1、某駕駛室翻轉機構設計校核某駕駛室翻轉機構設計校核目錄目錄一、翻轉機構的種類一、翻轉機構的種類二二、借助于彈性元件彈力的翻轉機構借助于彈性元件彈力的翻轉機構三三、扭桿彈簧的計算及結構設計扭桿彈簧的計算及結構設計四四、產品展示產品展示五五、參考文獻參考文獻一、翻轉機構的種類一、翻轉機構的種類在現代平頭汽車中，發動機大部分都位于駕駛室地板之下，為了改善發動機的接近性，便于整車的維修和保養，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，目前主要有以下幾種機構：1 1、液壓機構、液壓機構這種機構工作可靠，在駕駛室不翻轉時，車架、駕駛室不受力；對任何重量的駕駛室，都可以翻轉。該機構由油泵、油缸

2、、控制閥及管路組成的。油泵是一個手動或電動的柱塞泵，油缸是一個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，來實現駕駛室的翻轉及回位。2 2、借助于彈性元件預先儲備的彈性變形能助力，實現駕駛室前翻、借助于彈性元件預先儲備的彈性變形能助力，實現駕駛室前翻在駕駛室正常工作狀態（不前翻）時，預先使彈性元件產生一定的變形，使之儲備變形能。當需要翻轉駕駛室時，打開鎖止機構后，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，即可實現駕駛室的翻轉。這種機構使駕駛室翻轉迅速、省力，成本也低，在平頭載貨汽車中被廣泛應用。利用手動給油泵加壓，使高壓油驅動油缸工作，在實現加駕駛室翻轉過程

3、中，操作者要消耗較大的體力，且要經過12分鐘才能完成。另外，在液壓翻轉機構中，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，這種機構只有在一些重噸位汽車上得到應用，目前在中、小噸位汽車上難于普及。二、借助于彈性元件彈力的翻轉機構二、借助于彈性元件彈力的翻轉機構在可翻轉駕駛室的翻轉機構中，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、使用應力很低，又有很高的強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備生產螺旋彈簧。2、扭轉彈簧扭轉彈簧的種類很多，常用的有以下幾種：（1）扭桿彈簧這種彈簧在駕駛室翻轉機構中應用最廣。其優點

4、是結構簡單，容易加工，操作省力，使用方便；結構緊湊，便于布置；保養維修簡便；使用可靠，疲勞壽命很長。（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。它的優點是，可以通過增減扭片的數量，很容易實現彈簧剛度的改變，適用于各種不同重量的系列產品駕駛室。（3）扭管彈簧這種彈簧的優點是重量輕，材料利用合理，其缺點是結構復雜，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點是，可以獲得最理想的效果；工作應力可取得很低；長度短，便于布置。其缺點是結構復雜，制造困難。綜上所述，在用以實現駕駛室翻轉的助力彈簧中，以扭桿彈簧的優點最為突出，因此使用的也多。下面僅以扭桿彈簧為例，對其計算及結構

5、設計作進一步說明。三、扭桿彈簧的計算及結構設計三、扭桿彈簧的計算及結構設計1、材料的確定、材料的確定扭桿彈簧一般熱軋彈簧鋼制造，材料應具有良好的淬透性和加工性，經熱處理后硬度應達到50HRC左右。常用材料為硅錳和鉻鎳等合金鋼，例如60Si2MnA和45CrNiMoVA等。 表 2、扭桿有效長度（、扭桿有效長度（L）的確定）的確定 在保證扭桿工作應力小于許用剪切應力的前提下，為更好地延長扭桿的使 用壽，設計最大剪切應力應盡量小，為此扭桿長度要盡量長一些。 在實際設計過程中由于車身翻轉機構受空間限制，而且與車身進行裝配的 安裝位置尺寸、以及與車架進行連接的安裝位置尺寸是已經確定的，所以扭桿 的長度

6、是基本確定的。dG2L式中：為剪切應力； 為扭轉角； d為扭桿直徑； G為剪切彈性模數（取G=76GPa=7.6104 N/m2）； L為扭桿有效長度； 為許用剪切應力；3、扭桿直徑（、扭桿直徑（d）的確定）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、重心位置的確定駕駛室的重量和重心位置是扭桿設計的依據，它們的準確與否，將直接關系到駕駛室翻轉時的輕便性。如果將駕駛室的重量估計的過重或重心位置偏低、偏后，則設計出的扭桿扭矩必然過大，致使駕駛室向前翻轉的速度過快，回位困難，甚至不能回位。反之，如果將駕駛室的重量估計的過輕或重心位置偏高，在翻轉駕駛室

7、時將會感到沉重，甚至翻轉不起來。因此，在設計扭桿彈簧時，對駕駛室的重量和重心位置必須加以重視。a根據樣車的駕駛室來定 如果有參考樣車，應首先把樣車駕駛室的重量和重心位置測出，并估計新設計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得。如果樣車駕駛室允許拆下時，可采用以下方法和步驟，準確地測出它的重量和重心位置。測量工具：兩臺鎊秤、卷尺。第一次稱重：將駕駛室的前、后懸置支架分別安放在兩臺磅秤上，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，并測量兩支點的距離L。圖第二次稱重：將駕駛室翻轉90度，選擇上、下兩點分別支承在兩臺磅秤上，

8、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,并測得兩支點間的距離h。計算重量和重心位置：可按下式計算。G=G1+G2=G3+G4 L1= h1=式中L1-重心到前懸置支架間的距離 h1-重心到下支點的高度如果不允許將駕駛室拆下時，可拆除翻轉機構的彈性元件，用一臺秤可以稱得駕駛室對翻轉重心的最大重力矩。采用試驗方法可測得重心和翻轉中心連線與水平線之間的夾角。G2(L1+L2)GG4(h1+h2)G（2）估計根據所設計的新車駕駛室外廓尺寸、結構、材料、內部設施及其布置等，與已知重量、重心位置的一種或幾種駕駛室對照比較，可以估計出新車駕駛室的重量和重心位置。這種方法是以經驗為基礎

9、的，不易估計得很準確。（3）計算根據駕駛室的每塊板的尺寸、形狀、料厚等分別計算出它們的重量和重心位置，同時計算出室內各種設施的重量和重心位置，然后再詳細計算出總的重量和重心位置。這種方法非常復雜，也不易于計算得很準確。利用以上各種方法，得到駕駛室的大致重量和重心位置，然后計算出扭桿的尺寸，用以布置設計，待駕駛室制造出來之后，再實測出其重量和重心位置，最后進行精確計算，修改設計。（2）駕駛室翻轉角度的確定駕駛室翻轉角度的確定 駕駛室處于鎖止狀態時，從翻轉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（）；駕駛室翻轉到最大角度時，應保證駕駛室此時的中心通過翻轉中心，即無扭矩狀態時駕駛

10、室翻轉角度（）與駕駛室重心角（）互余。 駕駛室所處的四種狀態：如圖 鎖止狀態鎖止狀態:即水平狀態。該狀態下扭桿處于最大扭轉狀態，扭桿各截面應力最大；駕駛室翻轉角度0。 平衡狀態：平衡狀態：駕駛室解除鎖止到撐桿撐起前駕駛室處于的平衡狀態。該狀態下，駕駛室對翻轉中心的轉矩等于扭桿的扭矩；駕駛室翻轉角度（）。 撐起狀態：撐起狀態：撐桿撐起并自鎖后駕駛室的狀態。此時駕駛室翻起的角度要保證發動機檢修方便；駕駛室翻轉角度（）。 無扭矩狀態：無扭矩狀態：即扭桿扭轉角度為零時駕駛室的狀態。此時駕駛室翻轉角度最大（ ）。 角度關系： 0 /2 、 取值確定（3）駕駛室處于平衡狀態時扭桿彈簧所受扭矩的確定駕駛室處

11、于平衡狀態時扭桿彈簧所受扭矩的確定M橫橫平衡狀態時有： M橫橫G鈕鈕Gbcos() 式中 G、b、已知， 0 。（4）扭角剛度的確定扭角剛度的確定 T M橫 （5）最大扭矩（最大扭矩（Tmax）的確定）的確定 駕駛室處于鎖止狀態時，駕駛室處于鎖止狀態時， Tmax T （6）扭桿直徑的確定扭桿直徑的確定 d3 式中，p為許用剪切應力；16Tmaxp 4 4、扭桿彈簧端部的確定、扭桿彈簧端部的確定 扭桿是具有一定截面的直桿，其端部（安裝聯接部分）的形狀常用的有花鍵形、細齒形和六角形。 花鍵應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 ，強度高，壽命長，故采用較多。細齒形實質上是模數較小，齒數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。目前細齒形應用最廣。 矩形和漸開線形花鍵的尺寸，根據扭桿直徑由GB1144-1987和GB3478.1-1983確定。 細齒形扭桿端部幾何尺寸可參照機械設計手冊（第3卷）表11-14-5。 細齒形外徑為扭桿直徑的1.151.25倍，長度為扭桿直徑的0.50.7倍。 端部為六角形時，