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重卡用前面罩四连杆铰链设计解析

2019-10-21石莉娜薛飞

汽车实用技术 2019年1期
关键词:铰链连杆间隙

石莉娜 薛飞

摘 要:介绍卡车用四连杆铰链的安装点布置、开启角度设定、设计注意点以及设计优势,为后续卡车用四连杆铰链设计提供参考。关键词:卡车;四连杆铰链;设计要点;设计优势中图分类号:U469  文献标识码:B  文章编号:1671-7988(2019)01-134-03

Heavy-duty truck with front cover four-link hinge design analysis

Shi Lina, Xue Fei

( Shaanxi Heavy Vehicle Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710200 )

Abstract: This article introduce the layout of fixing point, opening angle setting, key design points for four-link hinge of truck, the research provides the reference for future design of four-link design.Keywordstruck; four-link hinge; design point; design advantageCLC NO.: U469  Document Code: B  Article ID: 1671-7988(2019)01-134-03

前言

目前,大多数卡车的前面罩铰链采用销轴式铰链,如图1所示,它主要靠销轴与销孔的配合来实现前面罩的翻转功能。

此种结构需要保证扶手、铰链、螺栓、以及限位销等多个零件的精度才能达到较好的配合效果,涉及尺寸链较长,从而导致误差较大,限位精度不高,此外,一般铰链的布置与雨刮的距离很近,面罩的翻转角度往往受雨刮系统和造型的限制,达不到理想的翻转角度,同时,铰链外漏,外观美观度降低,此种结构的铰链限制了造型设计的自由度。

针对以上问题,本文介绍一种卡车用前面罩四连杆结构(以下简称四连杆铰链)的设计结构,该铰链内藏于前面罩内部,提升整车外观美观度,为后续车型提供设计参考。

1 四连杆铰链的设计

如图2所示四连杆简图,a为固定页板,b、c、d为转动页板。铰链抬起高度由b确定。铰链开启角度为180-β,β越小铰链开启角度越大。β计算按式1:

Cosβ=[(d-c)?+a?-b?]/2(d-c)a            (1)

2 安装点的布置

如图3所示,为了保证布置空间,避免内藏式铰链影响其他系统的布置,四连杆铰链通常安装于前围两侧,铰链的固定页板与前围外板连接。在前围上布置铰链安装点时,需要考虑前围内板焊接螺母时的可行性,以及内板和外板之间螺栓的安装空间。同时,根据前面罩的重量,铰链的開闭耐久性以及横向载荷要求,对前围部件提出铰链安装点的强度要求。

3 设定开启角度

四连杆铰链的开启角度受前面罩翻转部件与周边零件的限制,如间隙要求、维修方便性、人机舒适性等。

铰链开启角度太小,影响维修人员维修前围零件,维修方便性差;开启角度过大会造成关闭困难,且开启角度过大,连杆尺寸需要加大,影响铰链的强度。鉴于以上原因,布置前面罩铰链时,首先需要保证前面罩翻转部件在开启和关闭位置满足图3中周围零件的间隙要求。一般要求在下沉方向间隙要求至少15mm,周边固定件的间隙要求为5mm以上。

其次,保证铰链在打开状态满足如图3和图4中雨刮电机、空调、防火墙、加注液体以及其他内部遮蔽零件的维修需求。

目前各主机厂为了满足前面罩人机要求,要求50百分位(身高为1705mm)的人体站立在下方时,手掌可触及到前围处,且头部不会碰触开启后的前面罩。

再次,前面罩打开时,离合器泵水壶及膨胀箱加注壶在加注液体时与前面罩翻转部件的间隙要求10mm以上,如图5所示。

根据以上约束条件,可确定前面罩翻转部件在打开状态的位置,根据前面罩的打开位置,可确定安装于前面罩上的转动页板C的位置,之后根据布置空间设计图2中转动页板b和d,从而确定四连杆铰链的运动轨迹。

4 卡车用四连杆铰链设计注意事项

4.1 自身零件的间隙要求

卡车用四连杆铰链与轿车不同,横向尺寸公差较大,因此在设计详细结构时,不仅需要考虑铰链连杆与周边零件的间隙,更需考虑连杆与连杆之间的间隙,尤其是折弯的地方,加大两个零件的间隙,间隙至少保证2mm,避免前面罩在运动过程中发生干涉。

4.2 左右铰链定位要求

前面罩采用线下分装,整体上装的装配方式,首先将面罩铰链和气弹簧及附属支架安装在面罩本体上,之后将前面罩总成整体安装于前围预留的固定点上。因前面罩属于柔性件,左右铰链在前面罩上安装点尺寸跨度较大,为了保证装配精度,左右四连杆铰链需通过焊接支架或工装连接后,与前面罩组装,此种设计结构减小尺寸链,避免前面罩翻转部件与周边零件的间隙面差问题。

4.3 表面处理

四连杆铰链各连杆之间需要通过铆钉连接,因此铰链在装配前需要进行前处理,避免总成电泳或镀锌后,铆钉连接位置无法电镀或喷漆,导致后续车型出现生锈等质量问题。

5 卡车用四连杆铰链优势

5.1 外观美观

卡车用四连杆结构内藏于前面罩翻转部件内部,提升整车外观的美观度;

5.2 多种运动轨迹

运用四连杆多种运动轨迹的优势,通过合理设置连杆的长度,前面罩在翻转的同时,逐步向外侧移动,避免前面罩总成在实现翻转的过程中与前围部件发生干涉;

5.3 减轻装配工人负荷

如图6,在铰链固定页板上设计特征a,使前面罩总成在安装时,挂在预安装螺栓上,减轻工人安装面罩的负荷 ,通过特征b对前面罩总成定位,特征c采用开口式矩形安装孔,方便前面罩在Y向的调节;相比现有轴销式铰链,四连杆铰链的安装和调节更简便。

5.4 集成式设计

如图7所示,铰链连杆与气弹簧采用集成化设计,避免重新设计气弹簧支架,降低前面罩的重量,且铰链与气弹簧采用集成式设计,减小尺寸公差。

6 结论

本文分别对卡车用四连杆铰链的布置方法,开启角度设计注意事项及设计优势等四个方面阐述了四连杆铰链的必要性和重要性,为卡车用四连杆结构设计提供设计参考。

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