摘 要：本文根据某型车辆制动操纵装置的工作原理和性能要求，对操纵装置进行了改进设计。以该型车辆的制动器操纵装置为对象，通过动力学分析、机械结构设计、SolidWorks三维建模以及结构静强度的校核和人机适应性的研究，并对此装置的省力效果、机械结构设计合理性进行了分析。
关键词：操纵装置；结构设计；液压
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.231
0 三种制动器操纵装置结构特点
机械式制动器操纵机构由制动踏板、拉杆等机械杆件组成，完全由人力来操纵，是指完全依靠传动杆件的传动比传递力和行程的装置。
气力式制动器操纵机构是利用压缩空气的压力作为动力，使车辆制动，气力式制动系由驾驶员踩踏板，制动控制阀使储气筒内的压缩空气通入制动器室，压缩空气的压力把制动器室的推杆向外推出，使制动器的凸轮转动，撑开蹄式制动器的蹄片，对车辆进行制动。
液压式制动器操纵机构有的由液压油油泵供给动力是动力式液压刹车；有的是靠人力，用踏板踩动油泵，是人力液压刹车。装置是由制动踏板、制动主缸、制动轮缸、车轮制动器、制动滚、管路等组成，依靠液压能传递来制动车辆。
制动操纵机构也称为制动系统的控制机构，通常主要包括制动踏板总成、回位弹簧、平衡机构、主力机构和调整装置等，制动操纵机构的安装位置和结构是否符合人体工程学的要求，是驾驶员刹车是否舒服、长时间开车是否容易疲劳的决定性因素之一，而其结构形式和杠杆比等参数则决定了踩踏板力的大小、制动起作用的时间和制动力的作用快慢，从而直接影响整车的制动性能。制动操纵机构运动分析的目的就是根据其结构形式和杠杆比等参数分析制动时踏板的转动量和制动器单子盘运动径向的行程、脚踏力与作用在摩擦片上的正压力的关系，判断该操纵装置结构在性能上是否满足设计者的要求。
本车的操纵机构主要包括有一般的拉杆、在结构上连接为一体的助力机构和均力机构，以及安装在变速箱壳体内的平衡器组成。助力机构可以用了减小在踏板上制动车辆时所必须的力，节省操作人员的能量消耗。 均力机构可以用来保证均匀同步地拉紧两侧变速箱制动器，使制动时，各个制动的力均等且同时。平衡体与变速箱内的左右拨叉体接触，同时使作用力保证变速箱两个制动离合器均匀同步的工作。均力机构和平衡器的工作可保证两侧履带同时制动。
1 设计方案及要求
为了达到满足紧急制动时人脚踏板力的要求，现在设计一套助力装置，在紧急制动时，使人在踏板处的踏力满足参数要求。
应该采用液压缸和杆件的简单连接，对机械操纵装置进行改进设计，使其达到助力要求，帮助操纵人员在紧急制动车辆时，人踏踏板的力满足标准800N以内的标准。因此设计的目标为设计结构的助力最少要满足在踏板上，减少800N的踏力。
为了达到提供助力的目的，我们一般利用杠杆的原理和液压助力的方式得到，此处设计的装置，是在不改变杠杆比的前提下，单独使用液压缸来提供助力的。在不改变原来装置的行程的前提下，预先假设在拉臂处装入一个液压缸装置，由机械操纵装置的特点可以得到，计算满足制动时，助力液压缸在踏板处表现出800N力的计算推导，以此来估算出液压缸的液压助力大小。
初步计划在拉臂前安装一个助力缸，推算在各处所需在各部件处的力的大小。脚踏板处1000N的力在拉臂处表现的力的数值：根据整体结构的力和行程的推导，可以得到F=1248N
此值为液压缸助力作用在制动装置中最小值。
2 液压部分的设计与计算
初步设想为将液压缸与车底板內缘面成一定的夹角，设计安装一个液压助力缸，在拉臂前安装一个助力缸，根据上述结构推算在各处所需在各部件处的力的大小，推出的液压缸作用在杆件上力为1560N。使其满足液压缸在成一定角度后作用在杆件的力应大于1560N。先估计选取液压缸助力为不小于2000N的液压缸。
通过国标可以查出，筒径40mm选用活塞杆的尺寸不小于14mm，根据不同的速比可以选定更为精确的尺寸。为了设计的方便和工作的可靠，可以选取液压缸活塞杆杆外径为40mm，达到提供液压助力的目的，又根据装配的特点可以选定，其液压缸活塞杆选定为实心杆件，保证缸的工作效果和可靠性。
3 连接机构的设计
液压缸的安装一侧必须与车体底的平面内缘表面固定，底板的尺寸只要满足前后支座的安装尺寸即可，初步设定尺寸如图1所示： 底板厚度为10mm，长为600mm，宽度为130mm，为了满足强度的要求，底板选材为45号钢，将底板焊接到车内缘表面。
然后可以得到前支座尺寸。其中的高为70mm 宽为35 mm，长为60mm，中间开轴直径为24mm 中间开槽宽15mm，用材为45钢。
得到后支座尺寸，高为62mm，宽为35mm，长为24mm，中间开轴直径为12mm。根据根据缸的耳轴尺寸得到中间开槽宽15mm，用材为45钢。
缸径为40mm大于所得的35mm，
活塞的长度为85mm大于缸的行程65mm，
缸壁厚度为5mm大于2σ（σ壁厚最小为1mm，为了更加安全，我们选定的壁厚不小于2σ）。
从一系列的数据可以得出，工作环境为1.9MPa，缸完全可以提供所需的力，并且符合强度要求。
4 总结
本文根据制动器操纵装置的工作原理和助力要求使用，经过了长时间的方案设计，设计方案几经全面改动，细节设计多次完善，最终采用了现在原有机械结构与液压缸相结合的方式来是实现助力制动的功能。依据车辆内部空间大小以及最终确定的制动器操纵装置省力的目标要求，以便于结构紧凑、快速准确为原则，设计和改进出了制动器操纵机构的结构和各零部件的尺寸。
参考文献：
[1]朱冬梅，胥北澜，何建英.画法几何及机械制图[M].北京：高等教育出版社，2011.
[2]徐立友，曹青梅，周志立等.拖拉机变速箱发展综述[J].农机化研究，2009（12）：189-192.
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