某駕駛室翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)校核資料課件

某駕駛室翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)校核某駕駛室翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)校核目錄一、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的種類

二、借助于彈性元件彈力的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)三、扭桿彈簧的計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

四、產(chǎn)品展示五、參考文獻(xiàn)目錄一、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的種類二、借助于彈性元件彈力的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)三、一、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的種類在現(xiàn)代平頭汽車中，發(fā)動(dòng)機(jī)大部分都位于駕駛室地板之下，為了改善發(fā)動(dòng)機(jī)的接近性，便于整車的維修和保養(yǎng)，往往采用可翻駕駛室。為了使駕駛室能夠輕快、方便地向前翻轉(zhuǎn)，目前主要有以下幾種機(jī)構(gòu)：1、液壓機(jī)構(gòu)這種機(jī)構(gòu)工作可靠，在駕駛室不翻轉(zhuǎn)時(shí)，車架、駕駛室不受力；對(duì)任何重量的駕駛室，都可以翻轉(zhuǎn)。該機(jī)構(gòu)由油泵、油缸、控制閥及管路組成的。油泵是一個(gè)手動(dòng)或電動(dòng)的柱塞泵，油缸是一個(gè)雙向作用的液壓千斤頂，控制閥及管路是用以改變油流方向，來實(shí)現(xiàn)駕駛室的翻轉(zhuǎn)及回位。

一、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的種類在現(xiàn)代平頭汽車中，發(fā)動(dòng)機(jī)大部分都位于駕2、借助于彈性元件預(yù)先儲(chǔ)備的彈性變形能助力，實(shí)現(xiàn)駕駛室前翻

在駕駛室正常工作狀態(tài)（不前翻）時(shí)，預(yù)先使彈性元件產(chǎn)生一定的變形，使之儲(chǔ)備變形能。當(dāng)需要翻轉(zhuǎn)駕駛室時(shí)，打開鎖止機(jī)構(gòu)后，借助于彈性元件的彈力（彈性元件釋放的彈性變性能）克服駕駛室總成重力，即可實(shí)現(xiàn)駕駛室的翻轉(zhuǎn)。這種機(jī)構(gòu)使駕駛室翻轉(zhuǎn)迅速、省力，成本也低，在平頭載貨汽車中被廣泛應(yīng)用。利用手動(dòng)給油泵加壓，使高壓油驅(qū)動(dòng)油缸工作，在實(shí)現(xiàn)加駕駛室翻轉(zhuǎn)過程中，操作者要消耗較大的體力，且要經(jīng)過1～2分鐘才能完成。另外，在液壓翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，油泵、油缸及控制閥等總成中的各種零件精度要求很高，加工困難，成本高。因此，這種機(jī)構(gòu)只有在一些重噸位汽車上得到應(yīng)用，目前在中、小噸位汽車上難于普及。2、借助于彈性元件預(yù)先儲(chǔ)備的彈性變形能助力，實(shí)現(xiàn)駕駛室前翻二、借助于彈性元件彈力的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

在可翻轉(zhuǎn)駕駛室的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，使用的彈性元件有以下幾種：1、螺旋彈簧雖然螺旋彈簧的工藝成熟、使用應(yīng)力很低，又有很高的強(qiáng)度和很長的疲勞壽命，但它體積大、重量重，在車上不易布置，還需要專門的卷簧設(shè)備生產(chǎn)螺旋彈簧。2、扭轉(zhuǎn)彈簧扭轉(zhuǎn)彈簧的種類很多，常用的有以下幾種：（1）扭桿彈簧這種彈簧在駕駛室翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中應(yīng)用最廣。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，容易加工，操作省力，使用方便；結(jié)構(gòu)緊湊，便于布置；保養(yǎng)維修簡便；使用可靠，疲勞壽命很長。二、借助于彈性元件彈力的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（2）扭片彈簧這種彈簧在重量和尺寸方面，比扭桿彈簧都要大。它的優(yōu)點(diǎn)是，可以通過增減扭片的數(shù)量，很容易實(shí)現(xiàn)彈簧剛度的改變，適用于各種不同重量的系列產(chǎn)品駕駛室。（3）扭管彈簧這種彈簧的優(yōu)點(diǎn)是重量輕，材料利用合理，其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。（4）扭桿－扭管組合或扭片－扭管組合彈簧這種彈簧的優(yōu)點(diǎn)是，可以獲得最理想的效果；工作應(yīng)力可取得很低；長度短，便于布置。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。綜上所述，在用以實(shí)現(xiàn)駕駛室翻轉(zhuǎn)的助力彈簧中，以扭桿彈簧的優(yōu)點(diǎn)最為突出，因此使用的也多。下面僅以扭桿彈簧為例，對(duì)其計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作進(jìn)一步說明。（2）扭片彈簧（3）扭管彈簧（4）扭桿－扭管組合或扭片三、扭桿彈簧的計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、材料的確定扭桿彈簧一般熱軋彈簧鋼制造，材料應(yīng)具有良好的淬透性和加工性，經(jīng)熱處理后硬度應(yīng)達(dá)到50HRC左右。常用材料為硅錳和鉻鎳等合金鋼，例如60Si2MnA和45CrNiMoVA等。

表１三、扭桿彈簧的計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、材料的確定表2、扭桿有效長度（L）的確定在保證扭桿工作應(yīng)力小于許用剪切應(yīng)力的前提下，為更好地延長扭桿的使用壽，設(shè)計(jì)最大剪切應(yīng)力應(yīng)盡量小，為此扭桿長度要盡量長一些。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中由于車身翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)受空間限制，而且與車身進(jìn)行裝配的安裝位置尺寸、以及與車架進(jìn)行連接的安裝位置尺寸是已經(jīng)確定的，所以扭桿的長度是基本確定的。τ＝ψdG2L式中：τ為剪切應(yīng)力；Ψ為扭轉(zhuǎn)角；

d為扭桿直徑；G為剪切彈性模數(shù)（取G=76GPa=7.6×104N/m2）；

L為扭桿有效長度；[τ]為許用剪切應(yīng)力；≤[τ]2、扭桿有效長度（L）的確定τ＝ψdG2L式3、扭桿直徑（d）的確定首先明確扭桿彈簧的特性（線性），下圖：（1）駕駛室的重量、重心位置的確定駕駛室的重量和重心位置是扭桿設(shè)計(jì)的依據(jù)，它們的準(zhǔn)確與否，將直接關(guān)系到駕駛室翻轉(zhuǎn)時(shí)的輕便性。如果將駕駛室的重量估計(jì)的過重或重心位置偏低、偏后，則設(shè)計(jì)出的扭桿扭矩必然過大，致使駕駛室向前翻轉(zhuǎn)的速度過快，回位困難，甚至不能回位。反之，如果將駕駛室的重量估計(jì)的過輕或重心位置偏高，在翻轉(zhuǎn)駕駛室時(shí)將會(huì)感到沉重，甚至翻轉(zhuǎn)不起來。因此，在設(shè)3、扭桿直徑（d）的確定（1）駕駛室的重量、重心位置的確定計(jì)扭桿彈簧時(shí)，對(duì)駕駛室的重量和重心位置必須加以重視。a根據(jù)樣車的駕駛室來定如果有參考樣車，應(yīng)首先把樣車駕駛室的重量和重心位置測(cè)出，并估計(jì)新設(shè)計(jì)的駕駛室與樣車駕駛室的差別，定出其重量及重心位置。樣車駕駛室的重量和重心位置可用以下方法測(cè)得。①如果樣車駕駛室允許拆下時(shí)，可采用以下方法和步驟，準(zhǔn)確地測(cè)出它的重量和重心位置。ⅰ測(cè)量工具：兩臺(tái)鎊秤、卷尺。ⅱ第一次稱重：將駕駛室的前、后懸置支架分別安放在兩臺(tái)磅秤上，如圖1所示。注意要使駕駛室放平，記下稱得的前、后重量為G1和G2，并測(cè)量兩支點(diǎn)的距離L。圖１計(jì)扭桿彈簧時(shí)，對(duì)駕駛室的重量和重心位置必須加以重視。圖１ⅲ第二次稱重：將駕駛室翻轉(zhuǎn)90度，選擇上、下兩點(diǎn)分別支承在兩臺(tái)磅秤上，如圖所示。注意要使縱向零平面水平，記下兩秤稱得的重量G3和G4,并測(cè)得兩支點(diǎn)間的距離h。ⅳ計(jì)算重量和重心位置：可按下式計(jì)算。

G=G1+G2=G3+G4L1=

h1=

式中L1------重心到前懸置支架間的距離

h1------重心到下支點(diǎn)的高度②如果不允許將駕駛室拆下時(shí)，可拆除翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的彈性元件，用一臺(tái)秤可以稱得駕駛室對(duì)翻轉(zhuǎn)重心的最大重力矩。采用試驗(yàn)方法可測(cè)得重心和翻轉(zhuǎn)中心連線與水平線之間的夾角。G2(L1+L2)GG4(h1+h2)Gⅲ第二次稱重：將駕駛室翻轉(zhuǎn)90度，選擇上、下兩點(diǎn)分別支承在（2）估計(jì)根據(jù)所設(shè)計(jì)的新車駕駛室外廓尺寸、結(jié)構(gòu)、材料、內(nèi)部設(shè)施及其布置等，與已知重量、重心位置的一種或幾種駕駛室對(duì)照比較，可以估計(jì)出新車駕駛室的重量和重心位置。這種方法是以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的，不易估計(jì)得很準(zhǔn)確。（3）計(jì)算根據(jù)駕駛室的每塊板的尺寸、形狀、料厚等分別計(jì)算出它們的重量和重心位置，同時(shí)計(jì)算出室內(nèi)各種設(shè)施的重量和重心位置，然后再詳細(xì)計(jì)算出總的重量和重心位置。這種方法非常復(fù)雜，也不易于計(jì)算得很準(zhǔn)確。利用以上各種方法，得到駕駛室的大致重量和重心位置，然后計(jì)算出扭桿的尺寸，用以布置設(shè)計(jì)，待駕駛室制造出來之后，再實(shí)測(cè)出其重量和重心位置，最后進(jìn)行精確計(jì)算，修改設(shè)計(jì)。（2）估計(jì)（3）計(jì)算（2）駕駛室翻轉(zhuǎn)角度的確定駕駛室處于鎖止?fàn)顟B(tài)時(shí)，從翻轉(zhuǎn)中心到駕駛室重心的連線與水平面之間的夾角，稱之為駕駛室重心角（θ）；駕駛室翻轉(zhuǎn)到最大角度時(shí)，應(yīng)保證駕駛室此時(shí)的中心通過翻轉(zhuǎn)中心，即無扭矩狀態(tài)時(shí)駕駛室翻轉(zhuǎn)角度（ψ）與駕駛室重心角（θ）互余。駕駛室所處的四種狀態(tài)：如圖

鎖止?fàn)顟B(tài):即水平狀態(tài)。該狀態(tài)下扭桿處于最大扭轉(zhuǎn)狀態(tài)，扭桿各截面應(yīng)力最大；駕駛室翻轉(zhuǎn)角度0。

平衡狀態(tài)：駕駛室解除鎖止到撐桿撐起前駕駛室處于的平衡狀態(tài)。該狀態(tài)下，駕駛室對(duì)翻轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)矩等于扭桿的扭矩；駕駛室翻轉(zhuǎn)角度（β）。

撐起狀態(tài)：撐桿撐起并自鎖后駕駛室的狀態(tài)。此時(shí)駕駛室翻起的角度要保證發(fā)動(dòng)機(jī)檢修方便；駕駛室翻轉(zhuǎn)角度（γ）。

無扭矩狀態(tài)：即扭桿扭轉(zhuǎn)角度為零時(shí)駕駛室的狀態(tài)。此時(shí)駕駛室翻轉(zhuǎn)角度最大（ψ）。角度關(guān)系：0＜β＜γ＜ψ＝π/2－θβ、γ取值確定（2）駕駛室翻轉(zhuǎn)角度的確定某駕駛室翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)校核資料課件（3）駕駛室處于平衡狀態(tài)時(shí)扭桿彈簧所受扭矩的確定M橫平衡狀態(tài)時(shí)有：

M橫＝G鈕＝G×bcos(θ＋β)

式中G、b、θ已知，0＜β＜γ。（4）扭角剛度的確定

T’＝

M橫Ψ－β（5）最大扭矩（Tmax）的確定駕駛室處于鎖止?fàn)顟B(tài)時(shí)，

Tmax＝T’×Ψ

（3）駕駛室處于平衡狀態(tài)時(shí)扭桿彈簧所受扭矩的確定M橫（4）扭（6）扭桿直徑的確定

d3≥

式中，τp為許用剪切應(yīng)力；16Tmaxπτp（6）扭桿直徑的確定16Tmaxπτp4、扭桿彈簧端部的確定

扭桿是具有一定截面的直桿，其端部（安裝聯(lián)接部分）的形狀常用的有花鍵形、細(xì)齒形和六角形。花鍵應(yīng)有矩形花鍵和漸開線花鍵兩種。由于漸開線花鍵具有自定心作用，各齒力均勻，強(qiáng)度高，壽命長，故采用較多。細(xì)齒形實(shí)質(zhì)上是模數(shù)較小，齒數(shù)較多的的漸開線花鍵形。六角形傳遞扭矩效率不高，端部材料不能充分利用，單制造方便。目前細(xì)齒形應(yīng)用最廣。矩形和漸開線形花鍵的尺寸，根據(jù)扭桿直徑由GB1144-1987和GB3478.1-1983確定。細(xì)齒形扭桿端部幾何尺寸可參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第3卷）表11-14-5。細(xì)齒形外徑為扭桿直徑的1.15～1.25倍，長度為扭桿直徑的0.5～0.7倍。4、扭桿彈簧端部的確定

端部為六角形時(shí)，其對(duì)邊距離月為扭桿直徑的1.2倍，長度可取扭桿直徑的