一種新型重型越野汽車的可活動上車踏板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

魏金琳，譚俊良，王朝廣

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

一種新型重型越野汽車的可活動上車踏板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

魏金琳，譚俊良，王朝廣

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

重型越野汽車通常需要將第一階上車踏板設(shè)計(jì)成活動的。由于重型越野汽車的使用環(huán)境非常復(fù)雜，因此活動上車踏板需要性能可靠耐用。本文所描述了這樣一種新結(jié)構(gòu)上車踏板。

重型越野汽車；可活動；一階踏板

CLC NO.:U463.85Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)06-82-03

前言

重型越野汽車的行駛路況比較復(fù)雜，一般駕駛室高度都比較高，為方便司乘人員上下車方便，一般要在駕駛室外加裝2～3階上車踏板，第一階上車踏板的高度一般在700～750mm間，為了不影響到車輛的接近角，增大車輛跨越障礙物的能力，這就要求將第一階上車踏板設(shè)計(jì)成可活動的。目前國內(nèi)常見的活動踏板有非金屬和金屬兩類。非金屬類踏板以有機(jī)聚合類物為主（如圖1-a），存在材料成本高，耐低溫性差等缺點(diǎn)；金屬類又分鋼絲繩吊掛活動踏板和鈑金（或鋁合金壓鑄）鉸鏈踏板（如圖1-b、1-c），鋼絲繩吊掛踏板結(jié)構(gòu)簡單成本較低，但是鋼絲繩存在銹蝕、磨損和嚴(yán)重撞擊后產(chǎn)生永久變形后不復(fù)位，同時由于鋼絲繩沒有鉛垂向的穩(wěn)定性，易導(dǎo)致使用者在上下車時因活動踏板擺動而導(dǎo)致碰傷小腿的事故發(fā)生。目前國內(nèi)常見的鈑金鉸鏈機(jī)構(gòu)的活動踏板大多存在運(yùn)動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠合理、運(yùn)動軌跡存在多種可能性、運(yùn)動機(jī)構(gòu)間隙大晃動明顯等缺點(diǎn)，或者沒有足夠的定位約束而導(dǎo)致踏板易產(chǎn)生來回擺鐘運(yùn)動等問題。

1、概述

本文所論述這種新型結(jié)構(gòu)的活動踏板，其主要部件為槽型鈑金沖壓成型的四連桿結(jié)構(gòu)（如圖1-d），AD桿固定于汽車駕駛室下端，AB桿和CD桿為直桿，BC桿為L型桿。這種結(jié)構(gòu)具有重量輕，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，易于批量生產(chǎn)，旋轉(zhuǎn)鉸鏈結(jié)構(gòu)簡單可靠等優(yōu)點(diǎn)。其運(yùn)動軌跡如圖2-a所示，當(dāng)車輛前進(jìn)遇到障礙物時所產(chǎn)生的外力推動活動踏板前端AB桿繞A點(diǎn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，后端CD桿繞D點(diǎn)被動旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，BC桿在AB桿驅(qū)動下繞B點(diǎn)和C點(diǎn)跟隨旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，踏板最大抬升高度為h1，合理設(shè)計(jì)C點(diǎn)位置，可以使h1的最大值為H/2?？缭秸系K物后，外力作用消失，活動上車踏板受自身重力作用下，AB連桿繞A點(diǎn)順時針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，CD桿也繞D點(diǎn)順時針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，直至活動上車踏板將達(dá)到初始穩(wěn)定狀態(tài)，恢復(fù)原位的限位機(jī)構(gòu)將在本文末尾詳細(xì)描述。圖2-b所示為一種六連桿機(jī)構(gòu)的活動上車踏板，在與本文所描述這種新型踏板比較可以看出（圖2-a）同樣高度H、同樣距離b的情況下，h2要明顯小于h1，并且由于此類六連桿機(jī)構(gòu)存在多個自由度，其運(yùn)動軌跡存在很多不確定性，因此該類機(jī)構(gòu)有在運(yùn)動中卡死不運(yùn)動或者不回位的可能性。圖1-a和圖1-b所示兩種簡易上車踏板其跨越障礙物高度h要更小，這里不再分析。由此可見，本文所論述這種新型結(jié)構(gòu)的活動踏板具有單一的運(yùn)動軌跡，且跨越障礙物能力也最大。

下面著重闡述這種新型結(jié)構(gòu)的活動踏板的鉸鏈旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)原理，圖3為C點(diǎn)連桿旋轉(zhuǎn)裝配放大剖視圖，如圖所示件1和件6繞軸（件3）相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，件3與件6通過件4緊固，件2可以有效消除多余的裝配間隙。由于越野汽車行駛環(huán)境較為惡劣，為防止件4變形導(dǎo)致整個活動上車踏板運(yùn)動靈活性失效，因此推薦使用10.8級M10的高強(qiáng)度螺栓，并且安裝時使用螺紋緊固膠防松。為保證踏板運(yùn)動靈活可靠，襯套的長度設(shè)計(jì)很重要，因?yàn)檫@確定了旋轉(zhuǎn)副運(yùn)動的間隙δ的大小，δ較大時其運(yùn)動靈活性好但是連桿間的自由間隙會增大，這會導(dǎo)致活動上車踏板晃動明顯且出現(xiàn)異響等問題。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)試裝經(jīng)驗(yàn)，在尺寸選擇上，δ值取1～1.5mm為宜。

本文所述踏板的另一個設(shè)計(jì)要點(diǎn)是連桿AB與水平面成應(yīng)該小于90度，且連桿CD與水平面不小于90度，這樣整個上車活動踏板的重心就不在其踏板的幾何重心，由自身重力產(chǎn)生的重力矩始終具有促使活動上車踏板往回運(yùn)動的趨勢，直至恢復(fù)初始平衡位置后，其AB桿在重力作用下，連桿AB繞A點(diǎn)順時針繼續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，拉動BC桿的遠(yuǎn)端繞C點(diǎn)逆時針運(yùn)動，CD桿也繞C點(diǎn)順時針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，當(dāng)BC桿也繞C點(diǎn)逆時針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動并在限位面（圖3）接觸，活動上車踏板限位后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。如果活動上車踏板重量較輕，踏板自身重力不足以使得踏板恢復(fù)初始位置時，可通過在旋轉(zhuǎn)軸上增加扭簧的辦法解決（優(yōu)先選取A點(diǎn)或D點(diǎn)，如圖4），需要注意的是扭簧的扭力太小可能達(dá)不到效果，但如果扭力太大的話上車活動踏板復(fù)位力太大會產(chǎn)生機(jī)械噪聲。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，扭簧的最大位移處的扭力選取為5--8Nm為宜。

2、總結(jié)

由上所述，本文所述的活動上車踏板的結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動靈活，復(fù)位可靠，造型美觀。由于連桿鉸鏈的跨度較大，鉸鏈的襯套配合間隙小且運(yùn)動靈活，所以運(yùn)動機(jī)構(gòu)自身晃動間隙小；另外由于該機(jī)構(gòu)占用行駛系的空間也最小，跨越障礙物能力也最好，尤其適用于各類緊湊型越野汽車前懸的第一階活動上車踏板。

[1] 孫恒等《機(jī)械原理》北京：高等教育出版社，2006.

[2] 劉惟信《汽車設(shè)計(jì)》北京：清華大學(xué)育出版社，2001.

[3] 郭竹亭《汽車車身設(shè)計(jì)》吉林：吉林科學(xué)技術(shù)出版社，2006.

世界首款飛行自行車 售價堪比奔馳M級

W orld's first flying bike price comparable to the Mercedes-Benz M-C lass

John Foden和Yannick Read在去年共同完成了飛行自行車Paravelo的設(shè)計(jì)，并由Xplore Air公司加工制造，目前在名為Hammacher Sch lemm er的網(wǎng)店進(jìn)行銷售。作為地球上第一款飛行自行車，Paravelo完美地把超小型飛行器和三輪自行車結(jié)合在一起。更重要的是，Paravelo采用生物燃料作為驅(qū)動能源，所以是一款環(huán)境友好型的飛行交通工具。

Paravelo的基礎(chǔ)組件是一個外觀酷炫的折疊自行車，尾部連接一輛拖車，之上安裝輕型風(fēng)扇和織物定風(fēng)翼。兩沖程發(fā)動機(jī)可以保證自行車在飛行過程中的速度達(dá)到40公里/小時，滿油箱燃料可以支持其飛行120公里。因?yàn)镻aravelo被設(shè)計(jì)用于極低高度下飛行，所以消費(fèi)者不用考慮申請飛行執(zhí)照的問題；而且用戶也絕對禁止踩著自行車上升到超過1200米的高度。當(dāng)Paravelo在地面上的時候，它就是一款普通的自行車，寬度1.2米；收起定風(fēng)翼，人們就可以騎著它在交通流中穿梭。

Design of A New Type Structure of Folding Step in Heavy O ff-road Vehicle

Wei Jinlin, Tan Junliang, Wang Chaoguang
（1,2.Shaanxi Heavy Duty Automobile Co. Ltd, Shaanxi Xi’an 710200）

We usually design first step of heavy off-road vehicle can be dynamic, on account of heavy off-road vehicle works in very complex environment, so the folding step must be dependable and serviceable. A new type of folding step’s structure w ill be described on this article.

off-road vehicle; activity; active step

U463.85

A

1671-7988(2014)06-82-03

魏金琳，就職于陜西重型汽車有限公司。