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某款山区版载货车翻转机构的设计

作者:创始人 日期:2019-09-23 人气:2774

3 翻转机构的设计计算
3.1 整车总布置参数的确定输入
       整车总布置通过对发动机仓的校核,给定满足发动机及其附件正常使用工况下发动机仓的边界值,在翻转机构设计计算中,主要需要翻转中心和驾驶室船体支撑安装平面距离车架上翼面的参数 L1、L2,以及翻转中心距离前轮中心线的参数 L3,如图 3 所示。

       根据整车总布置对发动机仓校核,确定该款山区版车型 满足发动机及其附件正常使用工况下发动机仓边界值,从中选取尺寸参数 L1=160 mm,L2=240 mm,L3=-890 mm。
3.2 翻转机构扭杆角度的设计
3.2.1 扭杆材料及加工工艺确定

       由于 60Si2Mn 弹簧钢具有良好的弹性极限、强度极限、屈强比、疲劳强度,具有一定的淬透性和较高的抗弹减震性能,因此 60Si2Mn 为现行使用最广泛的扭杆弹簧钢,本次设计中的扭杆材料亦选用的 60Si2Mn 弹簧钢,一般取扭杆的剪切弹性模量一般取 G=7.6×104MPa,许用应力[τ]=1000-1250MPa,来满足山区路况冲击应力的要求。
3.2.2 最大翻转角度及扭杆工作角度确定
       扭杆的工作扭转角确定方法为:
(1)首先确定驾驶室的最大翻转角,原则是驾驶室翻到最大角时,驾驶室的重心垂线与翻转中心垂线基本重合或略超过翻转中心垂线。(2)扭杆的工作角大于驾驶室翻转角的3°-8°,证驾驶室翻转到被支撑杆撑住后仍具有前翻转的趋势,使支撑杆处在受拉状态,防止驾驶室突然回落,确保驾驶室的翻转安全。(3)驾驶室解除锁止机构后,保证驾驶室翻转到 0°-5°内处于悬浮状态,即扭杆的扭力矩与驾驶室重力矩达到平衡,这样驾驶室在解除锁止时,不会突然弹起或用较大的推力将其翻转。
(4)扭杆的最大工作扭转角不得大于其极限扭转角。

       如图 4 所示,设定顺时针方向为正方向,则驾驶室翻转到最大角度时:
       驾驶室的重心垂线与翻转中心垂线基本重合,则:α+β=90° 

       将驾驶室的重心位置坐标代入:    (5)    

       其中:X、Z——分别为翻转中心到驾驶室重心距离(m);
       α——最大翻转角度(°);β——为驾驶室质心角(°);
       驾驶室重心与翻转中心 X、Z 向距离已经在测量驾驶室重心位置坐标时计算出,求解公式(5)得β=46°,将β代入公式(6)α=44°,此时,驾驶室的重心垂线与翻转中心垂线基本重合,即驾驶室最大翻转角度定为 44°。

       扭杆的工作角度定为 50°,驾驶室翻转后被撑杆撑住,在负值重力矩、扭杆的剩余扭力矩的作用下,仍具有前翻转的趋势,使支撑杆处在受拉状态。防止驾驶室突然回落,确保驾驶室的翻转安全。
3.3 翻转机构扭杆臂总成设计

       扭杆臂总成由扭杆轴套和扭杆臂构成。扭杆轴套通过内花键与扭杆进行配合,扭杆臂通过螺栓固定在翻转机构右前支撑上,使扭杆产生扭转变形量。其中角度φ为扭杆臂的安装角度,由翻转机构右前支撑支架上的扭杆臂安装孔决定;α为驾驶室最大翻转角度;γ为扭杆轴套上 I 齿的标记角度,其三者的关系为:γ=α+φ (7)
       通过测量得到φ=5°,驾驶室最大翻转角度已经求的为α=44°,则代入公式(7)中可得出扭杆轴套上 I 齿的标记角度为γ=49°。
3.4 翻转机构前、后支撑支架总成设计
       根据发动机仓边界值,翻转中心高度 L1=160 mm,船体安装高度L2=240mm,翻转中心距前轮中心线的距离L3=-890mm。为满足山区路况冲击应力的要求,前支撑支架总成选择的是强度较高的 QT450-10 GB1348,铸件平均厚度为 12mm;后支撑支架总成选择的是强度较高的 510L-4 GB3273,冲压件平均厚度为 4.5mm。设计参数和性能参数均高于通用型翻转。
3.5 翻转机构撑杆总成设计

       达到最大时,翻转支撑杆在驾驶室地板纵梁上的安装点 A,连接点 A 和点 C,则线段 AC 的长度即为翻转机构撑杆的长度,实际求的撑杆的长度为 416mm。

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