車載雷達天線升降機構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計[機械畢業(yè)論文-答辯通過]

《車載雷達天線升降機構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計[機械畢業(yè)論文-答辯通過]》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《車載雷達天線升降機構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計[機械畢業(yè)論文-答辯通過]（42頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

I西安科技大學(xué)高新學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）系 別 ： 機電信息學(xué)院專 業(yè) ： 機械設(shè)計制造及其自動化學(xué) 生 姓 名 ： 學(xué) 號：設(shè) 計 (論 文 )題 目 ： 車載雷達天線升降機構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計起 迄 日 期 : 設(shè) 計 (論 文 )地 點 : 西安科技大學(xué)高新學(xué)院指 導(dǎo) 教 師 :專 業(yè) 教 研 室 負(fù) 責(zé) 人 :2012 年 月 日優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，咨詢 QQ：414951605 或 1304139763摘 要本液壓系統(tǒng)以傳遞動力為主，保證足夠的動力是其基本要求。另外，還要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、可維護性、安全性及效率。其中穩(wěn)定是指系統(tǒng)工作時的運動平穩(wěn)性及系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性(如環(huán)境溫度對油液的影響等因素)?？煽啃允侵赶到y(tǒng)不因意外的原因而無法工作(如油管破裂、無電等情況)?？删S護性是指系統(tǒng)盡可能簡單，元件盡可能選標(biāo)準(zhǔn)件，結(jié)構(gòu)上盡可能使維護方便．安全性是指不因液壓系統(tǒng)的故障導(dǎo)致天線架的倒塌或其它事故(如下降時失控，天線由于重力加速下落)．效率是指液壓系統(tǒng)的各種能量損失盡可能的小。上述要求中，除滿足系統(tǒng)的動力要求外，最重要的是保證系統(tǒng)的安全性和可靠性。關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)，車載，雷達天線，升降機構(gòu)IIIAbstractThe hydraulic system to transfer power, ensure adequate power is its basic requirement. In addition, consider the system stability, reliability, maintainability, safety and efficiency. The stabilizing means when the system works steady motion and system performance stability (such as environmental temperature on the influence of oil etc). Reliability refers to the system is not due to accident reason to work ( such as tubing rupture without electricity, etc. ). Maintainability is referred to the system as simple as possible, element is chosen as far as possible standard parts, structure as much as possible so that the maintenance is convenient. Security is not due to the fault of the hydraulic system causes the antenna frame collapse or other accidents (such as the drop out of control, antenna due to gravity acceleration whereabouts ) . Efficiency refers to the hydraulic system of the various energy loss as small as possible. The above requirements, in addition to meet the power requirements, the most important thing is to ensure the safety and reliability of the system.Keywords: hydraulic system, vehicle, radar antenna, lifting mechanism需要 CAD 圖紙，咨詢 QQ：414951605 或 1304139763目 錄摘 要 ........................................................................................................................................IIAbstract.....................................................................................................................................III目 錄 ......................................................................................................................................IV第 1 章 緒論...............................................................................................................................11.1 課題研究背景 ...............................................................................................................11.2 雷達車的特點 ..............................................................................................................11.3 國內(nèi)外機動雷達現(xiàn)狀分析 ..........................................................................................21.4 設(shè)計的目的及任務(wù) ......................................................................................................3第 2 章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計.......................................................................................................42.1 天線升降裝置對液壓系統(tǒng)的要求 ..............................................................................42.2 總體技術(shù)方案設(shè)計 ......................................................................................................42.3 系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)的確定 ..........................................................................................72.4 舉升機構(gòu)液壓系統(tǒng)及工作原理的設(shè)計 ......................................................................82.5 設(shè)計特點分析 ............................................................................................................10第 3 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算.....................................................................................................113.1 主液壓缸的設(shè)計 ........................................................................................................113.2 副液壓缸的設(shè)計 ........................................................................................................143.3 活塞的設(shè)計 ................................................................................................................153.4 導(dǎo)向套的設(shè)計與計算 ................................................................................................163.5 端蓋和缸底的設(shè)計與計算 ........................................................................................173.6 缸體長度的確定 ........................................................................................................183.7 緩沖裝置的設(shè)計 ........................................................................................................183.8 排氣裝置 ....................................................................................................................193.9 密封件的選用 ............................................................................................................203.10 防塵圈 ......................................................................................................................213.11 液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu) ..........................................................................................22第 4 章 液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求.........................................................................23需要 CAD 圖紙，咨詢 QQ：414951605 或 13041397634.1 缸體 ............................................................................................................................234.2 活塞 ............................................................................................................................244.3 活塞桿 ........................................................................................................................254.4 缸蓋 ............................................................................................................................264.5 導(dǎo)向套 ........................................................................................................................27第 5 章 液壓泵的參數(shù)計算.....................................................................................................28第 6 章 電動機的選擇.............................................................................................................28第 7 章 液壓元件的選擇.........................................................................................................297.1 液壓閥及過濾器的選擇 ............................................................................................297.2 油管的選擇 ................................................................................................................317.3 油箱容積的確定 ........................................................................................................31第 8 章 驗算液壓系統(tǒng)性能.....................................................................................................318.1 壓力損失的驗算及泵壓力的調(diào)整 ............................................................................318.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗算 ....................................................................................33總結(jié)...........................................................................................................................................35參考文獻...................................................................................................................................36致謝...........................................................................................................................................371第 1 章 緒論1.1 課題研究背景雷達總的來說有固定式和移動式兩種。早先為了適應(yīng)戰(zhàn)爭的需要，雷達要實現(xiàn)陣地的轉(zhuǎn)移，人們對最初的機動性雷達只是理解為機械動力牽引移動型雷達，根據(jù)地面雷達的不同。在幾小時到幾十小時內(nèi)能完成拆收或進入工作狀態(tài)的雷達稱為機動性雷達。這種機動型地面雷達在二戰(zhàn)期間起了一定的作用。隨著國際形勢的動蕩、局部地戰(zhàn)爭的不斷爆發(fā)，現(xiàn)代化武器裝備的不斷更新，現(xiàn)代戰(zhàn)爭已經(jīng)進入了電子戰(zhàn)、信息戰(zhàn)時代，傳統(tǒng)的機動型雷達已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭的需要，各國為了提高自己的防衛(wèi)、跟蹤、識別和反擊能力，高機動的地面雷達應(yīng)運而生。1.2 雷達車的特點現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭對雷達車的越野作戰(zhàn)與戰(zhàn)場生存能力提出了越來越高的要求，以達到戰(zhàn)時的快速組網(wǎng)及補充戰(zhàn)損的目的，高度的機動能力已經(jīng)成為現(xiàn)代軍事雷達的必備素質(zhì)。因此，對于雷達車的設(shè)計師來說，在考慮整機的機電性能指標(biāo)、可靠性、可維護性、可保障性、安全性、可操作性、經(jīng)濟性及加工工藝性等因素的同時，還需要從結(jié)構(gòu)上對其機動性做出精心的構(gòu)思?？偟膩碚f，雷達車的高機動性須保證雷達車具有這樣一種能力，即組成雷達的諸多功能環(huán)節(jié)能夠共同形成一種良好的應(yīng)變能力，在保證性能可靠的前提下，使其在遭到敵方打擊之前，能夠方便、快速地撤收，并且轉(zhuǎn)移到新的陣地上重新進入正常的工作狀態(tài)，以達到保護自己、克敵制勝的目的。所以在結(jié)構(gòu)總體的設(shè)計上須重點考慮下列問題。運輸行駛能力主要包括以下幾點：1） 越野能力，戰(zhàn)時雷達整機將面臨復(fù)雜多變的惡劣的地理環(huán)境，如泥土路、泥濘路等，此時仍然要求雷達能夠以一定的速度可靠地行駛，雷達載車的性能對整機的行駛能力有直接影響，因此，載車的越野能力是選型時首先要考慮的問題，其基本車型必須滿足《軍用越野汽車機動性要求》的各項規(guī)定。一般來說，機動型雷達車選型的原則是優(yōu)先選用國產(chǎn)列裝的越野載重基型車輛。2）通過能力，即雷達整機各運輸單元外形尺寸在公路、鐵路運輸時須符合國家有需要 CAD 圖紙，咨詢 QQ：414951605 或 1304139763關(guān)的運輸界限要求。 （1） 公路運輸：應(yīng)滿足公路運輸限界。（2） 鐵路運輸：應(yīng)滿足鐵路裝載荃本限界。（3） 雷達總重不超過小型橋梁的承重能力。3） 雷達天線升降機構(gòu)，其升降機構(gòu)按照傳動形式的不同，可分為機電式和液壓式。機電式升降機構(gòu)技術(shù)較為成熟，是一種傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。但是機電式升降機構(gòu)的控制及傳動結(jié)構(gòu)均較為復(fù)雜，同時單位驅(qū)動負(fù)載的重量交大，在要求架設(shè)高度較高、負(fù)載較大時尤其如此。而液壓式傳動系統(tǒng)與機電式傳動系統(tǒng)相比，在輸出同樣的功率條件下，體積和質(zhì)量可以減小很多，同時承載能力大，可以完成較大重量雷達天線的高架。并且采用液壓傳動還可以大大簡化機械的結(jié)構(gòu)，從而減少機械零部件的數(shù)目，也便于實現(xiàn)自動控制和無級變速。另外，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓元器件的生產(chǎn)工藝逐步實現(xiàn)機械化和自動化，制造成本不斷下降，制造精度越來越高，因此液壓式傳動系統(tǒng)已逐漸在雷達天線的升降機構(gòu)中被采用。中、大型雷達天線的舉升機構(gòu)不同于普通的升降機。普通的升降機負(fù)載通常都很小，中、大型雷達天線的舉升機構(gòu)的負(fù)載較大，特別是機構(gòu)常常需要在較大的風(fēng)載的條件下甚至需要在天線上覆蓋有冰層的時候正常工作。在舉升高度較高時，風(fēng)載所引起的傾覆力矩直接威脅著設(shè)備的安全和工作的可靠性，此外風(fēng)向的不同引起的動力特性在機構(gòu)的升降過程中又存在較大的差異。因此中、大型雷達天線的舉升機構(gòu)存在一定的特殊性。塔架式雷達天線升降機構(gòu)的研究和設(shè)計正是本著上述的要求而擬定的。1.3 國內(nèi)外機動雷達現(xiàn)狀分析冷戰(zhàn)時期，由于兩大軍事集團的長期的對峙，西方國家十分重視激動雷達尤其是高機動雷達的發(fā)展與研制?，F(xiàn)在隨著國際形勢的動蕩，局部戰(zhàn)爭的不斷爆發(fā)，現(xiàn)代武器裝備的不斷更新，現(xiàn)代戰(zhàn)爭已進入了電子戰(zhàn)，信息站時代，傳統(tǒng)的機動型雷達已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭的需要。各國為了提高自己的防衛(wèi)，跟蹤，識別和反擊能力，高機動地面雷達應(yīng)運而生。大批各種型號的機動雷達裝備部隊，并且將高機動雷達部署在戰(zhàn)略要地，以提高雷達網(wǎng)的彈性和整個防空系統(tǒng)的穩(wěn)定性，下面是近三四十年來西方各國裝備的集中主要的高機動雷達。需要 CAD 圖紙，咨詢 QQ：414951605 或 1304139763表 1.1 各國裝備的高機動雷達型號 工作波段 測距 架設(shè)時間 用途 技術(shù)體制美國 AN/TPS-61 2.9-3.1GHZ 140Km 3 分鐘 對空搜索 兩坐標(biāo)雷達美國 LAADS L 波段 60Km 7 分鐘 低空警戒 兩坐標(biāo)雷達英國 Gainfanen S 波段 140Km 1 分鐘 低空警戒 兩坐標(biāo)雷達德國 TRMS S 波段 200Km 3 分鐘 防空預(yù)警 三坐標(biāo)雷達日本 NPN-510 S 波段 135Km 3 分鐘 放空預(yù)警 三坐標(biāo)雷達不難看出目前世界各國都把防空雷達網(wǎng)建設(shè)中如何發(fā)展機動作戰(zhàn)力量研和研制高機動雷達當(dāng)作一件大事來抓，這就是高技術(shù)局部戰(zhàn)爭的必然趨勢。獨聯(lián)體國家的 70000部防空雷達中大部分是車載式機動雷達，且有相當(dāng)數(shù)量為高機動雷達，英國和法國的雷達站幾乎不采用固定式，而采用可運輸單元，一旦需要，機動雷達可在較短時間內(nèi)轉(zhuǎn)移到新的陣地展開工作；日本的機動雷達站與固定雷達站之比，近年來由原來的1：14 升到 1：2.5，而且其雷達天線可以折疊運輸，雷達具有較好的探測性能、抗干擾能力和自動化入網(wǎng)的能力。我國的周邊一些國家和地區(qū)也十分重視雷達的機動和隱蔽。臺灣則大力發(fā)展機動雷達，其固定雷達天線除外，其余部分均可以進入坑道。軍事力量最強的美國也是非常重視雷達機動性的國家，他們的艦載、機載和衛(wèi)星偵察雷達可以實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的機動。并且其雷達情報網(wǎng)抗摧毀能力已達到完善的程度。1.4 設(shè)計的目的及任務(wù)在車載雷達中，天線的快速、可靠地機動架設(shè)和撤收是其基本要求之一，雷達天線升降機構(gòu)按傳動系統(tǒng)的不同，可以分為機電式和電液式。機電式升降機構(gòu)技術(shù)在國內(nèi)外都很成熟。但是機電式的升降機構(gòu)的控制及傳動結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，同時單位驅(qū)動載荷的重量較大，而電液系統(tǒng)與之相比就有一定的優(yōu)點?，F(xiàn)代高技術(shù)對雷達的越野作戰(zhàn)與戰(zhàn)場生存能力提出了越來越高的要求,以達到戰(zhàn)時快速組網(wǎng)及補充戰(zhàn)損的目的，高度的機動能力已經(jīng)成為現(xiàn)代軍事雷達的必備素質(zhì)。因此，對于雷達設(shè)計師來說，在考慮整機電性能指標(biāo)、可靠性、可維護性、可保障性、安全性、可操作性、經(jīng)濟性及加工工藝性等因素的同時，還須從結(jié)構(gòu)上對其機動性作出精心構(gòu)思。該選題以車載雷達天線升降機構(gòu)系統(tǒng)為設(shè)計對象。以車載雷達天線升降機構(gòu)系統(tǒng)為設(shè)計對象，緊密結(jié)合機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)的相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)和專業(yè)技術(shù)，對于鍛煉學(xué)生綜合應(yīng)用液壓傳需要 CAD 圖紙，咨詢 QQ：414951605 或 1304139763動、機械制造工程、機械設(shè)計、機械CAD等基本專業(yè)知識解決工程實際問題的能力以及獨立工作的能力具有積極的促進作用。第 2 章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1 天線升降裝置對液壓系統(tǒng)的要求在天線升降裝置中液壓系統(tǒng)主要完成的功能是天線高架舉升和舉升到位后的位置鎖定。作為一種野外作業(yè)的軍品，舉升的又是口徑大、透空率較小的天線，因此雷達天線液壓升降裝置與一般液壓升降機相比有相似之處也有它的側(cè)重點。相似之處：為防止升降過程中機構(gòu)的卡死及控制天線陣面扭曲值在允許范匍內(nèi)須保證：兩個驅(qū)動液壓缸的同步；天線陣面降落過程的負(fù)值負(fù)載平衡；環(huán)境適應(yīng)性、可靠性、安全性、維修性等。側(cè)重點：(1)為滿足雷達的機動性要求，天線舉升必須在3min內(nèi)完成，既要提高升降的平均速度又要避免到位時形成較大沖擊，對天饋系統(tǒng)造成不良影響。(2)風(fēng)向的不同引起的動力特性在機構(gòu)的升降過程中存在較大的差異。如從運輸狀態(tài)轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)，液壓缸活塞桿伸出產(chǎn)生推力。當(dāng)車頭來風(fēng)時，液壓缸所受正負(fù)載增加，系統(tǒng)壓力將增大，反之車尾來風(fēng)則壓力減小且有可能形成負(fù)值負(fù)載。從工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為運輸狀態(tài)，液壓缸活塞桿收縮產(chǎn)生拉力，當(dāng)車尾來風(fēng)時，液壓缸所受正負(fù)載最大，反之則減小。變負(fù)載將導(dǎo)致系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，在臨界位時特別不安全。(3)當(dāng)雷達天線舉升高度較高且風(fēng)速較大時，風(fēng)載荷引起的顛覆力矩直接威脅著設(shè)備的安全和工作的可靠性，此外天線處于工作位置時對天線轉(zhuǎn)臺的水平度要求在±5’以內(nèi)，因此對舉升機構(gòu)的剛度及鎖緊裝置的定位精度和定位可靠性都提出了嚴(yán)格的要求。(4)要有冗余系統(tǒng)作為備份。2.2 總體技術(shù)方案設(shè)計車載車載天線升降裝置的結(jié)構(gòu)形式主要有曲臂式、垂直升降式和平行四連桿式(或其變形結(jié)構(gòu))。對于舉升高度較高的中大型雷達天線多采用平行四連桿式，本方案擬將6 m×4 m口徑的大型雷達天線舉升到離地7 m，經(jīng)綜合考慮，選用平行四連桿機構(gòu)。該機構(gòu)主要由底座，主、輔舉升連桿，天線轉(zhuǎn)臺，液壓驅(qū)動系統(tǒng)自動鎖定機構(gòu)(圖中未畫出)等組成，結(jié)構(gòu)示意見下圖。需要 CAD 圖紙，咨詢 QQ：414951605 或 1304139763圖2.1 平行四連桿舉升機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖（a）運輸狀態(tài) （b）工作狀態(tài)1．雷達車 2．電子方艙 3．底座 4．舉升液壓缸 5．主舉升連桿6．輔舉升連桿 7．天線轉(zhuǎn)臺 8．天線底座是整個舉升機構(gòu)的支承基礎(chǔ)，固定在雷達車底盤上，2根同等規(guī)格的主連桿與底座和天線回轉(zhuǎn)臺鉸接，另外2根等長的連桿作為輔助支撐與主連桿一起構(gòu)成平行四連桿機構(gòu)，整個平行四連桿機構(gòu)由2個同步液壓缸驅(qū)動，每個液壓缸分別通過鉸點與l主連桿鉸接，平行四連桿機構(gòu)在液壓缸的驅(qū)動下，帶動天線回轉(zhuǎn)臺始終以水平狀態(tài)運動。舉升到位后，由液壓系統(tǒng)的鎖緊裝置鎖定舉升機構(gòu)以保障雷達的穩(wěn)定工作。對于平行四連桿結(jié)構(gòu)，舉升高度與落位運輸時的長度是一致的，由于車身裝載空間有限，舉升系統(tǒng)必須與雷達其他部分一體化設(shè)計，才能在滿足舉升高度的前提下，既優(yōu)化空間尺寸、確保運輸狀態(tài)的通過能力，又保證各部件比例協(xié)調(diào)，外形美觀。為滿足通過性要求，對雷達車總體尺寸要求：整車長度≤11 500 mm；整車寬度≤2 500 mm；需要 CAD 圖紙，咨詢 QQ：414951605 或 1304139763整車高度≤3 300 mm。已知條件：舉升高度7 000 mm；天線長度6 000 mm；天線寬度4 000 mm。天線轉(zhuǎn)臺尺寸1 000 mm x 1 000 mm×1 000mm；載車底盤距地面高度1 100 mm；駕駛室及電子方艙所占長度4 160 mm。經(jīng)計算取底座長度方向尺寸為950 mm，主輔連桿的長度為3 920 mm。由于天線口徑大，在運輸時需用機電控制方式進行折疊以保證高度及寬度方向的通過性要求，在此不做詳述。液壓系統(tǒng)中負(fù)載一定的情況下，液壓缸鉸點位置的確定，對缸結(jié)構(gòu)設(shè)計及系統(tǒng)中的相關(guān)器件均存在較大的影響。液壓缸能產(chǎn)生有效推力的大小與液壓缸的支點位置、初始狀態(tài)、液壓缸與舉升機構(gòu)的相對位置有關(guān)舊J。經(jīng)優(yōu)化，取主舉升連桿與底座鉸點、液壓缸與載車底盤鉸點之間的水平距離為400 mm；豎直距離為630 mm；主舉升連桿與底座鉸點、主舉升連桿與液壓缸鉸點之問的長度為2 250 mm。天線快速，可靠地機動架設(shè)和撤收是車載雷達的基本要求之一。按傳動系統(tǒng)的不同，雷達天線升降機構(gòu)可分為機電式和液壓式。與機電式相比，在輸出同樣功率的條件下，液壓式的體積和質(zhì)量小，承載能力大，可以完成較大重量雷達天線的架設(shè)，還可大大簡化機械結(jié)構(gòu)，減少機械零部件的數(shù)目，也便于實現(xiàn)自動控制。隨著科技的發(fā)展，液壓式傳動系統(tǒng)已逐漸在雷達天線升降機構(gòu)中被采用。本設(shè)計采用一種翻轉(zhuǎn)式液壓舉升機構(gòu)及其液壓系統(tǒng)，可實現(xiàn)對較大型天線的高架，并且在天線的舉升過程中，天線的姿態(tài)不變，架撤收過程平穩(wěn)、可靠、快速。圖 2.1 雷達實現(xiàn)架設(shè)的方案需要 CAD 圖紙，咨詢 QQ：414951605 或 1304139763該舉升機構(gòu)的機械部分由天線座，主液壓缸和副缸等組成，如圖 2.1-（a）所示，天線首先由副缸從圖（a）位置扶正至圖（b）所示位置，同時主缸通過同步結(jié)構(gòu)與支承桿保持平行運動至垂直位置，再由主缸將天線舉升到一定的高度?；厥諘r靠重力回落，然后再由副缸回收到車座上。舉升過程中的特點是負(fù)載在不斷變化，且在舉升過程中的某一時刻出現(xiàn)超越負(fù)載，風(fēng)載荷的影響是影響系統(tǒng)穩(wěn)定工作的不可忽視的因素，在風(fēng)力較大時尤其如此。2.3 系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)的確定設(shè)計指標(biāo)為：總舉升高度8～10 m，舉升時間小于3 min，8級風(fēng)下正常工作，無電時能完成應(yīng)急撤收。根據(jù)結(jié)構(gòu)，主油缸設(shè)計為套缸，行程為3000mm，運行速度為26m／s；副油缸的總運行距離為600 mm，副油缸運行速度為10 mm／s；液壓系統(tǒng)工作在低速條件下．系統(tǒng)工作總重力負(fù)載4000kg，最大風(fēng)載荷2000kg,主油缸工作壓力為5．1 MPa，副油缸的推力為15．3 MPa．系統(tǒng)工作在中、高壓方式。且副油缸的工作壓力遠遠大于主油缸的工作壓力。主油缸所需流量為33 L／min，副油缸所需流量為11 L／min．本液壓系統(tǒng)以傳遞動力為主，保證足夠的動力是其基本要求。另外，還要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、可維護性、安全性及效率。其中穩(wěn)定是指系統(tǒng)工作時的運動平穩(wěn)性及系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性(如環(huán)境溫度對油液的影響等因素)。可靠性是指系統(tǒng)不因意外的原因而無法工作(如油管破裂、無電等情況)?？删S護性是指系統(tǒng)盡可能簡單，元件盡可能選標(biāo)準(zhǔn)件，結(jié)構(gòu)上盡可能使維護方便．安全性是指不因液壓系統(tǒng)的故障導(dǎo)致天線架的倒塌或其它事故(如下降時失控，天線由于重力加速下落)．效率是指液壓系統(tǒng)的各種能量損失盡可能的小。上述要求中，除滿足系統(tǒng)的動力要求外，最重要的是保證系統(tǒng)的安全性和可靠性。表 2.1 車載雷達天線升降機構(gòu)液壓系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)項目 參數(shù) 單位系統(tǒng)工作總重力負(fù)載 4000最大風(fēng)載荷 2000kg總行程 3.0 m 主缸 工作壓力 5.1 Mpa需要 CAD 圖紙，咨詢 QQ：414951605 或 1304139763流量 33 L/min總行程 0.6 m工作壓力 15.3 Mpa副缸流量 11 L/min2.4 舉升機構(gòu)液壓系統(tǒng)及工作原理的設(shè)計根據(jù)設(shè)計要求和工作需要，設(shè)計舉升液壓回路圖如下：1- 油箱　2- 齒輪泵　3- 過濾器　4、9、17- 電磁換向閥 5、6、15- 單向閥　7、16- 調(diào)速閥　8- 溢流閥　10、18- 手動換向閥 11- 安全閥　12- 單向調(diào)速閥　13、20、21- 防爆閥　14- 舉升天線套缸 19- 平衡閥　22、23- 副缸　24- 手動泵　25、26- 壓力繼電器圖 2.2 車載雷達天線升降機構(gòu)液壓系統(tǒng)原理圖液壓泵組:由定量齒輪泵 2、手動泵 24、單向閥 5 組成。定量齒輪泵在有電時向液壓缸供油,手動泵在無電時向液壓缸供油,單向閥隔斷兩泵,防止手動泵供油時液壓油流需要 CAD 圖紙，咨詢 QQ：414951605 或 1304139763向齒輪泵。液壓缸組:由舉升天線的單作用套缸 14、扶正天線的副缸 22、副缸 23、防爆閥13、20 和 21 組成。主升缸采用單作用式柱塞套缸,缸徑較大,能提供很大的舉升力,靠自重回落和滿足舉升高度的要求,副缸采用雙作用缸,完成天線的扶正和回收,防爆閥用于防止天線在舉升或回落時油管意外破裂而發(fā)生事故。舉升控制閥組:由單向閥 6、調(diào)速閥 7、溢流閥 8、三位四通電磁換向閥 9、二位四通手動換向閥 10、安全閥 11、單向調(diào)速閥 12 組成。扶正控制閥組:由單向閥 15、調(diào)速閥 16、三位四通電磁換向閥 17、二位四通手動換閥 18、平衡閥 19、單向調(diào)速閥 12 組成。結(jié)合系統(tǒng)的電磁鐵動作順序表 2.2 對系統(tǒng)的工作過程說明如下：表 2.2 電磁鐵動作順序表信號來源 電磁鐵 YA動作點動 自動 4 9（左） 9（右） 17（左） 17（右）1 起動 SB1 +2 扶正 SB2KP1 +3 舉升 SB3 +KP24 回落 SB4 +5 回收 SB5 +(1) 起動:齒輪泵起動,二位二通電磁換向閥 4 接通,系統(tǒng)卸載起動。(2) 扶正:二位二通電磁換向閥 4 斷電,三位四通電磁換向閥 17 左位接通,壓力油通過平衡閥的單向閥進入副缸的下腔,到達預(yù)定的位置后,油壓上升,壓力繼電器 KP1 發(fā)出信號,三位四通電磁換向閥 17 回中位,二位二通電磁換向閥 4 再次接通,系統(tǒng)卸載運行。(3) 舉升:二位二通電磁換向閥 4 斷電,三位四通電磁換向閥 9 左位接通,壓力油通過單向調(diào)速閥進入主缸的下腔,到達位置后,油壓上升,壓力繼電器 KP2 發(fā)出信號,換向閥回中位;單向調(diào)速閥用于控制上升速度。需要 CAD 圖紙，咨詢 QQ：414951605 或 1304139763(4) 回落:三位四通電磁換向閥 9 右位接通,主缸下腔油經(jīng)閥 12、換向閥 9 右位,由單向閥 6、調(diào)速閥 7 及過濾器 3 回油箱;閥 11 用于換向閥 9、單向閥 6、調(diào)速閥 7 及過濾器 3 等故障時應(yīng)急回收時使用。(5) 回收:齒輪泵起動,二位二通電磁換向閥 4 接通,系統(tǒng)卸載起動。當(dāng)三位四通電磁換向閥 17 右位接通時,二位二通電磁換向閥 4 斷電,副缸上腔進油,下腔油經(jīng)過平衡閥 19 ,三位四通電磁換向閥 17 右位,單向閥 15、調(diào)速閥 16 及過濾器 3 回油箱。到達預(yù)定的位置后,油壓升高,壓力繼電器 KP1 發(fā)出信號,液壓泵停機,三位四通電磁換向閥 17 回中位。2.5 設(shè)計特點分析由上可知，該系統(tǒng)有以下特點：(1)手動系統(tǒng)與電動系統(tǒng)可使液壓系統(tǒng)工作在有電和無電兩種條件下，提高了設(shè)備的應(yīng)急能力和可靠性；主油缸回路與副油缸回路采用串聯(lián)方式，可避免誤動作；(2)背壓閥6、調(diào)速閥7、單向調(diào)速閥12組成的調(diào)速回路，控制主升油缸回落時的速度，防止天線因重力回落時的超速，并使速度平穩(wěn)．平衡閥19、調(diào)速閥16、背壓閥15使副油缸在扶正和回收時，平衡變化的負(fù)載和克服負(fù)值負(fù)載，并使速度平穩(wěn)．由于主升油缸油路的工作狀態(tài)與副主升油缸油路的工作狀態(tài)相差較大，采用了分別控制的調(diào)速背壓閥；(3)系統(tǒng)采用疊加閥使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，動作平穩(wěn)、泄露少，使用安全可靠、維修容易，也便于改進．換向閥采用截止式換向閥，密封性好，幾乎無泄露，天線可停留在任意位置穩(wěn)定工作．采用安全閥，可防止舉升時由于過載引起的事故。需要 CAD 圖紙，咨詢 QQ：414951605 或 1304139763第 3 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算基本參數(shù)是車載雷達天線的基本技術(shù)數(shù)據(jù)，是根據(jù)雷達的用途及結(jié)構(gòu)類型來確定的，它反映了車載雷達工作能力及特點，也基本上上確定了雷達的輪廓尺寸及本體總質(zhì)量等。3.1 主液壓缸的設(shè)計由于按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)總舉升高度 8～10 m，舉升時間小于 3 min，8 級風(fēng)下正常工作，無電時能完成應(yīng)急撤收，故在此按照最大舉升高度來設(shè)計。由于主液壓缸的行程為 3m.主液壓缸采用單作用柱塞式套缸，缸徑較大，能提供很大載荷作用下的舉升力，同時能夠滿足靠重力回落和撤收的要求。并且工作過程為快進→工進→快退三個過程的工作循環(huán)。液壓缸的機械效率 95.0m??工進時候的負(fù)載是最大的，1.工作壓力 P=5.1Mpa2.液壓缸內(nèi)徑的計算D= ×10-3ηπ PF4= ×10-395.018?π=0.101.5m=101.5mm查《液壓傳動與控制手冊》經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理 D=100mm。表 4.1 液壓缸內(nèi)徑系列 mm8 10 12 16 20 25 32 40 50 6380 100 125 160 200 250 320 400 5003.液壓缸缸體厚度計算缸體是液壓缸中最重要的零件，當(dāng)液壓缸的工作壓力較高和缸體內(nèi)經(jīng)較大時，必須進行強度校核。缸體的常用材料為 20、25、35、45 號鋼的無縫鋼管。在這幾種材料中 45 號鋼的性能最為優(yōu)良，所以這里選用 45 號鋼作為缸體的材料。需要 CAD 圖紙，咨詢 QQ：414951605 或 1304139763][2??DPy?式中， ——實驗壓力，MPa。當(dāng)液壓缸額定壓力 Pn 5.1MPa 時，Py=1.5Pn，當(dāng)Py ?Pn 16MPa 時，Py=1.25Pn。?[ ]——缸筒材料許用應(yīng)力，N/mm 。[ ]= ， 為材料的抗拉強度。?2?nb注：1.額定壓力 Pn額定壓力又稱公稱壓力即系統(tǒng)壓力，Pn=5.1MPa2.最高允許壓力 PmaxPmax 1.5Pn=1.25 5.1=6.375MPa??液壓缸缸筒材料采用 45 鋼，則抗拉強度： σb=600MPa安全系數(shù) n 按《液壓傳動與控制手冊》P243 表 2—10，取 n=5。則許用應(yīng)力[ ]= =120MPa?bσ ][2??DPy?= 10375.6?=2.66mm,滿足 。所以液壓缸厚度取 5mm。10??D10??則液壓缸缸體外徑為 110mm。4.液壓缸長度的確定液壓缸長度 L 根據(jù)工作部件的行程長度確定。從制造上考慮，一般液壓缸的長度L 不會大于液壓缸直徑的 20 到 30 倍。此次設(shè)計取 30 倍。L=30D=30×100=3000mm5. 活塞桿直徑的設(shè)計查《液壓傳動與控制手冊》根據(jù)桿徑比 d/D，一般的選取原則是：當(dāng)活塞桿受拉時，一般選取 d/D=0.3-0.5，當(dāng)活塞桿受壓時，一般選取 d/D=0.5-0.7。本設(shè)計我選擇需要 CAD 圖紙，咨詢 QQ：414951605 或 1304139763d/D=0.7，即 d=0.7D=0.7×100=70mm。表 4.2 活塞桿直徑系列4 5 6 8 10 12 14 16 18 2022 25 28 32 36 40 45 50 56 6370 80 90 100 110 125 140 160 180 200220 250 280 320 360 400故取 d=70mm。2.活塞桿強度計算：<56mm （4-4）mF150.18374][d6??????式中 ————許用應(yīng)力； （Q235 鋼的抗拉強度為 375-][ MPa84n][b?500MPa，取 400MPa，為位安全系數(shù)取 5，即活塞桿的強度適中）3．活塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計活塞桿的外端頭部與負(fù)載的拖動電機機構(gòu)相連接，為了避免活塞桿在工作生產(chǎn)中偏心負(fù)載力，適應(yīng)液壓缸的安裝要求，提高其作用效率，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的具體情況，選擇適當(dāng)?shù)幕钊麠U端部結(jié)構(gòu)。4.活塞桿的密封與防塵活塞桿的密封形式有 Y 形密封圈、U 形夾織物密封圈、O 形密封圈、V 形密封圈等[6]。采用薄鋼片組合防塵圈時，防塵圈與活塞桿的配合可按 H9/f9 選取。薄鋼片厚度為0.5mm。為方便設(shè)計和維護，本方案選擇 O 型密封圈。液壓缸工作行程長度可以根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)實際工作的最大行程確定，并參照表 4-4選取標(biāo)準(zhǔn)值。液壓缸活塞行程參數(shù)優(yōu)先次序按表 4-4 中的 a、b、c 選用。表 4-4（a）液壓缸行程系列（GB 2349-80） [6]25 50 80 100 125 160 200 250 320 400500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000表 4-4（b） 液壓缸行程系列（GB 2349-80） [6]40 63 90 110 140 180220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800需要 CAD 圖紙，咨詢 QQ：414951605 或 13041397632200 2800 3600表 4-4（c） 液壓缸形成系列（GB 2349-80） [6]240 260 300 340 380 420 480 530 600 650750 850 950 1050 1200 1300 1500 1700 1900 21002400 2600 3000 3400 38003.2 副液壓缸的設(shè)計4.工作壓力 P=15.3Mpa5.液壓缸內(nèi)徑的計算D= ×10-3ηπ PF4= ×10-395.0318?π=0.586m=56.6mm查《液壓傳動與控制手冊》經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理 D=63mm。表 4.1 液壓缸內(nèi)徑系列 mm8 10 12 16 20 25 32 40 50 6380 100 125 160 200 250 320 400 5006.液壓缸缸體厚度計算缸體是液壓缸中最重要的零件，當(dāng)液壓缸的工作壓力較高和缸體內(nèi)經(jīng)較大時，必須進行強度校核。缸體的常用材料為 20、25、35、45 號鋼的無縫鋼管。在這幾種材料中 45 號鋼的性能最為優(yōu)良，所以這里選用 45 號鋼作為缸體的材料。][2??DPy?式中， ——實驗壓力，MPa。當(dāng)液壓缸額定壓力 Pn 5.1MPa 時，Py=1.5Pn，當(dāng)Py ?Pn 16MPa 時，Py=1.25Pn。?[ ]——缸筒材料許用應(yīng)力，N/mm 。[ ]= ， 為材料的抗拉強度。?2?nb注：1.額定壓力 Pn需要 CAD 圖紙，咨詢 QQ：414951605 或 1304139763額定壓力又稱公稱壓力即系統(tǒng)壓力，Pn=15.1MPa2.最高允許壓力 PmaxPmax 1.5Pn=1.25 15.3=19.125MPa??液壓缸缸筒材料采用 45 鋼，則抗拉強度： σb=600MPa安全系數(shù) n 按《液壓傳動與控制手冊》P243 表 2—10，取 n=5。則許用應(yīng)力[ ]= =120MPa?bσ ][2??DPy?= 10375.6?=2.66mm,滿足 。所以液壓缸厚度取 5mm。10??D10??則液壓缸缸體外徑為 73mm。4.液壓缸長度的確定液壓缸長度 L 根據(jù)工作部件的行程長度確定。從制造上考慮，一般液壓缸的長度 L 不會大于液壓缸直徑的 20 到 30 倍。3.3 活塞的設(shè)計由于活塞在液壓力的作用下沿缸筒往復(fù)滑動，因此，它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，既不能過緊，也不能間隙過大。配合過緊，不僅使最低啟動壓力增大，降低機械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的配合表面；間隙過大，會引起液壓缸內(nèi)部泄露，降低容積效率，使液壓缸達不到要求的設(shè)計性能?；钊c缸體的密封形式分為：間隙密封（用于低壓系統(tǒng)中的液壓缸活塞的密封） 、活塞環(huán)密封（適用于溫度變化范圍大、要求摩擦力小、壽命長的活塞密封） 、密封圈密封三大類。其中密封圈密封又包括 O 形密封圈（密封性能好，摩擦因數(shù)小，安裝空間?。?、Y 形密封圈（用在 20Mpa 壓力下、往復(fù)運動速度較高的液壓缸密封） 、 形密封xY圈（耐高壓，耐磨性好，低溫性能好，逐漸取代 Y 形密封圈） 、V 形密封圈（可用于50Mpa 壓力下，耐久性好，但摩擦阻力大） 。綜合以上因素，考慮選用 O 型密封圈。需要 CAD 圖紙，咨詢 QQ：414951605 或 13041397633.4 導(dǎo)向套的設(shè)計與計算1.最小導(dǎo)向長度 H 的確定當(dāng)活塞桿全部伸出時，從活塞支承面中點到到導(dǎo)向套滑動面中點的距離稱為最小導(dǎo)向長度 [1]。如果導(dǎo)向長度過短，將使液壓缸因間隙引起的初始撓度增大，影響液壓缸工作性能和穩(wěn)定性。因此，在設(shè)計時必須保證液壓缸有一定的最小導(dǎo)向長度。根據(jù)經(jīng)驗,當(dāng)液壓缸最大行程為 L,缸筒直徑為 D 時,最小導(dǎo)向長度為:（4-20LH??5）一般導(dǎo)向套滑動面的長度 A，在缸徑小于 80mm 時取 A=(0.6~1.0)D，當(dāng)缸徑大于80mm 時取 A=(0.6~1.0)d.?；钊麑挾?B 取 B=(0.6~1.0)D。若導(dǎo)向長度 H 不夠時,可在活塞桿上增加一個導(dǎo)向套 K(見圖 4-1)來增加 H 值。隔套 K 的寬度 。)21BAC???（圖 4-1 液壓缸最小導(dǎo)向長度 [1]因此:最小導(dǎo)向長度 ，取 H=9cm；7cm2104(20????DLH）導(dǎo)向套滑動面長度 A= c8.6.58?活塞寬度 B= 7m9.隔套 K 的寬度 3c.1)]2.74(19[)21???????BAC（2.導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)導(dǎo)向套有普通導(dǎo)向套、易拆導(dǎo)向套、球面導(dǎo)向套和靜壓導(dǎo)向套等，可按工作情況需要 CAD 圖紙，咨詢 QQ：414951605 或 1304139763適當(dāng)選擇。1）普通導(dǎo)向套 這種導(dǎo)向套安裝在支承座或端蓋上，油槽內(nèi)的壓力油起潤滑作用和張開密封圈唇邊而起密封作用 [6]。2）易拆導(dǎo)向套 這種導(dǎo)向套用螺釘或螺紋固定在端蓋上。當(dāng)導(dǎo)向套和密封圈磨損而需要更換時，不必拆卸端蓋和活塞桿就能進行，維修十分方便。它適用于工作條件惡劣，需經(jīng)常更換導(dǎo)向套和密封圈而又不允許拆卸液壓缸的情況下。3）球面導(dǎo)向套 這種導(dǎo)向套的外球面與端蓋接觸，當(dāng)活塞桿受一偏心負(fù)載而引起方向傾斜時，導(dǎo)向套可以自動調(diào)位，使導(dǎo)向套軸線始終與運動方向一致，不產(chǎn)生“憋勁“現(xiàn)象。這樣，不僅保證了活塞桿的順利工作，而且導(dǎo)向套的內(nèi)孔磨損也比較均勻。4）靜壓導(dǎo)向套 活塞桿往復(fù)運動頻率高、速度快、振動大的液壓缸，可以采用靜壓導(dǎo)向套。由于活塞桿與導(dǎo)向套之間有壓力油膜，它們之間不存在直接接觸，而是在壓力油中浮動，所以摩擦因數(shù)小、無磨損、剛性好、能吸收振動、同軸度高，但制造復(fù)雜，要有專用的靜壓系統(tǒng)。3.5 端蓋和缸底的設(shè)計與計算在單活塞液壓缸中，有活塞桿通過的端蓋叫端蓋，無活塞桿通過的缸蓋叫缸頭或缸底。端蓋、缸底與缸筒構(gòu)成密封的壓力容腔，它不僅要有足夠的強度以承受液壓力，而且必須具有一定的連接強度。端蓋上有活塞桿導(dǎo)向孔（或裝導(dǎo)向套的孔）及防塵圈、密封圈槽，還有連接螺釘孔，受力情況比較復(fù)雜，設(shè)計的不好容易損壞。1.端蓋的設(shè)計計算端蓋厚 h 為： ][)-3p(1??cpdD?式中 D1——螺釘孔分布直徑，cm；P——液壓力， ；2kgf/m——密封環(huán)形端面平均直徑，cm；cpd——材料的許用應(yīng)力， 。][?2f/c2.缸底的設(shè)計缸底分平底缸，橢圓缸底，半球形缸底。需要 CAD 圖紙，咨詢 QQ：414951605 或 13041397633.端蓋的結(jié)構(gòu)端蓋在結(jié)構(gòu)上除要解決與缸體的連接與密封外，還必須考慮活塞桿的導(dǎo)向，密封和防塵等問題 [6]。缸體端部的連接形式有以下幾種：A．焊接 特點是結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，質(zhì)量小，使用廣泛。缸體焊接后可能變形，且內(nèi)缸不易加工。主要用于柱塞式液壓缸。B．螺紋連接（外螺紋、內(nèi)螺紋） 特點是徑向尺寸小，質(zhì)量較小，使用廣泛。缸體外徑需加工，且應(yīng)與內(nèi)徑同軸；裝卸徐專用工具；安裝時應(yīng)防止密封圈扭曲。C．法蘭連接 特點是結(jié)構(gòu)較簡單，易加工、易裝卸，使用廣泛。徑向尺寸較大，質(zhì)量比螺紋連接的大。非焊接式法蘭的端部應(yīng)燉粗。D．拉桿連接 特點是結(jié)構(gòu)通用性好。缸體加工容易，裝卸方便，使用較廣。外形尺寸大，質(zhì)量大。用于載荷較大的雙作用缸。E．半球連接，它又分為外半環(huán)和內(nèi)半環(huán)兩種。外半環(huán)連接的特點是質(zhì)量比拉桿連接小，缸體外徑需加工。半環(huán)槽消弱了缸體，為此缸體壁厚應(yīng)加厚。內(nèi)半環(huán)連接的特點是結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量小。安裝時端部進入缸體較深，密封圈有可能被進油口邊緣擦傷。F．鋼絲連