一种汽车万向拖车钩的制作方法

本发明属于汽车技术领域，具体来说就是汽车在遇到故障而无法正常行驶后，完成车辆牵引连接作用的零件，具体涉及一种汽车万向拖车钩。

背景技术：

随着汽车工业的快速发展，中国汽车整车厂家的汽车制造和研发能力都得到了很大的提升。但是，汽车发生故障而导致无法正常行驶的案例还是频繁发生，在这种情况下，只能通过其他车辆作为牵引作用将故障车辆从故障地拖至安全地带。在牵引车辆与故障车辆之间主要依靠拖车钩来起连接作用，乘用车牵引装置包括拖车钩和车身的安装螺母组成。因此，在车架的前后端会各装一个拖钩安装螺母，拖车钩与拖车螺母通过螺纹实现连接。

汽车拖车钩试验标准指出，需要对拖车钩进行水平抗拉（抗压）试验、10°垂直斜角抗拉（抗压）试验、30°水平斜角抗拉（抗压）试验，试验载荷为车辆满载的50%，拖车钩多用优质碳素结构钢。在实际试验和CAE仿真分析都可以得到，水平抗拉（抗压）试验不会对拖车钩造成结构破坏，而30°水平斜角抗拉（抗压）试验中，拖钩与车身连接处有极大的结构破坏风险。且结构破坏主要是30°水平斜角拉力的侧向分力造成的侧向力矩引起的结构破坏。如图1所示，拖车钩受到30°水平斜角拉力为F1的载荷， 30°水平斜角拉力可以分解为：

F2=F1*cos30°

F3=F1*sin30°

F2为F1作用力下水平方向上的分量，F3为F1作用力在垂直方向上的分量，根据理论力学原理，可以将A点的F2、F3的受力等量转换到B点，B点为拖车钩与车身侧连接点，转换到B点后的载荷为F2及一个附加弯矩T，T的表达式为：

T= F3*L

式中：L为拖车钩加载点A到拖车钩与车身连接点B的距离。

经CAE仿真分析结果可以得到，在受到受到30°水平斜角拉力载荷作用下，结构破坏会从C点发生破坏，且应力水平是仅受水平拉力载荷下的10倍，其中起到决定性因素的载荷即垂直方向上的分力附加的弯矩T造成的。

技术实现要素：

为了解决上述存在的技术问题，本发明设计了一种汽车万向拖车钩，其大大减小了30°水平斜角拉力甚至更大角度的斜角拉力对拖车钩结构造成的破坏。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种汽车万向拖车钩，包括拖车钩前连接件（1）和拖车钩后部组件（4），其特征在于：在拖车钩前连接件（1）和拖车钩后部组件（4）之间通过万向调节结构连接。

进一步，万向调节结构包括十字转向轴（2）和分别设置在拖车钩前连接件（1）和拖车钩后部组件（4）上的万向叉臂，两个万向叉臂分别与十字转向轴（2）转动连接并保持正交关系。

进一步，十字转动轴（2）的本体是一个方块结构，在方块结构的上下左右各有一个销轴从而形成正交的两对转动轴。

进一步，万向叉臂上开有圆形销轴孔，圆形销轴孔与十字转向轴（2）上相对应的转动轴间隙配合转动连接。

进一步，拖车钩前连接件（1）包括拖钩前连接件本体，拖钩前连接件本体的一端是连接环，拖钩前连接件本体的另一端是万向叉臂。

进一步，拖车钩前连接件（1）是一体式结构。

进一步，拖车钩前连接件（1）材质是45钢，铸造成型。

进一步，拖车钩后部组件（4）包括万向叉臂和与车身连接的螺柱部分。

进一步，还包括橡胶防尘罩（3），橡胶防尘罩（3）罩在拖车钩前连接件（1）和拖车钩后部组件（4）的连接处。

进一步，橡胶防尘罩（3）采用天然橡胶制成。

该汽车万向拖车钩具有以下有益效果：

（1）本发明能够减小拖车钩受到水平斜拉所产生的附加力矩的大小，对拖车钩结构起到一定的保护作用；大大减小了30°水平斜角拉力甚至更大角度的斜角拉力对拖车钩结构造成的破坏。

（2）对于纯受弯的工况下，本结构能完全避免传统结构的弯曲变形。

（3）本发明具有万向转动的功能，便于拆卸安装。

（4）本发明与车身连接端较短，能够有效的减小在行驶过程中的振动疲劳破坏。

附图说明

图1：现有技术的拖车钩30°水平斜角受力解析图；

图2：本发明汽车万向拖车钩的结构示意图；

图3：本发明汽车万向拖车钩的轴测图；

图4：本发明汽车万向拖车钩的水平拉力受载示意图；

图5：本发明汽车万向拖车钩的30°水平斜角拉力受载示意图。

附图标记说明：

1—拖车钩前连接件；11—前万向叉臂；2—十字转向轴；3—橡胶防尘罩；4—拖车钩后部组件；41—后万向叉臂。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步说明：

图2至图4示出了一种汽车万向拖车钩，包括拖车钩前连接件1、十字转向轴2、橡胶防尘罩3和拖车钩后部组件4。十字转向轴2设置在拖车钩前连接件1和拖车钩后部组件4之间将拖车钩前连接件1和拖车钩后部组件4可转动的连接起来。橡胶防尘罩3罩在拖车钩前连接件1和拖车钩后部组件4的连接处。

拖车钩前连接件1主要承担拖车钩绳连接作用。拖车钩前连接件1包括拖钩前连接件本体和设置在拖钩前连接件本体一端的前万向叉臂11，其中前万向叉臂11与拖钩前连接件本体是一体的，可以通过铸造成型来生成，材料同样使用传统的拖车钩的材料45#。前万向叉臂11上开有圆形销轴孔，通过此圆形销轴孔与十字转向轴2的一对销轴连接，两个件通过间隙配合，使得两者之间可以发生相对转动，为了转动的灵活，定期需要添加润滑油或者润滑剂。

拖车钩后部组件4包括后万向叉臂41和与车身连接的螺柱部分，与车身连接的螺柱部分采用M20×20的螺栓。后万向叉臂41上也开有圆形销轴孔，通过此圆形销轴孔与十字转向轴2的另一对销轴连接，后万向叉臂41与前万向叉臂11结构相同，两个叉臂保持正交关系。与车身连接的螺柱要保证与车身侧螺母具有良好的啮合关系。

十字转动轴2的本体是一个方块，在上下左右各有一个销轴从而形成正交的两对销轴，销轴的直径略小于叉臂的孔径，通过此销轴与叉臂连接。

橡胶防尘罩3可以采用旋转密封类型。由于拖车钩的转动速度不会太快，所以可以选择的密封性好的接触式密封。密封材料应满足密封功能的要求。根据拖车钩的实际工作环境，所以，密封材料的要求应满足：

1） 有适当的机械强度和硬度；

2） 压缩性和回弹性好，永久变形小；

3） 抗腐蚀性能好，在润滑油等介质中能长期工作，其体积和硬度变化小，且不粘附在金属表面上；

4） 摩擦系数小，耐磨性好；

5） 具有与密封面结合的柔软性；

6） 耐老化性好，经久耐用；

7） 加工制造方便，价格便宜，取材容易。

经综合考虑选取综合性能较好的天然橡胶。

汽车万向拖车钩的水平拉力受载示意图如图4所示，在受到水平拉力F1作用时，与传统的拖车钩类似，但是应力集中区域会由原始的B点转移到十字转轴2与拖车钩后部组件4的连接处C、C1点。根据水平拉伸载荷整体应力水平， C、C1处的应力水平满足要求。

汽车万向拖车钩的30°水平斜角拉力受载示意图如图5所示，当拖钩受到30°水平斜角拉力载荷作用，万向拖车钩自身会有一个转动，此结构A点受到载荷F1作用，A到C之间是一个二力杆结构，受力示意图如图5所示，所以在C端也会受到一个大小等于F1，方向与F1相反的力Fc，此时Fc可以分解为一个水平分量载荷和一个垂直分量载荷：

Fcx=F1*cos30°

F3=F1*sin30°

将C点得载荷转移到B点时，B点会受到Fcx和一个附加弯矩T1,

T= Fcy *L2

式中：L2为转向轴中心到B点得距离

本实施例中，L2仅占L长度的0.14倍，所以T1=0.14T，弯矩值远小于传统的拖车钩。使得拖车钩的结构得到了很好的保护作用。

本发明具有以下优点：

（1）本发明能够减小拖车钩受到水平斜拉所产生的附加力矩的大小，对于拖车钩结构起到一定的保护作用；

（2）对于纯受弯的工况下，本结构能完全避免传统结构的弯曲变形；

（3）本发明具有万向转动的功能，便于安装；

（4）本发明与车身连接端较短，能够有效的减小在行驶过程中的振动疲劳破坏。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。