于建蕾

（安徽江淮汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

某六缸機(jī)載貨車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

于建蕾

（安徽江淮汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

本文主要對(duì)某六缸機(jī)貨汽車(chē)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。提出了合理性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)方案，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)向拉桿與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)干涉量進(jìn)行調(diào)整，減小由于轉(zhuǎn)向拉桿機(jī)構(gòu)與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)所造成的跳動(dòng)干涉；通過(guò)轉(zhuǎn)向器的合理選擇，優(yōu)化拉桿折彎形狀，提高整車(chē)可靠性的同時(shí)降低成本。

載貨汽車(chē)；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；轉(zhuǎn)向器；優(yōu)化設(shè)計(jì)

CLC NO.:U463. 4Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)03-99-03

前言

中型載貨車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于空間布置的影響，往往采用左置左輸出的的轉(zhuǎn)向器。為了避免直拉桿總成與轉(zhuǎn)向器底殼之間的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中干涉的問(wèn)題，設(shè)計(jì)員往往將垂臂彎向遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)向器的一側(cè)以避免干涉問(wèn)題，但該設(shè)計(jì)方法會(huì)造成直拉桿的彎度較大，直拉桿總成的抗拉強(qiáng)度減小，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的安全性降低。設(shè)計(jì)員為了提高直拉桿總成的抗拉強(qiáng)度，往往直接對(duì)直拉桿的外徑及壁厚直接加大，勢(shì)必會(huì)造成材料的浪費(fèi)，成本的增加。

1、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)化方案

1.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

圖1-1為某中型貨車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)示意圖。為了避免拉桿球頭向前到極限時(shí)與方向機(jī)底殼干涉，垂臂向車(chē)架外側(cè)彎折。這樣導(dǎo)致直拉桿總成彎度較大，拉桿力學(xué)偏心距離較大，拉桿總成的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較差。直拉桿采用φ51×10 的20號(hào)鋼鋼管，結(jié)構(gòu)較差，成本較高。

1.2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.2.1 直拉桿結(jié)構(gòu)優(yōu)化

針對(duì)以上轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析，可以看出該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中直拉桿總成彎度較大，剛度、強(qiáng)度較弱，成本較高。為了減小直拉桿總成彎度，提高直拉桿強(qiáng)度及剛度，同時(shí)降低轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的成本，對(duì)該車(chē)型轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提出初步優(yōu)化方案，建立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)三維數(shù)模如下圖1-2所示。該車(chē)型選用一款“長(zhǎng)脖子”轉(zhuǎn)向器，如圖1-3，所謂“長(zhǎng)脖子”即轉(zhuǎn)向器輸出軸相對(duì)底殼靠下，這樣拉桿向前運(yùn)動(dòng)到極限的時(shí)候，球頭不會(huì)與轉(zhuǎn)向器的底殼干涉，從而垂臂可以往車(chē)架內(nèi)側(cè)彎折，拉桿外形更加合理。

直拉桿總成桿體由φ51×10 的20號(hào)鋼鋼管修改為φ45×12的20號(hào)鋼鋼管。圖1-4為優(yōu)化后直拉桿的結(jié)構(gòu)。優(yōu)化后降低材料的使用成本，同時(shí)拉桿安全系數(shù)達(dá)到1.6以上。

1.2.2 轉(zhuǎn)向拉桿與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)干涉量?jī)?yōu)化

轉(zhuǎn)向拉桿與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)干涉量越小，操縱穩(wěn)定性越好，以下對(duì)其優(yōu)化設(shè)計(jì)前后狀態(tài)進(jìn)行校核。按照下面的方法進(jìn)行校核。

針對(duì)本文所討論的載貨車(chē)，Le（卷耳中心到前U型螺栓的距離）為690，e（卷耳半徑）為15，懸架的動(dòng)撓度為76，靜撓度為67， 圖1-6、圖1-7分別為優(yōu)化前后運(yùn)動(dòng)校核圖。考慮方向盤(pán)自由轉(zhuǎn)角15 °，允許的干涉量小于3.0mm。優(yōu)化前干涉量為7.06mm，通過(guò)抬高轉(zhuǎn)向器70mm，干涉量小于3mm。優(yōu)化后整車(chē)操縱性能得到提升。

2、結(jié)論

本文通過(guò)方向機(jī)的選用和轉(zhuǎn)向部件空間布置的優(yōu)化，對(duì)直拉桿進(jìn)行了優(yōu)化，對(duì)整車(chē)操縱穩(wěn)定性進(jìn)行了提升。本文所涉及的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法對(duì)今后的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作具有一定的借鑒意義。

[1] 陳家瑞．汽車(chē)構(gòu)造[上]．人民交通出版社，2002.

[2] 陳家瑞．汽車(chē)構(gòu)造[下]．人民交通出版社，2002.

[3] 余志生．汽車(chē)?yán)碚摚畽C(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[4] 王望予．汽車(chē)設(shè)計(jì)．機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

Optimal design of steering mechanism of a six cylinder engine truck

Yu Jianlei
(Anhui Jianghuai Automobile CO.LTD, Anhui Hefei 230601)

This paper mainly for the optimum design of steering system in a six cylinder engine cargo truck. This paper puts forward the rational optimization design, through the adjustment of the steering linkage and suspension guiding mechanism motion interference, reduce the steering linkage and sports suspension guiding mechanism caused by the lack of coordination of beating interference; by turning to the reasonable choice of device, optimization of rod bending shape, improve reliability and reduce the cost.

Medium goods vehicle; Steering system; steering device; Optimal Design

U463. 4

A

1671-7988(2014)03-99-03

于建蕾，就職于安徽江淮汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心。