王宏杰(中国船舶重工集团公司第七二四研究所，南京211153)



雷达载车调平支腿机械设计

王宏杰
(中国船舶重工集团公司第七二四研究所，南京211153)

摘要:机动雷达一般是通过自动调平系统实现雷达载车自动调平的。随着机动雷达的广泛应用，作为雷达载车自动调平系统的重要组成部分，调平支腿设计的成功与否会直接或间接地影响到雷达整机的工作性能。本文介绍了一种机电式自动调平系统的调平支腿的机械设计，其机械部分具有结构紧凑、可靠性高、维护简单等特点。

关键词:机动雷达;自动调平系统;调平支腿;机械设计

0　引言

从20世纪90年代开始，随着现代战争对雷达技术的需求被重新认识，快速反应和高机动进退功能成为对雷达较为迫切的需求，地面雷达高机动技术得到雷达应用和研究领域的广泛重视［1］。机动雷达一般是通过自动调平系统实现雷达载车自动调平的。雷达自动调平系统是雷达的一个重要组成部分，对提高雷达的测量性能，如目标角度的测量精度以及天线架设、撤收的速度等，起着决定性的作用［2］。

作为雷达载车自动调平系统的重要组成部分，调平支腿的设计涉及到机械、伺服等研究领域，其设计成功与否会直接或间接影响到雷达整机的工作性能。

本文介绍了一种机电式自动调平系统的调平支腿的机械设计，其机械部分具有结构紧凑、可靠性高、维护简单等特点。该支腿已经在机动雷达产品上成熟应用。

1　调平支腿的机械设计

调平支腿一般对称布置在雷达载车两侧，通过支腿的上下收缩，实现雷达载车的调平。调平支腿在设计时需要考虑调平系统的调平精度要求、调平时间要求、调平支腿的额定行程、最大承载能力，同时还需要综合考虑车辆底盘的空间分配情况，以及支腿与车辆底盘的安装接口型式等。调平支腿主要承受重载的垂直载荷，而且载车上装的雷达设备价值很高，因而在调平支腿的机械设计过程中必须经过严格的载荷计算、刚强度校核，充分考虑在调平过程中会出现的极端情况，确保万无一失。

图1为调平支腿结构简图。调平支腿主要包括减速电机、自制减速箱和撑腿等部分，采用普通的梯形丝杆+两级齿轮减速箱+行星减速机+驱动电机的传动型式。

图1　调平支腿结构简图

在调平支腿的机械设计过程中，首先应根据载车底盘的空间分配情况初步确定支腿的结构形式及行程，对其重量进行预估，目的就是充分利用底盘空间实现雷达载车负荷的合理分配，加装调平支腿后不会影响载车的机动性能;其次，按照调平支腿的设计承载要求，初定梯形丝杆副的直径和导程等参数;再次，依据自动调平系统的调平精度和调平时间要求，与伺服设计人员协商确定减速电机的主要性能参数，并初步确定减速电机型号和齿轮减速箱的传动比;最终，在调平支腿初步设计的基础上进行逐步优化，通过试验验证形成最终设计。

1.1减速电机

减速电机根据负载运动要求选用标准产品，提供足够的力矩和功率，使负载达到要求的运动性能。此外，电机需要能够快速正反转，能快速起停;有宽的调速范围，便于电机在极低速状态下进行转速平稳的精调平，避开谐振频率。

为便于结构的总体布置，还要求减速电机本身体积尽可能小，质量轻。

1.2齿轮减速箱

考虑到减速电机的速比、输出力矩还不能直接满足调平支腿的负载驱动要求，因此配置了一个齿轮减速箱，用于减速电机和撑腿丝杠副的连接，以调整传动比。齿轮减速箱由箱体、箱盖和若干个锥齿轮、齿轮、轴及轴承组成，其结构简图如图2所示。为便于使用，齿轮减速箱上还设计了手动摇柄接口，提供手动调平、撤收的功能。

图2　齿轮减速箱的结构简图

锥齿轮1和减速电机输出端的锥齿轮啮合，实现动力输入。锥齿轮2与撑腿上的锥齿轮啮合，实现动力输出。轴1和轴2通过滑键连接。将轴2向外拉出后，轴2和轴1之间不再传递扭矩和运动，即减速电机和齿轮减速箱之间不能够传递扭矩和运动，此时可以使用摇柄手动摇动轴2实现撑腿的上下运动，使调平支腿具备手动功能。

1.3撑腿

撑腿主要包括外壳、套筒、梯形丝杠副等结构，结构简图如图3所示。撑腿通过外壳与载车底盘连接。

图3　撑腿结构简图

撑腿工作时，齿轮减速箱上的锥齿轮与撑腿上部的锥齿轮啮合，带动梯形丝杆旋转，与梯形螺母固联的套筒沿着固定在外壳上的导向件在额定行程内上下运动，实现支撑的功能。梯形丝杠副直径和导程等参数根据调平支腿最大承载能力及行程、运动速度等要求综合计算确定。撑脚处的球头可以有效地改善撑腿的受力状况。

为了保证雷达设备的绝对安全，必须依据精确计算的调平支腿载荷，按照设计手册选用合适的梯形丝杠副，并进行刚强度校核及失稳计算［3］。

2　其他关注事项

调平支腿是雷达载车的一部分。在设计过程中必须依据雷达载车的总体布局、综合考虑车辆底盘的空间分配情况进行一体化设计，使得加装的调平支腿与雷达载车有机结合在一起，避免出现重复设计、结构重复的现象。

此外，在进行调平支腿的机械设计时，还需要控制整个传动链的回差及转动惯量，使得调平支腿具备运动刚性好、传动灵敏的特点，以满足调平系统对调平支腿的响应速度快、随动精度高等要求。

3　结束语

调平支腿的机械设计在工程已经得到成熟应用。但是，具体到不同型号的机动雷达，选用载车底盘有很大差异，上装设备及布局也有很大的不同，结合不同型号机动雷达的具体要求，设计出不同的调平支腿，使得雷达整车成为一个有机体具有非常重要的意义。

参考文献:

［1］平丽浩，等.雷达结构与工艺［M］.北京:电子工业出版社，2007:209-219.

［2］李小波，孙志勇.雷达天线自动调平系统的设计与实现［J］.现代雷达，2006(7).

［3］成大先，等.机械设计手册(单行本)//机械传动［M］.北京:化学工业出版社，2004: 11-4～11-14.

A mechanical design of leveling jacks of vehicular radars

WANG Hong-jie
(No.724 Research Institute of CSIC，Nanjing 211153)

Abstract:Auto leveling system is usually used to automatically level the maneuvering radar.With widely used maneuvering radars，the leveling jack，as an important part of the auto leveling system，can directly or indirectly affect the working performance of the overall radar.A mechanical design of the electromechanical auto leveling jack is introduced，and the mechanical parts feature structural compact，high reliability and simple maintenance.

Keywords:maneuvering radar; auto leveling system; leveling jack; mechanical design

作者简介:王宏杰(1974-)，男，高级工程师，硕士，研究方向:雷达结构设计。

收稿日期:2015-01-12;修回日期:2015-01-20

文章编号:1009－0401(2015)02－0049－03

文献标志码:A

中图分类号:TN957.8