一种新型重型越野汽车的可活动上车踏板结构设计

魏金琳，谭俊良，王朝广

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

一种新型重型越野汽车的可活动上车踏板结构设计

魏金琳，谭俊良，王朝广

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

重型越野汽车通常需要将第一阶上车踏板设计成活动的。由于重型越野汽车的使用环境非常复杂，因此活动上车踏板需要性能可靠耐用。本文所描述了这样一种新结构上车踏板。

重型越野汽车；可活动；一阶踏板

CLC NO.:U463.85Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)06-82-03

前言

重型越野汽车的行驶路况比较复杂，一般驾驶室高度都比较高，为方便司乘人员上下车方便，一般要在驾驶室外加装2～3阶上车踏板，第一阶上车踏板的高度一般在700～750mm间，为了不影响到车辆的接近角，增大车辆跨越障碍物的能力，这就要求将第一阶上车踏板设计成可活动的。目前国内常见的活动踏板有非金属和金属两类。非金属类踏板以有机聚合类物为主（如图1-a），存在材料成本高，耐低温性差等缺点；金属类又分钢丝绳吊挂活动踏板和钣金（或铝合金压铸）铰链踏板（如图1-b、1-c），钢丝绳吊挂踏板结构简单成本较低，但是钢丝绳存在锈蚀、磨损和严重撞击后产生永久变形后不复位，同时由于钢丝绳没有铅垂向的稳定性，易导致使用者在上下车时因活动踏板摆动而导致碰伤小腿的事故发生。目前国内常见的钣金铰链机构的活动踏板大多存在运动机构设计不够合理、运动轨迹存在多种可能性、运动机构间隙大晃动明显等缺点，或者没有足够的定位约束而导致踏板易产生来回摆钟运动等问题。

1、概述

本文所论述这种新型结构的活动踏板，其主要部件为槽型钣金冲压成型的四连杆结构（如图1-d），AD杆固定于汽车驾驶室下端，AB杆和CD杆为直杆，BC杆为L型杆。这种结构具有重量轻，结构强度高，易于批量生产，旋转铰链结构简单可靠等优点。其运动轨迹如图2-a所示，当车辆前进遇到障碍物时所产生的外力推动活动踏板前端AB杆绕A点旋转运动，后端CD杆绕D点被动旋转运动，BC杆在AB杆驱动下绕B点和C点跟随旋转运动，踏板最大抬升高度为h1，合理设计C点位置，可以使h1的最大值为H/2。跨越障碍物后，外力作用消失，活动上车踏板受自身重力作用下，AB连杆绕A点顺时针旋转运动，CD杆也绕D点顺时针旋转运动，直至活动上车踏板将达到初始稳定状态，恢复原位的限位机构将在本文末尾详细描述。图2-b所示为一种六连杆机构的活动上车踏板，在与本文所描述这种新型踏板比较可以看出（图2-a）同样高度H、同样距离b的情况下，h2要明显小于h1，并且由于此类六连杆机构存在多个自由度，其运动轨迹存在很多不确定性，因此该类机构有在运动中卡死不运动或者不回位的可能性。图1-a和图1-b所示两种简易上车踏板其跨越障碍物高度h要更小，这里不再分析。由此可见，本文所论述这种新型结构的活动踏板具有单一的运动轨迹，且跨越障碍物能力也最大。

下面着重阐述这种新型结构的活动踏板的铰链旋转机构原理，图3为C点连杆旋转装配放大剖视图，如图所示件1和件6绕轴（件3）相对旋转运动，件3与件6通过件4紧固，件2可以有效消除多余的装配间隙。由于越野汽车行驶环境较为恶劣，为防止件4变形导致整个活动上车踏板运动灵活性失效，因此推荐使用10.8级M10的高强度螺栓，并且安装时使用螺纹紧固胶防松。为保证踏板运动灵活可靠，衬套的长度设计很重要，因为这确定了旋转副运动的间隙δ的大小，δ较大时其运动灵活性好但是连杆间的自由间隙会增大，这会导致活动上车踏板晃动明显且出现异响等问题。根据实际生产试装经验，在尺寸选择上，δ值取1～1.5mm为宜。

本文所述踏板的另一个设计要点是连杆AB与水平面成应该小于90度，且连杆CD与水平面不小于90度，这样整个上车活动踏板的重心就不在其踏板的几何重心，由自身重力产生的重力矩始终具有促使活动上车踏板往回运动的趋势，直至恢复初始平衡位置后，其AB杆在重力作用下，连杆AB绕A点顺时针继续旋转运动时，拉动BC杆的远端绕C点逆时针运动，CD杆也绕C点顺时针旋转运动，当BC杆也绕C点逆时针旋转运动并在限位面（图3）接触，活动上车踏板限位后达到稳定状态。如果活动上车踏板重量较轻，踏板自身重力不足以使得踏板恢复初始位置时，可通过在旋转轴上增加扭簧的办法解决（优先选取A点或D点，如图4），需要注意的是扭簧的扭力太小可能达不到效果，但如果扭力太大的话上车活动踏板复位力太大会产生机械噪声。根据实际生产经验，扭簧的最大位移处的扭力选取为5--8Nm为宜。

2、总结

由上所述，本文所述的活动上车踏板的结构简单，运动灵活，复位可靠，造型美观。由于连杆铰链的跨度较大，铰链的衬套配合间隙小且运动灵活，所以运动机构自身晃动间隙小；另外由于该机构占用行驶系的空间也最小，跨越障碍物能力也最好，尤其适用于各类紧凑型越野汽车前悬的第一阶活动上车踏板。

[1] 孙恒等《机械原理》北京：高等教育出版社，2006.

[2] 刘惟信《汽车设计》北京：清华大学育出版社，2001.

[3] 郭竹亭《汽车车身设计》吉林：吉林科学技术出版社，2006.

世界首款飞行自行车 售价堪比奔驰M级

W orld's first flying bike price comparable to the Mercedes-Benz M-C lass

John Foden和Yannick Read在去年共同完成了飞行自行车Paravelo的设计，并由Xplore Air公司加工制造，目前在名为Hammacher Sch lemm er的网店进行销售。作为地球上第一款飞行自行车，Paravelo完美地把超小型飞行器和三轮自行车结合在一起。更重要的是，Paravelo采用生物燃料作为驱动能源，所以是一款环境友好型的飞行交通工具。

Paravelo的基础组件是一个外观酷炫的折叠自行车，尾部连接一辆拖车，之上安装轻型风扇和织物定风翼。两冲程发动机可以保证自行车在飞行过程中的速度达到40公里/小时，满油箱燃料可以支持其飞行120公里。因为Paravelo被设计用于极低高度下飞行，所以消费者不用考虑申请飞行执照的问题；而且用户也绝对禁止踩着自行车上升到超过1200米的高度。当Paravelo在地面上的时候，它就是一款普通的自行车，宽度1.2米；收起定风翼，人们就可以骑着它在交通流中穿梭。

Design of A New Type Structure of Folding Step in Heavy O ff-road Vehicle

Wei Jinlin, Tan Junliang, Wang Chaoguang
（1,2.Shaanxi Heavy Duty Automobile Co. Ltd, Shaanxi Xi’an 710200）

We usually design first step of heavy off-road vehicle can be dynamic, on account of heavy off-road vehicle works in very complex environment, so the folding step must be dependable and serviceable. A new type of folding step’s structure w ill be described on this article.

off-road vehicle; activity; active step

U463.85

A

1671-7988(2014)06-82-03

魏金琳，就职于陕西重型汽车有限公司。