专利名称：一种中型卡车驾驶室翻转机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及载货汽车的驾驶室翻转机构。
背景技术：
目前，大多数卡车驾驶室的翻转都需要借助机械式翻转机构。该机构由左扭杆和右扭杆构成双扭杆结构，扭杆的两端是花键，扭杆以其各自的一端与所在一侧的支架连接，另一端和相对一侧的力臂连接，其与支架连接的一端为固定设置，驾驶室的重量作用在力臂上就可以使扭杆发生扭转，并转化成扭杆的扭矩。驾驶室是安装在驾驶室安装架上，可以绕翻转中心转动。驾驶室的翻转过程是操作人员的操作力矩、扭杆的扭矩，以及驾驶室的重力矩的共同作用的结果。
国内目前普遍存在驾驶员在翻转过程中操纵力大的状态，不能使驾驶员轻松进行发动机等底盘件维修和保养。
比如某公司车型扭杆直径d＝26mm，翻转力很大，最大达到400N左右；后期调整扭杆直径d＝31mm效果有改善，但增加了制造成本和热处理难度使得成本增加150元。每年按照5万台计算，增加成本750万。
发明内容
从驾驶室的翻转操作轻便性角度出发，本发明旨在提供一种操作轻便、制造成本低的中型卡车驾驶室翻转机构。
具体的结构改进技术方案如下 一种中型卡车驾驶室翻转机构包括连接车架的支架，支架中部平行设有左扭杆和右扭杆，左扭杆和右扭杆的一端分别伸至支架外侧，其外伸端分别连接着力臂，支架上部两侧通过翻转中心轴分别连接着驾驶室安装架； 所述左扭杆和右扭杆为尺寸参数相同的中部细两端粗的圆柱杆，圆柱杆两端直径分别为D1和D2；中部直径为d，一端直径D1与中部直径d之间为过渡圆角r1过渡，另一端直径D2与中部直径d之间为过渡圆角r2过渡； 左扭杆和右扭杆的有效工作长度均为L，一端直径D1的杆长度为Lc1，过渡圆角r1处的杆长度为Lb1，另一端直径D2的杆长度为Lc2，过渡圆角r2处的杆长度为Lb2；中部直径d杆两端为基准分别距过渡圆角r1和过渡圆角r2轴向中部的长度分别为Le1和Le2，两侧过渡圆角r1和过渡圆角r2轴向中部为基准之间的长度为Le； d＝23.5-26mm， D1＝1.2d＝31.2mm， D2＝D1+5＝36.2mm， r1＝r2＝100mm， Lc1＝Lc2＝30mm， Lb1＝17-19mm， Lb2＝31-34mm， Le1＝13-15mm， Le2＝21-26mm， Le＝822-830mm。
本发明解决技术问题的过程如下 建立驾驶室翻转过程的数学模型
T＝T1-T2-T3(4) B、C驾驶室中心的X、Z坐标轴长度(m)L扭杆的有效工作长度(m) G扭杆的剪切模量(Pa) W驾驶室重量(N) T1驾驶室的重力矩，N·m T操作力矩，N·m T2左扭杆作用于翻转中心的力矩 T3右扭杆作用于翻转中心的力矩 θ驾驶室翻转角度，(°) α预扭角(°) β1为驾驶室上翻极限位置，左扭杆转动角度 β2为驾驶室上翻极限位置，右扭杆转动角度
——扭杆工作角度(最小二乘法拟合的θ函数) y1(θ)、y2(θ)——扭杆扭矩和扭杆作用于翻转中心力矩的比值(最小二乘法拟合的θ函数) 由上述得
扭杆直径由K＝(πd^4*G/32L)*π/180推算出来的； 扭杆直径是指上述D1为一端直径、D2为另一端直径，d为扭杆中部直径，公式K＝(πd^4*G/32L)*π/180中K为扭杆刚度，G为扭杆材料的剪切模量，L为扭杆的有效工作长度。
驾驶室的各参数是不改变的，所以驾驶室的重力矩不变的，Ta的改变会使T2+T3曲线上下移动；扭杆直径的改变会使T2+T3曲线的斜率发生变化。所以要想得到最佳的Ts、Tx，先找到最佳的扭杆直径，使得Ts+Tx最小(设为Y)，再找到最佳预扭角使得则这样的翻转机构的翻转过程轻便性最佳，见图4和图5。
计算扭杆直径的方法为通过取不同的直径值(预扭角取任意一定值)，分别计算出Ts+Tx，最小的Ts+Tx对应的扭杆直径为所要求的直径。
与现有技术相比较，本发明的有益效果体现在 1、本发明驾驶室翻转机构的翻转力矩最小，驾驶室翻转操作最轻便。
2、本发明方法适用于任何机械式翻转机构驾驶室的翻转过程，不同的驾驶室，只要给定相应的测量量，即可获得最佳的扭杆直径，方法简单可靠。
3、本发明是在满足用户使用的条件下，将扭杆直径设计为最小，节约了材料。
4、本发明可以提高卡车驾驶室翻转扭杆的可靠性及使用方便性。
图1为本发明翻转机构结构示意图， 图2为扭杆尺寸示意图， 图3为本发明驾驶室翻转过程的示意图， 图4为本发明驾驶室重力矩和扭杆扭矩与翻转角度关系曲线， 图5为不同直径的翻转角度—操作力矩曲线。
上述图3中的Ts、Tx分别是上翻、下翻时最大操作力矩，Ta为扭杆预扭时产生的扭矩。
具体实施例方式 下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。
实施例1 参见图1和图3，一种中型卡车驾驶室翻转机构包括连接车架的支架6，支架6中部平行设有左扭杆5和右扭杆3，左扭杆5和右扭杆3的一端分别伸至支架外侧，其外伸端分别连接着力臂4，支架6上部两侧通过翻转中心轴1分别连接着驾驶室安装架2。
左扭杆5和右扭杆3为尺寸参数相同的中部细两端粗的圆柱杆，圆柱杆两端直径分别为D1和D2；中部直径为d，一端直径D1与中部直径d之间为过渡圆角r1过渡，另一端直径D2与中部直径d之间为过渡圆角r2过渡； 左扭杆和右扭杆的有效工作长度为L，一端直径D1的杆长度为Lc1，过渡圆角r1处的杆长度为Lb1，另一端直径D2的杆长度为Lc2，过渡圆角r2处的杆长度为Lb2；中部直径d杆两端为基准分别距过渡圆角r1和过渡圆角r2轴向中部的长度分别为Le1和Le2，两侧过渡圆角r1和过渡圆角r2轴向中部为基准之间的长度为Le； 针对采用双扭杆结构的某中型卡车，取以下数据 W＝6954.46N，B＝0.66m，C＝0.67m，L＝0.822m G＝8×1010Pa，β1＝37°，β2＝40°
由于驾驶室翻转中心O和左右扭杆的转动中心O1、O2的位置差异，所以
n1/h1、n2/h2是随θ变化而变化的，通过最小二乘法拟合成θ的函数
y1(θ)＝6.1274×10-10θ6-7.3549×10-8θ5+2.8459×10-6θ4 (8) -2.7462×10-5θ3-5.0396×10-4θ2+5.1668×10-3θ+0.9671 y2(θ)＝4.0474×10-10θ6-4.8456×10-8θ5+1.8672×10-6θ4(9) -1.8941×10-5θ3-2.6903×10-4θ2+2.0940×10-4θ+1.728 带入5式中 令预扭角a＝7.85°，取不同的
得到的不同Ts+Tx，根据Ts+Tx随
变化的规律，得出最佳值 计算的结果如下表所示(数据太多，选取其中的几组) 由以上数据比较可得，当d＝23.5mm时，Ts+Tx的值最小，则扭杆直径为d＝23.5mm。在左、右力臂装配角度既为左扭杆、右扭杆最大工作角度(左37°、右40°)与预扭角度之和，分别为41.75°、44.75°， 试验测量的数据如下 将设计的翻转机构装配实车，进行翻转性能试验，用电子测力仪测量上翻和下翻中的操作力见表3 表3试验数据 Tab.3 The results of test 试验结果表明所设计的翻转机构性能优良，驾驶室翻转操作轻便。另对装配实车的翻转机构进行了跟踪调查，经过长时间运行及数千次翻转后，翻转机构性能和初始状态相比几乎没有变化。设计的翻转机构达到预期的设计目标。
结论 在驾驶室重量和重心在满足下表的数据 参见图2，当d＝23.5mm时，左扭杆和右扭杆的其它参数如下，见图2 左扭杆和右扭杆的有效工作长度L＝Le+Lc1+Lc2+Lb1+Lb2-Le1-Le2＝896， d＝23.5mm， D1＝1.2d＝28.2mm， D2＝D1+5＝33.2mm， r1＝r2＝100mm， Lc1＝Lc2＝30mm， Lb1＝17mm， Lb2＝31mm， Le1＝13mm， Le2＝21mm， Le＝822mm。
实施例2 一种中型卡车驾驶室翻转机构包括连接车架的支架6，支架6中部平行设有左扭杆5和右扭杆3，左扭杆5和右扭杆3的一端分别伸至支架外侧，其外伸端分别连接着力臂4，支架上部两侧通过翻转中心轴1连接着驾驶室安装架2，见图1； 左扭杆5和右扭杆3为尺寸参数相同的中部细两端粗的圆柱杆，圆柱杆两端直径分别为D1和D2；中部直径为d，一端直径D1与中部直径d之间为过渡圆角r1过渡，另一端直径D2与中部直径d之间为过渡圆角r2过渡； 左扭杆和右扭杆的有效工作长度为L，一端直径D1的杆长度为Lc1，过渡圆角r1处的杆长度为Lb1，另一端直径D2的杆长度为Lc2，过渡圆角r2处的杆长度为Lb2；中部直径d杆两端为基准分别距过渡圆角r1和过渡圆角r2轴向中部的长度分别为Le1和Le2，两侧过渡圆角r1和过渡圆角r2轴向中部为基准之间的长度为Le； 左扭杆和右扭杆的有效工作长度L＝Le+Lc1+Lc2+Lb1+Lb2-Le1-Le2＝902， d＝26mm， D1＝1.2d＝31.2mm， D2＝D1+5＝36.2mm， r1＝r2＝100mm， Lc1＝Lc2＝30mm， Lb1＝19mm， Lb2＝34mm， Le1＝15mm， Le2＝26mm， Le＝830mm。
权利要求
1、一种中型卡车驾驶室翻转机构，包括连接车架的支架，支架中部平行设有左扭杆和右扭杆，左扭杆和右扭杆的一端分别伸至支架外侧，其外伸端分别连接着力臂，支架上部两侧通过翻转中心轴分别连接着驾驶室安装架，其特征在于
所述左扭杆和右扭杆为尺寸参数相同的中部细两端粗的圆柱杆，圆柱杆两端直径分别为D1和D2；中部直径为d，一端直径D1与中部直径d之间为过渡圆角r1过渡，另一端直径D2与中部直径d之间为过渡圆角r2过渡；
左扭杆和右扭杆的有效工作长度均为L，一端直径D1的杆长度为Lc1，过渡圆角r1处的杆长度为Lb1，另一端直径D2的杆长度为Lc2，过渡圆角r2处的杆长度为Lb2；中部直径d杆两端为基准分别距过渡圆角r1和过渡圆角r2轴向中部的长度分别为Le1和Le2，两侧过渡圆角r1和过渡圆角r2轴向中部为基准之间的长度为Le；
d＝23.5-26mm，
D1＝1.2d＝31.2mm，
D2＝D1+5＝36.2mm，
r1＝r2＝100mm，
Lc1＝Lc2＝30mm，
Lb1＝17-19mm，
Lb2＝31-34mm，
Le1＝13-15mm，
Le2＝21-26mm，
Le＝822-830mm；
驾驶室翻转过程的数学模型
T＝T1-T2-T3(4)
B、C驾驶室中心的X、Z坐标轴长度(m) L扭杆的有效工作长度(m)
G扭杆的剪切模量(Pa)W驾驶室重量(N)
T1驾驶室的重力矩，N·m T操作力矩，N·m
T2左扭杆作用于翻转中心的力矩 T3右扭杆作用于翻转中心的力矩
θ驾驶室翻转角度，(°) α预扭角(°)
β1为驾驶室上翻极限位置，左扭杆转动角度
β2为驾驶室上翻极限位置，右扭杆转动角度
——扭杆工作角度(最小二乘法拟合的θ函数)
y1(θ)、y2(θ)——扭杆扭矩和扭杆作用于翻转中心力矩的比值(最小二乘法拟合的θ函数)
由上述得
扭杆直径由K＝(πd^4*G/32L)*π/180推算出来的；
扭杆直径是指上述D1为一端直径、D2为另一端直径，d为扭杆中部直径，公式K＝(πd^4*G/32L)*π/180中K为扭杆刚度，G为扭杆材料的剪切模量，L为扭杆的有效工作长度。
全文摘要
本发明涉及一种中型卡车驾驶室翻转机构，该机构包括连接车架的支架，支架中部平行设有左扭杆和右扭杆，左扭杆和右扭杆的一端分别伸至支架外侧，其外伸端分别连接着力臂，支架上部两侧通过翻转轴分别设有斜楔状驾驶室安装架；所述左、右扭杆均为圆柱杆，圆柱杆两端直径分别为D1和D2；中部直径为d，d＝26mm，D1＝1.2d＝31.2mm，D2＝D1+5＝36.2mm。本发明驾驶室翻转机构的翻转力矩最小，驾驶室翻转操作最轻便。本发明方法适用于任何机械式翻转机构驾驶室的翻转过程，不同的驾驶室，只要给定相应的测量量，即可获得最佳的扭杆直径，方法简单可靠。
文档编号B62D33/067GK101249846SQ20081002000
公开日2008年8月27日 申请日期2008年3月21日 优先权日2008年3月21日
发明者任国清, 刘江波 申请人:安徽江淮汽车股份有限公司