車載天線倒伏裝置結構設計

羅曉龍，賴玉活，高蘭蘭，房學明，黃艷

(1. 廣西工學院機械工程系，廣西柳州545006; 2. 柳州市數控機床研究所，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，帶動車載天線自動倒伏和豎起，以免通訊車在通過涵洞、樹林、立交橋等一系列障礙物時，車載天線因超高而被撞壞，造成通訊中斷的裝置。

現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，通過在基座上預設限位支座的方式，實現豎直或倒伏兩種固定狀態。這種車載天線倒伏裝置只能通過手動方式調整固定螺栓從而實現天線的豎直或倒伏狀態，操作機械化、定位精度差且故障率較高，急需更新換代。

隨著信息化的不斷發展，手動機械式的車載天線倒伏裝置也朝著數字化方向邁進。某數控機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，并申請多項國家專利。根據積累的多年研發經驗以及客戶部門提出的新技術要求，該研究所進行立項，一種全新的數字化車載天線倒伏裝置的研發勢在必行。

1 新型車載天線倒伏裝置的結構設計

目前國內車載天線倒伏裝置的研發正處于萌芽階段，雖然有不少工廠已經開始把精力投放到該產品的研發中，但顯然并未引起有關部門的高度重視。所研發出來的產品大多只是在原產品的功能基礎上，單一地增加某項功能，比如摒棄現有車載天線倒伏裝置的手動機械式操作，通過結構的改進，實現倒伏天線快捷自動地切換到豎直或倒伏狀態;或者單一地增加制動功能，僅僅提高天線的定位精度等。

因此，作者希望在現有天線倒伏裝置的基礎上對其傳動結構進行改造，重新設計一款合理、高精、高效的數字化車載天線倒伏裝置，來滿足市場需求。

現有的天線倒伏裝置，僅能實現0°和90°兩個角度的倒伏與豎直，機械傳動方式為電機通過連桿連接傳動軸帶動天線拖座傳動，并利用行程限位開關實現角度的定位，這種傳動結構使拖座在停止后存在機械間隙，造成天線的晃動，且功能單一，遠不符合信息化時代對產品的數字化要求。其結構簡圖如圖1所示。

圖1 第一代連桿倒伏裝置

針對此次產品的改進共提出兩套方案:

方案一:在原有倒伏裝置的基礎上進行結構的精簡。新產品去除了蝸輪蝸桿、連桿機構、行程限位開關，增加了制動裝置與傳感器等，傳動方式為電機減速器直接帶動天線拖座轉動。其結構簡圖如圖2 所示。

圖2 擬定方案一

方案二:在原有倒伏裝置的基礎上進行功能的升級。新產品增加了傳動齒輪、制動裝置、過渡齒輪、傳感器等，機械傳動方式為電機減速器通過傳動齒輪帶動天線拖座轉動。其結構簡圖如圖3 所示。

圖3 擬定方案二

經過試制產品及對物理樣機的性能進行對比分析，雖然方案一結構簡單，可以節約成本，但僅能在一定程度上實現產品的數字化功能;而方案二在適當控制成本的基礎上能實現產品功能的多樣化，更能滿足市場的需求。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結構分析

天線倒伏裝置正常工作時，在電路控制盒中輸入任意角度，確定后由電機1 通過減速器2 帶動傳動齒輪3 轉動，再通過過渡齒輪5，帶動傳動齒輪8 及傳動軸9 轉動，在即將到達指定角度時，電機驅動器減速，并配合制動器使天線精確地達到指定角度。

當天線倒伏裝置發生異常或斷電時，由于傳動齒輪3 被制動裝置鎖定，導致天線托盤無法轉動，這時通過拆移過渡齒輪5，斷開傳動齒輪3 與8 的連接，即可以實現人工倒伏與豎直天線。

3 新型車載天線倒伏裝置的創新點

(1)任意角度控制功能

通過在天線拖座一端的傳動軸上安裝傳感器，當在控制盒上設定0° ～90°任意角度時，由單片機接收傳感器發出的反饋信號，控制天線在0° ～90°內按設定的角度停止。

(2)定位精度準確，天線無明顯晃動

通過在減速器的輸出軸上安裝制動裝置，當天線在角度接近設定值相差1°時，由系統控制電機驅動器進行減速，以保證天線停止時不過沖，并配合制動裝置，消除機械傳動間隙，保證設定角度的準確定位及天線的穩定性。

(3)工作異常時可人工實現天線的豎直與倒伏

由于減速器內自鎖裝置及外部制動裝置的存在，當天線倒伏裝置發生異常或停電時，天線將被鎖定，而此時的通訊車輛如果遇到障礙物，將會影響通訊車輛的行進及天線的信號接收。因此，在兩傳動齒輪中間增加一過渡齒輪，通過拆移過渡齒輪的方法，實現手動將天線豎直或倒伏的功能，達到躲避障礙物的目的。

(4)提升了車載天線豎直與倒伏狀態的切換效率，降低產品的故障率

該系統所選配的電機可實現慢速啟動，使啟動電流平穩。同時根據車載天線的型號、質量，控制系統設計了快慢兩擋功能: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，以確保天線準確定位，對電機起保護作用。

4 結束語

通過對新一代車載天線倒伏裝置的結構、工作原理等進行詳細的討論，確定了一套經濟實用、操作人性化的設計方案。該產品由某數控機床研究所開發，并已試制成功，試制品在實際使用中各方面性能均滿足客戶提出的設計技術規范，具有定位高精、使用高效、控制人性化等特點。希望該車載天線倒伏裝置可以得到市場的認可并取得進一步的推廣，同時也為今后類似的車載天線倒伏裝置的改造和設計積累經驗，提供借鑒作用。

【1】聞邦椿.機械設計手冊［M］.5 版. 北京:機械工業出版社，2010.

【2】楊叔子，楊克沖.機械工程控制基礎［M］.武漢:華中科技大學出版社，2005.

【3】吳狄，韓國富.蝸桿傳動自鎖分析［J］.沈陽工業大學學報，1995(12):101 －104.

【4】伍利群. 齒輪傳動間隙的消除方法［J］. 機床與液壓，2005(5):187 －188.

【5】王洪欣，梁俊鵬.15 m 塔式輕型天線桿倒伏機構［J］.科技信息，2009(19):68 －69.

【6】李舜酩.機械疲勞與可靠性設計［M］. 北京:科學出版社，2006.

【7】伍利群. 齒輪傳動間隙的消除方法［J］. 機床與液壓，2005(5):187 －188.

【8】王致堅.提高齒輪加工精度淺談［J］.機床與液壓，2003(12):312.