面相接触，凸轮4处于间歇休止状态，摆动推杆2实现柔顺滚滑避让运动驱动方式：凸轮3逆时针方向运动机构自由度数目：F=3n-（2PL+PH）=3×2-(2×2+1)=1棘轮凸起型面与摆动推杆2末端2-1接触刚性拨动驱动杆1逆时针方向转动带动摆动推杆2拨动凸轮3逆时针方向转动，且凸轮型面进行了特殊设计，即摆动推杆2型面2-2接触点在该过程的运动轨迹设计与凸轮型面曲线重合，以保证该摆动推杆2运动与凸轮轮廓曲线相容，运动不干涉，对应摆动凸轮曲线运动至休止段。此时摆动凸轮4不旋转，摆动推杆2仅拨动凸轮3逆时针方向转动，实现刚性拨动凸轮3旋转驱动方式：驱动杆1逆时针方向运动机构自由度数目：F=3n-（2PL+PH）=3×3-(2×3+2)=1摆动推杆2末端型面2-1与棘轮3的凹槽型面成高副接触，推动棘轮3由半锁状态到全锁状态避让复位摆动凸轮4顺时针方向转动，驱动杆1被限位块S1阻挡而静止；摆动凸轮4带动摆动推杆2顺时针方向转动，直至拨杆末端2-1与凸轮3脱离接触，使凸轮3在扭簧7作用下，顺时针方向旋转释放复位驱动方式：摆动凸轮4顺时针方向运动机构自由度数目：F=3n-（2PL+PH）=3×2-(2×2+1)=1摆动推杆2末端型面2-1与棘轮3的脱离接触使棘轮3释放回位1.3　凸轮摆杆柔顺连杆组合机构应用于汽车门锁图4为某款汽车门锁的实物图，包含有电动开启支链、手动开启支链及保险支链，但不具有电动吸合功能。在此基础上增设吸合机构，如图5（a）所示，为汽车电动吸合门锁主要机构模型，红色标注为新增吸合机构。10.16578/j.issn.1004.2539.2024.04.001.F004图4无电动吸合功能的汽车门锁Fig. 4Vehicle door latch without the electric cinch function10.16578/j.issn.1004.2539.2024.04.001.F005图5吸合机构在锁内布置Fig. 5Arrangement of the cinch mechanism in the latch图5（b）所示为嵌入锁内的新型电动吸合门锁三维模型。将新机构嵌入到棘轮棘爪层与棘爪盘层之间，驱动杆和棘轮旋转轴同轴安装，开启凸轮和棘爪旋转轴同轴安装，利用锁内现有转轴构成新的轴系结构，避免了额外增加传动轴引起的各支链间运动干涉。新型汽车门锁吸合支链通过凸轮或摆杆的驱动，可分别实现手动开启与电动吸合功能，且开启具有优先级。在汽车中应用的含驱动及限位的新型摆动凸轮柔顺连杆机构如图6所示，对应的等效机构如图7所示，该机构为多模式及锁内应用机构综合提供了基础。10.16578/j.issn.1004.2539.2024.04.001.F006图6汽车电动吸合门锁含驱动的机构简图Fig. 6Schematic diagram of the vehicle electric cinch door latch with drive1.驱动杆；2.摆动推杆；3. 棘轮；4.开启凸轮；5.棘爪。10.16578/j.issn.1004.2539.2024.04.001.F007图7考虑锁紧机构的含棘轮棘爪的机构简图Fig. 7Schematic diagram of the mechanism with ratchet and pawl considering the locking mechanism2 全工况凸轮摆杆柔顺连杆组合机构运动模式新型凸轮摆杆柔顺连杆组合机构应用于汽车门锁，要实现多种工况及功能：全开至半锁柔顺避让；电动吸合刚性拨动；吸合结束柔顺滚滑自复位；半锁到全开摆动释放；全锁到全开摆动释放。根据功能、驱动和边界条件不同，分析凸轮摆杆柔顺连杆组合机构在锁内工作时的多种模式以及各工况下机构的适应性。各工况汽车门锁机构运动过程、运动模式及其对应机构简图如表2所示。10.16578/j.issn.1004.2539.2024.04.001.T002表2各工况汽车门锁机构运动过程、运动模式及其对应的机构简图Tab. 2Motion process, motion mode and schematic diagram of the latch mechanism in different working conditions工况功能实现及机构运动过程车门锁吸合及开启机构运动示意图运动模式等效机构简图及自由度计算全开手动关至半锁全开到半锁时，锁柱推动棘轮3逆时针方向旋转；摆动推杆2的末端2-1自适应顺应棘轮3运动，此时摆杆型面2-2与开启凸轮4接触，当棘轮凸起3-1与末端2-1接触时，棘轮3带动摆动推杆2顺时针方向摆动与开启凸轮4脱离接触；棘轮继续转动直至半锁状态，摆杆型面2-2与开启凸轮4回到接触状态，同时末端2-1与棘轮3在凸起3-1处接触棘轮与棘爪由全开位置到达半锁接触位置柔顺滚滑避让棘轮3开始逆时针方向转动时，与摆动推杆2、棘爪5均不接触，活动构件数n=1；机构自由度为F=3-2=1棘轮3继续逆时针方向转动开始与推杆2、棘爪5分别在末端2-1和棘轮凸起3-2处接触，柔顺自适应滚滑接触。此时活动构件为摆动推杆2、棘轮3、棘爪5，活动构件数n=3；棘轮3、摆动推杆2传动为高副接触，等效为凸轮摆杆机构，摆动推杆2旋转输出；机构自由度为F=3n-（2PL+PH）=3×3-(2×3+2)=1电动吸合车门锁到达半锁状态后，吸合电动机接收到信号开始吸合，通过拉绳拉动驱动杆1逆时针方向转动，摆动推杆2在末端2-1处与棘轮3接触，拨动棘轮逆时针方向转动。此时开启凸轮4曲线与摆动推杆2接触点轨迹重合为虚约束，开启凸轮 4处于休止状态棘轮与棘爪由半锁位置到达全锁接触位置刚性拨动驱动杆1逆时针方向转动，摆动推杆2末端2-1与棘轮3的弧形槽3-1形成高副接触，弹簧8刚化，驱动杆1和摆动推杆2由于弹簧8的力约束而刚化，视为同一构件，末端型面2-1推动棘轮3逆时针方向转动；同时棘轮3与棘爪5在凸起3-2处朝下一锁止型面运动；活动构件为驱动杆1、棘轮3、棘爪5，活动构件数n=3；机构自由度为F=3n-（2PL+PH）=3×3-(2×3+2)=1吸合复位吸合结束后汽车门锁到达全锁状态，驱动杆1在扭簧的作用下复位，摆动推杆2在末端2-1处与棘轮3形成接触，沿棘轮3型面柔顺滚滑，直至运动到限位块S1处，吸合机构复位至S1挡块的极限位置棘轮棘爪位于全锁接触位置，吸合机构复位柔顺滚滑自复位棘爪5与棘轮3到达全锁位置后，棘轮棘爪保持静止；摆动推杆2在扭簧力作用下末端2-1沿型面3-1滑动复位；活动构件为驱动杆1、摆动推杆2，活动构件数n=2；机构自由度为F=3n-（2PL+PH）=3×2-(2×2+1)=1全锁开启棘轮棘爪位于全锁状态时，开启凸轮4顺时针方向驱动摆动推杆2顺时针方向旋转，开启凸轮4与摆动推杆2由不接触变为在型面2-2接触，开启凸轮4继续旋转直至摆动推杆2末端2-1型面脱离与棘轮3的接触，棘轮3进入待释放避让状态，进一步棘爪5与棘轮3脱离啮合，棘轮3释放，门锁开启棘轮棘爪全锁状态开启释放，恢复至全开状态避让开启复位棘轮3与棘爪5在凸起3-2处形成接触位于全锁位置，此时摆动推杆2与棘轮3接触，摆动推杆2与开启凸轮4不接触；开启凸轮4顺时针方向旋转，直至摆动推杆2与棘轮3脱离接触，摆动推杆2与开启凸轮4接触，棘轮3与棘爪5脱离接触时；高副接触由末端2-1变为型面2-2，活动构件为摆动推杆2、棘轮3、开启凸轮4、棘爪5；摆动推杆2与开启凸轮4不接触时，机构自由度为F=3n-（2PL+PH）=3×4-(2×4+3)=1摆动推杆2和棘轮3脱离接触后，机构自由度为F=3n-（2PL+PH）=3×4-(2×4+3)=1续表10.16578/j.issn.1004.2539.2024.04.001.T003工况功能实现及机构运动过程车门锁吸合及开启机构运动示意图运动模式等效机构简图及自由度计算半锁开启电动吸合过程中，若车身与车门之间有障碍物被夹，导致车门无法紧闭，棘轮3卡止在半锁状态，需执行开启动作；开启凸轮4顺时针方向驱动摆动推杆2，直至开启凸轮4将摆动推杆2拨出与棘轮3的接触；摆动推杆2的2-1型面与棘轮3由接触状态变为非接触状态，直至棘爪5与棘轮3脱离接触，棘轮3释放，门锁开启棘轮棘爪由半锁状态开启释放，恢复至全开状态避让开启复位开启凸轮4顺时针方向旋转带动棘爪5、摆动推杆2顺时针方向旋转，型面2-1与棘轮3脱离接触，棘轮3待释放，型面3-2与棘爪5脱离第一锁止型面；活动构件为摆动推杆2、棘轮3、开启凸轮4、棘爪5；机构自由度为F=3n-（2PL+PH）=3×4-(2×4+3)=13 具有吸合与开启优先功能的门锁机构仿真为了验证该新型凸轮摆杆柔顺连杆组合机构在汽车门锁中吸合与开启优先的可行性，通过Adams仿真软件分析了该机构各工况下的工作模式和运动兼容以及主要构件间接触力的变化。3.1　相关仿真参数设置汽车门锁吸合工况下吸合电动机需克服车门框胶条的300 N密封反力，设置锁柱与棘轮的接触力为300 N。其内部棘轮、棘爪和棘爪盘上的扭簧以及吸合机构处的弹簧刚度、预紧力和初始角度、初始位移等数值如表3所示。10.16578/j.issn.1004.2539.2024.04.001.T004表3扭簧和直簧的参数设置Tab. 3Parameter setting of the torsional spring and the linear spring扭簧刚度系数/[N·mm/(°)]初始角度/（°）预载荷/（N·mm)棘轮扭簧0.492 723.27340.725棘爪盘扭簧2.211 9105265.428驱动杆扭簧0.492 720.29100直簧刚度系数/（N/mm）初始位移/mm预载荷/N摆动推杆拉簧2.5820棘爪线性直簧0.492 725.121.303.2　电动吸合支链的仿真结果分析如图8所示，锁紧机构和吸合机构都处于半锁待吸合状态，吸合驱动单元具有单向拉紧装置。10.16578/j.issn.1004.2539.2024.04.001.F008图8锁紧机构和吸合机构半锁状态Fig. 8Half-lock state of the locking mechanism and the cinch mechanism图9所示为电动吸合过程中摆动推杆与棘轮、摆动推杆与开启凸轮的接触状态变化仿真。开始吸合时，吸合电动机拉动驱动杆逆时针方向带动摆动推杆，摆动推杆的末端拨动棘轮由半锁位置向全锁位置逆时针方向运动；吸合结束，车门到达全锁状态后，驱动杆在其复位扭簧的作用下反向运动复位。该过程摆动推杆末端沿着棘轮自适应滚滑。图9吸合机构与棘轮棘爪位姿变化Fig. 9Change of position and pose of the cinch mechanism and ratchet and pawl10.16578/j.issn.1004.2539.2024.04.001.F9a110.16578/j.issn.1004.2539.2024.04.001.F9a2将摆动推杆与棘轮间的接触记为2-1，摆动推杆与开启凸轮间的接触记为2-2。图10所示为吸合支链吸合过程的动力学特性仿真分析结果。吸合过程中，摆动推杆与棘轮的接触力先增大后减小，最大值为403 N；复位接触力较小且变化幅度较小，为10~15 N；机构电动吸合时间为420.97 ms，复位时间为29.03 ms。10.16578/j.issn.1004.2539.2024.04.001.F010图10电动吸合全过程仿真曲线Fig. 10Simulation curves of the whole process of the electric cinch由仿真接触力大小可知，门锁电动吸合过程中摆动推杆与棘轮之间的接触力分为两种情况：摆动推杆推动棘轮由半锁到全锁，此过程中接触力较大，平均值大于200 N，主要是克服棘轮扭簧力矩和密封反力所产生的力矩；而摆动推杆末端2-1沿棘轮型面自适应滚滑复位阶段的接触力较小，约为12.5 N。为验证仿真扭簧选择是否适合，将驱动杆与摆动推杆的夹角作为测量值，记为α，对复位工况进行仿真，结果如图11所示。由图11可知，在吸合阶段，由于棘轮凹槽型面的设置，摆动推杆与驱动杆的夹角α保持不变；在复位阶段，摆动推杆末端沿棘轮型面柔顺滚滑，棘轮型面使α角逐渐增大，驱动杆的扭簧刚度使其迅速复位，复位时间为29.03 ms。10.16578/j.issn.1004.2539.2024.04.001.F011图11吸合结束复位工况仿真曲线Fig. 11Simulation curves of the resetting condition after the end of the electric cinch3.3　开启优先功能的仿真分析针对全锁开启工况和半锁开启工况，分别进行接触力大小及开启时间的仿真研究。3.3.1　全锁状态时的开启图12所示为全锁状态下的手动开启。此时门锁为全锁状态，吸合机构已复位，摆动推杆末端2-1与棘轮弧形槽不接触；棘爪盘顺时针方向驱动棘爪和开启凸轮，开启凸轮带动摆动推杆顺时针方向转动，摆动推杆2-1型面脱离与棘轮的接触，棘轮进入待释放避让状态，进一步转动棘爪直到其与棘轮脱离啮合，释放棘轮，门锁开启。10.16578/j.issn.1004.2539.2024.04.001.F012图12全锁位置开启过程吸合机构位置变化示意图Fig. 12Schematic diagram of position changes of the cinch mechanism during the release process on the full-lock position由图13、图14可知，开启凸轮与摆动推杆接触力最大值发生在弹簧伸长量最大时刻，为12.45 N；机构在176 ms时开启凸轮与摆动推杆开始接触，622 ms时实现手动开启；驱动杆与摆动推杆夹角α的变化范围为15°~32.3°，接触力变化较小。10.16578/j.issn.1004.2539.2024.04.001.F013图13全锁到全开过程吸合机构接触力及线性弹簧变形量曲线Fig. 13Contact force and linear spring deformation curves of the cinch mechanism in the process of the full-lock to the open process10.16578/j.issn.1004.2539.2024.04.001.F014图14全锁到全开过程棘轮棘爪接触力曲线Fig. 14Contact force curve of the ratchet and the pawl in the process of the full-lock to the open process3.3.2　半锁状态时的开启图15所示为半锁状态下的手动开启。电动吸合过程中，若车身与车门之间有障碍物被夹，导致车门无法紧闭，棘轮卡止在半锁状态，该状态下执行手动开启。开启过程分为3个阶段：半锁阶段（2-1、2-2型面同时接触）、预释放阶段（2-2型面短暂脱离接触）、开启阶段（2-2型面恢复接触，2-1型面脱离接触）。其中，在预释放阶段，由于型面突变会导致摆动推杆2-2型面与开启凸轮短暂脱离接触，棘轮进入待释放状态，随后棘轮棘爪脱离，棘轮释放，门锁开启。10.16578/j.issn.1004.2539.2024.04.001.F015图15半锁状态开启过程吸合机构与锁止机构接触示意图Fig. 15Schematic diagram of the contact between the cinch mechanism and the locking mechanism during the opening process of the half-lock state由图16可知，半锁手动开启时间为372.8 ms，在78 ms时摆动推杆与棘轮的接触力到达最大值389 N。这是由于开启凸轮需将摆动推杆末端从棘轮弧形槽中拨出，拨出弧形槽时摆动推杆需克服车门密封反力及棘轮扭簧力，导致接触力较大。10.16578/j.issn.1004.2539.2024.04.001.F016图16半锁位置开启过程仿真曲线Fig. 16Simulation curve in the opening process on the half-lock position开启过程中由于棘轮型面突变，开启凸轮和摆动推杆会出现接触-非接触-接触的切换。在102~144 ms时，开启凸轮和摆动推杆2-2型面短暂脱离接触，再次接触后开启凸轮继续拨动摆动推杆顺时针方向转动，摆动推杆与棘轮脱离接触，锁紧机构处于待释放状态，随后棘轮棘爪脱离接触，门锁开启，棘爪继续转动，棘轮释放。由以上全工况仿真分析可知，开启凸轮与摆动推杆、摆动推杆与棘轮、棘轮与棘爪的接触力设置合理；机构实现各功能动作的时间与车门锁设计要求的时间匹配。4 结论提出并构造了一种凸轮摆杆柔顺连杆组合机构，重点研究了该新型机构的运动模式、吸合与开启支链的协同操作以及其在汽车门锁吸合与开启支链中的应用，创新之处在于：1）提出了一种凸轮摆杆柔顺连杆组合机构，该机构可实现多种运动模式。基于新提出的机构构造了门锁的电动吸合支链，实现了与开启支链运动相兼容，且保证了吸合过程中开启动作的优先级。2）所构造的吸合机构可在门锁狭小空间内依靠驱动的切换和不同的边界条件分别实现电动吸合、开启及开启优先功能，且其不同工况下的运动模式得到了分析。3）仿真研究了各工况吸合机构与锁紧机构、吸合机构与开启机构之间的接触力曲线，验证了其在锁内应用的可行性。相较全锁工况开启，半锁工况开启时接触力更大，这是由棘轮型面突变所导致的。