调平开题报告

一 课题目的意义和国内外研究概况

1．课题目的及意义：

很多国防及工程机械，如导弹发射车、各种机动雷达天线座车、重型起重机、打桩机等，到达预定位置后, 为了增加其作业稳定性要求快速架设精确的水平基准使车身在工作过程中保持水平状态。这些车载平台一般都设有液压支腿，支腿的形式和液压系统的组成多种多样，以往采用手动调整螺杆或液压千斤顶，通过观察水泡,由多人反复操作调节各螺杆支腿达到水平，这种方法调整时间长、精度低，操作难度大，且需要多人配合操作。近年来，自动调平方法发展得很快，包括液压调平和机电调平系统，大大缩短了调平的时间,提高了调平的精度，只需要启动电源即可完成全部架设与调平。常见的调平机构有螺旋支腿和液压支腿两种形式, 将多个支腿对称布置在发射系统两侧, 通过支腿的上下伸缩, 实现发射系统的调平。而常用的支臂形式一般有折叠式支臂、收缩式支臂和仿生式支臂。需要选择一种合适的调平方法，合适的支腿形式以及其布置结构达到高精度高可靠地调平，稳定地受力和支腿能轻松展开收拢的目的。

如今车载平台的调平应用得非常广泛，在军事上应用于雷达野战车，导弹发射车及火炮等高科技武器装备，在工业上应用于起重机，高空作业机，打桩机，挖掘机，摊铺机等多种工程机械。如果能设计出一种更快速，更稳定，更高精度的调平机构将会大大增加这些武器快速投入战斗的能力和工程上的效率，可使我国的国防力量在这个方面得到很大的提高，工业经济方面也会得到很高的收益。

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国内外研究状况：

由于车载调平机构在军事及工业上的应用相当广泛，目前国外研究自动调平装置的国家很多，比较领先的有德国，日本，美国等。自20世纪六七十年代液压技术日渐成熟后国外大多开始使用液压调平技术，随着传感器的广泛应用机电调平技术也成熟起来，在导弹发射车，雷达车和很多工程机械上都得到了应用。例如德国Rheinmetal DeTec AG公司研制的35MM自行高炮采用双轴四轮炮架，射击时炮架由3个液压千斤顶支撑，并可自动调平。战斗时液压泵旋臂向外转动并锁定，调平轴伸长，火炮抬起，炮轮翻起离地呈倾斜位置，火炮降到所需的高度并自动调平，自动化程度很高，我国也引进了部分技术。美国GOMAO公司和德国的Wrtgen公司在混凝土摊铺机上都使用了电液调平系统和机液调平系统，突破了过去以固定模板修筑水泥混凝土路面的老方法，使其能够高质量、高速度地修建水泥混凝土高等级公路路面。

在国内调平技术成熟相对较晚，目前比较领先的有中国电子科技集团公司（CETC）第14研究所研制的YLC-20雷达，它的机动性非常好，系统采用车载运输方式，运用液压自动调平，天线电动升降等技术，可在1小时内完成系统架撤及调平，实现快速转移，投入作战的效率非常高。我国在防空火炮，起重机及高空作业机上机液及电液调平技术也用得比较多，自动调平控制将影响到国内的很多行业，目前在雷达车上用得最为广泛，有很大的发展前景。

二 调平系统预定目标

1．在移动状态下自动调平系统平台由载车运载,进入工作状态时,平台由支撑系统支撑并与地面脱离。

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2．车载自动调平系统平台应在一定时间内（少于2分钟）调平, 满足一定的精度要求（平面度要求）。

3．车载自动调平系统平台一旦调平后, 应对其位置进行锁定, 以保证平台上的精密装置正常工作。

4．当车载自动调平系统平台偏离水平状态时, 应及时进行调平, 满足车载自动调平系统平台的水平要求。

5．当车载自动调平系统平台进入移动状态时,其支撑脚能快速升起，通过性好。

6．抗干扰能力强，倾覆半径大。

三 关键理论技术及技术指标

关键理论技术

1．双轴水平传感器实现四点追逐式调平：在该方式下需要考虑控制系统与执行系统的精度问题

2．支腿的展开及布置形式：要易于操作，保证整车的通过性 3．支腿的受力分析：由于负载较大要考虑结构的刚性问题，影响调平精度。还要使四个支撑点的受力均匀避免其中有一腿不受力或悬空 4．液压缸的锁紧：由于液压缸的内泄漏不可避免，为保证长时间工作不出现软腿现象要在液压缸停止工作时将其锁紧

技术指标

1．整车自重小于4t,支腿展开及收拢采用自动控制式 2．支腿收拢状态下离地高度大于车轮半径（约为250mm） 3．保证水平方向倾角小于5′ 4. 可在坡度小于2°的地面架设

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5．确保存在干扰时摆角小于1° 6．调平时间小于2min

四 课题方案和措施

1．调平系统的选择

目前在车体水平调节系统中，主要是使用液压驱动、电机驱动调平。在选择方案时不仅要考虑对调平时间的要求,还必须注意平台的稳定性。

在此选择液压驱动调平，主要因为液压驱动可以直接使用车辆本身的发动机作为一次能源，进而大大减少作战准备时间，液压系统具有驱动力大、工作平稳、反应快、体积小、结构紧凑、控制方便等优点。

调平的方式选择四点追逐式调平，即最高点固定不动其他点依次升高到与最高点同一水平面，采取闭环控制，如图(1)所示，在平台上布置双轴水平传感器，测量其倾斜角，控制车体平稳调平时传感器检测平台的水平误差，并将值反馈给控制器，当误差达到给定值时，控制器结束调平过程。

图(1)

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2．调平机构的选择

常见的调平机构有螺旋支腿和液压支腿两种形式，前者可以承受较大的载荷, 调平过程平稳、可靠; 其缺点是调平时间长, 而且当螺旋千斤顶或齿轮减速机构发生锈蚀以后, 将造成操作困难。采用后者不仅承载能力大, 而且操作灵活方便、反应时间短、精度高, 易于调平。所以选用液压支腿形式，通常将多个液压支腿对称布置在发射系统需要调平的两侧, 并将角度检测装置安装在发射系统的基准平面上。工作时,调平液压支腿在液压系统压力油的作用下伸出, 着地后将发射系统顶起并进行调平。

3．支臂的形式选择

目前,地面雷达支臂的形式一般有折叠式支臂、收缩式支臂和仿生式支臂。折叠式支臂虽然结构简单但在收拢状态时占用了运输宽度,加装调平撑腿后影响载车的通过性能,而且其悬臂式结构承载能力差,加载后变形挠度大,不易实现动态高精度调平；收缩式支臂由于套筒间存在间隙,因而支臂刚性差,而且加装调平撑腿后亦影响运输通过性能；仿生式支臂,又名螃蟹腿, 其特点是抗风稳定性高,抗倾覆半径大,阵地适应性好,容易与载车分离或结合。

在此选用仿生式支臂，如图(2)所示，展开过程：由于支臂处运输状态时,整个支臂的重心在转轴的外侧,因此在连杆机构的牵引下,支臂的前臂和后臂自动向外展开。但由于与前臂连接钢丝绳的长度是不变的,因此支臂的前臂在向外展开的同时自动与后臂收拢合为一体。收拢过程:首先是调平撑腿自动收回到极限即运输状态,其次仿生支臂完

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成解锁动作,最后仿生支臂腿自动收拢至运输状态。由于仿生支腿的受力状态视其跨度和支点的位置关系而变化，为了满足机动式雷达对仿生支臂重量的要求,要选用高强度的材料,而且在满足系统刚度和强度的条件下,还要进一步进行重量和截面尺寸的优化设计。

图(2)仿生支臂的展开和收拢

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4．油缸锁紧装置的选择

常用的有套筒式锁紧装置，刹片式锁紧装置，钢球摩擦锁，内涨式锁紧缸和卡环锁等。在此选择简最可靠锁紧力最大的内涨式锁紧缸，如图(3)所示：

图(3)锁紧油缸结构图 1．活塞 2.缸体

缸体1和缸体2之间采用过盈配合，产生巨大的锁紧力，活塞杆3能承受很大的轴向载荷，而不发生任何位移，油缸的解锁机理：高压油从解锁油口a经导杆内孔b最终到达活塞与缸体之间，使缸体膨胀，实现解锁。当卸除高压油时，活塞重新被缸体内壁卡紧，实现锁定。

五 课题研究进展计划

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5---8周 液压系统设计计算

7---12周 调平系统及机构设计计算

9---17周 支腿结构设计

18—20周 写论文、答辩

参考文献：

[1] 张增太，机动式雷达自动架撤系统的结构设计，雷达科学与技术，第2卷，第6期，2004年12月

[2] Hongjun Yang and Gangyan Li，Research on an Automatically Leveling Control System for Vehicle-borne Platform with High Accuracy，Aug,2006,page:1-5,IEEE CNF

[3] 冯仪 陈柏金，车载雷达机电式自动调平控制系统，华中科技大学学报(自然科学版)，第32卷第6期，2004年6月

[4] 邓飙 董江曼, 机动发射系统快速自动调平探讨,飞航导弹，2003年第8期

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/l817.html