摘 要

随着近些年来我国制造业、交通运输业等行业的全面发展，对于货物运输的需求也越来越高，商用车的市场也就随之高涨，且逐渐向着重型发展。驾驶室的质量也越来越高，且现在的商用车发动机都会布置在驾驶室的正下方，难免会对发动机变速器的装置进行维修，这就需要将驾驶室设计成可翻转机构，方便对驾驶时下方的发动机和变速器进行维修，而传统的扭杆式翻转机构难以满足驾驶室越来越大的质量，所以将采用液压式翻转机构来实现驾驶室的翻转功能。

液压翻转机构中最重要的部件就是前后悬置和液压传动系统，前后悬置的质量和设计的合理性直接影响到机构的使用寿命，甚至驾驶人员的生命安全。液压传动系统是整个翻转系统的重中之重，在设计时满足将驾驶室翻起的基本需求，并尽可能考虑其他的意外情况，这对提高商用车制造商的市场竞争力具有重要意义。

关键字：EQ4250，驾驶室，液压，翻转系统

Abstract

With the all-round development of China's manufacturing, transportation and other industries in recent years, the demand for cargo transportation has also become higher and higher, and the market for commercial vehicles has also risen, and it has gradually developed toward heavy-duty. The quality of the cab is getting higher and higher, and now the engines of commercial vehicles will be arranged directly under the cab. It is inevitable that the engine transmission device will be repaired. This requires the cab to be designed as a reversible mechanism to facilitate driving. The engine and transmission underneath are under maintenance, and the traditional torsion bar turning mechanism is difficult to meet the increasing quality of the cab, so the hydraulic turning mechanism will be used to realize the turning function of the cab.

The most important components in the hydraulic flip mechanism are the front and rear suspension and the hydraulic transmission system. The quality and rationality of the front and rear suspension directly affect the service life of the mechanism and even the life safety of the driver. The hydraulic transmission system is the top priority of the entire tilting system. It is designed to meet the basic needs of turning the cab, and to consider other unexpected situations as much as possible, which is of great significance to improve the market competitiveness of commercial vehicle manufacturers.

Keywords: EQ4250, cab, hydraulic, turning system

目录

第1章 绪论 1

1.1 设计目的和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 主要设计要求及目标 2

第2章 驾驶室翻转系统的选型分析 3

2.1 扭杆式翻转系统 3

2.2 液压式翻转系统结构及其工作原理 4

2.2.1 液压式翻转系统的结构 4

2.2.2 液压式翻转系统的工作原理 4

第3章 液压式翻转系统的机械设计 6

3.1 驾驶室质量和质心位置的确定 6

3.2 驾驶室翻转角度的确定 7

3.3 液压缸位置的确定 7

3.4 翻转中心位置的确定 8

3.5 翻转轴的设计 8

第4章 液压式翻转系统的液压系统设计 9

4.1 油缸设计 9

4.1.1油缸与驾驶室连接方式的选择 9

4.1.2油缸的结构设计计算 10

4.2 油泵的相关设计计算 13

4.2.1 油泵的选型 13

4.2.2 手电一体泵的工作原理 13

4.2.3 油箱的储油量的设计计算 14

4.2.4 手电一体泵手动时的泵油次数的计算 15

4.2.5 打压操纵手柄所需的操作力 15

4.2.6 油泵的相关设计参数 15

第5章 辅助性机构设计 17

5.1 驾驶室防回落装置 17

5.2 驾驶室锁止装置 18

5.3 驾驶室限位机构 19

第6章 驾驶室液压翻转系统参数化建模 20

6.1 各机构建模展示 21

6.2 翻转系统整体布置及校核 23

结论 24

致谢 25

参考文献 26

第1章 绪论

1.1 设计目的和意义

随着近几年我国经济的持续发展，建筑行业对材料运输的需求，以及网购带动的城际物流的高速发展，国内的商用车的市场越来越大，对商用车的各方各面的要求也越来越高，商用车也逐渐向着重型发展。而且人们对于商用车的驾驶舒适性、维修能力、行车安全性的要求称为了设计师们不得不考虑的因素。

对于驾驶室翻转系统，在进行对发动机、变速箱的维修时，需要使用翻转系统将驾驶室翻起。传统的扭杆式翻转机构不能满足重型商用车驾驶室的翻起，所以液压式翻转系统代替传统的扭杆式翻转机构会成为一种必然。

本文通过对液压式翻转系统的系统功能和要求进行设计分析，对其中的部件和重要位置进行设计计算，对某些特定的零部件进行选型，之后使用CATIA进行3D建模，在CATIA中进行运动分析，通过分析结果去对模型进行修改，之后导出图纸。

1.2 国内外研究现状

姜帆对驾驶室液压翻转机构液压部分的工作原理做了说明，为驾驶室的翻转机构设计提供了参考依据，并对翻转轴和稳定杆在翻转过程中的所受到的各种力的作用进行了分析，提出对这些部件应选取力学性能好的材料^[1]。姚小宝对山区版的载货汽车翻转机构进行了分析，走山路的载货和普通的商用车在某些方面的要求不同，通用型产品不适合山区版车型上用，存在安全隐患，便重新对翻转机构进行了设计分析，既提升了产品质量有效除了使用安全隐患，并对驾驶室质量和质心的测量方法进行了总结^[2]。杨春雨针对中型卡车驾驶室，根据实际工作状况，对前后悬置支座进行优化设计及强度分析。在有限元软件hypermesh中建立了前悬置支座的有限元模型，并导入有限元分析软件ABAQUS中，对前悬置支座施加相应的边界条件和载荷条件，进行了静力学分析。最后对该液压系统进行装车路试，对翻转机构及前悬置支座的各种性能进行了综合试验研究^[3]。项冬东、王佩等人对长头重卡前机舱盖翻转机构设计了一种新型扭杆，具有良好的缓冲效果，而且体积小、储能大、易加工^[4]。张炳力、赵韩等人建立了驾驶室翻转过程的数学模型，通过做出操作力矩和翻转角度的关系曲线，找出了最佳的扭杆安装预扭角度^[5]。杨乐发现针对半挂汽车列车驾驶室平顺性的研究及其少见，于是提出了以柔多体动力学理论和随机振动理论相结合的方法，对半挂汽车立车驾驶室悬置系统的隔振性能进行优化设计研究^[6]。周福庚和张林涛对轻型载货汽车的扭杆式翻转系统进行了研究，提出扭杆的工作扭转角度大于驾驶室的翻转角3°-8°，这样可以保证驾驶室翻转到被支撑杆撑住后仍具有前翻的趋势，是支撑杆处在受拉状态，防止驾驶室突然回落，保证驾驶室的翻转安全^[7]。李伟、陈博等人对差动式翻转系统应用过程中的设计要求和测试方法进行了介绍，差动式翻转机构可以保证车辆在行驶过程中不会突然翻起，起一个锁止作用^[8]。徐金志对驾驶室翻转系统采用的是铰链式液压缸的链接方式，之后对其进行校核计算^[9]。

1.3 主要设计要求及目标

本文设计的目标是EQ4250牵引车，其本身的一些车辆参数都已确定，包括驾驶室总成质量、驾驶室质心位置、驾驶室尺寸参数等等。本次设计需联系实际，设计出一款能够满足EQ4250驾驶室翻转的系统，且将一些极限情况考虑进去，保证翻转系统的正常使用。首先是驾驶室总成的质量，为850kg，驾驶室质心位置可自行测量，一般Z坐标为驾驶室高的25%-40%。对EQ4250驾驶室翻转系统提出如下要求：

（1）翻转系统应具有将驾驶室总成平稳翻起的能力，驾驶室有平置状态翻转到极限状态的时间应不超过1分钟。