技术领域
[0001] 本
发明涉及一种汽车内饰功能件设计方法，更具体的，涉及一种基于精确计算汽车内饰功能件运动时间、相关运动结构的汽车内饰功能件设计方法。
背景技术
[0002] 当前的汽车行业发展日新月异，尤其在国内，汽车内饰还是一个潜
力极大的市场。功能件的设计是其中一项重要内容，针对典型的具有阻尼器、
扭簧、外盖，且外盖绕固定轴转动的功能件，如
烟灰缸、杯托和储物盒，其设计相对复杂。功能件打开时间作为一项重要指标，主要由扭簧结构、阻尼器的选择、质心的
位置和
摩擦力大小决定。
[0003] 功能件打开时间直接影响着客户使用时的舒适感，所以在设计之处，客户通常会对功能件有一个期望，但目前的现状是由于缺乏方法，无法在设计初进行预估，只能由工程师在设计前参考同类产品甚至是直接拷贝已有产品，当产品基本成形后再由工程师凭经验选择相关部件进行反复试验，直至确定合适的参数。由于
温度变化可能引起参数变化，所以试验应尽可能在恒温下进行。由此可见，现有方式存在以下三个问题：一是可能直接继承了原设计的未知
缺陷；二是费时费力；三是无法在设计前期发现问题。
发明内容
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种汽车内饰功能件设计方法，填补了设计时只能参考或者拷贝同类产品而无法选择扭簧、阻尼器及质心位置以确定功能件打开时间的空白，缩短了设计时间，避免了设计盲区，也减少了后期反复调试扭簧和阻尼器的次数，为前期造型提供了参考依据。
[0005] 为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
[0006] 一种汽车内饰功能件设计方法，所述功能件具有阻尼器、扭簧、外盖，且外盖绕固定轴转动，其特征在于，包括如下步骤：
[0007] (1)：以功能件外盖
转轴为中心，极轴在
水平面内，建立一个极
坐标系，分别计算出扭簧
扭矩MK(θ)，阻尼器扭矩 重力扭矩MG(θ)，摩擦力扭矩Mf；
[0009] (3)以功能件外盖关闭状态时的
角加速度 为初值进行计算机积分求解，得出功能件从打开至旋转到
指定位置的时间t：
[0010] (4)所述功能件所受总扭矩为 并由此绘出时间t与
角速度 的关系图。步骤(1)中，假设扭簧弹性系数为K，计算扭簧扭矩为MK＝Kθ
[0011] 步骤(1)中，通过实验测得常用阻尼器的角速度和扭矩相关数据，然后采用连续均匀B样条曲线进行数据逼近拟合计算得出阻尼器扭矩
[0012] 步骤(1)中，确定功能件质心以及质心到转轴的距离L进行计算得出重力扭矩MG＝mgLcosθ
[0013] 步骤(1)中还包括通过实验测出
摩擦系数μ，并由功能件
盖子所受的力计算得出法向
支撑力N，得出摩擦力扭矩Mf＝μNR
[0014] 步骤(2)中转动惯量J是通过产品设计数据得出。
[0015] 步骤(3)中采用显式龙格-库塔(Runge-Kutta)解决方案，得出功能件从打开至旋转到指
定位置的时间t。
[0016] 根据绘出的时间t与角速度 的关系图，分析
弹簧、阻尼器、重力和运动时间的关系，从而调整弹簧的K值及阻尼器的选用，甚至调整产品形状以达到质心位置的要求。依据此方法，设计工程师可以根据实际情况及输入参数确定设计，不必反复调试，只需根据公式进行计算，得出相关参数，再由制造工程师在理论值附近进行实际的微调即可获得实际的参数。
附图说明
[0017] 图1本发明的一个
实施例，烟灰缸结构示意图；
[0018] 图2本发明的一个实施例中阻尼器扭矩和角速度关系曲线图；
[0019] 图3本发明的一个实施例中角速度与时间关系曲线图。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。
[0021] 本发明的汽车内饰功能件是指功能件一般具有阻尼器、扭簧、外盖，且外盖绕固定轴转动，如烟灰缸、杯托和储物盒等。功能件打开时间作为一项重要指标，主要由扭簧结构、阻尼器的选择、质心的位置和摩擦力大小决定。
[0022] 下面以烟灰缸为例，进一步说明本发明的设计方法，如图1所示，烟灰缸1包括阻尼2。扭簧4，外盖3，其中外盖3可绕固定轴转动。
[0023] 第一步：以功能件外盖转轴为中心，极轴在水平面内，建立一个极坐标系。其中：J为转动惯量，MK扭簧扭矩，MC为阻尼器扭矩，MG为重力扭矩，Mf为摩擦力扭矩，θ为扭簧的转动角度，为角速度，为
角加速度。
[0024] 第二步：设扭簧弹性系数为K，初始压缩角为 根据运动学原理，则弹簧扭矩为[0025] 第三步：由实验测得常用阻尼器的角速度和力矩相关数据进行拟合，本方法将首末数据点分别作为样条曲线的首末端点，使用了
节点矢量两端为四重节点且给定曲线两端端点条件时的求解三次准均匀B样条曲线控制
顶点的
算法，采用段数为5的三次准均匀B样条曲线，求得控制顶点后进行逼近。如图2所示，为拟合出的一个阻尼器曲线，横坐标为角速度 纵坐标为阻尼器扭矩MC。
[0026] 由于阻尼器种类有限，可根据实验测试常用于汽车内饰功能件的阻尼器，拟合出的结果可作为
数据库备用。
[0027] 第四步：测得外盖质心离转
轴距离为LG，其相对扭簧转动角度为θG，由于θG与la相对固定，设以逆
时针为正方向，则重力扭矩为MG＝-mgLG cos(θ-θG)。
[0028] 第五步：因烟灰缸的转轴半径较小，固本实施例中忽略摩擦力产生的扭拒。
[0029] 但当摩擦力较大时，则需通过实验测出摩擦系数μ，并由功能件盖子所受的力综合计算得出法向支撑力N，最后得出摩擦力扭矩为：Mf＝μNR
[0030] 第六步：通过产品设计数据(设计
软件中有相关功能)得出烟灰缸转动惯量为J1，阻尼器转动惯量为J2。
[0031] 第七步：所述功能件所受总扭矩为 联合求解得方程式
[0032]
[0033] 其中：R1为与阻尼器
啮合的
齿轮半径，R2为阻尼器半径。
[0034] 第八步：设烟灰缸关闭状态为初值，由解决二阶常微分方程初值问题的龙格库塔(Runge-Kutta)解决方案，采用四级四阶的经典R-K方法求解，通过编制C语言程序，可得出功能件从打开至旋转到指定位置的时间t。
[0035] 第九步：绘出时间t与角速度 的关系图，如图3所示，然后调整弹簧的K值及阻尼器的选用，必要时还可以调整质心的位置。带入C程序求得理想运动时间，通常范围为0.2秒至1秒。
[0036] 根据绘出的时间t与角速度 的关系图，分析弹簧、阻尼器、重力和运动时间的关系，从而调整弹簧的K值及阻尼器的选用，甚至调整产品形状以达到质心位置的要求。依据此方法，设计工程师可以根据实际情况及输入参数确定设计，不必反复调试，只需根据公式进行计算，得出相关参数，再由制造工程师在理论值附近进行实际的微调即可获得实际的参数。
[0037] 本技术方案对具有外盖、阻尼器和弹簧，且外盖绕轴旋转的杯托和储物盒同样适用，且运用公式与烟灰缸的实施例一致。
[0038] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行
修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明
请求保护的技术方案范围当中。
