一種車(chē)載可倒伏自穩(wěn)天線座的設(shè)計(jì)

1、<p>　　一種車(chē)載可倒伏自穩(wěn)天線座的設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：車(chē)載可倒伏自穩(wěn)天線座可使安裝在天線座上的天線在車(chē)輛行駛過(guò)程中保證天線保持穩(wěn)定的工作姿態(tài)；或使天線在遇到障礙物后可以倒伏，在通過(guò)障礙物后自動(dòng)恢復(fù)工作姿態(tài)。 </p><p><b>　　關(guān)鍵詞：天線座 </b></p><p>　　Abstract: A self-s

2、table automobile anterna pedestal will ensure that the anterna which is install on the anterna pedestal will keep in stable working state;or it will restore to working state automatically when coming across any obstable.

3、 </p><p>　　Keyword: anterna-pedestal </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：TN82 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2104（2013） </p><p>　　前言：我們需要在車(chē)輛上安裝一些通信設(shè)備，要求車(chē)輛在全天候條件下不論是移動(dòng)還是靜止?fàn)顟B(tài)的時(shí)候天線都可以保持工作姿態(tài)實(shí)現(xiàn)正常通信。假設(shè)車(chē)輛在行駛過(guò)程中會(huì)碰到障礙物，天線

4、在碰到障礙物后可以在水平面內(nèi)全向倒伏，在車(chē)輛通過(guò)障礙物以后天線可自動(dòng)恢復(fù)工作姿態(tài)實(shí)現(xiàn)正常通信。下面是我設(shè)計(jì)的一種天線和天線座的安裝模型，可以滿足上述天線在車(chē)輛上的使用要求。 </p><p>　　天線和天線座的設(shè)計(jì)模型 </p><p>　　1.1天線安裝模擬圖 </p><p>　　圖1天線工作狀態(tài)圖2天線非工作狀態(tài) </p><p>　　

5、天線在工作時(shí)處于圖1所示狀態(tài)，天線饋線可以通過(guò)鼓形彈簧后穿過(guò)車(chē)頂連接法蘭連接至通訊設(shè)備。這種設(shè)計(jì)有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一、天線可以快速的進(jìn)行工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)之間的切換；二、天線在全天候工作狀態(tài)下不受車(chē)輛行進(jìn)中顛簸的影響，保持穩(wěn)定的工作姿態(tài)；三、天線饋線的布置，可以最大限度縮短饋線的長(zhǎng)度且使不易受損；四、天線在碰到障礙物后可以在水平面內(nèi)全向倒伏，在通過(guò)障礙物后自動(dòng)恢復(fù)工作姿態(tài)。 </p><p>　　天線在不工作時(shí)處

6、于圖2所示狀態(tài)，另外還單獨(dú)設(shè)計(jì)了一種快鎖支架，可保證天線可以安全可靠的安裝于車(chē)頂，還可以使天線快速轉(zhuǎn)入工作姿態(tài)。 </p><p>　　1.2 天線座的組成 </p><p>　　上面我介紹了天線與天線座整體安裝后天饋線系統(tǒng)的四個(gè)優(yōu)點(diǎn),下面我詳細(xì)介紹一下天線座各組成部分以及天線座是如何實(shí)現(xiàn)以上四個(gè)功能優(yōu)點(diǎn)的。天線座主要由四個(gè)部分組成： </p><p>　　1.2.

7、1天線連接法蘭 </p><p>　　天線連接法蘭用于連接天線和鼓形彈簧，并提供天線饋線的通道。采用不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)材料制造，加工成型后進(jìn)行了鈍化軍綠表面處理，使之能夠在比較嚴(yán)酷的室外環(huán)境下獲得較長(zhǎng)的使用壽命。 </p><p>　　1.2.2鼓形彈簧 </p><p>　　鼓形彈簧用于提供天線的自身穩(wěn)定力，和天線倒伏后的回彈力，并提供天線饋線的通道。

8、 </p><p>　　采用特種不銹鋼制造，加工成型后不需要進(jìn)行表面處理，不必要的表面處理會(huì)影響彈簧的使用壽命。 </p><p><b>　　1.2.3鉸鏈座 </b></p><p>　　鉸鏈座用于連接鼓形彈簧和車(chē)頂連接法蘭，并提供天線饋線的通道。采用不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)材料制造，加工成型后進(jìn)行了鈍化軍綠表面處理，使之能夠在比較嚴(yán)

9、酷的室外環(huán)境下獲得較長(zhǎng)的使用壽命。 </p><p>　　1.2.4車(chē)頂連接法蘭 </p><p>　　車(chē)頂連接法蘭用于將天線座連接在車(chē)體上，可以讓天線倒伏，并提供天線饋線的通道。采用不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)材料制造，加工成型后進(jìn)行了鈍化軍綠表面處理，使之能夠在比較嚴(yán)酷的室外環(huán)境下獲得較長(zhǎng)的使用壽命。 </p><p>　　下面給出的圖片顯示了天線座各組成部分

10、的相對(duì)位置關(guān)系以及組裝以后的效果。 </p><p>　　圖3天線座組裝后效果圖 </p><p>　　2. 天線座的功能 </p><p><b>　　2.1 狀態(tài)切換 </b></p><p>　　天線工作狀態(tài)的切換是通過(guò)設(shè)置在鉸鏈座和車(chē)頂連接法蘭的立柱實(shí)現(xiàn)的，如圖3所示，采用了三點(diǎn)固定方式，其中兩個(gè)并排的立柱安裝銷(xiāo)

11、軸，獨(dú)立的立柱安裝快鎖裝置。這樣的結(jié)構(gòu)形式有三個(gè)特點(diǎn)，簡(jiǎn)易、穩(wěn)固、高效。使得天線座在工作狀態(tài)時(shí)保持一個(gè)非常穩(wěn)定的姿態(tài)，又可以在5秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)天線工作狀態(tài)與非工作狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。 </p><p><b>　　2.2 自穩(wěn) </b></p><p>　　天線在工作狀態(tài)的時(shí)候，車(chē)輛大多時(shí)候是處在移動(dòng)的狀態(tài)。由于車(chē)輛行駛的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生顛簸，天線因此會(huì)受到來(lái)自不同方向的慣性力。為保

12、證天線在全向上具有相同的穩(wěn)定性， 在設(shè)計(jì)過(guò)程中選用了一種特殊的彈簧（即鼓形彈簧）。它可以提供讓天線相對(duì)于天線座快速靜止的阻尼力。 </p><p>　　2.3 饋線通道及保護(hù) </p><p>　　無(wú)線系統(tǒng)中天、饋線是一個(gè)及其重要的組成，如果把一個(gè)無(wú)線系統(tǒng)看作一個(gè)人體的話，天饋線就猶如是人的口、眼、耳。兩個(gè)無(wú)線設(shè)備間的交流必須通過(guò)天、饋線，因?yàn)轲伨€的長(zhǎng)度和可靠性直接影響到通信的距離和通信質(zhì)

13、量，所以在設(shè)計(jì)天線座的時(shí)候特意為饋線設(shè)計(jì)了一個(gè)路徑最短通道。從圖1可以看出，天線的連接法蘭、鼓形彈簧、鉸鏈座、車(chē)頂連接法蘭提供了一個(gè)可以讓饋線直接進(jìn)入車(chē)內(nèi)的通道，同時(shí)又給饋線提供了最安全的保護(hù)。從生物學(xué)角度來(lái)看，就好比人體的神經(jīng)穿過(guò)脊柱到達(dá)大腦，是一種最直接也是最可靠的構(gòu)造。 </p><p><b>　　2.4自動(dòng)回復(fù) </b></p><p>　　前面多次提到，該

14、天線座可以讓天線在水平面內(nèi)全方向上倒伏，倒伏角度從0。到90。之間。這樣就可以保證車(chē)輛在向任何方向行使的時(shí)候在遇到障礙物后，天線都可以被迫倒伏。在車(chē)輛通過(guò)障礙物后由于鼓形彈簧具有回復(fù)力，為天線提供了恢復(fù)工作狀態(tài)的動(dòng)力。同時(shí)因?yàn)楣男螐椈傻奶厥庑螤?，使它不但具有普通彈簧的回彈力，還具有讓自身穩(wěn)定的阻尼力。所以天線可以在通過(guò)障礙物后快速的回復(fù)到工作狀態(tài)。 </p><p>　　3. 天線座設(shè)計(jì)要素計(jì)算 </p&g

15、t;<p>　　在此天線座的設(shè)計(jì)當(dāng)中，倒伏與自動(dòng)回復(fù)功能是兩個(gè)主要的功能，它們是相互矛盾的兩個(gè)功能。一方面要求天線在水平面內(nèi)可以全方向倒伏，另一方面又需要天線在車(chē)輛行使的時(shí)候具有可靠的穩(wěn)定性，使天線不受因車(chē)輛顛簸產(chǎn)生的慣性力的影響，鼓形彈簧的使用在此起到了關(guān)鍵的作用。 </p><p>　　3.1天線姿態(tài)保持受力分析 </p><p>　　天線在工作狀態(tài)時(shí)，必須保證相對(duì)于車(chē)體

16、的相對(duì)靜止。這時(shí)天線的受力情況如下圖所示： </p><p>　　圖4 天線受力分析圖 </p><p>　　天線在車(chē)體運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，所承受的力主要是重力 G 、車(chē)體在加速時(shí)產(chǎn)生的慣性力F1以及車(chē)體在前進(jìn)過(guò)程中產(chǎn)生的風(fēng)阻力F2(本文以天線受最大風(fēng)阻力的情況考慮即車(chē)輛行使方向與風(fēng)向相反)。其中，影響天線穩(wěn)定性的主要是慣性力F1 和風(fēng)阻力F2 。 </p><p>　　F

17、1 有下式計(jì)算可得： </p><p>　　F1 = m×a(式中m為運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量；a 為運(yùn)動(dòng)物體的加速度) </p><p>　　F2 有下式計(jì)算可得： </p><p>　　F2 = V2/1600×S(式中V為天線所受相對(duì)風(fēng)速；S為天線的風(fēng)阻面積) </p><p>　　F合通過(guò)平行四邊形法則由F1和 F2 計(jì)算可

18、得，F(xiàn)合 作用在鼓形彈簧上的力矩M合為F合× L,將計(jì)算所得M合 與鼓形彈簧自身的抗彎力矩M相比，M合＜M,所以當(dāng)裝有天線的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)無(wú)論處于何種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，天線座都可以保證天線相對(duì)于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的相對(duì)靜止。 </p><p>　　3.2天線倒伏及自動(dòng)回復(fù)受力分析 </p><p>　　當(dāng)天線遇到障礙物受力后會(huì)倒伏，根據(jù)牛頓力學(xué)定律，作用力與反作用力相等且方向相反。那么天線自動(dòng)回復(fù)穩(wěn)定狀

19、態(tài)的回復(fù)力即是天線通過(guò)障礙物時(shí)所受的沖擊力。 </p><p>　　4．天線座設(shè)計(jì)強(qiáng)度模擬 </p><p>　　天線在使用當(dāng)中會(huì)受到來(lái)自不同方向的力，可將其合力作用在天線上的力矩轉(zhuǎn)化到天線座上，對(duì)天線座的設(shè)計(jì)模型做強(qiáng)度模擬。模擬效果圖如下： </p><p>　　圖5 天線座受力模擬圖 </p><p>　　模擬效果圖顯示該天線座最薄弱的環(huán)

20、節(jié)是綠色部位，我們將天線能承受的最大的沖擊力轉(zhuǎn)化為圖5綠色部位彈簧所受彎矩力,根據(jù)材料手冊(cè)可知彈簧綠色部位所能承受的最大彎矩力遠(yuǎn)大于天線所受最大沖擊力轉(zhuǎn)化到該部位的彎矩力，因此天線座的設(shè)計(jì)完全滿足使用過(guò)程中的強(qiáng)度要求。 </p><p>　　5. 天線座的應(yīng)用維護(hù) </p><p>　　天線座在使用過(guò)程中的維護(hù)非常簡(jiǎn)便。主要做好兩個(gè)方面的維護(hù)，一個(gè)是車(chē)頂連接法蘭與車(chē)頂之間的密封圈，如果密封

21、圈老化影響到密封效果應(yīng)該及時(shí)更換；另一個(gè)是天線座上的兩個(gè)銷(xiāo)孔，和鎖緊孔內(nèi)應(yīng)根據(jù)使用地域環(huán)境定期涂抹潤(rùn)滑脂。 </p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)： </b></p><p>　　隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，一切都是以加速度的方式向前推進(jìn)，可靠、快捷、高效的理念已深入到各個(gè)行業(yè)。在電子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，設(shè)計(jì)意圖只有從使用要求出發(fā)，結(jié)合上正確的設(shè)計(jì)理念才能設(shè)計(jì)出更好的產(chǎn)品。 <

22、/p><p>　　1. 聞邦椿《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[M]機(jī)械工業(yè)出版社，2011 </p><p>　　2. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)校研組《理論力學(xué)》[M]高等教育出版社，2002 </p><p>　　3. 王少剛《工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)》 [M]國(guó)防工業(yè)出版社，2008 </p><p>　　4. 楊黎明 楊志勤 編著《機(jī)構(gòu)造型與運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)》，[M