车载升降桅杆倒伏机构设计

桅柱式升降机构设计计算
辛涛;王幼平;艾会莉
【期刊名称】《起重运输机械》
【年(卷),期】2010(000)004
【摘要】根据新型库内桅柱式升降车的设计实践工作,结合该车所用升降机构的结构特点,建立了变截面4节臂倒立桅柱式升降机构的力学模型,对升降机构刚度和强度的设计计算方法进行了分析研究,对影响刚度和强度的设计参数计算公式进行了分析及推导,并结合计算实例以及相关部门的试验检测,证明了变截面4节臂倒立桅柱式升降机构模型的准确性,以及升降机构刚度、强度设计计算方法的合理性,可作为变截面升降机构强度和刚度设计计算的参考依据.
【总页数】6页(P18-23)
【作者】辛涛;王幼平;艾会莉
【作者单位】总后建筑工程研究所,西安,710032;总后建筑工程研究所,西
安,710032;西安市市政工程管理处,西安,710016
【正文语种】中文
【中图分类】TH211+.6
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车载升降桅杆倒伏机构设计在通信、电子对抗、雷达系统等无线电领域，常常将天线设备安装在车载升降桅杆上。

一般情况下，升降桅杆竖直固定在运输方舱的侧壁，而有些情况下由于设备工作的需要，升降桅杆的闭合高度很高，安装在方舱侧壁会超过运输高度界线，这就有必要设计出一种使升降桅杆便于在运输状态和工作状态自如转换的安装机构来避免超高。

本文介绍的车载升降桅杆倒伏机构正是为了解决这一问题而设计的一种手动式升降桅杆翻转安装机构，使用它只需1人便可将闭合高度为3m以上的升降桅杆由舱后壁竖直工作状态轻松转换为舱顶水平运输状态，且省时省力，安全可靠。

在通信、电子对抗、雷达系统等无线电领域，常常将天线设备安装在车载升降桅杆上。

一般情况下，升降桅杆竖直固定在运输方舱的侧壁，而有些情况下由于设备工作的需要，升降桅杆的闭合高度很高，安装在方舱侧壁会超过运输高度界线，这就有必要设计出一种使升降桅杆便于在运输状态和工作状态自如转换的安装机构来避免超高。

本文介绍的车载升降桅杆倒伏机构正是为了解决这一问题而设计的一种手动式升降桅杆翻转安装机构，使用它只需1人便可将闭合高度为3m以上的升降桅杆由舱后壁竖直工作状态轻松转换为舱顶水平运输状态，且省时省力，安全可靠。

设计目标在部队野战备战或应急通讯等过程中，对设备的作业准备时间要求很苛刻，有时将机动架设时间缩小至几分钟，在车载升降桅杆倒伏机构设计过程中充分考虑了这一指标要求，同时兼顾升降桅杆的安装及使用条件，按照以下设计目标设计和验证。

2.1.由1人全程操作，操作时间不大于5分钟；2.2.可安装的升降桅杆闭合高度不小于3米，重量不小于200公斤；2.3.结构简单，安装方便；2.4.操作便捷、省力、安全；2.5.通用性强，结构稍作更改便可适用不同规格的桅杆安装。

结构组成与功能原理3.1.总体结构与工作过程倒伏机构主要由舱顶轨道、翻转架和固定架三大部分组成，舱顶轨道固定在方舱顶壁，固定架固定在方舱后壁，翻转架是倒伏机构的主要部分，与固定架上端的上固定座铰接。

车载式高空作业车平台调平机构车载式高空作业车平台调平机构车载式高空作业车从结构形式上分折叠臂式、伸缩臂式和混合臂式等3种，平台调平机构的形式大致分为自重调平机构、平行四连杆调平机构、链条链轮式调平机构、静液压调平机构(伺服液压缸调平机构)和电液调平机构等。

当高空作业车臂架升降过程中，臂架和水平面必然会产生一定的夹角，引起平台以相同角度倾斜，因此，要求调平机构能够实时地对平台的倾斜角度进行调整，使平台处于要求的安全状态。

不同的调平方式，对实时调整平台的倾斜角度有所差别。

自重调平机构平台的重心在作业平台与臂杆连接的转动铰点的正下方，且靠近底部，利用工作平台和载荷的重力作用可以使平台无论如何升降都能自动保持在接近水平的状态。

该方法结构简单，重量轻，调整维修方便，成本低，但调整精度不高，且易晃动，特别是当操作人员在平台中的位置变动时，平台产生摇动，操作人员有不安全的感觉。

因此，在平台达到作业位置后要使用锁紧机构防止晃动，操作起来比较麻烦，仅在工作高度较低、技术性能低的作业车上使用，现在已较少使用。

平行四连杆调平机构平行四连杆调平机构由多组平行四边形连杆机构组成，调平机构一端与平台相连，另一端与转台连接，上平行四边形和下平行四边形相连处的短边固联在一起，利用平行四边形在变形过程中2组对边始终分别保持平行的原理，无论折叠臂如何升降，工作平台始终保持水平状态。

调平过程是连续的，具有调平可靠、同步性好的特点，且在实际应用中折叠臂本身可作为平行四边形的1个边。

因此，结构比较简单，主要用在折叠臂式高空作业车上。

早期的平行四连杆机构布置在臂架的外侧，结构不紧凑，现在可将其布置在臂内侧，但缺点是由于平行四连杆的限制，与平台连接的吊臂和平台之间的工作角度范围小于180。

，控制精度不高。

将链条更换成钢丝绳，也可起到调平作用，但由于钢丝绳是柔性连接，故在调平精度和平稳性能方面不如链条链轮式好。

目前，2节折臂且带有1节小臂的折叠臂高空作业车多使用链条链轮拉杆式调平机构。

车载升降桅杆倒伏机构设计1. 背景车载升降桅杆是一种用于移动式摄影、舞台灯光等场合的设备，它具有重量轻、结构简单、便于安装等特点，并且具有极强的可拆卸性，这使得它在居民社区、商业街区、各类展示会等活动中得到了广泛的运用。

但是在使用过程中，由于气象因素或者台风等原因，车载升降桅杆有时会受到倒伏等意外状况，这不仅会造成财产损失，也会给人身安全造成威胁。

所以，对于车载升降桅杆的倒伏机构的设计显得尤为重要。

2. 设计要求设计一个车载升降桅杆倒伏机构，要求在桅杆发生倒伏的情况下能够及时响应并展开防护措施，保障人身安全和财产的损失。

具体要求如下：•倒伏触发机制：当车载升降桅杆倾斜角度达到一定值时，能够自动触发倒伏机构，避免车载升降桅杆发生更严重的意外。

•倒伏方式：在触发倒伏机构后，车载升降桅杆应该以最小的损失程度倒伏，避免多次倒伏导致车载升降桅杆的损坏。

•防护措施：在车载升降桅杆倒伏的同时，防止车载升降桅杆对周围环境和人造成伤害。

•可操作性：倒伏机构的设计应该具有易于操作、调节的特点，方便日常维护和保养。

3. 方案设计3.1 倒伏触发机制设计倒伏触发机制的设计是实现倒伏防护的关键所在。

本设计提出以下三种触发机制：1.基于陀螺仪的倾角检测法：在车载升降桅杆上安装陀螺仪传感器，通过对陀螺仪采集的实时数据进行分析评估，当倾角达到一定阈值时，触发倒伏机构展开。

2.基于超声波的倾角检测法：在车载升降桅杆上安装超声波传感器，通过对超声波的反射信号进行分析，得到车载升降桅杆在空间中的倾斜程度，并根据阈值触发倒伏机构展开。

3.基于附加物识别的倾角检测法：在车载升降桅杆下部安装特定的附加物感应器，当车载升降桅杆倾斜时，附加物会随之移动，感应器将通过对附加物的位置进行分析计算，判断车载升降桅杆的倾斜程度，当倾角达到预设值时，触发倒伏机构展开。

最终方案采用基于超声波检测法的倒伏触发机制，这一方案准确度高、稳定性好、对车载升降桅杆不会造成干扰。

第1章绪论1.1选择的背景、研究目的及意义升降台是一种多功能起重装卸机械设备、是一种将人或者货物升降到某一高度的升降设备。

升降平台可分为：固定式、移动式、导轨式和曲臂式。

固定式有：剪叉式升降货梯、链条式升降机、装卸平台等。

移动式分为：四轮移动式升降平台、二轮牵引式升降平台、手推式升降平台、手摇式升降平台、交直流两用升降平台、电瓶车载式升降平台、自行式升降平台、柴油机曲臂自行式升降平台、折臂式升降平台、套缸式升降平台、铝合金升降平台和汽车改装式升降平台，起升高度从1米至20米不等。

铝合金升降平台可分为单柱铝合金，双柱铝合金，三柱和四柱铝合金。

汽车改装式升降台可用于工厂、自动仓库、停车场、市政、码头、建筑、装修、物流、电力、交通，石油、化工、酒店、体育馆、工矿、企业等的高空作业及维修。

升降平台升降系统，是靠液压驱动，也被称作液压升降平台。

在工厂、自动仓库等物流系统中进行垂直输送时，升降平台上往往还装有各种平面输送设备，作为不同高度输送线的连接装置。

一般采用液压驱动，故称液压升降台。

除作为不同高度的以下步骤中我们驱动将液货物输送外，广泛应用于高空的安装、维修等作业。

是一种将人或者货物升降到某一高度的升降设备。

在工厂、自动仓库等物流系统中进行垂直输送时，升降平台上往往还装有各种平面输送设备，作为不同高度输送线的连接装置。

一般采用液压驱动，故称液压升降台。

除作为不同高度的货物输送外，广泛应用于高空的安装、维修等作业。

目前，发达国家生产的汽车改装式升降台质量较好、性能较稳定、设备操作简单，在经销商中口碑良好。

我国的汽车改装式升降台是20世纪90年代依据国外的产品技术生产的，到现在举升机市场已经拥有近百个中外品牌，产品系列成百上千。

然而汽车改装式升降台虽然也相对定型，但很多产品性能还不够稳定，故障多，可靠性差，外观不够美观，在产品设计、技术开发等方面都还有很多地方有待改进。

因此，进一步提高产品性能与可靠性，是国内汽车改装式升降台任重道远且亟需改进的地方。

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AbstractThe design is based on the development radar vehicle in and out country, interoperability,adaptability and stability in a constantly improving the structure and operation of flexible simple principles designed to simultaneously accomplish a radar vehicle which is complete adjust level, automatic lifting.The topic of my paper is vehicle-mounted machine automatically transferred Ping mechanical systems design and development.This topic the on-board device developed lifting system can achieve the desired radar lifting and decline.In automatic levelling system through the design work finished, the lifting hydraulic cylinder of reaching out and retract, driving the tower lifting and falling, thus realize the lifting and decline.Meanwhile the design process by considering the whole radar the influence of gravity and wind itself, focuses on the design choices stability and the adaptability.Keywords:hydraulic cylinder ；Radar；automatically leveling system.目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)1 绪论 (1)1.1 论文研究背景与意义 (1)1.2结构设计要求 (1)2 方案论证 (2)2.1 主要技术指标 (2)2.2 技术可行性 (2)2.2.1 技术方案 (2)2.2.2 塔架结构 (2)2.2.3 塔架的举升执行机构 (2)2.2.4 塔架索拉结构 (2)2.2.5 承载支腿 (2)2.2.6 辅助支撑结构及其他 (3)2.3 升降天线车的液压系统说明 (3)2.3.1 举升伸缩油缸单元与塔架锁紧单元 (3)2.3.2 脚支腿液压单元 (3)2.3.3 中支腿与索拉液压单元 (3)2.3.4 结构方案和液压传动系统的可行性和可靠性 (3)2.4 测试系统的组成及功能 (4)2.4.1 测试系统功能方框图 (4)2.4.2 水平测试仪 (4)2.4.3 智能远端 (4)2.4.4 工控机 (4)2.4.5 比例阀及伺服阀 (5)2.4.6 水平调整过程 (5)2.5 主要技术难点分析 (5)3设计计算过程 (6)3.1雷达举升机构的力学分析 (6)3.1.1刚度校核 (7)3.1.2强度校核 (8)3.2缸的设计 (10)3.2.1液压回路 (10)3.2.2缸的尺寸设定 (11)3.2.3缸的强度分析 (12)3.3缸的连接及材料 (13)3.3.1缸体端部连接形式 (13)3.3.2缸体材料 (13)3.3.3缸体得技术条件 (14)3.3.4活塞 (14)3.4 塔架的设计 (21)3.4.1 塔架尺寸的确定 (21)3.4.2 塔架的结构 (21)3.5机动式车载雷达稳定性设计分析 (21)3.5.1雷达车质心位置及轴荷分配 (21)3.5.2雷达车行驶稳定性设计分析 (22)结论 (26)参考文献 (27)致谢 (27)1 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。

2013年机械设计专业本科毕业设计（论文）编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目：车载式高空作业平台的结构设计信机系机械工程及自动化专业学号：学生姓名：指导教师：2013年5月25日2013年机械设计专业本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）车载式高空作业平台的结构设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。

班级：学号：作者姓名：2013 年5 月25 日无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目车载式高空作业平台的结构设计2、专题二、课题来源及选题依据高空作业平台是用来运送操作人员和工作设备到指定高度进行作业的特种车辆。

随着城市化进程的加快，市政建设、城市电力、装饰物等各种养护作业需要大量的高空作业装备。

高空作业平台作为一种系列化的工程机械设备，还广泛应用于船舶、建筑、消防、港口货运等行业。

近几年来，随着高空作业领域的不断扩展，对高空作业平台的需求量也日益增加，对高空作业平台的举升高度的要求也越来越高。

因此，对高空作业平台的工作可靠性、平稳性、安全性等要求也越来越高。

车载式高空作业平台是近年来应用比较广泛的高空作业平台，它由升降台和汽车配套改装而成的，采用H型液压支腿，能保证机器了升降的稳定和作业的安全。

适用于工作面广和幅度大的高空作业，产品具有作业范围大，持续作业时间长等优点，特别适合于野外路桥检修、路灯检修等工作环境。

三、本设计（论文或其他）应达到的要求：①了解高空作业平台的工作原理，以及近十年来的国内外研究发展状况；②完成车载式高空作业平台的总体方案设计及零部件的设计；③完成有关零部件的选型计算、结构强度校核；④完成高空作业车的液压油缸的选型设计;⑤掌握用积分法对结构进行强度、刚度校核的能力；四、接受任务学生：班姓名五、开始及完成日期：自2012年11月12日至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任〔学科组组长〕签名研究所所长系主任签名2012年11月12日本课题首先对国内外高空作业车的发展进行了概括，提出了发展中的不足，简要介绍了高空作业车的组成，然后对目前国内生产技术不完善的混合臂和伸缩臂式高空作业车的关键结构进行了设计，同时对工作斗调平技术和液压系统等关键技术进行了研究分析。