車輛操縱裝置的結構設計

摘 要：本文根據某型車輛制動操縱裝置的工作原理和性能要求，對操縱裝置進行了改進設計。以該型車輛的制動器操縱裝置為對象，通過動力學分析、機械結構設計、SolidWorks三維建模以及結構靜強度的校核和人機適應性的研究，并對此裝置的省力效果、機械結構設計合理性進行了分析。

關鍵詞：操縱裝置；結構設計；液壓

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.231

0 三種制動器操縱裝置結構特點

機械式制動器操縱機構由制動踏板、拉桿等機械桿件組成，完全由人力來操縱，是指完全依靠傳動桿件的傳動比傳遞力和行程的裝置。

氣力式制動器操縱機構是利用壓縮空氣的壓力作為動力，使車輛制動，氣力式制動系由駕駛員踩踏板，制動控制閥使儲氣筒內的壓縮空氣通入制動器室，壓縮空氣的壓力把制動器室的推桿向外推出，使制動器的凸輪轉動，撐開蹄式制動器的蹄片，對車輛進行制動。

液壓式制動器操縱機構有的由液壓油油泵供給動力是動力式液壓剎車；有的是靠人力，用踏板踩動油泵，是人力液壓剎車。裝置是由制動踏板、制動主缸、制動輪缸、車輪制動器、制動滾、管路等組成，依靠液壓能傳遞來制動車輛。

制動操縱機構也稱為制動系統(tǒng)的控制機構，通常主要包括制動踏板總成、回位彈簧、平衡機構、主力機構和調整裝置等，制動操縱機構的安裝位置和結構是否符合人體工程學的要求，是駕駛員剎車是否舒服、長時間開車是否容易疲勞的決定性因素之一，而其結構形式和杠桿比等參數則決定了踩踏板力的大小、制動起作用的時間和制動力的作用快慢，從而直接影響整車的制動性能。制動操縱機構運動分析的目的就是根據其結構形式和杠桿比等參數分析制動時踏板的轉動量和制動器單子盤運動徑向的行程、腳踏力與作用在摩擦片上的正壓力的關系，判斷該操縱裝置結構在性能上是否滿足設計者的要求。

本車的操縱機構主要包括有一般的拉桿、在結構上連接為一體的助力機構和均力機構，以及安裝在變速箱殼體內的平衡器組成。助力機構可以用了減小在踏板上制動車輛時所必須的力，節(jié)省操作人員的能量消耗。 均力機構可以用來保證均勻同步地拉緊兩側變速箱制動器，使制動時，各個制動的力均等且同時。平衡體與變速箱內的左右撥叉體接觸，同時使作用力保證變速箱兩個制動離合器均勻同步的工作。均力機構和平衡器的工作可保證兩側履帶同時制動。

1 設計方案及要求

為了達到滿足緊急制動時人腳踏板力的要求，現在設計一套助力裝置，在緊急制動時，使人在踏板處的踏力滿足參數要求。

應該采用液壓缸和桿件的簡單連接，對機械操縱裝置進行改進設計，使其達到助力要求，幫助操縱人員在緊急制動車輛時，人踏踏板的力滿足標準800N以內的標準。因此設計的目標為設計結構的助力最少要滿足在踏板上，減少800N的踏力。

為了達到提供助力的目的，我們一般利用杠桿的原理和液壓助力的方式得到，此處設計的裝置，是在不改變杠桿比的前提下，單獨使用液壓缸來提供助力的。在不改變原來裝置的行程的前提下，預先假設在拉臂處裝入一個液壓缸裝置，由機械操縱裝置的特點可以得到，計算滿足制動時，助力液壓缸在踏板處表現出800N力的計算推導，以此來估算出液壓缸的液壓助力大小。

初步計劃在拉臂前安裝一個助力缸，推算在各處所需在各部件處的力的大小。腳踏板處1000N的力在拉臂處表現的力的數值：根據整體結構的力和行程的推導，可以得到F=1248N

此值為液壓缸助力作用在制動裝置中最小值。

2 液壓部分的設計與計算

初步設想為將液壓缸與車底板內緣面成一定的夾角，設計安裝一個液壓助力缸，在拉臂前安裝一個助力缸，根據上述結構推算在各處所需在各部件處的力的大小，推出的液壓缸作用在桿件上力為1560N。使其滿足液壓缸在成一定角度后作用在桿件的力應大于1560N。先估計選取液壓缸助力為不小于2000N的液壓缸。

通過國標可以查出，筒徑40mm選用活塞桿的尺寸不小于14mm，根據不同的速比可以選定更為精確的尺寸。為了設計的方便和工作的可靠，可以選取液壓缸活塞桿桿外徑為40mm，達到提供液壓助力的目的，又根據裝配的特點可以選定，其液壓缸活塞桿選定為實心桿件，保證缸的工作效果和可靠性。

3 連接機構的設計

液壓缸的安裝一側必須與車體底的平面內緣表面固定，底板的尺寸只要滿足前后支座的安裝尺寸即可，初步設定尺寸如圖1所示： 底板厚度為10mm，長為600mm，寬度為130mm，為了滿足強度的要求，底板選材為45號鋼，將底板焊接到車內緣表面。

然后可以得到前支座尺寸。其中的高為70mm 寬為35 mm，長為60mm，中間開軸直徑為24mm 中間開槽寬15mm，用材為45鋼。

得到后支座尺寸，高為62mm，寬為35mm，長為24mm，中間開軸直徑為12mm。根據根據缸的耳軸尺寸得到中間開槽寬15mm，用材為45鋼。

缸徑為40mm大于所得的35mm，

活塞的長度為85mm大于缸的行程65mm，

缸壁厚度為5mm大于2σ（σ壁厚最小為1mm，為了更加安全，我們選定的壁厚不小于2σ）。

從一系列的數據可以得出，工作環(huán)境為1.9MPa，缸完全可以提供所需的力，并且符合強度要求。

4 總結

本文根據制動器操縱裝置的工作原理和助力要求使用，經過了長時間的方案設計，設計方案幾經全面改動，細節(jié)設計多次完善，最終采用了現在原有機械結構與液壓缸相結合的方式來是實現助力制動的功能。依據車輛內部空間大小以及最終確定的制動器操縱裝置省力的目標要求，以便于結構緊湊、快速準確為原則，設計和改進出了制動器操縱機構的結構和各零部件的尺寸。

參考文獻：

[1]朱冬梅，胥北瀾，何建英.畫法幾何及機械制圖[M].北京：高等教育出版社，2011.

[2]徐立友，曹青梅，周志立等.拖拉機變速箱發(fā)展綜述[J].農機化研究，2009（12）：189-192.