某装甲车顶舱盖设计与研究

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10.16638/ki.1671-7988.2019.15.032
某装甲车顶舱盖设计与研究
靳云云1，靳永刚1，王科敏1，闫柱2
（1.陕西保利特种车制造有限公司，陕西 西安 710201； 2.陕西汽车集团有限责任公司技术中心，陕西 西安 710200）
摘 要：在各种军事行动中，战士能够轻松打开顶舱盖巡视周围环境必要时进行军事攻击。

顶舱盖具有易开启易关闭的功能且能够严格密封。

顶舱盖可提高战士战场生存力。

关键字：装甲；军事行动；开启关闭；密封；生存力
中图分类号：E923.1 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)15-87-03
Design and research on the roof of an armored vehicle
Jin YunYun 1, Jin Yonggang 1, Wang Kemin 1, Yan Zhu 2
( 1.Shaanxi Poly Special Vehicle Manufacturing Co., Ltd., Shaanxi Xi ’an 710201; 2.Technical Center of Shaanxi Automobile Group Co., Ltd., Shaanxi Xi ’an 710200 )
Abstract: In various military operations, soldiers can easily open the roof hatch to patrol around the surrounding environ -ment when necessary to carry out military attacks. The roof hatch has the function of being easy to open and close and can be sealed strictly. The roof hatch can improve the survivability when the soldier's in the battlefield. Keywords: Armored; Military operations; Open; Close; Seal survivability CLC NO.: E923.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)15-87-03
引言
在军事行动中，装甲车乘员舱中的战士需要及时了解周边环境及战争形势。

掀启式乘员舱顶舱盖可方便战士进行军事活动及危急情况逃生。

顶舱盖的开启及关闭是设计的难点。

顶舱盖开启过程中受弹簧力作用可减少战士手推用力。

此结构可用于武警车，装甲车，军队作战车以及有逃生应急需求的特种车辆。

1 系统组成
顶舱盖系统由顶舱盖铰链装置、顶舱盖、顶舱盖锁紧装置、顶舱盖窗内外把手。

顶舱盖系统图如图1所示。

图1 顶舱盖系统图
2 系统工作原理
乘员通过旋转锁紧机构的把手过气支撑死点之后，顶窗锁紧装置可轻松打开。

顶盖在扭转弹簧助力作用下开启至限位器处，开启动作完成。

3 系统设计
3.1 顶舱盖铰链装置设计
顶舱盖铰链装置设计是整个顶舱盖设计的难点。

顶舱盖
作者简介：靳云云，就职于陕西保利特种车制造有限公司。

汽车实用技术
88 铰链装置不仅要保证舱盖开启时操作员开启省力，还需保证顶舱盖与限位器合理接触。

顶舱盖铰链装置包括铰链臂、铰链旋转轴、铰链旋转轴安装支座、扭转弹簧、顶盖开启限位器、扭转弹簧初始角调节装置。

顶舱盖铰链装置如图2所示。

图2 顶舱盖铰链装置
1-扭转弹簧2-铰链旋转轴3-铰链旋转轴安装支座 4-顶盖开启限位器
5-扭转弹簧初始角调节装置
3.1.1 扭转弹簧设计
舱盖开启工作最大力矩T n =39416.1 N •mm 舱盖开启工作最小力矩T 1=19708.07N •mm 定义弹簧自由状态轮廓角120° 弹簧工作状态：
舱门关闭状态，弹簧扭转角120°-84.5°=35.5° 舱门开启到100°状态，弹簧扭转角φ=120°-12.31°=107.6°
初选材料60Si 2Mn ，暂定弹簧缠绕比C=6，
许用弯曲应力：σBP =1000MPa 钢丝直径
弹簧中经D 及旋绕比
C
弹簧圈数n
，取整数值n=13
弹簧刚度
最大工作扭矩时扭转角
最小工作扭矩时扭转角
实际最小工作扭矩
工作极限弯曲应力
工作极限扭矩
工作极限扭转角
弹簧节距t=d+δ,δ=0.5,t=8+0.5=8.5 弹簧自由长度H 0=nt+d=13×8.5+8=118.5 螺旋
角
最小稳定性指标
硬度45～50HRC
3.2 顶舱盖设计
顶舱盖由铰链臂与舱盖焊接而成。

顶舱盖内有保温隔热装饰板。

顶舱盖如图3所示。

图3 顶舱盖
1-顶舱盖 2-顶舱盖铰链臂
3.3 顶舱盖锁紧装置设计
3.3.1 顶舱盖锁紧装置设计是顶舱盖的重点
顶舱盖锁紧装置需易开启易关闭。

顶舱盖锁紧装置包括连杆机构、气支撑、顶丝锁点、把手限位块。

顶舱盖锁紧装置如图4所示。

图4 顶舱盖锁紧装置
1.连杆机构
2.气支撑
3.顶丝锁点
4.把手
5.把手限位块
3.3.2 顶舱盖锁紧装置运动分析
Catia 中DMU 运动分析，右锁点及把手杆与顶窗固定点旋转，中间连杆与右锁点及把手杆旋转，中间连杆与右锁点旋转，左锁点与顶窗固定点旋转，右锁点及把手杆与气支撑球头外壳1旋转，气支撑球头外壳1与球头杆1球面运动，气支撑球头外壳2与球头杆2球面运动，气支撑气筒与活塞杆棱形运动，五个旋转运动副，两个球面运动副，一个菱形活动。

驱动为把手绕左锁点固定点顺时针旋转39°。

开启过程中右锁点及把手杆与顶窗固定点旋转运动轨迹如图5所示：
图5 右锁点运动轨迹
开启过程中右锁点及把手杆与气支撑球头外壳1旋转运动轨迹如图6所示：
靳云云 等：某装甲车顶舱盖设计与研究
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图6 气支撑旋转运动轨迹
左锁点与顶窗固定点旋转运动轨迹如图7所示：
图7 左锁点运动轨迹
气支撑气筒与活塞杆棱形运动轨迹如图8所示：
图8 气支撑活塞杆运动轨迹
选定气支撑自由状态即最长状态L max =238mm ，可极限压缩至L min =158mm 。

气支撑安装状态L S =188.8mm ，y 运动过程极限压缩位置L J =181.8mm ，可判断L J ＞L min +15，从运动轨迹看运动过程
中气支撑安装状态L S =188.8mm 为气支撑最长状态。

L S ＜L max +15。

可判断气支撑运动轨迹符合设计要求。

4 密封性设计
顶舱盖密封防水性需达到装甲车辆实验规程第70部分：淋雨试验要求。

5 总结
本文介绍了顶舱盖结构功能及设计重点，此种顶窗结构功能可靠，设计简单，制造成本低，适用性强。

参考文献
[1] 成大先.机械设计手册第五版第3卷.化学工业出版社.2015年1
月,第11-9页.
[2] GJB 59.70-2004.装甲车辆实验规程第70部分:淋雨试验.总装备部
军标出版发行部出版.。