張劍*

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一種多功能通用中重卡駕駛室吊具開(kāi)發(fā)

張劍*

(上汽依維柯紅巖商用車(chē)有限公司，重慶，401122)

在中重卡裝配工廠，隨著新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，駕駛室的種類隨著增多，提出對(duì)駕駛室吊具通用性的要求。要求一種駕駛室吊具能滿足多種駕駛室的吊裝。通過(guò)對(duì)駕駛室吊裝時(shí)的受力分析，對(duì)現(xiàn)有吊具結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)寬度不同，車(chē)門(mén)數(shù)量不同的駕駛室使用吊具的統(tǒng)一。

駕駛室吊具；裝配；中重卡；通用

引言

在生產(chǎn)節(jié)拍比較低的中重卡整車(chē)裝配，和更換、返修駕駛室總成時(shí)，一般是使用行車(chē)將駕駛室總成吊裝在車(chē)架上。這時(shí)需要使用駕駛室吊具，駕駛室吊具通常是吊掛駕駛室總成門(mén)框密封膠條位置（如圖1所示）。要求吊具能可靠的吊掛駕駛室門(mén)框，不得脫落。駕駛室門(mén)框鈑金結(jié)構(gòu)不得變形。門(mén)框上的密封膠條不得有過(guò)大的變形而影響駕駛室的防水性。

1 市場(chǎng)需求的多樣化和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

隨著市場(chǎng)需求的多樣化和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，各種車(chē)型層出不窮，駕駛室種類隨之增多，駕駛室的外形及結(jié)構(gòu)也不盡相同。以某重卡企業(yè)裝配的駕駛室為例，根據(jù)寬度不同，最寬的駕駛室門(mén)框外寬度與最窄的駕駛室門(mén)框外寬度差值為280mm。駕駛室型號(hào)不同，門(mén)框的形狀也不相同。根據(jù)車(chē)門(mén)數(shù)量不同，有兩個(gè)門(mén)的駕駛室，有四個(gè)門(mén)的駕駛室。

某企業(yè)原來(lái)使用的吊具結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1：

吊具主要由橫梁、吊桿、帶槽的聚氨酯墊塊組成。橫梁中心設(shè)置吊孔，用于行車(chē)吊鉤吊掛。吊桿與橫梁用銷(xiāo)軸連接，吊桿可以繞銷(xiāo)軸旋轉(zhuǎn)。聚氨酯墊塊用螺釘安裝在吊桿下部的托盤(pán)上。在起吊駕駛室時(shí)，先將吊具起升到超過(guò)駕駛室頂部的位置，然后靠人工朝外旋轉(zhuǎn)拉開(kāi)吊桿，聚氨酯墊塊分開(kāi)，然后下降吊具，合攏吊桿，將聚氨酯墊塊放在駕駛室門(mén)框內(nèi)，再慢慢起升吊具，將駕駛室門(mén)框卡在聚氨酯槽內(nèi)。起吊時(shí)聚氨酯墊塊槽底與駕駛室門(mén)框密封膠條下部接觸，為主要受力部位。

圖1 原駕駛室吊具結(jié)構(gòu)示意圖

吊具受力分析：

圖2 吊具受力分析圖

如圖2所示，以左吊桿為研究對(duì)象，為便于分析不考慮吊桿的重量，因繞鉸點(diǎn)的總力矩=0 ，有F×L=G/2×(A-B)/2，即F=G×(A-B)/4L。由公式可以看出：水平力F與駕駛室重量G、鉸點(diǎn)距離A、受力點(diǎn)的距離即駕駛室門(mén)框支撐點(diǎn)寬度B、吊桿力臂長(zhǎng)度L有關(guān)。在G和L不變的情況下，A與B的差值越大，水平力F也越大。而水平力F作用在駕駛室門(mén)框鈑金結(jié)構(gòu)，如果A＞B的情況下，聚氨酯塊對(duì)駕駛室鈑金結(jié)構(gòu)有向外拉扯的力。相反地，A＜B的情況下，聚氨酯塊對(duì)駕駛室鈑金結(jié)構(gòu)有向內(nèi)擠壓的力。此鈑金結(jié)構(gòu)是由兩塊1mm厚的鋼板捏焊而成（見(jiàn)圖3 駕駛室側(cè)圍上門(mén)框鈑金結(jié)構(gòu)），能提供的水平拉力有限；由不可控因素引起受力不均以及吊載時(shí)的震動(dòng)，水平拉扯力會(huì)增大；門(mén)框受駕駛室重量的壓力，水平力會(huì)增加駕駛室鈑金結(jié)構(gòu)失穩(wěn)而變形的趨勢(shì)；以原吊具尺寸及某廠駕駛室寬度范圍及重量為例計(jì)算，水平力F計(jì)算值為58Kg，在吊載駕駛室時(shí)有把門(mén)框拉變形的風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 駕駛室側(cè)圍上門(mén)框鈑金結(jié)構(gòu)

實(shí)際使用時(shí)，門(mén)框鈑金結(jié)構(gòu)到底能承受多大的水平力，受駕駛室總成的重量、聚氨酯塊支撐駕駛室的實(shí)際位置、行車(chē)吊載時(shí)的沖擊、鈑金材料厚度、鈑金捏焊的焊點(diǎn)密度、側(cè)圍沖壓件形狀等因素影響，無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估。根據(jù)實(shí)際使用情況及經(jīng)驗(yàn)，在合理布置鉸點(diǎn)位置的情況下，這種結(jié)構(gòu)的吊具只能吊寬度在200mm范圍內(nèi)變化的駕駛室，如果超出范圍會(huì)使駕駛室門(mén)框受過(guò)大的水平分力，使駕駛室門(mén)框鈑金變形的風(fēng)險(xiǎn)加大。某廠駕駛室寬度范圍280mm，按此寬度范圍至少需要使用兩種吊具才能滿足吊裝要求。根據(jù)駕駛室門(mén)框槽的形狀不同需要使用不同的聚氨酯塊槽的形狀，所以這種吊具只能適應(yīng)寬度在一定范圍內(nèi)，駕駛室門(mén)框槽形基本相同的駕駛室。此吊具不能用于吊四個(gè)門(mén)的駕駛室。對(duì)于四個(gè)門(mén)的駕駛室需要單獨(dú)設(shè)計(jì)一種具有四個(gè)聚氨酯支撐墊塊的吊具。

實(shí)現(xiàn)吊具的通用性，減少駕駛室吊具的品種，可以減少放置吊具的場(chǎng)地，節(jié)約制造和管理吊具的成本，在駕駛室切換時(shí)能不調(diào)整或少量調(diào)整就能直接方便的使用，節(jié)約更換吊具的時(shí)間，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)化，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)有很大的好處。為此我們開(kāi)發(fā)了一種所有中重卡駕駛室通用的吊具，除了吊兩個(gè)門(mén)和四個(gè)門(mén)的駕駛室時(shí)需要進(jìn)行調(diào)整切換外，在其余駕駛室切換時(shí)不需要調(diào)整就能直接使用。

吊具結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖4：

圖4 吊具結(jié)構(gòu)圖

吊具主要由橫梁、轉(zhuǎn)軸、吊桿、限位座、連接板、底板、聚氨酯墊板組成。吊具左右對(duì)稱。

吊桿為U形焊接結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖5），主要由上軸、方鋼管、底板安裝轉(zhuǎn)軸、安裝板焊接而成。上軸為臺(tái)階軸，右端為螺紋桿，裝在圖4轉(zhuǎn)軸的孔內(nèi)，用開(kāi)槽螺母、開(kāi)口銷(xiāo)將吊桿固定在轉(zhuǎn)軸內(nèi)，左端臺(tái)階軸裝在限位座孔內(nèi)，也是用開(kāi)槽螺母、開(kāi)口銷(xiāo)固定。下端的軸用于安裝底板，安裝板用于安裝連接板。

圖5 吊桿焊接結(jié)構(gòu)圖

兩個(gè)吊桿上軸左端臺(tái)階軸裝在限位座的孔內(nèi)連接在一起，吊桿可以繞上軸的軸線旋轉(zhuǎn)，以調(diào)整兩吊桿之間的夾角。兩個(gè)吊桿間用連接板連接。底板可繞吊桿上的底板安裝轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，以適應(yīng)吊桿張開(kāi)角度的變化，吊載時(shí)保持聚氨酯上平面與駕駛室門(mén)框密封膠條接觸，底板安裝軸上裝有限位螺釘，使底板只能在滿足使用要求的一定的角度內(nèi)旋轉(zhuǎn)。整體連接后的吊桿可繞轉(zhuǎn)軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，繞轉(zhuǎn)軸向外旋轉(zhuǎn)可以打開(kāi)吊具，以便將聚氨酯墊板放在駕駛室門(mén)框下方吊掛駕駛室。通過(guò)調(diào)整連接板與吊桿連接孔的位置，可以調(diào)節(jié)吊桿的夾角，以滿足兩個(gè)門(mén)和四個(gè)門(mén)的駕駛室吊點(diǎn)的要求。吊載駕駛室時(shí)，限位座與橫梁接觸限位，保證吊具關(guān)閉狀態(tài)吊桿處于限位位置，不會(huì)繞轉(zhuǎn)軸繼續(xù)往內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。

2 吊桿夾角調(diào)整

如前所述，在兩個(gè)門(mén)和四個(gè)門(mén)的駕駛室切換時(shí)，需要調(diào)整吊具狀態(tài)。為適應(yīng)四個(gè)門(mén)的駕駛室吊裝，需要將吊桿夾角張開(kāi)（見(jiàn)圖6），使單側(cè)的兩個(gè)聚氨酯塊之間的距離L1比B柱寬度（含門(mén)角圓?。┐?0～100mm，連接板高度H要保證安裝吊具時(shí)不與打開(kāi)的后車(chē)門(mén)干涉，并留有足夠的操作空間，一般取350mm左右。當(dāng)需要起吊兩個(gè)門(mén)的駕駛室時(shí)，將兩吊桿的夾角調(diào)小，使兩聚氨酯塊寬度L2小于門(mén)框?qū)挾龋话闱闆r下，對(duì)于中重卡駕駛室L2在450～500mm范圍內(nèi)。為使兩吊桿對(duì)于橫梁中心對(duì)稱并保持穩(wěn)定，使用螺栓、螺母將連接板和吊桿連接起來(lái)，使兩吊桿成為一體。在大夾角時(shí)使用四顆螺栓、螺母連接，在小夾角時(shí)使用圖示三顆螺栓、螺母連接。連接板孔位的設(shè)計(jì)保證連接后兩種狀態(tài)都滿足設(shè)計(jì)要求。

圖6 吊桿夾角調(diào)整

圖7為吊四個(gè)門(mén)駕駛室時(shí)的側(cè)視圖：

圖7 吊四個(gè)門(mén)駕駛室側(cè)面圖

圖8為吊兩個(gè)門(mén)的駕駛室時(shí)的側(cè)視圖：

圖8 吊兩個(gè)門(mén)駕駛室側(cè)面圖

圖9為吊寬體駕駛室正面視圖：

圖9 吊寬體駕駛室正面圖

圖10為吊窄體駕駛室正面視圖：

圖10 吊窄體駕駛室正面圖

吊具受力狀態(tài)分析：

如圖11所示，以左吊腳為研究對(duì)象，為便于研究，不考慮吊桿的重量。因繞鉸點(diǎn)的總力矩=0 ，有F×L=G/2×(B-A)/2，即F=G×(B-A)/4L。F為橫梁支撐吊桿的力，此力必須大于0才能保證吊桿處于圖示的穩(wěn)定關(guān)閉狀態(tài)。由公式可以看出：要使F大于0，必須使門(mén)框受力點(diǎn)距離B大于鉸點(diǎn)距離A。在這種狀態(tài)下，駕駛室門(mén)框鈑金只受垂直方向的力，此力為駕駛室總成的重量。

3 吊具采用近距離鉸點(diǎn)以及橫梁端頭限位的結(jié)構(gòu)

此吊具由于采用近距離鉸點(diǎn)以及橫梁端頭限位的結(jié)構(gòu)。只要保證鉸點(diǎn)距離A小于駕駛室門(mén)框受力寬度B，吊裝寬?cǎi){駛室或窄駕駛室時(shí)，駕駛室吊掛點(diǎn)只承受垂直方向的力，而沒(méi)有以往那種水平力的影響。使駕駛室門(mén)框受力條件比較好，這樣才能保證寬體和窄體駕駛室的通用性。駕駛室門(mén)框鈑金是由兩塊鋼板捏焊而成，在吊掛駕駛室門(mén)框時(shí)，水平力對(duì)它影響很大。如果門(mén)框受較大的水平分力，會(huì)使門(mén)框變形，影響密封條的防水性。

此吊具支撐駕駛室門(mén)框的是聚氨酯平板，與以前吊具的帶槽聚氨酯墊塊不同。聚氨酯平板能滿足各種門(mén)框形狀以及各種寬度的駕駛室的通用性。但與專用聚氨酯槽卡在門(mén)框上不同，專用的槽頂部與門(mén)框根部有部分接觸，可以承受部分駕駛室的重量，可分擔(dān)部分門(mén)框底部鈑金的力量。新結(jié)構(gòu)吊具只是門(mén)框底部在受力，相對(duì)來(lái)說(shuō)門(mén)框底部受力增大了。所以吊具設(shè)計(jì)時(shí)要考慮鈑金能否承受駕駛室總成的重量，根據(jù)實(shí)際使用情況，在保持與原聚氨酯塊相同寬度的情況下，能滿足受力要求，實(shí)際使用中未發(fā)現(xiàn)鈑金有變形的情況。

4 結(jié)語(yǔ)

本吊具現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用，滿足了目前我廠各種駕駛室使用行車(chē)吊裝的要求，吊具設(shè)計(jì)優(yōu)化了駕駛室門(mén)框密封條的受力條件，同時(shí)兼顧兩個(gè)門(mén)和四個(gè)門(mén)的駕駛室，為吊具的通用性創(chuàng)造了條件。為此類吊具設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提供了新思路。

[1] 許鎮(zhèn)宇編. 機(jī)械零件(第一版)[M]. 北京: 高等教育出版社, 1959.

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[3] 黃純穎. 工程設(shè)計(jì)方法[M]. 北京: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社, 1989.

[4] 袁亞湘, 孫文瑜. 最優(yōu)化理論和方法[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 1997.

Design of Universal Spreader for Medium Heavy Truck Cab

ZHANG Jian*

(SAIC-IVECO HONGYAN COMMERCIAL VEHICLE CO.LTD, Chongqing, 401122, China)

In the middle heavy truck assembly plant. With the development of new products, the type of cab grows with each passing day. Requiring cab slings to be versatile. One kind of cab sling is required to satisfy the hoisting of multiple cabs. Through the analysis of the force when the cab is lifting. The structure of the existing spreader is redesigned. The use of spreader in different cab with different width and different number of doors is realized.

spreader for cab；assemblage；Medium heavy truck；universal

張劍. 一種多功能通用中重卡駕駛室吊具開(kāi)發(fā)[J]. 數(shù)碼設(shè)計(jì), 2017, 6(5):162-164.

ZHANG Jian.Design of Universal Spreader for Medium Heavy Truck Cab[J]. Peak Data Science, 2017, 6(5): 162-164.

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.05.066

U468

A

1672-9129(2017)05-0162-03

2017-02-16；

2017-03-22。

張劍（1972），男，重慶，工程師，本科，從事工程機(jī)械、汽車(chē)行業(yè)工藝工作二十余年，主要研究方向：工藝裝備設(shè)計(jì)。E-mail:2209282216@qq.com。