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轻型卡车单扭杆翻转驾驶室偏斜的原因分析和改善措施

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  [摘 要]本文描述了轻型卡车单扭杆可翻转驾驶室的结构型式,翻转原理和受力情况。给出驾驶室偏斜的主要原因,通过样车分析,提出了解决偏斜的具体方案措施,并在金杯轻型卡车上得到了实施和验证,取得了良好的效果。
中国论文网 http://www.egsf.org/1/view-5597618.htm
  [关键词] 单扭杆 翻转驾驶室 偏斜
  一、轻重卡车可翻转驾驶室前支撑结构类型
  为了便于车辆的维修和保养,目前大多数平头载货汽车驾驶室一般可向前翻转,驾驶室的翻转应轻便,驾驶室的支撑机构应安全可靠。
  驾驶室的翻转主要是利用扭杆的扭转力矩克服驾驶室的重力距来实现。其按照结构类型主要分为:双扭杆作用和单扭杆作用。双扭杆的特点是预扭力矩大,驾驶室左右受力均匀,但结构复杂,驾驶室地板受力大易产生变形,生产成本较高;单扭杆的特点是预扭力矩相对不大,但结构简单,驾驶室底板左右骨架受力不均匀,成本较低。金杯轻型卡车在设计中采用单扭杆结构。其结构形式见下图:
  1、调整臂总成
  2、前弹性橡胶总成
  3、衬套
  4、扭杆
  5、前支承横臂总成
  6、驾驶室前支承架(左)
  7、驾驶室前支承架(右)
  8、导销(A)
  9、导销(A)
  单扭杆结构
  二、翻转中心的确定
  在确定驾驶室翻转中心时应考虑如下几个方面的因素:
  a. 驾驶室翻转时不得与车架上的任何装置发生运动干涉
  b. 驾驶室翻转过程中的稳定性
  c. 尽量远离振动源(如:发动机支撑点,钢板弹簧支撑点等)避免产生共振,影响驾驶室内乘坐人员的舒适型。驾驶室在确定翻转中心时将前悬置设计成支撑、减振,和翻转功能三位一体,翻转中心即为前悬置中心。
  三、扭杆位置及要求
  从理论上讲,扭杆中心与翻转中心应该合二为一:扭杆即能作为弹簧储存和释放翻转能量的载体,又可以在轴起旋转的过程中起到固定的作用。而扭杆作为翻转轴肯定易磨损。对扭杆的要求:由于扭杆为弹性元件,对其主要性能要求如下:
  1、材料一般使用弹簧钢,如65Mn、60Si2Mn等;
  2、扭杆要进行扭转硬化处理和表面喷丸处理;
  3、扭杆扭至最大预扭角,保载120h,其残余变形角不大于0.5°;
  4、在疲劳区6.5°~51.5°内,其最低疲劳寿命为4万次,且刚度衰减不大于5%。
  四、驾驶室前支撑总成受力分析
  驾驶室前支撑总成主要起支撑、翻转、连接驾驶室等功能。扭杆由左端插入驾驶室支撑轴管内花键中,另一端由扭杆调整臂固定在前支撑座上。驾驶室支撑与驾驶室的左右地板骨架通过螺栓连接固定。驾驶室在锁紧状态时,扭杆的扭转角最大,通过计算及称重法复核,得G=385Kg,L1=365mm,此时扭杆的扭力矩最大 如下图:
  1、 车架子纵梁
  2、 驾驶室前支承架(右)
  3、 驾驶室前支承架(右)
  4、 调整螺栓
  5、 支撑横臂
  6、 驾驶室骨架
  7、 六角头螺栓
  8、 弹簧垫圈
  9、 大垫圈
  扭杆工作原理:扭杆由左端插入驾驶室支撑轴管内花键中,另一端由扭杆调整臂固定在前支撑座上。扭杆与前支撑座固定端,扭杆花键与衬套不发生相对运动。而左端由于没有调整臂将扭杆固定在前支撑座上,扭杆可以沿衬套轴心进行旋转。
  1、调整臂总成
  2、驾驶室前支承架(右)
  3、驾驶室前支承架(左)
  4、车架子纵梁(左)
  5、车架子纵梁(右)
  由此可得出驾驶室在锁紧状态时,前支撑右端扭杆由于固定在前支撑座上,与衬套不发生相对运动,而左端由于扭杆可以沿衬套轴心进行旋转,此时右端支撑臂承受扭矩最大,而左端支撑臂所受的力矩很小,可以忽略不计。这导致驾驶室的左右支撑臂受力不均。同时扭杆臂通过支座传递到车架子的右纵梁上,使车架子右纵梁有抬高的趋势,这两种主要因素是导致驾驶室发生偏斜的主要原因。
  五、单扭杆驾驶室偏斜解决的措施
  根据金杯轻型载货车驾驶室前支撑等相关参数,通过计算机辅助设计计算得出,在右侧前支撑座与车架前端安装位置进行预偏置6.419mm处理,可以消除因左右支撑力矩不均带来的驾驶室偏斜问题。但是理论位置与实际位置总有一定的误差,从直接和准确的角度来看,由理论预偏置数值作为设计依据,采用样车试制法,金杯轻型载货车通过大量的实践验证,进行修正理论数据,调整预偏置数据为6.4mm,可以很好消除单扭杆前支撑因左右受力不均带来的驾驶室偏斜问题。
  六、结束语
  本文以金杯轻型载货车为例,简要介绍单扭杆驾驶室前支撑总成偏斜原因及改善措施。其方法简便,实施可靠性高??梢酝乒愕狡渌敌蜕辖杏τ?。
  参考文献
  [1]机械设计手册。徐灏
  [2]汽车工程手册(设计篇)

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