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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題目：車載雷達(dá)液壓升降系統(tǒng)設(shè)計(jì)
系 別 機(jī)電信息系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)
學(xué) 生
學(xué) 號(hào)
導(dǎo) 師
2013年05月
車載雷達(dá)液壓升級(jí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
摘要
隨著國(guó)際形勢(shì)的動(dòng)蕩，局部戰(zhàn)爭(zhēng)的不斷爆發(fā)，現(xiàn)代武器裝備的不斷更新，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)已進(jìn)入了電子戰(zhàn)，信息戰(zhàn)時(shí)代，傳統(tǒng)的機(jī)動(dòng)型雷達(dá)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的需要。各國(guó)為了提高自己的防衛(wèi)，跟蹤，識(shí)別和反擊能力，高機(jī)動(dòng)地面雷達(dá)應(yīng)運(yùn)而生。
天線快速，可靠地機(jī)動(dòng)架設(shè)和撤收是車載雷達(dá)的基本要求之一。按傳動(dòng)系統(tǒng)的不同，雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)可分為機(jī)電式和液壓式。與機(jī)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(dá)天線的架設(shè)，還可大大簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，減少機(jī)械零部件的數(shù)目，也便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。隨著科技的發(fā)展，液壓式傳動(dòng)系統(tǒng)已逐漸在雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)中被采用。本設(shè)計(jì)采用一種翻轉(zhuǎn)式液壓舉升機(jī)構(gòu)及其液壓系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)較大型天線的高架，并且在天線的舉升過(guò)程中，天線的姿態(tài)不變，架撤收過(guò)程平穩(wěn)，可靠，快速
關(guān)鍵詞：液壓升降系統(tǒng)；汽車；雷達(dá)；
I
The design of car radar hydraulic upgrade system
Abtract
Turmoil as the international situation, local wars breaking out, constantly updated, modern weapons and equipment of modern warfare has entered the electronic warfare, information warfare era, the traditional mobile radar can not meet the needs of modern warfare. Countries in order to improve their defense, tracking, identification, and fight back ability, high-motorized ground radar came into being.
Fast, reliable motorized antenna erection and dismantling is one of the basic requirements of the automotive radar. For differences in the transmission system, the radar antenna lifting mechanism can be divided into electro-mechanical and hydraulic. With electromechanical compared to the same output power conditions, the hydraulic volume and mass of small carrying capacity, the larger weight of the radar antenna can be completed erection, but also greatly simplifies the mechanical structure, reducing the number of mechanical parts, also easy to achieve automatic control. With the development of science and technology, the hydraulic drive system has been gradually the radar antenna lifting mechanism is used. This design uses a flip-hydraulic lifting mechanism and its hydraulic system, can be elevated to the larger antenna, and in the process of lifting of the antenna, the antenna of the same attitude, erecting the closing process is smooth, reliable, fast
Keywords: hydraulic lift system; cars; radar;
II
目 錄
1 緒論 1
1.1 課題研究背景 1
1.2 雷達(dá)車的特點(diǎn) 1
1.3 國(guó)內(nèi)外機(jī)動(dòng)雷達(dá)現(xiàn)狀分析 2
1.4 設(shè)計(jì)的目的及任務(wù) 3
2 舉升系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 5
2.1天線升降裝置對(duì)液壓系統(tǒng)的要求 5
2.2總體技術(shù)方案 5
2.3系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)的確定 7
2.4舉升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)及工作原理的設(shè)計(jì) 9
2.5設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析 11
3 舉升機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 12
3.1 主液壓缸的設(shè)計(jì) 12
3.1.1 液壓缸缸體厚度計(jì)算 13
3.2.2 液壓缸長(zhǎng)度確定 13
3.2.3 缸體的材料 14
3.3.4 活塞桿直徑的設(shè)計(jì) 14
3.3.5 活塞桿的材料 15
3.2 副液壓缸的設(shè)計(jì) 17
3.2.1 液壓缸缸體厚度計(jì)算 17
3.3 活塞的設(shè)計(jì) 18
3.3.1 活塞的材料 18
3.4 導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)與計(jì)算 19
3.4.1 最小導(dǎo)向確定長(zhǎng)度H的 19
3.4.2 導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu) 20
3.4.3 導(dǎo)向套的材料 20
3.5 端蓋和缸低的設(shè)計(jì)與計(jì)算` 20
3.5.1 缸蓋的材料 21
3.6 缸體的長(zhǎng)度確定 22
3.7 緩沖裝置的設(shè)計(jì) 22
3.8 密封件的選用 22
3.9 動(dòng)密封部位密封圈的選用 23
3.10 液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu) 23
3.11 液壓缸油口的設(shè)計(jì) 25
4 液壓泵的參數(shù)計(jì)算 26
4.1 泵的工作環(huán)境 26
4.2 主液壓缸液壓泵流量的確定 27
4.3 副缸液壓泵流量的確定 27
4.4 主缸電動(dòng)機(jī)功率的確定 28
4.5 副缸電動(dòng)機(jī)功率的確定 28
4.7 油箱容積的確定 29
4.8 油管的選擇 30
4.9 液壓系統(tǒng)熱性能驗(yàn)算 30
5 液壓系統(tǒng)的安裝 32
5.1 安裝的基本要求： 32
5.1.1 系統(tǒng)安裝前注意事項(xiàng) 32
5.1.2 系統(tǒng)安裝時(shí)的注意事項(xiàng) 32
5.1.3 系統(tǒng)安裝方法 34
5.2液壓系統(tǒng)的調(diào)試 35
5.2.1 調(diào)試的目的 35
5.2.2 調(diào)試的步驟 35
5.2.3 調(diào)試的主要內(nèi)容 36
結(jié)論 38
參考文獻(xiàn) 39
致謝 40
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 41
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 42
IV
1 緒論
1 緒論
1.1課題研究背景
雷達(dá)一般有固定式和移動(dòng)式兩種。以前為了適應(yīng)戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，雷達(dá)要實(shí)現(xiàn)陣地轉(zhuǎn)移，人們對(duì)最初的機(jī)動(dòng)雷達(dá)只是理解為機(jī)械牽引移動(dòng)型雷達(dá)，根據(jù)地面雷達(dá)的不同，在幾小時(shí)到幾十個(gè)小時(shí)內(nèi)能完成拆收或進(jìn)入工作狀態(tài)的雷達(dá)稱之為機(jī)動(dòng)性雷達(dá)。這種機(jī)動(dòng)型地面雷達(dá)在二戰(zhàn)期間起了一定的作用。隨著國(guó)際形勢(shì)的動(dòng)蕩，局部戰(zhàn)爭(zhēng)的不斷爆發(fā)，現(xiàn)代武器裝備的不斷更新，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)已進(jìn)入了電子戰(zhàn)，信息站時(shí)代，傳統(tǒng)的機(jī)動(dòng)型雷達(dá)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的需要。各國(guó)為了提高自己的防衛(wèi)，跟蹤，識(shí)別和反擊能力，高機(jī)動(dòng)地面雷達(dá)應(yīng)運(yùn)而生。
1.2 雷達(dá)車的特點(diǎn)
現(xiàn)代高科技技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)雷達(dá)的越野作戰(zhàn)和戰(zhàn)場(chǎng)生存能力提出了越來(lái)越高的要求，為達(dá)到戰(zhàn)時(shí)快速組網(wǎng)及補(bǔ)充戰(zhàn)損的目的，高速的機(jī)動(dòng)性能已成為現(xiàn)代軍事雷達(dá)的必備素質(zhì)。作為地面防空系統(tǒng)主要組成之一的地面雷達(dá)，其機(jī)動(dòng)性越來(lái)越受到重視。
雷達(dá)的機(jī)動(dòng)性是指雷達(dá)快速隱蔽和轉(zhuǎn)移陣地的能力，是雷達(dá)使用性能的重要指標(biāo)，它涉及雷達(dá)從一個(gè)陣地的工作狀態(tài)，經(jīng)過(guò)拆收，越野行軍，進(jìn)入另一個(gè)陣地架設(shè)轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)的諸多環(huán)節(jié)。提高地面雷達(dá)的機(jī)動(dòng)性，一方面可將其作為固定站作為戰(zhàn)時(shí)毀損雷達(dá)的補(bǔ)充，以獲得更多空情，另一方面也是雷達(dá)在戰(zhàn)爭(zhēng)中提高自身生存能力的有效措施之一。
對(duì)雷達(dá)機(jī)動(dòng)性的要求一般包括：雷達(dá)整機(jī)的架撤時(shí)間和操作人員的數(shù)量，運(yùn)送單元的數(shù)量，對(duì)各種裝載運(yùn)輸?shù)囊?，陣地的適應(yīng)性等。因此采用高可靠性，高自動(dòng)化的架設(shè)系統(tǒng)，不但能有效的減少操作人員的數(shù)量，降低作業(yè)強(qiáng)度，而且可以大大縮短作業(yè)時(shí)間，提高雷達(dá)設(shè)備的機(jī)動(dòng)性。
高機(jī)動(dòng)雷達(dá)負(fù)有加強(qiáng)雷達(dá)網(wǎng)，補(bǔ)充戰(zhàn)損，隨行前伸等作戰(zhàn)使命，可以豐富
部隊(duì)的作戰(zhàn)模式，提高防御系統(tǒng)應(yīng)變突發(fā)事件的能力，在提高雷達(dá)網(wǎng)生存和重組能力以及保持雷達(dá)網(wǎng)完整方面將發(fā)揮不可替代的作用
運(yùn)輸行駛能力只要包括以下幾點(diǎn)：
越野能力，戰(zhàn)時(shí)雷達(dá)整機(jī)講面臨復(fù)雜多變的地理環(huán)境，如泥土路、泥濘路等，此
6
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
時(shí)仍然要求雷達(dá)能夠以一定的速度可靠地形式，雷達(dá)載車的性能對(duì)整 機(jī)的行駛能力有直接影響，因此，載車的越野能力是選型時(shí)首要考慮的問(wèn)題，其基本車型必須是滿足《軍用越野汽車機(jī)動(dòng)性要求》的各項(xiàng)規(guī)定。一般來(lái)說(shuō)，機(jī)動(dòng)性雷達(dá)車的選型的原則是優(yōu)先選用國(guó)產(chǎn)系列的越野載重基型車輛。
1) 通過(guò)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(shí)必須符合國(guó)家有關(guān)的運(yùn)輸界限要求。
(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)滿足鐵路裝載荃本界限。
(3) 雷達(dá)總重不超過(guò)小型橋梁的承重能力。
雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)，其升降機(jī)構(gòu)按照傳動(dòng)形式的不同，可分為為機(jī)電式和液壓式。與機(jī)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(dá)天線的架設(shè)，還可大大簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，減少機(jī)械零部件的數(shù)目，也便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。隨著科技的發(fā)展，液壓式傳動(dòng)系統(tǒng)已逐漸在雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)中被采用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)較大型天線的高架，并且在天線的舉升過(guò)程中，天線的姿態(tài)不變，架撤收過(guò)程平穩(wěn)，可靠，快速。因此液壓式傳動(dòng)系統(tǒng)已逐漸在雷達(dá)天線升降系統(tǒng)中被采用。塔架式雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)的研究和設(shè)計(jì)正事本著上述要求擬定的。
1.3 國(guó)內(nèi)外機(jī)動(dòng)雷達(dá)現(xiàn)狀分析
冷戰(zhàn)時(shí)期，由于兩大軍事集團(tuán)的長(zhǎng)期對(duì)峙，西方國(guó)家十分重視機(jī)動(dòng)雷達(dá)尤其是高機(jī)動(dòng)雷達(dá)的發(fā)展與研制?，F(xiàn)在隨著國(guó)際形勢(shì)的動(dòng)蕩，局部戰(zhàn)爭(zhēng)的不斷爆發(fā)，現(xiàn)代武器裝備的不斷更新，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)已進(jìn)入了電子戰(zhàn)，信息戰(zhàn)時(shí)代，傳統(tǒng)的機(jī)動(dòng)型雷達(dá)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的需求。各國(guó)為了提高自己的防衛(wèi)，跟蹤，識(shí)別和反擊能力，高機(jī)動(dòng)地面雷達(dá)應(yīng)運(yùn)而生。大批各種型號(hào)的機(jī)動(dòng)雷達(dá)裝備部隊(duì)，并且將高機(jī)動(dòng)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(gè)防控系統(tǒng)的穩(wěn)定性，下面是近三司使年來(lái)西方各國(guó)裝備的集中主要的高機(jī)動(dòng)雷達(dá)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
表1.1 各國(guó)裝備的高機(jī)動(dòng)雷達(dá)
型號(hào)
工作波段
測(cè)距
架設(shè)時(shí)間
用途
技術(shù)體制
美國(guó)
AN/TPS-61
2.9-3.1GHZ
140Km
3分鐘
對(duì)空搜索
兩坐標(biāo)雷達(dá)
美國(guó)
LAADS
L波段
60Km
7分鐘
低空警戒
兩坐標(biāo)雷達(dá)
英國(guó)
Gainfanen
S波段
140Km
1分鐘
低空警戒
兩坐標(biāo)雷達(dá)
德國(guó)
TRMS
S波段
200Km
3分鐘
防空預(yù)警
三坐標(biāo)雷達(dá)
日本
NPN-510
S波段
135Km
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(guó)都把防空雷達(dá)網(wǎng)建設(shè)中如何發(fā)展機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)力量和研制高機(jī)動(dòng)雷達(dá)當(dāng)成一件大事來(lái)抓，這就是高技術(shù)局部戰(zhàn)爭(zhēng)的必然趨勢(shì)。獨(dú)聯(lián)體國(guó)家的70000部防空雷達(dá)大部分是車載式機(jī)動(dòng)雷達(dá)，并且有相當(dāng)數(shù)量為高機(jī)動(dòng)雷達(dá)，英國(guó)和法國(guó)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，機(jī)動(dòng)雷達(dá)可在較短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)移到新的陣地展開工作；日本的機(jī)動(dòng)雷達(dá)站與固定雷達(dá)站之比，近年來(lái)，由原來(lái)的1：14升到1：25，而且雷達(dá)天線可以折疊運(yùn)輸，雷達(dá)具有較好的偵測(cè)性能、抗干擾能力和自動(dòng)化入網(wǎng)能力。我國(guó)周邊的一些國(guó)家和地區(qū)也十分重視雷達(dá)的機(jī)動(dòng)和銀幣。臺(tái)灣則大力發(fā)展機(jī)動(dòng)雷達(dá)，其固定雷達(dá)天線外，其余部分均可以進(jìn)入坑道。軍事力量最強(qiáng)的美國(guó)也是十分重視雷達(dá)的機(jī)動(dòng)性國(guó)家，他們的艦載、機(jī)載和衛(wèi)星偵察雷達(dá)可以實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的機(jī)動(dòng)，并且其雷達(dá)情報(bào)網(wǎng)抗摧毀能力已達(dá)到完善的程度。
1.4設(shè)計(jì)的目的及任務(wù)
在車載雷達(dá)中，天線的快速、可靠地機(jī)動(dòng)架設(shè)和撤收是其基本要求之一，雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)按傳動(dòng)系統(tǒng)的不同，可以分為機(jī)電式和電液式。機(jī)電式升降機(jī)構(gòu)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外都很成熟。但是機(jī)電式的升降機(jī)構(gòu)的控制及傳動(dòng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，同時(shí)單位驅(qū)動(dòng)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(diǎn)?，F(xiàn)代高技術(shù)對(duì)雷達(dá)的越野作戰(zhàn)與戰(zhàn)場(chǎng)生存能力提出了越來(lái)越高的要求,以達(dá)到戰(zhàn)時(shí)快速組網(wǎng)及補(bǔ)充戰(zhàn)損的目的，高度的機(jī)動(dòng)能力已經(jīng)成為現(xiàn)代軍事雷達(dá)的必備素質(zhì)。因此，對(duì)于雷達(dá)設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，在考慮整機(jī)電性能指標(biāo)、可靠性、可維護(hù)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(shí)，還須從結(jié)構(gòu)上對(duì)其機(jī)動(dòng)性作出精心構(gòu)思。該選題以車載雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)對(duì)象。以車載雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)對(duì)象，緊密結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)的相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)和專業(yè)技術(shù)，對(duì)于鍛煉學(xué)生綜合應(yīng)用液壓傳動(dòng)、機(jī)械制造工程、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械CAD等基本專業(yè)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力以及獨(dú)立工作的能力具有積極的促進(jìn)作用。
2 舉升系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
2 舉升系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
2.1天線升降裝置對(duì)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，舉升的口徑大、透空率較小的天線，因此雷達(dá)天線液壓升降裝置與一般液壓升降機(jī)相比有相似之處也有它的側(cè)重點(diǎn)。
相似之處：為防止升降過(guò)程中機(jī)構(gòu)的卡死及控制天線陣面扭曲值在允許范圍內(nèi)須保證：兩個(gè)驅(qū)動(dòng)液壓缸的同步；天線陣面降落過(guò)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(diǎn)：(1)為滿足雷達(dá)的機(jī)動(dòng)性要求，天線升降必須在3min內(nèi)完成，既要提高升降的平均速度又要避免到位時(shí)形成較大沖擊，對(duì)天線系統(tǒng)造成不良影響。(2)風(fēng)向的不同引起的動(dòng)力特性在機(jī)構(gòu)的升舉的過(guò)程中有較大的差異。如從工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為運(yùn)輸狀態(tài)，液壓缸的活塞桿收縮產(chǎn)生拉力，當(dāng)車尾來(lái)風(fēng)事，液壓缸所受的正負(fù)載最大，反之則減小。變負(fù)責(zé)將導(dǎo)致系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，在臨界位時(shí)特別不完全。(3)當(dāng)雷達(dá)天線舉升高度較高且風(fēng)速較大時(shí)，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(shí)對(duì)天線轉(zhuǎn)臺(tái)的水平度要求在±5'以內(nèi)，因此對(duì)舉升機(jī)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)格要求。(4)要有冗余系統(tǒng)為備份。
2.2總體技術(shù)方案
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。對(duì)于舉升高度較高的中大型雷達(dá)天線多采用平行四連桿式，本方案擬將6m×4m口徑的大型雷達(dá)天線舉升到離地7m，經(jīng)綜合考慮，選用平行四連桿機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)主要由底座，主、副舉升連桿，天線轉(zhuǎn)臺(tái)，液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)鎖定機(jī)構(gòu)（圖中未畫出）等組成。
底座是整個(gè)舉升機(jī)構(gòu)的支撐基礎(chǔ)，固定在雷達(dá)地盤上，2跟同等規(guī)格的主連桿與底座和天線回轉(zhuǎn)臺(tái)鉸接，另外2根等長(zhǎng)的連桿作為輔助支撐與主連桿一起構(gòu)成平行四連桿機(jī)構(gòu)，整個(gè)平行四連桿由2個(gè)同步液壓缸驅(qū)動(dòng)，每個(gè)液壓缸分別通過(guò)鉸點(diǎn)與1主連桿鉸接，平行四連桿機(jī)構(gòu)在液壓缸的驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)天線回轉(zhuǎn)臺(tái)始
（論文）
終以水平狀態(tài)運(yùn)動(dòng)。舉升到位后，由液壓系統(tǒng)的鎖緊裝置鎖定舉升機(jī)構(gòu)以保障雷達(dá)的穩(wěn)定工作。對(duì)于平行四連桿結(jié)構(gòu)，舉升高度與落位運(yùn)輸時(shí)的長(zhǎng)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(dá)其他部分一體化設(shè)計(jì)，才能滿足舉升高度的前提下，既優(yōu)化空間尺寸、確保運(yùn)輸狀態(tài)的通過(guò)能力，又保證各部件比例協(xié)調(diào)，外形美觀。
為滿足通過(guò)性要求，對(duì)雷達(dá)車總體尺寸要求：
整車長(zhǎng)度≦11500mm
整車寬度≦2500mm
整車高度≦3300mm
已知條件：
舉升高度7000mm
天線長(zhǎng)度6000mm
天線寬度4000mm
天線轉(zhuǎn)臺(tái)尺寸1000mm×1000mm×1000mm；載車底盤距地面高度1100mm；
駕駛室及電子方艙所占長(zhǎng)度4160mm。經(jīng)計(jì)算取底座長(zhǎng)度方向尺寸為950mm，主副連桿的長(zhǎng)度為3920mm。由于天線口徑大，在運(yùn)輸時(shí)需用機(jī)電控制方式進(jìn)行折疊以保證高度及寬度方向通過(guò)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(diǎn)位置的確定，對(duì)缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(diǎn)位置、初始狀態(tài)、液壓缸與舉升機(jī)構(gòu)的相對(duì)位置有關(guān)。經(jīng)優(yōu)化，取主舉升連桿與底座鉸點(diǎn)、液壓缸與載車底盤鉸點(diǎn)之間的水平距離為400mm；豎直距離為630mm；主舉升連桿與底座鉸點(diǎn)、主舉升連桿與液壓缸鉸點(diǎn)之間的長(zhǎng)度為2250mm。
天線快速，可靠地機(jī)動(dòng)架設(shè)和撤收是車載雷達(dá)的基本要求之一。按傳動(dòng)系統(tǒng)的不同，雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)可分為機(jī)電式和液壓式。與機(jī)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(dá)天線的架設(shè)，還可大大簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，減少機(jī)械零部件的數(shù)目，也便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。隨著科技的發(fā)展，液壓式傳動(dòng)系統(tǒng)已逐漸在雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)中被采用。本設(shè)計(jì)采用一種翻轉(zhuǎn)式液壓舉升機(jī)構(gòu)及其液壓系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)較大型天線的高架，并且在天線的舉升過(guò)程中，天線的姿態(tài)不變，架撤收過(guò)程平穩(wěn)，可靠，快速。
圖2.1機(jī)械結(jié)構(gòu)的工作原理圖
該舉升機(jī)構(gòu)的機(jī)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(shí)主缸通過(guò)同步結(jié)構(gòu)與支承桿保持平行運(yùn)動(dòng)至垂直位置，再由主缸將天線舉升到一定的高度?；厥諘r(shí)靠重力回落，然后再由副缸回收到車座上。舉升過(guò)程中的特點(diǎn)是負(fù)載在不斷變化，且在舉升過(guò)程中的某一時(shí)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(shí)尤其如此。
2.3系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)的確定
設(shè)計(jì)指標(biāo)為：總舉升高度8~10m，舉升時(shí)間小于3min，8級(jí)風(fēng)下正常工作，無(wú)電時(shí)能完成應(yīng)急撤收。根據(jù)結(jié)構(gòu)，主油缸設(shè)計(jì)為單作用柱塞式，行程3000mm，運(yùn)行速度為26m/s；副油缸的總運(yùn)行距離為600mm，副油缸運(yùn)行速度為10mm/s；液壓系統(tǒng)工作在低速條件下。系統(tǒng)工作重重力負(fù)載4000kg,主油缸工作壓力為5.1MPa，副油缸的推力為15.3MPa。系統(tǒng)工作在中、高壓條件下。且副油缸的工作壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于主油缸的工作壓力。主油缸所需的流量為33L/min，副油缸所需的流量為11L/min。
本液壓系統(tǒng)以傳遞動(dòng)力為主，保證足夠的動(dòng)力是基本要求。另外，還要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、可維護(hù)性、安全性及效率。一、穩(wěn)定性是指系統(tǒng)工作時(shí)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性及系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性（如環(huán)境溫度對(duì)油液的影響等因素）。二、可靠性是指系統(tǒng)不因意外的原因而無(wú)法工作（如油管破裂、無(wú)電等情況）。三、可維護(hù)性是指系統(tǒng)盡可能簡(jiǎn)單，元件盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)件，結(jié)構(gòu)上盡可能使維護(hù)方便。四、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他事故（如下降失控，天線由于重力加速下落）。五、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，處滿足系統(tǒng)的動(dòng)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(dá)天線升降機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)
項(xiàng)目
參數(shù)
單位
系統(tǒng)工作總重力負(fù)載
4000
kg
主缸
總行程
3.0
m
工作壓力
5.1
Mpa
流量
33
L／min
副缸
總行程
0.6
m
工作壓力
15.3
Mpa
流量
11
L／min
2.4舉升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)及工作原理的設(shè)計(jì)
根據(jù)設(shè)計(jì)要求和工作需求，設(shè)計(jì)舉升液壓回路圖如下：
1- 油箱 2- 齒輪泵 3- 過(guò)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(dòng)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(dòng)泵 25、26- 壓力繼電器
圖2.2 車載雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)原理圖
液壓泵組:由定量齒輪泵2、手動(dòng)泵24、單向閥5組成。定量齒輪泵在有電時(shí)向液壓缸供油,手動(dòng)泵在無(wú)電時(shí)向液壓缸供油,單向閥隔斷兩泵,防止手動(dòng)泵供油時(shí)液壓油流向齒輪泵。
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(shí)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(dòng)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(dòng)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(dòng)作順序表2.2對(duì)系統(tǒng)的工作過(guò)程說(shuō)明如下：
表2.2電磁鐵動(dòng)作順序表
動(dòng)作
信號(hào)來(lái)源
電磁鐵YA
點(diǎn)動(dòng)
自動(dòng)
4
9(左）
9(右)
17(左）
17(右）
1
起點(diǎn)
SB1
+
2
扶正
SB2
KP1
+
3
舉升
SB3
+
KP2
4
回落
SB4
+
5
回收
SB5
+
1. 起動(dòng):齒輪泵起動(dòng),二位二通電磁換向閥4 接通,系統(tǒng)卸載起動(dòng)。
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(guò)平衡閥的單向閥進(jìn)入副缸的下腔,到達(dá)預(yù)定的位置后,油壓上升,壓力繼電器KP1 發(fā)出信號(hào),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(yùn)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(guò)單向調(diào)速閥進(jìn)入主缸的下腔,到達(dá)位置后,油壓上升,壓力繼電器KP2發(fā)出信號(hào),換向閥回中位;單向調(diào)速閥用于控制上升速度。
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(guò)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(guò)濾器3 等故障時(shí)應(yīng)急回收時(shí)使用。
5. 回收:齒輪泵起動(dòng),二位二通電磁換向閥4 接通,系統(tǒng)卸載起動(dòng)。當(dāng)三位四通電磁換向閥17 右位接通時(shí),二位二通電磁換向閥4 斷電,副缸上腔進(jìn)油,下腔油經(jīng)過(guò)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(guò)濾器3 回油箱。到達(dá)預(yù)定的位置后,油壓升高,壓力繼電器KP1 發(fā)出信號(hào),液壓泵停機(jī),三位四通電磁換向閥17 回中位。
2.5設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析
由上可知，該系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：
(1) 手動(dòng)系統(tǒng)與電機(jī)系統(tǒng)可使液壓系統(tǒng)工作在有電和無(wú)電兩種條件下，提高了
11
3 舉升機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算
(2) 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，可避免錯(cuò)誤動(dòng)作。
(3) 背壓閥6、調(diào)速閥7、單向調(diào)速閥12組成調(diào)速回路，控制主升油缸回落時(shí)的速度，防止天線因重力回落時(shí)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(shí)，平衡變化的負(fù)載和克服負(fù)值負(fù)載，并使速度平衡。由于主升油缸油路的工作狀態(tài)與副主升油缸回路的工作狀態(tài)相差較大，采用了分別控制的調(diào)速背壓閥；
(4) 系統(tǒng)采用疊加閥使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)作平穩(wěn)、泄露少，使用安全可靠、維修容易，也便于改進(jìn)。換向閥采用截止式換向閥，密封性好，幾乎無(wú)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(shí)由于過(guò)載引起的事故。
3 舉升機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算
基本參數(shù)是車載雷達(dá)天線的基本技術(shù)數(shù)據(jù)，是根據(jù)雷達(dá)的用途及結(jié)構(gòu)類型來(lái)確定的，它反映了車載雷達(dá)工作能力及特點(diǎn)，也基本上確定了雷達(dá)的輪廓尺寸及本體總質(zhì)量等。
3.1主液壓缸的設(shè)計(jì)
由于按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)總舉升高度8~10m，舉升時(shí)間小于3min，8級(jí)風(fēng)下正常工作，無(wú)電時(shí)能完成應(yīng)急撤收，故此次設(shè)計(jì)按照最大舉升高度來(lái)設(shè)計(jì)。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，能提供很大的載荷作用下的舉升力，同時(shí)能夠滿足夠重力回落和撤收的要求。并且工作過(guò)程為快進(jìn)→工進(jìn)→快退三個(gè)過(guò)程的工作循環(huán)。液壓缸的機(jī)械效率=0.95
工作時(shí)候的負(fù)載是最大的，
1. 工作壓力P=5.1MPa
2. 液壓缸的內(nèi)徑計(jì)算
D= (3.1)
=
= 101.5㎜
查《液壓傳動(dòng)與控制手冊(cè)》經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理D=100mm
表3.1 液壓缸內(nèi)徑系列
8
10
12
16
20
25
32
40
50
63
41
（論文）
80
100
125
160
200
250
320
400
500
3.1.1液壓缸缸體厚度計(jì)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)徑較大時(shí)，必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。缸體的常用材料為20、25、35、45號(hào)剛的無(wú)縫鋼管。
論文）
在這幾種材料中45號(hào)剛的性能最為優(yōu)良，所以這里選用45號(hào)剛作為缸體的材
料。
(3.2)
式中，Py---實(shí)驗(yàn)壓力，MPa，當(dāng)液壓缸額定壓力Pn≤5.1MPa時(shí)，Py=1.5Pn，當(dāng)Pn≤16MPa時(shí)，Py=1.25Pn
[]---缸筒材料許用應(yīng)力，N/mm。為材料的抗拉強(qiáng)度。
注：1）.額定壓力Pn
額定壓力又稱公稱壓力即系統(tǒng)壓力，Pn=5.1MPa
2）.最高允許壓力Pmax
Pmax≤1.5Pn=1.25×5.1=6.375MPa
液壓缸缸筒材料采用45鋼，則抗拉強(qiáng)度：=600MPa
安全系數(shù)n按《液壓傳動(dòng)與控制手冊(cè)》P243表2-10取n=5.
則許用應(yīng)力
=10,滿足10.所以液壓缸厚度取5mm。
則液壓缸缸體外徑為110mm。
3.2.2液壓缸長(zhǎng)度確定
液壓缸長(zhǎng)度L根據(jù)工作部件的行程長(zhǎng)度確定。從制造上考慮，一般液壓缸的長(zhǎng)度L不會(huì)大于液壓缸直徑的20到30陪。此次設(shè)計(jì)取30倍。
L=30D=30×100=3000㎜
3.2.3缸體的材料
液壓缸缸體的常用材料為20、35、45號(hào)無(wú)縫鋼管。因20號(hào)鋼的機(jī)械性能略低，且不能調(diào)質(zhì)，應(yīng)用較少。當(dāng)缸筒與缸底、缸頭、管接頭或耳軸等件需要焊接時(shí)，則應(yīng)采用焊接性能比較號(hào)的35號(hào)鋼，粗加工后調(diào)質(zhì)。一般情況下，均采
用45號(hào)鋼，并應(yīng)調(diào)質(zhì)到241~285HB。
缸體毛坯可采用鍛剛，鑄鐵或鑄鐵件。鑄剛可采用ZG35B等材料，鑄鐵可采用HT200~HT350之間的幾個(gè)牌號(hào)或球墨鑄鐵。特殊情況可采用鋁合金等材料。
1.主要表面粗糙度
液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為Ra0.2~0.4。
2.缸體的技術(shù)要求
⑴缸體內(nèi)徑采用H8、9配合。表面粗糙度：當(dāng)活塞采用橡膠密封圈時(shí)，Ra為0.1~0.4，當(dāng)活塞用活塞環(huán)密封時(shí)，Ra為0.2~0.4。且均需衍磨。
⑵缸體內(nèi)徑D的圓度公差值可按9、10或11級(jí)精度選取，圓柱度公差值應(yīng)按8級(jí)精度選取。
⑶缸體端面T的垂直度公差可按7級(jí)精度選取。
⑷當(dāng)缸體與缸頭采用螺紋聯(lián)接時(shí)，螺紋應(yīng)取為6級(jí)精度的公制螺紋。
⑸當(dāng)缸體帶有耳環(huán)或銷軸時(shí)，孔徑或軸徑的中心線對(duì)缸體內(nèi)孔軸線的垂直公差值應(yīng)按9級(jí)精度選取。
⑹為了防止腐蝕和提高壽命，缸體內(nèi)表面應(yīng)鍍以厚度為30~40的鉻層，鍍后進(jìn)行衍磨或拋光。
3.3.4活塞桿直徑的設(shè)計(jì)
查《液壓傳動(dòng)與控制手冊(cè)》根據(jù)桿徑比d/D，一般的選取的原則是：當(dāng)活塞桿受拉時(shí)，一般選取d/D=0.5-0.7。本次設(shè)計(jì)選擇d/D=0.7即d=0.7D=0.7×100=70mm
表3.2 活塞桿直徑系列
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
22
25
28
32
36
40
45
50
56
63
70
80
90
100
110
125
140
160
180
200
220
250
280
320
360
400
故取d=70mm
2.活塞桿強(qiáng)度計(jì)算
(3.3)
式中[]--許用應(yīng)力；[]=
（Q235鋼的抗拉強(qiáng)度為375-500MPa，取400MPa，安全系數(shù)取5，即活塞桿的強(qiáng)度適中）
3.活塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
活塞桿的外端頭部與負(fù)載的拖動(dòng)電機(jī)機(jī)構(gòu)相連接，為了避免活塞桿在工作產(chǎn)生偏心負(fù)載力，適應(yīng)液壓缸的安裝要求，提高其工作效率，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。采用薄剛片組合防塵圈時(shí)，防塵圈與活塞桿的配合可按H9/f9選取。薄剛片厚度為0.5mm。為方便設(shè)計(jì)和維護(hù)，本方案選擇O型密封圈。
液壓缸工作行程長(zhǎng)度可以根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)行工作的最大行程確定，并參照
表3-3選取標(biāo)準(zhǔn)。液壓缸活塞行程參數(shù)優(yōu)先次序按表3-3中的a、b、c選用。
表3.3(a)液壓缸行程系列（GB 2349-80）
25
50
80
100
125
160
200
250
320
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3200
4000
表3.3(b)液壓缸行程系列（GB 2349-80）
40
63
90
100
140
180
220
280
360
450
550
700
900
1100
1400
1800
2200
2800
3600
表3.3(c)液壓缸行程系列（GB 2349-80）
240
260
300
340
380
420
480
530
600
650
750
850
950
1050
1200
1300
1500
1700
1900
2100
2400
2600
3000
3400
3800
3.3.5活塞桿的材料
1.材料
實(shí)心活塞桿材料為35鋼、45鋼；空心活塞桿材料為35鋼、45缸的無(wú)縫鋼管。
2.主要表面粗糙度
桿外圓柱粗糙為Ra0.4~0.8
3.技術(shù)要求
圖3.1活塞桿
a)實(shí)心活塞桿??? b)空心活塞桿
(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(shí)，再經(jīng)高頻淬火，硬度達(dá)45～55HRC。
(2)活塞桿d和d1的圓度公差值，按9、10或11級(jí)精度選取。
選取10級(jí)精度。
(3)活塞桿d的圓柱度公差值，應(yīng)按8級(jí)精度選取。
(4)活塞桿d對(duì)d1的徑向跳動(dòng)公差值，應(yīng)為0.01mm。
(5)端面T的垂直度公差值，則應(yīng)按7級(jí)精度選取。
(6)活塞桿上的螺紋，一般應(yīng)按6級(jí)精度加工；如載荷較小，機(jī)械振動(dòng)也較小時(shí)，允許按7級(jí)或8級(jí)精度制造。這里選擇按6級(jí)精度加工。
(7)活塞桿上若有聯(lián)接銷孔時(shí)，該孔徑按H11級(jí)加工。該孔軸線與活塞桿軸線的垂直公差值，按6級(jí)精度選取。
(8)活塞桿上下工作表面的粗糙度為Ra0.63μm，必要時(shí)，可以鍍鉻，鍍層厚度約為0.05mm，鍍后拋光。
3.2副液壓缸的設(shè)計(jì)
工作壓力P=15.3MPa
液壓缸的內(nèi)徑計(jì)算
(3.3
\\
查《液壓傳動(dòng)與控制手冊(cè)》經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理D=63mm
表3.4 液壓缸內(nèi)徑系列
8
10
12
16
20
25
32
40
50
63
80
100
125
160
200
250
320
400
500
3.2.1液壓缸缸體厚度計(jì)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)徑較大時(shí)，必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。缸體的常用材料為20、25、35、45號(hào)剛的無(wú)縫鋼管。在這幾種材料中45號(hào)剛的性能最為優(yōu)良，所以這里選用45號(hào)剛作為缸體的材料。
(3.4)
式中，Py---實(shí)驗(yàn)壓力，MPa，當(dāng)液壓缸額定壓力Pn≤5.1MPa時(shí)，Py=1.5Pn，當(dāng)Pn≤16MPa時(shí)，Py=1.25Pn
[]---缸筒材料許用應(yīng)力，N/mm。[]=
為材料的抗拉強(qiáng)度。
注：1.額定壓力Pn
額定壓力又稱公稱壓力即系統(tǒng)壓力，Pn=15.3MPa
2.最高允許壓力Pmax
Pmax≤1.5Pn=1.25×15.3=19.125MPa
液壓缸缸筒材料采用45鋼，則抗拉強(qiáng)度：=600MPa
安全系數(shù)n按《液壓傳動(dòng)與控制手冊(cè)》P243表2-10取n=5.
則許用應(yīng)力[]=120MPa
=10,滿足10.所以液壓缸厚度取5mm。
則液壓缸缸體外徑為73mm。
3.液壓缸長(zhǎng)度的確定
液壓缸長(zhǎng)度L根據(jù)工作部件的行程長(zhǎng)度確定。從制造上考慮，一般液壓缸的長(zhǎng)度L不會(huì)大于液壓缸直徑的20-30倍。
3.3活塞的設(shè)計(jì)
由于活塞在也壓力的作用下沿缸筒往復(fù)滑動(dòng)，因此，它于缸筒的配合應(yīng)該
適當(dāng)，既不能過(guò)緊，又不能間隙過(guò)大。配合過(guò)緊，不僅使最低啟動(dòng)壓力增大，降低機(jī)械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的配合表面；間隙過(guò)大，會(huì)引起液壓缸內(nèi)部泄露，降低容積效率，使液壓缸達(dá)不到要求的設(shè)計(jì)性能。
活塞與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(zhǎng)的活塞密封）、密封圈密封三大類。期中密封圈密封又包括O型密封圈（密封性能好，磨蹭系數(shù)小，安裝空間小）、Y形密封圈（在20MPa壓力下、往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度較高的液壓缸密封)、Y形密封圈（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。
3.3.1.活塞的材料
1.活塞的材料
缸徑較小的整體式活塞用35、45鋼，其他多用灰鑄鐵HT300、HT350（有外徑上套有尼龍66、尼龍1010或加布酚醛塑料的耐磨環(huán)）以及鋁合金等。
2. 主要表面粗糙度
活塞外圓柱表面粗糙度為Ra0.8~1.6
3. 技術(shù)要求
(1) 外徑的圓度、圓柱不大于外徑公差之半；
(2) 外徑D對(duì)內(nèi)徑d1的徑向圓跳動(dòng)不大于外徑公差之半；
(3) 端面T對(duì)軸線垂直度在直徑100mm上不大于0.04mm
(4) 活塞外徑用橡膠密封時(shí)可取f7~f9配合，內(nèi)孔與活塞的配合可取H8.
3.4導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)與計(jì)算
3.4.1最小導(dǎo)向確定長(zhǎng)度H的
當(dāng)活塞桿全部伸出時(shí)，從活塞支撐面中點(diǎn)到導(dǎo)向套滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)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(jì)時(shí)必須保證液壓缸有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)液壓缸最大行程為L(zhǎng)，缸筒直徑為D時(shí)，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度為：一般導(dǎo)向套滑動(dòng)的長(zhǎng)度A，在缸徑小于80mm時(shí)取A=（0.6~1.0)D，當(dāng)缸徑大于80mm時(shí)取A=（0.6~1.0）d。若導(dǎo)向長(zhǎng)度H不夠時(shí)，可在活塞桿上增加一個(gè)導(dǎo)向套K（圖3-1）來(lái)增加H值。隔套K的寬度
圖3.2液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
因此：最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H≥＋=(＋)㎝,取H=9㎝；
導(dǎo)向套滑動(dòng)面長(zhǎng)度A=0.8×5.6㎝=4.48㎝
活塞寬度B=0.9×80㎝=7.2㎝
隔套K的寬度C=H-（A＋B）=[9-(4.48+72)]㎝=1.3㎝
3.4.2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，可按工作情況適當(dāng)選擇。
1）普通導(dǎo)向套 這種導(dǎo)向套安裝在支撐架或者端蓋上，油槽內(nèi)的壓力油起潤(rùn)滑作用和張開密封圈唇邊而起密封作用。
2）易拆導(dǎo)向套 這種導(dǎo)向套作用螺釘或者螺紋固定在端蓋上。當(dāng)導(dǎo)向套和密封圈磨損而需要更換時(shí)，不必拆卸端蓋和活塞桿就能行進(jìn)，維修十分方便。它適用于工作條件惡劣，需要經(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)向套的外球與端蓋接觸，當(dāng)活塞桿受一偏心力負(fù)載而引起放心傾斜時(shí)，導(dǎo)向套可以自動(dòng)調(diào)位，使導(dǎo)向套的內(nèi)控磨損也比較均勻。
靜壓導(dǎo)向套 活塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻率高、速度快、震動(dòng)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(dòng)，所以摩擦因數(shù)小、無(wú)磨損、剛性好、能吸收震動(dòng)、同軸度高、但制作復(fù)雜，要有專用的靜壓系統(tǒng)。
3.4.3導(dǎo)向套的材料
1.導(dǎo)向套材料
常用青銅、耐磨鑄鐵、球墨鑄鐵。聚四氟乙烯。
2.主要表面粗糙度
導(dǎo)向表面粗糙度Ra0.8
3.技術(shù)要求
導(dǎo)向套的長(zhǎng)度一般取活塞桿直徑的60%~100%；
外徑與內(nèi)徑的同軸度不大于內(nèi)控公差之半。
3.5端蓋和缸低的設(shè)計(jì)與計(jì)算`
在單活塞液壓缸中，有活塞桿通過(guò)的端蓋叫端蓋，無(wú)活塞桿通過(guò)的缸蓋叫缸頭或缸底。端蓋、缸低與缸筒構(gòu)成密封的壓力溶腔，它不僅要有足夠的強(qiáng)度以承受壓力，而且必須有一定的連接強(qiáng)度。端蓋上有活塞桿導(dǎo)向孔（或?qū)蛱椎目祝┘胺缐m塞、密封圈槽，還有連接螺紋孔，受力情況比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)的不好容易損壞。
端蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算
端蓋厚h為：(3.5)
式中 D---螺釘孔分布直徑，㎝
P---也壓力，㎏f/c㎡
d---密封環(huán)形端面平均直徑，㎝；
[]---材料的需用應(yīng)力，㎏f/c㎡。
2.缸底的設(shè)計(jì)
缸底分平底缸，橢圓缸底，半球形缸底。
3.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(wèn)題。缸體端部的連接形式有以下幾種：
1)焊接 特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，質(zhì)量小，使用廣泛。缸體焊接后可能變相，且內(nèi)缸不易加工。主要用于柱塞式液壓缸。
2)螺紋連接（外螺紋、內(nèi)螺紋）特點(diǎn)是徑向尺寸小，質(zhì)量較小，使用廣泛。缸體外徑恤加工，且應(yīng)與內(nèi)徑同軸；裝卸用專用工具；安裝時(shí)應(yīng)防止密封圈扭曲。
3)法蘭連接 特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)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)鐓粗。
4)拉桿連接 特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)通用性好。缸體加工容易，裝卸方便，使用廣泛。外形尺寸大，質(zhì)量大。用于載荷較大的雙作用缸。
5)半球連接，它又分為外半球和內(nèi)半球兩種。外半球連接的特點(diǎn)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(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量小。安裝時(shí)端部進(jìn)入缸體較深，密封圈有可能被油口邊緣擦傷。
6)鋼絲連接 特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，質(zhì)量小。
3.5.1缸蓋的材料
1.缸蓋的材料
缸蓋材料一般用35、45號(hào)鋼鍛件。當(dāng)缸蓋兼作導(dǎo)向套時(shí)，應(yīng)采用鑄鐵并在其工作表面堆焊青銅，黃銅或其它耐磨材料，導(dǎo)向套也可單獨(dú)制成后壓入缸蓋內(nèi)孔。
2.主要表面粗糙度
配合表面粗糙度為Ra0.8~1.6
3.技術(shù)要求
配合表面圓度、圓柱度不大于直徑公差之半；
d2、d3對(duì)D的同軸度不大于0.03mm
端面A、B對(duì)孔軸的垂直對(duì)在直徑100mm上不大于0.04mm
3.6 缸體的長(zhǎng)度確定
液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長(zhǎng)度還需要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長(zhǎng)度不應(yīng)大于缸體內(nèi)徑的20~30倍。取系數(shù)為5，則液壓缸缸體長(zhǎng)度：L=5×10=50㎝.
3.7 緩沖裝置的設(shè)計(jì)
液壓缸的活塞桿具有一定的質(zhì)量，在液壓力的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)時(shí)具有很大的動(dòng)量。在他們行程終端，當(dāng)桿頭進(jìn)入液壓缸的端蓋和缸底部分時(shí)，會(huì)引起機(jī)械碰撞，產(chǎn)生很大的沖擊和噪聲。采用緩沖裝置，就是為了避免這一種機(jī)械碰撞，但沖擊壓力仍然存在，大約是額定工作壓力的兩倍，這就必然會(huì)嚴(yán)重影響液壓缸和整體液壓系統(tǒng)的強(qiáng)度及正常工作。緩沖裝置可以防止和減少液壓缸活塞及活塞桿等運(yùn)動(dòng)部件在運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)缸底或端蓋的沖擊，在它們的行程終端能實(shí)現(xiàn)速度的遞減，直至為零。
當(dāng)液壓缸中活塞運(yùn)動(dòng)速度在6m/min以下時(shí)，一般不設(shè)緩沖裝置，而運(yùn)動(dòng)速度在12m/min以上時(shí)，不需設(shè)置緩沖裝置。在該組合機(jī)床液壓系統(tǒng)中，動(dòng)力滑臺(tái)的最大速度為4m/min，因此沒(méi)有必要設(shè)計(jì)緩沖裝置。
3.8密封件的選用
1. 對(duì)密封件的選用
液壓缸工作中要達(dá)到零泄漏、摩擦小和耐磨損的要求。在設(shè)計(jì)時(shí)，正確地選擇密封件、導(dǎo)向套（支承環(huán)）和防塵圈的結(jié)構(gòu)形式和材料都是很重要的。從現(xiàn)代的密封技術(shù)來(lái)分析，液壓缸的活塞和活塞桿及其密封、導(dǎo)向和防塵等應(yīng)作為一個(gè)綜合的密封系統(tǒng)來(lái)考慮，具有可靠的密封系統(tǒng)，才能使液壓缸有良好的工作狀態(tài)和理想的使用壽命。
在液壓元件中，液壓缸的密封要求是比較高的，特別是一些特殊液壓缸，如擺動(dòng)液壓缸等。液壓缸不僅有靜密封，更多的部位是動(dòng)密封，而且工作壓力高。這就要求密封件的密封性能要好、耐磨損、對(duì)溫度的適應(yīng)范圍大、彈性好、永久變形小、有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度、摩擦阻力小、容易制造和裝拆、能隨壓力的升高而提高密封能力和利于自動(dòng)補(bǔ)償磨損。
密封件一般以斷面形狀分類，有O形、Y形、U形、V形、J形、L形和Yx形等。除Q形外，其他都屬于唇形密封件。密封件的材料必須與它相接觸的材料及環(huán)境相適應(yīng)。
O型密封圈的選用
液壓缸的靜密封部位主要有活塞內(nèi)孔與活塞桿、支承座、外圓與缸筒內(nèi)孔、端蓋與缸體端面等處。這些部位雖然都是靜密封.但因工作油液壓力大，稍有意外，就會(huì)引起過(guò)量的內(nèi)漏和外漏。
靜密封部位使用的密封件基本上是0形密封圈。O形密封圈雖小，卻是一種精密的橡膠制品，在復(fù)雜的使用條件下具有較好的尺寸穩(wěn)定性和保持自身特性的性能。在設(shè)計(jì)選用時(shí)，根據(jù)使用條件選擇適宜的材料和尺寸，采取合理的安裝維護(hù)措施，才能達(dá)到較滿意的密封效果。
安裝O形圈的溝槽有多種形式，如矩形、三角形、V形、燕尾形、半圓形、邪底形等，可根據(jù)不同的使用條件選擇，不能一概而論。使用最多的是溝槽是矩形，其加工簡(jiǎn)便，但容易引起密封圈咬邊、扭轉(zhuǎn)等現(xiàn)象。
3.9動(dòng)密封部位密封圈的選用
液壓缸動(dòng)密封部位主要有活塞與缸筒的密封、活塞桿與支撐座（導(dǎo)向套）的密封等。
Y形密封圈是我國(guó)液壓缸行業(yè)使用及其廣泛的往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封圈。它是一種軸、孔互不通用的密封圈。一般，使用壓力低于16MPa時(shí)，可不用擋圈而單獨(dú)使用。當(dāng)超過(guò)16MPa并用于活塞動(dòng)密封裝置時(shí)，應(yīng)使用擋圈，以防止間隙“擠出”。
3.10液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)
液壓缸的安裝形式很多，但大致可分為兩類：
1）軸線固定類 這類安裝形式的液壓缸在工作時(shí)，軸線位置固定不變。機(jī)床上的 液壓缸大多是采用這種安裝形式。
（1）通用拉桿式 在兩端缸蓋上鉆出通孔，用雙頭螺桿將缸和安裝座連接拉緊。一般用于短行程、壓力低的液壓缸。
（2）法蘭式 用液壓缸上的法蘭將其固定在機(jī)器上。 法蘭設(shè)置在活塞桿端的缸 頭上，外側(cè)面與機(jī)械安裝面貼緊，這叫頭部外法蘭式。由于液壓缸工 作時(shí)反作用力的作用，安裝螺栓承受液壓力的拉伸作用，因而安裝螺 栓的直徑較大，并且要求強(qiáng)度計(jì)算。法蘭設(shè)置在活塞桿端的缸頭上，內(nèi)側(cè)面與機(jī)械安裝面貼緊，這叫 頭部?jī)?nèi)法蘭式。液壓缸工作時(shí)，安裝螺栓受力不大，主要靠安裝支承 面承受，所以法蘭直徑較小，結(jié)構(gòu)較緊湊。這種安裝形式在固定安裝 形式中應(yīng)用得最多。法蘭設(shè)置在缸的底部，與機(jī)械安裝面用螺栓緊固，這叫尾部法蘭式。這種安裝形式使液壓缸懸伸，安裝長(zhǎng)度較大，穩(wěn)定性差。
（3）支座式 將液壓缸頭尾兩端的凸緣與支座緊固在一起。支座可置于液壓缸 左右的徑向、切向，也可置于軸向底部的前后端。徑向安裝時(shí)，安裝 面與活塞桿軸線在同一平面上，液壓缸工作時(shí)，安裝螺栓只承受剪切力；切向和軸向安裝時(shí)，活塞的軸線與支座底面有一定的距離，安裝 螺栓既受剪切力，又承受因存在傾翻力矩而產(chǎn)生的彎曲力。切向安裝 時(shí)傾翻力矩比軸向安裝時(shí)要小一些。對(duì)于支座安裝形式，GS3766—83 的 2.2.2 條規(guī)定：“支座式液壓 缸如不采用鍵或銷承受剪切力時(shí)， 則底腳固定螺栓必須經(jīng)受全部剪切 力而不致引起危險(xiǎn)”。
2)線擺動(dòng)類 液壓缸在往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于機(jī)構(gòu)的相互作用使其軸線產(chǎn)生擺動(dòng)，達(dá)到調(diào)整位置和方向的要求。安裝這類液壓缸，安裝形式也只能采用 使其能擺動(dòng)的鉸接方式。工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、翻斗汽車和船舶甲板 機(jī)械等所用的液壓缸多用這類安裝形式。
(1)耳軸式 將固定在液壓缸上的鉸軸安裝在機(jī)械的軸座內(nèi)， 使液壓缸軸線能在某個(gè)平面內(nèi)自由擺動(dòng).耳軸設(shè)置在液壓缸頭部的叫頭部耳軸式。這種安裝形式的液壓 缸，擺動(dòng)幅度較小，但穩(wěn)定性較好。耳軸設(shè)置在液壓缸尾部的尾部耳軸式。這種安裝形式的液壓缸，擺動(dòng)幅度較大,但穩(wěn)定性較差。
耳軸設(shè)置在液壓缸中部的叫中間耳軸式，其擺動(dòng)幅度和穩(wěn)定性一般。
(1)耳