羅曉龍，賴玉活，高蘭蘭，房學(xué)明，黃艷

(1. 廣西工學(xué)院機(jī)械工程系，廣西柳州545006; 2. 柳州市數(shù)控機(jī)床研究所，廣西柳州545007)

車載天線倒伏裝置是一種安裝在軍、警、民用通訊車上，帶動(dòng)車載天線自動(dòng)倒伏和豎起，以免通訊車在通過涵洞、樹林、立交橋等一系列障礙物時(shí)，車載天線因超高而被撞壞，造成通訊中斷的裝置。

現(xiàn)有通信車輛上的天線倒伏裝置一般采用螺栓固定的方式將天線基座在車頂固定牢靠，通過在基座上預(yù)設(shè)限位支座的方式，實(shí)現(xiàn)豎直或倒伏兩種固定狀態(tài)。這種車載天線倒伏裝置只能通過手動(dòng)方式調(diào)整固定螺栓從而實(shí)現(xiàn)天線的豎直或倒伏狀態(tài)，操作機(jī)械化、定位精度差且故障率較高，急需更新?lián)Q代。

隨著信息化的不斷發(fā)展，手動(dòng)機(jī)械式的車載天線倒伏裝置也朝著數(shù)字化方向邁進(jìn)。某數(shù)控機(jī)床研究所多年來一直從事某部門通信車輛天線倒伏裝置的配套工作，并申請(qǐng)多項(xiàng)國(guó)家專利。根據(jù)積累的多年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)以及客戶部門提出的新技術(shù)要求，該研究所進(jìn)行立項(xiàng)，一種全新的數(shù)字化車載天線倒伏裝置的研發(fā)勢(shì)在必行。

1 新型車載天線倒伏裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

目前國(guó)內(nèi)車載天線倒伏裝置的研發(fā)正處于萌芽階段，雖然有不少工廠已經(jīng)開始把精力投放到該產(chǎn)品的研發(fā)中，但顯然并未引起有關(guān)部門的高度重視。所研發(fā)出來的產(chǎn)品大多只是在原產(chǎn)品的功能基礎(chǔ)上，單一地增加某項(xiàng)功能，比如摒棄現(xiàn)有車載天線倒伏裝置的手動(dòng)機(jī)械式操作，通過結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)倒伏天線快捷自動(dòng)地切換到豎直或倒伏狀態(tài);或者單一地增加制動(dòng)功能，僅僅提高天線的定位精度等。

因此，作者希望在現(xiàn)有天線倒伏裝置的基礎(chǔ)上對(duì)其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，重新設(shè)計(jì)一款合理、高精、高效的數(shù)字化車載天線倒伏裝置，來滿足市場(chǎng)需求。

現(xiàn)有的天線倒伏裝置，僅能實(shí)現(xiàn)0°和90°兩個(gè)角度的倒伏與豎直，機(jī)械傳動(dòng)方式為電機(jī)通過連桿連接傳動(dòng)軸帶動(dòng)天線拖座傳動(dòng)，并利用行程限位開關(guān)實(shí)現(xiàn)角度的定位，這種傳動(dòng)結(jié)構(gòu)使拖座在停止后存在機(jī)械間隙，造成天線的晃動(dòng)，且功能單一，遠(yuǎn)不符合信息化時(shí)代對(duì)產(chǎn)品的數(shù)字化要求。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 第一代連桿倒伏裝置

針對(duì)此次產(chǎn)品的改進(jìn)共提出兩套方案:

方案一:在原有倒伏裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)的精簡(jiǎn)。新產(chǎn)品去除了蝸輪蝸桿、連桿機(jī)構(gòu)、行程限位開關(guān)，增加了制動(dòng)裝置與傳感器等，傳動(dòng)方式為電機(jī)減速器直接帶動(dòng)天線拖座轉(zhuǎn)動(dòng)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2 所示。

圖2 擬定方案一

方案二:在原有倒伏裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的升級(jí)。新產(chǎn)品增加了傳動(dòng)齒輪、制動(dòng)裝置、過渡齒輪、傳感器等，機(jī)械傳動(dòng)方式為電機(jī)減速器通過傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)天線拖座轉(zhuǎn)動(dòng)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3 所示。

圖3 擬定方案二

經(jīng)過試制產(chǎn)品及對(duì)物理樣機(jī)的性能進(jìn)行對(duì)比分析，雖然方案一結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以節(jié)約成本，但僅能在一定程度上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的數(shù)字化功能;而方案二在適當(dāng)控制成本的基礎(chǔ)上能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的多樣化，更能滿足市場(chǎng)的需求。因此選擇方案二為最終方案。

2 新型車載天線倒伏裝置的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)分析

天線倒伏裝置正常工作時(shí)，在電路控制盒中輸入任意角度，確定后由電機(jī)1 通過減速器2 帶動(dòng)傳動(dòng)齒輪3 轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過過渡齒輪5，帶動(dòng)傳動(dòng)齒輪8 及傳動(dòng)軸9 轉(zhuǎn)動(dòng)，在即將到達(dá)指定角度時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器減速，并配合制動(dòng)器使天線精確地達(dá)到指定角度。

當(dāng)天線倒伏裝置發(fā)生異常或斷電時(shí)，由于傳動(dòng)齒輪3 被制動(dòng)裝置鎖定，導(dǎo)致天線托盤無法轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)通過拆移過渡齒輪5，斷開傳動(dòng)齒輪3 與8 的連接，即可以實(shí)現(xiàn)人工倒伏與豎直天線。

3 新型車載天線倒伏裝置的創(chuàng)新點(diǎn)

(1)任意角度控制功能

通過在天線拖座一端的傳動(dòng)軸上安裝傳感器，當(dāng)在控制盒上設(shè)定0° ～90°任意角度時(shí)，由單片機(jī)接收傳感器發(fā)出的反饋信號(hào)，控制天線在0° ～90°內(nèi)按設(shè)定的角度停止。

(2)定位精度準(zhǔn)確，天線無明顯晃動(dòng)

通過在減速器的輸出軸上安裝制動(dòng)裝置，當(dāng)天線在角度接近設(shè)定值相差1°時(shí)，由系統(tǒng)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行減速，以保證天線停止時(shí)不過沖，并配合制動(dòng)裝置，消除機(jī)械傳動(dòng)間隙，保證設(shè)定角度的準(zhǔn)確定位及天線的穩(wěn)定性。

(3)工作異常時(shí)可人工實(shí)現(xiàn)天線的豎直與倒伏

由于減速器內(nèi)自鎖裝置及外部制動(dòng)裝置的存在，當(dāng)天線倒伏裝置發(fā)生異?；蛲ｋ姇r(shí)，天線將被鎖定，而此時(shí)的通訊車輛如果遇到障礙物，將會(huì)影響通訊車輛的行進(jìn)及天線的信號(hào)接收。因此，在兩傳動(dòng)齒輪中間增加一過渡齒輪，通過拆移過渡齒輪的方法，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)將天線豎直或倒伏的功能，達(dá)到躲避障礙物的目的。

(4)提升了車載天線豎直與倒伏狀態(tài)的切換效率，降低產(chǎn)品的故障率

該系統(tǒng)所選配的電機(jī)可實(shí)現(xiàn)慢速啟動(dòng)，使啟動(dòng)電流平穩(wěn)。同時(shí)根據(jù)車載天線的型號(hào)、質(zhì)量，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了快慢兩擋功能:輕型天線可選快速倒伏與豎直;重型天線可選慢速倒伏與豎直，以確保天線準(zhǔn)確定位，對(duì)電機(jī)起保護(hù)作用。

4 結(jié)束語

通過對(duì)新一代車載天線倒伏裝置的結(jié)構(gòu)、工作原理等進(jìn)行詳細(xì)的討論，確定了一套經(jīng)濟(jì)實(shí)用、操作人性化的設(shè)計(jì)方案。該產(chǎn)品由某數(shù)控機(jī)床研究所開發(fā)，并已試制成功，試制品在實(shí)際使用中各方面性能均滿足客戶提出的設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范，具有定位高精、使用高效、控制人性化等特點(diǎn)。希望該車載天線倒伏裝置可以得到市場(chǎng)的認(rèn)可并取得進(jìn)一步的推廣，同時(shí)也為今后類似的車載天線倒伏裝置的改造和設(shè)計(jì)積累經(jīng)驗(yàn)，提供借鑒作用。

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