某裝甲車頂艙蓋設(shè)計與研究

靳云云，靳永剛，王科敏，閆柱

（1.陜西保利特種車制造有限公司，陜西 西安 710201；2.陜西汽車集團(tuán)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，陜西 西安 710200）

關(guān)鍵字：裝甲；軍事行動；開啟關(guān)閉；密封；生存力

引言

在軍事行動中，裝甲車乘員艙中的戰(zhàn)士需要及時了解周邊環(huán)境及戰(zhàn)爭形勢。掀啟式乘員艙頂艙蓋可方便戰(zhàn)士進(jìn)行軍事活動及危急情況逃生。頂艙蓋的開啟及關(guān)閉是設(shè)計的難點。頂艙蓋開啟過程中受彈簧力作用可減少戰(zhàn)士手推用力。此結(jié)構(gòu)可用于武警車，裝甲車，軍隊作戰(zhàn)車以及有逃生應(yīng)急需求的特種車輛。

1 系統(tǒng)組成

頂艙蓋系統(tǒng)由頂艙蓋鉸鏈裝置、頂艙蓋、頂艙蓋鎖緊裝置、頂艙蓋窗內(nèi)外把手。頂艙蓋系統(tǒng)圖如圖1 所示。

圖1 頂艙蓋系統(tǒng)圖

2 系統(tǒng)工作原理

乘員通過旋轉(zhuǎn)鎖緊機(jī)構(gòu)的把手過氣支撐死點之后，頂窗鎖緊裝置可輕松打開。頂蓋在扭轉(zhuǎn)彈簧助力作用下開啟至限位器處，開啟動作完成。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 頂艙蓋鉸鏈裝置設(shè)計

頂艙蓋鉸鏈裝置設(shè)計是整個頂艙蓋設(shè)計的難點。頂艙蓋鉸鏈裝置不僅要保證艙蓋開啟時操作員開啟省力，還需保證頂艙蓋與限位器合理接觸。頂艙蓋鉸鏈裝置包括鉸鏈臂、鉸鏈旋轉(zhuǎn)軸、鉸鏈旋轉(zhuǎn)軸安裝支座、扭轉(zhuǎn)彈簧、頂蓋開啟限位器、扭轉(zhuǎn)彈簧初始角調(diào)節(jié)裝置。頂艙蓋鉸鏈裝置如圖2 所示。

圖2 頂艙蓋鉸鏈裝置

3.1.1 扭轉(zhuǎn)彈簧設(shè)計

艙蓋開啟工作最大力矩Tn=39416.1 N·mm

艙蓋開啟工作最小力矩T1=19708.07N·mm

定義彈簧自由狀態(tài)輪廓角120°

彈簧工作狀態(tài)：

艙門關(guān)閉狀態(tài)，彈簧扭轉(zhuǎn)角120°-84.5°=35.5°

艙門開啟到100°狀態(tài)，彈簧扭轉(zhuǎn)角φ=120°-12.31°=107.6°

初選材料60Si2Mn，暫定彈簧纏繞比C=6，

許用彎曲應(yīng)力：σBP=1000MPa

彈簧中經(jīng)D 及旋繞比C

彈簧圈數(shù)n

彈簧節(jié)距t=d+δ,δ=0.5,t=8+0.5=8.5

彈簧自由長度H0=nt+d=13×8.5+8=118.5

硬度45～50HRC

3.2 頂艙蓋設(shè)計

頂艙蓋由鉸鏈臂與艙蓋焊接而成。頂艙蓋內(nèi)有保溫隔熱裝飾板。頂艙蓋如圖3 所示。

圖3 頂艙蓋

3.3 頂艙蓋鎖緊裝置設(shè)計

3.3.1 頂艙蓋鎖緊裝置設(shè)計是頂艙蓋的重點

頂艙蓋鎖緊裝置需易開啟易關(guān)閉。頂艙蓋鎖緊裝置包括連桿機(jī)構(gòu)、氣支撐、頂絲鎖點、把手限位塊。頂艙蓋鎖緊裝置如圖4 所示。

圖4 頂艙蓋鎖緊裝置

3.3.2 頂艙蓋鎖緊裝置運動分析

Catia 中DMU 運動分析，右鎖點及把手桿與頂窗固定點旋轉(zhuǎn)，中間連桿與右鎖點及把手桿旋轉(zhuǎn)，中間連桿與右鎖點旋轉(zhuǎn)，左鎖點與頂窗固定點旋轉(zhuǎn)，右鎖點及把手桿與氣支撐球頭外殼1 旋轉(zhuǎn)，氣支撐球頭外殼1 與球頭桿1 球面運動，氣支撐球頭外殼2 與球頭桿2 球面運動，氣支撐氣筒與活塞桿棱形運動，五個旋轉(zhuǎn)運動副，兩個球面運動副，一個菱形活動。驅(qū)動為把手繞左鎖點固定點順時針旋轉(zhuǎn)39°。

開啟過程中右鎖點及把手桿與頂窗固定點旋轉(zhuǎn)運動軌跡如圖5 所示：

圖5 右鎖點運動軌跡

開啟過程中右鎖點及把手桿與氣支撐球頭外殼1 旋轉(zhuǎn)運動軌跡如圖6 所示：

圖6 氣支撐旋轉(zhuǎn)運動軌跡

左鎖點與頂窗固定點旋轉(zhuǎn)運動軌跡如圖7 所示：

圖7 左鎖點運動軌跡

氣支撐氣筒與活塞桿棱形運動軌跡如圖8 所示：

圖8 氣支撐活塞桿運動軌跡

選定氣支撐自由狀態(tài)即最長狀態(tài)Lmax=238mm，可極限壓縮至Lmin=158mm。

氣支撐安裝狀態(tài)LS=188.8mm，y 運動過程極限壓縮位置LJ=181.8mm，可判斷LJ＞Lmin+15，從運動軌跡看運動過程中氣支撐安裝狀態(tài)LS=188.8mm 為氣支撐最長狀態(tài)。LS＜Lmax+15?？膳袛鄽庵芜\動軌跡符合設(shè)計要求。

4 密封性設(shè)計

頂艙蓋密封防水性需達(dá)到裝甲車輛實驗規(guī)程第70 部分：淋雨試驗要求。

5 總結(jié)

本文介紹了頂艙蓋結(jié)構(gòu)功能及設(shè)計重點，此種頂窗結(jié)構(gòu)功能可靠，設(shè)計簡單，制造成本低，適用性強(qiáng)。