盤式操縱機構總成在電動微三輪上的升級應用

2012-03-09 02:05:14林育從

時代農機 2012年7期

林育從

（廈門鑫三眾環保科技有限公司，福建廈門 361012）

1 概述

目前，節能減排、綠色環保、新能源的開發利用已成時代的發展趨勢。國家對新能源電動專用車的行業支持力度也逐步深入，在對電動微三輪的走訪調查中發現：改進型電動微三輪目前的使用很廣泛，有其明顯的市場優勢及用途趨勢，首先在使用分類上：主要有環衛電動微三輪垃圾車、專用巡邏的三輪電動警車，還有小區及風景區的電動微三輪運營車等市場，其市場優勢在于，電動微三輪與普通的微型燃油車相比，它價格適中，節能環保，零油耗，同樣也附帶封閉式駕駛室能讓環衛工人或運營者，在雨季或烈日下不影響垃圾收集作業或運營，整車結構也簡單易維護；所以在環衛部門及小區、風景區的使用很普及，這些有利因素，必將迅速推動電動微三輪的市場前景；特別是在環衛口方面的推廣，將出現多功能型用途的電動微三輪垃圾收集車，其產業化推廣能更好滿足市容市貌的環境保護和節能減排要求，在進一步深化開創城市環衛的系統建設中，這些新型電動微三輪環衛專用車可廣泛應用于公路、街道、廣場、景點、機場、企業、賓館、校園、社區等區域不間斷地進行垃圾收集作業。勢必成為替代手推車、板車、三輪摩托車、手扶拖拉機、微型車等傳統垃圾清運車的升級換代產品之一。其次，電動微三輪在民用途的發展趨勢上，也將隨人民生活水平的日益提高，充電站的普及建立，外觀新穎、多樣化實用型的電動微三輪將擴大其民用市場，走進千家萬戶，作為短途代步車使用，而深受用戶喜歡；

2 升級應用盤式操縱機構總成在電動微三輪上的重要性

目前深受推廣的大部份微三輪電動垃圾車及各式樣微三輪電動車（簡稱微三輪）是由敞開式三輪摩托改裝而來，其駕駛室由原敞開式升級為美觀、新穎的封閉式，但駕駛室內的操縱機構仍使用原摩托手把式操縱機構總成，電動微三輪的啟動與加速，甚至是剎車都靠手柄完成，這種室內人機工程的布置與普通燃油微型車相比，明顯落后；可從兩方面來分析：其一，當駕駛員處在封閉式駕駛室內，由原先敞開的手把式三輪摩托可快速行駛換成雙手長時間處于低速工況的封閉式手把式電動微三輪行駛，又沒有充分利用身體的協調性功能，要么腳的作用只把它當剎車時再用或者根本沒用到腳，這種單負荷的人機操縱，勢必容易引起操作疲勞及視覺疲勞，存在安全隱患；另外，駕駛員在封閉式駕駛內的行駛工況中，手把式操縱機構總成控制前輪轉向也存在一定的缺陷，因為改裝前原三輪摩托車的轉向輪轉角標準是≤45°（GB7258-2004機動車運行安全技術條件），改裝后的封閉式電動微三輪，整車重心比原先高，也就是說，轉向輪轉角的合理范圍值應在≤35°（圖2所示），超過此值，在行駛或在下坡急速轉向工況時，手把式操縱機構若沒控制到位，就易發生側翻事故；針對上述兩種狀況，要解決這種難題，就必須考慮升級手把式操縱機構總成，一方面既要滿足節約成本，另一方面又要機構簡單、省力、易維護，經過幾次試驗研究，研發出盤式操縱機構總成，利用它在電動微三輪上的升級應用，不僅為駕駛員排除了安全隱患，而且也解決了前輪控制轉向存在的缺陷；更為重要的是，盤式操縱機構總成在封閉式駕駛室內的升級應用后，啟動、加速、剎車也歸到腳控制，使得室內的人機工程布置更加合理，大大提高駕駛員的舒適性及身體的配合性協調，有效地保障了整車的行車安全；以上所述，升級應用盤式操縱機構總成替代手把式操縱機構總成，對電動微三輪的舒適性、安全性，以及前輪轉向的控制能力具有重大應用意義。

3 盤式操縱機構總成的總體布置及傳動機構總成的工作原理及設計方案

3.1 盤式操縱機構總成的總體布置

如圖1所示，盤式操縱機構總成的總體布置主要由方向盤總成10、轉向器總成7、傳動機構總成12三大塊組成，其中方向盤總成10處在車體的中間位置，它靠三個固定點來確定平面位置，第一、第二兩個固定點是在方向柱上的兩個固定孔，它由底盤斜縱梁4頂端上的兩個方向盤固定架11來固定，固定架的長度及傾斜角度，在電動微三輪中以圖1所示的合理尺寸來調整定位，其第三個固定點是與轉向器總成7聯接；其方向盤轉向柱13的尺寸由轉向器的位置調整；而微三輪中的轉向器總成7安裝位置，除跟方向盤的轉向柱聯接外，另外自身也有三個固定點a、b、c(見圖2所示)，這三個固定點與焊在底盤斜縱梁上的三角形轉向器固定座6（見圖3）上的三個固定孔a1、b1、c1相對應固定；而固定后轉向器總成的整體方向是水平方向，能使轉向輪的轉向更加省力，操縱性也處在最佳狀態，另外，也是盤式操縱機構中最主要的組件，即傳動機構總成12，它的一端通過圖2轉向搖臂5上的節臂與圖2中的轉向器推桿頭6聯接，另一端通過圖2橫拉桿1與固定在圖2減振器固定板8上的轉向節臂7相聯接，這三大組件構成一個操縱主體，也是室內人機工程合理布置的重要環節。

3.2 傳動機構總成的工作原理及設計方案

（1）傳動機構總成的工作原理。傳動機構總成（圖2）主要由轉向搖臂5、橫拉桿1、轉向節臂7組成；它在盤式操縱機構總成（圖1）中，占最重要環節，其工作原理是：當圖1的前輪2要向右或向左轉向時，駕駛員就向右或向左旋轉圖1的方向盤10，與方向盤總成相聯接的圖1轉向器總成7則將方向盤總成的向右或向左的旋轉運動轉變向左或向右的直線運動，并通過圖2轉向器推桿頭6傳遞給與之相聯接的傳動機構總成（圖2）中的轉向搖臂5做順時針或逆時針運動，而與轉向搖臂5相聯接的另一端是圖2中的橫拉桿1，它又將轉向搖臂的順時針或逆時針運動轉化為向右或向左的近似直線運動，也就是說：當前輪向右或向左轉向時，圖2中的橫拉桿1就對固定在圖2減振器固定板8上的轉向節臂7產生向右推力或向左的拉力。

（2）傳動機構總成的設計方案。傳動機構總成（圖2）的整個設計理念在于機構簡單、實用，它取之于圖1轉向器總成7的作用力，并作用于圖2轉向節臂7，來實現前輪向右或向左的轉向功能，它在轉向工作流程中，起著自動傳遞作用力；其具體設計步聚方案：①圖2中的轉向搖臂5，在與圖2轉向器推桿頭6相聯接的一端是長槽孔，與轉向器推桿頭的長槽孔成十字型對應，其孔寬尺寸與轉向器推桿頭的孔寬尺寸一致，便于安裝銷軸，另一端是帶有與圖2橫拉桿1聯接頭相對應安裝的配合圓孔，而中間是帶有焊接套筒的圓孔，通過套筒，轉向搖臂5安裝在焊在圖2轉軸焊接板3上的與套筒相配合的轉向銷軸2上；②轉向銷軸2的焊接位置，是根據轉向器的推桿行程及減振器中心E1（圖2）來定，比如：齒輪齒條式的推桿行程是14cm，則銷軸的位置就處在推桿行程向右推出7cm所對應的縱向平面位置，同時轉向銷軸2的中心E與減振器中心E1也在同個水平方向的平面上對應，轉向銷軸2在這個位置時，如果轉向搖臂5與轉向器推桿頭6相聯接存在高度差，則可適當改變轉向搖臂的形狀，分為左、右有高低差的聯接板，再相互平行焊與套筒上（如圖4所示），然后再安裝在轉向銷軸2上；③橫拉桿1的一端與轉向搖臂5帶圓孔一端相聯接，另一端與固定在圖2減振器固定板8上的轉向節臂7上的孔相聯接，橫拉桿的長度是可調的螺桿型，不僅可以保證橫拉桿1、轉向搖臂5、轉向節臂7三者聯接安裝后，在初始狀態時，轉向搖臂5是接近縱向水平，并與固定在圖2減振器固定板8上的轉向節臂7在縱向水平方向上近似相互平行，另外，橫拉桿1分別與轉向節臂7及轉向搖臂5的兩個安裝孔中心應盡量在同一水平面上，保證安裝后的橫拉桿1處于水平位置，這在左、右轉向時，能起到省力作用；而可調橫拉桿1在初始狀態與縱向水平方向的角度，取決于轉向器推桿頭6可推動轉向搖臂5的節臂從初始狀態到向左或向右最終行程轉過的角度（我們可按前面所提的，限制前輪轉向角為≤35°為前提），便能分析出：①若轉過角度小于35°,則橫拉桿1在初始狀態與縱向水平方向的角度小于90°，轉向節臂7的長度比同一端轉向搖臂5的節臂短；②若轉過角度大于35°，則橫拉桿1在初始狀態與縱向水平方向的角度大于90°，轉向節臂7的長度比同一端轉向搖臂5的節臂長，③若轉過角度剛好等于35°，則橫拉桿1在初始狀態與縱向水平方向的角度接近90°，轉向節臂7的長度與同一端轉向搖臂5的節臂近似等長，以上三種，都表明了可調橫拉桿1與轉向器總成7起著限制轉向角過大的重要作用，從而實現對前輪轉向的控制能力（≤35°）；4、轉向節臂7以4個固定點a、b、c、d，固定在圖2減振器固定板8上，減振器固定板有向上的傾斜角度，為保證橫拉桿1的兩個安裝孔水平又在同個高度上，其形狀也就較特殊（見圖5）。