车载装置升降系统设计

1、本科毕业设计车载装置升降系统院（系、部）名称：专业名称：学生姓名:学生学号：指导教师：2011年5月25日河北科技师范学院教务处制学术声明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得 的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用 的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论 文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方 式标明。本学位论文的知识产权归属于河北科技师范学院。本人签名： 日期：指导教师签名： 日期： 摘要本设计是根据国内外雷达车的发展趋势，通用性、适应性以及稳定性不断提高，本 着结构简单、操作灵活的原则，而

2、设计的一种能同时完成调节水平、自动举升的雷达车。 本文具体阐述了一种车载装置升降系统的设计和开发过程。本课题所研制的车载装置升降系统可以实现预期的雷达的举升和下降。在自动调平系统工作结束以后，通过设计的 举升液压缸的伸出和缩回，带动塔架的举升和下降，从而实现雷达的举升和下降。同时 设计过程中考虑了整个雷达受到本身重力和风力的影响，着重对稳定性以及适应性进行 设计选择。关键词：液压缸；雷达；自动调平系统2AbstractThe design is based on the development radar vehicle in and out country, interoperability

3、,adaptabilityand stability in a constantlyimproving thestructure and operation of flexible simple principlesdesigned to simultaneouslyaccomplish a radar vehicle which is complete adjust level, automatic lift in g.The topic of my paper is vehicle-m oun ted mach ine automatically tran sferred Ping mec

4、hanical systems design and development.This topic the on-board device developed lifting system can achieve the desired radar lifting and decline.In automatic levellingsystem through the design work finished,the liftinghydraulic cyli nder of reach ing out and retract, driv ing the tower lift ing and

5、falling, thus realize the lifting and decline.Meanwhile the design process by con sideri ng the whole radar the in flue nce of gravity and wind itself, focuses on the design choices stability and the adaptability.Keywords:hydraulic cylinder； Radar ； automatically levelingsystem.河北科技师范学院 2011届本科毕业设计目

6、 录摘要 IAbstract n1绪论 11.1 论文研究背景与意义 1.1.2结构设计要求 1.2方案论证 22.1主要技术指标 22.2技术可行性 22.2.1 技术方案 22.2.2 塔架结构 22.2.3 塔架的举升执行机构 22.2.4 塔架索拉结构 22.2.5 承载支腿 22.2.6 辅助支撑结构及其他 32.3升降天线车的液压系统说明 32.3.1 举升伸缩油缸单元与塔架锁紧单元 32.3.2 脚支腿液压单元 32.3.3 中支腿与索拉液压单元 32.3.4 结构方案和液压传动系统的可行性和可靠性 32.4测试系统的组成及功能 42.4.1 测试系统功能方框图 42.4.2 水

7、平测试仪 42.4.3 智能远端 42.4.4 工控机 42.4.5 比例阀及伺服阀 52.4.6 水平调整过程 52.5主要技术难点分析 53设计计算过程 63.1雷达举升机构的力学分析 6iii河北科技师范学院 2011届本科毕业设计3.1.1 刚度校核 73.1.2强度校核 83.2缸的设计 103.2.1 液压回路 103.2.2缸的尺寸设定 113.2.3缸的强度分析 123.3缸的连接及材料 133.3.1 缸体端部连接形式 133.3.2缸体材料 133.3.3 缸体得技术条件 143.3.4 活塞 143.4塔架的设计 213.4.1 塔架尺寸的确定 213.4.2塔架的结构

8、213.5机动式车载雷达稳定性设计分析 213.5.1雷达车质心位置及轴荷分配 213.5.2雷达车行驶稳定性设计分析 22结论 26参考文献 27致谢 27IV1绪论1.1论文研究背景与意义现代高技术战争对雷达的越野作战与战场生存能力提出了越来越高的要求， 以达到战时快速组网及补充战损的目的，高度的机动能力已经成为现代军事雷达 的必备素质；因此，对于雷达设计师来说，在考虑整机电性能指标、可靠性、可 维性、可保障性、安全性、可操作性、经济性及加工工艺性等因素的同时，还须 从结构上对其机动性作出精心构思。为了减小树木、民房等地高度近距离障碍物对雷达天线的遮蔽，通常应采取 措施将雷达举高架设，例如

9、将雷达架设在一定高度的铁架上， 但这些办法存在架 设速度慢、作业强度大、需要吊装等辅助设备等缺点，尤其对于要求架撤时间短 的野外机动型车载雷达来说，这些缺点就显得更加突出。因此必须设计一种自动 架高装置，以实现快速便捷的架高雷达天线的目的。1.2结构设计要求对于单车野外作业的雷达来说，在结构设计上主要须解决两个问题： 一是由 于设备质量高度集成，装载空间有限，如何在不超运输界限的前提下实现合理高 效的利用空间；二是选用何种举升机构来完成雷达的举升。 而我现在要设计的就 是解决第二个问题。因此，自动举升系统作为整个雷达天线系统的支撑平台， 其 设计须满足以下几点要求：功能性：即系统能在一定的外界

10、载荷（如风力）的作用下，把规定的重量载 荷在短时间内以一定的姿态快速平稳的举升至一定高度并锁定位置，使雷达能够在一定条件下安全可靠的工作。自动化：即系统采用机电液一体化技术，使举升过程实现自动化。这样，一 方面降低操作人员的作业强度，另一方面能够可靠的缩短作业时间。运输通过性：由于车身装载空间有限，聚生系统必须与雷达其他部分一体化 设计，以达到优化空间尺寸、确保各种运输状态的通过能力。高比刚度、比强度结构形式：由于车辆装载能力与设备外形尺寸、重量等因 素的矛盾，举升系统还必须对其自身的结构形式和重量进行优化， 以达到用最小 的自重承受最大的外载荷的目的。高安全性、高可靠性及良好的环境适应和可维

11、性。2方案论证2.1主要技术指标升降高度10米，负载1.5吨；具有自动调平功能，且应保证水平 5以内；调平系统抗风（装上顶部作业部件，10级风）摆动小于1 ；2.2技术可行性2.2.1 技术方案天线车的总体结构说明升降天线车的升展高度除车桥高度以外净空高10米。下降后高度为3米左右。要求车桥长5米，宽2米，占空间体积约为3X 5 X 2=30立方米。2.2.2塔架结构塔架为三节组合成形，固定座为3米，其中第一节为1.3米，第二节为2.6 米，最后一节为3.1米。举升铰安装在第三节的1.8米处，这样可使得塔架上升 和下降折置时运行自如。在举升铰的上端设置了链轮机构，使得天线发射箱在运 动和升位的

12、过程中始终保持与地面垂直。2.2.3塔架的举升执行机构塔架的举升执行机构为四级伸缩式油缸。此型油缸的工作原理为活塞直径大 的先运动，依次升高。下降时小活塞先运动，依次下降。直径小则运动速度高， 反之速度低。整个升降时间约为2.5分钟。为了防止油缸承受侧向力矩，在设计 塔架具体构件时还要着重考虑回转和重力矩的平衡。2.2.4塔架索拉机构升降塔架为横向跨裆结构，由此沿纵向方向由于风动力而产生的弹性侧向偏 摆力及颠覆力矩对塔架影响很大。为了确保塔架的相对刚度及稳定性，在车桥底 座对称角上设置了四索拉机构，拟产生四均衡的拉力，使得塔架垂直定位。2.2.5承载支腿雷达天线要在一个相对与水平垂直的轴上运行

13、，而且在要 10级风的环境下 仍能正常工作，整个天线车的综合承载力都传递在支腿上。天线车的支腿既要克 服重力和颠覆力矩，又要作为水平校正的执行机构，所以在支腿的支臂上设置了 展开收合油缸，并在支腿的支点上折纸了比例阀控油缸， 使四角支腿在较快时间 内完成支撑校平工作。校平完毕如需要，可用人工锁紧机构将其锁紧。226辅助支撑机构及其它当塔架折放和转场运行时，必须防止塔架震动而对油缸的重力冲击， 因此在 塔架纵向设置了防震托架及辅助支撑机构。2.3升降天线车的液压系统说明升降天线车采用变量泵液压系统，其流量为自适应注油。在供油流量大时， 压力相应减小；供油流量小时，压力相应增大。这样既能满足负载的

14、要求，又可 减少系统发热。2.3.1举升伸缩油缸单元与塔架锁紧单元举升单元由三位四通电液换向阀、 单向调速阀、液控单向阀、压力继电器和 油缸组成。当油泵打出压力油后，电液换向阀切换到左位，压力油经调速阀、液 控单向阀进入油缸，使油缸上升；当油缸上升到终点时，缸内压力上升，此时继 电器动作，控制三位四通电磁阀处于中位，四油缸锁紧塔架。若伸缩油缸下降， 只有在三位四通电磁阀切换到右位， 锁紧油缸反向，即回到终点缸内，压力升高 时，压力继电器2动作，控制三位四通电液阀处于右位使得油缸下降，这时塔架重力迫使油缸快速下行，但液控单向阀产生的背压力克服油缸的冲力，而使得油 缸缓慢下降。2.3.2角支腿液压

15、单元支腿的展开和收合驱动是由三位四通电液阀控制油缸实现，支腿的支撑与水平校正驱动是由比例阀控油缸实现。 当支腿展开之后，四个比例阀在水平测试仪 所给出的讯号控制下调整油缸的行程及高度， 使得天线车处于一个相对水平的状 态下工作。2.3.3中支腿与索拉液压单元中支腿设置意在风力较大和长时间工作时展开使用，故而只设置展开及收合 驱动油缸，支点支撑由人工螺旋调节固定。索拉单元采用的是阀控马达系统，当塔架上升定位后四马达输出均衡的拉力，即可增强抗颠覆的能力和克服弹性扰度。如果塔架索拉机构允许加强，或者其结构形式能克服10级风力时索拉机构可以不用。2.3.4结构方案和液压传动系统的可行性和可靠性（1）结

16、构件的制造可行性和使用可靠性塔架的结构可采用单种型材和多中型材焊接回火加工成形。铰接用轴承预 应力方法，既可保证塔架相对刚度，又可减少回转的摩擦力。由于采用了锥销油 缸锁紧塔架，其整体性可以得到保证。依国内的制造加工、装配水平完全能满足其几何精度要求。整体结构可以说是简明可靠。(2)液压传动系统的可行性及可靠性液压泵与比例阀采用现有的产品。比例油缸由设计者提供图纸定专业厂生 产，举升油缸可定点加工。液压马达采用现有技术生产的产品，其他阀类国外先 进技术生产的阀件，液压附件选用国内技术优势厂家的产品。2.4测试系统的组成及功能2.4.1测试系统功能方框图。如下图：偏数水平量K水平测试仪差智能远端

17、字工控机X,Y比例阀及彳亍程水平9执行缸反馈图1测试系统功能方框图2.4.2水平测试仪功能：同时测量X、丫两个方向的水平偏差。性能：分辨率：0.01mm/m( 0.001 o)显示范围：0 1999数字输出电压：05v运行环境：-40 C) +80C2.4.3智能远端根据需要自行开发的单片机系统。功能：将水平仪的检测信号(X、丫)方向分别进行A/D转换，通过串口与主 机通信。性能：12位A/D转换，采用RS485串 口。2.4.4工控机主机选用工控机，并选用需要的板卡。功能：处理测量数据，控制液压比例执行系统，控制液压传动系统。主要部件：1）主机：接受人工指令，按程序工作控制机械和液压传动系统

18、，将智能远端传来的信号进行运算、处理，分解为四个伺服缸的行程。2）显示器：显示雷达不水平度，显示水平调整量，显示各系统的工作状态， 显示故障并报警。3）用户板：液压系统和机械系统的强电控制。4）D/A板：接受主机的12位数字信号，通过4路模拟输出分别控制4个伺 服缸的行程。2.4.5比例阀及伺服缸性能：伺服缸最小调整行程小于 0.1功能：根据工控机的输出信号，按比例地调整雷达地水平度，按要求设计， 由国内厂家加工。2.4.6水平调整过程初始状态要求：雷达车的支撑点跨度大于4米；雷达车停车时的水平偏差小 于10度，以保证雷达车的停车状态在调整系统的调整范围内；在水平仪调整前，其他机械系统应暂停工

19、作，以保证水平仪的测量结果不受机械振动的影响。4个伺服缸与地面的接触点之间的水平偏差小于土 10mm稳定工作时，不应有下陷现 象。工作过程：1）暂停有振动的机械设备，稳定10 20s2）水平仪检测雷达车在两个方向的水平偏差3）智能远端将水平仪的检测信号由模拟量转化为数字量，通过串口送至工控机4）工控机将两个方向的水平偏差分解为 4个伺服缸的调整量（数字量）5）D/A板将4个数字量分别转化为控制比例阀的比例电信号6）每个比例阀按电信号控制相应的伺服缸比例地调整支撑点的高低7）重复上述6个步骤，直到水平仪检测到雷达车在两个方向的水平偏差均小于0.01 （伺服缸调整0.5mm2.5主要技术难点分析液

20、压自动调平系统的精度；天线升高架设后的稳定性，抗风能力的保证；液压系统的防泄漏。3过程论述3.1雷达举升机构的力学分析按总体设计，当风速Vi =25m/s时，雷达天线以n=6r p m工作；当风速 V2 =30m/s时，雷达天线停止转动，不产生永久性裂变。考虑到阵风系数k=1.5，则天线工作时的最大瞬时风速为v3 =37.5m/s，停止转动不产生永久性裂变时的 风速为v4 =45m/s。2天线工作时的最大瞬时风力：Pw =詈 C S三1310(kg)其中：C=0.6为风阻系数；S = 24.8m2为反射体迎风面积倾覆力矩：M = 16740 kg m倾覆半径：R= 4.81m2不产生裂变时的最

21、大瞬时风力：pvv4c s三1883.3(kg)4 16令塔架杆宽度b=0.2m,塔架杆厚度h=0.04m塔架杆重量 M -0.2 0.04 2 10 7.8 10=1248(kg)塔架杆顶部许用变形：Ymax=0.1 10 =1.745 10-2m180图2塔架杆横截面示意图图3塔架杆受力图由图2有:惯性矩120.04 0.236_54= 5.33 10 m惯性矩0.41Iy.37x2bdx332 0.2 (0.41 -0.37 )3= 2.44 10m43.1.1刚度校核令钢丝绳的预紧力为500kg，钢丝绳的刚度系数为K,参考图3的受力分析 图，考虑丫方向的变形(因为J ： ly)，则有：

22、Pv3 a2 (3 I a) _ fy a3 = FY6 E Ix 3 E Ix 2 KI32FY a (3 1 -a)Ymax则 k 4.4 106n/m令k =8汉106n/m，则有:25.80 101.41 10“1=18217n2 8 106钢丝绳的拉力 N =500 18217 8.39 = 3285kg9.8x2x2.8此时对于丫方向的最大变形，有R,l3V3八3 E lx2=38.23 10, -36.61 10, =1.62 1Om ：Ymax6 E Ix对于X方向，有:Pga (3 l -a) Fx a3Fx6 E IY所以 Fx “5182N钢丝绳的拉力 N =50 0 1

23、 5 1 828.395 4 9g9.8 21 . 3此时对于X方向的最大变形，有:Pv3l32Fx a (3 I -a)6 E IYx8.36 10”6.67 10=1.69 10m： Ymax3.1.2强度校核此时P4 = 1883.3kg，对于丫方向，同理可有:Pv4a (3 l -a)Fy a36 E Ix3 E Ix 2 KFy 则 Fy =26196N即37.10 10 -1.41 10* FY =6.25 10*钢丝绳的拉力 N =500 26196 8.39 4505kg9.82X2.8此时对于丫方向的最大变形，有:2Fy a (3 l -a) y 二= 54.96 10 -5

24、2.65 10,= 2.31 10，m6 E lx2对于X方向，有：巴a (3 IV4Fx a3Fx6 E Iy3 E Iy即8.11 10 -3.09 10 Fx =6.25 10，Fx则 Fx =21830N钢丝绳的拉力为 N=7688kg此时对于X方向的最大变形，有Pv4 l32Fx3竺=2斗106 E IY因为天线、箱体的重量主要由油缸承受，故不必对塔架杆进行压杆稳定校核,F面进行应力强度校核。(1) 正应力校核Mmax ymax 1883.3 9.8 2.2 0.1 =76.2MPa 十=120MPaIx5.33 10 “故合格(2) 剪应力校核max =8 5.33 10=1.73

25、MPa ： = 70MPa故合格在塔架杆处于折叠位置而刚刚升起的瞬间，塔架杆所受的应力如下:-maxM maxymax(1425 1883.3 0.2)9.8 2.2 0.1Ix5.33 10= 72.9MPa 十=12.MPamax1.66MPa : H70MPaQ b2(1425 1883.3 0.2) 9.8 0.228 Ix 一8 5.33 10故塔架杆的强度校核合格(3) 重量分析因油缸半径R=5.0 10，m，经过估算，主升油缸的重量为 800kg，则主升 油缸、天线、箱体、塔架的总重量为：800+1425+1248=3473kg如果再加上承载支腿、各型油泵及辅助机构的重量，则塔架

26、式雷达升降天线的总重量将大于4吨。为此，必须换用更大型号的拖车，以使其能够满足高机动雷达的重量要求。 此外，可以对本型高机动雷达进行结构与材料的优化设计以降低其重量。在结构上,可以将钢丝绳的作用点上移，使其水平分力直接承受风载荷，这样不仅雷达 的摇摆幅度更小，而且降低了对于塔架杆的尺寸要求。 在材料上，可以选用强度 更高的材料以代替目前塔架杆所使用的普通钢材，从而提高其许用应力，降低塔架杆的重量。3.2缸的设计3.2.1液压回路:图4液压回路图表1液压系统部件序号元件名称型号数量备注1锁紧缸42水平缸43单向背压阀B25B414序号元件名称型号数量备注4液控单向阀DIF L20H14205三位

27、四通阀34D B8C5 10 mm6单向节流阀LDF-L10C1107二位三通阀23D0 B8C18调速阀QI 631Q=63L/min9压力表Y 100210溢流阀YF-L10C2 10mm11压力继电器DP1 682s 0.5s12二位二通阀QI 63B113叶片泵YB1 63214吸油过滤器Y60T2322缸的尺寸确定由于液压缸需要从离地3m的距离举升雷达到达离地10米的位置，而液压 缸座距离地面高度为0.5米，而且液压缸的总体尺寸为 2.5米。塔架杆子的第三节总长为3.1米，在杆的1.3米处，液压缸与塔架相连，所 以剩余3.1-1.3=1.8米的距离。液压缸需要举升的距离为10-2.5

28、-0.5-1.8=5.2设计液压缸为四级缸，每级行程为 1.5米。塔架和雷达总重G3 t有效作用面积A = F / P 二 3000= 7350mm3406缸径 U =（竺=96.8mmV n查GB/T2348-1993,经过标准化处理后有 D, = 100mm = 60mm缸套的厚度=20mm,而与上下级缸套连接部分的厚度、：2=25mmD2 = 150mm, d2 = 110mm贝U D3 = 200mm, d3 = 160mmD4 = 250mm, d4 = 210mm 则整个液压缸的直径为 D =250 50 = 300mm.3.2.3缸的强度分析按总体设计，当风速 片=25m/s时，

29、雷达天线以 n=6rpm工作；当风速 V2 =30m/s时，雷达天线停止转动，不产生永久性裂变。考虑阵风系数 K=1.5, 则天线工作时的最大瞬时风速为v 37.5m/s，停止转动不产生永久性裂变时的 风速为v4 =45m/s。2天线工作时的最大瞬时风力：PvV3 C S二1310(kg)3 16其中：C=0.6为风阻系数；S=24.8m2为反射体迎风面积。倾覆力矩：M=16740kg m ;倾覆半径：R=4.81mV42不产生裂变时的最大瞬时风力：P4 =稳 C S二1883.3(kg)j 1m6.8m/图5缸的受力图F心1 皿1310 N1618.23N （其中8.4F -6.8N0N23

30、08.23N以下为受力图和弯矩图:图6受力图与弯矩图计算抗弯强度公式如下：MM 1一W-：D3（1_：4）16可见多级缸的顶端为危险截面处把缸的尺寸代入抗弯强度公式得：；丁 =11.94MPa ：； 所以强度满足。3.3缸的连接及材料3.3.1缸体端部连接形式半环连接：结构简单，尺寸小，质量小，使用广泛且不会出现焊后变形。设 计中缸体底部采用与法兰螺钉连接，在通过螺栓与底座连接。3.3.2缸体的材料油缸缸体的常用材料为20、25、35、45号钢的无缝钢管。20号钢用的较少, 因其性能机械性能低而且不能调质。45号缸具有良好的机械性能，但当有焊接 的时候一般不才用。所以我选择缸体的材料为35号缸

31、，它具有良好的焊接性能和机械性能。333缸体的技术条件缸体采用H8、H9配合。表面粗糙并且当活塞采用橡胶密封圈密封时，Ra为0.10.4卩m,当活塞用活塞环密封时，Ra为0.20.4卩m。缸体内径D的圆度公差值可按9、10或11级精度选取，圆柱度公差值可按 8能精度选取。缸体端面T的垂直度公差值可按7级精度选取。为了防止腐蚀和提高寿命，缸体内应镀以厚度为3040卩m的铬层，镀后进行珩磨或抛光。3.3.4活塞(1) 活塞的材料液压缸活塞常用的材料为耐磨铸铁、灰铸铁 (HT300、HT350)、钢(有的在外 径上套有尼龙66、尼龙1010或夹布酚醛塑料的耐磨环)及铝合金等。(2) 活塞的技术要求

32、活塞外径D对内径D1的径向跳动公差值，按7、8级精度选取。 端面T对内孔D1轴线的垂直度公差值，应按 7级精度选取。 外径D的圆柱度公差值，按9、10或11级精度选取。(3) 导向套材料：导向套常用材料为铸造青铜或耐磨铸铁。(4) 活塞杆结构与材料对于多级液压缸来说，除最外一级缸筒外，其它所有缸筒同时又是充当活塞 杆的作用。普通活塞杆有实心和空心两种，毫无疑问，对于多级缸来说，应采用 空心结构杆。空心活塞杆材料为35、45无缝钢管。由于本设计中，考虑到焊接质量，采 用45号无缝钢管。(5) 活塞杆技术要求： 活塞杆的热处理：粗加工后调质到硬度为229285HB，必要时再经高频淬 火，硬度达45

33、55HRC。 活塞杆d和d1的圆度公差值，按9、10或11级精度选取。 活塞杆d的圆柱度公差值，应按8级精度选取。 活塞杆d对d1的径向跳动公差值，应为0.01mm。 端面T的垂直度公差值，则应按7级精度选取。 活塞杆上的螺纹，一般应按6级精度加工；如载荷较小，机械振动也较小时，允许按7级或8级精度制造 活塞杆上下工作表面的粗糙度为 Ra0.63卩m,必要时，可以镀铬，镀层厚 度约为0.02mm镀后抛光。(6) 液压缸的缓冲缓冲装置是为了防止或减小液压缸活塞在运动到两个端点时因惯性力造成的冲撞。通常是通过节流作用，使液压缸运动到端点附近时形成足够的内压，降 低液压缸的运动速度，以减小冲击。常用

34、的液压缸缓冲装置见下表。结构简图缓冲特性缓冲方式恒节 流 面 积1液压缸的运动速度;锥形/ / /1 2 32缓冲腔的压力阶本设计中采用的的是恒节流面积固定型缓冲方式。(7)液压缸安装连接部分的型式及尺寸图7液压缸进出油口的的型式rjft螺釵中牲)(8)密封圈的选用 对于固定密封，0型圈提供了一种既有效又经济的密封元件。0型圈是在模具里硫化成形的；0形圈的特点是具有圆形截面的圆环状。它的尺寸是用它的 内径和其截面直径定义的。0型圈是一种双向作用密封元件。由于在安装时，在径向或轴向作用的初始 压缩，使0型圈具有了初始密封的能力。由系统压力而产生的密封力与初始密封 力一起合成为总密封力，它随系统压

35、力的提高而增大。0型圈具有以下优点：简单，整体式沟槽设计减少了零件和设计费用设计紧凑，零件外形小安装简单，减少差错为和大多数的流体想容，有很多复合物可供选择在全球范围内可供现货，易于保养和维修 Yx形密封圈，用于往复运动密封，工作压力可达到14MP具有摩擦系数小、安装简便等优点，分为轴用和孔用两种。这种密封圈的密封效果来自于它本 身的预加负载，以及在安装时密封唇的压缩。在运行时，系统的压力增大了密封 径向机械接触力。这种密封圈具有协同工作的主唇和副唇， 产生一个加载最恰当 的平衡工作点。主唇的内唇较短，内、外的边都经过修整，且由于硬度较低，有 良好的回弹能力和柔性，所以达到了较好的密封性能。副

36、唇和表面保持最小的接 触,有助于安装时防止密封圈的旋转。在主唇和副唇间的油腔形成的润滑油油腔， 减少了摩擦和爬行现象。由于本设计导向套和缸筒内壁之间是相对静止的，根据以上优点我选用了 0型圈来作为密封元件。而一级缸套、二级缸套、三级缸套、4级缸套和活塞杆之间，我选用了 Yx 形密封圈和0形密封圈的结合使用，以达到最好的密封效果。在液压缸中，防尘圈被安放在作轴向运动的活塞杆和柱塞上。在活塞杆和柱塞运动期间，灰尘能进入液压缸内，从而引起密封圈、导向套 和支承圈的损伤和过早的磨损。使用防尘圈能防止出现这种情况。图9防尘圈在缸盖和缸体的接触处我选用了 DKI型防尘圈作为密封元件，它具有以下优 占：八、

37、良好的刮尘作用，甚至对牢固粘结的灰尘也具有良好的刮除作用设计紧凑便于安装和拆卸方便价格便宜沟槽设计简单轻微的旋转和摆动不影响工作性能(10) 泵的选用叶片泵是利用插入转子槽内的叶片间容积变化， 完成泵的作用。在轴对称位 置上布置有两组吸油口和排油口径向载荷小， 噪声较低流量脉动小，同时污染敏 感度不高，有较好的变量能力。价格合适。系统需要的流量为100L/min，我选用双作用叶片泵，且选用的叶片泵流量 应至少为系统需要流量的2倍，所以我选择型号为丫2C200C*F的叶片泵。(11) 进油口面积计算设进油口处流速为V,进油口面积为A所以VA=Q主升油缸活塞直径D =60mm，另外整个油缸要在2.

38、5分钟内升高5.2m,所 以举升速度为乂 =邑00 =43.3mm/s120根据流量连续性方程va=v(d)22所以得到进油口的直径为14.7mm取整后为15mm考虑到流量的跳动，取 进油口面积为20mm(12) 螺纹处强度计算缸体与缸盖处强度计算本设计中，第三级缸的缸顶采用的是螺纹连接一个铰接部分，螺纹处的强度计算如下：螺纹处的拉应力：二二Kp22 -D2)4螺纹处的剪应力：k1KPd0T =0.4(d1 dD) d1缸盖缸筒合成应力：二 n = ；23.2 乞二许用应力：-=n上列各式中：P 油缸最大推力(p=15 106 0.422 =6.33 106N )D油缸内径cm ( D=4.2

39、) do 螺纹直径cm ( do =6.8) dl 螺纹内径cm( d6)K 螺纹预紧力系数，取1.3 K1螺纹内摩擦系数，取0.12 6 缸筒屈服极限，取215MpaN安全系数，取1.75由以上公式计算得，厂-2.2858 106,. =0.1023 106所以 J =2.294 106 ：十，故螺纹强度满足要求。缸体与缸盖法兰螺栓连接的计算螺栓的强度计算如下图11缸体与缸盖法兰螺栓连接螺纹处的拉应力:KP螺纹处的剪应力：.二冒0 , 0.27二0.4di Z合成应力：二 n -； - 23.2 :- 1.1；_ 二以上各式中：Z螺栓数量；d1螺纹内径cmd0螺纹直径cmp =15 106

40、A =15 106 二（空 10冷2 =216000N2d1 =16mmZ=6K=1.3计算可得： 6 =233MPa可见，当螺栓材料选用45号钢的时候， 强度是满足的。另外，法兰底部与端盖之间螺栓的连接强度计算如下：d1 =8mm, p =57697N,Z =6 计算得到匚n = 274MPa可见，当螺栓材料同样选用45号钢的时候，强度是满足的。3.4塔架的设计3.4.1塔架尺寸的确定塔架分为2个部分，第一部分为连杆，由三根杆子构成，考虑到需要把雷达 从离地3米举升到离地10米，连杆的总长应为7米，设计三根杆子的长度分别 为：L1 = 1300mmL2 = 2600mmL3 = 3100mm

41、在前面，我已经对塔架进行了受力的计算，取杆子的长、宽为100mm满足前面计算过的校核要求。3.4.2.塔架的结构除了连杆之外，塔架还有其他几个部分：1）支承杆：塔架需要固定在车子上，这时就需要有两根杆子来起到固定的 作用，这两跟杆子和液压缸一起承受全部的3 tons的负载，但主要的负载都在液压缸上，所以支承杆受力并不大，所以我取杆子的长宽均为80mm2)拉锁：塔架被液压缸举升到位后，如果液压缸不再供油，则举升力消失, 此时，拉索将起到拉紧机构的作用，将塔架固定在死点位置，即便液压缸不再提 供力，塔架还是一样的稳定。3.5机动式车载雷达稳定性设计分析3.5.1雷达车质心位置及轴荷分配图12雷达车

42、在水平面上的受力图在设计阶段，通过质量分配法求出雷达车的质心位置O整车质量G，如图1所示。根据图1 ,则由力距平衡求得轴荷分配：中后桥载荷：叫=G a/L前桥载荷：N2 =G (L a)/L式中:L为前桥距离中后桥中心的尺寸，mm;a为质心距离前桥的尺寸，mm 代入该车载雷达有关数据，计算得：N1 =5435kgN2 =2615kg通过比较,其结果与原底盘车改装前满载设计指标基本一致，满足要求。 3.5.2雷达车行驶稳定性设计分析(1)行驶纵向稳定性最大爬坡能力：最大爬坡能力是指汽车在最低档作等速行驶时所能克服的最大坡度。由公式(1)、(2)和(3)求得该车载雷达的最大爬坡度：Dmax 一 仁

43、1 一 Dm,ax f 2Imax =tg(arcsin2)(1)1 + f(2)DmaxFmax - FwFw2Cd AV o21.15(3)代入该车载雷达有关数据,计算得：imax二69%式中：imax为最低档所能克服的最大坡度；Fmax为最低档行驶时的最大驱动(N) ; Fw为最低档行驶时的迎风阻力；Dmax为最低档的最大动力因数；f为滚 动阻力系数0. 015 ; A为迎风面积(m2) ; Cd为迎风阻力系数；V。为最低车速 (m/s)。(2)驻车制动性驻车制动性是衡量车载雷达在爬坡时的驻车制动能力，驻车制动一般靠手刹 使驱动轮制动，路面对驱动轮产生地面制动力，以实现驻车制动(该车载雷

44、达为后 轮制动)。图2为该雷达车上坡时的驻车情况，根据力和力矩平衡条件，求得最 大驻车坡度：i1代入该车载雷达有关数据，计算得：i 64%式中：1为纵向附着系数0. 75 (越野轮胎在干燥水泥路面);h 为质心高 度(mm) ; c为中后桥中心距离后桥中心的尺寸(mm)。纵向倾覆当车载雷达以最低车速等速上坡行驶时，其受力情况同样可以依据图2所 示。当前轮的法向反作用力 2 =0时，便发生绕A点向后翻倾，通常称为纵翻。图13 雷达车在纵坡上的受力图由力距平衡可求得车载雷达不发生纵翻的极限坡度：i? = tan _： = (L c -a) /h代入该车载雷达有关数据，计算得12 =93.3%式中：

45、i2为纵翻的极限道路纵坡度。纵向滑移该雷达车采用六轮驱动，在六轮驱动时不产生滑移的情况下，可根据图2，由 力平衡得：13 =tg5 ：T1代入该车载雷达有关数据，计算得：i3 =75%式中：i3为产生纵向滑移临界状态时的道路纵坡度。结论i2 i3 imax i64%，所以该车载雷达的最大纵向爬坡度为 64 %。其次, 在60 %的纵向坡道上停车制动时，不会下滑，并且可以重新起步继续行驶爬坡。 满足GJB1380 - 92军用越野汽车机动性要求的规定。该车载雷达车最大纵向滑移坡度i3小于纵向倾覆坡度i2 ,所以在发生纵向 倾覆之前,首先发生纵向滑移现象，从而保证了其纵向行驶的安全性。 行驶横向稳

46、定性横向侧翻当车载雷达在横向坡道上直线行驶或处于静止状态时，如果横向坡度角B超过某一值时，将发生侧翻，如图3所示:图14雷达车在横坡上的受力图该车载雷达不发生侧翻的极限坡度角B,则由力距平衡得：i =(b/2)/h = 50%式中：b为左右轮中心间距(mm)横向侧滑该车载雷达在横坡上静止时整车横向侧滑的极限角度，根据图14的受力情况，由力平衡方程得：r = tan ：2 = 2 = 42%式中：2为横向附着系数,取2ma 0.6 1 。 在转弯时的侧翻和侧滑侧翻如图15所示，该车载雷达在水平路面上作等速转弯行驶时，有可能绕A点 向外侧翻,所以必须限制其转弯时的最大行驶速度，由下面公式求得：V

47、=3.6,rgB/2h = 22.8(km/ h)式中：g为重力加速度9.8m/s2; r为转弯半径(m)。图4中,Fc为转弯时 的离心力；为侧向附着力。侧滑该车载雷达在水平路面上作等速转弯行驶时，有可能绕向外侧滑，其转弯时的最大侧滑行驶速度，由下面公式求得：V2 =3.6 rg 2 =20.9(km/h) 结论因为i , :：: i:,因此，该车载雷达在横坡上行驶的极限坡度为 42 % ,满足 GJB1380 - 92军用越野汽车机动性要求的规定。并且，在平直线横坡上匀速 直线行驶或静止时，在发生横向侧翻前，首先发生横向侧滑，从而保证了其在横坡 上行驶的安全。因为V2 w ,所以在转弯行驶时

48、，在侧翻前首先发生侧滑，从而保证了其 在弯道行驶时的稳定性。并且公路在弯道处筑有适当的超高横坡度 ，这样在干， 燥水泥路面以上述最高车速转弯时，是比较安全的。雷达车整车工作稳定性设计雷达车风载荷计算雷达车展开工作时，通过调平机构将雷达调平。天线升起处于工作状态，雷达 车所受的力主要包括自身重力和风载荷。按照总体战技指标要求 ，雷达车在架高 10m时,具有抗810级风的能力。在图15位置时,在风载荷下,整车稳定性最差。 由风载荷产生的倾覆力矩计算如下：风阻力计算如下：R二Cd A q式中：Cd为阻力系数；A为面积(m2) ; q 为动压头；q =PV2/ 2 。经计 算,天线阵面风阻力、方舱风阻

49、力、运载车底盘风阻力分别为F1、F2、F3。由风阻力产生的最大倾覆力矩计算如下：33Mi 八 Mt 八 Ft Dt = 2644kg mt 土t Ft图15雷达车在水平地面受力图雷达车自重稳定力矩计算M 2 = G B = 7205kg m在10级风下雷达车工作稳定系数n= M2/M, =2.73 2.5（取稳定系数为2. 5）由此可见,在10级风情况下，雷达车整车工作稳定。并且，在设计过程中通 过增加拉绳固定以加大稳定余度。结论机动性使雷达在现代战争中提高生存能力的有效措施之一，因此机动性指标已经成为现代雷达的一项重要技战术指标。而我现在设计的车载装置升降系统， 可以应用成为雷达的车载装置，

50、从而起到对车载雷达的举升，所以本课题有着很 广泛的应用范围。设计中最主要的工作就是对液压缸的设计， 在设计中我首先是根据设计要求 来确定缸的总行程，由于行程达到了 5.2米，所以我选用了四级缸作为我的主升 液压缸。然后，我对液压缸的受力进行了分析， 从而确定了液压缸的总体尺寸和 每级缸的尺寸。对于举升塔架，我做了塔架的受力分析，确定了塔架连杆的尺寸确定。我还 综合考虑了装载雷达的车子的尺寸，保证雷达车载正常行驶时可以穿越桥梁和隧 道。本论文主要完成了以下几个方面的工作：l ）提出了实现举升的系统方案，设计了双作用四级液压缸的结构，进行了 液压缸利得计算和尺寸确定。2）设计了塔架的结构，详细的进

51、行了塔架受力分析和风力计算。3）简单的介绍了机动式车载雷达稳定性设计分析。本课题只完成了车载装置升降系统设计的一种设计工作，仍有许多种其他机 构可以完成相同的工作，如车载剪叉升降系统、立缸式结构等。设计的系统没有 最好，只有更好，我会继续努力使系统更加完善。参考文献1 何存兴，张铁华主编液压传动与气压传动，第二版华中科技大学出版社，20002 陈建桥主编.材料力学.华中科技大学出版社，20013 钟毅芳等主编，机械设计原理与方法.华中科技大学出版社，20024 上海煤矿机械研究所编.液压传动设计手册上海人民出版社，19765 唐增宝，何永然，刘安俊等主编机械设计课程设计，第二版华中科技大学出版

52、社，20025 路甬祥主编液压气动技术手册，机械工业出版社，2002。6 早稻田大学教授 加藤一郎编机械手图册，上海科学技术出版社，19797 机械工业部编.1996机械产品目录，第7册.机械工业出版社，19968 全国液压气动标准化技术委员会编液压气动标准汇编，中国标准出版社，19979 何存兴；液压元件；机械工业出版社；10 刘仁家等；机械设计常用元器件手册；机械工业出版社；11 雷天觉；液压工程手册；机械工业出版社；12 吴宗泽机械设计手册M.北京：化学工业出版社,2000致谢本论文的所有研究工作从论文的选题、实现条件到论文的写作等阶段都是在 老师指导下完成的。老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、 孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。他渊博的知识、 开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。在我设计遇到难题时，是他给了我信心，使我能够顺利地完成毕业设计。在此谨向老师致