便攜可調(diào)式底盤維修平板車設(shè)計*

張燕軍，周厚強，朱云博，王冠群

(武漢軍械士官學(xué)校，湖北 武漢 430075)

1 引言

隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭機械化、信息化程度的提高，為打贏現(xiàn)代高科技戰(zhàn)爭，必須提高武器裝備的戰(zhàn)場生存能力，因此很多武器系統(tǒng)都配備相應(yīng)的輪式底盤作為作戰(zhàn)載體，使其具備快速戰(zhàn)場機動性［1］。目前，我軍裝備機械化、信息化程度已大幅度提高，裝備機動性能的提高離不開大量底盤作為武器系統(tǒng)載體這個前提條件。隨著底盤作為武器系統(tǒng)載體大量配備部隊，底盤的維護保障，已成為我軍出現(xiàn)的一個新課題。

目前，我軍配備特種底盤的部隊都相應(yīng)設(shè)有底盤維修技師，各類底盤經(jīng)過長期的作戰(zhàn)訓(xùn)練難免出現(xiàn)各種故障，即使底盤處于完好技術(shù)狀態(tài)，也需要根據(jù)行駛里程或時間進行必要的維護保養(yǎng)。對于車輛的各類維護保養(yǎng)最好配備相應(yīng)的維修地溝，但實踐中難以滿足上述條件，如底盤在野外訓(xùn)練中遇到故障進行戰(zhàn)場搶修時，如果車橋、分動器發(fā)生故障就需要從底盤下端進行維修，此工況就需要使用底盤維修平板車來滿足維修需要，使維修人員能夠躺下進入底盤下端進行維修，現(xiàn)在市場上的底盤維修平板車僅能滿足車輛人體平躺進入車輛下端，對于野外底盤維修作業(yè)，人體在平躺狀態(tài)可能無法找到故障點或保養(yǎng)點，即使找到也必須依靠人體腰部肌肉用力使上身仰起以此滿足需要，但這樣容易造成人員短時間疲勞，極易導(dǎo)致安全事故，總之依靠現(xiàn)有的底盤維修平板車進行車輛野外維修時，極易造成人員疲勞及安全事故，迫切需要一種能夠根據(jù)在底盤下端維修時方便調(diào)節(jié)人體上身仰起角度的便攜式底盤維修平臺。

針對目前軍內(nèi)外底盤維修技師在底盤下端維修作業(yè)的現(xiàn)狀，本著“以人為本”的設(shè)計理念，設(shè)計制作一種成本低、操作簡單、方便可調(diào)的便攜式車輛維修平臺具有十分重要的現(xiàn)實意義。

2 便攜可調(diào)式底盤維修平臺方案設(shè)計

2.1 功 能

經(jīng)過部隊維修分隊實際調(diào)查，該車輛便攜式維修平臺主要應(yīng)具備以下功能:①實現(xiàn)人體背部仰起角度調(diào)節(jié)，即根據(jù)情況自由仰起和躺下;②實現(xiàn)人體背部調(diào)節(jié)時，其調(diào)節(jié)速度和人體背部仰起角度均可由自身控制，控制過程方便省力;③維修平臺在底盤下端位置可維修人員自身自由控制;④人體所躺部位即維修平臺上端面人性化設(shè)計，增加維修人員的舒適度［2］;⑤重量輕便、便于攜帶，在野戰(zhàn)條件下可作為簡易行軍床，做到用途多樣化。

2.2 工作原理

便攜可調(diào)式維修平板車的核心目的是在維修過程中，實現(xiàn)人員背部可以根據(jù)維修位置需要隨意調(diào)節(jié)背部的抬起角度。如圖1所示，便攜可調(diào)式維修平板車中實現(xiàn)背部抬起角度的原理就是將外來力矩(外來力距包括:手力矩或電動機力矩，為增加實用性本車采用手力矩)轉(zhuǎn)化為實現(xiàn)背部通過靠背1抬起的力矩。整個力矩傳遞過程是通過多個傳動副實現(xiàn)的，首先輸入端搖臂軸5與螺桿4之間的力矩傳遞通過錐齒輪傳動副7實現(xiàn)，同時螺桿4既是錐齒輪傳動副7的輸出端，同時又成為螺旋傳動副(螺桿4與螺母3組成)的輸入端，力矩通過螺旋傳動副傳遞給支撐桿2，支撐桿2的下端與螺母3鉸連接，故螺桿4的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成支撐桿2下端的往復(fù)直線運動。支撐桿2的上端與靠背1鉸連接，因此支撐桿2下端在做往復(fù)直線運動的同時，其上端只能做繞O點旋轉(zhuǎn)運動，最終達到使靠背1繞O點順時針旋轉(zhuǎn)(靠背抬起)或逆時針旋轉(zhuǎn)(靠背放下)。為方便靠背的運動，在搖臂與搖臂軸之間用棘輪連接，實現(xiàn)雙向運動。圖1中A、B、C、D、E表示安裝軸承，螺桿4水平縱向布置，搖臂軸可根據(jù)水平橫向或垂直地面布置，本車為方便操作采用水平橫向布置。

圖1 調(diào)節(jié)裝置工作原理圖

2.3 結(jié) 構(gòu)

考慮到該系統(tǒng)的應(yīng)用對象是躺在底盤下進行維修操作的人員，既要方便人員操作，又要提高操作過程中的舒適度。維修平板車的整體骨架采用方鋼焊接而成，其組成結(jié)構(gòu)為2縱4橫，方鋼為20×20×2，在滿足載人前提下，設(shè)計長度為1 140 mm，寬為520 mm，由于人體重心原因，在前端增加一中縱梁。為提高該設(shè)備在底盤下端的作業(yè)空間，應(yīng)盡可能減低載人狀態(tài)的有效高度，同時為提高人體躺下的舒適度，將橫梁設(shè)計成向下端下凹形狀，橫梁下凹撓度為5 mm，這樣可大大減小平板車的有效垂直高度(載人時刻)，從而增加該設(shè)備的應(yīng)用空間。整體方鋼骨架上端安裝靠背和座位倆部分，其中靠背長度占到整體長度的約2/3，這可達到減小平板車體整長的目的，靠背上端增加頭枕，靠背和座位在包裹海綿基礎(chǔ)上制作，從而達到提高人員的舒適度，減少整體質(zhì)量。

如圖1所示的背部角度調(diào)節(jié)裝置就通過軸承安裝于方鋼骨架梁上，其中A、B軸承安裝于倆中橫梁中心位置，C、D軸承安裝與中縱梁與右側(cè)縱梁上，因此搖臂6也位于右側(cè)縱梁位置，便于人員操縱。支撐桿2上端的鉸接點固定于靠背1的中心線上。以靠背1從水平位置旋轉(zhuǎn)到與水平位置75°夾角為最大值(如果越接近于90°，反而增加人體背部的疲勞程度)，則靠背的旋轉(zhuǎn)范圍為0°～75°。以人員操縱方便為標(biāo)準(zhǔn)，搖臂6每次的搖起或落下的角度約90°，經(jīng)計算及實際驗證測量，搖臂升起或落下的角度約為90°，則在實際的使用過程中要把靠背提起到最大度75°，經(jīng)過輕松約15次左右搖臂動作就可達到規(guī)定要求。為增加使用過程中在地面上的自由度，在方鋼骨架下端安裝萬向輪［3］。

3 制作

為減低加工成本，盡量采用市場上的標(biāo)準(zhǔn)零部件，軸承、螺母、螺桿、搖臂等直接購買，平板車方鋼骨架，用常用方鋼經(jīng)過簡單切料加工直接焊接而成。萬向輪采用市場通用萬向輪，整體骨架與萬向輪之間采用螺栓連接，方便拆卸?？勘澈妥煌瑯佑煞戒撛诎＞d基礎(chǔ)上制作，以達到減輕整車質(zhì)量的目的，經(jīng)測量整車質(zhì)量約7 kg，一個普通維修人員就可輕松提起，這樣不但在實際快速維修中便攜可靠，而且人體躺在靠背上舒適度較強，靠背水平放置時，維修平板車可用作簡易行軍床?？勘撑c整體方鋼骨架之間通過軸承連接，方便靠背旋轉(zhuǎn)起落運動，座位與整體方鋼骨架之間直接焊接，增加整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。搖臂和搖臂軸之間套筒連接，方便使用與拆卸攜帶。圖2為制作成品。

圖2 便攜可調(diào)式底盤維修平板車成品圖

便攜可調(diào)式底盤維修平臺由最初的僅是提出實現(xiàn)背部仰起一定角度即可，到經(jīng)多次完善試驗改進，可將其功能簡述如下:背部抬起高度可調(diào)、操作方便、整車行動自由、兼用特殊行軍床，尤其是其輕便便攜，可方便實現(xiàn)多種應(yīng)用場合。

4 結(jié)論

在設(shè)計中采用標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計，可減少制造成本，在一定意義上可以解決大型車輛維修人員在野外作業(yè)過程中，由于長時間仰腰而導(dǎo)致的身體疲勞和安全事故，解決一些缺乏維修地溝條件的底盤維修場地的缺陷，降低設(shè)備成本。本設(shè)備可廣泛應(yīng)用各種大型特種車輛及工程、運輸車輛等［4］。另外作為力矩的輸入端，可根據(jù)需要改進用電機等裝置帶動，這就需要所需配備的車輛有相應(yīng)的電源插口，這樣平板車的整體骨架就需要做一定改動設(shè)計，在此不再贅述。筆者的闡述對車輛維修裝備的開發(fā)提供了一定借鑒作用。

［1］ 孫東江，韓 愈.搞好部隊快速機動車輛裝備技術(shù)保障的思考［J］.汽車運用，2005(10):21.

［2］ 陳 波，王德玉.醫(yī)用翻身床設(shè)計［J］.機械，2007(9):20-23.

［3］ 程鵬遠，李慶生.升起車輪在機動車維修中的作用［J］.農(nóng)機使用與維修，2011(1):54-55.

［4］ 李小波，周廷美.輪胎式錨固鉆車底盤的研究與開發(fā)［J］.機械研究與應(yīng)用，2009(5):18-22.