平衡懸架橋間傳動(dòng)軸長(zhǎng)度和角度的設(shè)計(jì)分析

薛永東，史川

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710000）

平衡懸架橋間傳動(dòng)軸長(zhǎng)度和角度的設(shè)計(jì)分析

薛永東，史川

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710000）

文章介紹了利用PRO/E運(yùn)動(dòng)骨架及機(jī)構(gòu)分析模擬車橋因路面激勵(lì)上、下跳動(dòng)引起的傳動(dòng)軸長(zhǎng)度、夾角的變化的方法，并對(duì)某車型平衡懸架橋間傳動(dòng)軸進(jìn)行了分析。

運(yùn)動(dòng)骨架；傳動(dòng)軸；平衡懸架

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.01.027

CLC NO.:U463.2 Document Code:A Article ID:1671-7988(2016)01-77-02

前言

平衡懸架橋間傳動(dòng)軸，隨車橋因路面激勵(lì)上、下跳動(dòng)，傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度和角度不斷發(fā)生變化，因此在設(shè)計(jì)前期需要對(duì)傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度和角度進(jìn)行分析校核。重型卡車板簧平衡懸架的結(jié)構(gòu)形式是以中橋、后橋上、下推力桿分別作為搖桿，車橋作為連桿的兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)。兩個(gè)連桿機(jī)構(gòu)通過(guò)鋼板彈簧繞平衡軸的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。利用傳統(tǒng)的四桿機(jī)構(gòu)分析方法可以確定傳動(dòng)軸在各工況時(shí)的工作夾角、長(zhǎng)度和伸縮量以及傳動(dòng)軸上、下跳動(dòng)的極限位置，但其分析過(guò)程費(fèi)時(shí)繁瑣，可移植性不強(qiáng)，而且無(wú)法得到整個(gè)過(guò)程的數(shù)值。

本文利用PRO軟件的運(yùn)動(dòng)骨架，搭建了平衡懸架的四連桿機(jī)構(gòu)模型，并通過(guò)對(duì)鋼板彈簧和車橋的約束來(lái)仿真模擬車橋跳動(dòng)，對(duì)傳動(dòng)軸在典型工況下的長(zhǎng)度和夾角進(jìn)行了分析，得到傳動(dòng)軸長(zhǎng)度和夾角隨車橋跳動(dòng)的變化曲線以及車橋的運(yùn)動(dòng)軌跡。同時(shí)，通過(guò)對(duì)實(shí)體模型與骨架的約束裝配，分析得到車橋、推力桿的最大輪廓，便于周邊空間的設(shè)計(jì)分析。使用此方法使分析更加直觀，可移植性強(qiáng)。

1、平衡懸架及傳動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)骨架模型的建立

首先，分別建立含有運(yùn)動(dòng)骨架的懸架、上下推力桿、中后橋、傳動(dòng)軸的裝配模型。接下來(lái)對(duì)上下推力桿運(yùn)動(dòng)骨架近平衡軸的一端分別與懸架骨架進(jìn)行銷釘約束，上推力桿運(yùn)動(dòng)骨架另一端分別與中后橋運(yùn)動(dòng)骨架的上端進(jìn)行銷釘約束，下推力桿運(yùn)動(dòng)骨架另一端分別與中后橋運(yùn)動(dòng)骨架的下端進(jìn)行圓柱約束，傳動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)骨架與中后橋運(yùn)動(dòng)骨架進(jìn)行兩個(gè)銷釘約束。模型建立的基本流程如圖1，建立的平衡懸架運(yùn)動(dòng)骨架模型見圖2。

圖1 基本流程圖

圖2 運(yùn)動(dòng)骨架模型

2、傳動(dòng)軸長(zhǎng)度和夾角的分析

圖3 空載H與L關(guān)系曲線

圖4 空載H與α1、α2關(guān)系曲線

創(chuàng)建車橋中心到車架下翼面的距離H、傳動(dòng)軸長(zhǎng)度L、夾角α1、α2特征參數(shù)。在PRO的機(jī)構(gòu)分析模塊中，在骨架模型的平衡軸中心處添加伺服電動(dòng)機(jī)，并設(shè)置伺服電機(jī)輪廓的速度參數(shù)。設(shè)置運(yùn)動(dòng)分析初始位置的快照，適當(dāng)?shù)慕K止時(shí)間（車橋碰到參考的限位塊）。根據(jù)載荷情況改變鋼板彈簧弧高參數(shù)，分別運(yùn)行機(jī)構(gòu)分析，測(cè)量繪制車橋中心到車架下翼面的距離H相對(duì)傳動(dòng)軸長(zhǎng)度L，及車橋中心到車架下翼面的距離H相對(duì)傳動(dòng)軸夾角α1、α2的曲線。分別得到空載狀態(tài)H與L的關(guān)系曲線圖3、H與α1、α2的關(guān)系曲線圖4；滿載狀態(tài)H與L的關(guān)系曲線圖5、H與α1、α2的關(guān)系曲線圖6。

圖5 滿載H與L關(guān)系曲線

圖6 滿載H與α1、α2關(guān)系曲線

通過(guò)對(duì)數(shù)模與骨架的約束裝配，可分析得到車橋、推力桿、傳動(dòng)軸的最大運(yùn)動(dòng)輪廓，便于周邊空間的設(shè)計(jì)分析。圖7為某懸架數(shù)模裝配后得到的運(yùn)動(dòng)分析圖。

圖7 懸架運(yùn)動(dòng)分析圖

3、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)創(chuàng)建板簧平衡懸架及橋間傳動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)骨架模型，在PRO機(jī)構(gòu)分析模塊運(yùn)行分析可模擬車橋因路面激勵(lì)上、下跳動(dòng)引起的傳動(dòng)軸長(zhǎng)度、夾角的變化，便于設(shè)計(jì)校核傳動(dòng)軸的度、夾角。利用骨架模型可以用在方案設(shè)計(jì)階段，也可以匹配不同的懸架實(shí)體數(shù)模。利用此方法進(jìn)行設(shè)計(jì)分析更加直觀，可移植性強(qiáng)。

[1] 余志生.汽車?yán)碚揫M].第三版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

[2] 徐乃鏜.汽車傳動(dòng)軸的布置與驗(yàn)算[J]. 礦用汽車,2009,(3).

[3] 郭洋. Pro/ENGINEER 企業(yè)實(shí)施與應(yīng)用[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,2008.

Design and analysis of the length and included angle of the drive shaft between the vehicle balance suspension axle

Xue Yongdong, Shi Chuan
（Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd., Shaanxi Xi’an 710000）

This paper describes the use of Pro / E motion skeleton and mechanism simulation analysis of vehicle bridge for road excitation jumps up and down causes the drive shaft length and includedangle change, and a drive shaftbetween vehicle balance suspension axle was analyzed.

motion skeleton; drive shaft; balance suspension

U463.2

A

1671-7988(2016)01-77-02

薛永東，就職于陜西重型汽車有限公司。