引言

随着世界范围内战争形势的变化，大规模的装甲师正面战争发生的可能性越来越小，局部小范围的冲突却越来越多，伴随着反恐形势的越发严峻，机动灵活的轻型战术车辆会有更大的发展空间。本文针对快捷轻便装甲车尾门翻转设计，装甲车尾具有门重量大、开启频繁的特点，多采用液压驱动开闭的翻转式结构。下翻式尾门结构在开启后可以兼做登梯直接供人员进出车内，方便快捷，节省成本，在国际上较为流行、应用较为广泛。本文设计了一种单杠内置直连式下翻尾门液压翻转装置，以10s内稳定开／闭尾门为设计目标，完成了该方案的设计，样车试制的工作，为装甲车的车门设计提供设计参考。

1 确定结构及布置方案

根据尾门开口尺寸，设计内置直连式下翻尾门液压翻转结构。

1.1 确定尾门开口尺寸

根据 GJB1824-1993《装甲车辆门窗孔尺寸》要求，尾门最小的开口尺寸H（高）×W（宽）为950mm×850mm[1]。尾门开口尺寸为H＝1278mm、W＝882mm。

1.2 确定铰链布置位置及尾门设计结构

尾门翻转兼做登梯直接供人员进出车内，骨架为双层并焊接防滑条的结构作为尾门的主体结构，其材料选用南钢NP500，8mm厚度的防弹钢板。后门总成上安装了两个重型铰链万方数据臂，舱体上安装两重型铰链座，通过装配铰链销后门即可转动，再通过液压驱动来实现后门的启闭。

结合整车布置，舱体地板离地面较高，达1300 mm，根据人机工程学，尾门开启后，其最远端上表面距地面的高度为500mm；此时尾门与车体尾板面呈145°。

为了防止长时间停放油缸泄压或者意外泄压导致后车门的跌落，在尾门两侧与车身之间设计有热缩管包裹的链条。在车门上端增加了机械式机构，在开启车门时与铰链销轴、液压油缸起到辅助液压缸和铰链的作用。

根据车体总布置要求并结合以往尾门布置经验，完成三维初始模型如图 1 所示，在车体尾门靠右侧布置液压缸及油缸支座。

图1 尾门三维初始模型

2 尾门液压系统计算

2.1 计算翻转油缸的行程及安装距

建立图2所示的尾门开闭示意图。图中A为车体上油缸支架的固定点，B为铰链臂固定点，C为尾门上油缸支架的固定点，b1为尾门开启终点位置油缸的长度，b2为尾门关闭锁止位置油缸的长度。假定油缸行程为L，油缸的无效长度为250mm，则有：

b1＝2L＋250

b2＝L＋250

图2 尾门开闭示意图

对油缸行程有影响是活塞杆小端总长度、缸头中心孔到底部长度，缸头中心孔到焊接止口处长度，筒长度，缸盖止口长度。所以可按初始布置的油缸支座位置计算油缸行程，在三维上测出b1＝1128mm，b2＝688mm。此时L＝b1-b2＝1128-682＝440（mm），考虑到安全裕度，取L＝460mm。

反推b1，b2的最小长度为：

b1＝2L＋250＝1170（mm）

b2＝L＋250＝710（mm）

2.2 液压系统计算

根据计算结果可知，需要向左移动车体上的油缸支架位置，确保b2＝710mm，如图3所示。

参考文献[2]可知，液压翻转油缸在尾门处于开启最大位置时所需的力最大，如图3开启位置。后门铰链点至质心至的力臂L＝0.67m，铰链点至受力点距离油缸相对车门铰接点的力臂s＝0.098m。已知尾门质量m为190kg，液压系统压力P＝20MPa，系统开启时间t＝10s，传动效率为η=0.98，液压缸的负载率φ=0.6。

图3 油缸位置确定后的尾门开闭简化图

尾门开启终点位置的转动力矩为：

M＝GL＝190×9.8×0.670＝1247.54（N·m）

式中：G=mg g为重力加速度。

液压缸的最小拉力为：

F＝M／（s×0.98）＝.80（N）

则液压缸的实际拉力为：

F1＝F／0.6＝.66（N）

根据活塞杆实际拉力及材料的屈服强度计算活塞杆直径d：

即

查材料手册可知45号钢材的屈服强度σs≥355MPa[3]材料的屈服极限δ p取 1.5 倍的安全系数，即δ p＝355／1.5＝236MPa。计算可得d＝0.01m，根据车辆实际情况，取d＝20mm。

油缸内径D：

计算得D＝0.037m，取D＝40mm。

系统流量q：

即：

计算可得，q＝5.78×10-5m3/s，即q＝3.5L／min，取q＝4L／min。