一种可移动式双折叠工作台的结构设计

姜 浩，邹玉蓉，叶 靖，王子健

（西安电子工程研究所，西安 710100）

雷达装备被称作“三军之眼”，其在现代化战争中发挥着独一无二的作用[1]。显控台作为雷达装备的重要组成部分，具有数据处理和综合显示等功能，是工作人员与雷达装备对话的平台，被称为雷达装备的操作和控制中心[2-4]。根据安装平台的不同可以将显控台分为机载显控台、舰载显控台和车载显控台。显控台一般由电子机箱单元、显示单元和操控单元等组成[5]，因此显示器和键盘是必不可少的，雷达装备系统中的许多任务，如对目标对象的监视和参数读取等都是依靠显示器和键盘来完成的，因此在设计初期需要为显示器和键盘预留一定的安装空间。目前关于显控台的人机设计主要考虑人员的活动空间、操作范围和视野等[6]。随着装备集成度、轻量化等要求越来越高，出现了利用驾驶室主控台安装显示器和键盘的案例，这会造成驾驶室内部空间拥挤，也使驾驶室内部的改装任务上升了一个难度。因此亟需提出一种新的设计思路来解决上述问题，在此基础上还要充分考虑可靠性、环境适应性和人机交互性等关键因素。

本文针对某高机动雷达天线平台将显控台设置在驾驶室内部的问题，在传统显控台设计的基础上，把显控台的电子机箱单元和显示单元、操控单元拆分为两部分，将电子机箱单元安装在驾驶室内部发动机盖上的信号处理柜中，为显示单元和操控单元单独设计了一款安装在驾驶室顶部的可移动式双折叠工作台，该工作台是整个雷达装备系统中的重要人机交互单元之一，其大大提高了驾驶室内部空间的利用率，并通过巧妙运用不同的锁紧和定位机构，使工作台具有良好的人机交互性，并且具有操作简单、展开和折叠安全可靠等特点。

1 总体结构设计

本文根据机动平台的设计需求，从人机工程学的角度出发，充分考虑驾驶室的内部空间、车辆驾驶员的行车视野以及车内工作人员的活动空间，设计了一款可移动式双折叠工作台。在设计过程中主要考虑工作台的组成和姿态，并为工作台设计了一系列的锁紧和定位机构。

1.1 工作台的组成设计

本文设计的可移动式双折叠工作台主要用于安装加固显示器和加固键盘。如图1 所示，工作台分为支撑部分、安装加固显示器部分和安装加固键盘部分。

图1 工作台组成

支撑部分主要起到固定和支撑工作台的作用，其主要由安装角件、导向轴和支撑框架组成。由于驾驶室内部的空间十分有限，故利用螺钉将安装角件与驾驶室顶部预留的埋板相连，从而把工作台固定在驾驶室顶部。为了使工作台既能满足运输状态时不遮挡驾驶员视野的要求，又能满足工作状态时方便工作人员操作的要求，工作台可以沿着导向轴在一定范围内做往复运动。其中导向轴选用高精密轴，这样既能提高工作台在往复运动时的灵活性，又能提高其移动时的稳定性。

安装加固显示器部分主要包括显示器框架、显示器后盖和加固显示器，除此之外，在显示器框架上还设计了一些定位结构。

安装加固键盘部分主要包括键盘框架、键盘后盖、加固键盘和桌板，另外，在键盘框架上也设计了一些定位结构。为了起到减重和美观的作用，桌板采用了胡桃木材料。

1.2 工作台的姿态设计

为了实现良好的人机交互性，本文充分考虑工作台在驾驶室内部的安装空间、工作人员在驾驶室内部的活动空间以及车内工作人员的操作便利性，为该可移动式双折叠工作台设计了4 种不同的姿态，各姿态的工作台示意图如图2 所示。

图2 不同姿态的工作台

当雷达天线平台处于运输状态时，在考虑驾驶室内部空间、驾驶员的行车视野以及副驾驶乘坐体验的基础上，将运输姿态的工作台安装在驾驶室内如图3所示的位置，此时工作台既不影响驾驶员的驾驶视野，也不影响副驾驶的乘坐体验，因此运输姿态的工作台满足设计要求。

图3 运输状态时驾驶室的布局图

当雷达天线平台从运输状态转为工作状态时，工作人员首先将工作台主体部分移动到导向轴的另一端，即靠近副驾驶的位置，让工作台处于待展开姿态，然后将安装加固显示器和安装加固键盘部分绕着转轴展开至一级展开姿态，最后将安装加固键盘部分绕着转轴展开至工作姿态。工作台从运输姿态变换到工作姿态时方便快捷，如图4 所示，处于工作姿态的工作台位于工作人员的合理活动范围内。

图4 工作姿态时驾驶室的布局图

图5 为人在水平和垂直2 个方向的视野范围，其是人机工程设计时的重要参考之一，因此本文在结构设计时需要将显示器的屏幕设置在人的视野范围之内。从图6 中可以看出，在工作状态下，当工作人员的头部旋转20°时，工作人员观看显示屏幕的水平和垂直视野夹角均在人的视野范围内。后期在条件允许的情况下可以将副驾驶的座椅更换为可以旋转的，这样在工作状态时可以通过旋转座椅使工作人员的视野夹角处于最佳视野范围内。从图6 中还可以看出，此时工作台的桌面与驾驶室的地面垂直距离为750 mm，满足“人—机—环”的通用设计要求。因此该工作台人机工效合理可行。

图5 人的视野范围

当雷达天线平台从工作状态转为运输状态时，首先将安装加固键盘部分绕转轴折叠至一级折叠姿态，再绕转轴将安装加固显示器和安装加固键盘部分折叠至待展开姿态，最后将工作台主体部分沿着导向轴移动至导向轴的另一端使其处于运输姿态。

通过以上4 种姿态之间的切换，合理、充分地利用了驾驶室内部的有限空间。当天线平台处于运输状态时该工作台既不影响驾驶员的驾驶视野，又不影响副驾驶的乘坐体验；当天线平台处于工作状态时，工作人员能够方便快捷地将工作台从运输姿态调整为工作姿态，并能以舒适的姿态对工作台进行操作；使用完毕后再将工作台从工作姿态调整为运输姿态。

2 锁紧、定位机构的结构设计

为了使可移动式双折叠工作台能在驾驶室内稳定处于上述4 种姿态，并在各姿态之间转换时能够安全可靠地定位，本文为工作台设计了相应的锁紧和定位机构。

2.1 锁紧机构的结构设计

当工作台主体部分位于导向轴两端时，要求工作台不沿着导向轴发生运动处于相对固定状态，因此本文在安装角件上设计了一个旋钮柱塞止动销，并在支撑框架上设计了一个与止动销配合使用的止动支架，当工作台的主体部分移动到导向轴最左或最右端时，止动销的末端插入到止动支架的常圆孔中，从而限制工作台的主体部分沿导向轴的运动。图7 为止动机构示意图。

图7 止动机构示意图

为了使工作台能够保持完全折叠状态，本文在支撑框架上设计了一个锁紧机构，并在键盘框架上设计了一个与锁紧机构配合使用的锁紧支架。其中锁紧机构主要由支架、转轴、锁紧螺母和调节螺杆组成。锁紧机构通过螺钉与支撑框架相连接，锁紧支架通过焊接的方式与键盘框架相连，锁紧支架上设计有一个U 形槽与锁紧机构配合使用。当工作台由一级展开姿态到完全折叠姿态时，通过调节锁紧螺母将调节螺杆插入锁紧支架的U 形槽内，从而使工作台能够保持完全折叠状态而不自动展开，当工作台需要展开时通过调节锁紧螺母将调节螺杆绕着转轴从锁紧支架的U 形槽内移出，然后工作台即可展开。图8 为锁紧机构示意图。

图8 锁紧机构示意图

2.2 定位机构的结构设计

为了方便工作人员确定工作台在展开、折叠时是否旋转到位，即让工作台在每次展开、折叠时都有确定的旋转角度，本文为工作台的每次旋转都设计了定位机构。

可移动式双折叠工作台从待展开姿态展开到一级展开姿态时，安装加固显示器和安装加固键盘部分绕着转轴转动，直到显示器框架与一级展开定位块接触时表明一级展开到位。工作台从一级展开姿态展开到工作姿态时，安装加固键盘部分绕着转轴转动，直到键盘框架与二级展开定位块接触时表明二级展开到位。其中一级展开定位块焊接在支撑框架上，二级展开定位块焊接在显示器框架上。

可移动式双折叠工作台从工作姿态折叠到一级折叠姿态时，当工作台旋转到键盘框架与一级折叠定位器接触时表明折叠到位，此时加固键盘与加固显示器没有发生干涉。工作台从一级折叠姿态折叠到待展开姿态时，当焊接在显示器框架上的二级折叠定位支架与支撑框架的支耳接触时表明折叠到位，此时加固键盘的框架与支撑框架没有发生干涉。其中一级折叠定位器主要包括壳、盖、钕磁铁和垫块，该定位器主要用于确定工作台在一级折叠时的旋转角度，除此之外，由于其中包含的钕磁铁具有强磁性，通过与一级折叠定位块之间的吸引力使工作台能够保持一级展开/折叠姿态。

根据工作台在各个姿态下的特点以及其在不同姿态之间切换时的旋转角度，本文设计了以上锁紧和定位机构来保证工作台能够稳定处于各个姿态而不发生运动和变形，各定位机构保证了该工作台在每次展开或者折叠时都具有唯一确定的旋转角度，且各部分之间在展开或折叠时不发生干涉。通过巧妙合理地利用以上锁紧和定位机构，使该工作台具有操作简单、折叠展开安全可靠等特点。图9 为定位机构及其工作原理示意图。

图9 定位机构及其工作原理示意图

3 结束语

本文针对某高机动雷达天线平台将显控台置于驾驶室内部的问题，为显控台的显示单元和操控单元单独设计了一款安装于驾驶室顶部的可移动式双折叠工作台，该工作台主要分为支撑部分、安装加固显示器部分和安装加固键盘部分。从人机工程学角度出发，本文为该工作台设计了运输姿态、待展开姿态、一级展开/折叠姿态和工作姿态4 种不同的姿态，通过4 种姿态之间的切换，合理充分地利用了驾驶室内部的有限空间，并使工作台具有良好的人机交互性。为了使工作台能够稳定保持在各个姿态下，并保证其在每次展开或折叠时各部分之间不发生干涉且具有确定的旋转角度，本文为工作台设计了几种不同的锁紧和定位机构，从而使该工作台具有操作简单、折叠展开安全可靠等特点。通过该可移动式双折叠工作台的设计，简化了驾驶室内部的改装工程，节约了整个机动平台的设计成本，并为后续同类型显控台的设计提供了一种新的思路。