某驾驶室翻转机构设计校核资料课件.ppt

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1、,某驾驶室翻转机构设计校核,目录,一、翻转机构的种类,二、借助于弹性元件弹力的翻转机构,三、扭杆弹簧的计算及结构设计,四、产品展示,五、参考文献,一、翻转机构的种类,在现代平头汽车中，发动机大部分都位于驾驶室地板之下，为了改善发动机的接近性，便于整车的维修和保养，往往采用可翻驾驶室。为了使驾驶室能够轻快、方便地向前翻转，目前主要有以下几种机构：1、液压机构这种机构工作可靠，在驾驶室不翻转时，车架、驾驶室不受力；对任何重量的驾驶室，都可以翻转。该机构由油泵、油缸、控制阀及管路组成的。油泵是一个手动或电动的柱塞泵，油缸是一个双向作用的液压千斤顶，控制阀及管路是用以改变油流方向，来实现驾驶室的翻转及

2、回位。,2、借助于弹性元件预先储备的弹性变形能助力，实现驾驶室前翻在驾驶室正常工作状态（不前翻）时，预先使弹性元件产生一定的变形，使之储备变形能。当需要翻转驾驶室时，打开锁止机构后，借助于弹性元件的弹力（弹性元件释放的弹性变性能）克服驾驶室总成重力，即可实现驾驶室的翻转。这种机构使驾驶室翻转迅速、省力，成本也低，在平头载货汽车中被广泛应用。,利用手动给油泵加压，使高压油驱动油缸工作，在实现加驾驶室翻转过程中，操作者要消耗较大的体力，且要经过12分钟才能完成。另外，在液压翻转机构中，油泵、油缸及控制阀等总成中的各种零件精度要求很高，加工困难，成本高。因此，这种机构只有在一些重吨位汽车上得到应用，

3、目前在中、小吨位汽车上难于普及。,二、借助于弹性元件弹力的翻转机构在可翻转驾驶室的翻转机构中，使用的弹性元件有以下几种：1、螺旋弹簧虽然螺旋弹簧的工艺成熟、使用应力很低，又有很高的强度和很长的疲劳寿命，但它体积大、重量重，在车上不易布置，还需要专门的卷簧设备生产螺旋弹簧。2、扭转弹簧扭转弹簧的种类很多，常用的有以下几种：（1）扭杆弹簧这种弹簧在驾驶室翻转机构中应用最广。其优点是结构简单，容易加工，操作省力，使用方便；结构紧凑，便于布置；保养维修简便；使用可靠，疲劳寿命很长。,（2）扭片弹簧这种弹簧在重量和尺寸方面，比扭杆弹簧都要大。它的优点是，可以通过增减扭片的数量，很容易实现弹簧刚度的改变，

4、适用于各种不同重量的系列产品驾驶室。,（3）扭管弹簧这种弹簧的优点是重量轻，材料利用合理，其缺点是结构复杂，制造困难。,（4）扭杆扭管组合或扭片扭管组合弹簧这种弹簧的优点是，可以获得最理想的效果；工作应力可取得很低；长度短，便于布置。其缺点是结构复杂，制造困难。综上所述，在用以实现驾驶室翻转的助力弹簧中，以扭杆弹簧的优点最为突出，因此使用的也多。下面仅以扭杆弹簧为例，对其计算及结构设计作进一步说明。,三、扭杆弹簧的计算及结构设计,1、材料的确定扭杆弹簧一般热轧弹簧钢制造，材料应具有良好的淬透性和加工性，经热处理后硬度应达到50HRC左右。常用材料为硅锰和铬镍等合金钢，例如60Si2MnA和45

5、CrNiMoVA等。,表,2、扭杆有效长度（L）的确定 在保证扭杆工作应力小于许用剪切应力的前提下，为更好地延长扭杆的使 用寿，设计最大剪切应力应尽量小，为此扭杆长度要尽量长一些。在实际设计过程中由于车身翻转机构受空间限制，而且与车身进行装配的 安装位置尺寸、以及与车架进行连接的安装位置尺寸是已经确定的，所以扭杆 的长度是基本确定的。,dG,2L,式中：为剪切应力；为扭转角；d为扭杆直径；G为剪切弹性模数（取G=76GPa=7.6104 N/m2）；L为扭杆有效长度；为许用剪切应力；,3、扭杆直径（d）的确定 首先明确扭杆弹簧的特性（线性），下图：,（1）驾驶室的重量、重心位置的确定驾驶室的重

6、量和重心位置是扭杆设计的依据，它们的准确与否，将直接关系到驾驶室翻转时的轻便性。如果将驾驶室的重量估计的过重或重心位置偏低、偏后，则设计出的扭杆扭矩必然过大，致使驾驶室向前翻转的速度过快，回位困难，甚至不能回位。反之，如果将驾驶室的重量估计的过轻或重心位置偏高，在翻转驾驶室时将会感到沉重，甚至翻转不起来。因此，在设,计扭杆弹簧时，对驾驶室的重量和重心位置必须加以重视。a根据样车的驾驶室来定 如果有参考样车，应首先把样车驾驶室的重量和重心位置测出，并估计新设计的驾驶室与样车驾驶室的差别，定出其重量及重心位置。样车驾驶室的重量和重心位置可用以下方法测得。如果样车驾驶室允许拆下时，可采用以下方法和步

7、骤，准确地测出它的重量和重心位置。测量工具：两台镑秤、卷尺。第一次称重：将驾驶室的前、后悬置支架分别安放在两台磅秤上，如图1所示。注意要使驾驶室放平，记下称得的前、后重量为G1和G2，并测量两支点的距离L。,图,第二次称重：将驾驶室翻转90度，选择上、下两点分别支承在两台磅秤上，如图所示。注意要使纵向零平面水平，记下两秤称得的重量G3和G4,并测得两支点间的距离h。计算重量和重心位置：可按下式计算。G=G1+G2=G3+G4 L1=h1=式中L1-重心到前悬置支架间的距离 h1-重心到下支点的高度如果不允许将驾驶室拆下时，可拆除翻转机构的弹性元件，用一台秤可以称得驾驶室对翻转重心的最大重力矩。

8、采用试验方法可测得重心和翻转中心连线与水平线之间的夹角。,G2(L1+L2),G,G4(h1+h2),G,（2）估计根据所设计的新车驾驶室外廓尺寸、结构、材料、内部设施及其布置等，与已知重量、重心位置的一种或几种驾驶室对照比较，可以估计出新车驾驶室的重量和重心位置。这种方法是以经验为基础的，不易估计得很准确。,（3）计算根据驾驶室的每块板的尺寸、形状、料厚等分别计算出它们的重量和重心位置，同时计算出室内各种设施的重量和重心位置，然后再详细计算出总的重量和重心位置。这种方法非常复杂，也不易于计算得很准确。利用以上各种方法，得到驾驶室的大致重量和重心位置，然后计算出扭杆的尺寸，用以布置设计，待驾驶

9、室制造出来之后，再实测出其重量和重心位置，最后进行精确计算，修改设计。,（2）驾驶室翻转角度的确定 驾驶室处于锁止状态时，从翻转中心到驾驶室重心的连线与水平面之间的夹角，称之为驾驶室重心角（）；驾驶室翻转到最大角度时，应保证驾驶室此时的中心通过翻转中心，即无扭矩状态时驾驶室翻转角度（）与驾驶室重心角（）互余。驾驶室所处的四种状态：如图 锁止状态:即水平状态。该状态下扭杆处于最大扭转状态，扭杆各截面应力最大；驾驶室翻转角度0。平衡状态：驾驶室解除锁止到撑杆撑起前驾驶室处于的平衡状态。该状态下，驾驶室对翻转中心的转矩等于扭杆的扭矩；驾驶室翻转角度（）。撑起状态：撑杆撑起并自锁后驾驶室的状态。此时驾

10、驶室翻起的角度要保证发动机检修方便；驾驶室翻转角度（）。无扭矩状态：即扭杆扭转角度为零时驾驶室的状态。此时驾驶室翻转角度最大（）。角度关系：0/2、取值确定,（3）驾驶室处于平衡状态时扭杆弹簧所受扭矩的确定M横平衡状态时有：M横G钮Gbcos()式中 G、b、已知，0。,（4）扭角刚度的确定 T,M横,（5）最大扭矩（Tmax）的确定 驾驶室处于锁止状态时，Tmax T,（6）扭杆直径的确定 d3 式中，p为许用剪切应力；,16Tmax,p,4、扭杆弹簧端部的确定 扭杆是具有一定截面的直杆，其端部（安装联接部分）的形状常用的有花键形、细齿形和六角形。花键应有矩形花键和渐开线花键两种。由于渐开线

11、花键具有自定心作用，各齿力均匀，强度高，寿命长，故采用较多。细齿形实质上是模数较小，齿数较多的的渐开线花键形。六角形传递扭矩效率不高，端部材料不能充分利用，单制造方便。目前细齿形应用最广。矩形和渐开线形花键的尺寸，根据扭杆直径由GB1144-1987和GB3478.1-1983确定。细齿形扭杆端部几何尺寸可参照机械设计手册（第3卷）表11-14-5。细齿形外径为扭杆直径的1.151.25倍，长度为扭杆直径的0.50.7倍。,端部为六角形时，其对边距离月为扭杆直径的1.2倍，长度可取扭杆直径的1.0倍。为了减轻扭杆与端部交界处的应力集中，多采用圆弧或圆锥过渡。圆弧过渡时，锥顶角2可取30度左右，参图机械设计手册（第3卷）图11-14-9。为了防止疲劳破坏，齿根处应有足够的圆角半径，并在整个宽度上啮合，以保证受力均匀。如扭杆构件刚性不足、会出现弯曲载荷，造成扭杆折损。为此，在扭杆的一端或两端甲橡胶垫。,