分析军用越野汽车液压翻转备轮架结构设计改进

杨晓楠 孟 鑫 张丹丹 王 晨 张建强

(1.北方自动控制技术研究所，山西 太原 030006；2.中国电子科技集团第33研究所，山西 太原 030006)

1 液压翻转备轮架工程概况

液压翻转备轮架主要的任务就是安置备轮，不仅可以更换轮胎还可以让轮胎随意升降。由于不同客户的需求不同，整车安装方面的需求也会不同，不同的装置都需要安装在固定的备轮架之上，主要的要求就是操作的过程能够更加方便并具有较高的安全系数。

备轮翻转主要是因为操纵控制的过程中对总体的阀门进行控制，能够确保无杆腔充油和有杆腔充油之间能够实现互相切换，使得备轮可以随意翻转[1]。转向系统可以给备轮翻转提供一定的动力，连接备轮控制阀的转向系统和控制阀总成油路。驱动助力缸的过程中可以借助油泵中发挥的压力对阀总成进行控制，促使备轮可以自由地上下驱动，使得轮胎的更换更加方便和快速。

2 液压翻转备轮架轻量化设计

轻量化设计最早是对尺寸进行优化，更是在汽车轻量化技术中最早展开应用，仔细到零件尺寸的细节优化。液压翻转备轮架轻量化设计就是将结构中存在的空心型钢改成规格与槽钢比较接近的一种钢材。对零部件的尺寸进行更换，把握好壁厚的重要参数，将液压翻转备轮架上面的重量减轻，确保液压翻转备轮架的强度，加强其安全性能。当翻转不管以任何形式呈现时，能够有效达到强度、刚度方面的要求。

分析液压翻转备轮架方面的现状，在满足客户需求的基础下，对整车实施布置，将一些重要的设备保留下来，保证总成安装在位置上能够保持不变，对备轮架分装总成结构加以分析，了解使用方面的相关条件。通过三维建模理论对备轮架分装总成简单进行处理，运用高科技软件构建三维模型。

3 液压翻转备轮架存在的问题

3.1 液压翻转备轮架功能

液压翻转备轮架主要的作用是对备轮进行安置，特别是在轮胎进行更换的过程中，需要对总阀进行控制，并对液压系统中存在的液压油进行改变，发挥出备轮的升降功能。但是，因为客户的需求不同，就需要对整个车辆有效展开布置，这个时候就需要将更多的装置固定在备轮架上面，并且对相关总成的要求较高，不仅要求其操作过程较为方便，还需要操作起来更加安全。备轮翻转动力都是出自于转向系统的，这种系统中控制阀以及转向系统都是有机连接在一起，一般是通过油泵中的压力油对阀总成进行控制，实现助力缸的驱动，让助力缸中无杆腔充油或者是有杆腔充油之间可以有效地转换，有效推动助力缸，或者是让备轮能够随意地上升和下降，更换轮胎的过程中能够更加方便和快速。

3.2 液压翻转备轮架存在的问题

对于液压翻转备轮架中存在的问题，通过对客户的了解并实施相关研究可以得出，备轮架分装总成的动力源一般都是转向系统提供的，备轮架分装中助力油缸在安装过程中位置对于转向油灌来说要高很多。将整车备轮架总成安装完成后做好调试，将液压油在备轮架助力油缸中全部装满，这样才能够达到技术方面的标准。但是因为长期没有使用液压备轮架分装总装置，这就致使备轮架液油会出现泄漏，导致备轮架上液压油缸中的油压会持续下降，液压油会通过转向管路重新返回油灌中，让油灌发生转向，并从中溢出更多油。再次对备轮架分装进行使用时，因为油缸中油量不足，备轮会在较大的角度下快速下降，导致备用轮架总成梁总的位置出现弯曲甚至发生变形。

4 液压翻转备轮架存在问题的解决措施

对液压翻转备轮架中存在的问题进行分析，就能够更好地满足客户的需求，对整个车辆合理进行布置，将空滤器以及工具箱保留下来。在上装备位置发生不变的前提下，能够解决一些油罐溢油的情况，还会对支撑梁发生的变形问题进行解决，让汽车整体的质量能够得到保证，对备轮架分装总成结构中不足的地方加以改进，安装备轮架分总成中助力油缸的位置时需要适当降低，解决备轮架长期闲置的弊端，避免因为油缸泄漏引起转向油缸泄漏，避免出现支撑梁总成存在的变形问题。

5 液压翻转转备轮架结构设计改进与分析

5.1 改进结构设计

根据整个车方面的要求以及备轮架分装方面的状态，将不同装置的位置掌握到位，对于备轮架分装总成来说需要降低助力油缸的位置，使得助力油缸的位置能够低于油灌安装，采用NX软件构建三维模型。

5.2 F-S分析

依据具体的备轮胎分装对助力油缸的安装位置合理把控，举升备轮结构让其受力的过程中需要采用曲柄四连杆机构原理，将助力油缸色行程和推力有效计算出来。

5.3 ANSYS分析

利用ANSYS软件，掌握备轮架结构的具体特征，对结构中存在的危险点或者是支撑梁承受的力进行分析。

5.4 台架实验

依据军用装备方面不同的需求，在实验台上对实际工况进行模拟，并进行多循环举升动作。对槽钢结构承载的液压翻转备轮架所受的耐冲力以及震动情况进行检测。依据这种车型具体的情况对实验道路的数据进行检测，确保其具有较强的可靠性。

5.5 分析计算结果

依据备轮架分装总成预算油缸的安装位置，分析安装细节问题，以曲柄四连杆机构方面大的原理对备轮举升过程中系统受到的力进行分析，并对助力油缸过程中产生的推力进行计算，达到备轮翻转设计方面的要求。采用ANSYS软件实施分析后就可以看到液压翻转备轮架和油缸备轮架分装总成在相互作用下产生的最大应力点，确保液压翻转在使用过程中具备较大的强度，并达到性能方面的要求。

6 结语

油缸低置结构中的备轮架分装总成，将其中存在的过滤器以及工具箱全部保留下来，保证固定的备轮架分装位置不会发生变化，使得备轮架助力油缸中出现的油罐不会发生转向溢油，减少翻转备轮架翻转的过程中支撑梁出现的变形情况。通过实验以及考核方面的验证，使得车辆的整体性能得到保证，从而更好地广泛应用。