[发明专利]一种下翻式尾大门执行机构设计方法

摘要

本发明属于装甲车辆结构设计技术领域，具体涉及一种特别适用于装甲车辆的下翻式尾大门执行机构设计方法。该方法通过分析执行机构的几何和运动关系及最佳传动条件，能够对执行机构的传动角进行优化，提高执行机构的传动效率，确定符合条件的尾大门执行机构的初始和终止位置角，从而达到优化机构的布置方式的目的。本发明通过简单的操作，可以明确产品优化的方向，直观地了解计算目标与自变量之间的关系，得到符合要求的设计变量，克服现有技术中无法对数据做自动深层次分析处理而导致的研发问题。

主权项

1.一种下翻式尾大门执行机构设计方法，所述下翻式尾大门执行机构包括尾大门、车体和动力执行机构，其中所述尾大门通过转轴与所述车体连接，所述尾大门与所述车体的连接处形成尾大门相对车体的转轴中心O；所述动力执行机构的固定端通过车体支座与所述车体连接，所述动力执行机构的固定端与所述车体支座的连接处形成动力执行机构相对车体的转轴中心A；所述尾大门的内侧安装有后门支座，所述动力执行机构的伸缩杆与所述后门支座连接，并在连接处形成后门支座与动力执行机构伸缩杆的铰接中心B；其特征在于，所述设计方法包括如下步骤：S1、确定尾大门执行机构设计所需参数，所述参数包括已知量和未知量；其中，所述已知量包括，尾大门的转动幅度Δθ；动力执行机构的伸缩系数k；尾大门转轴中心O与动力执行机构转轴中心A之间的距离d；尾大门转轴中心O与后门支座铰接中心B之间的距离r；尾大门转轴中心O与动力执行机构伸缩杆的最小距离l₁；尾大门转轴中心O与后门支座的最小距离l₂；尾大门转轴中心O与车体门框的最小距离l₃；以及动力执行机构伸缩杆的半径r₁；所述未知量包括，执行机构的安装位置角即尾大门关闭状态下∠AOB的大小；执行机构的传动角γ，即∠OBA的大小；尾大门在关闭状态下后门支座铰链中心B到动力执行机构转轴中心A的距离L₁；尾大门在转动过程中后门支座铰链中心B到动力执行机构转轴中心A的距离L₂；S2、确定设计目标：使执行机构的传动性能相对最优，即确定执行机构的安装位置角使在尾大门运动过程中执行机构的最小传动角最大；然后确定执行机构各构件的几何形状；S3、确定约束条件：(1)尾大门开合过程中执行机构的最小传动角大于等于40°；(2)l₁‑r＞l₃，l₂＞l₃，保证尾大门能顺利关闭和打开，动力执行机构伸缩杆与车体的门框无干涉；S4、建立数学模型：执行机构传动角γ的定义如下：定义参数如下：在三角形ΔABO中，应用余弦定理得到：由公式(2)推导出σ和ρ₁表达式如下：S5、根据数学模型和约束条件进行执行机构设计分析，具体包括：(1)判断在尾大门打开过程中，执行机构的传动角γ的变化趋势：当尾大门打开过程中∠ABO是逐渐减小的，由钝角减小至锐角，结合公式(1)，确定尾大门打开过程中执行机构的传动角γ的变化趋势是先增大后减小，所以在尾大门处于关闭和完全打开两种极限状态时，执行机构的传动角γ最小；(2)确定执行机构的安装位置角的大小：根据尾大门完全关闭时相对车体的位置，确定安装位置角的取值范围；通过不断调整的取值，使执行机构传动角γ达到最优，包括：结合公式(3)观察当安装位置角在其取值范围内以微小的增量连续变化时，对由步骤(1)确定的尾大门处于关闭和完全打开两种极限状态下执行机构的传动角γ的影响；并寻找使得尾大门处于关闭和完全打开两种极限状态下执行机构的传动角γ最大最优条件时，安装位置角的值的大小，进而得到执行机构的布置方位；(3)确定执行机构各个构件的相对位置关系及尺寸大小：将步骤(2)中得到的执行机构的安装位置角先后带入公式(4)和公式(3)，得到参数σ和ρ_i、尾大门转轴中心O与动力执行机构转轴中心A之间的距离d，和尾大门关闭状态下后门支座铰接中心B到动力执行机构转轴中心A的距离L₁，即动力执行机构初始行程的取值大小，进而对执行机构各个构件进行几何形状设计。