一種軍用卡車頂窗蓋鎖緊機構(gòu)設(shè)計

張光宇，于洪亮，閆博，李沖天

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一種軍用卡車頂窗蓋鎖緊機構(gòu)設(shè)計

張光宇，于洪亮，閆博，李沖天

（陜西重型汽車有限責(zé)任公司，陜西 西安 710200）

軍用頂窗蓋是汽車的重要組成部分，它不僅為駕駛室通風(fēng)和士兵觀察地形提供方便，更是逃生的重要通道。其鎖緊機構(gòu)的操縱便利性、可靠性顯得尤為重要。文章涉及一種汽車頂窗蓋的鎖緊機構(gòu)。該鎖緊機構(gòu)利用滾輪結(jié)構(gòu)減小鎖柱與簧片之間的摩擦力，同時使用彈簧結(jié)構(gòu)對縱向壓緊力進行補償，使用起來更加省力并能夠快速的鎖緊和打開頂窗。

頂窗蓋；鎖緊裝置；彈簧；滾輪

前言

民用卡車天窗普遍啟動方式為用起翹機構(gòu)或氣撐桿，使天窗后部起翹，前部開啟，打開角度較小。其基本功能為去除駕駛室內(nèi)污濁空氣，使駕駛室內(nèi)陽關(guān)充足，并且保證駕駛員的頭腦清醒提高行車安全系數(shù)。軍用卡車天窗在兼顧民車天窗功能外，還必須具有逃生功能，以及為士兵觀察地形提供窗口。其鎖緊機構(gòu)操作便利性、可靠性顯得尤為重要。故設(shè)計該鎖緊機構(gòu)。

1 鎖緊機構(gòu)形式

1.1 鎖緊機構(gòu)工作內(nèi)容

根據(jù)頂窗蓋靈活開啟關(guān)閉的要求，以及駕駛室內(nèi)空間相關(guān)參數(shù)進行設(shè)計，具體包括：

1）鎖緊機構(gòu)零部件剛強度滿足各種工況的使用要求。

2）鎖緊機構(gòu)設(shè)置限位裝置，處于開啟或關(guān)閉時，保持機構(gòu)限位可靠性。

3）鎖緊機構(gòu)進行省力結(jié)構(gòu)設(shè)計，且保持結(jié)構(gòu)的運行穩(wěn)定性。

4）鎖緊機構(gòu)手柄需考慮人機交互性，且必須保證乘員頭部空間。

1.2 鎖緊機構(gòu)工作原理

如圖1所示，彈簧片通過六角沉頭螺栓固定在固定支架上，組成鎖緊機構(gòu)的限位部分，黃銅滾輪通過六角頭螺栓與手柄連接，擋塊和彈簧通過鎖緊螺栓與手柄連接，組成鎖緊機構(gòu)的手柄操作部分。擋塊與鎖緊螺栓為固定連接，保證手柄可以進行靈活轉(zhuǎn)動。鎖緊機構(gòu)的限位部分與頂蓋圈梁固定連接，鎖緊機構(gòu)的手柄總成與天窗蓋固定連接。在使用時將天窗蓋關(guān)閉，然后操作鎖緊機構(gòu)的手柄，將天窗蓋鎖緊。

圖1 鎖緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

1.3 鎖緊機構(gòu)總成及零部件

圖2 鎖緊機構(gòu)拆解示意圖

1六角沉頭螺栓 2 固定支架 3 簧片 4 六角頭螺栓 5墊片6 黃銅滾輪 7 擋塊 8手柄 9彈簧 10墊片11鎖緊螺栓

2 鎖緊機構(gòu)設(shè)計

根據(jù)汽車人機工程學(xué)操縱裝置的原則可知，操作裝置的設(shè)計應(yīng)使操作者安全、準(zhǔn)確、迅速、舒適、方便的操作，不產(chǎn)生早期疲勞。

2.1 鎖止手柄設(shè)計

圖3 手柄示意圖

如圖3所示，參考汽車人機工程學(xué)，根據(jù)人手尺寸，設(shè)計出鎖柄直線長度為90毫米，隔套高度為18毫米，鎖柄至頂窗蓋內(nèi)襯最小距離為22.2毫米，依據(jù)頂窗蓋部位空間設(shè)計出如圖形狀。通過三維數(shù)模裝配后分析，手柄位置最低點位于頂蓋窗塑料把手最低點之上，手柄運動校核后與除限位器外其它邊界不發(fā)生干涉現(xiàn)象。經(jīng)實際裝車驗證，手指位置距頂蓋內(nèi)襯空間余量5毫米，手指處無干涉情況。扳動手柄時，鎖柄直線段有余量10毫米，滿足使用。且手柄位置高于頂窗蓋把手的最低位置，不傷害乘員頭部空間。

2.2 省力結(jié)構(gòu)設(shè)計

普遍鎖緊機構(gòu)限位執(zhí)行器與限位器是采用滑動摩擦的連接形式，如圖4所示該機構(gòu)選用滾輪設(shè)計，將滑動摩擦化為滾動摩擦，大大降低摩擦產(chǎn)生的影響。滾輪材料選用黃銅材質(zhì)，具有耐磨可靠的力學(xué)性能，確保長時間使用鎖緊機構(gòu)后，限位執(zhí)行器仍可以正常使用。該結(jié)構(gòu)限位器選擇彈簧片結(jié)構(gòu)，可以補償螺旋彈簧產(chǎn)生的軸向壓力，同時具有限位快速、可靠的特點。經(jīng)過裝車驗證，該鎖緊機構(gòu)滿足正常使用要求。

圖4 限位器與限位執(zhí)行器示意圖

2.3 補償力設(shè)計

該補償力機構(gòu)由鎖桿、墊片及螺旋彈簧組成，起到了降低零部件誤差以及裝配誤差產(chǎn)生的影響。其核心部件為螺旋彈簧，需具有承受手柄自重以及壓緊手柄的功能。結(jié)合手柄重量0.5Kg和車輛各種工況，初步設(shè)計彈簧預(yù)緊力為三倍手柄自重15N。初始條件最小工作載荷為20N。

初始條件最小工作載荷P1為20N；最大工作載荷P2為80N；工作行程h為5毫米；彈簧外徑D2為16毫米；彈簧類型為Ⅱ類,疲勞次數(shù)為103—106次；端部結(jié)構(gòu)為端部并緊磨平，支撐圈為1圈；彈簧材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼絲C級。

彈簧材料直徑d及彈簧中徑D與有關(guān)參數(shù)

根據(jù)初始條件查機械設(shè)計手冊可知：

經(jīng)校核彈簧變形量、彈簧特性、共振驗算、疲勞強度驗算及穩(wěn)定性驗算，以上出初算數(shù)據(jù)滿足要求。通過裝車驗證，彈簧補償力滿足正常操作使用。圖5為彈簧工作圖。

3 結(jié)論

該鎖緊機構(gòu)設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)緊促，安全可靠，并且能夠直接提升人機系統(tǒng)的工作效率。其遵循汽車人機工程學(xué)中耐用性高、外觀美觀、運轉(zhuǎn)速度快以及人體各項機能習(xí)慣等要求。使該機構(gòu)的設(shè)計達到高度的宜人化。并且本機構(gòu)經(jīng)過實際裝車驗證，可靠性、操作穩(wěn)定性符合使用要求。

[1] Q/SQ 101044.20-2018駕駛室設(shè)計規(guī)范:第20部分:天窗系統(tǒng).

[2] 2004成大先等.機械設(shè)計手冊.第一版,北京化工出版社.

[3] 2010.8任金東.汽車人機工程學(xué).第一版,北京大學(xué)出版社.

The design for Locking Mechanism of Military Truck Top Cover

Zhang Guangyu, Yu Hongliang, Yan Bo, Li Chongtian

( Shaanxi Heavy Duty Automobile co. LTD, Shaanxi Xi'an 710200 )

Military top window cover is an important part of the car, it is not only for the ventilation of the cab and soldiers to observe the terrain to provide convenience, but also an important escape passage. The convenience and reliability of its locking mechanism are particularly important. This paper relates to a locking mechanism for the top window Cover of a car. The locking mechanism uses the roller structure to reduce the friction between the locking column and the spring structure to compensate the longitudinal compression force, which is more labor-saving and can quickly lock and open the roof window.

Top Cover; Locking Mechanism; Spring; Roller

U462

A

1671-7988(2019)08-189-03

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1671-7988(2019)08-189-03

張光宇（1982-），男，工程師，就職于陜西重型汽車有限責(zé)任公司，從事車身設(shè)計工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.08.058