10.16638/jki.1671-7988.2019.08.058
张光宇，于洪亮，闫博，李冲天
（陕西重型汽车有限责任公司，陕西西安710200）
摘要：军用顶窗盖是汽车的重要组成部分，它不仅为驾驶室通风和士兵观察地形提供方便，更是逃生的重要通道。其锁紧机构的操纵便利性、可靠性显得尤为重要。文章涉及一种汽车顶窗盖的锁紧机构。该锁紧机构利用滚轮结构减小锁柱与之间的摩擦力，同时使用弹簧结构对纵向压紧力进行补偿，使用起来更加省力并能够快速的锁紧和打开顶窗。 关键词：顶窗盖；锁紧装置；弹簧；滚轮
中图分类号：U462 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)08-189-03
The design for Locking Mechanism of Military Truck Top Cover真空度传感器
Zhang Guangyu, Yu Hongliang, Yan Bo, Li Chongtian
( Shaanxi Heavy Duty Automobile co. LTD, Shaanxi Xi'an 710200 )
Abstract: 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. Keywords: Top Cover; Locking Mechanism; Spring; Roller
CLC NO.: U462 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)08-189-03
前言
民用卡车天窗普遍启动方式为用起翘机构或气撑杆，使天窗后部起翘，前部开启，打开角度较小。其基本功能为去除驾驶室内污浊空气，使驾驶室内阳关充足，并且保证驾驶员的头脑清醒提高行车安全系数。军用卡车天窗在兼顾民车天窗功能外，还必须具有逃生功能，以及为士兵观察地形提供窗口。其锁紧机构操作便利性、可靠性显得尤为重要。故设计该锁紧机构。1 锁紧机构形式
1.1 锁紧机构工作内容
根据顶窗盖灵活开启关闭的要求，以及驾驶室内空间相关参数进行设计，具体包括：
1）锁紧机构零部件刚强度满足各种工况的使用要求。
2）锁紧机构设置限位装置，处于开启或关闭时，保持机构限位可靠性。
3）锁紧机构进行省力结构设计，且保持结构的运行稳定性。
4）锁紧机构手柄需考虑人机交互性，且必须保证乘员头部空间。 作者简介：张光宇（1982-），男，工程师，就职于陕西重型汽车有
中频炉炼钢限责任公司，从事车身设计工作。
车载卫生间189
190 1.2 锁紧机构工作原理
如图1所示，弹通过六角沉头螺栓固定在固定支架上，组成锁紧机构的限位部分，黄铜滚轮通过
六角头螺栓与手柄连接，挡块和弹簧通过锁紧螺栓与手柄连接，组成锁紧机构的手柄操作部分。挡块与锁紧螺栓为固定连接，保证手柄可以进行灵活转动。锁紧机构的限位部分与顶盖圈梁固定连接，锁紧机构的手柄总成与天窗盖固定连接。在使用时将天窗盖关闭，然后操作锁紧机构的手柄，将天窗盖锁紧。
图1 锁紧机构结构示意图
1.3 锁紧机构总成及零部件
图2 锁紧机构拆解示意图
银包金1六角沉头螺栓 2 固定支架 3 4 六角头螺栓 5垫片 6 黄铜滚轮 7 挡块 8手柄 9弹簧 10垫片11锁紧螺栓
2 锁紧机构设计
根据汽车人机工程学操纵装置的原则可知，操作装置的设计应使操作者安全、准确、迅速、舒适、方便的操作，不产生早期疲劳。 2.1 锁止手柄设计
图3 手柄示意图
如图3所示，参考汽车人机工程学，根据人手尺寸，设计出锁柄直线长度为90毫米，隔套高度为18毫米，锁柄至顶窗盖内衬最小距离为22.2毫米，依据顶窗盖部位空间设计出如图形状。通过三维数模装配后分析，手柄位置最低点位于顶盖窗塑料把手最低点之上，手柄运动校核后与除限位器外其它边界
不发生干涉现象。经实际装车验证，手指位置距顶盖内衬空间余量5毫米，手指处无干涉情况。扳动手柄时，
锁柄直线段有余量10毫米，满足使用。且手柄位置高于顶窗盖把手的最低位置，不伤害乘员头部空间。 2.2 省力结构设计
普遍锁紧机构限位执行器与限位器是采用滑动摩擦的连接形式，如图4所示该机构选用滚轮设计，将滑动摩擦化为滚动摩擦，大大降低摩擦产生的影响。滚轮材料选用黄铜材质，具有耐磨可靠的力学性能，确保长时间使用锁紧机构后，限位执行器仍可以正常使用。该结构限位器选择弹结构，可以补偿螺旋弹簧产生的轴向压力，同时具有限位快速、可靠的特点。经过装车验证，该锁紧机构满足正常使用要求。
图4 限位器与限位执行器示意图
2.3 补偿力设计
该补偿力机构由锁杆、垫片及螺旋弹簧组成，起到了降低零部件误差以及装配误差产生的影响。其核心部件为螺旋弹簧，需具有承受手柄自重以及压紧手柄的功能。结合手柄重量0.5Kg 和车辆各种工况，初步设计弹簧预紧力为三倍手柄自重15N 。初始条件最小工作载荷为20N 。
初始条件最小工作载荷P 1为20N ；最大工作载荷P 2为
80N ；工作行程h 为5毫米；弹簧外径D 2为16毫米；弹簧类型为Ⅱ类，疲劳次数为103
—106
次；端部结构为端部并紧磨平，支撑圈为1圈；弹簧材料为碳素结构钢丝C 级。
初算弹簧刚度P '
指纹保管箱
工作极限载荷P j
弹簧材料直径d 及弹簧中径D 与有关参数 根据初始条件查机械设计手册可知：
图5 弹簧工作图
有效圈数n 总圈数n 1
弹簧刚度P '
工作极限载荷下的变形量F j
（下转第218页）
下图是皮纹深度对应的脱模角度，仅供参考。不同皮纹厂的要求、水平也会有差异，具体数值以皮纹厂要求为准。 图10 皮纹深度和脱模角度的对应表
（2）分型线光边预留
建议分型线有0.3mm，0.5mm，1.0mm边距预留。
否者有飞边风险，分型面易碰伤等。留边距，可以有效减少皮纹损伤。且在分型面碰伤的情况下便于修理。
5 皮纹加工前模具表面要求
（1）清除皮纹加工区域内所有火花纹、焊接点、抛光痕及机械加工痕迹。
（2）模具表面光洁度，蚀纹面抛光要求，凡需要蚀刻面至少抛光到#800砂纸。
（3）完全的拆模，仅需要加工纹理的模仁型腔、滑块等。
（4）滑块和镶块需用螺丝锁死。
（5）理解对模具特殊区域的特殊要求，与分型线的边距、碰穿位有准确的画线、深度渐变等。
6 总结
不同皮纹厂做出来的皮纹肯定不一样。皮革纹，要相同的皮纹走向。颗粒状皮纹和规则皮纹，要皮纹深度基本接近。相互匹配的零件，皮纹光泽要基本接近。
如为了整体匹配部件具有同一风格装饰效果纹理，各模具型腔所用的材料要相同这样才能确保各产品纹理效果的一致。如果材质不一时请告诉蚀纹厂商准确材质以及硬度。
对于汽车用皮纹塑料件来讲，如果离开了皮纹，单单谈颜是没有意义的，因为皮纹的粗细，深浅对颜是有影响的。
相邻区域零部件，同样一种皮纹，建议采用同一个皮纹供应商等等。
（上接第190页）
节距t
自有高度H0
螺旋角α
展开长度L
经校核弹簧变形量、弹簧特性、共振验算、疲劳强度验算及稳定性验算，以上出初算数据满足要求。通过装车验证，弹簧补偿力满足正常操作使用。图5为弹簧工作图。
3 结论
该锁紧机构设计合理，结构紧促，安全可靠，并且能够直接提升人机系统的工作效率。其遵循汽车人机工程学中耐用性高、外观美观、运转速度快以及人体各项机能习惯等要求。使该机构的设计达到高度的宜人化。并且本机构经过实际装车验证，可靠性、操作稳定性符合使用要求。
参考文献
自动线喷涂[1] Q/SQ 101044.20-2018驾驶室设计规范：第20部分：天窗系统.
[2] 2004成大先等.机械设计手册.第一版，北京化工出版社.
[3] 2010.8任金东.汽车人机工程学.第一版，北京大学出版社.
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