车载装置升降系统的开发.doc

湖南科技大学毕业论文
目录
1选题背景 1
1.1雷达车的特点 2
1.2 国内外高机动雷达发展状况 3
2 方案论证 4
2.1 主要技术指标 4
2.2 技术可行性 4
2.3 升降天线车的液压系统说明 5
2.4 测试系统的组成及功能 6
2.5 主要技术难点分析 8
2.6 与国内外同类产品技术对比分析 8
2.7 推广应用价值 8
3 过程论述 8
3.1 雷达举升机构的力学分析 8
3.2 缸的设计 12
3.3 缸的连接及材料 16
3.4 塔架的设计 23
3.5 机动式车载雷达稳定性设计分析 24

4 结论总结 31
5 致谢 32
6参考文献 33

34

1 选题背景
1.1雷达车的特点
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。
总的来说,雷达的高机动性须保证雷达具有这样一种能力，即组成雷达的诸多功能环节能够共同形成一种良好的应变能力，在保证性能可靠的前提下，使其在遭到敌方打击之前，能够方便、迅速地撤收，并且转移到新的阵地上重新进入正常的工作状态，以达到保护自己、克敌制胜的目的;因此，在结构总体上须重点考虑下列问题。
运输行驶能力主要包括以下几点：
（1）.越野能力:战时雷达整机将面临复杂恶劣的地理环境情况，如土路、泥泞路等，此时仍然要求雷达能够以一定的速度可靠地行驶;雷达载车的性能对整机的运输行驶能力有直接影响，因此，载车的越野能力是选型时首先要考虑的问题，其基型车必须满足《军用越野汽车机动性要求》的各项规定:一般来说，机动型雷达载车选型的原则是优先选用国产列装的越野载重基型车辆。
整机各运 输单元机动、越野能力的主要指标包括各运输单元重量、行驶速度、最大爬坡度、接近角、离去角、涉水深度、越坡沟宽度、最小转弯直等参数。
（2）.通过能力:即雷达整机各运输单元外形尺寸在公路、铁路运输时须符合国家有关运轴限界的要求。
1) 公路运输:应满足公路运输限界。
2) 铁路运输:应满足铁路装载荃本限界.
3) 雷达总重不超过小型桥梁的承重能力。
（3）.雷达天线升降机构：按传动系统的不同,可分为机电式和液压式。机电式升降机构技术较为成熟,是一种传统的结构形式,但是,机电式升降机构的控制及传动结构均较为复杂,同时单位驱动负载的重量较大,在要求架设高度较高、负载较大时尤其如此。液压式传动系统与机电式传动系统相比,在输出同样功率的条件下,体积和质量可以减小很多,同时承载能力大,可以完成较大重量雷达天线的高架。并且采用液压传动还可大大简化机械结构,从而减少机械零部件的数目,也便于实现自动控制。另外,随着科技的发展,液压元器件的生产工艺逐步实现机械化和自动化, 制造成本在不断下降, 制造精度越来越高,因此液压式传动系统已逐渐在雷达天线升降机构中被采用。
中、大型雷达天线的举升机构不同于普通的升降机。普通升降机负载通常较小,中、大型雷达天线的举升机构的负载较大,特别是机构常常需要在较大的风载条件下甚至于需要在天线上覆盖有冰层时工作,在举升高度较高时,风载荷引起的颠覆力矩直接威胁着设备的安全和工作的可靠性,此外风向的不同引起的动力特性在机构的升降过程中又存在较大的差异, 因此中、大型雷达天线的举升机构存在一定的特殊性。塔架式雷达升降天线研究项目正是本着上述的要求而拟定的。
1.2 国内外高机动雷达发展状况
1.2.1 国外机动雷达的发展方向
冷战时期，由于两大军事集团的长期对峙，西方国家十分重视机动雷达尤其是高激动雷达的发展与研制；大批各种型号的机动雷达装备部队，并且将高机动雷达部署在战略要地，以提高雷达网的弹性和整个防空系统的稳定性。下表是七十年代以来西方各国装备的集中主要的机动雷达。

型 号
工作波段
测 距
架设时间
用 途
技术体制
美 国
AN/TPS-61
2.9-3.1GHz
140Km
3分钟
对空搜索
两坐标雷达
美 国
LAADS
L波段
60 Km
7分钟
低空警戒
两坐标雷达
英 国
Gainfanen
S波段
140 Km
1分钟
低空警戒
两坐标雷达
德 国
TRMS
S波段
200 Km
3分钟
防空预警
三坐标雷达
日 本
NPN-510
S波段
135 Km
3分钟
防空预警
三坐标雷达
不难看出，目前世界各国都把防空雷达网建设中如何发展激动作战力量和研制高机动雷达当做一件大事来抓，这是高技术局部战争的必然趋势。独联体国家的70000部防空雷达中大部分是车载式机动雷达，且有相当数量为高机动雷达；英国和法国的雷达站，几乎不采用固定式，而采用可运输单元，一旦需要，激动雷达可在较短时间内转移到新的阵地展开工作； 日本的机动雷达站与固定雷达站之比，近年来由原来的1：14升到1：2.5，而且其雷达天线可折叠运输，雷达具有较好的探测性能、抗干扰性能和自动化入网功能。我国周边的一些国家和地区也十分重视雷达的机动和隐蔽。台湾则大力发展机动雷达，其固定雷达除天线外，其余部分均可进入坑道。军事力量最强的美国，也是重视雷达机动性的国家，他的舰载、机载和卫星侦察雷达可以实现全球范围内的机动，其雷达情报网抗摧毁能力达到了完善的程度。

2 方案论证
2.1 主要技术指标
2.1.1 升降高度10米，负载1.5吨；
2.1.2 .具有自动调平功能，且应保证水平5‘以内；
2.1.3 .调平系统抗风（装上顶部作业部件，10级风）摆动小于；
2.2 技术可行性
2.2.1 .升降塔架式结构雷达天线车总体及液压传动研制的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3×5×2=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，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。
2.2.6 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右位，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左位，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
2.3.4.1 .结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。
2.3.4.2 液压传动系统的可行性及可靠性
液压泵采用伤害高压泵厂生产的YCY14-1B型泵，比例阀采用LFDG4V-3.2*系列。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。液压马达采用浙江镇海液压件厂生产的产品，其他阀类引进德国力士乐公司技术生产的阀件，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：

2.4.2 水平测试仪
功能：同时测量X、Y两个方向的水平偏差。
型号：SDS10-1
性能：分辨率：0.01mm/m（<0.001º）
显示范围：0——±1999数字
输出电压：0——5v
运行环境：-40℃）——+80℃
2.4.3 只能远端
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、Y）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
主机选用研华工控机，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：
2.4.4.1 主机：接受人工指令，按程序工作控制机械和液压传动系统，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。
2.4.4.2 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。
2.4.4.3 用户板：液压系统和机械系统的强电控制。
2.4.4.4 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 反馈
控制液压执行机构的机械行程，将雷达车调节至新的水平位置。
2.4.7 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±10mm，稳定工作时，不应有下陷现象。
工作过程：
2.4.7.1 暂停有振动的机械设备，稳定10－20s
2.4.7.2 水平仪检测雷达车在两个方向的水平偏差
2.4.7.3 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
2.4.7.4 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）
2.4.7.5 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
2.4.7.6 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
2.4.7.7 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0.5mm）

2.5主要技术难点分析
2.5.1 液压自动调平系统的精度；
2.5.2 天线升高架设后的稳定性，抗风能力的保证；
2.5.3 液压系统的防泄漏。
2.6 与国内外同类产品技术对比分析
塔架式升降天线雷达的机动性能指标为国内先进水平,能达到国外同类产品的性能指标。
2.7 推广应用价值
升降塔架式雷达是本着适应快速，准确，机动的战争要求而设计拟定的，是为了提高我军雷达机动性的装备需求。样机按当前部队使用较广泛的572雷达设计，各种部件及功能充分考虑各种环境的需求，适用地域广。同时本装备易于改装到其他型号雷达上，可移植性强。
升降塔架式雷达弥补了国内空白，与购同类进口装备相比可节省经费70％。具有较高的军事价值和经济价值。

3过程论述
3.1 雷达举升机构的力学分析
按总体设计，当风速时，雷达天线以工作；当风速时，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，停止转动不产生永久性裂变时的风速为。
天线工作时的最大瞬时风力：
其中：C=0.6为风阻系数；
S= 为反射体迎风面积
倾覆力矩：
倾覆半径：
不产生裂变时的最大瞬时风力：
令塔架杆宽度b=0.2m，塔架杆厚度h=0.04m
塔架杆重量
塔架杆顶部许用变形：
塔架杆横截面示意图（1）
塔架杆受力图（2）
由图（1）有：
惯性矩
惯性矩
3.1.1 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2的受力分析图，考虑Y方向的变形（因为），则有：

则
令，则有：

钢丝绳的拉力
此时对于Y方向的最大变形，有

对于X方向，有：

所以
钢丝绳的拉力
此时对于X方向的最大变形，有：

3.1.2 强度校核
此时，对于Y方向，同理可有：

即 则
钢丝绳的拉力
此时对于Y方向的最大变形，有：

对于X方向，有：
即
则
钢丝绳的拉力为N=7688kg
此时对于X方向的最大变形，有

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，下面进行应力强度校核。
3.1.2.1 正应力校核

故合格
3.1.2.2 剪应力校核

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：

故塔架杆的强度校核合格。
3.1.2.3 重量分析
因油缸半径，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：

序号
元件名称
型号
数量
备注
1
锁紧缸

4
[]
2
水平缸

4
[]
3
单向背压阀
B—25B
4
Φ14
4
液控单向阀
DIF—L20H1
4
Φ20
5
三位四通阀
34D—B8C
5
Φ10 []
6
单向节流阀
LDF-L10C
1
Φ10
7
二位三通阀
23D0—B8C
1
[]
8
调速阀
QI—63
1
Q=63L/min
9
压力表
Y—100
2

10
溢流阀
YF-L10C
2
Φ10[]
11
压力继电器
DP1—68
2
[s]〈0.5s
12
二位二通阀
QI—63B
1

13
叶片泵
YB1—63
2
[]
14
吸油过滤器
Y—60T
2

3.2.2 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10-2.5-0.5-1.8=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G〉3 tons
有效作用面积
缸径mm
查GB/T2348-1993，经过标准化处理后有
缸套的厚度mm，而与上下级缸套连接部分的厚度
则
则整个液压缸的直径为.
3.2.3 缸的强度分析
按总体设计，当风速v1=25m/s时，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v3=37.5m/s，停止转动不产生永久性裂变时的风速为v4=45m/s。
天线工作时的最大瞬时风力：=
其中：C=0.6为风阻系数；S=24.8为反射体迎风面积。
倾覆力矩：M=16740；倾覆半径：R=4.81m
不产生裂变时的最大瞬时风力：

（其中向下）

以下为受力图和弯矩图：

计算抗弯强度公式如下：

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：<[]。
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，它具有良好的焊接性能和机械性能。
3.3.3 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0.1～0.4μm，当活塞用活塞环密封时，Ra为0.2～0.4μm。
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30～40μm的铬层，镀后进行珩磨或抛光。
3.3.4 活塞
3.3.4.1 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。
3.3.4.2 活塞的技术要求
3.3.4.2.1 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。
3.3.4.2.2 端面T对内孔D1轴线的垂直度公差值，应按7级精度选取。
3.3.4.2.3 外径D的圆柱度公差值，按9、10或11级精度选取。

3.3.4.3 导向套材料：导向套常用材料为铸造青铜或耐磨铸铁。
3.3.4.4 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。
3.3.4.5 活塞杆技术要求：
3.3.4.5.1 活塞杆的热处理：粗加工后调质到硬度为229～285HB,必要时再经高频淬火，硬度达45～55HRC。
3.3.4.5.2 活塞杆d和d1的圆度公差值，按9、10或11级精度选取。
3.3.4.5.3 活塞杆d的圆柱度公差值，应按8级精度选取。
3.3.4.5.4 活塞杆d对d1的径向跳动公差值，应为0.01mm。
3.3.4.5.5 端面T的垂直度公差值，则应按7级精度选取。
3.3.4.5.6 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。
3.3.4.5.7 活塞杆上下工作表面的粗糙度为Ra0.63μm，必要时，可以镀铬，镀层厚度约为0.02mm,镀后抛光。
3.3.4.6 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。常用的液压缸缓冲装置见下表。

缓冲方式
结构简图
缓冲特性
恒
节
流
面
积
固
定
型

1—  液压缸的运动速度；
2—  缓冲腔的压力
可
调
型

锥
形

抛
物
线
形

变
节
流
面
积
阶
梯
形

三
角
形

本设计中采用的的是恒节流面积固定型缓冲方式。
3.3.4. 7液压缸安装连接部分的型式及尺寸
液压缸进出油口的的型式

3.3.4.8 密封圈的选用
3.3.4.8.1 对于固定密封，O型圈提供了一种既有效又经济的密封元件。O型圈是在模具里硫化成形的；O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。
O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O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，它随系统压力的提高而增大。
O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
3.3.4.8.2 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O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O形密封圈的结合使用，以达到最好的密封效果。
3.3.4.9 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。

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，它具有以下优点：
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

3.3.4.10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Y2B——C200C——*F的叶片泵。

3.3.4.11 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
主升油缸活塞直径，另外整个油缸要在2.5分钟内升高5.2m，所以举升速度为。
根据流量连续性方程
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。　　
3.3.4.12 螺纹处强度计算
3.3.4.12.1 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：
螺纹处的剪应力：

合成应力：
许用应力：
上列各式中：
——油缸最大推力（）
D——油缸内径[cm]（D=4.2）
——螺纹直径[cm]（=6.8）
——螺纹内径[cm]（=6）
K——螺纹预紧力系数，取1.3
K1——螺纹内摩擦系数，取0.12
——缸筒屈服极限，取215Mpa
N——安全系数，取1.75
由以上公式计算得，=，
所以 ，故螺纹强度满足要求。
3.3.4.12.2 缸体与缸盖法兰螺栓连接的计算螺栓的强度计算如下

螺纹处的拉应力：
螺纹处的剪应力：
合成应力：
以上各式中：Z——螺栓数量；
——螺纹内径[cm]
——螺纹直径[cm]

Z=6
K=1.3 计算可得： 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：
Z=6 计算得到
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：

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：
3.4.2.1 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80mm。
3.4.2.2 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1 　雷达车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:N1 = 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 = 5435 kg
N2 = 2615 kg
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
3.5.2.1 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:
（1）
（2）
（3）
代入该车载雷达有关数据,计算得:

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;V0 为最低车速(m/ s) 。
3.5.2.2　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:

式中:φ1 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) 。
3.5.2.3 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N2 = 0 时,便发生绕A 点向后翻倾,通常称为纵翻。

图2 　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:

代入该车载雷达有关数据,计算得
i2 = 93. 3 %
式中: i2 为纵翻的极限道路纵坡度。
3.5.2.4 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:
i3 = tg 5 = φ1
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。
3.5.2.5 结论
i2 > i3 > imax > i1 = 64 % ,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。
3.5.2.5.2 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。
3.5.2.5.1 行驶横向稳定性
3.5.2.5.2 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β超过某一值时,将发生侧翻,如图3 所示：

图3 　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β,则由力距平衡得:

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3 的受力情况,由力平衡方程得:

式中:φ2 为横向附着系数,取φ2max = 0. 6φ1 。
3.5.2.5.3 在转弯时的侧翻和侧滑
3.5.2.5.3.1 侧翻
如图4 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:

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; Fφ 为侧向附着力。
3.5.2.5.3.2 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:

3.5.2.5.4 结　论
3.5.2.5.4.1 因为iβ2< iβ1,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。
3.5.2.5.4.2 因为V2 < V1 ,所以在转弯行驶时,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5 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:
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:

雷达车自重稳定力矩计算

　 在10 级风下雷达车工作稳定系数η

(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

四、结论总结
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，通过我设计的四级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。
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，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。

五、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唐晓群导师的悉心指导下完成的。唐晓群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。唐晓群老师经常到寝室来悉心指导我的学习，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。在此谨向唐晓群老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
感谢我的同班同学们，从遥远的家来到这个陌生的城市里，是你们和我共同维系着彼此之间兄弟般的感情，维系着寝室那份家的融洽。四年了，仿佛就在昨天。也祝愿离开学校的兄弟们开开心心，我们在一起的日子，我会记一辈子的。
在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的