一种多功能通用中重卡驾驶室吊具开发

张剑*



一种多功能通用中重卡驾驶室吊具开发

张剑*

(上汽依维柯红岩商用车有限公司，重庆，401122)

在中重卡装配工厂，随着新产品的开发，驾驶室的种类随着增多，提出对驾驶室吊具通用性的要求。要求一种驾驶室吊具能满足多种驾驶室的吊装。通过对驾驶室吊装时的受力分析，对现有吊具结构进行重新设计，实现了对宽度不同，车门数量不同的驾驶室使用吊具的统一。

驾驶室吊具；装配；中重卡；通用

引言

在生产节拍比较低的中重卡整车装配，和更换、返修驾驶室总成时，一般是使用行车将驾驶室总成吊装在车架上。这时需要使用驾驶室吊具，驾驶室吊具通常是吊挂驾驶室总成门框密封胶条位置（如图1所示）。要求吊具能可靠的吊挂驾驶室门框，不得脱落。驾驶室门框钣金结构不得变形。门框上的密封胶条不得有过大的变形而影响驾驶室的防水性。

1 市场需求的多样化和新产品开发

随着市场需求的多样化和新产品开发，各种车型层出不穷，驾驶室种类随之增多，驾驶室的外形及结构也不尽相同。以某重卡企业装配的驾驶室为例，根据宽度不同，最宽的驾驶室门框外宽度与最窄的驾驶室门框外宽度差值为280mm。驾驶室型号不同，门框的形状也不相同。根据车门数量不同，有两个门的驾驶室，有四个门的驾驶室。

某企业原来使用的吊具结构见图1：

吊具主要由横梁、吊杆、带槽的聚氨酯垫块组成。横梁中心设置吊孔，用于行车吊钩吊挂。吊杆与横梁用销轴连接，吊杆可以绕销轴旋转。聚氨酯垫块用螺钉安装在吊杆下部的托盘上。在起吊驾驶室时，先将吊具起升到超过驾驶室顶部的位置，然后靠人工朝外旋转拉开吊杆，聚氨酯垫块分开，然后下降吊具，合拢吊杆，将聚氨酯垫块放在驾驶室门框内，再慢慢起升吊具，将驾驶室门框卡在聚氨酯槽内。起吊时聚氨酯垫块槽底与驾驶室门框密封胶条下部接触，为主要受力部位。

图1 原驾驶室吊具结构示意图

吊具受力分析：

图2 吊具受力分析图

如图2所示，以左吊杆为研究对象，为便于分析不考虑吊杆的重量，因绕铰点的总力矩=0 ，有F×L=G/2×(A-B)/2，即F=G×(A-B)/4L。由公式可以看出：水平力F与驾驶室重量G、铰点距离A、受力点的距离即驾驶室门框支撑点宽度B、吊杆力臂长度L有关。在G和L不变的情况下，A与B的差值越大，水平力F也越大。而水平力F作用在驾驶室门框钣金结构，如果A＞B的情况下，聚氨酯块对驾驶室钣金结构有向外拉扯的力。相反地，A＜B的情况下，聚氨酯块对驾驶室钣金结构有向内挤压的力。此钣金结构是由两块1mm厚的钢板捏焊而成（见图3 驾驶室侧围上门框钣金结构），能提供的水平拉力有限；由不可控因素引起受力不均以及吊载时的震动，水平拉扯力会增大；门框受驾驶室重量的压力，水平力会增加驾驶室钣金结构失稳而变形的趋势；以原吊具尺寸及某厂驾驶室宽度范围及重量为例计算，水平力F计算值为58Kg，在吊载驾驶室时有把门框拉变形的风险。

图3 驾驶室侧围上门框钣金结构

实际使用时，门框钣金结构到底能承受多大的水平力，受驾驶室总成的重量、聚氨酯块支撑驾驶室的实际位置、行车吊载时的冲击、钣金材料厚度、钣金捏焊的焊点密度、侧围冲压件形状等因素影响，无法准确评估。根据实际使用情况及经验，在合理布置铰点位置的情况下，这种结构的吊具只能吊宽度在200mm范围内变化的驾驶室，如果超出范围会使驾驶室门框受过大的水平分力，使驾驶室门框钣金变形的风险加大。某厂驾驶室宽度范围280mm，按此宽度范围至少需要使用两种吊具才能满足吊装要求。根据驾驶室门框槽的形状不同需要使用不同的聚氨酯块槽的形状，所以这种吊具只能适应宽度在一定范围内，驾驶室门框槽形基本相同的驾驶室。此吊具不能用于吊四个门的驾驶室。对于四个门的驾驶室需要单独设计一种具有四个聚氨酯支撑垫块的吊具。

实现吊具的通用性，减少驾驶室吊具的品种，可以减少放置吊具的场地，节约制造和管理吊具的成本，在驾驶室切换时能不调整或少量调整就能直接方便的使用，节约更换吊具的时间，对现场生产进行简化，对现场生产有很大的好处。为此我们开发了一种所有中重卡驾驶室通用的吊具，除了吊两个门和四个门的驾驶室时需要进行调整切换外，在其余驾驶室切换时不需要调整就能直接使用。

吊具结构图见图4：

图4 吊具结构图

吊具主要由横梁、转轴、吊杆、限位座、连接板、底板、聚氨酯垫板组成。吊具左右对称。

吊杆为U形焊接结构（见图5），主要由上轴、方钢管、底板安装转轴、安装板焊接而成。上轴为台阶轴，右端为螺纹杆，装在图4转轴的孔内，用开槽螺母、开口销将吊杆固定在转轴内，左端台阶轴装在限位座孔内，也是用开槽螺母、开口销固定。下端的轴用于安装底板，安装板用于安装连接板。

图5 吊杆焊接结构图

两个吊杆上轴左端台阶轴装在限位座的孔内连接在一起，吊杆可以绕上轴的轴线旋转，以调整两吊杆之间的夹角。两个吊杆间用连接板连接。底板可绕吊杆上的底板安装转轴旋转，以适应吊杆张开角度的变化，吊载时保持聚氨酯上平面与驾驶室门框密封胶条接触，底板安装轴上装有限位螺钉，使底板只能在满足使用要求的一定的角度内旋转。整体连接后的吊杆可绕转轴的轴线转动，绕转轴向外旋转可以打开吊具，以便将聚氨酯垫板放在驾驶室门框下方吊挂驾驶室。通过调整连接板与吊杆连接孔的位置，可以调节吊杆的夹角，以满足两个门和四个门的驾驶室吊点的要求。吊载驾驶室时，限位座与横梁接触限位，保证吊具关闭状态吊杆处于限位位置，不会绕转轴继续往内转动。

2 吊杆夹角调整

如前所述，在两个门和四个门的驾驶室切换时，需要调整吊具状态。为适应四个门的驾驶室吊装，需要将吊杆夹角张开（见图6），使单侧的两个聚氨酯块之间的距离L1比B柱宽度（含门角圆弧）大50～100mm，连接板高度H要保证安装吊具时不与打开的后车门干涉，并留有足够的操作空间，一般取350mm左右。当需要起吊两个门的驾驶室时，将两吊杆的夹角调小，使两聚氨酯块宽度L2小于门框宽度，一般情况下，对于中重卡驾驶室L2在450～500mm范围内。为使两吊杆对于横梁中心对称并保持稳定，使用螺栓、螺母将连接板和吊杆连接起来，使两吊杆成为一体。在大夹角时使用四颗螺栓、螺母连接，在小夹角时使用图示三颗螺栓、螺母连接。连接板孔位的设计保证连接后两种状态都满足设计要求。

图6 吊杆夹角调整

图7为吊四个门驾驶室时的侧视图：

图7 吊四个门驾驶室侧面图

图8为吊两个门的驾驶室时的侧视图：

图8 吊两个门驾驶室侧面图

图9为吊宽体驾驶室正面视图：

图9 吊宽体驾驶室正面图

图10为吊窄体驾驶室正面视图：

图10 吊窄体驾驶室正面图

吊具受力状态分析：

如图11所示，以左吊脚为研究对象，为便于研究，不考虑吊杆的重量。因绕铰点的总力矩=0 ，有F×L=G/2×(B-A)/2，即F=G×(B-A)/4L。F为横梁支撑吊杆的力，此力必须大于0才能保证吊杆处于图示的稳定关闭状态。由公式可以看出：要使F大于0，必须使门框受力点距离B大于铰点距离A。在这种状态下，驾驶室门框钣金只受垂直方向的力，此力为驾驶室总成的重量。

3 吊具采用近距离铰点以及横梁端头限位的结构

此吊具由于采用近距离铰点以及横梁端头限位的结构。只要保证铰点距离A小于驾驶室门框受力宽度B，吊装宽驾驶室或窄驾驶室时，驾驶室吊挂点只承受垂直方向的力，而没有以往那种水平力的影响。使驾驶室门框受力条件比较好，这样才能保证宽体和窄体驾驶室的通用性。驾驶室门框钣金是由两块钢板捏焊而成，在吊挂驾驶室门框时，水平力对它影响很大。如果门框受较大的水平分力，会使门框变形，影响密封条的防水性。

此吊具支撑驾驶室门框的是聚氨酯平板，与以前吊具的带槽聚氨酯垫块不同。聚氨酯平板能满足各种门框形状以及各种宽度的驾驶室的通用性。但与专用聚氨酯槽卡在门框上不同，专用的槽顶部与门框根部有部分接触，可以承受部分驾驶室的重量，可分担部分门框底部钣金的力量。新结构吊具只是门框底部在受力，相对来说门框底部受力增大了。所以吊具设计时要考虑钣金能否承受驾驶室总成的重量，根据实际使用情况，在保持与原聚氨酯块相同宽度的情况下，能满足受力要求，实际使用中未发现钣金有变形的情况。

4 结语

本吊具现场实际使用，满足了目前我厂各种驾驶室使用行车吊装的要求，吊具设计优化了驾驶室门框密封条的受力条件，同时兼顾两个门和四个门的驾驶室，为吊具的通用性创造了条件。为此类吊具设计开发提供了新思路。

[1] 许镇宇编. 机械零件(第一版)[M]. 北京: 高等教育出版社, 1959.

[2] 日本机械学会编. 机械技术手册(上)[M]. 机械工程手册电机工程手册编辑委员会译. 北京: 机械工业出版社, 1984.

[3] 黄纯颖. 工程设计方法[M]. 北京: 中国科学技术出版社, 1989.

[4] 袁亚湘, 孙文瑜. 最优化理论和方法[M]. 北京: 科学出版社, 1997.

Design of Universal Spreader for Medium Heavy Truck Cab

ZHANG Jian*

(SAIC-IVECO HONGYAN COMMERCIAL VEHICLE CO.LTD, Chongqing, 401122, China)

In the middle heavy truck assembly plant. With the development of new products, the type of cab grows with each passing day. Requiring cab slings to be versatile. One kind of cab sling is required to satisfy the hoisting of multiple cabs. Through the analysis of the force when the cab is lifting. The structure of the existing spreader is redesigned. The use of spreader in different cab with different width and different number of doors is realized.

spreader for cab；assemblage；Medium heavy truck；universal

张剑. 一种多功能通用中重卡驾驶室吊具开发[J]. 数码设计, 2017, 6(5):162-164.

ZHANG Jian.Design of Universal Spreader for Medium Heavy Truck Cab[J]. Peak Data Science, 2017, 6(5): 162-164.

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.05.066

U468

A

1672-9129(2017)05-0162-03

2017-02-16；

2017-03-22。

张剑（1972），男，重庆，工程师，本科，从事工程机械、汽车行业工艺工作二十余年，主要研究方向：工艺装备设计。E-mail:2209282216@qq.com。