江鈴15米三節(jié)臂高空作業(yè)車(chē)改裝設(shè)計(jì)（舉升、吊斗部分）【7張CAD圖紙+PDF圖】

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本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 江鈴 15 米三節(jié)臂高空作業(yè)車(chē)改裝設(shè)計(jì) 系部名稱： 汽車(chē)與交通工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 車(chē)輛工程 BW07-8 學(xué)生姓名： 金 鑫 指導(dǎo)教師： 齊曉杰 職 稱： 教 授 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二一一年六月 The Graduation Design for Bachelors Degree GK Modified and Design of Jiang Ling Fifteen Miter Aerial platform truck Candidate：Jin Xin Specialty：Vehicle Engineering Class： BW07-8 Supervisor： Prof. Qi Xiao jie Heilongjiang Institute of Technology 2011-06Harbin 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 文中主要對(duì) JX1060TSG23 高空作業(yè)車(chē)的二類(lèi)底盤(pán)的選型和整體布置、動(dòng)力傳動(dòng) 裝置設(shè)計(jì)分析、工作裝置設(shè)計(jì)分析進(jìn)行整車(chē)穩(wěn)定性校核。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求及其技術(shù)參數(shù)的要求，其設(shè)計(jì)思路為：根據(jù)高空作業(yè)車(chē)的舉升質(zhì)量 要求，確定升降機(jī)的結(jié)構(gòu)方案，然后確定汽車(chē)底盤(pán)及車(chē)輛的總體布置和控制系統(tǒng)。 在設(shè)計(jì)說(shuō)明中，首先對(duì)升降機(jī)不同結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了比較，得出了設(shè)計(jì)方案，然后 對(duì)負(fù)載進(jìn)行分析計(jì)算，選擇確定了整車(chē)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，然后根據(jù)負(fù)載和使用狀況進(jìn)行液 壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 文中主要完成的是JX1060TSG23高空作業(yè)車(chē)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及傳動(dòng)裝置工作裝置 的詳細(xì)設(shè)計(jì)。高空作業(yè)車(chē)設(shè)計(jì)時(shí)按4單元展開(kāi)，所有的設(shè)計(jì)工作都是圍繞這4個(gè)單元展 開(kāi)的。選用合適平臺(tái)動(dòng)力傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)工作裝置設(shè)計(jì)整車(chē)穩(wěn)定性校核 關(guān)鍵詞：高空作業(yè)車(chē)；動(dòng)力傳動(dòng)裝置；工作裝置；穩(wěn)定性 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) II ABSTRACT Focuses on JX1060TSG23 aerial second class chassis selection and the overall layout, power transmission equipment design analysis, work equipment design analysis and analysis, the last vehicle stability check. According to design requirements and technical parameters of the requirements, design ideas are as follows: under the aerial lift vehicle quality requirements, to determine the structure of the lift program, and then determine the vehicle chassis and the overall layout. In the design specification, the first lift programs with different structures are compared, obtained design program, then loads analysis and calculation, select the vehicle to determine the structural parameters and based load and use the situation to the hydraulic system design. In the main text to complete the JX1060TSG23 Aerial overall structural design, hydraulic circuit design and gear detailed design of working device. Aerial vehicles designed to start by 4 units, all of the design work around these six units started. choose the right platformPower Transmission DeviceWorking Device typevehicle stability check Key words: Aerial work; Power transmission devices; Working devices; Control system; Stability 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 摘要 AbstractII 第 1 章 緒 論 1 1.1 選題的目的及意義 1 1.2 高空作業(yè)車(chē)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況 1 1.2.1 高空作業(yè)車(chē)的國(guó)外發(fā)展趨勢(shì)與動(dòng)向 1 1.2.2 高空作業(yè)車(chē)發(fā)展動(dòng)向 2 1.3 高空作業(yè)車(chē)的組成及功用 3 1.3.1 工作裝置 4 1.3.2 動(dòng)力裝置 5 1.4 設(shè)計(jì)目標(biāo)和主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 6 第 2 章 高空作業(yè)車(chē)總體布置 7 2.1 高空作業(yè)車(chē)底盤(pán)的選擇 7 2.1.1 二類(lèi)底盤(pán)選擇依據(jù) 7 2.1.2 選擇二類(lèi)底盤(pán)要求 7 2.2 總體尺寸和主要參數(shù)確定 9 2.2.1 尺寸參數(shù)的確定 9 2.2.2 質(zhì)量參數(shù)的確定 9 2.2.3 總質(zhì)量 ma9 2.2.4 高空作業(yè)車(chē)平臺(tái)作業(yè)工作狀態(tài)圖 9 2.3 主要機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)述 10 2.4 本章小結(jié) 11 第 3 章 高空作業(yè)車(chē)總體設(shè)計(jì) 12 3.1 工作裝置設(shè)計(jì)與分析 12 3.1.1 舉升機(jī)構(gòu) 12 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3.1.2 支腿機(jī)構(gòu) 13 3.1.3 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 16 3.1.4 作業(yè)平臺(tái)及調(diào)平機(jī)構(gòu) 17 3.1.5 操作及安全防護(hù)裝置 18 3.2 動(dòng)力傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)與分析 19 3.2.1 設(shè)計(jì)要求 19 3.2.2 動(dòng)力傳動(dòng)裝置類(lèi)型 20 3.3 本章小結(jié) 20 第 4 章 工作裝置設(shè)計(jì)計(jì)算 21 4.1 舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 21 4.1.1 設(shè)計(jì)步驟 21 4.1.2 舉升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)范圍的確定 21 4.2 工作臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和主要尺寸確定 21 4.2.1 工作臂金屬材料的選擇 21 4.2.2 工作臂尺寸確定 22 4.3 確定油缸鉸點(diǎn)的位置 23 4.3.1 確定上臂油缸鉸點(diǎn)的位置 24 4.3.2 確定中臂油缸鉸點(diǎn)的位置 24 4.3.3 確定下臂油缸鉸點(diǎn)的位置 24 4.4 上臂截面尺寸的確定 25 4.4.1 上臂的強(qiáng)度計(jì)算 25 4.5 中臂截面尺寸的確定 30 4.5.1 中臂的強(qiáng)度計(jì)算 32 4.6 下臂截面尺寸的確定 36 4.6.1 下臂的強(qiáng)度計(jì)算 36 4.7 轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 45 4.7.1 轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu) 45 4.7.2 轉(zhuǎn)臺(tái)受力分析 47 4.7.3 轉(zhuǎn)臺(tái)的自重 G 48 4.8 支腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 49 4.8.1 支腿跨距的確定 49 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4.8.2 支腿腳接地面積確定 52 4.9 本章小結(jié) 52 第 5 章 高空作業(yè)車(chē)穩(wěn)定性能分析 53 5.1 支腿壓力的計(jì)算 53 5.2 轉(zhuǎn)臺(tái)支承裝置的計(jì)算載荷 56 5.2.1 轉(zhuǎn)臺(tái)工作情況 56 5.2.2 轉(zhuǎn)臺(tái)支撐情況計(jì)算 56 5.2.3 轉(zhuǎn)盤(pán)式回轉(zhuǎn)支承裝置的計(jì)算 57 5.2.4 按承載能力曲線選取合適的回轉(zhuǎn)支承型號(hào) 58 5.3 本章小結(jié) 61 結(jié) 論62 參考文獻(xiàn)63 致 謝64 附 錄 65 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒 論 汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)效益不只是汽車(chē)本身，而是集中表現(xiàn)在汽車(chē)的使用和流通的 全過(guò)程中，隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展必然是汽車(chē)運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，從而對(duì)專(zhuān)用汽車(chē)的性能要 求也越來(lái)越高，使用越來(lái)越專(zhuān)門(mén)化，品種也越來(lái)越多。并且社會(huì)對(duì)汽車(chē)的運(yùn)輸效率和 經(jīng)濟(jì)性以及各種功能的要求也越來(lái)越高，這些是運(yùn)輸工具專(zhuān)用化發(fā)展成為必然趨勢(shì)。 我國(guó)對(duì)“專(zhuān)用汽車(chē) ”術(shù)語(yǔ)于 1989 年已經(jīng)制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn) ZBT50004-89 專(zhuān)用 汽車(chē)的術(shù)語(yǔ)及其定義。定義內(nèi)容為“裝置有專(zhuān)用設(shè)備，具備有專(zhuān)用功能，用于承擔(dān)專(zhuān) 門(mén)運(yùn)輸任務(wù)或?qū)ｍ?xiàng)作業(yè)的汽車(chē)和汽車(chē)列車(chē)”。ZBT50004-89 標(biāo)準(zhǔn)還將國(guó)產(chǎn)專(zhuān)用汽車(chē)劃 分為廂式汽車(chē)、罐式汽車(chē)、專(zhuān)用自卸汽車(chē)、起重舉升汽車(chē)、倉(cāng)柵汽車(chē)和特種結(jié)構(gòu)汽車(chē) 等六大類(lèi)。 本設(shè)計(jì)所研究的折疊臂式高空作業(yè)車(chē)為起重舉升汽車(chē)的一種。 1.1 選題的目的及意義 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(chē)的需求越來(lái)越多，要 求工作范圍也越來(lái)越廣泛。 高空作業(yè)車(chē)提高了機(jī)械化程度，減少了勞動(dòng)消耗，降低了成本，縮短了工作時(shí)間， 提高了工作效率并且以滿足各種特殊需要。 經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前高空作業(yè)車(chē)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)，為使高空作業(yè)車(chē)能夠完善其結(jié)構(gòu)和性能， 提高高空作業(yè)車(chē)的功能，形成小批量生產(chǎn)。本設(shè)計(jì)將對(duì)高空作業(yè)車(chē)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。 1.2 高空作業(yè)車(chē)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況 高空作業(yè)車(chē)的分類(lèi)方式有好多種，按臂架的展開(kāi)方式分類(lèi)，有折疊式和伸縮式及 混合式三種;按臂架的形狀分類(lèi)有，直臂式和曲臂式;按驅(qū)動(dòng)方式分類(lèi)，有自動(dòng)式、拖 動(dòng)式和手動(dòng)式等等。 1.2.1 高空作業(yè)車(chē)的國(guó)外發(fā)展趨勢(shì)與動(dòng)向 國(guó)外高空作業(yè)機(jī)械屬新興行業(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。但是發(fā)展速度很快，隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，尤其是 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 電子技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用，是高空作業(yè)更加智能化，更加人性化，操作更加方便， 更加安全的方向發(fā)展，采用自動(dòng)化控制，高空作業(yè)車(chē)的微動(dòng)性能好，定位也來(lái)越來(lái)越 準(zhǔn)確。 國(guó)外高空作業(yè)機(jī)械，發(fā)展迅速，技術(shù)水平不斷提高。我國(guó)在其主要差距在設(shè)計(jì)方 法。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，微機(jī)自動(dòng)程序控制 以及機(jī)電一體化問(wèn)題等和國(guó)外有很大的差距。 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 。 目前，專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)高空作業(yè)機(jī)械的公司比較少。近年來(lái)，由于汽車(chē)起重機(jī)銷(xiāo)售量下 降及市場(chǎng)平淡，一批汽車(chē)起重制造公司，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。 撫順起重機(jī)械總廠生產(chǎn)的 CDZ32 型登高平臺(tái)消防車(chē)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(chē)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(chē)的空白。盡管我國(guó) 在折疊臂式高空作業(yè)車(chē)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(lèi)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。 為了提高我國(guó)高空作業(yè)的生產(chǎn)水平，從目前的狀況來(lái)看應(yīng)首先從如下的幾個(gè)方面 來(lái)進(jìn)行。 1、解決工程汽車(chē)底盤(pán)問(wèn)題，這樣才可使高空作業(yè)車(chē)輕便、可靠，使用上既靈活 又可承擔(dān)繁重的工作任務(wù)； 2、提高液壓元件的制造質(zhì)量，這樣就可以提高使用壽命和可靠性，相應(yīng)的也就 提高了高空作業(yè)車(chē)的質(zhì)量和性能； 3、改變高空作業(yè)車(chē)的生產(chǎn)方式，向規(guī)模化模塊化發(fā)展，這不但可保證質(zhì)量還可 降低成本； 4、要擴(kuò)大新型高空作業(yè)車(chē)的使用范圍，可刺激本行業(yè)的發(fā)展，并投入力量加強(qiáng) 對(duì)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)； 5、應(yīng)用現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法和手段對(duì)現(xiàn)有的產(chǎn)品進(jìn)行改造。 在目前的高空作業(yè)車(chē)的生產(chǎn)水平上，改進(jìn)高空作業(yè)車(chē)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)械具有重大的意義。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 1.2.2 高空作業(yè)車(chē)發(fā)展動(dòng)向 高空作業(yè)車(chē)的發(fā)展主要?jiǎng)酉蚴菍?shí)現(xiàn)六化、三性，以提高高空作業(yè)機(jī)械的適用性。 六化:即液壓化、最優(yōu)化、輕量化、機(jī)電液一體化、通用化、系列化。 三性：可靠性、安全性和舒適性。 1.3 高空作業(yè)車(chē)的組成及功用 高空作業(yè)車(chē)是用來(lái)運(yùn)送工作人員和使用器材到達(dá)指定現(xiàn)場(chǎng)并進(jìn)行作業(yè)的專(zhuān)用汽車(chē)。 高空作業(yè)車(chē)除底盤(pán)部分外，為實(shí)現(xiàn)高空作業(yè)功能，還有動(dòng)力傳動(dòng)裝置、工作裝置、 安全裝置及控制系統(tǒng)等。 高空作業(yè)車(chē)是用來(lái)運(yùn)送工作人員和工作裝備到指定高度進(jìn)行作業(yè)的特種車(chē)輛，是 將高工作裝置安裝在汽車(chē)底盤(pán)上組成的。工作裝置包括工作臂、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、副車(chē)架、 工作斗、液壓系統(tǒng)和操縱裝置等 2。現(xiàn)在的高空作業(yè)裝置具有操作平順、工作穩(wěn)定、 自動(dòng)調(diào)速、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了空中作業(yè)的工作效率。高空作業(yè)車(chē)是利用汽 車(chē)底盤(pán)作為行走機(jī)構(gòu)，具有汽車(chē)的形勢(shì)通過(guò)性能，機(jī)動(dòng)靈活，行駛速度高，可快速轉(zhuǎn) 移，轉(zhuǎn)移到工作場(chǎng)地后能迅速投入工作 3。 折疊臂式高空作業(yè)車(chē)中外觀如圖 1.1 所示。 高空作業(yè)車(chē)正常進(jìn)行作業(yè)，需要工作裝置、動(dòng)力裝置與控制系統(tǒng)三部分。這三個(gè) 部分的組成及其作用分述如下： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 圖 1.1 高空作業(yè)車(chē) 1.3.1 工作裝置 工作裝置為實(shí)現(xiàn)高空作業(yè)車(chē)不同的運(yùn)動(dòng)要求而設(shè)置的。高空作業(yè)車(chē)一般設(shè)有變幅 機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、平衡機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)。依靠變幅機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)載人工作斗在 兩個(gè)水平和垂直方向的移動(dòng)；依靠平衡機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)工作斗和水平面之間的夾角保持不變， 依靠行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移工作場(chǎng)所。 高空作業(yè)車(chē)的工作裝置包括支腿機(jī)構(gòu)、舉升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、作業(yè)平臺(tái)及其調(diào)平 機(jī)構(gòu)。 金屬結(jié)構(gòu)是高空作業(yè)車(chē)的重要組成部分。高空作業(yè)車(chē)的各工作機(jī)構(gòu)的零部件都是 安裝或支承在這些金屬結(jié)構(gòu)上的。金屬結(jié)構(gòu)是高空作業(yè)車(chē)的骨架。它承受高空作業(yè)車(chē) 的自重以及作業(yè)時(shí)的各種外載荷。組成高空作業(yè)車(chē)金屬結(jié)構(gòu)的構(gòu)件較多，其重量通常 占整機(jī)重量的一半以上，耗鋼量大。因此，高空作業(yè)車(chē)金屬結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，對(duì)減輕 高空作業(yè)車(chē)自重，提高作業(yè)性能，節(jié)約鋼材，提高高空作業(yè)車(chē)的可靠性都有重要意義。 支腿機(jī)構(gòu)是大多數(shù)高空作業(yè)車(chē)所必備的工作裝置，目前均采用液壓支腿。這類(lèi)裝 置時(shí)從外接動(dòng)力驅(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 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 缸，實(shí)現(xiàn)支腿伸縮。在作業(yè)車(chē)的兩側(cè)，一般備有操縱機(jī)構(gòu)，可以使前、后、左、右四 個(gè)液壓支腿單獨(dú)的伸出或縮回，所以即使在不平整或者傾斜的地面上，也能把車(chē)體調(diào) 整到水平狀態(tài)，安全作業(yè)。 舉升機(jī)構(gòu)的作用是實(shí)現(xiàn)作業(yè)平臺(tái)的升降和變幅，變幅是指改變工作斗到回轉(zhuǎn)中心 軸線之間的距離，這個(gè)距離稱為幅度。其結(jié)構(gòu)型式有垂直升降式和動(dòng)臂式。 垂直升降式舉升機(jī)構(gòu)按轉(zhuǎn)動(dòng)方式，可分為液壓傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)；按其結(jié)構(gòu)分交叉 剪刀式和套筒式交叉見(jiàn)導(dǎo)師是按交叉布置，鉸接成剪刀形的連桿框架結(jié)構(gòu)，當(dāng)改變連 桿交叉的角度就可以實(shí)現(xiàn)升降運(yùn)動(dòng)。套筒有桁架式、箱式和圓筒式等型式，通過(guò)多節(jié) 套筒的伸縮完成升降運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)方式也可以采用液壓傳動(dòng)和鋼絲滑輪傳動(dòng)，垂直升降 式舉升機(jī)構(gòu)作業(yè)高度有限，工作范圍小，但作業(yè)平臺(tái)較大，且支撐穩(wěn)定。 動(dòng)臂式舉升機(jī)構(gòu)可以分為伸縮臂式或直臂式、折疊式或者曲臂式、伸縮和折疊混 合組成的混合臂式等三種型式。伸縮臂式是由多節(jié)套裝、可伸縮的箱形臂結(jié)構(gòu)，包括 基本臂和伸縮臂兩部分。伸縮臂可以一節(jié)或多節(jié)，各節(jié)間裝有液壓缸，液壓缸工作是， 各節(jié)臂可以伸縮，從而改變臂架的長(zhǎng)度。整個(gè)臂架系統(tǒng)職稱在液壓缸底部的鉸支座和 變幅液壓缸的兩端，通過(guò)變幅液壓缸的伸縮實(shí)現(xiàn)臂架擺動(dòng)，從而達(dá)到變幅和升降的目 的，這種型式的最大作業(yè)高度可達(dá)6080m。折臂式是由多節(jié)箱型臂折疊而成，一般 采用23節(jié)折疊臂組成，折疊方式可分為上折式和下折式兩種，各節(jié)臂的折疊和展開(kāi) 都是由各節(jié)液壓缸完成，這種型式的舉升機(jī)構(gòu)可以完成一定高度和幅度的作業(yè)，還可 以完成地平面以下空間的作業(yè)?；旌媳凼脚e升機(jī)構(gòu)是由折疊臂式和伸縮式混合組成， 這種型式組合上訴兩種舉升機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，使這種型式的舉升機(jī)構(gòu)具有更大的作業(yè)空間。 高空作業(yè)車(chē)變幅是指改變工作斗到回轉(zhuǎn)中心軸線之間的距離，這個(gè)距離稱為幅度。 變幅機(jī)構(gòu)擴(kuò)大了高空作業(yè)車(chē)的作業(yè)范圍，由垂直上下的直線作業(yè)范圍擴(kuò)大為一個(gè)面的 作業(yè)范圍。高空作業(yè)車(chē)變幅機(jī)構(gòu)一般采用液壓油缸變幅。高空作業(yè)車(chē)的一部分（一般 指上車(chē)部分或回轉(zhuǎn)部分）相對(duì)于另一部分（一般指下車(chē)部分或非回轉(zhuǎn)部分）做相對(duì)的 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)稱為回轉(zhuǎn)。為實(shí)現(xiàn)高空作業(yè)車(chē)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而設(shè)置的機(jī)構(gòu)稱為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。它是 由液壓馬達(dá)經(jīng)減速器將動(dòng)力傳遞到回轉(zhuǎn)小齒輪上，小齒輪既作自轉(zhuǎn)又作沿著固定在底 架上的回轉(zhuǎn)支承大齒圈公轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)整個(gè)上車(chē)部分回轉(zhuǎn)。有了回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而使高 空作業(yè)車(chē)從面作業(yè)范圍又?jǐn)U大為一定空間的作業(yè)范圍。高空作業(yè)車(chē)在工作臂起伏時(shí)， 工作斗與水平面夾角必須保持相對(duì)穩(wěn)定，才能保證工作人員正常工作。平衡機(jī)構(gòu)就是 為了實(shí)現(xiàn)這一功能。對(duì)于伸縮臂或混合臂型式的高空作業(yè)車(chē)，通常有自重平衡、液壓 伺服缸平衡、電液平衡幾種方式。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 高空作業(yè)車(chē)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)一般采用全回轉(zhuǎn)式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，一般是由液壓馬達(dá)帶動(dòng)具有 減速作用的機(jī)械回轉(zhuǎn)裝置旋動(dòng)?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)部分和作業(yè)平臺(tái)均安裝在回轉(zhuǎn)支撐轉(zhuǎn) 臺(tái)上?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的機(jī)械傳動(dòng)型式有蝸桿渦輪傳動(dòng)、行星齒輪傳動(dòng)等。 高空作業(yè)車(chē)的行走機(jī)構(gòu)就是通用或?qū)Ｓ闷?chē)底盤(pán)。 工作臂、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、副車(chē)架（車(chē)架大梁，門(mén)架、支腿等），金屬結(jié)構(gòu)是高空作業(yè) 車(chē)的重要組成部分。高空作業(yè)車(chē)的各工作機(jī)構(gòu)的零部件都是安裝或支承在這些金屬結(jié) 構(gòu)上的。金屬結(jié)構(gòu)是高空作業(yè)車(chē)的骨架。它承受高空作業(yè)車(chē)的自重以及作業(yè)時(shí)的各種 外載荷。組成高空作業(yè)車(chē)金屬結(jié)構(gòu)的構(gòu)件較多，其重量通常占整機(jī)重量的一半以上， 耗鋼量大。因此，高空作業(yè)車(chē)金屬結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，對(duì)減輕高空作業(yè)車(chē)自重，提高作 業(yè)性能，節(jié)約鋼材，提高高空作業(yè)車(chē)的可靠性都有重要意義。 1.3.2 動(dòng)力裝置 動(dòng)力裝置是高空作業(yè)車(chē)的動(dòng)力源。由于高空作業(yè)車(chē)采用汽車(chē)底盤(pán)作為行走機(jī)構(gòu)， 通常不再另外設(shè)置動(dòng)力源，而是直接采用汽車(chē)底盤(pán)發(fā)動(dòng)機(jī)作為整車(chē)的動(dòng)力源。路燈安 裝裝置需要的功率不大，一般約 1020KW，而載重汽車(chē)底盤(pán)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率根據(jù)載重 量不同從 50KW 一直到 150KW 以上，且 高空作業(yè)車(chē)工作時(shí)不允許底盤(pán)行駛，因 此底盤(pán)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力足以保證高空作業(yè)車(chē)工作裝置工作。因?yàn)楦呖兆鳂I(yè)車(chē)工作裝置需 要功率不大，通常高空作業(yè)車(chē)采用變速箱取力方式，通過(guò)安裝在底盤(pán)變速箱側(cè)面的取 力器取出發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，并驅(qū)動(dòng)液壓油泵向高空作業(yè)裝置供油。取力系統(tǒng)中還設(shè)置控 制裝置，在底盤(pán)行駛時(shí)，取力器沒(méi)有輸出，液壓油泵不工作，需要進(jìn)行高空作業(yè)時(shí)， 取力器輸出，油泵工作。 1.4 設(shè)計(jì)目標(biāo)和主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 本設(shè)計(jì)目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種最大舉升高度為 15m，舉升質(zhì)量 400Kg 的高空作業(yè)車(chē)。 本設(shè)計(jì)的主要研究?jī)?nèi)容有：支腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)以及整車(chē)的 整體布置。 主要解決的問(wèn)題有：二類(lèi)底盤(pán)的選擇、高空作業(yè)車(chē)的總體布置、工作裝置的設(shè)計(jì)、 整車(chē)性能計(jì)算。 設(shè)計(jì)技術(shù)路線安排如下： 1、方案設(shè)計(jì)與分析； 2、二類(lèi)底盤(pán)選型； 3、總體布置設(shè)計(jì)； 4、工作裝置設(shè)計(jì)； 5、高空作業(yè)車(chē)穩(wěn)定性能計(jì)算。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 第 2 章 高空作業(yè)車(chē)總體布置 2.1 高空作業(yè)車(chē)底盤(pán)的選擇 2.1.1 二類(lèi)底盤(pán)選擇依據(jù) 根據(jù)我國(guó)目前生產(chǎn)的各類(lèi)型專(zhuān)用車(chē)輛的基本模式，大多是為了滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)某一 服務(wù)領(lǐng)域的特定使用要求，主要是在已定型的基本車(chē)型底盤(pán)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行車(chē)身及工 作裝置的設(shè)計(jì)，與此同時(shí)對(duì)底盤(pán)各總成的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行局部的更改設(shè)計(jì)與合理匹配， 以達(dá)到滿足使用需求的較為理想的整車(chē)性能 11。 因此，專(zhuān)用汽車(chē)性能的好壞直接取決于專(zhuān)用汽車(chē)底盤(pán)的好壞，通常專(zhuān)用車(chē)輛所采 用的基本底盤(pán)按結(jié)構(gòu)分可分為二、三、四類(lèi)底盤(pán)。二類(lèi)底盤(pán)是在整車(chē)基礎(chǔ)上去掉貨廂， 三類(lèi)底盤(pán)是從整車(chē)上去掉駕駛室與貨廂，四類(lèi)底盤(pán)是在三類(lèi)底盤(pán)的上去掉車(chē)架總成剩 下的散件。 汽車(chē)底盤(pán)的選擇主要是根據(jù)專(zhuān)用汽車(chē)的類(lèi)型、用途、裝載質(zhì)量、使用條件、專(zhuān)用 汽車(chē)的性能指標(biāo)、專(zhuān)用設(shè)備或裝置的外形、尺寸、動(dòng)力匹配等決定，目前，幾乎 80% 以上的專(zhuān)用車(chē)輛采用二類(lèi)底盤(pán)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。采用二類(lèi)汽車(chē)底盤(pán)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)工作重 點(diǎn)是整車(chē)總體布置和工作裝置設(shè)計(jì)，對(duì)底盤(pán)僅作性能適應(yīng)性分析和必要的強(qiáng)度校核， 以確保改裝后的整車(chē)性能基本與原車(chē)接近。 2.1.2 選擇二類(lèi)底盤(pán)要求 在汽車(chē)底盤(pán)選型方面，一般應(yīng)滿足下述要求： 1、適用性 對(duì)于專(zhuān)用改裝車(chē)底盤(pán)應(yīng)適用于專(zhuān)用汽車(chē)特殊功能的要求，并以此為主要目標(biāo)進(jìn)行 改裝造型設(shè)計(jì)。 2、可靠性 所選用汽車(chē)底盤(pán)要求工作可靠，出現(xiàn)故障的幾率少，零部件要有足夠的強(qiáng)度和壽 命。且同一車(chē)型各總成零部件的壽命應(yīng)趨于平衡。 3、先進(jìn)性 應(yīng)使用整車(chē)在動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性、行駛平順性及通過(guò)性等基本性能指 標(biāo)和功能方面達(dá)到同類(lèi)車(chē)型的先進(jìn)水平的汽車(chē)底盤(pán)。而且在專(zhuān)用性能上要滿足國(guó)家或 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 4、方便性 所選用的底盤(pán)要求便于安裝、檢查保養(yǎng)和維修，處理好結(jié)構(gòu)緊湊與裝配調(diào)試空間 合理的矛盾。 在選用底盤(pán)時(shí)，除了上述因素外，還有以下兩個(gè)和重要的方面，一是汽車(chē)底盤(pán)價(jià) 格，它是專(zhuān)用汽車(chē)購(gòu)置成本中很大的部分，一定要考慮到用戶可以接受。這也涉及到 專(zhuān)用汽車(chē)產(chǎn)品能否很快的占有市場(chǎng)，企業(yè)能否增加效益問(wèn)題。二是汽車(chē)底盤(pán)供貨要有 來(lái)源，所選用的底盤(pán)在市場(chǎng)上必須具有一定的保有量。 表 2.1 JX1060TSG23 底盤(pán)參數(shù) 江鈴 15 米三節(jié)臂高空作業(yè)車(chē)主要技術(shù)型號(hào)參數(shù)介紹 江鈴 15 米三節(jié)臂高空作業(yè)車(chē) 主要技術(shù)參數(shù) 產(chǎn)品名稱： 江鈴 15 米三節(jié)臂高空作業(yè)車(chē) 外型尺寸： 724019502995(mm) 底盤(pán)型號(hào)： JX1060TSG23 貨廂尺寸： (mm) 總質(zhì)量： 5615(Kg) 接近/離去角： 27/14() 額定質(zhì)量： (Kg) 前懸后懸： 1015/1855(mm) 整備質(zhì)量： 5290(Kg) 最高車(chē)速： 95(km/h) 發(fā)動(dòng)機(jī)： JX493ZLQ3，JX493ZLQ3A 排量： 2771，2771(ml) 功率： 85，75(kw) 生產(chǎn)廠家： 江鈴汽車(chē)股份有限公司，江鈴汽車(chē)股份有限公司 排放標(biāo)準(zhǔn)： GB17691-2005 國(guó), GB3847-2005 軸數(shù)： 2 前輪距： 1385/1425(mm) 軸距： 3360 后輪距： 1425(mm) 輪胎數(shù)： 6 輪胎規(guī)格： 7.00R16LT 燃料種類(lèi)： 柴油 彈簧片數(shù)： 7/5+5 軸荷： 1960/3655 駕駛室乘人數(shù)： 2+3 整車(chē)備注： 前伸 750mm,后伸 260mm. 專(zhuān)用性能： 1、我公司生產(chǎn)的高空作業(yè)車(chē)關(guān)鍵件靠性高，性能優(yōu)良，使用壽命長(zhǎng)。 2、隨車(chē)安裝四個(gè)液壓支腿，以保證整車(chē)在操作時(shí)的穩(wěn)定性與安全性。 3、高空作業(yè)車(chē)支腿與工作臂互鎖，防止誤操作過(guò)位。支腿跨距大，穩(wěn)定性好，可同時(shí)或 單獨(dú)操作。 4、具有限位功能，危險(xiǎn)工況報(bào)警，安全性能卓越。 5、我公司生產(chǎn)的高空作業(yè)車(chē)可雙向 360連續(xù)回轉(zhuǎn)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上底盤(pán)的種類(lèi)多、品種全，因?yàn)榻夥藕蜄|風(fēng)系列底盤(pán)性能好，價(jià)格 便宜，市場(chǎng)保有量大，在載重量圍 910t 的中型汽車(chē)，選用的底盤(pán)多為解放和東風(fēng)系 列的產(chǎn)品。東風(fēng)汽車(chē)有限公司生產(chǎn)的 JX1060TSG23 系列二類(lèi)底盤(pán)是東風(fēng)汽車(chē)有限公 司長(zhǎng)頭九噸底盤(pán)，采用東風(fēng)汽車(chē)有限公司成熟總成，經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，各總成匹配合理， 通用性強(qiáng)。表 3.1 為 JX1060TSG23 底盤(pán)的部分參數(shù)列表。市場(chǎng)價(jià)格經(jīng)濟(jì)和在市場(chǎng)上 的占有率高，因此，JX1060TSG23 底盤(pán)是最佳選擇，適合于高空作業(yè)車(chē)車(chē)改裝設(shè)計(jì)， 所以選擇 JX1060TSG23 底盤(pán)作為本次設(shè)計(jì)汽車(chē)所用底盤(pán)。 2.2 總體尺寸和主要參數(shù)確定 2.2.1 尺寸參數(shù)的確定 高空作業(yè)車(chē)都是在二類(lèi)底盤(pán)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝而成，主要尺寸參數(shù)原則上應(yīng)與原 車(chē)底盤(pán)尺寸相同，保證性能參數(shù)與原車(chē)基本保持不變。只有整車(chē)的高度由于舉升機(jī)構(gòu) 高于車(chē)頭的頂部，所以整車(chē)的高度會(huì)有所增加。 2.2.2 質(zhì)量參數(shù)的確定 1、 額定裝載質(zhì)量 me 對(duì)于作業(yè)型專(zhuān)用汽車(chē)，如起重舉升汽車(chē)、高空作業(yè)車(chē)等，總質(zhì)量主要由改裝后的 汽車(chē)底盤(pán)質(zhì)量和專(zhuān)用工作裝置質(zhì)量確定，無(wú)需考慮裝載質(zhì)量 10。 2、 整車(chē)整備質(zhì)量 m0 整車(chē)整備質(zhì)量是指專(zhuān)用汽車(chē)帶有全部工作裝置及底盤(pán)所有的附屬設(shè)備，加滿油和 水，但未載人和載貨時(shí)整車(chē)質(zhì)量。參考同類(lèi)高空作業(yè)車(chē)的整車(chē)整備質(zhì)量 m0，在此基 礎(chǔ)上在增加工作裝置的質(zhì)量，便可估算高空作業(yè)車(chē)的整車(chē)整備質(zhì)量 m0。 高空作業(yè)車(chē)的整車(chē)整備質(zhì)量約為： kg (2.1) 4650130m 式中：底盤(pán)整備質(zhì)量3000kg，工作裝置質(zhì)量1650kg 2.2.3 總質(zhì)量 ma 所謂總質(zhì)量是指專(zhuān)用汽車(chē)整備齊全，滿載（規(guī)定值）貨物及乘員時(shí)的質(zhì)量。 總質(zhì)量計(jì)算公式為： kg (2.2)485364500pa 式中：m p乘員質(zhì)量（kg） ，按每人 65kg 計(jì)。 2.2.4 高空作業(yè)車(chē)平臺(tái)作業(yè)工作狀態(tài)圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 2.2 表示的是高空作業(yè)車(chē)的舉升高度和水平作業(yè)范圍，此設(shè)計(jì)的最大作業(yè)高度 為 12m，轉(zhuǎn)臺(tái)可以進(jìn)行 360旋轉(zhuǎn)，可以進(jìn)行大范圍的作業(yè)，并且可以越過(guò)障礙物進(jìn) 行路燈的安裝維修工作。工作臺(tái)部分的最大載荷為 400kg，并可以保持水平狀態(tài)。 圖 2.2 高空作業(yè)車(chē)平臺(tái)作業(yè)工作狀態(tài)圖 2.3 主要機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)述 1、高空作業(yè)工作臂 高空作業(yè)工作臂包括上臂和下臂。行使?fàn)顟B(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)工作臂分別有上下臂油缸舉升至一定高度，將工作人員送至工作位置。 上臂和下臂、下臂和轉(zhuǎn)臺(tái)鉸接處均設(shè)有專(zhuān)門(mén)的滑動(dòng)軸承，保證工作臂轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)阻力小， 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。 2、工作平臺(tái) 工作平臺(tái)的作用是將高空作業(yè)人員和必要的工具送至空中，并作為工作人員空中 作業(yè)的場(chǎng)所。本高空作業(yè)車(chē)的工作平臺(tái)采用鋼管焊接框架結(jié)構(gòu)，周?chē)O(shè)有護(hù)攔，右側(cè) 護(hù)攔開(kāi)有側(cè)門(mén)，方便人員進(jìn)出，平臺(tái)底版采用防滑的花紋鋁板，平臺(tái)周圈下部設(shè)有護(hù) 圍，防止工具或其它物品掉落。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 3、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由液壓馬達(dá)、回轉(zhuǎn)減速機(jī)以及回轉(zhuǎn)小齒輪、回轉(zhuǎn)支承等組成。進(jìn)行回轉(zhuǎn) 時(shí)，液壓馬達(dá)輸出動(dòng)力，通過(guò)回轉(zhuǎn)減速機(jī)減速后帶動(dòng)輸出軸上的小齒輪旋轉(zhuǎn)，小齒輪 與回轉(zhuǎn)支承的的齒圈嚙合，由于回轉(zhuǎn)支承的齒圈與車(chē)架剛性連接，因而回轉(zhuǎn)減速機(jī)帶 動(dòng)與之相連的轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)。 4、起升機(jī)構(gòu) 起升機(jī)構(gòu)由液壓馬達(dá)和起升減速機(jī)組成。其工作原理是：起升液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng) 起升減速機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)滾筒將鋼絲繩收進(jìn)或放出，實(shí)現(xiàn)重物的提升和下降。 5、動(dòng)力系統(tǒng) 高空作業(yè)車(chē)的動(dòng)力源為底盤(pán)發(fā)動(dòng)機(jī)，其動(dòng)力由取力器從底盤(pán)變速箱取出。取力器 和變速箱之間的動(dòng)力傳遞由機(jī)械式操縱系統(tǒng)控制，平時(shí)取力器與變速箱取力齒輪處于 斷開(kāi)狀態(tài)，當(dāng)進(jìn)行高空作業(yè)或起重作業(yè)時(shí)，操縱拉桿使取力器的滑移齒輪與變速箱的 輸出取力齒輪嚙合，取力器輸出軸帶動(dòng)油泵工作，從而將發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)為液壓能， 為系統(tǒng)提供動(dòng)力。 6、中心回轉(zhuǎn)接頭 中心回轉(zhuǎn)接頭由導(dǎo)電滑環(huán)、液壓滑環(huán)兩部分組成，它的作業(yè)是當(dāng)作業(yè)車(chē)進(jìn)行回轉(zhuǎn) 動(dòng)作時(shí)，作業(yè)車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)部分與固定部分的電路及液壓油路始終保持暢通。 7、液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)采用定量齒輪泵供油，系統(tǒng)工作壓力為 16MPa，油路中設(shè)有安全溢流 閥，保證系統(tǒng)安全。 液壓系統(tǒng)通過(guò)電液比例流量閥對(duì)工作臂油缸、回轉(zhuǎn)馬達(dá)和卷?yè)P(yáng)馬達(dá)供油，供油量 大小由比例閥控制，輸出流量與負(fù)荷變化無(wú)關(guān)，可使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定的工作速度，并且 能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。系統(tǒng)工作壓力由溢流閥調(diào)定。 支腿的收放由下車(chē)多路換向閥控制，下車(chē)多路換向閥可對(duì)各支腿的進(jìn)回油油路分 別控制，因此各支腿的伸縮量均可單獨(dú)調(diào)節(jié)，使作業(yè)車(chē)能夠適應(yīng)不同的路面狀況。 為了增加液壓系統(tǒng)的安全性，在下車(chē)附設(shè)了手動(dòng)泵作為應(yīng)急液壓源，當(dāng)主動(dòng)力源 發(fā)生故障時(shí)，可用手動(dòng)泵壓桿操縱手動(dòng)泵收回工作臂。 2.4 本章小結(jié) 本章的主要任務(wù)就是確定高空作業(yè)車(chē)的總體參數(shù)以及二類(lèi)底盤(pán)的選擇。首先根據(jù)實(shí)際 數(shù)據(jù)估算出高空作業(yè)車(chē)的總體參數(shù)，然后通過(guò)查閱資料將 JX1060TSG23 這種底盤(pán)的 參數(shù)進(jìn)行分析，從而選擇了 JX1060TSG23 底盤(pán)，將利用這一底盤(pán)實(shí)現(xiàn)本次的設(shè)計(jì)內(nèi) 容。另外還對(duì)高空作業(yè)車(chē)的主要機(jī)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)述。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 第 3 章 高空作業(yè)車(chē)總體設(shè)計(jì) 高空作業(yè)車(chē)由動(dòng)力傳動(dòng)裝置、工作裝置（支腿機(jī)構(gòu)、舉升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、作業(yè) 平臺(tái)及調(diào)平機(jī)構(gòu)）和控制系統(tǒng)等組成。 本章主要對(duì)高空作業(yè)車(chē)的各個(gè)機(jī)構(gòu)的方案進(jìn)行分析。 3.1 工作裝置設(shè)計(jì)與分析 高空作業(yè)車(chē)的工作裝置包括支腿機(jī)構(gòu)、舉升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、作業(yè)平臺(tái)及調(diào)平機(jī) 構(gòu)、操作及安全保護(hù)裝置等。 3.1.1 舉升機(jī)構(gòu) 舉升機(jī)構(gòu)的作用是實(shí)現(xiàn)作業(yè)平臺(tái)的升降和變幅，其結(jié)構(gòu)型式有交叉剪刀式、套筒 式、伸縮臂式和折疊臂式 5。 1、交叉剪刀式舉升機(jī)構(gòu) 交叉剪刀式舉升機(jī)構(gòu)是按交叉布置，鉸接成剪刀型的連桿框架結(jié)構(gòu)。當(dāng)改變連桿 交叉的角度時(shí)即實(shí)現(xiàn)升降運(yùn)動(dòng)，如圖 3.1（c）所示。連桿交叉角度的改變，可通過(guò)液 壓油缸活塞桿的伸縮或鋼絲繩的收放來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種舉升機(jī)構(gòu)能完成較低高度的作業(yè)， 工作平穩(wěn)，作業(yè)平臺(tái)較大，被廣泛的應(yīng)用于飛機(jī)、船舶制造、室內(nèi)維修、清潔電車(chē)線 路維修等作業(yè)場(chǎng)地。但是，這種作業(yè)車(chē)越障能力差、工作范圍小。 2、套筒式舉升機(jī)構(gòu) 套筒式舉升機(jī)構(gòu)通過(guò)多節(jié)套筒的伸縮完成升降運(yùn)動(dòng)，如圖 3.1（d）所示。驅(qū)動(dòng)方 式也可采用液壓傳動(dòng)或鋼絲繩滑輪傳動(dòng)，這種垂直升降式舉升機(jī)構(gòu)作業(yè)高度有限，工 作范圍小，但作業(yè)車(chē)平臺(tái)較大，且支撐穩(wěn)定。 (a) 伸縮式 (b) 折疊式 (c) 交叉剪式 (d) 套筒式 圖 3.1 高空作業(yè)車(chē)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 3、伸縮臂式舉升機(jī)構(gòu) 伸縮臂式舉升機(jī)構(gòu)由多節(jié)套裝、可伸縮的箱型臂構(gòu)成，如圖 3.1（a）所示。它包 括基本臂和伸縮臂兩部分。伸縮臂可為一節(jié)或多節(jié)，各節(jié)間裝有液壓缸。液壓缸工作 時(shí)，各節(jié)臂在液壓缸活塞桿的推動(dòng)下可沿導(dǎo)向元件（滑塊）上、下滑動(dòng)，從而改變臂 架的長(zhǎng)度。整個(gè)臂架系統(tǒng)支承在液壓缸底部的鉸支座和變幅液壓缸的兩端。通過(guò)變幅 液壓缸活塞桿的伸縮實(shí)現(xiàn)臂架擺動(dòng)，從而達(dá)到變幅與升降的目的。這種型式的臂架其 最大作業(yè)高度可達(dá) 6080 米。由于伸縮臂式舉升機(jī)構(gòu)可獲得較大的作業(yè)高度和變幅， 因此，被廣泛的應(yīng)用于各種高空作業(yè)車(chē)上。但是，這種作業(yè)車(chē)的越障能力差。 4、折疊臂式舉升機(jī)構(gòu) 折疊臂式舉升機(jī)構(gòu)由多節(jié)箱形臂折疊而成，如圖 3.1（b）所示。這種型式一般采 用 23 節(jié)折疊臂組成。其折疊的方式可分為上折式和下折式兩種。各節(jié)臂的折疊和展 開(kāi)運(yùn)動(dòng)由各節(jié)間液壓缸完成。這種型式的舉升機(jī)構(gòu)可完成一定高度和幅度的作業(yè)，另 外，下折式還可完成地平面以下的空間作業(yè)（如立交橋下橋梁的維修與裝飾） ，擴(kuò)大 了高空作業(yè)車(chē)的作業(yè)范圍。由于折疊臂式舉升機(jī)構(gòu)具有靈活多樣、適應(yīng)性好、越障能 力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，所以，應(yīng)用非常廣泛 11。 綜上所述，結(jié)合本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，采用折疊臂式舉升機(jī)構(gòu)較交叉剪刀式和套筒 式的工作范圍大、越障能力好，且折疊式舉升機(jī)構(gòu)較伸縮臂式舉升機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)具有靈活 多樣、適應(yīng)性好、越障能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。所以高空作業(yè)車(chē)的舉升機(jī)構(gòu)選定為折疊式舉升 機(jī)構(gòu)，其折疊臂數(shù)目為兩個(gè)，如圖 3.1（b）所示。 3.1.2 支腿機(jī)構(gòu) 支腿機(jī)構(gòu)是大多數(shù)高空作業(yè)車(chē)所必備的工作裝置，目前均采用液壓支腿。這類(lèi)裝 置是利用從汽車(chē)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 5。 液壓式支腿按數(shù)量來(lái)分有雙支腿和四支腿兩種。雙支腿的兩個(gè)支腳布置在起重裝 置下的車(chē)體兩側(cè)，起支撐點(diǎn)只有兩個(gè)，因而支撐能力低，穩(wěn)定性差。 1、單缸雙支腿 是用一個(gè)雙作用液壓缸來(lái)驅(qū)動(dòng)兩側(cè)支腿伸縮的。這種支腿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便， 但液壓缸行程長(zhǎng)，且是浮置于箱形長(zhǎng)槽內(nèi)，動(dòng)作慢，強(qiáng)度差，一般較少采用。 2、雙缸雙支腿 其各支腿均由單獨(dú)的液壓缸驅(qū)動(dòng)，其具有結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)作迅速，制成效能高等特 點(diǎn)。 3、四支腿 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 其中兩個(gè)支腿安裝在汽車(chē)的后部，另兩個(gè)支腿安裝在前后輪之間。在作業(yè)車(chē)的兩 側(cè)，一般具有操縱桿，可使前、后、左、右 4 個(gè)液壓支腿單獨(dú)地伸出或縮回，所以即 使在不平整或傾斜的地面上，也能把車(chē)調(diào)整到水平狀態(tài)，提高了整車(chē)作業(yè)時(shí)的穩(wěn)定性。 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。 4、蛙式支腿 圖 2.2 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 3.3） 。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 2.3 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。 圖 3.2 蛙式支腿 圖 3.3 蛙式支腿的運(yùn)動(dòng)示意圖 5、H 式支腿 如圖 3.4 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(chē)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 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 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 3.4 H 式支腿 6、X 式支腿 如圖 3.5 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 3.5(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(chē)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 10。 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(chē)的支腿機(jī)構(gòu)選擇 H 型支腿，如圖 3.5 所示。 （a） (b) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 圖 3.5 X 式支腿 3.1.3 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?；剞D(zhuǎn)平臺(tái)，俗稱為轉(zhuǎn) 臺(tái)，它是構(gòu)成輪式全回轉(zhuǎn)起重機(jī)的三大承載結(jié)構(gòu)件之一。常見(jiàn)的轉(zhuǎn)臺(tái)形式有:框架式、 單板加肋式、單墻大箱式、箱形立板式和箱形積木式等。轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)為高空作業(yè)車(chē)組成 的重要組成部分,屬于金屬結(jié)構(gòu)部分在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要綜合考慮轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)大小、轉(zhuǎn) 臺(tái)的選材、以及轉(zhuǎn)臺(tái)受到的力的大小 6 7。 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(pán)式，其中轉(zhuǎn)盤(pán) 式是一種較常用的形式。 轉(zhuǎn)盤(pán)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(pán)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(chē)的質(zhì)心，從而增大了汽車(chē)的穩(wěn)定性 6 7。 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(pán) 如圖 3.6 所示，單排球轉(zhuǎn)盤(pán)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(pán) 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(pán)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(pán)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(pán) 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(pán)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。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 4、高承載能力轉(zhuǎn)盤(pán) 在一些大型的起重舉升專(zhuān)用汽車(chē)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 圖 3.6 單排球轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)構(gòu) (a) 外齒式 (b) 內(nèi)齒式 圖 3.7 雙排球轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)構(gòu) (a) 外齒式 (b) 內(nèi)齒式 圖 3.8 交叉圓柱滾子轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)構(gòu) 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，最后確定高空作業(yè)車(chē)回轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)選擇交叉滾柱式。 3.1.4 作業(yè)平臺(tái)及調(diào)平機(jī)構(gòu) 舉升機(jī)構(gòu)的端部連接作業(yè)平臺(tái)，它是用于載人或器材的基本構(gòu)件。為了保證作業(yè) 人員安全工作和防止器材掉落，各國(guó)對(duì)作業(yè)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)和性能提出了明確的要求。如 平臺(tái)的護(hù)欄高度、平臺(tái)寬度、平臺(tái)的防滑表面、平臺(tái)上的安全帶及短索的結(jié)點(diǎn)等 7。 為了使作業(yè)平臺(tái)的底平面在作業(yè)過(guò)程中始終保持水平，高空作業(yè)車(chē)上裝有式作業(yè) 平臺(tái)保持水平的自動(dòng)調(diào)平機(jī)構(gòu)，主要有以下四種： 1、重力（自重）式調(diào)平機(jī)構(gòu) 如圖 3.9（a）所示。其原理是將作業(yè)臂的頂端與作業(yè)平臺(tái)質(zhì)心鉛垂線上的一點(diǎn)鉸 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 接，這樣使工作臂無(wú)論作什么運(yùn)動(dòng)、作業(yè)平臺(tái)始終處于鉛錘狀態(tài)，其底平面能保持水 平位置。但是這種機(jī)構(gòu)在舉升過(guò)程中由于慣性力的作用及作業(yè)人員的質(zhì)心不能與作業(yè) 平臺(tái)的質(zhì)心完全重合。使作業(yè)平臺(tái)出現(xiàn)偏移和偏擺，減少了安全感，這種機(jī)構(gòu)已很少 采用。 2、平行四桿調(diào)平機(jī)構(gòu) 如圖 3.9（b）所示，是常采用的機(jī)械式結(jié)構(gòu)。其原理是當(dāng)上、下折臂同時(shí)或分別 作起伏運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩套四桿機(jī)構(gòu)中的連桿 、 、 始終保持平行，使與連桿 ef 相abcdef 鉸接的作業(yè)平臺(tái)的底面在舉升過(guò)程中總處于水平。這種調(diào)平機(jī)構(gòu)用于折疊式動(dòng)臂。其 平衡精確，制造簡(jiǎn)單，工作可靠，使用非常廣泛。 3、機(jī)液組合式等容積液壓缸調(diào)平機(jī)構(gòu) 如圖 3.9（c）所示。其原理是主調(diào)液壓缸 5 與副調(diào)液壓缸 2 的結(jié)構(gòu)、大小、容積 完全相同，在作業(yè)前兩液壓缸充滿壓力油，且兩液壓缸的有桿腔和無(wú)桿腔分別相連， 使兩缸形成一個(gè)封閉回路。當(dāng)作業(yè)臂受變幅液壓缸作用時(shí)，會(huì)帶動(dòng)主調(diào)液壓缸 5 的活 塞桿伸縮，與此同時(shí)，和液壓缸 5 形成封閉回路的液壓缸 2 的活塞桿則產(chǎn)生相應(yīng)的伸 縮運(yùn)動(dòng)。當(dāng)滿足 ad 和 bf、 ad 和 ae、bf 和 bg 始終相等時(shí)，無(wú)論作業(yè)臂處于何種狀態(tài)， 都能保持作業(yè)平臺(tái)底面處在水平位置。這種機(jī)構(gòu)一般用于伸縮式動(dòng)臂。 4、電液伺服調(diào)平機(jī)構(gòu) 它的工作原理是在作業(yè)臂的頂端與作業(yè)平臺(tái)之間，通過(guò)重力元件獲得信號(hào)，再由 電磁閥根據(jù)電信號(hào)控制液壓油缸工作，使作業(yè)平臺(tái)自動(dòng)保持平衡。圖 3.10 為一種電 液伺服調(diào)平系統(tǒng)原理圖。 綜上所述，重力式調(diào)平機(jī)構(gòu)安全性能太差，不宜應(yīng)用；等容積液壓缸調(diào)平機(jī)構(gòu)一 般只應(yīng)用于伸縮式舉升機(jī)構(gòu)；電液伺服調(diào)平機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難。由于以上原因 作業(yè)平臺(tái)及調(diào)平機(jī)構(gòu)選定為平行四桿調(diào)平機(jī)構(gòu)，如圖 3.9(b)所示。 3.1.5 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(chē)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(chē)和各機(jī)構(gòu)的安全 8。 在公路上進(jìn)行作業(yè)的高空作業(yè)車(chē)，若車(chē)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 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 作業(yè)車(chē)必須設(shè)置輔助下降裝置，中小型高空作業(yè)車(chē)采用手動(dòng)泵人工輔助下降。 折疊式高空作業(yè)車(chē)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(chē)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。 (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) 3.2 動(dòng)力傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)與分析 3.2.1 設(shè)計(jì)要求 動(dòng)力傳動(dòng)裝置包括高空作業(yè)車(chē)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 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 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。 3.2.2 動(dòng)力傳動(dòng)裝置類(lèi)型 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)車(chē)上使用，如用于電力設(shè)施維修的垂直升 降式高空作業(yè)車(chē)多采用這種形式。動(dòng)力源為汽車(chē)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 5。 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(chē)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(chē)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)車(chē)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) 大部分高空作業(yè)車(chē)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。 綜上所述，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。 3.3 本章小結(jié) 本章主要對(duì)所要設(shè)計(jì)的高空作業(yè)車(chē)的支腿機(jī)構(gòu)、舉升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以及其它附 屬裝置的形式進(jìn)行了方案的比較分析。由于高空作業(yè)車(chē)的各個(gè)工作裝置結(jié)構(gòu)形式有很 多種，且每種形式各有其優(yōu)缺點(diǎn)，經(jīng)過(guò)分析后選擇了最適合的方案。最后確定了高空 作業(yè)車(chē)各工作裝置的類(lèi)型。其中：舉升機(jī)構(gòu)選擇折臂式；支腿機(jī)構(gòu)選擇 H 式支腿； 動(dòng)力傳動(dòng)裝置選定為內(nèi)燃機(jī)液壓傳動(dòng)形式；作業(yè)平臺(tái)選擇平行四桿調(diào)平機(jī)構(gòu)；回 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)選擇交叉滾柱式?？刂葡到y(tǒng)采用機(jī)電液控制系統(tǒng)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 第 4 章 工作裝置設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1.1 設(shè)計(jì)步驟 1、初步確定機(jī)架的形狀和尺寸。 2、根據(jù)機(jī)架的制造數(shù)量，結(jié)構(gòu)型式和尺寸大小，初定制造工藝。 3、分析載荷情況，載荷包括機(jī)架的設(shè)備重量，機(jī)架本身的重量，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng) 載荷等，對(duì)于高架結(jié)構(gòu)，還要考慮風(fēng)載，雪載等載荷。 4、確定結(jié)構(gòu)型式。 5、畫(huà)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 6、參照類(lèi)似的有關(guān)規(guī)范，規(guī)程，確定機(jī)架結(jié)構(gòu)所允許的應(yīng)力。 7、進(jìn)行計(jì)算確定尺寸。 4.1.2 舉升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)范圍的確定 本設(shè)計(jì)中所設(shè)計(jì)的舉升機(jī)構(gòu)包括上臂和下臂兩個(gè)動(dòng)臂。下臂下端鉸接在回轉(zhuǎn)臺(tái)上， 由下臂油缸驅(qū)動(dòng)；上臂下端與上臂下端鉸接，由撐臂液壓缸和平行四桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)；作 業(yè)斗與上臂尾部鉸接，由外露式平行四桿機(jī)構(gòu)是作業(yè)斗保持水平 12。上臂和下臂在鉛 錘面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)范圍為： 中臂相對(duì)于回轉(zhuǎn)臺(tái)：075； 上臂相對(duì)于下臂：0150。 4.2 工作臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和主要尺寸確定 4.2.1 工作臂金屬材料的選擇 金屬結(jié)構(gòu)是指由扎制的型鋼和鋼板作為基本元件，按照一定的結(jié)構(gòu)組成規(guī)則用栓 接、鉚接或焊接的方法連接起來(lái)，用于承受一定的載荷。為保證高空作業(yè)車(chē)能在工作 環(huán)境惡劣、載荷變化復(fù)雜、不允許產(chǎn)生塑性變形和人為的不文明操作等因素下能安全、 可靠地工作對(duì)其金屬結(jié)構(gòu)規(guī)定如下計(jì)算原則： 1、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A1A8八級(jí)。 2、結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)采用許用應(yīng)力法。 3、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、結(jié)構(gòu)應(yīng)按三類(lèi)載荷情況進(jìn)行疲勞強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 5、對(duì)三類(lèi)載荷情況分別規(guī)定了不同的許用應(yīng)力 。8 第I類(lèi)- 按正常工作時(shí)的等效載荷進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算。對(duì)A6A8工作級(jí)別的起 重結(jié)構(gòu)必須進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算，對(duì)A1A5 工作級(jí)別的起重機(jī)結(jié)構(gòu)， 一般可不進(jìn)行此項(xiàng)計(jì)算。 第II類(lèi)-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。 第類(lèi)-按非工作時(shí)的最大載荷或工作時(shí)的特殊載荷進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性的驗(yàn)算。 根據(jù)選材原則及規(guī)定：主要選用 Q345 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。 如表4.1所示 表 4.1 許用應(yīng)力計(jì)算公式 載荷組合種類(lèi) 安全系數(shù) 拉伸、壓縮、彎曲、 許用應(yīng)力 剪切許用應(yīng)力 組合 I nI=1.5 1.5s=3= 組合 II nII=1.33 3I 組合 III nIII=1.15 .s 注：表中屈服點(diǎn) 應(yīng)按選取的鋼材厚度取不同的值s 由此確定作業(yè)臂的材料 ：17 根據(jù)選材原則及規(guī)定：主要選用Q345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=6mm。其屈服強(qiáng)度是: =345Mpa. 根據(jù)工作時(shí)的最大的載荷進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算-結(jié)構(gòu)應(yīng)按第二類(lèi)載荷情況進(jìn)行 疲勞強(qiáng)度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算。 4.2.2 工作臂尺寸確定 經(jīng)過(guò)驗(yàn)證計(jì)算確定上下臂的尺寸如下： 如圖4.1 所示作業(yè)臂的仰角是指上臂與水平線之間的夾角用字母來(lái)表示，它可 從0 到80，作業(yè)臂實(shí)際作業(yè)時(shí)通常在3075 范圍內(nèi)。設(shè)計(jì)時(shí)仰角取75，在圖4.1中 ， ，起升高度AC=15m。075ABH075BC 上臂+下臂：L 1=AB 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 下臂：L 2=BC 則由三角關(guān)系有： ABsin75+BCsin75=15 即: (L 1+L2) sin75=15 L1+L2=15/sin75 L1+L2=15.53m （4.1） 由于上臂的頭部有工作臺(tái)，所以在上臂頭部應(yīng)留有一定的余量裝工作平臺(tái)， 故上臂長(zhǎng)必須大于下臂長(zhǎng)即：L 1L2 （4.2） 由(4.1)式和(4.2)式可以取上臂 +中臂L 1=8m,取上臂為1.4 m，中臂6.6 m，下臂 L2=7.53m。 圖 4.1上中下臂舉升至最高位置簡(jiǎn)圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 4.3 確定油缸鉸點(diǎn)的位置 圖 4.2油缸鉸接點(diǎn)位置簡(jiǎn)圖 4.3.1 確定上臂油缸鉸點(diǎn)的位置 取IK=50 mm IJ=70 mm 4.3.2 確定中臂油缸鉸點(diǎn)的位置 取BE=1800mm BF=700mm 則由三角關(guān)系可得: 220cos15EFBEBF （4.3） 。s180701822 1753.90mmEF 4.3.3 確定下臂油缸鉸點(diǎn)的位置 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 取 HC=650mm，CG=1300mm， 075HCG 由三角關(guān)系可得: = 1688554.404 （4.4）。cos63126501322 HG 1299.44mm EF