車載裝置升降系統(tǒng)的開發(fā)(論文+DWG圖紙)
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車載裝置升降系統(tǒng)的開發(fā)
課題背景
現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭對雷達(dá)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(dá)到戰(zhàn)時快速組網(wǎng)及補(bǔ)充戰(zhàn)損的目的，高度的機(jī)動能力已經(jīng)成為現(xiàn)代軍事雷達(dá)的必備素質(zhì);因此，對于雷達(dá)設(shè)計師來說，在考慮整機(jī)電性能指標(biāo)、可靠性、可維性、可保障性、安全性、可操作性、經(jīng)濟(jì)性及加工工藝性等因素的同時，還須從結(jié)構(gòu)上對其機(jī)動性作出精心構(gòu)思。
為了減小樹木、民房等地高度近距離障礙物對雷達(dá)天線的遮蔽，通常應(yīng)采取措施將雷達(dá)舉高架設(shè)，例如將雷達(dá)架設(shè)在一定高度的鐵架上，但這些辦法存在架設(shè)速度慢、作業(yè)強(qiáng)度大、需要吊裝等輔助設(shè)備等缺點，尤其對于要求架撤時間短的野外機(jī)動型車載雷達(dá)來說，這些缺點就顯得更加突出。因此必須設(shè)計一種自動架高裝置，以實現(xiàn)快速便捷的架高雷達(dá)天線的目的。
結(jié)構(gòu)設(shè)計要求
對于單車野外作業(yè)的雷達(dá)來說，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上主要須解決兩個問題：一是由于設(shè)備質(zhì)量高度集成，裝載空間有限，如何在不超運(yùn)輸界限的前提下實現(xiàn)合理高效的利用空間；二是選用何種舉升機(jī)構(gòu)來完成雷達(dá)的舉升。而我現(xiàn)在要設(shè)計的就是解決第二個問題。因此，自動舉升系統(tǒng)作為整個雷達(dá)天線系統(tǒng)的支撐平臺，其設(shè)計須滿足以下幾點要求：
1. 功能性：即系統(tǒng)能在一定的外界載荷（如風(fēng)力）的作用下，把規(guī)定的重量載荷在短時間內(nèi)以一定的姿態(tài)快速平穩(wěn)的舉升至一定高度并鎖定位置，使雷達(dá)能夠在一定條件下安全可靠的工作。
2. 自動化：即系統(tǒng)采用機(jī)電液一體化技術(shù)，使舉升過程實現(xiàn)自動化。這樣，一方面降低操作人員的作業(yè)強(qiáng)度，另一方面能夠可靠的縮短作業(yè)時間。
3. 運(yùn)輸通過性：由于車身裝載空間有限，聚生系統(tǒng)必須與雷達(dá)其他部分一體化設(shè)計，以達(dá)到優(yōu)化空間尺寸、確保各種運(yùn)輸狀態(tài)的通過能力。
4. 高比剛度、比強(qiáng)度結(jié)構(gòu)形式：由于車輛裝載能力與設(shè)備外形尺寸、重量等因素的矛盾，舉升系統(tǒng)還必須對其自身的結(jié)構(gòu)形式和重量進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到用最小的自重承受最大的外載荷的目的。
5. 高安全性、高可靠性及良好的環(huán)境適應(yīng)和可維性。
幾種升降系統(tǒng)
1. 單桅柱式液壓升降系統(tǒng)，見圖1
特點：
1）.單組鋁合金桅柱升降，液壓力舉升，整機(jī)重量輕、機(jī)動性好；
2）.結(jié)構(gòu)緊湊，縮合后外形尺寸小，直立狀態(tài)下能進(jìn)入一般客梯的橋洞和門洞；
3）.雙重保護(hù)的支腿結(jié)構(gòu)，安全可靠，且能保證平臺貼近墻面升降作業(yè)；
4）.獨特的桅柱間導(dǎo)輪裝置，使平臺升降平穩(wěn)；
5）.標(biāo)準(zhǔn)配置為220V，50Hz，10A單相電源，也可以按用戶要求配置為直流電源或采用手動驅(qū)動；
6）.該結(jié)構(gòu)對工作的地點有較高要求，不適合在野外工作，不能在惡劣的環(huán)境下工作，如果遇到大風(fēng)等因素，其工作穩(wěn)定性不好。
圖一
2. GTJC車載剪叉液壓升降系統(tǒng)，見圖2
GTJC車載剪叉高空作業(yè)平臺，它具有機(jī)動性強(qiáng)，工作范圍較大的特點。特別適用于元距離、大范圍、不同工作場地的作業(yè)。如公路運(yùn)輸、路燈照明、工程搶險等。它的動力可以用汽車發(fā)動機(jī)或者直流蓄電池，使用安全可靠。這種系統(tǒng)的升降結(jié)構(gòu)采用的是平行四邊形結(jié)構(gòu)，在繩上高空時沒有進(jìn)行機(jī)械的鎖緊，如果工作的部件太重，或是受到一定的交變外載荷的影響，容易松動，不能適應(yīng)定位精度和穩(wěn)定性要求較高的工作。
圖二
3．曲臂式液壓升降機(jī)，見圖三
曲臂式液壓升降機(jī)的優(yōu)點是：使用行程很短的液壓缸可獲得較高的提升高度，這對于高度要求很高的工作情況時很有利的。
缺點就是在提升的工作過程中，頂部的工作部件不是呈直線上升，不利于迅速投入工作，另外如果是要求在高空能夠進(jìn)行水平工作，其升到高空后不能很好的保證其位置精度。
圖三
3.立缸式鋼結(jié)構(gòu)液壓升降機(jī)，見圖四
立缸式鋼結(jié)構(gòu)液壓升降機(jī)采用直上直下的結(jié)構(gòu)，這可以滿足在不同的地域迅速準(zhǔn)備好工作條件，完成提升工作，，以投入使用，其機(jī)動性強(qiáng)，而且直上直下式結(jié)構(gòu)和周圍的物體一般不會發(fā)生干涉，其工作的適應(yīng)性好。
課題任務(wù)
1. 升降高度10米，負(fù)載1.5噸；
2. 調(diào)平系統(tǒng)應(yīng)保證水平5’以內(nèi)；
3. 調(diào)平系統(tǒng)抗風(fēng)（裝上頂部作業(yè)部件，10級風(fēng)），擺動小于1度；
結(jié)構(gòu)選用
本課題主要是研究車載裝置的升降系統(tǒng)，要求該系統(tǒng)的機(jī)動性能好，便于運(yùn)輸，對不同的地域條件適應(yīng)能力強(qiáng)，要求升降系統(tǒng)工作時實現(xiàn)自動化，能在短時間內(nèi)迅速投入使用，而且要求工作位置穩(wěn)定，在工作的過程中最好不要發(fā)生上下移動和左右擺動，即在一定的風(fēng)俗條件下也能穩(wěn)定工作，綜合以上要求，可知設(shè)計的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單，并且盡可能的將工作部件進(jìn)行集成，因此決定采用液壓驅(qū)動的直上直下式結(jié)構(gòu)，在液壓缸將工作部件升到頂部以后要進(jìn)行縮緊，以使其不會發(fā)生上下方向的顫動，并且將頂部的工作部件用鋼索固定在車載裝置的底板上。
在電氣驅(qū)動、機(jī)械驅(qū)動和液壓驅(qū)動中，驅(qū)動相同重量的工作部件，液壓驅(qū)動所用設(shè)備的體積最小，這可以有效減小系統(tǒng)的體積，其機(jī)動性能好，電氣驅(qū)動要求的工作條件較高，其可靠性不好，不適合在惡劣的條件下工作，而機(jī)械驅(qū)動所用設(shè)備占用的體積較大，而且要保證工作機(jī)潤滑狀況良好其工作條件也受到很大的限制，相比較而言液壓驅(qū)動可在惡劣條件下穩(wěn)定工作，而且其驅(qū)動功率大，可滿足本課題的要求。
采用直上直下式結(jié)構(gòu)主要考慮其工作準(zhǔn)備時間和工作時為止精度。本課題的車載裝置升降系統(tǒng)對時間的要求較高，如果要用到野外援救，這就要求在提升的過程中時間短，采用直上直下式結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)迅速的提升，而且這種工作坊式受到周圍條件的影響很小，如果采用的是曲臂式鋼結(jié)構(gòu)液壓升降機(jī)，則周圍有障礙物的話，會妨礙其工作，并且本結(jié)構(gòu)要求工作時的水平精度很高，采用直上直下式結(jié)構(gòu)可以很容易的實現(xiàn)調(diào)平工作。
綜上所述，采用液壓驅(qū)動的直上直下式結(jié)構(gòu)可以很好的滿足本次課題的要求，當(dāng)然這種結(jié)構(gòu)也存在一些不足之處，比如工作部件提升的所有高度都由液壓缸完成，這就是液壓缸的尺寸比較大。
這次設(shè)計的計算部分主要是集中在高空工作部件的受載上，一般的，高空作業(yè)的部件受到的載荷包括：風(fēng)載荷、慣性載荷、自重、溫度載荷、冰雪載荷等幾種類型，歸納起來包括六種分量：阻力、升力、側(cè)力、滾轉(zhuǎn)力矩、方位力矩和俯仰力矩。其中，風(fēng)載荷是主要載荷。因此工作部件的設(shè)計主要是優(yōu)化設(shè)計，以減小風(fēng)載荷。為此，可以在工作部件上開合適的小孔以減小風(fēng)阻力，加置補(bǔ)償器，利用氣動力效應(yīng)減小部件的方位力矩，即增大鏤空度，可以提高工作部件的穩(wěn)定性，提高抗風(fēng)能力。
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車載機(jī)械自動調(diào)平機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)
摘 要
本論文的題目是車載機(jī)械自動調(diào)平機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)。論文分為選題背景、方案論證、過程論述、結(jié)論總結(jié)四大部分。
選題背景部分，我主要講述了本設(shè)計課題的來源、目的、意義、應(yīng)解決的問題及應(yīng)該達(dá)到的技術(shù)要求和介紹系統(tǒng)其它結(jié)構(gòu)。還簡述了本課題在國內(nèi)外的發(fā)展概況，為設(shè)計提供了指導(dǎo)思想。
方案論證部分，我按照技術(shù)要求，對液壓系統(tǒng)進(jìn)行了分析，并設(shè)計了一套液壓控制系統(tǒng)。
過程論證析部分，我考慮了整個雷達(dá)受到本身重力和風(fēng)力的影響，為了保證力學(xué)穩(wěn)定性，使用了塔架桿來支撐主升油缸。我綜合考慮了液壓缸舉升的高度和缸需要提供的動力，結(jié)合工作環(huán)境，從而選擇了四級液壓缸作為主升油缸。液壓缸舉升1.5噸的雷達(dá)和1.5噸的塔架，再加上受風(fēng)力的影響，這對主升油缸的強(qiáng)度提出了要求，本部分通過計算可以確定滿足強(qiáng)度要求的缸的內(nèi)外徑。塔架設(shè)計部分，設(shè)計了塔架三節(jié)每節(jié)的尺寸，以及塔架各節(jié)的連接。
設(shè)計總結(jié)部分，我對本次設(shè)計過程進(jìn)行了深刻的總結(jié)，為自己所學(xué)到了系統(tǒng)的分析問題而高興，再次感受那些思考問題的過程與方法。
關(guān)鍵詞：四級液壓缸；雷達(dá)；設(shè)計；自動調(diào)平系統(tǒng)。
Abstract
The topic of my paper is vehicle-mounted machine automatically transferred Ping mechanical systems design and development. This paper is divided into four parts: selection of subjects background, programme appraisal, process expositions, conclusions summarized
Selection of subjects background part, I described the main source of design topics, objectives, significance, and should be addressed to the technical requirements and other structures on the system. Also on the topic of development profile at home and abroad, providing guidance for the design ideas. Because the whole radar antenna will be affected by the weight and wind, in order to make sure the mechanics stability, then the solution is by using tower frame pole to support the main promoting cylinder. The second part is just the analyses on the mechanics capability of the tower frame pole.
Programme appraisal part of the question, I analysed the hydraulic system in accordance with the technical requirements, and to design a set of hydraulic control systems.
Analysis of the process of verification part, I consider the entire radar by itself gravity and wind effects. In order to ensure the stability of mechanics,I use the tower to support the main hydraulic cylinder. On the part of the mechanics tower pole performance analysed.I integrated into the hydraulic cylinder up-down and hydraulic cylinder need to provide the high momentum in the work environment, thus chosen as a main or 4 hydraulic cylinder. 1.5 tons of hydraulic cylinder up-down radar and 1.5 tons town coupled with the impact of the wind, which the intensity of the fuel hydraulic cylinder or the demands of this segment by calculating the intensity can meet the requirements of main hydraulic cylinder. In the conclusion, I give a thorough summing-up of the process of my project. I feel pleased that I have learned to analyze problem generally, and have reconsidered the methods and process of my project. Tower design part, I use the second part of the contents , designed tower section three dimensions, and the tower sections connected.
In the conclusion, I give a thorough summing-up of the process of my project. I feel pleased that I have learned to analyze problem generally, and have reconsidered the methods and process of my project.
Key word: triple-level hydraulic cylinder ；design ；Radar；automatically leveling system.
III
湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書
畢業(yè)實習(xí)報告
（限1500字以上）
院（系）：機(jī)械系 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班級： 機(jī)本二班 姓名：王廣
一、實習(xí)的主要內(nèi)容
畢業(yè)實習(xí)期間我到了同屬杭州機(jī)床集團(tuán)的杭州精密機(jī)床廠,顧名思義,杭州精密床廠是生產(chǎn)一些加工精度較高,技術(shù)要求高的機(jī)床設(shè)備的大型工廠,主要加工的是機(jī)床內(nèi)部的一些精度等級較高的小部件或者一些高精度的機(jī)床,如M級,MM級平面磨床.由于加工要求較高,所以機(jī)器也比較精密,所以有些也要在恒溫這個環(huán)境下伺候它們呢.這樣才能保證機(jī)床的工作性能,進(jìn)而保證加工零件的加工精度要求。在此我們此行實習(xí)的主要內(nèi)容是解學(xué)習(xí)了與本專業(yè)有關(guān)的各種知識，各廠工人的工作情況等等。第一次親身感受了所學(xué)知識與實際的應(yīng)用，傳感器在空調(diào)設(shè)備的應(yīng)用了，電子技術(shù)在機(jī)械制造工業(yè)的應(yīng)用了，精密機(jī)械制造在機(jī)器制造的應(yīng)用了，等等理論與實際的相結(jié)合，讓我們大開眼界,也是對以前所學(xué)知識的一個初審.通過這次生產(chǎn)實習(xí)，進(jìn)一步鞏固和深化所學(xué)的理論知識，彌補(bǔ)以前單一理論教學(xué)的不足。
二、實習(xí)取得的經(jīng)驗及收獲
該次實習(xí),真正到達(dá)機(jī)械制造業(yè)的第一前線,了解了我國目前制造業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r也粗步了解了機(jī)械制造也的發(fā)展趨勢.在新的世紀(jì)里,科學(xué)技術(shù)必將以更快的速度發(fā)展，更快更緊密得融合到各個領(lǐng)域中,而這一切都將大大拓寬機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展方向. 它的發(fā)展 趨勢可以歸結(jié)為“四個化”：柔性化、靈捷化、智能化、信息化.即使工藝裝備與工藝路線能適用于生產(chǎn)各種產(chǎn)品的需要，能適用于迅速更換工藝、更換產(chǎn)品的需要,使其與環(huán)境協(xié)調(diào)的柔性,使生產(chǎn)推向市場的時間最短且使得企業(yè)生產(chǎn)制造靈活多變的靈捷化,還有使制造過程物耗,人耗大大降低,高自動化生產(chǎn),追求人的智能于機(jī)器只能高度結(jié)合的智能化以及主要使信息借助于物質(zhì)和能量的力量生產(chǎn)出價值的信息化。
在這期間我向此廠工人師傅學(xué)習(xí)講解后,明白了一般零件的加工過程如下:
胚料---劃線---刨床(工藝上留加工余量)--粗車--熱處理,調(diào)質(zhì)--車床半精加工--磨--齒輪加工--淬火(齒面)--磨面
齒輪零件加工工藝:
粗車--熱處理--精車--磨內(nèi)孔--磨芯,軸端面--磨另一端面--滾齒--鉗齒--剃齒--鍘鍵槽--鉗工--完工
精機(jī)公司有三個用于加工磨頭體的加工中心和幾臺數(shù)控機(jī)床,數(shù)控機(jī)床的體積小,價格相對比較便宜,加工比較方便,加工中心有一個刀床和多個工作臺同時對多個工作面進(jìn)行加工,不僅避免了由于基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的誤差,提高了加工精度,而且也大大提高了加工效率,但是加工中心體積大,價格昂貴,而且對環(huán)境要求較高,這就提高了產(chǎn)品的成本,一般選擇加工經(jīng)濟(jì)性較高的零件或者精度要求高的關(guān)鍵零件。
在精機(jī)公司的實習(xí)中,極大地豐富了自己關(guān)于零件加工工藝的知識,拓展了自己的知識面.在這次實習(xí)中,感觸最深的是了解了數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)中的重要性,它是電子信息技術(shù)和傳統(tǒng)機(jī)械加工技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，它集現(xiàn)代精密機(jī)械、計算機(jī)、通信、液壓氣動、光電等多學(xué)科技術(shù)為一體，具有高效率、高精度、高自動化和高柔性等特點，是尖端工業(yè)所不可缺少的生產(chǎn)設(shè)備。
三、存在的不足及建議
2１世紀(jì)機(jī)械制造業(yè)的重要性表現(xiàn)在它的全球化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化以及環(huán)保協(xié)調(diào)的綠色制造等。它將使人類不僅要擺脫繁重的體力勞動，而且要從繁瑣的計算、分析等腦力勞動中解放出來，以便有更多的精力從事高層次的創(chuàng)造性勞動，智能化促進(jìn)柔性化，它使生產(chǎn)系統(tǒng)具有更完善的判斷與適應(yīng)能力。目前我國絕大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床都是出自國外先進(jìn)制造商,無論在數(shù)量上,精度,性能指標(biāo)上,中國制造業(yè)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家,需要奮起直追。
當(dāng)然這一切還需要我們大家進(jìn)一步的努力。
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湖南科技大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會記錄
日期：
學(xué)生： 學(xué)號： 班級：
題目：
提交畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會下列材料：
1 設(shè)計（論文）說明書 共 頁
2 設(shè)計（論文）圖 紙 共 頁
3 指導(dǎo)人、評閱人評語 共 頁
畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會評語：
[主要對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）的研究思路，設(shè)計（論文）質(zhì)量，文本圖紙規(guī)范程度和對設(shè)計（論文）的介紹，回答問題情況等進(jìn)行綜合評價]
畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會主任： （簽名）
委員： （簽名）
（簽名）
（簽名）
（簽名）
答辯成績：
總評成績：
湖南科技大學(xué)畢業(yè)論文
目錄
1選題背景 1
1.1雷達(dá)車的特點 2
1.2 國內(nèi)外高機(jī)動雷達(dá)發(fā)展?fàn)顩r 3
2 方案論證 4
2.1 主要技術(shù)指標(biāo) 4
2.2 技術(shù)可行性 4
2.3 升降天線車的液壓系統(tǒng)說明 5
2.4 測試系統(tǒng)的組成及功能 6
2.5 主要技術(shù)難點分析 8
2.6 與國內(nèi)外同類產(chǎn)品技術(shù)對比分析 8
2.7 推廣應(yīng)用價值 8
3 過程論述 8
3.1 雷達(dá)舉升機(jī)構(gòu)的力學(xué)分析 8
3.2 缸的設(shè)計 12
3.3 缸的連接及材料 16
3.4 塔架的設(shè)計 23
3.5 機(jī)動式車載雷達(dá)穩(wěn)定性設(shè)計分析 24
4 結(jié)論總結(jié) 31
5 致謝 32
6參考文獻(xiàn) 33
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1 選題背景
1.1雷達(dá)車的特點
現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭對雷達(dá)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(dá)到戰(zhàn)時快速組網(wǎng)及補(bǔ)充戰(zhàn)損的目的，高度的機(jī)動能力已經(jīng)成為現(xiàn)代軍事雷達(dá)的必備素質(zhì);因此，對于雷達(dá)設(shè)計師來說，在考慮整機(jī)電性能指標(biāo)、可靠性、可維性、可保障性、安全性、可操作性、經(jīng)濟(jì)性及加工工藝性等因素的同時，還須從結(jié)構(gòu)上對其機(jī)動性作出精心構(gòu)思。
總的來說,雷達(dá)的高機(jī)動性須保證雷達(dá)具有這樣一種能力，即組成雷達(dá)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、迅速地撤收，并且轉(zhuǎn)移到新的陣地上重新進(jìn)入正常的工作狀態(tài)，以達(dá)到保護(hù)自己、克敵制勝的目的;因此，在結(jié)構(gòu)總體上須重點考慮下列問題。
運(yùn)輸行駛能力主要包括以下幾點：
（1）.越野能力:戰(zhàn)時雷達(dá)整機(jī)將面臨復(fù)雜惡劣的地理環(huán)境情況，如土路、泥濘路等，此時仍然要求雷達(dá)能夠以一定的速度可靠地行駛;雷達(dá)載車的性能對整機(jī)的運(yùn)輸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，其基型車必須滿足《軍用越野汽車機(jī)動性要求》的各項規(guī)定:一般來說，機(jī)動型雷達(dá)載車選型的原則是優(yōu)先選用國產(chǎn)列裝的越野載重基型車輛。
整機(jī)各運(yùn) 輸單元機(jī)動、越野能力的主要指標(biāo)包括各運(yùn)輸單元重量、行駛速度、最大爬坡度、接近角、離去角、涉水深度、越坡溝寬度、最小轉(zhuǎn)彎直等參數(shù)。
（2）.通過能力:即雷達(dá)整機(jī)各運(yùn)輸單元外形尺寸在公路、鐵路運(yùn)輸時須符合國家有關(guān)運(yùn)軸限界的要求。
1) 公路運(yùn)輸:應(yīng)滿足公路運(yùn)輸限界。
2) 鐵路運(yùn)輸:應(yīng)滿足鐵路裝載荃本限界.
3) 雷達(dá)總重不超過小型橋梁的承重能力。
（3）.雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)：按傳動系統(tǒng)的不同,可分為機(jī)電式和液壓式。機(jī)電式升降機(jī)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(jī)電式升降機(jī)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)載的重量較大,在要求架設(shè)高度較高、負(fù)載較大時尤其如此。液壓式傳動系統(tǒng)與機(jī)電式傳動系統(tǒng)相比,在輸出同樣功率的條件下,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(dá)天線的高架。并且采用液壓傳動還可大大簡化機(jī)械結(jié)構(gòu),從而減少機(jī)械零部件的數(shù)目,也便于實現(xiàn)自動控制。另外,隨著科技的發(fā)展,液壓元器件的生產(chǎn)工藝逐步實現(xiàn)機(jī)械化和自動化, 制造成本在不斷下降, 制造精度越來越高,因此液壓式傳動系統(tǒng)已逐漸在雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)中被采用。
中、大型雷達(dá)天線的舉升機(jī)構(gòu)不同于普通的升降機(jī)。普通升降機(jī)負(fù)載通常較小,中、大型雷達(dá)天線的舉升機(jī)構(gòu)的負(fù)載較大,特別是機(jī)構(gòu)常常需要在較大的風(fēng)載條件下甚至于需要在天線上覆蓋有冰層時工作,在舉升高度較高時,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,此外風(fēng)向的不同引起的動力特性在機(jī)構(gòu)的升降過程中又存在較大的差異, 因此中、大型雷達(dá)天線的舉升機(jī)構(gòu)存在一定的特殊性。塔架式雷達(dá)升降天線研究項目正是本著上述的要求而擬定的。
1.2 國內(nèi)外高機(jī)動雷達(dá)發(fā)展?fàn)顩r
1.2.1 國外機(jī)動雷達(dá)的發(fā)展方向
冷戰(zhàn)時期，由于兩大軍事集團(tuán)的長期對峙，西方國家十分重視機(jī)動雷達(dá)尤其是高激動雷達(dá)的發(fā)展與研制；大批各種型號的機(jī)動雷達(dá)裝備部隊，并且將高機(jī)動雷達(dá)部署在戰(zhàn)略要地，以提高雷達(dá)網(wǎng)的彈性和整個防空系統(tǒng)的穩(wěn)定性。下表是七十年代以來西方各國裝備的集中主要的機(jī)動雷達(dá)。
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(dá)
美 國
LAADS
L波段
60 Km
7分鐘
低空警戒
兩坐標(biāo)雷達(dá)
英 國
Gainfanen
S波段
140 Km
1分鐘
低空警戒
兩坐標(biāo)雷達(dá)
德 國
TRMS
S波段
200 Km
3分鐘
防空預(yù)警
三坐標(biāo)雷達(dá)
日 本
NPN-510
S波段
135 Km
3分鐘
防空預(yù)警
三坐標(biāo)雷達(dá)
不難看出，目前世界各國都把防空雷達(dá)網(wǎng)建設(shè)中如何發(fā)展激動作戰(zhàn)力量和研制高機(jī)動雷達(dá)當(dāng)做一件大事來抓，這是高技術(shù)局部戰(zhàn)爭的必然趨勢。獨聯(lián)體國家的70000部防空雷達(dá)中大部分是車載式機(jī)動雷達(dá)，且有相當(dāng)數(shù)量為高機(jī)動雷達(dá)；英國和法國的雷達(dá)站，幾乎不采用固定式，而采用可運(yùn)輸單元，一旦需要，激動雷達(dá)可在較短時間內(nèi)轉(zhuǎn)移到新的陣地展開工作； 日本的機(jī)動雷達(dá)站與固定雷達(dá)站之比，近年來由原來的1：14升到1：2.5，而且其雷達(dá)天線可折疊運(yùn)輸，雷達(dá)具有較好的探測性能、抗干擾性能和自動化入網(wǎng)功能。我國周邊的一些國家和地區(qū)也十分重視雷達(dá)的機(jī)動和隱蔽。臺灣則大力發(fā)展機(jī)動雷達(dá)，其固定雷達(dá)除天線外，其余部分均可進(jìn)入坑道。軍事力量最強(qiáng)的美國，也是重視雷達(dá)機(jī)動性的國家，他的艦載、機(jī)載和衛(wèi)星偵察雷達(dá)可以實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的機(jī)動，其雷達(dá)情報網(wǎng)抗摧毀能力達(dá)到了完善的程度。
2 方案論證
2.1 主要技術(shù)指標(biāo)
2.1.1 升降高度10米，負(fù)載1.5噸；
2.1.2 .具有自動調(diào)平功能，且應(yīng)保證水平5‘以內(nèi)；
2.1.3 .調(diào)平系統(tǒng)抗風(fēng)（裝上頂部作業(yè)部件，10級風(fēng)）擺動小于；
2.2 技術(shù)可行性
2.2.1 .升降塔架式結(jié)構(gòu)雷達(dá)天線車總體及液壓傳動研制的技術(shù)方案天線車的總體結(jié)構(gòu)說明升降天線車的升展高度除車橋高度以外凈空高10米。下降后高度為3米左右。要求車橋長5米，寬2米，占空間體積約為3×5×2=30立方米
2.2.2 塔架結(jié)構(gòu)
塔架為三節(jié)組合成形，固定座為3米，其中第一節(jié)為1.3米，第二節(jié)為2.6米，最后一節(jié)為3.1米。舉升鉸安裝在第三節(jié)的1.8米處，這樣可使得塔架上升和下降折置時運(yùn)行自如。在舉升鉸的上端設(shè)置了鏈輪機(jī)構(gòu)，使得天線發(fā)射箱在運(yùn)動和升位的過程中始終保持與地面垂直。
2.2.3 塔架的舉升執(zhí)行機(jī)構(gòu)
塔架的舉升執(zhí)行機(jī)構(gòu)為四級伸縮式油缸。此型油缸的工作原理為活塞直徑大的先運(yùn)動，依次升高。下降時小活塞先運(yùn)動，依次下降。直徑小則運(yùn)動速度高，反之速度低。整個升降時間約為2.5分鐘。為了防止油缸承受側(cè)向力矩，在設(shè)計塔架具體構(gòu)件時還要著重考慮回轉(zhuǎn)和重力矩的平衡。
2.2.4 塔架索拉機(jī)構(gòu)
升降塔架為橫向跨襠結(jié)構(gòu)，由此沿縱向方向由于風(fēng)動力而產(chǎn)生的彈性側(cè)向偏擺力及顛覆力矩對塔架影響很大。為了確保塔架的相對剛度及穩(wěn)定性，在車橋底座對稱角上設(shè)置了四索拉機(jī)構(gòu)，擬產(chǎn)生四均衡的拉力，使得塔架垂直定位。
2.2.5 承載支腿
雷達(dá)天線要在一個相對與水平垂直的軸上運(yùn)行，而且在要10級風(fēng)的環(huán)境下仍能正常工作，整個天線車的綜合承載力都傳遞在支腿上。天線車的支腿既要克服重力和顛覆力矩，又要作為水平校正的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所以在支腿的支臂上設(shè)置了展開收合油缸，并在支腿的支點上折紙了比例閥控油缸，使四角支腿在較快時間內(nèi)完成支撐校平工作。校平完畢如需要，可用人工鎖緊機(jī)構(gòu)將其鎖緊。
2.2.6 輔助支撐機(jī)構(gòu)及其它
當(dāng)塔架折放和轉(zhuǎn)場運(yùn)行時，必須防止塔架震動而對油缸的重力沖擊，因此在塔架縱向設(shè)置了防震托架及輔助支撐機(jī)構(gòu)。\
2.3升降天線車的液壓系統(tǒng)說明
升降天線車采用變量泵液壓系統(tǒng)，其流量為自適應(yīng)注油。在供油流量大時，壓力相應(yīng)減?。还┯土髁啃r，壓力相應(yīng)增大。這樣既能滿足負(fù)載的要求，又可減少系統(tǒng)發(fā)熱。
2.3.1 舉升伸縮油缸單元與塔架鎖緊單元：舉升單元由三位四通電液換向閥、單向調(diào)速閥、液控單向閥、壓力繼電器和油缸組成。當(dāng)油泵打出壓力油后，電液換向閥切換到左位，壓力油經(jīng)調(diào)速閥、液控單向閥進(jìn)入油缸，使油缸上升；當(dāng)油缸上升到終點時，缸內(nèi)壓力上升，此時繼電器動作，控制三位四通電磁閥處于右位，四油缸鎖緊塔架。若伸縮油缸下降，只有在三位四通電磁閥切換到左位，鎖緊油缸反向，即回到終點缸內(nèi)，壓力升高時，壓力繼電器2動作，控制三位四通電液閥處于右位使得油缸下降，這時塔架重力迫使油缸快速下行，但液控單向閥產(chǎn)生的背壓力克服油缸的沖力，而使得油缸緩慢下降。
2.3.2 角支腿液壓單元
支腿的展開和收合驅(qū)動是由三位四通電液閥控制油缸實現(xiàn)，支腿的支撐與水平校正驅(qū)動是由比例閥控油缸實現(xiàn)。當(dāng)支腿展開之后，四個比例閥在水平測試儀所給出的訊號控制下調(diào)整油缸的行程及高度，使得天線車處于一個相對水平的狀態(tài)下工作。
2.3.3 中支腿與索拉液壓單元
中支腿設(shè)置意在風(fēng)力較大和長時間工作時展開使用，故而只設(shè)置展開及收合驅(qū)動油缸，支點支撐由人工螺旋調(diào)節(jié)固定。
索拉單元采用的是閥控馬達(dá)系統(tǒng)，當(dāng)塔架上升定位后四馬達(dá)輸出均衡的拉力，即可增強(qiáng)抗顛覆的能力和克服彈性擾度。如果塔架索拉機(jī)構(gòu)允許加強(qiáng)，或者其結(jié)構(gòu)形式能克服10級風(fēng)力時索拉機(jī)構(gòu)可以不用。
2.3.4 結(jié)構(gòu)方案和液壓傳動系統(tǒng)的可行性和可靠性
2.3.4.1 .結(jié)構(gòu)件的制造可行性和使用可靠性
塔架的結(jié)構(gòu)可采用單種型材和多中型材焊接回火加工成形。鉸接用軸承預(yù)應(yīng)力方法，既可保證塔架相對剛度，又可減少回轉(zhuǎn)的摩擦力。由于采用了錐銷油缸鎖緊塔架，其整體性可以得到保證。依國內(nèi)的制造加工、裝配水平完全能滿足其幾何精度要求。整體結(jié)構(gòu)可以說是簡明可靠。
2.3.4.2 液壓傳動系統(tǒng)的可行性及可靠性
液壓泵采用傷害高壓泵廠生產(chǎn)的YCY14-1B型泵，比例閥采用LFDG4V-3.2*系列。比例油缸由設(shè)計者提供圖紙定專業(yè)廠生產(chǎn)，舉升油缸可定點加工。液壓馬達(dá)采用浙江鎮(zhèn)海液壓件廠生產(chǎn)的產(chǎn)品，其他閥類引進(jìn)德國力士樂公司技術(shù)生產(chǎn)的閥件，液壓附件選用國內(nèi)技術(shù)優(yōu)勢廠家的產(chǎn)品。
2.4 測試系統(tǒng)的組成及功能
2.4.1 測試系統(tǒng)功能方框圖如下：
2.4.2 水平測試儀
功能：同時測量X、Y兩個方向的水平偏差。
型號：SDS10-1
性能：分辨率：0.01mm/m（<0.001o）
顯示范圍：0——±1999數(shù)字
輸出電壓：0——5v
運(yùn)行環(huán)境：-40℃）——+80℃
2.4.3 只能遠(yuǎn)端
根據(jù)需要自行開發(fā)的單片機(jī)系統(tǒng)。
功能：將水平儀的檢測信號（X、Y）方向分別進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，通過串口與主機(jī)通信。
性能：12位A/D轉(zhuǎn)換，采用RS485串口。
2.4.4工控機(jī)
主機(jī)選用研華工控機(jī)，并選用需要的板卡。
功能：處理測量數(shù)據(jù)，控制液壓比例執(zhí)行系統(tǒng)，控制液壓傳動系統(tǒng)。
主要部件：
2.4.4.1 主機(jī)：接受人工指令，按程序工作控制機(jī)械和液壓傳動系統(tǒng)，將智能遠(yuǎn)端傳來的信號進(jìn)行運(yùn)算、處理，分解為四個伺服缸的行程。
2.4.4.2 顯示器：顯示雷達(dá)不水平度，顯示水平調(diào)整量，顯示各系統(tǒng)的工作狀態(tài)，顯示故障并報警。
2.4.4.3 用戶板：液壓系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)的強(qiáng)電控制。
2.4.4.4 D/A板：接受主機(jī)的12位數(shù)字信號，通過4路模擬輸出分別控制4個伺服缸的行程。
2.4.5 比例閥及伺服缸
性能：伺服缸最小調(diào)整行程小于0.1
功能：根據(jù)工控機(jī)的輸出信號，按比例地調(diào)整雷達(dá)地水平度，
按要求設(shè)計，由國內(nèi)廠家加工。
2.4.6 反饋
控制液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械行程，將雷達(dá)車調(diào)節(jié)至新的水平位置。
2.4.7 水平調(diào)整過程
初始狀態(tài)要求：雷達(dá)車的支撐點跨度大于4米；雷達(dá)車停車時的水平偏差小于10度，以保證雷達(dá)車的停車狀態(tài)在調(diào)整系統(tǒng)的調(diào)整范圍內(nèi)；在水平儀調(diào)整前，其他機(jī)械系統(tǒng)應(yīng)暫停工作，以保證水平儀的測量結(jié)果不受機(jī)械振動的影響。4個伺服缸與地面的接觸點之間的水平偏差小于±10mm，穩(wěn)定工作時，不應(yīng)有下陷現(xiàn)象。
工作過程：
2.4.7.1 暫停有振動的機(jī)械設(shè)備，穩(wěn)定10－20s
2.4.7.2 水平儀檢測雷達(dá)車在兩個方向的水平偏差
2.4.7.3 智能遠(yuǎn)端將水平儀的檢測信號由模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，通過串口送至工控機(jī)
2.4.7.4 工控機(jī)將兩個方向的水平偏差分解為4個伺服缸的調(diào)整量（數(shù)字量）
2.4.7.5 D/A板將4個數(shù)字量分別轉(zhuǎn)化為控制比例閥的比例電信號
2.4.7.6 每個比例閥按電信號控制相應(yīng)的伺服缸比例地調(diào)整支撐點的高低
2.4.7.7 重復(fù)上述6個步驟，直到水平儀檢測到雷達(dá)車在兩個方向的水平偏差均小于0.01（伺服缸調(diào)整0.5mm）
2.5主要技術(shù)難點分析
2.5.1 液壓自動調(diào)平系統(tǒng)的精度；
2.5.2 天線升高架設(shè)后的穩(wěn)定性，抗風(fēng)能力的保證；
2.5.3 液壓系統(tǒng)的防泄漏。
2.6 與國內(nèi)外同類產(chǎn)品技術(shù)對比分析
塔架式升降天線雷達(dá)的機(jī)動性能指標(biāo)為國內(nèi)先進(jìn)水平,能達(dá)到國外同類產(chǎn)品的性能指標(biāo)。
2.7 推廣應(yīng)用價值
升降塔架式雷達(dá)是本著適應(yīng)快速，準(zhǔn)確，機(jī)動的戰(zhàn)爭要求而設(shè)計擬定的，是為了提高我軍雷達(dá)機(jī)動性的裝備需求。樣機(jī)按當(dāng)前部隊使用較廣泛的572雷達(dá)設(shè)計，各種部件及功能充分考慮各種環(huán)境的需求，適用地域廣。同時本裝備易于改裝到其他型號雷達(dá)上，可移植性強(qiáng)。
升降塔架式雷達(dá)彌補(bǔ)了國內(nèi)空白，與購?fù)愡M(jìn)口裝備相比可節(jié)省經(jīng)費(fèi)70％。具有較高的軍事價值和經(jīng)濟(jì)價值。
3過程論述
3.1 雷達(dá)舉升機(jī)構(gòu)的力學(xué)分析
按總體設(shè)計，當(dāng)風(fēng)速時，雷達(dá)天線以工作；當(dāng)風(fēng)速時，雷達(dá)天線停止轉(zhuǎn)動，不產(chǎn)生永久性裂變?？紤]到陣風(fēng)系數(shù)k=1.5，則天線工作時的最大瞬時風(fēng)速為，停止轉(zhuǎn)動不產(chǎn)生永久性裂變時的風(fēng)速為。
天線工作時的最大瞬時風(fēng)力：
其中：C=0.6為風(fēng)阻系數(shù)；
S= 為反射體迎風(fēng)面積
傾覆力矩：
傾覆半徑：
不產(chǎn)生裂變時的最大瞬時風(fēng)力：
令塔架桿寬度b=0.2m，塔架桿厚度h=0.04m
塔架桿重量
塔架桿頂部許用變形：
塔架桿橫截面示意圖（1）
塔架桿受力圖（2）
由圖（1）有：
慣性矩
慣性矩
3.1.1 剛度校核
令鋼絲繩的預(yù)緊力為500kg，鋼絲繩的剛度系數(shù)為K，參考圖2的受力分析圖，考慮Y方向的變形（因為），則有：
則
令，則有：
鋼絲繩的拉力
此時對于Y方向的最大變形，有
對于X方向，有：
所以
鋼絲繩的拉力
此時對于X方向的最大變形，有：
3.1.2 強(qiáng)度校核
此時，對于Y方向，同理可有：
即 則
鋼絲繩的拉力
此時對于Y方向的最大變形，有：
對于X方向，有：
即
則
鋼絲繩的拉力為N=7688kg
此時對于X方向的最大變形，有
因為天線、箱體的重量主要由油缸承受，故不必對塔架桿進(jìn)行壓桿穩(wěn)定校核，下面進(jìn)行應(yīng)力強(qiáng)度校核。
3.1.2.1 正應(yīng)力校核
故合格
3.1.2.2 剪應(yīng)力校核
故合格
在塔架桿處于折疊位置而剛剛升起的瞬間，塔架桿所受的應(yīng)力如下：
故塔架桿的強(qiáng)度校核合格。
3.1.2.3 重量分析
因油缸半徑，經(jīng)過估算，主升油缸的重量為800kg，則主升油缸、天線、箱體、塔架的總重量為：800+1425+1248=3473kg。如果再加上承載支腿、各型油泵及輔助機(jī)構(gòu)的重量，則塔架式雷達(dá)升降天線的總重量將大于4噸。為此，必須換用更大型號的拖車，以使其能夠滿足高機(jī)動雷達(dá)的重量要求。此外，可以對本型高機(jī)動雷達(dá)進(jìn)行結(jié)構(gòu)與材料的優(yōu)化設(shè)計以降低其重量。在結(jié)構(gòu)上，可以將鋼絲繩的作用點上移，使其水平分力直接承受風(fēng)載荷，這樣不僅雷達(dá)的搖擺幅度更小，而且降低了對于塔架桿的尺寸要求。在材料上，可以選用強(qiáng)度更高的材料以代替目前塔架桿所使用的普通鋼材，從而提高其許用應(yīng)力，降低塔架桿的重量。
3.2 缸的設(shè)計
3.2.1 液壓回路：
序號
元件名稱
型號
數(shù)量
備注
1
鎖緊缸
4
[]
2
水平缸
4
[]
3
單向背壓閥
B—25B
4
Φ14
4
液控單向閥
DIF—L20H1
4
Φ20
5
三位四通閥
34D—B8C
5
Φ10 []
6
單向節(jié)流閥
LDF-L10C
1
Φ10
7
二位三通閥
23D0—B8C
1
[]
8
調(diào)速閥
QI—63
1
Q=63L/min
9
壓力表
Y—100
2
10
溢流閥
YF-L10C
2
Φ10[]
11
壓力繼電器
DP1—68
2
[s]〈0.5s
12
二位二通閥
QI—63B
1
13
葉片泵
YB1—63
2
[]
14
吸油過濾器
Y—60T
2
3.2.2 缸的尺寸確定
由于液壓缸需要從離地3m的距離舉升雷達(dá)到達(dá)離地10米的位置，而液壓缸座距離地面高度為0.5米，而且液壓缸的總體尺寸為2.5米。
塔架桿子的第三節(jié)總長為3.1米，在桿的1.3米處，液壓缸與塔架相連，，所以剩余3.1-1.3=1.8米的距離。
液壓缸需要舉升的距離為10-2.5-0.5-1.8=5.2
設(shè)計液壓缸為四級缸，每級行程為1.5米。
塔架和雷達(dá)總重G〉3 tons
有效作用面積
缸徑mm
查GB/T2348-1993，經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理后有
缸套的厚度mm，而與上下級缸套連接部分的厚度
則
則整個液壓缸的直徑為.
3.2.3 缸的強(qiáng)度分析
按總體設(shè)計，當(dāng)風(fēng)速v1=25m/s時，雷達(dá)天線以n=6rpm工作；當(dāng)風(fēng)速v2=30m/s時，雷達(dá)天線停止轉(zhuǎn)動，不產(chǎn)生永久性裂變?？紤]陣風(fēng)系數(shù)K=1.5，則天線工作時的最大瞬時風(fēng)速為v3=37.5m/s，停止轉(zhuǎn)動不產(chǎn)生永久性裂變時的風(fēng)速為v4=45m/s。
天線工作時的最大瞬時風(fēng)力：=
其中：C=0.6為風(fēng)阻系數(shù)；S=24.8為反射體迎風(fēng)面積。
傾覆力矩：M=16740；傾覆半徑：R=4.81m
不產(chǎn)生裂變時的最大瞬時風(fēng)力：
（其中向下）
以下為受力圖和彎矩圖：
計算抗彎強(qiáng)度公式如下：
可見多級缸的頂端為危險截面處
把缸的尺寸代入抗彎強(qiáng)度公式得：<[]。
所以強(qiáng)度滿足。
3.3缸的連接及材料
3.3.1 缸體端部連接形式
半環(huán)連接：結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，質(zhì)量小，使用廣泛且不會出現(xiàn)焊后變形。設(shè)計中缸體底部采用與法蘭螺釘連接，在通過螺栓與底座連接。
3.3.2 缸體的材料
油缸缸體的常用材料為20、25、35、45號鋼的無縫鋼管。20號鋼用的較少，因其性能機(jī)械性能低而且不能調(diào)質(zhì)。45號缸具有良好的機(jī)械性能，但當(dāng)有焊接的時候一般不才用。所以我選擇缸體的材料為35號缸，它具有良好的焊接性能和機(jī)械性能。
3.3.3 缸體的技術(shù)條件
缸體采用H8、H9配合。表面粗糙并且當(dāng)活塞采用橡膠密封圈密封時，Ra為0.1～0.4μm，當(dāng)活塞用活塞環(huán)密封時，Ra為0.2～0.4μm。
缸體內(nèi)徑D的圓度公差值可按9、10或11級精度選取，圓柱度公差值可按8能精度選取。
缸體端面T的垂直度公差值可按7級精度選取。
為了防止腐蝕和提高壽命，缸體內(nèi)應(yīng)鍍以厚度為30～40μm的鉻層，鍍后進(jìn)行珩磨或拋光。
3.3.4 活塞
3.3.4.1 活塞的材料
液壓缸活塞常用的材料為耐磨鑄鐵、灰鑄鐵(HT300、HT350)、鋼(有的在外徑上套有尼龍66、尼龍1010或夾布酚醛塑料的耐磨環(huán))及鋁合金等。
3.3.4.2 活塞的技術(shù)要求
3.3.4.2.1 活塞外徑D對內(nèi)徑D1的徑向跳動公差值，按7、8級精度選取。
3.3.4.2.2 端面T對內(nèi)孔D1軸線的垂直度公差值，應(yīng)按7級精度選取。
3.3.4.2.3 外徑D的圓柱度公差值，按9、10或11級精度選取。
3.3.4.3 導(dǎo)向套材料：導(dǎo)向套常用材料為鑄造青銅或耐磨鑄鐵。
3.3.4.4 活塞桿結(jié)構(gòu)與材料
對于多級液壓缸來說，除最外一級缸筒外，其它所有缸筒同時又是充當(dāng)活塞桿的作用。普通活塞桿有實心和空心兩種，毫無疑問，對于多級缸來說，應(yīng)采用空心結(jié)構(gòu)桿。
空心活塞桿材料為35、45無縫鋼管。由于本設(shè)計中，考慮到焊接質(zhì)量，采用45號無縫鋼管。
3.3.4.5 活塞桿技術(shù)要求：
3.3.4.5.1 活塞桿的熱處理：粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為229～285HB,必要時再經(jīng)高頻淬火，硬度達(dá)45～55HRC。
3.3.4.5.2 活塞桿d和d1的圓度公差值，按9、10或11級精度選取。
3.3.4.5.3 活塞桿d的圓柱度公差值，應(yīng)按8級精度選取。
3.3.4.5.4 活塞桿d對d1的徑向跳動公差值，應(yīng)為0.01mm。
3.3.4.5.5 端面T的垂直度公差值，則應(yīng)按7級精度選取。
3.3.4.5.6 活塞桿上的螺紋，一般應(yīng)按6級精度加工；如載荷較小，機(jī)械振動也較小時，允許按7級或8級精度制造。
3.3.4.5.7 活塞桿上下工作表面的粗糙度為Ra0.63μm，必要時，可以鍍鉻，鍍層厚度約為0.02mm,鍍后拋光。
3.3.4.6 液壓缸的緩沖
緩沖裝置是為了防止或減小液壓缸活塞在運(yùn)動到兩個端點時因慣性力造成的沖撞。通常是通過節(jié)流作用，使液壓缸運(yùn)動到端點附近時形成足夠的內(nèi)壓，降低液壓缸的運(yùn)動速度，以減小沖擊。常用的液壓缸緩沖裝置見下表。
緩沖方式
結(jié)構(gòu)簡圖
緩沖特性
恒
節(jié)
流
面
積
固
定
型
1—? 液壓缸的運(yùn)動速度；
2—? 緩沖腔的壓力
可
調(diào)
型
錐
形
拋
物
線
形
變
節(jié)
流
面
積
階
梯
形
三
角
形
本設(shè)計中采用的的是恒節(jié)流面積固定型緩沖方式。
3.3.4. 7液壓缸安裝連接部分的型式及尺寸
液壓缸進(jìn)出油口的的型式
3.3.4.8 密封圈的選用
3.3.4.8.1 對于固定密封，O型圈提供了一種既有效又經(jīng)濟(jì)的密封元件。O型圈是在模具里硫化成形的；O形圈的特點是具有圓形截面的圓環(huán)狀。它的尺寸是用它的內(nèi)徑和其截面直徑定義的。
O型圈是一種雙向作用密封元件。由于在安裝時，在徑向或軸向作用的初始壓縮，使O型圈具有了初始密封的能力。由系統(tǒng)壓力而產(chǎn)生的密封力與初始密封力一起合成為總密封力，它隨系統(tǒng)壓力的提高而增大。
O型圈具有以下優(yōu)點：
簡單，整體式溝槽設(shè)計減少了零件和設(shè)計費(fèi)用
設(shè)計緊湊，零件外形小
安裝簡單，減少差錯
為和大多數(shù)的流體想容，有很多復(fù)合物可供選擇
在全球范圍內(nèi)可供現(xiàn)貨，易于保養(yǎng)和維修
3.3.4.8.2 Yx形密封圈，用于往復(fù)運(yùn)動密封，工作壓力可達(dá)到14MP，具有摩擦系數(shù)小、安裝簡便等優(yōu)點，分為軸用和孔用兩種。這種密封圈的密封效果來自于它本身的預(yù)加負(fù)載，以及在安裝時密封唇的壓縮。在運(yùn)行時，系統(tǒng)的壓力增大了密封徑向機(jī)械接觸力。這種密封圈具有協(xié)同工作的主唇和副唇，產(chǎn)生一個加載最恰當(dāng)?shù)钠胶夤ぷ鼽c。主唇的內(nèi)唇較短，內(nèi)、外的邊都經(jīng)過修整，且由于硬度較低，有良好的回彈能力和柔性，所以達(dá)到了較好的密封性能。副唇和表面保持最小的接觸，有助于安裝時防止密封圈的旋轉(zhuǎn)。在主唇和副唇間的油腔形成的潤滑油油腔，減少了摩擦和爬行現(xiàn)象。
由于本設(shè)計導(dǎo)向套和缸筒內(nèi)壁之間是相對靜止的，根據(jù)以上優(yōu)點我選用了O型圈來作為密封元件。
而一級缸套、二級缸套、三級缸套、4級缸套和活塞桿之間，我選用了Yx形密封圈和O形密封圈的結(jié)合使用，以達(dá)到最好的密封效果。
3.3.4.9 在液壓缸中，防塵圈被安放在作軸向運(yùn)動的活塞桿和柱塞上。在活塞桿和柱塞運(yùn)動期間，灰塵能進(jìn)入液壓缸內(nèi)，從而引起密封圈、導(dǎo)向套和支承圈的損傷和過早的磨損。使用防塵圈能防止出現(xiàn)這種情況。
在缸蓋和缸體的接觸處我選用了DKI型防塵圈作為密封元件，它具有以下優(yōu)點：
良好的刮塵作用，甚至對牢固粘結(jié)的灰塵也具有良好的刮除作用
設(shè)計緊湊
便于安裝和拆卸方便
價格便宜
溝槽設(shè)計簡單
輕微的旋轉(zhuǎn)和擺動不影響工作性能
3.3.4.10泵的選用
葉片泵是利用插入轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的葉片間容積變化，完成泵的作用。在軸對稱位置上布置有兩組吸油口和排油口徑向載荷小，噪聲較低流量脈動小，同時污染敏感度不高，有較好的變量能力。價格合適。
系統(tǒng)需要的流量為100L/min，我選用雙作用葉片泵，且選用的葉片泵流量應(yīng)至少為系統(tǒng)需要流量的2倍，所以我選擇型號為Y2B——C200C——*F的葉片泵。
3.3.4.11 進(jìn)油口面積計算
設(shè)進(jìn)油口處流速為V，進(jìn)油口面積為A
所以
主升油缸活塞直徑，另外整個油缸要在2.5分鐘內(nèi)升高5.2m，所以舉升速度為。
根據(jù)流量連續(xù)性方程
所以得到進(jìn)油口的直徑為14.7mm，取整后為15mm，考慮到流量的跳動，取進(jìn)油口面積為20mm?！ ?
3.3.4.12 螺紋處強(qiáng)度計算
3.3.4.12.1 缸體與缸蓋處強(qiáng)度計算
本設(shè)計中，第三級缸的缸頂采用的是螺紋連接一個鉸接部分，螺紋處的強(qiáng)度計算如下：
螺紋處的拉應(yīng)力：
螺紋處的剪應(yīng)力：
合成應(yīng)力：
許用應(yīng)力：
上列各式中：
——油缸最大推力（）
D——油缸內(nèi)徑[cm]（D=4.2）
——螺紋直徑[cm]（=6.8）
——螺紋內(nèi)徑[cm]（=6）
K——螺紋預(yù)緊力系數(shù)，取1.3
K1——螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)，取0.12
——缸筒屈服極限，取215Mpa
N——安全系數(shù)，取1.75
由以上公式計算得，=，
所以 ，故螺紋強(qiáng)度滿足要求。
3.3.4.12.2 缸體與缸蓋法蘭螺栓連接的計算螺栓的強(qiáng)度計算如下
螺紋處的拉應(yīng)力：
螺紋處的剪應(yīng)力：
合成應(yīng)力：
以上各式中：Z——螺栓數(shù)量；
——螺紋內(nèi)徑[cm]
——螺紋直徑[cm]
Z=6
K=1.3 計算可得： 可見，當(dāng)螺栓材料選用45號鋼的時候，強(qiáng)度是滿足的。
另外，法蘭底部與端蓋之間螺栓的連接強(qiáng)度計算如下：
Z=6 計算得到
可見，當(dāng)螺栓材料同樣選用45號鋼的時候，強(qiáng)度是滿足的。
3.4塔架的設(shè)計
3.4.1 塔架尺寸的確定
塔架分為2個部分，第一部分為連桿，由三根桿子構(gòu)成，考慮到需要把雷達(dá)從離地3米舉升到離地10米，連桿的總長應(yīng)為7米，設(shè)計三根桿子的長度分別為：
在前面，我已經(jīng)對塔架進(jìn)行了受力的計算，取桿子的長、寬為100mm，滿足前面計算過的校核要求。
3.4.2.塔架的結(jié)構(gòu)
除了連桿之外，塔架還有其他幾個部分：
3.4.2.1 支承桿：塔架需要固定在車子上，這時就需要有兩根桿子來起到固定的作用，這兩跟桿子和液壓缸一起承受全部的3 tons的負(fù)載，但主要的負(fù)載都在液壓缸上，所以支承桿受力并不大，所以我取桿子的長寬均為80mm。
3.4.2.2 拉鎖：塔架被液壓缸舉升到位后，如果液壓缸不再供油，則舉升力消失，此時，拉索將起到拉緊機(jī)構(gòu)的作用，將塔架固定在死點位置，即便液壓缸不再提供力，塔架還是一樣的穩(wěn)定。
3.5 機(jī)動式車載雷達(dá)穩(wěn)定性設(shè)計分析
3.5.1雷達(dá)車質(zhì)心位置及軸荷分配
圖1 雷達(dá)車在水平面上的受力圖
在設(shè)計階段,通過質(zhì)量分配法求出雷達(dá)車的質(zhì)心位置O、整車質(zhì)量G ,如圖1 所示。根據(jù)圖1 ,則由力距平衡求得軸荷分配:
中后橋載荷:N1 = G ×a/ L
前橋載荷:N2 = G ×( L - a) / L
式中:L 為前橋距離中后橋中心的尺寸, mm; a 為質(zhì)心距離前橋的尺寸, mm。
代入該車載雷達(dá)有關(guān)數(shù)據(jù),計算得:
N1 = 5435 kg
N2 = 2615 kg
通過比較,其結(jié)果與原底盤車改裝前滿載設(shè)計指標(biāo)基本一致,滿足要求。
3.5.2 雷達(dá)車行駛穩(wěn)定性設(shè)計分析
3.5.2.1 行駛縱向穩(wěn)定性
最大爬坡能力：
最大爬坡能力是指汽車在最低檔作等速行駛時所能克服的最大坡度。由公式(1) 、(2) 和(3) 求得該車載雷達(dá)的最大爬坡度:
（1）
（2）
（3）
代入該車載雷達(dá)有關(guān)數(shù)據(jù),計算得:
式中: imax為最低檔所能克服的最大坡度; Fmax為最低檔行駛時的最大驅(qū)動( N) ; Fw 為最低檔行駛時的迎風(fēng)阻力; Dmax為最低檔的最大動力因數(shù); f 為滾動阻力系數(shù)0. 015 ;A 為迎風(fēng)面積(m2) ; Cd 為迎風(fēng)阻力系數(shù);V0 為最低車速(m/ s) 。
3.5.2.2 駐車制動性
駐車制動性是衡量車載雷達(dá)在爬坡時的駐車制動能力,駐車制動一般靠手剎使驅(qū)動輪制動,路面對驅(qū)動輪產(chǎn)生地面制動力,以實現(xiàn)駐車制動(該車載雷達(dá)為后輪制動) 。圖2 為該雷達(dá)車上坡時的駐車情況,根據(jù)力和力矩平衡條件,求得最大駐車坡度:
式中:φ1 為縱向附著系數(shù)0. 75 (越野輪胎在干燥水泥路面) ; h 為質(zhì)心高度(mm) ; c 為中后橋中心距離后橋中心的尺寸(mm) 。
3.5.2.3 縱向傾覆
當(dāng)車載雷達(dá)以最低車速等速上坡行駛時,其受力情況同樣可以依據(jù)圖2 所示。當(dāng)前輪的法向反作用力N2 = 0 時,便發(fā)生繞A 點向后翻傾,通常稱為縱翻。
圖2 雷達(dá)車在縱坡上的受力圖
由力距平衡可求得車載雷達(dá)不發(fā)生縱翻的極限坡度:
代入該車載雷達(dá)有關(guān)數(shù)據(jù),計算得
i2 = 93. 3 %
式中: i2 為縱翻的極限道路縱坡度。
3.5.2.4 縱向滑移
該雷達(dá)車采用六輪驅(qū)動,在六輪驅(qū)動時不產(chǎn)生滑移的情況下,可根據(jù)圖2 ,由力平衡得:
i3 = tg 5 = φ1
代入該車載雷達(dá)有關(guān)數(shù)據(jù),計算得:
i3 = 75 %
式中: i3 為產(chǎn)生縱向滑移臨界狀態(tài)時的道路縱坡度。
3.5.2.5 結(jié)論
i2 > i3 > imax > i1 = 64 % ,所以該車載雷達(dá)的最大縱向爬坡度為64 %。其次,在60 %的縱向坡道上停車制動時,不會下滑,并且可以重新起步繼續(xù)行駛爬
坡。滿足GJB1380 - 92《軍用越野汽車機(jī)動性要求》的規(guī)定。
3.5.2.5.2 該車載雷達(dá)車最大縱向滑移坡度i3 小于縱向傾覆坡度i2 ,所以在發(fā)生縱向傾覆之前,首先發(fā)生縱向滑移現(xiàn)象,從而保證了其縱向行駛的安全性。
3.5.2.5.1 行駛橫向穩(wěn)定性
3.5.2.5.2 橫向側(cè)翻
當(dāng)車載雷達(dá)在橫向坡道上直線行駛或處于靜止?fàn)顟B(tài)時,如果橫向坡度角β超過某一值時,將發(fā)生側(cè)翻,如圖3 所示：
圖3 雷達(dá)車在橫坡上的受力圖
該車載雷達(dá)不發(fā)生側(cè)翻的極限坡度角β,則由力距平衡得:
式中: b 為左右輪中心間距(mm)
橫向側(cè)滑
該車載雷達(dá)在橫坡上靜止時整車橫向側(cè)滑的極限角度,根據(jù)圖3 的受力情況,由力平衡方程得:
式中:φ2 為橫向附著系數(shù),取φ2max = 0. 6φ1 。
3.5.2.5.3 在轉(zhuǎn)彎時的側(cè)翻和側(cè)滑
3.5.2.5.3.1 側(cè)翻
如圖4 所示,該車載雷達(dá)在水平路面上作等速轉(zhuǎn)彎行駛時,有可能繞A 點向外側(cè)翻,所以必須限制其轉(zhuǎn)彎時的最大行駛速度,由下面公式求得:
式中: g 為重力加速度,9. 8m/ s2 ; r 為轉(zhuǎn)彎半徑(m) 。圖4 中, Fc 為轉(zhuǎn)彎時的離心力; Fφ 為側(cè)向附著力。
3.5.2.5.3.2 側(cè)滑
該車載雷達(dá)在水平路面上作等速轉(zhuǎn)彎行駛時,有可能繞向外側(cè)滑,其轉(zhuǎn)彎時的最大側(cè)滑行駛速度,由下面公式求得:
3.5.2.5.4 結(jié) 論
3.5.2.5.4.1 因為iβ2< iβ1,因此,該車載雷達(dá)在橫坡上行駛的極限坡度為42 % ,滿足GJB1380 - 92《軍用越野汽車機(jī)動性要求》的規(guī)定。并且,在平直線橫坡上勻速直線行駛或靜止時,在發(fā)生橫向側(cè)翻前,首先發(fā)生橫向側(cè)滑,從而保證了其在橫坡上行駛的安全。
3.5.2.5.4.2 因為V2 < V1 ,所以在轉(zhuǎn)彎行駛時,在側(cè)翻前首先發(fā)生側(cè)滑,從而保證了其在彎道行駛時的穩(wěn)定性。并且公路在彎道處筑有適當(dāng)?shù)某邫M坡度,這樣在干，燥水泥路面以上述最高車速轉(zhuǎn)彎時,是比較安全的。
雷達(dá)車整車工作穩(wěn)定性設(shè)計
雷達(dá)車風(fēng)載荷計算
雷達(dá)車展開工作時,通過調(diào)平機(jī)構(gòu)將雷達(dá)調(diào)平。天線升起處于工作狀態(tài),雷達(dá)車所受的力主要包括自身重力和風(fēng)載荷。按照總體戰(zhàn)技指標(biāo)要求,雷達(dá)車在架高10m 時,具有抗810級風(fēng)的能力。在圖5 位置時,在風(fēng)載荷下,整車穩(wěn)定性最差。由風(fēng)載荷產(chǎn)生的傾覆力矩計算如下:
風(fēng)阻力計算如下:
式中: Cd 為阻力系數(shù); A 為面積(m2) ; q 為動壓頭; q =PV2/ 2 。經(jīng)計算,天線陣面風(fēng)阻力、方艙風(fēng)阻力、運(yùn)載車底盤風(fēng)阻力分別為F1 、F2 、F3 。
由風(fēng)阻力產(chǎn)生的最大傾覆力矩計算如下:
雷達(dá)車自重穩(wěn)定力矩計算
在10 級風(fēng)下雷達(dá)車工作穩(wěn)定系數(shù)η
(取穩(wěn)定系數(shù)為2. 5)
由此可見,在10 級風(fēng)情況下,雷達(dá)車整車工作穩(wěn)定。并且,在設(shè)計過程中通過增加拉繩固定以加大穩(wěn)定余度
四、結(jié)論總結(jié)
本文具體闡述了一種車載裝置升降系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)過程。本課題所研制的車載裝置升降系統(tǒng)可以實現(xiàn)預(yù)期的雷達(dá)的舉升和下降，通過我設(shè)計的四級舉升液壓缸的伸出和縮回，帶動塔架的舉升和下降，從而實現(xiàn)雷達(dá)的舉升和下降。
機(jī)動性使雷達(dá)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中提高生存能力的有效措施之一，因此機(jī)動性指標(biāo)已經(jīng)成為現(xiàn)代雷達(dá)的一項重要技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)。而我現(xiàn)在設(shè)計的車載裝置升降系統(tǒng)，可以應(yīng)用成為雷達(dá)的車載裝置，從而起到對車載雷達(dá)的舉升，所以本課題有著很廣泛的應(yīng)用范圍。
設(shè)計中最主要的工作就是對液壓缸的設(shè)計，在設(shè)計中我首先是根據(jù)設(shè)計要求來確定缸的總行程，由于行程達(dá)到了5.2米，所以我選用了四級缸作為我的主升液壓缸。然后，我對液壓缸的受力進(jìn)行了分析，從而確定了液壓缸的總體尺寸和每級缸的尺寸。
對于舉升塔架，我做了塔架的受力分析，確定了塔架連桿的尺寸確定。我還綜合考慮了裝載雷達(dá)的車子的尺寸，保證雷達(dá)車載正常行駛時可以穿越橋梁和隧道。
本論文主要完成了以下幾個方面的工作:
（l）.提出了實現(xiàn)舉升的系統(tǒng)方案，設(shè)計了雙作用四級液壓缸的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了液壓缸利得計算和尺寸確定。
（2）.設(shè)計了塔架的結(jié)構(gòu)，詳細(xì)的進(jìn)行了塔架受力分析和風(fēng)力計算。
（3）.簡單的介紹了機(jī)動式車載雷達(dá)穩(wěn)定性設(shè)計分析。
本課題只完成了車載裝置升降系統(tǒng)設(shè)計的一種設(shè)計工作，仍有許多種其他機(jī)構(gòu)可以完成相同的工作，如車載剪叉升降系統(tǒng)、立缸式結(jié)構(gòu)等。設(shè)計的系統(tǒng)沒有最好，只有更好，我會繼續(xù)努力使系統(tǒng)更加完善。
五、致謝
本論文的所有研究工作從論文的選題、實現(xiàn)條件到論文的寫作等階段都是在唐曉群導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的。黃開有老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對我產(chǎn)生重要影響。他淵博的知識、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。黃開有老師經(jīng)常到寢室來悉心指導(dǎo)我的學(xué)習(xí)，在我設(shè)計遇到難題時，是他給了我信心，使我能夠順利地完成畢業(yè)設(shè)計。在此謹(jǐn)向黃開有老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
感謝我的同班同學(xué)們，從遙遠(yuǎn)的家來到這個陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。四年了，仿佛就在昨天。也祝愿離開學(xué)校的兄弟們開開心心，我們在一起的日子，我會記一輩子的。
在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的老師、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們!
六、參考文獻(xiàn)
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[11] 雷天覺；液壓工程手冊；機(jī)械工業(yè)出版社；
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