CN107512318B - 带有柔性结构的厢式车厢体悬置总成 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带有柔性结构的厢式车厢体悬置总成，包括厢式车厢体的副车架、底盘主车架、上下减振悬置机构以及用于连接的U型骑马螺栓，其特征是：所述副车架与主车架之间设有上减振悬置机构，主车架下方设有下减振悬置机构，自上而下贯穿的U型骑马螺栓将副车架、上减振悬置机构、主车架和下减振装置螺纹连接构成厢式车厢体悬置总成。有益效果：本发明的柔性悬置总成用于厢式车厢体总成上，能够有效隔离由路面不平度引起的振动传递至车辆厢体，提高载重车辆厢体的可靠性、运输安全性和使用经济性。
Description
技术领域
本发明属于机动车，尤其涉及一种带有柔性结构的厢式车厢体悬置总成。
背景技术
厢式车厢体悬置***是指用于减少和控制厢式车厢体振动传递，并起到支撑作用的总成结构。
当前，厢式车主要有厢式、方舱式、集装箱式和平台式等几种结构形式，底盘与厢体之间的悬置连接形式主要有U型螺栓连接式、转锁连接式、系锁连接式及其他连接方式四类，基本均为刚性连接结构。使用U型螺栓连接式的厢式车数量最多，厢式车大多使用U型螺栓连接方式。长期以来，这些悬置连接结构的设计主要侧重于结构强度，而以抑制振动传递为目标的悬置结构匹配设计较少。厢式车厢体总成悬置***的车辆副车架与底盘主车架的连接结构是主车架与副车架之间用木板相隔，由多个U型螺栓连接固定，且在侧面有抑制主车架与副车架相对侧滑的挡板和防止前后相对滑动的螺栓。
研究表明：采用U型螺栓刚性连接，激振源的振动未经衰减，直接经由主车架传递至厢体，受扭转载荷或车辆在转弯、紧急制动工况下车架会产生大位移变形，可能造成厢体和底盘发生相对位移，严重影响连接结构的可靠性。采用不合理的改装连接结构，可使结构应力分布恶化，也可能造成在车辆行驶过程中出现共振现象，易造成车辆结构失效，影响车辆的安全性与可靠性。另外，刚性悬置导致厢体振动强度大，一些对振动环境要求较高的运载装备要分别采取隔振措施，会造成运载空间的大量浪费和运载成本增加。由于底盘主车架与副车架间的空间较小，用普通的弹簧阻尼结构来实现减振效果，会使厢体的重心高度大大增加，增加车辆行驶过程的安全性隐患。
厢式车厢体减振是大型机动运输车辆亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种带有柔性结构的厢式车厢体悬置总成，可以保证厢式车厢体的副车架与底盘主车架上下运动时，依靠悬置***的柔性结构的变形，缓冲厢体相对底盘主车架的运动。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种带有柔性结构的厢式车厢体悬置总成，包括厢体的副车架与底盘主车架、上下减振悬置机构以及用于悬置连接的U型骑马螺栓，其特征是：所述副车架与主车架之间设有上减振悬置机构，主车架下方设有下减振悬置机构，自上而下贯穿的U型骑马螺栓将副车架、上减振悬置机构、主车架和下减振装置螺纹连接构成厢式车厢体的悬置***总成。
所述上减振悬置机构包括金属橡胶网块和上金属橡胶网块外壳，所述金属橡胶网块呈圆形，其上下表面对称设置为锥面，圆形金属橡胶网块中心设有贯穿U型骑马螺栓的圆孔；所述上金属橡胶网块外壳包括上保护盖和上支撑座，金属橡胶网块置于扣合的上保护盖与上支撑座中构成上减振结构；所述上保护盖四周设有凸沿，上保护盖内侧对称设有两个放置金属橡胶块的凹槽，凹槽中央设有贯穿U型骑马螺栓的圆孔；所述上支撑座内侧对称设有两个能够放置金属橡胶块的凸台，凸台中央设有贯穿U型骑马螺栓的圆孔。
所述下减振悬置结构包括金属橡胶网块和下金属橡胶网块外壳，所述下金属橡胶网块外壳包括下保护盖和下支撑座，金属橡胶网块置于扣合的下保护盖与下支撑座中构成下减振结构，所述下保护盖四周设有凸沿，下保护盖内侧对称设有两个放置金属橡胶块的凹槽，凹槽中央设有贯穿U型骑马螺栓的圆孔；下支撑座设置成两个独立的支撑座，支撑座设有放置金属橡胶网块的凸台，凸台中央设有贯穿U型骑马螺栓的圆孔。
所述上、下保护盖及上支撑座俯视外廓呈矩形，两端设有圆弧；下支撑座俯视外廓呈圆形。
所述上、下保护盖的凹槽及上、下支撑座的凸台边缘处设有倒圆角。
所述上、下保护盖的凹槽及上、下支撑座的凸台上设有与金属橡胶网块锥面匹配的圆锥面。
所述上保护盖与上支撑座之间及下保护盒盖与下支撑座之间分别设有保证振动时互不干涉的扣合间隙。
所述上、下金属橡胶网块外壳采用经调质热处理的40Cr材料。
所述金属橡胶网块采用0Cr18Ni9Ti或1Cr18Ni9Ti材料,金属丝直径为0.08mm～0.15mm，绕制成的螺旋卷直径为0.5mm～1.2mm。
有益效果：与现有技术相比，本发明的带有柔性结构的厢式车厢体悬置总成用于厢式车上，能够有效隔离由路面不平度引起的振动传递至车辆厢体，提高载重车辆厢体的可靠性、运输安全性和使用经济性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是上减振悬置机构的结构示意图；
图3是上、下保护盖的结构示意图；
图4是上支撑座的结构示意图；
图5是下减振装置的结构示意图；
图6是金属橡胶网块的结构示意图；
图7是金属橡胶上外壳结构与受力示意图。
图中：1、上、下保护盖，2、金属橡胶网块，3、上支撑座，3-1、下支撑座，4、凸台，5、圆锥面，6、扣合间隙，7、圆孔，8、倒圆角，9、凸沿，10、凹槽，11、副车架，12、主车架，13、U型骑马螺栓，14、上减振悬置机构，15、下减振装置。
具体实施方式
下面结合较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。
详见附图，本实施例提供了一种带有柔性结构的厢式车厢体悬置总成，包括厢体的副车架11与底盘主车架12构成的以及两者之间悬置连接的U型骑马螺栓13，所述副车架与主车架之间设有上减振悬置机构14，主车架下方设有下减振悬置机构15，自上而下贯穿的U型骑马螺栓将副车架、上减振悬置机构、主车架和下减振装置螺纹连接构成厢式车厢体悬置总成。
所述上减振悬置机构包括金属橡胶网块2和上金属橡胶网块外壳，所述金属橡胶网块俯视外廓呈圆形，其上下表面对称设置为锥面，圆形金属橡胶网块中心设有贯穿U型骑马螺栓的圆孔7；所述上金属橡胶网块外壳包括上保护盖1和上支撑座3，金属橡胶网块置于扣合的上保护盖与上支撑座中构成上减振结构；所述上保护盖四周设有凸沿9，上保护盖内侧对称设有两个放置金属橡胶块的凹槽，凹槽中央设有贯穿U型骑马螺栓的圆孔；所述上支撑座内侧对称设有两个放置金属橡胶块的凸台4，约束金属橡胶块，使其在振动过程中不致松散，凸台中央设有贯穿U型骑马螺栓的圆孔；
所述下减振悬置机构包括金属橡胶网块和下金属橡胶网块外壳，所述下金属橡胶网块外壳包括下保护盖1和下支撑座3-1，金属橡胶网块置于扣合的下保护盖与下支撑座中构成下减振结构，所述下保护盖四周设有凸沿9，下保护盖内侧对称设有两个放置金属橡胶块的凹槽10，本实施例直径为φ66mm；凹槽中央设有贯穿U型骑马螺栓的圆孔7；本实施例两个圆孔中心距为100mm，下支撑座设置成两个独立的支撑座，支撑座设有放置金属橡胶网块的凸台，凸台中央设有贯穿U型骑马螺栓的圆孔7，本实施例孔径为φ20mm。所述上、下保护盖及上支撑座俯视外廓呈矩形，两端设有圆弧，本实施例上、下金属橡胶网块外壳长178mm宽78mm厚20mm；下支撑座形状呈圆形支撑座。所述上、下保护盖的凹槽及上、下支撑座的凸台边缘处设有倒圆角8，防止在振动过程中割断金属橡胶块中的金属丝，降低悬置***的使用寿命。所述上、下保护盖的凹槽及上、下支撑座的凸台上设有与金属橡胶网块锥面匹配的圆锥面5，协同骑马螺栓对金属橡胶块进行定位约束。所述上保护盖与上支撑座之间及下保护盒盖与下支撑座之间分别设有保证振动时互不干涉的扣合间隙6，保证振动过程中互不干涉。
所述上、下金属橡胶网块外壳采用经调质热处理的40Cr材料。所述金属橡胶网块采用0Cr18Ni9Ti或1Cr18Ni9Ti材料,金属丝直径为0.08mm～0.15mm，绕制成的螺旋卷直径为0.5mm～1.2mm。
金属橡胶的外壳有三方面作用：一是网块的直接接触元件，起传递力的作用；二是防止金属橡胶块被尘土、油污污染；三是保护金属橡胶块在振动过程中不致松散变形。
本实施例以六个U型骑马螺栓处布置柔性悬置总成的方案。车辆厢体与车架的原始连接状态为：厢体与副车架螺栓固连，副车架与底盘主车架U型螺栓固连。为提高厢体的平顺性，在副车架与主车架间设计悬置总成，以改善厢体的振动品质。
由于底盘主车架与厢体副车架间的空间较小，用普通的弹簧阻尼结构来实现减振效果，会使厢体的重心高度大大增加，增加了车辆行驶过程的安全性隐患。鉴于车架与副车架为捆绑式结构，车架与副车架之间空间有限，考虑将悬置***分开成上下两部分。将主车架和副车架之间的隔置木板去掉，放置上减振悬置元件；将U型螺栓捆绑主车架的下挡板去掉，换成下减振悬置元件。这样，当副车架与车架上下运动时，可以依靠悬置***的弹性元件的变形，缓冲厢体相对车架的运动。
详见附图3-6，1为金属橡胶块上保护盖；2为金属橡胶网块；3为金属橡胶网块上支撑座；4处设计凸台是考虑约束金属橡胶块，使其在振动过程中不致松散。凸台边缘处需要倒圆角8，防止在振动过程中割断金属橡胶块中的金属丝，降低悬置***的使用寿命；5处锥面设计是为了配合同样锥面的网块2，协同骑马螺栓对金属橡胶块进行定位约束；6处上保护盖和支撑座之间的间隙要保证振动过程中互不干涉；7为骑马螺栓穿孔。
附图7是受力示意图，
F压表示车辆副车架施加给上保护盖的压力，
F支表示车辆车架施加给上支撑座的支撑力。
主要性能参数测试
(1)金属橡胶块刚度测试
测试目标：金属橡胶块近似线性刚度。
测试方法：将金属橡胶块放在其外壳内，在实验机上进行压缩实验，获得金属橡胶块的力-位移曲线，对曲线进行线性拟合，得到金属橡胶块的近似线性刚度，与设计值进行对比。
测试过程：将两块金属橡胶块放在网块的上盖和底座中间所对应的凹槽内，平放在压缩机的托板上。控制实验机测试软件，使压缩机的上压板以10mm/min的速度压缩，待上压板与金属橡胶块外壳接触力为4kN时，将实验机的力和位移置零，从新定义压缩起点，再压缩至4kN，得到力-位移曲线。
厢体悬置装置为六套同时置于车架与厢体之间，共十二个上金属橡胶网块，车辆厢体质量为3.47T，假设各个网块均匀分担厢体质量，那么每个网块的承载质量约为289.2kg，那么做实验时的两块金属橡胶块所受的重力约为5784N。而在粒子群优化时，选择相同路面激励条件时厢体的垂向加速度有效值为：0.7m/s2，根据统计学原理，认为加速度的最大值为0.7×6＝4.2m/s2，则厢体的惯性力最值为1.4574×104N，同样假设各个网块均匀分担这个惯性力，则每个网块的承载惯性力为1214.5N，两个网块承载的惯性力为2429N。则两个网块所承受的最大压力约为8213N，而两块网块所承受的最小压力约为3355N。为了计算金属橡胶块的平均线性刚度，计算橡胶块承受压力为4000N-8000N的力位移曲线，进行线性平均。那么，应用实验机对网块进行缓慢压力加载至4kN，相当于给悬置***一个预紧力，再给网块施加4kN的压力，网块真实所受压力为8kN。在一定程度上可以认为，实际中网块所受压力的常用工作范围在4kN-8kN。将上述从新定义零点后力-位移曲线导出，对力和位移进行最小二乘拟合，得到此处的近似线性刚度为：1391N/mm，此结果为两个金属橡胶网块并联的刚度，近似线性刚度的值与之前粒子群优化的结果接近1424N/mm，证明此金属橡胶块的刚度满足设计需求。
由于所设计的悬置***主要受力部件是上金属橡胶块及其外壳，所以应用有限元的方法对其外壳进行强度校核，验证其外壳的设计形状尺寸满足强度安全要求，保证悬置***安装在车架上后金属橡胶快的外壳不致屈服。
上述参照实施例对该一种带有柔性结构的厢式车厢体悬置总成进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种带有柔性结构的厢式车厢体悬置总成，包括上装厢体的副车架、底盘主车架、上下减振悬置机构以及用于悬置连接的U型骑马螺栓，其特征是：所述副车架与主车架之间设有上减振悬置机构，主车架下方设有下减振装置，自上而下贯穿的U型骑马螺栓将副车架、上减振悬置机构、主车架和下减振装置螺纹连接构成厢式车厢体的悬置总成；所述上减振悬置机构包括金属橡胶网块和上金属橡胶网块外壳，所述金属橡胶网块呈圆形，其上下表面对称设置为锥面，圆形金属橡胶网块中心设有贯穿U型骑马螺栓的圆孔；所述上金属橡胶网块外壳包括上保护盖和上支撑座，金属橡胶网块置于扣合的上保护盖与上支撑座中构成上减振结构；所述上保护盖四周设有凸沿，上保护盖内侧对称设有两个放置金属橡胶块的凹槽，凹槽中央设有贯穿U型骑马螺栓的圆孔；所述上支撑座内侧对称设有两个能够放置金属橡胶块的凸台，凸台中央设有贯穿U型骑马螺栓的圆孔；所述下减振悬置机构包括金属橡胶网块和下金属橡胶网块外壳，所述下金属橡胶网块外壳包括下保护盖和下支撑座，金属橡胶网块置于扣合的下保护盖与下支撑座中构成下减振结构，所述下保护盖四周设有凸沿，下保护盖内侧对称设有两个放置金属橡胶块的凹槽，凹槽中央设有贯穿U型骑马螺栓的圆孔；下支撑座设置成两个独立的支撑座，支撑座设有放置金属橡胶网块的凸台，凸台中央设有贯穿U型骑马螺栓的圆孔。
2.根据权利要求1所述的带有柔性结构的厢式车厢体悬置总成，其特征是：所述上保护盖及上支撑座的俯视外廓呈矩形，两端设有圆弧；上保护盖的凹槽及上支撑座的凸台边缘处设有倒圆角。
3.根据权利要求1所述的带有柔性结构的厢式车厢体悬置总成，其特征是：所述下保护盖俯视外廓呈矩形，两端设有圆弧，下支撑座俯视外廓呈圆形；所述下保护盖的凹槽及下支撑座的凸台边缘处设有倒圆角。
4.根据权利要求1所述的带有柔性结构的厢式车厢体悬置总成，其特征是：所述上保护盖和下保护盖的凹槽及支撑座和下支撑座的凸台上设有与金属橡胶网块锥面匹配的圆锥面。
5.根据权利要求1或2所述的带有柔性结构的厢式车厢体悬置总成，其特征是：所述上保护盖与上支撑座之间设有保证振动时互不干涉的扣合间隙。
6.根据权利要求1或3所述的带有柔性结构的厢式车厢体悬置总成，其特征是：所述下保护盖与下支撑座之间设有保证振动时互不干涉的扣合间隙。
7.根据权利要求1所述的带有柔性结构的厢式车厢体悬置总成，其特征是：所述上金属橡胶网块和下金属橡胶网块外壳采用经调质热处理的40Cr材料。
8.根据权利要求1所述的带有柔性结构的厢式车厢体悬置总成，其特征是：所述金属橡胶网块采用0Cr18Ni9Ti或1Cr18Ni9Ti 材料, 金属丝直径为0.08mm～0.15mm，绕制成的螺旋卷直径为0.5mm～1.2mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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