几种中卡驾驶室翻转机构扭杆的匹配设计

2017-10-17单长洲王香廷

汽车实用技术 2017年18期

关键词：力臂卧铺驾驶室

单长洲，王香廷

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽合肥 230601）

几种中卡驾驶室翻转机构扭杆的匹配设计

单长洲，王香廷

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽合肥 230601）

平头卡车为满足发动机维修、保养等的需要，要求驾驶室能够翻转，而江淮中型卡车的几种驾驶室总成重达695～765公斤，为了使驾驶室能轻便地翻转，必须借助于助力机构。文章通过建立驾驶室翻转过程的三维模型及数学模型，从中得出最佳的翻转扭杆直径尺寸，并进行了轻便性测试。测试结果表明，翻转机构的轻便性大大改善，为翻转机构改进设计提供了一种有效方法。

中型卡车；驾驶室；翻转机构；扭杆；轻便性

Abstract:To satisfy the maintain of engine, the cab need be overturned. The cab of the Jianghuai medium truck weighs nearly 695～765 kilograms. The overturn framework must be needed because manpower is not strong enough to achieve its overturn. In this paper, on basis of the mathematic model of process of the overturn, the optimized diameter of the torsion bar during installation is calculated out. The handiness performance is tested. The test results show that the handiness performance of overturn framework is improved. An effective way to improve quality of overturn framework is presented.

Keywords: Medium truck; cab; Overturn framework; torsion bar; Handiness performance

CLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)18-25-03

引言

随着中型卡车用户对车辆的整车性能、驾驶环境及操作维修的方便性要求的提高，为了便于发动机的维修保养，要求驾驶室能够向前翻转。

中、重卡驾驶室翻转机构可分为液压翻转机构和助力式人力翻转机构，其中助力式人力翻转机构中扭杆机构具有结构简单、易加工、使用方便、操作省力、结构紧凑、便于布置、寿命长等优点。同时考虑到经济性的需要，江淮中型卡车翻转装置采用机械扭杆式，由于驾驶室较重，故采用双扭杆结构，从而使单根扭杆的受力较小，也使驾驶室左右受力均匀，避免形成扭曲现象。但由于中型卡车驾驶室种类繁多（平顶、半高顶、高顶）及选装部件不同，就造成了驾驶室重量及重心的变化，一套翻转机构不能适用于不同配置的驾驶室。

本文对驾驶室翻转过程进行了分析，借鉴前期对扭杆的研究成果，针对不同驾驶室的翻转扭杆直径进行计算、设计，从而使翻转轻便可靠，达到人机工程学要求和整车的设计要求。

1 主要结构与工作原理

江淮HFC1130KR1中型卡车翻转机构结构如图1所示。左、右扭杆2、3一端（固定端）和右支座4、左支座10通过花键连接，另一端穿过支座 10、4后和左、右力臂 9、5也通过花键连接，驾驶室通过滚轮作用于力臂上的重力就会使扭杆产生扭转。在翻转驾驶室时，预先将扭杆扭过一定角度，即在汽车处于正常使用状态时，扭杆处于最大扭角及最大受力状态。当需要把驾驶室翻起来时，打开锁紧机构主、副钩，这样扭杆通过力臂作用在驾驶室上的力，使其绕翻转轴旋转，等翻转到极限位置，驾驶室撑杆撑起，固定驾驶室。

图1 翻转机构简图

2 不同驾驶室的翻转扭杆分析

2.1 半高顶驾驶室

前期通过试验测试和计算得到半高顶驾驶室的基本设计参数：（表1 图2 表2）

2.1.1 重量和重心

表1 重量和重心坐标

2.1.2 扭杆具体尺寸

图2 扭杆尺寸示意图

表2 扭杆具体尺寸

如图3所示，当驾驶室副锁锁紧时，由翻转中心的力矩平衡方程得：

图3 驾驶室锁紧简图

式中L——扭杆的长度，m

φ—— 扭杆锁紧时扭转角度，rad

F——驾驶室锁紧副钩的锁紧力，N

A——锁紧力F到翻转中心的力臂，m根据实际车况，取：

2.2 半高顶双卧铺驾驶室

在原半高顶驾驶室上新增的上卧铺（图4，约30kg），驾驶室重心后移。使翻转扭杆所受力矩增大，仍使用原扭杆导致上翻困难，此时可以考虑增大扭杆直径（d），以增大扭转刚度，扭杆花键、左右扭杆最大工作角度（左：37°、右：40°）与预扭角度（4.5°）不变，可以改进翻转轻便性。

图4 半高顶双卧铺驾驶室简图

2.2.1 驾驶室重心X坐标计算

由力矩平衡方程：

其中 W1—原驾驶室重(N) W2—上卧铺重(N)

代入公式（2）得：B=0.69m 即现重心坐标X=690mm。

2.2.2 扭杆直径计算：

根据公式（1）

2.3 高顶双卧铺驾驶室

在2.2驾驶室上更换高顶（图5，比原顶重约40kg），可近似认为增加的重量在驾驶室的顶中心，即 b＝L/2（L－驾驶室长度），b＝0.97m＞a=0.69m，当前驾驶室重心后移。使翻转扭杆所受力矩增大，此时仍可以考虑增大扭杆直径（d），以增大扭转刚度，扭杆花键、左右扭杆最大工作角度（左：37°、右：40°）与预扭角度（4.5°）不变，可以改进翻转轻便性。