[实用新型]驾驶室均应力翻转机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种汽车驾驶室翻转机构，具体地说，是一种驾驶室单扭杆翻转机构。

背景技术

现代的轻型汽车大都采用平头驾驶室。为了维护保养方便，现代的平头驾驶室大都采用可翻式驾驶室结构。为了操作方便、轻松、省力并使结构简单，一般对一排和一排半的驾驶室，大都采用单扭杆来平衡驾驶室的重量。

现有的单扭杆翻转机构前视剖视图的结构如图1所示，由扭杆1、轴管2、左支座3、左支承臂4、右支承臂5、右支座6、调节臂7、调节臂固定孔8组成。其中扭杆1和轴管2左端用花键9连接，轴管再固定在左支座3和右支座6的轴承孔中，可以转动，不能移动。调节臂7与扭杆1右端的花键连接并固定在右支座的右侧。调节臂7上设计有长条形固定孔8，可以调节扭杆的安装角度，从而可以调节扭杆扭力的大小。整个翻转机构由左右支座固定在大梁上。

翻转机构的前视右侧视图如图2所示，为翻转机构与驾驶室的局部安装状态。驾驶室地板上两根纵梁与翻转机构的左右支承臂，用螺栓装配成一个整体。

图2的宏观视图如图3所示，驾驶室的重量G，作用于重心A点。驾驶室重心A点，与翻转机构旋转中心(扭杆的轴线)C的水平距离为L，垂直距离H。水平状态的驾驶室的受力状态，也在图3中示出。我们由图3可以看出：

处于水平状态的驾驶室，其重量G对翻转机构的两个支承臂，要产生一个重力和扭矩。重力由支承座承受，并传递给大梁。驾驶室重量产生的驾驶室扭矩M由左右支承臂共同承受，并传递给轴管。轴管通过左端的花键传递给扭杆，使扭杆产生变形产生平衡扭矩，并由扭杆右端的花键传递给调节臂，调节臂固定在支承座上并把扭矩再传递给大梁，由大梁承受和支承。

为了观察、分析问题方便，我们把图1前视剖视图摆正、正面放置如图4所示，驾驶室重量对翻转机构两根支承臂产生的扭矩用M_A、M_B表示。这两个扭矩由两个支承臂作用在它焊接的轴管上。图中，A、B分别表示左、右支承臂与轴管的焊接部，O表示轴管与扭杆的花键连接部，a表示O点到B点的距离；b表示B点到A点的距离。

我们分析轴管的扭矩分布情况：轴管里面的扭杆右端通过支承臂固定在右支座上，左端通过花键与轴管连接，。M为扭杆扭转变形产生的扭矩，通过左端的花键作用在轴管上，再通过轴管上的左右支承臂，作用在驾驶室上，平衡驾驶室重量产生的扭矩。因此M就等于驾驶室重量产生的扭矩。M_A和M_B的方向是经过多次计算的结果。由此得到轴管的受力状态如图4所示。现在计算各个扭矩的数值。

计算方法如下：用计算正反两个方向的扭矩，相对于同一个固定点产生的扭转角度相等的原理进行计算(在力学上称为达朗贝尔原理，也就是虚位移原理)。如图4所示，设轴管的剪切模量为G，惯性矩为I

以A为固定点时：扭矩M相对于A点产生的扭角为：M(a+b)/GI

扭矩M_B相对于A点产生的扭角为：M_Bb/GI

因为翻转机构处于平衡状态，所以上面正反方向的两个扭角应该相等，即：

M(a+b)/GI＝M_Bb/GI；消去分母得：M(a+b)＝M_Bb 变换得：M_B＝M(a+b)/b

再参见图4，由同一杆上所受到的正反两个方向的扭矩相等的原理可得：

M_B＝M_A+M 移项算得 M_A＝M_B-M

将上式M_B值代入算得 M_A＝M(a+b)/b-M＝Ma/b

M_B＝M+M_A＝M+Ma/b＝M(1+a/b)

这就是两个支承点A、B处的扭矩。

AB处两点扭矩的比值：M_B/M_A＝(1+a/b)/(a/b)＝1+b/a。

根据某台驾驶室和翻转机构的结构参数：

a＝211；b＝480；M＝2256 NM---驾驶室重量产生的驾驶室扭矩

算得：M_A＝Ma/b＝2256＊211/480＝991.7

M_B＝M(1+a/b)＝2256＊(1+211/480)＝3247.7

可见左右支承臂受力不均匀，相差：3347.7/991.7＝3.27倍

下面计算轴管的变形角。