林育從

（廈門鑫三眾環(huán)?？萍加邢薰荆＝?廈門 361012）

1 概述

目前，節(jié)能減排、綠色環(huán)保、新能源的開發(fā)利用已成時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)。國(guó)家對(duì)新能源電動(dòng)專用車的行業(yè)支持力度也逐步深入，在對(duì)電動(dòng)微三輪的走訪調(diào)查中發(fā)現(xiàn)：改進(jìn)型電動(dòng)微三輪目前的使用很廣泛，有其明顯的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)及用途趨勢(shì)，首先在使用分類上：主要有環(huán)衛(wèi)電動(dòng)微三輪垃圾車、專用巡邏的三輪電動(dòng)警車，還有小區(qū)及風(fēng)景區(qū)的電動(dòng)微三輪運(yùn)營(yíng)車等市場(chǎng)，其市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)在于，電動(dòng)微三輪與普通的微型燃油車相比，它價(jià)格適中，節(jié)能環(huán)保，零油耗，同樣也附帶封閉式駕駛室能讓環(huán)衛(wèi)工人或運(yùn)營(yíng)者，在雨季或烈日下不影響垃圾收集作業(yè)或運(yùn)營(yíng)，整車結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單易維護(hù)；所以在環(huán)衛(wèi)部門及小區(qū)、風(fēng)景區(qū)的使用很普及，這些有利因素，必將迅速推動(dòng)電動(dòng)微三輪的市場(chǎng)前景；特別是在環(huán)衛(wèi)口方面的推廣，將出現(xiàn)多功能型用途的電動(dòng)微三輪垃圾收集車，其產(chǎn)業(yè)化推廣能更好滿足市容市貌的環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減排要求，在進(jìn)一步深化開創(chuàng)城市環(huán)衛(wèi)的系統(tǒng)建設(shè)中，這些新型電動(dòng)微三輪環(huán)衛(wèi)專用車可廣泛應(yīng)用于公路、街道、廣場(chǎng)、景點(diǎn)、機(jī)場(chǎng)、企業(yè)、賓館、校園、社區(qū)等區(qū)域不間斷地進(jìn)行垃圾收集作業(yè)。勢(shì)必成為替代手推車、板車、三輪摩托車、手扶拖拉機(jī)、微型車等傳統(tǒng)垃圾清運(yùn)車的升級(jí)換代產(chǎn)品之一。其次，電動(dòng)微三輪在民用途的發(fā)展趨勢(shì)上，也將隨人民生活水平的日益提高，充電站的普及建立，外觀新穎、多樣化實(shí)用型的電動(dòng)微三輪將擴(kuò)大其民用市場(chǎng)，走進(jìn)千家萬(wàn)戶，作為短途代步車使用，而深受用戶喜歡；

2 升級(jí)應(yīng)用盤式操縱機(jī)構(gòu)總成在電動(dòng)微三輪上的重要性

目前深受推廣的大部份微三輪電動(dòng)垃圾車及各式樣微三輪電動(dòng)車（簡(jiǎn)稱微三輪）是由敞開式三輪摩托改裝而來(lái)，其駕駛室由原敞開式升級(jí)為美觀、新穎的封閉式，但駕駛室內(nèi)的操縱機(jī)構(gòu)仍使用原摩托手把式操縱機(jī)構(gòu)總成，電動(dòng)微三輪的啟動(dòng)與加速，甚至是剎車都靠手柄完成，這種室內(nèi)人機(jī)工程的布置與普通燃油微型車相比，明顯落后；可從兩方面來(lái)分析：其一，當(dāng)駕駛員處在封閉式駕駛室內(nèi)，由原先敞開的手把式三輪摩托可快速行駛換成雙手長(zhǎng)時(shí)間處于低速工況的封閉式手把式電動(dòng)微三輪行駛，又沒(méi)有充分利用身體的協(xié)調(diào)性功能，要么腳的作用只把它當(dāng)剎車時(shí)再用或者根本沒(méi)用到腳，這種單負(fù)荷的人機(jī)操縱，勢(shì)必容易引起操作疲勞及視覺(jué)疲勞，存在安全隱患；另外，駕駛員在封閉式駕駛內(nèi)的行駛工況中，手把式操縱機(jī)構(gòu)總成控制前輪轉(zhuǎn)向也存在一定的缺陷，因?yàn)楦难b前原三輪摩托車的轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角標(biāo)準(zhǔn)是≤45°（GB7258-2004機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件），改裝后的封閉式電動(dòng)微三輪，整車重心比原先高，也就是說(shuō)，轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角的合理范圍值應(yīng)在≤35°（圖2所示），超過(guò)此值，在行駛或在下坡急速轉(zhuǎn)向工況時(shí)，手把式操縱機(jī)構(gòu)若沒(méi)控制到位，就易發(fā)生側(cè)翻事故；針對(duì)上述兩種狀況，要解決這種難題，就必須考慮升級(jí)手把式操縱機(jī)構(gòu)總成，一方面既要滿足節(jié)約成本，另一方面又要機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、省力、易維護(hù)，經(jīng)過(guò)幾次試驗(yàn)研究，研發(fā)出盤式操縱機(jī)構(gòu)總成，利用它在電動(dòng)微三輪上的升級(jí)應(yīng)用，不僅為駕駛員排除了安全隱患，而且也解決了前輪控制轉(zhuǎn)向存在的缺陷；更為重要的是，盤式操縱機(jī)構(gòu)總成在封閉式駕駛室內(nèi)的升級(jí)應(yīng)用后，啟動(dòng)、加速、剎車也歸到腳控制，使得室內(nèi)的人機(jī)工程布置更加合理，大大提高駕駛員的舒適性及身體的配合性協(xié)調(diào)，有效地保障了整車的行車安全；以上所述，升級(jí)應(yīng)用盤式操縱機(jī)構(gòu)總成替代手把式操縱機(jī)構(gòu)總成，對(duì)電動(dòng)微三輪的舒適性、安全性，以及前輪轉(zhuǎn)向的控制能力具有重大應(yīng)用意義。

3 盤式操縱機(jī)構(gòu)總成的總體布置及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總成的工作原理及設(shè)計(jì)方案

3.1 盤式操縱機(jī)構(gòu)總成的總體布置

如圖1所示，盤式操縱機(jī)構(gòu)總成的總體布置主要由方向盤總成10、轉(zhuǎn)向器總成7、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總成12三大塊組成，其中方向盤總成10處在車體的中間位置，它靠三個(gè)固定點(diǎn)來(lái)確定平面位置，第一、第二兩個(gè)固定點(diǎn)是在方向柱上的兩個(gè)固定孔，它由底盤斜縱梁4頂端上的兩個(gè)方向盤固定架11來(lái)固定，固定架的長(zhǎng)度及傾斜角度，在電動(dòng)微三輪中以圖1所示的合理尺寸來(lái)調(diào)整定位，其第三個(gè)固定點(diǎn)是與轉(zhuǎn)向器總成7聯(lián)接；其方向盤轉(zhuǎn)向柱13的尺寸由轉(zhuǎn)向器的位置調(diào)整；而微三輪中的轉(zhuǎn)向器總成7安裝位置，除跟方向盤的轉(zhuǎn)向柱聯(lián)接外，另外自身也有三個(gè)固定點(diǎn)a、b、c(見(jiàn)圖2所示)，這三個(gè)固定點(diǎn)與焊在底盤斜縱梁上的三角形轉(zhuǎn)向器固定座6（見(jiàn)圖3）上的三個(gè)固定孔a1、b1、c1相對(duì)應(yīng)固定；而固定后轉(zhuǎn)向器總成的整體方向是水平方向，能使轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向更加省力，操縱性也處在最佳狀態(tài)，另外，也是盤式操縱機(jī)構(gòu)中最主要的組件，即傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總成12，它的一端通過(guò)圖2轉(zhuǎn)向搖臂5上的節(jié)臂與圖2中的轉(zhuǎn)向器推桿頭6聯(lián)接，另一端通過(guò)圖2橫拉桿1與固定在圖2減振器固定板8上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂7相聯(lián)接，這三大組件構(gòu)成一個(gè)操縱主體，也是室內(nèi)人機(jī)工程合理布置的重要環(huán)節(jié)。

3.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總成的工作原理及設(shè)計(jì)方案

（1）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總成的工作原理。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總成（圖2）主要由轉(zhuǎn)向搖臂5、橫拉桿1、轉(zhuǎn)向節(jié)臂7組成；它在盤式操縱機(jī)構(gòu)總成（圖1）中，占最重要環(huán)節(jié)，其工作原理是：當(dāng)圖1的前輪2要向右或向左轉(zhuǎn)向時(shí)，駕駛員就向右或向左旋轉(zhuǎn)圖1的方向盤10，與方向盤總成相聯(lián)接的圖1轉(zhuǎn)向器總成7則將方向盤總成的向右或向左的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變向左或向右的直線運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)圖2轉(zhuǎn)向器推桿頭6傳遞給與之相聯(lián)接的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總成（圖2）中的轉(zhuǎn)向搖臂5做順時(shí)針或逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，而與轉(zhuǎn)向搖臂5相聯(lián)接的另一端是圖2中的橫拉桿1，它又將轉(zhuǎn)向搖臂的順時(shí)針或逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為向右或向左的近似直線運(yùn)動(dòng)，也就是說(shuō)：當(dāng)前輪向右或向左轉(zhuǎn)向時(shí)，圖2中的橫拉桿1就對(duì)固定在圖2減振器固定板8上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂7產(chǎn)生向右推力或向左的拉力。

（2）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總成的設(shè)計(jì)方案。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總成（圖2）的整個(gè)設(shè)計(jì)理念在于機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用，它取之于圖1轉(zhuǎn)向器總成7的作用力，并作用于圖2轉(zhuǎn)向節(jié)臂7，來(lái)實(shí)現(xiàn)前輪向右或向左的轉(zhuǎn)向功能，它在轉(zhuǎn)向工作流程中，起著自動(dòng)傳遞作用力；其具體設(shè)計(jì)步聚方案：①圖2中的轉(zhuǎn)向搖臂5，在與圖2轉(zhuǎn)向器推桿頭6相聯(lián)接的一端是長(zhǎng)槽孔，與轉(zhuǎn)向器推桿頭的長(zhǎng)槽孔成十字型對(duì)應(yīng)，其孔寬尺寸與轉(zhuǎn)向器推桿頭的孔寬尺寸一致，便于安裝銷軸，另一端是帶有與圖2橫拉桿1聯(lián)接頭相對(duì)應(yīng)安裝的配合圓孔，而中間是帶有焊接套筒的圓孔，通過(guò)套筒，轉(zhuǎn)向搖臂5安裝在焊在圖2轉(zhuǎn)軸焊接板3上的與套筒相配合的轉(zhuǎn)向銷軸2上；②轉(zhuǎn)向銷軸2的焊接位置，是根據(jù)轉(zhuǎn)向器的推桿行程及減振器中心E1（圖2）來(lái)定，比如：齒輪齒條式的推桿行程是14cm，則銷軸的位置就處在推桿行程向右推出7cm所對(duì)應(yīng)的縱向平面位置，同時(shí)轉(zhuǎn)向銷軸2的中心E與減振器中心E1也在同個(gè)水平方向的平面上對(duì)應(yīng)，轉(zhuǎn)向銷軸2在這個(gè)位置時(shí)，如果轉(zhuǎn)向搖臂5與轉(zhuǎn)向器推桿頭6相聯(lián)接存在高度差，則可適當(dāng)改變轉(zhuǎn)向搖臂的形狀，分為左、右有高低差的聯(lián)接板，再相互平行焊與套筒上（如圖4所示），然后再安裝在轉(zhuǎn)向銷軸2上；③橫拉桿1的一端與轉(zhuǎn)向搖臂5帶圓孔一端相聯(lián)接，另一端與固定在圖2減振器固定板8上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂7上的孔相聯(lián)接，橫拉桿的長(zhǎng)度是可調(diào)的螺桿型，不僅可以保證橫拉桿1、轉(zhuǎn)向搖臂5、轉(zhuǎn)向節(jié)臂7三者聯(lián)接安裝后，在初始狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)向搖臂5是接近縱向水平，并與固定在圖2減振器固定板8上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂7在縱向水平方向上近似相互平行，另外，橫拉桿1分別與轉(zhuǎn)向節(jié)臂7及轉(zhuǎn)向搖臂5的兩個(gè)安裝孔中心應(yīng)盡量在同一水平面上，保證安裝后的橫拉桿1處于水平位置，這在左、右轉(zhuǎn)向時(shí)，能起到省力作用；而可調(diào)橫拉桿1在初始狀態(tài)與縱向水平方向的角度，取決于轉(zhuǎn)向器推桿頭6可推動(dòng)轉(zhuǎn)向搖臂5的節(jié)臂從初始狀態(tài)到向左或向右最終行程轉(zhuǎn)過(guò)的角度（我們可按前面所提的，限制前輪轉(zhuǎn)向角為≤35°為前提），便能分析出：①若轉(zhuǎn)過(guò)角度小于35°,則橫拉桿1在初始狀態(tài)與縱向水平方向的角度小于90°，轉(zhuǎn)向節(jié)臂7的長(zhǎng)度比同一端轉(zhuǎn)向搖臂5的節(jié)臂短；②若轉(zhuǎn)過(guò)角度大于35°，則橫拉桿1在初始狀態(tài)與縱向水平方向的角度大于90°，轉(zhuǎn)向節(jié)臂7的長(zhǎng)度比同一端轉(zhuǎn)向搖臂5的節(jié)臂長(zhǎng)，③若轉(zhuǎn)過(guò)角度剛好等于35°，則橫拉桿1在初始狀態(tài)與縱向水平方向的角度接近90°，轉(zhuǎn)向節(jié)臂7的長(zhǎng)度與同一端轉(zhuǎn)向搖臂5的節(jié)臂近似等長(zhǎng)，以上三種，都表明了可調(diào)橫拉桿1與轉(zhuǎn)向器總成7起著限制轉(zhuǎn)向角過(guò)大的重要作用，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)前輪轉(zhuǎn)向的控制能力（≤35°）；4、轉(zhuǎn)向節(jié)臂7以4個(gè)固定點(diǎn)a、b、c、d，固定在圖2減振器固定板8上，減振器固定板有向上的傾斜角度，為保證橫拉桿1的兩個(gè)安裝孔水平又在同個(gè)高度上，其形狀也就較特殊（見(jiàn)圖5）。

圖1 室內(nèi)盤式操縱機(jī)構(gòu)總成的總體布置簡(jiǎn)圖

圖2 A向電動(dòng)微三輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總成簡(jiǎn)圖

圖3 轉(zhuǎn)向器固定座簡(jiǎn)圖

圖4 轉(zhuǎn)向搖臂簡(jiǎn)圖

圖5 轉(zhuǎn)向節(jié)臂簡(jiǎn)圖

圖6 電動(dòng)微三輪室內(nèi)人機(jī)工程簡(jiǎn)圖

4 結(jié)語(yǔ)

試驗(yàn)證明，升級(jí)應(yīng)用盤式操縱機(jī)構(gòu)在電動(dòng)微三輪上的使用，完善了新能源時(shí)代微三輪的升級(jí)產(chǎn)品，而且也更加合理地布置電動(dòng)微三輪的室內(nèi)人機(jī)工程（如圖6所示），有效地保障了操作者的舒適性、安全性，以及前輪轉(zhuǎn)向的控制能力；現(xiàn)已在中、小型三輪電動(dòng)垃圾清運(yùn)車及環(huán)衛(wèi)機(jī)械產(chǎn)品的各種工況中得到實(shí)用性推廣應(yīng)用。

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[3]陳清泉，孫逢春，祝嘉光.現(xiàn)代電動(dòng)汽車技術(shù)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2002.