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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ)
姓名： 專業(yè)： 車輛工程
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 折疊臂式高空作業(yè)車
工作起止日期： 21 日止
指導(dǎo)教師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)行情況，完成質(zhì)量及評(píng)分意見(jiàn)：
指導(dǎo)教師簽字： 指導(dǎo)教師職稱：
評(píng)閱人評(píng)閱意見(jiàn)：
評(píng)閱教師簽字： 評(píng)閱教師職稱：
答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)：
根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的材料和學(xué)生的答辯情況，答辯委員會(huì)作出如下評(píng)定：
學(xué)生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯成績(jī)?cè)u(píng)定為：
對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的特殊評(píng)語(yǔ)：
答辯委員會(huì)主任（簽字） 職稱：
答辯委員會(huì)副主任（簽字）： 職稱：
答辯委員會(huì)委員（簽字）：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
學(xué)生姓名
李廣志
系部
汽車工程系
專業(yè)、班級(jí)
車輛工程0893112
指導(dǎo)教師姓名
郭新華
職稱
教授
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
■是□否
題目名稱
折疊臂式高空作業(yè)車設(shè)計(jì)與研究
一、設(shè)計(jì)（論文）目的、意義
高空作業(yè)車是運(yùn)送人員到達(dá)指定位置高度的專業(yè)車輛，廣泛應(yīng)用建筑、市政等行業(yè)，從事施工、安裝、維護(hù)等工作。折疊臂式高空作業(yè)車的研究，可改善工作環(huán)境，減輕其疲勞強(qiáng)度，提高其工作的效率和安全性，滿足高空作業(yè)需求，有重要的實(shí)用價(jià)值。
通過(guò)對(duì)折臂式高空作業(yè)車的設(shè)計(jì)，鞏固和加深所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，擴(kuò)大專業(yè)知識(shí)范圍，培養(yǎng)我們?cè)诠ぷ髦心芫C合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，通過(guò)自己的實(shí)際創(chuàng)作培養(yǎng)創(chuàng)新能力，提高論文的書寫能力，樹(shù)立認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度。
二、論文基本內(nèi)容
主要研究?jī)?nèi)容
1、調(diào)研折疊臂式高空作業(yè)車技術(shù)應(yīng)用情況，結(jié)合國(guó)內(nèi)外情況，明確折疊臂式高空作業(yè)車技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，運(yùn)用專業(yè)汽車技術(shù)及理論知識(shí)，確定折疊臂式高空作業(yè)車的研究方向。
2、選擇適合型號(hào)整車分析采用折疊臂式高空作業(yè)裝置的可行性，確定高空作業(yè)的工作方式，論證高空作業(yè)裝置工作原理及工作過(guò)程。
3、設(shè)計(jì)一種高空作業(yè)裝置，對(duì)折疊臂式高空作業(yè)裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。
4、通過(guò)對(duì)折疊臂式高空作業(yè)車的研究，分析折疊臂式高空作業(yè)車工況的穩(wěn)定性。
5、計(jì)算折疊臂式高空作業(yè)裝置在工作過(guò)程中的受力情況，分析各參數(shù)對(duì)折疊臂式高空作業(yè)裝置的影響。
6、計(jì)算折疊臂式高空作業(yè)裝置在工作過(guò)程中的受力情況，校核主要零部件的強(qiáng)度。
技術(shù)要求
1、 實(shí)現(xiàn)折疊臂式高空作業(yè)功能，確定折疊臂式高空作業(yè)裝置工作方式；
2、 選擇適合型號(hào)整車進(jìn)行總體設(shè)計(jì)
3、 對(duì)折疊臂式高空作業(yè)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行必要的動(dòng)力分析；
4、 折疊臂式高空作業(yè)車總體設(shè)計(jì)。
提交結(jié)果
（1）計(jì)算說(shuō)明部分 ：提交設(shè)計(jì)說(shuō)明書1份（一萬(wàn)字以上）
（2）圖紙部分：折合A0圖紙兩張(其中1張A0裝配圖)
三、研究方法
主要是通過(guò)圖書館以及互聯(lián)網(wǎng)資源尋找有關(guān)設(shè)計(jì)方面的資料，如相關(guān)的圖書，電子書籍，電子報(bào)刊、期刊等等。然后閱讀大量相關(guān)文獻(xiàn)資料,包括機(jī)械設(shè)計(jì)，汽車設(shè)計(jì)、汽車構(gòu)造、制造工藝學(xué)方面的書籍和報(bào)刊，以進(jìn)一步了解折疊臂式高空作業(yè)車的性能，與用途，然后進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
（1）進(jìn)行方案及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
（2）參閱參考資料及書籍進(jìn)行理論計(jì)算；
（3）用AUTOCAD 軟件繪制圖紙；
四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排
1. 2011年10月9 日與指導(dǎo)教師見(jiàn)面并下達(dá)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書。
2. 2011年10月21日開(kāi)題，指導(dǎo)教師進(jìn)行開(kāi)題檢查。
3. 2011年11月18日草圖、論文草稿，指導(dǎo)教師中期自檢。
4. 2011年11月25日完成草圖，系中期檢查。
5. 2011年12月9日完成正式圖、論文草稿，并經(jīng)指導(dǎo)老師結(jié)題檢查。
6. 2011年12月19 日上交論文、圖紙、畢業(yè)設(shè)計(jì)材料。
7． 2011年12月29日答辯。
五、主要參考資料
[1]白玉生.舉高消防車構(gòu)造與使用維護(hù).中國(guó)人民公安大學(xué)出版社，2010.
[2]機(jī)械工程手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社1982：
[3]戴冠軍．汽車維修理論．人民交通出版社，1991：
[4]胡宗武，．起重機(jī)動(dòng)力學(xué)[M]．：北京出版社，1988．
[5]范祖嬈．現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]．：機(jī)械工業(yè)出版社1996
[6]涂橋安，移動(dòng)式高空作業(yè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)研究 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程
[7]明平順．汽車運(yùn)輸專用車輛[M]．北京：北京人民交通出版社，2007．
[8] 杜娟,唐傳平．汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高空作業(yè)車》內(nèi)容淺析[J]．2004(6)：
[9]左培文．中國(guó)專用汽車產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展探討[J]．專用汽車.2006(7)：
[10]徐達(dá)，陸錦容．專用汽車工作裝置原理與設(shè)計(jì)計(jì)算[M]．北京理工大學(xué)出版社，2002．
[11]鄭殿旺，華學(xué)超．專用汽車結(jié)構(gòu)與維修[M]：上海：上?？萍技夹g(shù)出版社，1997．
[12]馮晉祥．專用汽車設(shè)計(jì)[M]．北京：人民交通出版社，2007．
[13]吳克堅(jiān)，機(jī)械設(shè)計(jì)，高等教育出版社，2003
[14]鐘安慶．消防車多節(jié)直臂舉升同步伸縮系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 工程機(jī)械，2002
[15]高低空起重工程車吊臂伸縮機(jī)構(gòu) 工程機(jī)械出版社 2000．
[16]楊培元、朱福元．液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[G].北京機(jī)械工業(yè)出版社，2003．
[17] 王連明、宋寶玉.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2005.
[18] 陳鐵鳴.機(jī)械設(shè)計(jì).哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2006.
[19] 黎啟柏，液壓元件手冊(cè)，冶金工業(yè)出版社，2000.
[20] GRITFIN M J .Evaluation of vibration with respect to human response .SAE80047
[21] Mike Gunderloy’Mary Chipman.SQI Server7:In Record Time
六、備注
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
教研室主任簽字：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)
題 目 折疊臂式高空作業(yè)車
專 業(yè)
學(xué) 號(hào)
學(xué) 生
指導(dǎo)教師
答辯日期
摘 要
本設(shè)計(jì)主要以小型折臂式高空作業(yè)車上、下臂結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，對(duì)上、下臂進(jìn)行結(jié)構(gòu)和該車上`的設(shè)計(jì)。主要分兩部分進(jìn)行闡述，第一部分：根據(jù)高空作業(yè)車的最大高度10米，在滿足作業(yè)高度的前提下，進(jìn)行高空作業(yè)臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：首先根據(jù)作業(yè)載荷使用要求選擇作業(yè)臂材料類型；其次根據(jù)最大作業(yè)高度確定上、下長(zhǎng)度；在經(jīng)過(guò)受力分析利用強(qiáng)度來(lái)確定臂的截面尺寸，進(jìn)而校核強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性，查看作業(yè)臂的尺寸是否符合要求。對(duì)施加均布載荷和約束，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度的分析，確定危險(xiǎn)截面或危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力分布及變形，最后畫出作業(yè)臂的總裝圖。第二部分：液壓控制部分主要是指控制上下臂變幅運(yùn)動(dòng)的液壓缸。文中詳細(xì)記錄了高空作業(yè)機(jī)構(gòu)上下臂液壓缸的設(shè)計(jì)過(guò)程，在確定液壓系統(tǒng)元件參數(shù)的基礎(chǔ)上，完成了液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。
關(guān)鍵詞：折疊臂式高空作業(yè)車，折疊臂式液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，專用汽車，設(shè)計(jì)
ABSTRACT
In this paper , to” high-altitude vehicles”,under the arm to study de structure of the upper and the lower arm to the vehicles structure and the design of the hydraulic system,mainly conducted in two parts on,high-aititude vehicles under one of the largest 10 meters high degree of operating,to meet the high degree of operating under the premise of a high-aititude operations arm of the structural design ,first,the use of operating arm asked to choose the type of material and secondly in accordance with the largest Operating highly determined ,under the arm length ;another use of force analysis to determine the strength of the arm section size and location of the fuel tank of the hinged ;further strength ,stiffness,the stability of checking to see whether the size of the operating arm to meet the requirements .to impose uniform loading and constraints ,structural strength and stiffness analysis, risk and danger point cross-section of the stress and deformation ,finally draw operating arm and hand ,arm parts under the plans .and hydraulic control of the mainly refers to control the movement from the top to bottom arm change hydraulic cyclinders .In a detailed record of the agencies operating at high altitude upper arm hydraulic cylinders and hydraulic cylinders under the arm of the design of process .In the determining the parameters of the hydraulic system components ,based on the completion of the hydraulic system desion and calculation.
Key words: Folded-arm high-altitude vehicles Folding arm type hydraulic system design Special Vehicle Design
目錄
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 緒 論 1
1.1課題的背景 1
1.2小型折疊臂式高空作業(yè)車的發(fā)展概況 2
1.3國(guó)內(nèi)外折疊臂式高空作業(yè)車的發(fā)展概況 2
1.4論文研究基本內(nèi)容 3
第2章 折疊臂式高空作業(yè)車作業(yè)臂設(shè)計(jì) 4
2.1高空作業(yè)臂選擇 4
2.1.1高空作業(yè)臂分析 4
2.1.2作業(yè)臂作業(yè)狀態(tài)主要技術(shù)參數(shù) 4
2.1.3 作業(yè)臂材料選擇 5
2.2上下臂的計(jì)算與校核 5
2.2.1計(jì)算上下臂的長(zhǎng)度 5
2.2.2 上臂截面尺寸的確定 6
2.2.3 對(duì)上臂進(jìn)行強(qiáng)度校核 8
第3章 折疊臂式高空作業(yè)車總體方案分析 10
3.1動(dòng)力傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)與分析 10
3.1.1設(shè)計(jì)要求 10
3.1.2動(dòng)力傳動(dòng)裝置的選擇 10
3.2工作裝置設(shè)計(jì)與分析 11
3.2.1支腿機(jī)構(gòu) 11
3.2.2回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 16
3.2.3操作及安全防護(hù)裝置 17
第4章 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 19
4.1回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
4.1.1確定圓柱滾子的最大載荷 19
4.1.2確定圓柱滾子的允許載荷 21
第5章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 22
5.1 確定液壓缸類型和安裝方式 22
5.2 確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸 22
5.2.1液壓缸內(nèi)徑D的計(jì)算 22
5.2.2活塞桿直徑d的計(jì)算 24
5.2.3缸壁厚的計(jì)算 24
5.2.4 缸體外徑計(jì)算 25
5．3液壓泵的選型計(jì)算 25
5.3.1、液壓泵理論流量Qr 25
5.3.2、油泵排量q 26
5.3.3 油箱容積計(jì)算 26
5.3.4油管內(nèi)徑計(jì)算 26
致 謝 28
參考文獻(xiàn) 29
附錄1 中文翻譯 30
附錄2 外文 32
V
哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
第1章 緒 論
高空作業(yè)車是一種將作業(yè)人員、工具、材料等通過(guò)作業(yè)平臺(tái)舉升到空中指定位置進(jìn)行各種安裝的裝置。維修等作業(yè)的專用高空作業(yè)機(jī)械，既屬于專用汽車，又屬于工程機(jī)械，是一種重要的施工設(shè)備。
高安全性，高作業(yè)效率和高環(huán)境適應(yīng)性，其特殊性在于：一是載人高空作業(yè)．其作業(yè)安全性要求比一般工程車輛高，即所謂“高安全性”；二是施工場(chǎng)所環(huán)境的“非結(jié)構(gòu)性”，即其工作環(huán)境不可預(yù)知并且多變，因此要求對(duì)環(huán)境具有”高適應(yīng)性”；三是其經(jīng)常用于搶修作業(yè)，并且多為室外或野外作業(yè)，作業(yè)環(huán)境條件差，所以要求其具有作業(yè)的“高效率”。
“城市用”工程車輛特征目前我國(guó)用戶基本集中在城市或城鎮(zhèn)，其工作環(huán)境條件比一般的運(yùn)輸車輛和工程機(jī)械要好，對(duì)其使用壽命的期望也高．因此，要求具有與一般工程車輛不同的特征要求：多功能：外形美觀．涂裝色彩既要有工程車輛的穩(wěn)重，又要有轎車的活力．并且要長(zhǎng)期保持。機(jī)動(dòng)靈活：可適當(dāng)裝載貨物，如作業(yè)用的工具、機(jī)具、材料等?？沙溯d作業(yè)班組人員，如電力行業(yè)的4～6人、路燈行業(yè)的3～5人，具有工程車輛的功能和轎車的舒適性。
多功能：國(guó)外高空作業(yè)車一般只有高空作業(yè)功能，車輛看起來(lái)非常簡(jiǎn)捷，而我國(guó)用戶則要求附加的輔助功能很多．主要有臂架起重、平臺(tái)小吊，載人、載貨等。
目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的高空作業(yè)車幾乎全部是折疊臂式的，有很大的市場(chǎng)需求。
1.1課題的背景
本題以“GKZ14高空作業(yè)車”為研究對(duì)象，對(duì)該車的作業(yè)臂結(jié)構(gòu)，液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。該型作業(yè)車的作業(yè)臂由上臂、下臂組成，下臂與底座鉸接，上臂頭部有工作平臺(tái)。上下臂通過(guò)伸縮油缸調(diào)節(jié)臂的舉升高度。傳統(tǒng)力學(xué)方法設(shè)計(jì)是：根據(jù)高空作業(yè)車的需要，在滿足舉升高度的前提下，進(jìn)行強(qiáng)度，剛度，穩(wěn)定性的要求進(jìn)行校核，確定截面尺寸，保證安全，設(shè)計(jì)過(guò)程中安全系數(shù)較大，造成制造成本增加，質(zhì)量偏大等問(wèn)題。在車輛行駛過(guò)程中，猶豫臂重較大產(chǎn)生車架斷裂現(xiàn)象。由于伸縮臂在作業(yè)時(shí)位于十幾米的高度，事關(guān)人身安全，因此，需要有一種較準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)在高空作業(yè)車的設(shè)計(jì)里占重要地位，例如，起重工種裝置主要由變幅機(jī)構(gòu)組成，這一機(jī)構(gòu)靠液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)要求。液壓系統(tǒng)元件可分為動(dòng)力元件，控制元件，執(zhí)行元件，輔助元件等。隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外起重機(jī)市場(chǎng)和高空作業(yè)車市場(chǎng)對(duì)這兩種產(chǎn)品的要求越來(lái)越大，將產(chǎn)生巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
本研究課題，將以高空作業(yè)車升降臂結(jié)構(gòu)以及液壓系統(tǒng)為對(duì)象，根據(jù)作業(yè)高度和液壓驅(qū)動(dòng)部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，得出一種較為準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)方法。高空作業(yè)機(jī)械式在工程起重機(jī)械基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的高空作業(yè)設(shè)備，廣泛應(yīng)用在建筑、消防等行業(yè)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，對(duì)高空作業(yè)車的需求越開(kāi)越多，要求工作范圍也越來(lái)越廣泛。
1.2小型折疊臂式高空作業(yè)車的發(fā)展概況
折疊臂式高空作業(yè)車采用的工作裝置為液壓驅(qū)動(dòng)。
高空作業(yè)車的升降機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定可靠是實(shí)現(xiàn)安全作業(yè)的必要條件之一，這類裝置的升降機(jī)構(gòu)大多采用臂式或剪式升降機(jī)構(gòu)，采用液壓缸作為液壓驅(qū)動(dòng)力，液壓缸需要隨升降機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，因此液壓缸與液壓主回路需使用液壓膠管連接。因此液壓缸作為升降時(shí)的動(dòng)力，又作為施工作業(yè)時(shí)的升降機(jī)構(gòu)的支撐構(gòu)件，因此液壓缸及其連接管路對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)安全起著非常重要的作用。
高空作業(yè)車是以反復(fù)循環(huán)的方式完成設(shè)備安裝的作業(yè)車。高空作業(yè)車主要由高空作業(yè)臂、工作平臺(tái)、起升機(jī)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等六部分組成
1.3國(guó)內(nèi)外折疊臂式高空作業(yè)車的發(fā)展概況
國(guó)外折疊臂式高空作業(yè)機(jī)械新興行業(yè)，是在工程起重機(jī)械基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)，只有二十幾年的歷史。目前，專業(yè)生產(chǎn)折疊臂式高空作業(yè)機(jī)械的公司比較少。近年來(lái)，由于汽車起重機(jī)銷售量下降及市場(chǎng)平淡，一批汽車起重機(jī)制造公司相繼發(fā)展高空作業(yè)機(jī)械，但總計(jì)年產(chǎn)量仍不能滿足市場(chǎng)需求，正處于發(fā)展時(shí)期。
國(guó)外折疊臂式高空作業(yè)機(jī)械發(fā)展迅速，技術(shù)水平不斷提高。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家一般都有專門的跨國(guó)公司和集團(tuán)主營(yíng)和兼營(yíng)高空作業(yè)機(jī)械，如美國(guó)GROVE公司（格魯夫）和GENIE（吉尼公司）、英國(guó)COLES公司、SI-MON公司（西蒙）、意大利RICO（利高）、芬蘭BRONTO公司（波浪濤公司）、日本的多田野和愛(ài)知株式會(huì)社等。
國(guó)內(nèi)折疊臂式高空作業(yè)機(jī)械發(fā)展剛剛起步，只有十幾年的發(fā)展歷史，雖然起步晚，但由于高空作業(yè)機(jī)械制造企業(yè)的努力，已逐步走向穩(wěn)定的發(fā)展軌道。
我國(guó)從80年代開(kāi)始撫順起重機(jī)總廠、武漢起重機(jī)總廠、四川度巖機(jī)械廠、四川長(zhǎng)江起重機(jī)械有限責(zé)任公司、杭州園林機(jī)械廠、北京攀尼高空作業(yè)車有限公司、徐州重型機(jī)械廠等開(kāi)始著手研制高空作業(yè)車和登高平臺(tái)消防車，投放市場(chǎng)。撫順起重機(jī)械總廠生產(chǎn)的CDZ32型登高平臺(tái)消防車已出口泰國(guó)。四川長(zhǎng)江起重機(jī)有限責(zé)任公司研制的QZC5120JGKS25型高空作業(yè)車是最近推向市場(chǎng)的一種新產(chǎn)品。該產(chǎn)品采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段設(shè)計(jì)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)25m伸縮臂式高空作業(yè)車的空白。
盡管我國(guó)在折疊臂式高空作業(yè)車設(shè)計(jì)制造上取得了一些成績(jī)，但是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)制造的高空作業(yè)機(jī)械同國(guó)外同類型高空作業(yè)機(jī)械產(chǎn)品相比仍有一定差距，主要表現(xiàn)為技術(shù)含量低、大型的較結(jié)構(gòu)笨重、作業(yè)時(shí)未動(dòng)性能差等問(wèn)題。在開(kāi)發(fā)研制過(guò)程中，應(yīng)采取有效措施、實(shí)驗(yàn)研究，逐項(xiàng)加以解決，以縮小差距。同時(shí)對(duì)目前存在的技術(shù)關(guān)鍵，有待于組織力量攻關(guān)解決，其關(guān)鍵是電液比例操縱、微動(dòng)性能問(wèn)題，支腿調(diào)平技術(shù)問(wèn)題，數(shù)顯微機(jī)自動(dòng)程序控制以及機(jī)電一體化問(wèn)題等[8,9]。
目前，折疊臂式高空作業(yè)車的發(fā)展動(dòng)向是實(shí)現(xiàn)“六化”、“三性”，以提高折疊臂式高空作業(yè)機(jī)械的適用性。
“六化”：即液壓化、最優(yōu)化（采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）、輕量化（采用高強(qiáng)度材料、減輕構(gòu)建重量）、機(jī)電液一體化（如安全保護(hù)、報(bào)警裝置等）、通用化、系列化。
“三性”：可靠性、安全性和舒適性。
綜上所述，在目前的折疊臂式高空作業(yè)車的生產(chǎn)水平上，改進(jìn)折疊臂式高空作業(yè)車的工作性能，開(kāi)發(fā)研制機(jī)動(dòng)靈活、技術(shù)含量高、安全可靠的高空作業(yè)機(jī)械具有重大意義。
1.4論文研究基本內(nèi)容
1、調(diào)研折疊臂式高空作業(yè)車技術(shù)應(yīng)用情況，結(jié)合國(guó)內(nèi)外情況，明確折疊臂式高空作業(yè)車技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，運(yùn)用專業(yè)汽車技術(shù)及理論知識(shí)，確定折疊臂式高空作業(yè)車的研究方向。
2、選擇適合型號(hào)整車分析采用折疊臂式高空作業(yè)裝置的可行性，確定高空作業(yè)的工作方式，論證高空作業(yè)裝置工作原理及工作過(guò)程。
3、設(shè)計(jì)一種高空作業(yè)裝置，對(duì)折疊臂式高空作業(yè)裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。
4、通過(guò)對(duì)折疊臂式高空作業(yè)車的研究，分析折疊臂式高空作業(yè)車工況的穩(wěn)定性。
5、計(jì)算折疊臂式高空作業(yè)裝置在工作過(guò)程中的受力情況，分析各參數(shù)對(duì)折疊臂式高空作業(yè)裝置的影響。
6、計(jì)算折疊臂式高空作業(yè)裝置在工作過(guò)程中的受力情況，校核主要零部件的強(qiáng)度。
第2章 折疊臂式高空作業(yè)車作業(yè)臂設(shè)計(jì)
2.1高空作業(yè)臂選擇
2.1.1高空作業(yè)臂分析
高空作業(yè)臂包括上臂和下臂，上臂頭部有工作平臺(tái)。行駛狀態(tài)時(shí)，兩節(jié)工作臂折疊在一起；進(jìn)行高空作業(yè)時(shí)，兩節(jié)工作臂由上下臂油缸舉升伸展至一定角度，將工作人員送至工作位置。上臂和下臂間通過(guò)水平銷軸鉸接，鉸接處設(shè)有專門的滑動(dòng)軸承，以保證工作臂轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)阻力小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。該高空作業(yè)車采用 折臂式工作臂結(jié)構(gòu)，工作裝置為液壓驅(qū)動(dòng)。工作臂為兩節(jié)工作臂。具有操作簡(jiǎn)便，穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。其組成主要是高空作業(yè)臂，如圖2-1所示，高空作業(yè)臂包括上臂和下臂上臂頭部有工作平臺(tái)。
圖2-1
2.1.2作業(yè)臂作業(yè)狀態(tài)主要技術(shù)參數(shù)
作業(yè)車技術(shù)參數(shù)如下表2-1所示：
表2-1作業(yè)臂作業(yè)狀態(tài)主要技術(shù)參數(shù)
2.1.3 作業(yè)臂材料選擇
金屬結(jié)構(gòu)為保證能安全，可靠地工作對(duì)其規(guī)定如下計(jì)算原則
（1） 金屬結(jié)構(gòu)工作級(jí)別按結(jié)構(gòu)件中的應(yīng)力狀態(tài)（名義應(yīng)力譜系數(shù)）和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（應(yīng)力循環(huán)等級(jí)）分為A1-A8八級(jí)。
（2） 金屬結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)采用應(yīng)力法（許用正應(yīng)力和許用切應(yīng)力）
（3） 金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度，剛度和穩(wěn)定性計(jì)算，并滿足其規(guī)定的要求
（4） 金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)按三類載荷情況進(jìn)行疲勞強(qiáng)度，剛度和穩(wěn)定性計(jì)算
第一類——按正常工作時(shí)的等效載荷進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算。
第二類——按工作時(shí)的最大的載荷進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算
第三類——按非工作時(shí)的最大的載荷工作時(shí)的特殊載荷進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算
由此確定作業(yè)臂材料：根據(jù)選材原則及規(guī)定，主要選用Q235鋼板，其主要特點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度，韌性和塑性，以及加工等綜合方面的性能好，價(jià)格較低，鋼板的厚度t=4mm，其屈服強(qiáng)度是235Mpa
由于工作時(shí)應(yīng)按最大的載荷進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算——結(jié)構(gòu)應(yīng)按第二類載荷情況進(jìn)行疲勞強(qiáng)度，剛度和穩(wěn)定性計(jì)算
2.2上下臂的計(jì)算與校核
2.2.1計(jì)算上下臂的長(zhǎng)度
如圖2-1所示作業(yè)臂的仰角是指上臂與水平線之間的夾角，它可以從0到80度，為便于對(duì)吊臂端部進(jìn)行操作，仰角可為-3度，作業(yè)臂實(shí)際作業(yè)時(shí)通常在30-75度范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)時(shí)仰角取75度，在圖2-2中
圖2-2作業(yè)臂最大仰角
，上臂：L1=AB 下臂：L2=BC, 則AB+BC=8.5
即 （L1+L2）=8.5
L1+L2=8.21
由于上臂頭部有工作臺(tái)，所以在上臂頭部應(yīng)留有一定的余量裝工作平臺(tái)，因此上臂應(yīng)大于下臂長(zhǎng)，即 L1>L2
因此可以取上臂L1=4.20mm 下臂L2=4.01mm
2.2.2 上臂截面尺寸的確定
（1）上臂截面尺寸受力分析
下圖所示是上臂工作到水平位置時(shí)的受力圖，此時(shí)上臂受到的力最大
圖2-3 上臂彎矩圖
可列公式： =0
則 X400=9.8X3900
=93.1
又由 =0
+=
=93.1-9.8=83.31N
如上圖所示彎矩圖：可得最大彎矩是=9.8X3.8=37.24KN.M
而梁所需要的截面系數(shù)，W=M/[]
=37.24/154.52
=24.1X10m
（2）計(jì)算上臂截面尺寸
1．梁高的確定（h）
按強(qiáng)度條件：h=
式中 w——梁所需的截面系數(shù)W=M/[]
M——梁的最大彎矩
[]——所用鋼材的許用應(yīng)力
、——鋼板的厚度，設(shè)計(jì)時(shí)鋼板的厚度==4mm
因= 則上式可簡(jiǎn)化為：h=
因此可得上臂高h(yuǎn)=
=
=190mm
2．上臂梁寬的確定
如下圖=4mm
圖2-4 臂的截面圖
則=-2=190-8=182mm
按整體穩(wěn)定條件：b>1/3h
按局部穩(wěn)定條件：Q235鋼 b<60
即
則 ?。?
由圖可得 mm
2.2.3 對(duì)上臂進(jìn)行強(qiáng)度校核
（1）正應(yīng)力校核 靜應(yīng)力校核公式：正應(yīng)力
式中F——梁所受的力（N）
A——截面積（）
切應(yīng)力
式中——梁所受的彎力（N）
——鋼板的厚度（m）
IZ——梁對(duì)軸的慣性矩
在截面BE所受的正應(yīng)力是
梁的截面積是：
則
（2）計(jì)算Z軸的慣性矩是：
圖2-5
則慣性矩：
=
把和代入切應(yīng)力校核公式
則：切應(yīng)力是
在截面AD上所受的切應(yīng)力是：
把和代入
則：切應(yīng)力
所以上臂的正應(yīng)力和切應(yīng)力符合要求。
（3）對(duì)上下臂進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗(yàn)算
箱型組合型梁通常剛度很大，若梁的高度之比，則梁的整體穩(wěn)定性不需驗(yàn)算，所以<3.則不需要整體穩(wěn)定性驗(yàn)算。
從以上對(duì)上臂的驗(yàn)算可得上臂尺寸的選擇符合要求
下臂截面尺寸計(jì)算與受力分析與上臂基本相同。
第3章 折疊臂式高空作業(yè)車總體方案分析
折疊臂式高空作業(yè)車主要由動(dòng)力傳動(dòng)裝置、工作裝置（支腿機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、作業(yè)平臺(tái)）等組成。
本章主要對(duì)折疊臂式高空作業(yè)車的各個(gè)機(jī)構(gòu)的方案進(jìn)行分析。
3.1動(dòng)力傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)與分析
3.1.1設(shè)計(jì)要求
動(dòng)力傳動(dòng)裝置包括折疊臂式高空作業(yè)汽車各工作裝置的動(dòng)力傳動(dòng)部分，其設(shè)計(jì)要求如下：
(1)對(duì)作業(yè)功能，在規(guī)定的載荷范圍內(nèi)，不論載荷大小，要求動(dòng)力傳動(dòng)裝置具有穩(wěn)定的工作轉(zhuǎn)速。
(2)在同一工作循環(huán)內(nèi)，工作裝置的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、舉升機(jī)構(gòu)等是正向和逆向運(yùn)動(dòng)交替進(jìn)行的。因此要求能適應(yīng)運(yùn)動(dòng)方向的不斷改變。
(3)在工作過(guò)程中，各工作裝置的工作速度應(yīng)能隨作業(yè)進(jìn)度及時(shí)調(diào)整，且調(diào)速范圍大，如舉升機(jī)構(gòu)需要有很低的微動(dòng)速度。
3.1.2動(dòng)力傳動(dòng)裝置的選擇
1、內(nèi)燃機(jī)——機(jī)械傳動(dòng)
這種傳動(dòng)方式僅在用途單一的高空作業(yè)汽車上使用，如用于電力設(shè)施維修的垂直升降式高空作業(yè)汽車多采用這種形式。動(dòng)力源為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，動(dòng)力經(jīng)變速器傳出后，還要經(jīng)分動(dòng)器、離合器、減速器、卷?yè)P(yáng)機(jī)、滑輪以及鋼絲繩等傳遞到工作裝置，傳動(dòng)路線長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。
2、電力——機(jī)械傳動(dòng)
這種傳動(dòng)方式是利用外接電源或車載電源（蓄電池），通過(guò)電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，再經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)裝置將動(dòng)力傳遞到各工作裝置。由于電動(dòng)機(jī)具有逆轉(zhuǎn)性和在較大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速等特點(diǎn)，并且各機(jī)構(gòu)可由獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化了傳動(dòng)和操縱機(jī)構(gòu)，而且噪聲小、污染少，適用在外接電源方便或流動(dòng)性不大的場(chǎng)地作業(yè)。
3、內(nèi)燃機(jī)——電力傳動(dòng)
這種傳動(dòng)方式的路線是汽車發(fā)動(dòng)機(jī) → 發(fā)電機(jī) → 電動(dòng)機(jī)，然后帶動(dòng)各工作裝置運(yùn)轉(zhuǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是利用直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)良工作特性，使高空作業(yè)汽車獲得好的作業(yè)性能。但這些傳動(dòng)裝置質(zhì)量較大，價(jià)格昂貴。
4、內(nèi)燃機(jī)——液壓傳動(dòng)
大部分折疊臂式高空作業(yè)汽車都采用這種工作方式，它可充分利用液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，簡(jiǎn)化傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，并且易于實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速和運(yùn)動(dòng)方向的變換，傳動(dòng)平穩(wěn)、操作簡(jiǎn)單、方便、省力、能防止過(guò)載。
通過(guò)以上各種動(dòng)力傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)性、適用范圍以及操作性能等多方面性能的分析，將動(dòng)力傳動(dòng)裝置選定為內(nèi)燃機(jī)——液壓傳動(dòng)這種形式。
3.2工作裝置設(shè)計(jì)與分析
折疊臂式高空作業(yè)汽車的工作裝置包括支腿機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、操作及安全保護(hù)裝置等。
3.2.1支腿機(jī)構(gòu)
1、支腿機(jī)構(gòu)的選擇
支腿機(jī)構(gòu)是大多數(shù)折疊臂式高空作業(yè)汽車所必備的工作裝置，目前均采用液壓支腿。這類裝置是利用從汽車發(fā)動(dòng)機(jī)取出的動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)液壓泵，通過(guò)控制閥把液壓泵產(chǎn)生的液壓油供給液壓支腿的工作缸，實(shí)現(xiàn)支腿伸縮。其優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，動(dòng)作迅速。
液壓支腿按其結(jié)構(gòu)形式又可分為：蛙式支腿、H式支腿和X式支腿。
1、 蛙式支腿
圖3-1為一種蛙式支腿的結(jié)構(gòu)示意圖，支腿的伸縮動(dòng)作由一個(gè)液壓缸完成。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，支腿除有垂直位移△y外，在接地過(guò)程中還有水平位移△x（如圖3-2）。這種支腿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，液壓缸數(shù)少，一支腿一液壓缸，結(jié)構(gòu)質(zhì)量小。但支腿在伸出過(guò)程中受搖臂尺寸的限制，支腿的跨距（圖3-2種的2a）不能很大，調(diào)平性能較差，且在支反力變化過(guò)程中有爬移現(xiàn)象。
2、 H式支腿
如圖3.3所示，這種形式的支腿對(duì)地面適應(yīng)性好，易于調(diào)平，且在支反力變化過(guò)程中無(wú)爬移現(xiàn)象，是高空作業(yè)車較理想的支腿形式。H式支腿由兩個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)即水平推力液壓缸和垂直的支撐液壓缸。這種支腿形式的穩(wěn)定性良好。
圖3-1 蛙式支腿 圖3-2 蛙式支腿的運(yùn)動(dòng)示意圖
圖3-3 H式支腿 圖3-4 X式支腿
3、X式支腿
如圖3-4所示，這種支腿的垂直液壓缸作用在伸縮腿的中間，當(dāng)推力液壓缸將腿伸出后，垂直支撐液壓缸將支腿壓向地面，使輪胎離地如圖3-4(a)所示,四個(gè)伸縮腿是同步工作的，而垂直液壓缸可同時(shí)頂升，也可單獨(dú)工作，以便對(duì)車架進(jìn)行調(diào)平。由于X式支腿的垂直支撐液壓缸作用在橫梁的中間，而橫梁又直接支撐在地面上，這就比H式支腿更加穩(wěn)定。但X式支腿離地間隙較小，在伸支腿的接地過(guò)程中有水平位移運(yùn)動(dòng)，從而加大了液壓缸的推力，液壓缸易損壞。
綜上所述，H型支腿穩(wěn)定性較蛙式支腿好，雖然X型支腿的穩(wěn)定性比H型支腿更好，但X型支腿的離地間隙比H型支腿小。因此，高空作業(yè)車的支腿機(jī)構(gòu)選擇H型支腿，如圖3-3所示。
2、支腿機(jī)構(gòu)的計(jì)算
折疊臂式高空作業(yè)車的支腿機(jī)構(gòu)起調(diào)平和保證整車工作穩(wěn)定的作用，要求堅(jiān)固可靠，操作方便。
支腿跨距的確定
折疊臂式高空作業(yè)車的支腿一般為前后設(shè)置，并向兩側(cè)伸出，如圖3-5所示。支腿支撐點(diǎn)縱橫方向的位置選擇要適當(dāng)，其原則是作業(yè)平臺(tái)在標(biāo)定載荷和最大作業(yè)幅度時(shí)，整車穩(wěn)定性要達(dá)到規(guī)定的要求。
圖3-5 高空作業(yè)車的支腿跨距
（1）、支腿橫向跨距
支腿橫向外伸跨距的最小應(yīng)保證路燈裝車在側(cè)向作業(yè)時(shí)的穩(wěn)定性，即全部載荷的重力合力落在側(cè)傾覆邊以內(nèi)，并使繞左右傾覆邊AB或DC的穩(wěn)定力矩大于傾覆力矩。如圖3-2(a)所示，1/2支腿橫跨距a應(yīng)滿足：
mm
由于車總寬B=1900mm，且2a＞B，故取 mm
式中：G1——轉(zhuǎn)臺(tái)重力，N；選取同等規(guī)格的高空作業(yè)車的轉(zhuǎn)臺(tái)的質(zhì)量作參考，質(zhì)量為50kg；
G2——底盤重力， N；所選取SY1041DBF的底盤資料查找為2000kg,即20000N。
Gb——臂架重力，N；Gb=G上臂+G下臂；上臂和下臂的材質(zhì)為Q235;
q ——作業(yè)平臺(tái)重力，N；所設(shè)計(jì)的平臺(tái)具體尺寸為1200×740×1040mm;平臺(tái)上部為鋁合金圍欄，下部為鋁合金板，經(jīng)估算質(zhì)量為45kg;
Q ——作業(yè)平臺(tái)標(biāo)定載荷，N；平臺(tái)可容納3個(gè)人，每個(gè)人平均65kg,再加上一些操作工具，規(guī)定為240kg;
L1 ——轉(zhuǎn)臺(tái)重力中心至回轉(zhuǎn)中心的距離
r —臂架重力中心至回轉(zhuǎn)中心距離。
R——作業(yè)半徑（臂幅），mm。當(dāng)下臂升起75°時(shí)，下臂升起150°時(shí)，以上臂上端點(diǎn)的垂線為旋轉(zhuǎn)中心，上臂和下臂交接處到旋轉(zhuǎn)中心的距離為作業(yè)半徑。即
（2）、支腿縱向跨距
支腿縱向跨距的確定和橫向跨距確定的原則一樣，應(yīng)繞前、后傾覆邊BC或AD的穩(wěn)定力矩大于傾覆力矩。當(dāng)作業(yè)平臺(tái)在車輛后方作業(yè)時(shí)，如圖3-2(b)所示，可得后支腿支撐點(diǎn)至回轉(zhuǎn)中心的距離b1應(yīng)滿足：
mm
式中：L2 ——底盤質(zhì)心至回轉(zhuǎn)中心的距離。經(jīng)上圖分析和相關(guān)高空作業(yè)車的側(cè)量為864mm; 同理，可得前支腿支撐點(diǎn)至回轉(zhuǎn)中心的距離b2為：mm
(a)
(b) 圖3-2 支腿跨距的確定
支腿的縱向跨距：
因此取mm；mm。
3.支撐腳接地面積確定
為了使折疊臂式高空作業(yè)車工作時(shí)能在規(guī)定的地面承受壓力不下陷，且保證在不同地面能可靠支撐，支承腳要有足夠的接地面積Sj，保證在最大支反力Fmax下對(duì)地面的壓強(qiáng)不大于地基強(qiáng)度，即：
Fmax=9377
mm2 ； mm2
綜合考慮選取6000mm2。經(jīng)查閱，式中：[]——地基強(qiáng)度，一般為1.6Mpa。
3.2.2回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是由回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)兩部分構(gòu)成的。
根據(jù)驅(qū)動(dòng)裝置的不同回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可分為：機(jī)械驅(qū)動(dòng)式、電力驅(qū)動(dòng)式和液壓驅(qū)動(dòng)式。
根據(jù)回轉(zhuǎn)支撐的結(jié)構(gòu)不同，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可分為轉(zhuǎn)柱式、立柱式和轉(zhuǎn)盤式，其中轉(zhuǎn)盤式是一種較常用的形式。
轉(zhuǎn)盤式回轉(zhuǎn)支撐裝置又可分為兩種：支撐滾輪式和滾動(dòng)軸承式。支撐滾輪式回轉(zhuǎn)支撐裝置增大了轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)裝置的高度，且質(zhì)量增加，成本增大；滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支撐裝置是目前應(yīng)用最多的一種，它是在普通滾動(dòng)軸承的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于放大了的滾動(dòng)軸承。其優(yōu)點(diǎn)是回轉(zhuǎn)摩擦阻力矩小，承載能力大，高度低。由于回轉(zhuǎn)支撐裝置的高度降低，可以降低整車的質(zhì)心，從而增大了汽車的穩(wěn)定性。
滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)按結(jié)構(gòu)可分為以下幾種：
1、單排滾球式轉(zhuǎn)盤
如圖3-6所示，單排球轉(zhuǎn)盤多數(shù)是由內(nèi)外座圈組合成一個(gè)整體的滾道，其滾道是圓弧形曲面，是最簡(jiǎn)單的一種回轉(zhuǎn)支撐裝置，球和導(dǎo)向體從內(nèi)圈或外圈的圓孔中裝進(jìn)滾道里，然后將裝配孔堵塞。這種回轉(zhuǎn)支撐裝置的優(yōu)點(diǎn)是：質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、成本較低，但其承載能力小，故應(yīng)用不多。
2、雙排滾球式轉(zhuǎn)盤
如圖3-7所示，主要由上、下雙排球體、內(nèi)、外座圈、間隔體和潤(rùn)滑密封裝置等組成。上、下球體均排列在一整體的內(nèi)（或外）座圈內(nèi)。雙排球轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)支撐裝置比同樣大小和相同數(shù)目的單排球轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)支撐裝置的承載能力要大得多。
3、交叉滾柱式轉(zhuǎn)盤
如圖3-8所示，滾子的接觸角一般為45°，相鄰的滾子軸線交叉排列，即相鄰的兩圓柱滾子軸線成90°交叉。這不但使回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)能承受軸向和徑向載荷，而且還能承受翻傾力矩。此外，和滾球轉(zhuǎn)盤相比，這種滾道是平面，加工工藝比較簡(jiǎn)單，容易達(dá)到加工要求。
4、高承載能力轉(zhuǎn)盤
在一些大型的起重舉升專用汽車中，可用雙排、多排的滾球或滾柱式回轉(zhuǎn)支撐裝置。
(a) 外齒式 (b) 內(nèi)齒式 (a) 外齒式 (b) 內(nèi)齒式
圖3-6 單排球轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu) 圖3-7 雙排球轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)
(a) 外齒式圖 3-8 交叉圓柱滾子轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu) (b) 內(nèi)齒式圖
以上通過(guò)對(duì)各種回轉(zhuǎn)支撐裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、承載能力、加工性能以及應(yīng)用情況等的分析，最后確定回轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)選擇交叉滾柱式。
3.2.3操作及安全防護(hù)裝置
為了使舉升機(jī)構(gòu)能停在任意位置，并防止工作平臺(tái)自由或超速下落，必須在液壓系統(tǒng)中安裝平衡閥。
為使支腿垂直液壓缸在移動(dòng)的過(guò)程中能在任意位置上停止，并防止停止后在外力的作用下發(fā)生位移，導(dǎo)致事故發(fā)生，應(yīng)在支腿液壓缸的進(jìn)回油路上設(shè)有雙向液壓鎖。
高空作業(yè)車應(yīng)配備緊急停止裝置，并安裝在操作者的應(yīng)急位置。發(fā)生錯(cuò)誤操作時(shí)，該裝置應(yīng)能有效的排除由此產(chǎn)生的故障和危險(xiǎn)，保護(hù)高空作業(yè)車和各機(jī)構(gòu)的安全。
(a) 重力（自重）式調(diào)平機(jī)構(gòu) (b) 四桿調(diào)平機(jī)構(gòu)
(c) 等容積液壓缸調(diào)平機(jī)構(gòu)
圖3-9 作業(yè)斗的平衡機(jī)構(gòu)
在公路上進(jìn)行作業(yè)的折疊臂式高空作業(yè)車，若車上的動(dòng)力傳動(dòng)裝置出現(xiàn)故障，而工作人員又困在高空作業(yè)平臺(tái)上，無(wú)法排除故障，可能發(fā)生阻礙道路交通的事故。因此，高空作業(yè)車必須設(shè)置輔助下降裝置，中小型高空作業(yè)車采用手動(dòng)泵人工輔助下降。
折疊式高空作業(yè)為防止作業(yè)平臺(tái)翻轉(zhuǎn)，則規(guī)定下臂處于接近水平狀態(tài)時(shí)，上臂與水平面的夾角不允許超過(guò)78°。為此，在高空作業(yè)車上設(shè)置了限位行程開(kāi)關(guān)，只要發(fā)生超過(guò)上述規(guī)定的情況，行程立即斷電，液壓油卸荷，阻止上臂與水平面的夾角超過(guò)規(guī)定值。同時(shí)，蜂鳴器報(bào)警，提醒操作人員注意，防止事故發(fā)生。
第4章 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
經(jīng)查閱有關(guān)書籍，按照有關(guān)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，高空作業(yè)車的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)應(yīng)能進(jìn)行正反兩個(gè)方向的360°回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)速度不大于2r/min，回轉(zhuǎn)過(guò)程中的起動(dòng)、回轉(zhuǎn)、制動(dòng)要平穩(wěn)、準(zhǔn)確、無(wú)抖動(dòng)、晃動(dòng)現(xiàn)象，微動(dòng)性能良好。
圓柱滾子的接觸角一般為45°，相鄰的兩圓柱滾子軸線成90°交叉。這不但使回轉(zhuǎn)裝置能承受軸向和徑向載荷，而且還能承受翻傾力矩。
4.1.1確定圓柱滾子的最大載荷
圖4-1 圓柱滾子外載荷及承載最大的滾子位置
圖4-2 圓柱滾子內(nèi)圈受力圖
將方向交叉的兩組圓柱滾子，用Ⅰ和Ⅱ組表示。假定每組的圓柱滾子數(shù)目各占一半，并作一對(duì)一的間隔排列，則這組圓柱滾子在A點(diǎn)受力最大，如圖4-2所示。其中任一圓柱滾子的最大法向載荷FImax為:
式中：FIQ—由軸向力Q引起的Ⅰ組任一圓柱滾子最大法向載荷，N；;
FIH—由徑向力H引起的Ⅰ組任一圓柱滾子上最大法向載荷，N；
FIM—由傾翻力矩MOV引起的Ⅰ組任一圓柱滾子上最大法向載荷，N。
FIH和FIM由同等特性的折疊臂式高空作業(yè)車參考得出為240N。
對(duì)內(nèi)圈作受力分析，如圖4-3所示，由力系平衡條件可以求得FIQ和FIH。為求得FIM，可以近似地把座圈看成直徑為D的圓圈，并假定圓柱滾子對(duì)座圈的壓力在座圈上連續(xù)分布，按圓柱滾子接觸壓力沿圓圈弧長(zhǎng)的比壓，列出平衡方程可求得FIM為950N。
圖4-3 翻傾力的計(jì)算
4.1.2確定圓柱滾子的允許載荷
根據(jù)赫茨公式，滾道與圓柱滾子的線接觸應(yīng)力為：
式中：F ——圓柱滾子在接觸線上的法向載荷，N；
E ——材料的彈性模量，一般滾道材料采用碳素鋼或低碳合金鋼，圓柱滾子材料采用軸承鋼。故可取E＝2.1×105MPa；
L ——圓柱滾子與滾道的有效長(zhǎng)度，一般情況可取L=0.85d，m；
∑ρ ——圓柱滾子與滾道接觸表面的主曲率之和, ∑ρ=0.6；
D ——圓柱滾子直徑，m。
用優(yōu)質(zhì)碳素鋼或低碳合金鋼軋制或鍛造成的座圈，其滾道表面的熱處理硬度為HRC59～60，在一般工作條件下，可取許用接觸應(yīng)力值[]為1800Pa。
因此
=
=
因此圓柱滾子的允許載荷為208N
第5章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算
5.1 確定液壓缸類型和安裝方式
根據(jù)主機(jī)的運(yùn)動(dòng)要求，按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)5》表37.7-5，選擇液壓缸類型為單杠活塞式雙作用液壓缸。
下圖為單杠活塞式雙作用液壓缸示意圖
圖5-1
此類液壓缸的特點(diǎn)為活塞雙向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生推、拉力，活塞在行程終了時(shí)不減速。
安裝方式：將缸體固定，活塞桿運(yùn)動(dòng)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)5》表37.7-6液壓缸的安裝方式，選擇合適的安裝方式，考慮機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要求，上臂起升，下降時(shí)液壓缸的活塞桿進(jìn)行伸縮實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)要求。查表37.7-6液壓缸的安裝，選取耳環(huán)型安裝方式，這種安裝方式使液壓缸在垂直面內(nèi)可擺動(dòng)，滿足上臂動(dòng)作要求。
5.2 確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸
根據(jù)主機(jī)的動(dòng)力分析和運(yùn)動(dòng)分析，確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸，包括液壓缸的內(nèi)徑D，活塞桿直徑d和液壓缸行程s等。
5.2.1液壓缸內(nèi)徑D的計(jì)算
根據(jù)載荷力的大小和選定的系統(tǒng)壓力來(lái)計(jì)算D
計(jì)算公式
式中 D——液壓缸內(nèi)徑（m）
——液壓缸推力（KN）
P——選定的工作壓力（MPa）
計(jì)算過(guò)程：當(dāng)高空作業(yè)車上下臂處于如下?tīng)顟B(tài)時(shí)，上臂液壓缸所受的力最大，即液壓缸具備的最大力必須大于此時(shí)的力
圖5-2 上下臂受力狀態(tài)
有：
其中：G——上臂自重，由計(jì)算為
——上臂長(zhǎng)度 為4.2m
F——高空作業(yè)車吊籃最大承受力為
h——B點(diǎn)到力的垂直距離 由計(jì)算知為0.283m
代入上式 得
=
將代入得
=0.52m
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)5》表37.7-1給出的缸筒內(nèi)徑尺寸系列圓整D成標(biāo)準(zhǔn)值
即取D=50mm
5.2.2活塞桿直徑d的計(jì)算
根據(jù)速度比的要求來(lái)計(jì)算活塞桿直徑d
式中d——活塞桿直徑（m）
D——液壓缸直徑
——速度比
式中——活塞桿的縮進(jìn)速度
——活塞桿的伸出速度
此處，《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)5》表37.7-63取液壓缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度比為1.46，表37.7-2查得，d=0.56D
將D代入上式得
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)5》表37.7-2液壓缸活塞桿外徑尺寸系列（摘自GB 2348-80）
取液壓缸活塞桿外徑尺寸如下
d=30mm
5.2.3缸壁厚的計(jì)算
按薄壁筒計(jì)算：對(duì)于低壓系統(tǒng)，液壓缸缸筒厚度一般按薄壁筒計(jì)算
式中： ——液壓缸缸筒厚度（m）
——試驗(yàn)壓力（）。取=1.5p
D——液壓缸直徑
——缸體材料的許用應(yīng)力，取=100MPa
代入上式得
5.2.4 缸體外徑計(jì)算
5．3液壓泵的選型計(jì)算
常見(jiàn)的液壓泵有齒輪泵、柱塞泵、葉片泵類型。齒輪泵具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、體積小、重量輕、維護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，葉片泵和柱塞泵結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、價(jià)格較高。高空作業(yè)車的液壓系統(tǒng)中采用齒輪泵即可滿足工作的需要
5.3.1、液壓泵理論流量Qr
折疊臂式高空作業(yè)車液壓泵理論流量應(yīng)按下臂缸上升時(shí)間確定。
L/min
式中：ΔV ——油缸最大工作容積（m3），按下式計(jì)算：
L
、——均為下臂液壓缸的參數(shù)，且其單位均為m；
——升降時(shí)間，由設(shè)計(jì)要求，一般要求m，取s；
——液壓泵容積效率，。
所以
5.3.2、油泵排量q
mL/r
式中：Qr——油泵流量，L/min；
n ——油泵額定轉(zhuǎn)速， n=1800r/min。
所以
5.3.3 油箱容積計(jì)算
在低壓系統(tǒng)中（MPa）可取：
在中壓系統(tǒng)中（MPa）可?。?
在中高壓或高壓大功率系統(tǒng)中（ MPa）可?。?
式中：V——液壓油箱有效容量；
qp——液壓泵額定流量。
5.3.4油管內(nèi)徑計(jì)算
由可得高壓管路內(nèi)徑
式中：QT——油泵理論流量，3.98 L/min；
V1——高壓管路中油的流速m/s。
因此
低壓管路內(nèi)徑
式中：V2——低壓管路中油的流速m/s。
因此
致 謝
經(jīng)過(guò)近兩個(gè)月的忙碌和工作，此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)也已接近尾聲了，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，有很多考慮不周全的地方。本次的設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師的積極鼓勵(lì)與悉心指導(dǎo)下完成的，在此對(duì)老師們的悉心培養(yǎng)致以最衷心的感謝。
在這里。首先要感謝的就是我的導(dǎo)師郭新華老師。老師平時(shí)的工作繁多，但在我設(shè)計(jì)的每個(gè)階段都給予了我悉心的指導(dǎo)，在此過(guò)程中不僅對(duì)郭老師的專業(yè)水平表示欽佩，同時(shí)，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度也是我今后學(xué)習(xí)的榜樣。
能夠順利的完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，在此對(duì)和我一起經(jīng)歷過(guò)此次設(shè)計(jì)的老師和同學(xué)們表示最誠(chéng)摯的謝意。
最后，我要向在百忙中抽出時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱、評(píng)議和參加論文答辯的各位老師表示感謝。
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附錄1 中文翻譯
目前，我國(guó)專用車生產(chǎn)企業(yè)有600多家，如果改裝客車廠家也計(jì)入則達(dá)到700多家，年產(chǎn)專用車50余萬(wàn)臺(tái)套。據(jù)國(guó)內(nèi)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)專用車品種已達(dá)1550多個(gè)，專用車已占商用車產(chǎn)量的20%～25%左右。由于專用車市場(chǎng)容量有限，因此大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模都較小，只有需求量較大的品種，比如自卸車、牽引車、半掛車、貨廂式車，集裝箱平板車等產(chǎn)品的生產(chǎn)批量較大。
國(guó)內(nèi)有的企業(yè)既生產(chǎn)基型車也生產(chǎn)專用車(如一汽、東風(fēng)公司生產(chǎn)自卸車、半掛牽引車，金杯公司生產(chǎn)救護(hù)車，東南(福建)生產(chǎn)郵政車、運(yùn)鈔車等)。但大多數(shù)專用車由專用改裝車廠生產(chǎn)。如高空作業(yè)車，起重汽車、水泥攪拌車、油罐車等等。據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)專用汽車市場(chǎng)開(kāi)發(fā)較為緩慢，市場(chǎng)細(xì)分程度不夠，目前專用汽車占普通載貨汽車比例在40％左右，產(chǎn)品雷同性大，滿足用戶個(gè)性化要求差。產(chǎn)品生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)硬件方面國(guó)內(nèi)外差距正在明顯縮小，但在生產(chǎn)工藝管理、要求及執(zhí)行度方面國(guó)內(nèi)外企業(yè)差距較大。因此，無(wú)論從國(guó)內(nèi)還是從國(guó)際市場(chǎng)形勢(shì)來(lái)看，我國(guó)專用汽車都還有巨大的提升空間。
在國(guó)外專用車是主要的商用車型，一般占其商用車產(chǎn)量的80%以上，而在我國(guó)，專用汽車僅占我國(guó)年汽車產(chǎn)量的20%左右。其次，我國(guó)專用車生產(chǎn)品種太少，國(guó)外專用車品種在6000種左右，我國(guó)600家專用車廠只有1000多個(gè)品種。我們的專用車品種還需充分細(xì)化，否則不可能滿足市場(chǎng)的多樣化需求。第三，技術(shù)開(kāi)發(fā)和研究水平太低。我國(guó)的專用車生產(chǎn)基本停留在仿制階段，創(chuàng)新少，設(shè)計(jì)雷同，產(chǎn)出的基本上都是技術(shù)含量低的普通型專用車。第四，在生產(chǎn)工藝工裝方面，我們目前的專用車企業(yè)，由于缺少規(guī)模的技術(shù)改造，國(guó)產(chǎn)設(shè)備、自制設(shè)備比重大，工人工藝水平低，限制了產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次的提高，制約了專用車的發(fā)展。第五，我國(guó)專用車生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步的兩大關(guān)鍵—-專用底盤與專用裝置的開(kāi)發(fā)能力較弱。我國(guó)專用汽車在產(chǎn)量上已具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模，但大多為勞動(dòng)密集型中低技術(shù)含量的產(chǎn)品如半掛車、自卸車。一些技術(shù)含量較高的產(chǎn)品及關(guān)鍵零部件仍需進(jìn)口。目前我國(guó)專用車制造企業(yè)多以規(guī)模較小的汽車改裝廠為主。它們從整車廠購(gòu)買汽車底盤，根據(jù)需要進(jìn)行改裝，研發(fā)創(chuàng)新能力不足。與國(guó)內(nèi)不同的是國(guó)外專用汽車生產(chǎn)企業(yè)的特點(diǎn)是，品種多，小批量，廠家多，規(guī)模小。
由于專用車生產(chǎn)批量大多數(shù)較小(掛車、自卸車、廂式貨車等除外)，開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品投入又較大，企業(yè)在技術(shù)上投入不足，在資金上缺乏，大多為仿造國(guó)外車型，個(gè)別車型為引進(jìn)國(guó)外產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵件。同時(shí)，國(guó)內(nèi)一些大的汽車生產(chǎn)廠在產(chǎn)品技術(shù)和資金投入上，也存在重基型車、轎車、客車而輕專用車的現(xiàn)象。今后專用車是具有發(fā)展?jié)摿Φ能囆椭弧?
我國(guó)專用車專用裝置的關(guān)鍵件總體水平不太高，如液壓件、泵類、閥類、控制儀表等現(xiàn)在還未達(dá)到較高的技術(shù)水平，因此制約了高水平專用車的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)。例如：國(guó)外的消防車水泵體積小、壓力高、流量大。國(guó)內(nèi)部分消防車水閥、三通閥、泡沫比例混合器調(diào)節(jié)閥易銹死，而國(guó)外采用鍍鉻球閥，不易生銹，可靠性好于國(guó)內(nèi)。
專用汽車的發(fā)展，首先需要在“?！鄙舷鹿Ψ?，專門化和專業(yè)化是發(fā)展方向，如高空作業(yè)車、牽引車、集裝箱運(yùn)輸車等。其次，專用汽車需要在“特”字上求發(fā)展，即應(yīng)滿足用戶的特殊要求，如高空作業(yè)車、混凝土攪拌運(yùn)輸車、混凝土泵車、車輛運(yùn)輸車、特種消防車等。
??? 近年來(lái)市場(chǎng)對(duì)專用汽車產(chǎn)品技術(shù)含量的要求越來(lái)越高，一些能夠滿足特殊功能要求的專用汽車底盤相繼推出，一些高新技術(shù)產(chǎn)品和特殊(專用)裝置開(kāi)始在專用汽車上得到廣泛的應(yīng)用，如液壓舉升裝置、排料卸料裝置、計(jì)量測(cè)量裝置、機(jī)械作業(yè)裝置、制冷保溫裝置、安全防護(hù)裝置、自動(dòng)控制裝置等。在一定程度上滿足了用戶對(duì)專用汽車產(chǎn)品的多樣化需求。
目前，折疊臂式高空作業(yè)車的發(fā)展動(dòng)向是實(shí)現(xiàn)“六化”、“三性”，以提高折疊臂式高空作業(yè)機(jī)械的適用性。
“六化”：即液壓化、最優(yōu)化（采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）、輕量化（采用高強(qiáng)度材料、減輕構(gòu)建重量）、機(jī)電液一體化（如安全保護(hù)、報(bào)警裝置等）、通用化、系列化。
“三性”：可靠性、安全性和舒適性。
經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前，折疊臂式高空作業(yè)車具有一定需求市場(chǎng)，但生產(chǎn)廠家相對(duì)較少，主要在于其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此難以形成批量生產(chǎn)，為使折疊臂式高空作業(yè)車能夠完善其結(jié)構(gòu)和性能，提高折疊臂式高空作業(yè)車的功能，形成小批量生產(chǎn)。本設(shè)計(jì)重點(diǎn)對(duì)折疊臂式高空作業(yè)車主要工作裝置所采用的各種方案進(jìn)行比較分析，分別列出各方案的優(yōu)劣點(diǎn)，以便選擇最合適方案。綜上所述，在目前的折疊臂式高空作業(yè)車的生產(chǎn)水平上，改進(jìn)折疊臂式高空作業(yè)車的工作性能，開(kāi)發(fā)研制機(jī)動(dòng)靈活、技術(shù)含量高、安全可靠的高空作業(yè)機(jī)械具有重大意義。
折疊臂式高空作業(yè)車廣泛用于建筑、市政、機(jī)場(chǎng)、工廠、園林、住宅等場(chǎng)所，從事消防、搶險(xiǎn)救災(zāi)、安裝、維護(hù)等工作。可以說(shuō)折疊臂式高空作業(yè)車將是汽車產(chǎn)業(yè)必不可或缺的一部分，在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求與競(jìng)爭(zhēng)下，發(fā)展我國(guó)的折疊臂式高空作業(yè)車產(chǎn)業(yè)具有很好的前景。
附錄2 外文
At present, China's Special Vehicle manufacturers are more than 600, if the modified passenger car manufacturers are also included in more than 700, with an annual output of more than 50 million vehicle-specific sets. According to relevant statistics, the current Special Purpose Vehicle has reached more than 1550 varieties, special-purpose vehicles account for 20% of the commercial vehicle production to 25%. Private car market because of limited capacity, so the majority of enterprises are small scale of production, only the demand for larger species, such as dump truck, tractor, semi-trailer, Huo Xiang-car, flatbed container products such as large-volume production.
Some enterprises have not only domestic car production base is also a dedicated car production (such as FAW, Dongfeng's production truck, semitrailer tractor, an ambulance company Gold Cup, South East (Fujian) Post production car, truck, etc.