高空作業(yè)車上車工作裝置設(shè)計(jì)

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)高空作業(yè)車上車工作裝置設(shè)計(jì)The design of ariel work platform upside mechanism學(xué)生姓名學(xué)院名稱機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)名稱機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)徐州工程學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明： 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品或成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。論文作者簽名： 日期： 年 月 日徐州工程學(xué)院學(xué)

2、位論文版權(quán)協(xié)議書(shū)本人完全了解徐州工程學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸徐州工程學(xué)院所擁有。徐州工程學(xué)院有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。徐州工程學(xué)院可以公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日I摘要高空作業(yè)車主要應(yīng)用于路燈、電力、交通、高速公路、造船修船、通信、建筑、園林、廣告、機(jī)場(chǎng)、港口、有線電視等行業(yè)，使

3、用面廣、作業(yè)效率高、安全方便，擁有巨大的市場(chǎng)潛力。本課題主要是對(duì)其上車部分進(jìn)行理論分析、計(jì)算并進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。高空作業(yè)車是由兩個(gè)機(jī)械臂組成，合理確定其一些基本尺寸，運(yùn)用理論力學(xué)知識(shí)對(duì)其受力分析，用材料力學(xué)知識(shí)進(jìn)行強(qiáng)度校核，確定其他尺寸。根據(jù)負(fù)載條件，選擇液壓元件，設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)。運(yùn)用繪圖軟件Pro-e , CAD，畫(huà)出零件圖和裝配圖。可靠性設(shè)計(jì)可以保證高空作業(yè)車有足夠的強(qiáng)度，有利于保證生產(chǎn)的安全。關(guān)鍵詞 受力分析；強(qiáng)度校核；液壓系統(tǒng)；零件圖和裝配圖AbstractAerial Work Platform is mainly applied to street light, electric pow

4、er, transportation, highway, shipbuilding and repairing, communications, constructions, gardens, advertising, airports, ports, cable TV, etc.It is widely used, efficient, safe and convenient. It has a great potential in the market. This article mainly finished the theoretical analysis, calculation a

5、nd structure design .Aerial Work Platform is composed by two manipulators ,after reasonably determining some of its basic dimensions, making its force analysis according to theoretical mechanics, I use material mechanics knowledge to make its strength check, and decide the other dimensions. Accordin

6、g to load conditions, I choose hydraulic components, design hydraulic system. Make use of the drawing software such as Pro - e, CAD, to paint parts graphs and assembly drawings. Reliability design can ensure Aerial Work Platform have enough intensity to guarantee working safety. Keywords force analy

7、sis Strength check Hydraulic system the parts graphs and assembly drawings 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)目 錄摘要IAbstractII1 緒論11.1高空作業(yè)車的作用和意義11.1.1高空作業(yè)車簡(jiǎn)介11.1.2高空作業(yè)車用途11.1.3高空作業(yè)車的技術(shù)特點(diǎn)11.1.4選題意義21.1.5外國(guó)高空作業(yè)車的發(fā)展概況21.1.6國(guó)內(nèi)高空作業(yè)車發(fā)展?fàn)顩r32上車機(jī)構(gòu)的機(jī)械原理設(shè)計(jì)和分析62.1上車機(jī)構(gòu)的組成部分62.2上車結(jié)構(gòu)圖62.3機(jī)械設(shè)計(jì)分析73 上車機(jī)構(gòu)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)83.1上車機(jī)構(gòu)的受力分析83.2參數(shù)確定93.2.1桿

8、長(zhǎng)確定93.2.2確定參數(shù)的范圍93.2.3初定斷面尺寸103.3可靠性設(shè)計(jì)123.3.1臂L強(qiáng)度校核133.3.2臂L強(qiáng)度校核153.3.3鉸接旋轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度校核174 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)184.1液壓系統(tǒng)的構(gòu)成184.2液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述184.3設(shè)計(jì)依據(jù)184.4主要機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)述184.5高空作業(yè)車起升機(jī)構(gòu)的液壓回路設(shè)計(jì)184.5.1動(dòng)作分析184.5.2液壓回路設(shè)計(jì)184.5.3優(yōu)缺點(diǎn)分析204.6高空作業(yè)車回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓回路204.6.1動(dòng)作分析204.6.2液壓回路設(shè)計(jì)204.7高空作業(yè)車變幅機(jī)構(gòu)液壓回路設(shè)計(jì)214.7.1動(dòng)作分析214.7.2液壓回路設(shè)計(jì)214.8整體液壓回路設(shè)計(jì)214.9上臂油

9、缸的設(shè)計(jì)224.9.1缸筒壁厚的計(jì)算244.9.2缸體的外徑計(jì)算254.10下臂油缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算264.10.1缸筒壁厚的計(jì)算274.10.2缸體的外徑計(jì)算274.10.3流量的計(jì)算284.11起升機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)設(shè)計(jì)計(jì)算284.12液壓泵的確定294.12.1液壓泵的最大工作壓力P的確定：294.12.2液壓泵的流量Q的計(jì)算304.13油箱的選擇305工作臺(tái)水平調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)32結(jié)論36致謝37參考文獻(xiàn)38附錄39附錄1396高空作業(yè)車的操作保養(yǎng)與維修396.1高空作業(yè)車的操作行為規(guī)范396.2高空作業(yè)車的保養(yǎng)與維修406.3高空作業(yè)車的常見(jiàn)故障及排除方法42461 緒論1.1高空作業(yè)車的作用和意

10、義1.1.1高空作業(yè)車簡(jiǎn)介1.1.1.1高空作業(yè)車的含義高空作業(yè)車是指3米以上，由液壓或電動(dòng)系統(tǒng)支配多支液壓油缸，能夠上下舉升進(jìn)行作業(yè)的一種車輛。采用液壓傳動(dòng)的載人高空作業(yè)車，是當(dāng)代先進(jìn)的物種機(jī)械設(shè)備。施工人員借助高空作業(yè)車升空工作，只要正確使用，安全得到保證。但操作不妥或安全措施未落實(shí)，它又是一種十分危險(xiǎn)的主空作業(yè)規(guī)程，要制定一定的行為規(guī)范。1.1.1.2高空作業(yè)車的分類高空作業(yè)車大體有折疊臂、伸縮臂、混合臂、自行式、剪叉式等五個(gè)系列， 東風(fēng)小霸王高空作業(yè)車、東風(fēng)多利卡高空作業(yè)車、東風(fēng)145高空作業(yè)車，江鈴高空作業(yè)車，慶鈴高空作業(yè)車，奧鈴高空作業(yè)車。 高空作業(yè)車的顏色以工程黃的顏色為主，不論

11、是在白天和黑夜，黃色比較醒目。另提供多種選擇。1.1.2高空作業(yè)車用途主要應(yīng)用于電力，通訊，路燈，交警，高速公路，有線電視，修造船，建筑，園林，廣告，攝景，大型企業(yè)等行業(yè).1.1.3高空作業(yè)車的技術(shù)特點(diǎn)(1)新型的全液壓自行式專用底盤(pán)。研制的具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自行式高空作業(yè)升降平臺(tái)車，采用了機(jī)電液一體化、可靠性設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等技術(shù)，成功地研制了一種全液壓驅(qū)動(dòng)、自行式專用底盤(pán)，突破了以往國(guó)內(nèi)高空作業(yè)升降平臺(tái)車只能采用汽車或起重機(jī)底盤(pán)改裝設(shè)計(jì)的限制。 (2)帶載行駛、作業(yè)穩(wěn)定性好。底盤(pán)結(jié)構(gòu)突破了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論和方法，通過(guò)優(yōu)化上車平臺(tái)總體布局與載荷分布，減少了重心偏移。采用獨(dú)特的大角度后仰

12、式鉸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，合理設(shè)置多種配重模塊，有效地平衡了工作力矩。采用H型變截面復(fù)合箱梁剮性車架和高負(fù)荷實(shí)心橡膠輪胎，增加了底盤(pán)整體剛度，保證了整機(jī)行駛、作業(yè)過(guò)程的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了高空作業(yè)升降平臺(tái)車帶載行駛的功能。 (3)多功能、多用途的作業(yè)裝置。通過(guò)大臂前端托架，可以快速安裝舉升裝置或載人平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)物料舉升、起重吊裝和載人高空作業(yè)等功能，同時(shí)為擴(kuò)展作業(yè)裝置以及各種工作裝置的快速切換提供了接口。 (4)獨(dú)特的三維旋轉(zhuǎn)托舉裝置。設(shè)計(jì)的三維旋轉(zhuǎn)托舉裝置，既能夠自動(dòng)保持被舉升物料的姿態(tài)，又可以實(shí)現(xiàn)舉升物料在空間內(nèi)任意高度、任意位置和任意方向的調(diào)整要求，速度控制精確靈敏，微動(dòng)性能好，滿足了大型洞庫(kù)內(nèi)高空作業(yè)與通風(fēng)

13、管道安裝的要求。 曲臂式高空作業(yè)車能懸伸作業(yè)、跨越一定的障礙或在一處升降可進(jìn)行多點(diǎn)作業(yè)；平臺(tái)載重量大，可供兩人或多人同時(shí)作業(yè)并可搭載一定的設(shè)備；升降平臺(tái)移動(dòng)性好，轉(zhuǎn)移場(chǎng)地方便；外型美觀，適于室內(nèi)外作業(yè)和存放。適用于車站、碼頭、商場(chǎng)、體育場(chǎng)館、小區(qū)物業(yè)、廠礦車間等大范圍作業(yè)。 拖車式折臂高空作業(yè)車，移動(dòng)方便，折臂結(jié)構(gòu)緊湊，采用新型優(yōu)質(zhì)型鋼，強(qiáng)度高、重量輕、直接接入交流電或采用本身直流電源啟動(dòng)，架設(shè)速度快，工作臺(tái)即可升高又可水平延伸，還可旋轉(zhuǎn)，易于跨越障礙物到達(dá)工作位置，是理想的高空作業(yè)設(shè)備。 在作業(yè)斗內(nèi)和回轉(zhuǎn)座上均設(shè)有操縱裝置, 遠(yuǎn)距離控制發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)/停止、高速/低速，采用電液比例閥控制臂的動(dòng)

14、作，平穩(wěn)性好，工作臂可左、右360連續(xù)旋轉(zhuǎn)，靠連桿機(jī)構(gòu)自動(dòng)維持作業(yè)槽水平，主泵出現(xiàn)故障時(shí)可操縱應(yīng)急泵下降作業(yè)槽，具備夜間照明，可起吊重物。產(chǎn)品被廣泛用于電力、路燈、市政、園林、通信、機(jī)場(chǎng)、造（修）船、交通、廣告、攝影等高空作業(yè)領(lǐng)域。 新型的全液壓自行式專用底盤(pán)研制的具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自行式高空作業(yè)升降平臺(tái)車，采用了機(jī)電液一體化、可靠性設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等技術(shù)，成功地研制了一種全液壓驅(qū)動(dòng)、自行式專用底盤(pán)，突破了以往國(guó)內(nèi)高空作業(yè)升降平臺(tái)車只能采用汽車或起重機(jī)底盤(pán)改裝設(shè)計(jì)的限制。 帶載行駛、作業(yè)穩(wěn)定性好，底盤(pán)結(jié)構(gòu)突破了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論和方法，通過(guò)優(yōu)化上車平臺(tái)總體布局與載荷分布，減少了重心偏移。采

15、用獨(dú)特的大角度后仰式鉸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，合理設(shè)置多種配重模塊，有效地平衡了工作力矩。采用H型變截面復(fù)合箱梁剮性車架和高負(fù)荷實(shí)心橡膠輪胎，增加了底盤(pán)整體剛度，保證了整機(jī)行駛、作業(yè)過(guò)程的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了高空作業(yè)升降平臺(tái)車帶載行駛的功能。多功能、多用途的作業(yè)裝置，通過(guò)大臂前端托架，可以快速安裝舉升裝置或載人平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)物料舉升、起重吊裝和載人高空作業(yè)等功能，同時(shí)為擴(kuò)展作業(yè)裝置以及各種工作裝置的快速切換提供了接口。 獨(dú)特的三維旋轉(zhuǎn)托舉裝置設(shè)計(jì)的三維旋轉(zhuǎn)托舉裝置，既能夠自動(dòng)保持被舉升物料的姿態(tài)，又可以實(shí)現(xiàn)舉升物料在空間內(nèi)任意高度、任意位置和任意方向的調(diào)整要求，速度控制精確靈敏，微動(dòng)性能好，滿足了大型洞庫(kù)內(nèi)高空作業(yè)與通

16、風(fēng)管道安裝的要求。1.1.4選題意義高空作業(yè)車主要應(yīng)用于路燈、電力、交通、高速公路、造船修船、通信、建筑、園林、廣告、機(jī)場(chǎng)、港口、有線電視等行業(yè)，使用面廣、作業(yè)效率高、安全方便，擁有巨大的市場(chǎng)潛力。本課題主要是對(duì)其上車部分進(jìn)行理論分析、計(jì)算并進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。1.1.5外國(guó)高空作業(yè)車的發(fā)展概況歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，高空作業(yè)車發(fā)展起步較早，從20世紀(jì)20年代就開(kāi)始研制，已有近百年的發(fā)展歷史。產(chǎn)品技術(shù)水平高，安全性好，可靠性高，作業(yè)高度大，規(guī)格齊全，結(jié)構(gòu)型式豐富，功能多樣。歐洲高空作業(yè)車的制造商主要以BRONTO（波浪濤)、RUTHMANN（胡特曼)、PALFINGER（帕爾菲格）、OIL&STEE

17、L、SOCAGE等廠家為代表；美國(guó)以ALTEC（阿爾泰克)、TEREX（特雷克斯)、TIME（時(shí)代)等為代表；日本以AICHI（愛(ài)知)、TADANO（多田野)等為代表。歐美日的高空作業(yè)車主要用途和風(fēng)格截然不同。美國(guó)的高空作業(yè)車作業(yè)高度很少超過(guò)40m，以帶電作業(yè)的絕緣型為主，絕緣等級(jí)達(dá)到500kV的超高壓水平，為世界最高，主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)中電力線路的帶電維護(hù)作業(yè)，其年銷售量約為1.6萬(wàn)臺(tái)左右，遠(yuǎn)低于高空作業(yè)平臺(tái)的年銷售量，其它領(lǐng)域高空作業(yè)以自行式高空作業(yè)平臺(tái)和牽引式高空作業(yè)平臺(tái)為主。歐洲與美國(guó)恰恰相反，以非絕緣型高空作業(yè)車為主，絕緣型高空作業(yè)車數(shù)量很少，所謂的絕緣型也僅僅采用玻璃鋼工作斗，絕緣

18、等級(jí)不超過(guò)1kV。歐洲的高空作業(yè)車應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，包括市政、園林、室外裝潢、交通設(shè)施維護(hù)、建筑、風(fēng)電維修等，年銷售量超過(guò)2萬(wàn)臺(tái)，且保有量巨大，僅荷蘭一國(guó)高空作業(yè)車的保有量就超過(guò)1萬(wàn)臺(tái)。歐洲高空作業(yè)車主要以租賃為主，目前世界作業(yè)高度最高的高空作業(yè)車均出自歐洲，包括BRONTO（波浪濤)、RUTHMANN（胡特曼)、WUMAG（烏馬格）在內(nèi)的廠家均研制了100m以上的高空作業(yè)車，SOCAGE公司也正在研制100m以上的高空作業(yè)車，但使用和保有量最大的還是作業(yè)高度在2025m之間，臂架形式以伸縮臂為主的車型。日本高空作業(yè)車的年銷售量超過(guò)6千臺(tái)，既有絕緣型又有非絕緣型，但其絕緣型的絕緣等級(jí)遠(yuǎn)低于美國(guó)

19、的水平，非絕緣型的作業(yè)高度也遠(yuǎn)低于歐洲的高度，以日本愛(ài)知為例：非絕緣型高空作業(yè)車最大作業(yè)高度不超過(guò)28m，絕緣型高空作業(yè)車的最大絕緣等級(jí)不超過(guò)220kV。1.1.6國(guó)內(nèi)高空作業(yè)車發(fā)展?fàn)顩r我國(guó)高空作業(yè)車行業(yè)起步較晚，自20世紀(jì)60年代開(kāi)始研制，70年代才推出商業(yè)化樣機(jī)。隨著改革開(kāi)放的深入，逐漸引入國(guó)外高新技術(shù)及其產(chǎn)品，高空作業(yè)車才開(kāi)始在我國(guó)的城市道路照明、園林領(lǐng)域和電力、公安、交通等行業(yè)推廣使用。目前我國(guó)高空作業(yè)車年銷售量在2千臺(tái)左右，產(chǎn)品技術(shù)水平差距較大，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一。市場(chǎng)銷售、使用及保有量最大的車型還是折疊臂式，其他型式如伸縮臂式和混合臂式占有的比重還很小，最大作業(yè)高度只有35m。高空作業(yè)平

20、臺(tái)產(chǎn)品在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所占比例較小，尚沒(méi)有明確劃分產(chǎn)業(yè)分類，盡管還缺乏國(guó)際性的品牌，但已經(jīng)形成了種類齊全的高空作業(yè)平臺(tái)產(chǎn)業(yè)格局?！笆晃濉眹?guó)家科技支撐計(jì)劃無(wú)腳手架安裝作業(yè)技術(shù)裝備與產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)重點(diǎn)項(xiàng)目的實(shí)施，極大提升了高空作業(yè)平臺(tái)行業(yè)的影響力。北方交通力維環(huán)保高空作業(yè)車，沈陽(yáng)北方交通重工集團(tuán)在2010年上半年陸續(xù)推出了一系列環(huán)保型高空作業(yè)車，其中包括采用交流電驅(qū)動(dòng)的自行式高空作業(yè)平臺(tái)。目前，我國(guó)只有北方交通具備生產(chǎn)交流電驅(qū)動(dòng)自行式高空作業(yè)平臺(tái)的技術(shù)與實(shí)力，打破了國(guó)外的技術(shù)壟斷。該系列自行式高空作業(yè)平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)完全采用交流驅(qū)動(dòng)，具有零排放，低噪聲的特點(diǎn)，適合在室內(nèi)環(huán)境中使用。該系列產(chǎn)品在技術(shù)方面具備

21、三大優(yōu)勢(shì)：一是交流驅(qū)動(dòng)使設(shè)備具有更加強(qiáng)勁的驅(qū)動(dòng)能力，提高了生產(chǎn)效率；二是設(shè)備在使用過(guò)程中，運(yùn)行成本與維護(hù)成本低廉，為用戶節(jié)約了更多資金；三是交流驅(qū)動(dòng)采用速度力矩控制，控制能力大大增強(qiáng)，同時(shí)控制的靈敏度提高。杭州賽奇高空作業(yè)機(jī)械有限公司陳建平目前，上述主流類型產(chǎn)品在技術(shù)研發(fā)方面的共同趨勢(shì)是：在增加作業(yè)高度、優(yōu)化底盤(pán)結(jié)構(gòu)、采用先進(jìn)行走方式、應(yīng)用現(xiàn)代控制技術(shù)等方面下功夫，提升產(chǎn)品檔次。涉及到的新技術(shù)主要有：高強(qiáng)度材料應(yīng)用及其加工技術(shù)；惡劣環(huán)境下使用的可靠性技術(shù)；綠色、低碳等環(huán)保技術(shù)；基于信息化、智能化安全監(jiān)控的電子控制技術(shù)。5 月20 日，繼17m 高空作業(yè)車成功面市之后，徐工隨車起重機(jī)公司新型折疊

22、臂系列第二個(gè)成員 14m 高空作業(yè)車推出。該產(chǎn)品剛一下線就迎來(lái)了第一批用戶，系列高空作業(yè)車日益成為市場(chǎng)新寵。1 4 m 高空作業(yè)車采用兩節(jié)臂結(jié)構(gòu)形式，配置江鈴與慶鈴兩種底盤(pán)，在結(jié)構(gòu)、電氣與液壓方面保持了與17m 車的一致性。由于14m 高空作業(yè)車為兩節(jié)臂，在整車穩(wěn)定性方面更為突出。14m 車工作斗最大作業(yè)高度為14.6m、最大作業(yè)幅度為6.1m、最大起吊重量為2t，各項(xiàng)配置及性能參數(shù)目前處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。該系列產(chǎn)品是隨車起重機(jī)公司產(chǎn)品多元化策略下的又一豐碩成果。目前，該系列高空作業(yè)車已得到市場(chǎng)的認(rèn)可和用戶的青睞，即將成為該公司的又一經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。江蘇省機(jī)器人化智能控制系列高空作業(yè)車研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)

23、目有了最新成果，33m 混合臂高空作業(yè)車日前研制成功。該車達(dá)到了國(guó)產(chǎn)高空作業(yè)車的最大高度，不僅實(shí)現(xiàn)大高度高空作業(yè)，還能夠進(jìn)行地面以下的低空作業(yè)，并能夠跨越空中障礙。該車車長(zhǎng)小于8.7m ，首次將作業(yè)高度30m 以上的高空作業(yè)車長(zhǎng)度縮小到10m以內(nèi)。該車采用了自動(dòng)動(dòng)作、軌跡控制、速度補(bǔ)償、人機(jī)對(duì)話、故障自檢并輔助維修等先進(jìn)控制技術(shù)，且配備了全手動(dòng)應(yīng)急操作體系、主動(dòng)被動(dòng)防撞系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)越、智能化程度高、安全性高等特點(diǎn)，市場(chǎng)前景廣闊。高空作業(yè)平臺(tái)屬于終端消費(fèi)品，在我國(guó)普及程度不高，使用頻率低；各生產(chǎn)地區(qū)產(chǎn)業(yè)鏈不完整，科技含量落差大；與國(guó)際上主要制造廠商相比，企業(yè)的規(guī)模偏小；對(duì)于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

24、的執(zhí)行能力不強(qiáng)，相關(guān)的操作培訓(xùn)、安全使用等方面的配套標(biāo)準(zhǔn)還有所欠缺。1）行業(yè)發(fā)展歷程大致經(jīng)過(guò)了三個(gè)時(shí)期：上個(gè)世紀(jì)7090年代，基本上以國(guó)有中小型企業(yè)或者大型企業(yè)的一個(gè)部門(mén)為主進(jìn)行制造，如上海飛機(jī)制造廠、北京施工機(jī)械廠、杭州園林機(jī)械廠、上海中立制系統(tǒng)將成為主流，同時(shí)基于GPRS的遠(yuǎn)程監(jiān)控和維修技術(shù)將投入使用，能有效對(duì)設(shè)備使用狀況和故障情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，將大大提高產(chǎn)品的安全性和可靠性；提高產(chǎn)品人性化設(shè)計(jì)，操作使用和維護(hù)維修更加簡(jiǎn)單方便，并在工作斗中多設(shè)計(jì)和配置一些方便高空作業(yè)的功能及設(shè)備，例如風(fēng)、水、液壓、電接口，以及更高級(jí)的多功能工作臺(tái)、焊機(jī)、切割機(jī)等多種裝備，擴(kuò)大高空作業(yè)的適用領(lǐng)域，提高高空作

25、業(yè)車的利用率；節(jié)能環(huán)保技術(shù)將更多應(yīng)用，全電驅(qū)動(dòng)底盤(pán)高空作業(yè)車將隨著新能源汽車技術(shù)的成熟在城市市政領(lǐng)域得到快速發(fā)展。2）產(chǎn)品制造工藝：標(biāo)準(zhǔn)化制造、部件化噴漆裝配必將成為各生產(chǎn)廠家的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)模式，提高產(chǎn)品裝配水平和表面處理質(zhì)量能有效提高產(chǎn)品的可靠性；電氣系統(tǒng)采用汽車或移動(dòng)設(shè)備的產(chǎn)品配置和接線方法，提高電氣系統(tǒng)的可靠性。3）產(chǎn)品方向：重點(diǎn)發(fā)展35m以下作業(yè)高度的車型，著重于輕量化和小型化，并提高產(chǎn)品的安全性、可靠性和人性化，以適應(yīng)我國(guó)城市空間和場(chǎng)地狹窄、道路地面承重能力差異大等特點(diǎn)。我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度決定目前在民用高空作業(yè)領(lǐng)域50m以上的作業(yè)要求還很少，應(yīng)不急于向超大作業(yè)高度如50m以上的產(chǎn)品發(fā)展。“

26、十二五”期間，我國(guó)的城市化進(jìn)程將進(jìn)一步加快，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)，需要大量添置高空作業(yè)車進(jìn)行市政工程的安裝和運(yùn)行維護(hù)；電力系統(tǒng)也將加快發(fā)展，目前國(guó)家電網(wǎng)正大規(guī)模投資建設(shè)750kV以上的超高壓輸電網(wǎng)，需要大量的高空作業(yè)車用于電網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)；隨著我國(guó)工程設(shè)備租賃行業(yè)的發(fā)展，可以節(jié)約大量設(shè)備購(gòu)置資金的租賃方式將進(jìn)一步促進(jìn)高空作業(yè)車市場(chǎng)的發(fā)展，租賃行業(yè)將是高空作業(yè)車市場(chǎng)需求量增長(zhǎng)潛力最大的行業(yè)。如何適應(yīng)市場(chǎng)需求并引導(dǎo)市場(chǎng)需求，高空作業(yè)車技術(shù)將如何發(fā)展？這些都對(duì)高空作業(yè)車行業(yè)提出了更高的要求。折疊臂式高空作業(yè)車仍然是市場(chǎng)主流產(chǎn)品，但市場(chǎng)份額將逐步下降，伸縮臂和混合臂式高空作業(yè)車將以無(wú)可替代的優(yōu)

27、勢(shì)占據(jù)市場(chǎng)半壁江山。折疊臂式高空作業(yè)車由于市場(chǎng)保有量大、用戶熟悉、價(jià)格低廉、維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)仍然會(huì)成為市場(chǎng)主流產(chǎn)品，但需在安全性和人性化方面改進(jìn)提高；伸縮臂式高空作業(yè)車將以其作業(yè)效率高、操作簡(jiǎn)單、安全性好等優(yōu)勢(shì)得到快速發(fā)展，作業(yè)高度在1828m之間的將成為主力產(chǎn)品；混合臂式高空作業(yè)車既有折疊臂式跨越障礙能力，又有伸縮臂式操作簡(jiǎn)單、作業(yè)效率高的優(yōu)點(diǎn)，在特殊領(lǐng)域和大高度上具有無(wú)比優(yōu)勢(shì)，但由于該型式車技術(shù)復(fù)雜、制造工藝要求高、成本高等缺點(diǎn)，普及程度要低于伸縮臂式高空作業(yè)車；采用越野底盤(pán)的高空作業(yè)車也將成為一個(gè)新的產(chǎn)品方向。目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的高空作業(yè)平臺(tái)產(chǎn)品類型主要有剪叉式、桅柱式、臂架式。其中臂架式又分

28、為折臂式、伸縮式和折臂伸縮混合式等。產(chǎn)品的品種規(guī)格與國(guó)外相比差距較大：大型產(chǎn)品最大高度50m，僅為國(guó)外一半；小型產(chǎn)品微型化、輕量化程度不夠，難以滿足多方面功能的要求。產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也顯得單一，如底盤(pán)的行走結(jié)構(gòu)，國(guó)外有整個(gè)底盤(pán)行走履帶式、四行走輪履帶式等；伸縮式平臺(tái)的升降機(jī)構(gòu)，國(guó)外產(chǎn)品不但有鋼結(jié)構(gòu)，還有鋁合金等。大量采用新技術(shù)和新結(jié)構(gòu)，逐步執(zhí)行國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，以降低整車重量、整車高度，增大作業(yè)幅度、工作斗承載能力。臂體截面從矩形改進(jìn)為六邊形或多棱形，甚至采用U形截面，這些已經(jīng)普遍應(yīng)用在汽車起重機(jī)上，隨著制造工藝提高和加工成本降低，將推廣使用到高空作業(yè)車上；高強(qiáng)度、低重量和高耐腐蝕性的鋁合金工作斗將成為主流

29、配置，同時(shí)工作斗的額定載荷也將超過(guò)目前普遍的200kg，以適應(yīng)不同行業(yè)作業(yè)要求；降低整車高度和前軸載荷，提高整車通過(guò)性能和駕駛性能，方便出入工作斗的轉(zhuǎn)臺(tái)前置、工作斗后置布置結(jié)構(gòu)將成為伸縮臂式高空作業(yè)車的主流結(jié)構(gòu)；安全控制上向國(guó)際先進(jìn)水平看齊，安全控制更加完善，雙冗余控制將成為標(biāo)準(zhǔn)配置，基于CAN總線的智能化控制。2上車機(jī)構(gòu)的機(jī)械原理設(shè)計(jì)和分析2.1上車機(jī)構(gòu)的組成部分上車機(jī)構(gòu)的組成部分有：上臂，下臂，上臂液壓缸，下臂液壓缸，調(diào)平液壓缸，鉸接處連桿，籃式工作臺(tái)等。其構(gòu)成見(jiàn)圖2-1。圖2-1上車機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖，液壓油油缸具有一定的伸縮長(zhǎng)度，可以推動(dòng)連桿臂實(shí)現(xiàn)抬升或者下降運(yùn)動(dòng)，上下臂可以觸及

30、很廣的工作范圍。其運(yùn)動(dòng)可以用運(yùn)動(dòng)軌跡分析法測(cè)繪出。2.2上車結(jié)構(gòu)圖圖2-2上車結(jié)構(gòu)圖L上臂長(zhǎng)度，本設(shè)計(jì)取L長(zhǎng)為8m；L下臂長(zhǎng)度，本設(shè)計(jì)取L長(zhǎng)為7.8m;g上臂液壓缸整體長(zhǎng)度g下臂液壓缸整體長(zhǎng)度L上臂和上臂液壓缸的鉸點(diǎn)距兩臂的鉸點(diǎn)之間的距離,本設(shè)計(jì)取L長(zhǎng)為3m;L下臂和下臂液壓缸的鉸點(diǎn)距下臂與機(jī)座的鉸點(diǎn)之間的距離,本設(shè)計(jì)取L長(zhǎng)為3m;L聯(lián)接上下臂的斜短臂長(zhǎng)度,本設(shè)計(jì)取L為0.4m2.3機(jī)械設(shè)計(jì)分析兩機(jī)械臂中間鉸接 ，構(gòu)成一個(gè)二桿開(kāi)鏈，該二桿機(jī)構(gòu)一端自由，一端鉸接在機(jī)架上，在兩個(gè)液壓缸給定的推力下，有確定的運(yùn)動(dòng) 。由于在載荷作用下，高空作業(yè)車有一定的強(qiáng)度要求。運(yùn)用理論力學(xué)知識(shí)對(duì)上懸臂進(jìn)行受力分析，

31、建立簡(jiǎn)化的力學(xué)模型，使其合力，合力矩為零，處于靜平衡狀態(tài)，運(yùn)用材料力學(xué)知識(shí)對(duì)其危險(xiǎn)部分進(jìn)行強(qiáng)度校核。保證高空作業(yè)車在給定載荷作用下正常工作。3 上車機(jī)構(gòu)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1上車機(jī)構(gòu)的受力分析上車機(jī)構(gòu)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，已知最大起重量為2，G = mg = 19.6N,其可靠性設(shè)計(jì)過(guò)程如下：（注意，）運(yùn)用理論力學(xué)知識(shí)，對(duì)上臂進(jìn)行受力分析：X軸方向的受力平衡： 式（3.1.1） Y軸方向的受力平衡： 式（3.1.2）對(duì)鉸接點(diǎn)的合力矩為零： 式（3.1.3）通過(guò)其它參數(shù)可以求得 F , F;（圖3-1中）圖3-1上臂受力圖同理，運(yùn)用理論力學(xué)知識(shí)，對(duì)上臂進(jìn)行受力分析：X軸方向的受力平衡： 式（3.1.4

32、）Y軸方向的受力平衡： 式（3.1.5）對(duì)鉸接點(diǎn)的合力矩為零： 式（3.1.6）圖3-1-2中。圖3-1-2下臂受力圖3.2參數(shù)確定3.2.1桿長(zhǎng)確定可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要，給定已知桿件的長(zhǎng)度，運(yùn)用幾何知識(shí)和運(yùn)動(dòng)軌跡確定未知參數(shù)。高空作業(yè)車的高度有： H = 式（3.2.1）式中：L = 8 m, L = 7.8m, L = 3m, L = 3m, L = 0.4m; h = L 式（3.2.1.2）傾斜連桿L與水平面的夾角；取= 60h 車身高度（底固定座鉸點(diǎn)距地面垂高）；h工作籃高度。3.2.2確定參數(shù)的范圍圖3-2-2上臂與上臂液壓缸之間的關(guān)系圖由圖3-2-2-1，易知為液壓缸軸線與水平面的夾

33、角，當(dāng)取得最大值時(shí)，有 式（3.2.2.1）圖3-2-2-1下臂和下臂液壓缸之間的安裝關(guān)系圖 式（3.2.2.2）由式（3.2.2.1）和式（3.2.2.2）得，。參照許福玲，陳堯明液壓與氣壓傳動(dòng) ，機(jī)械工業(yè)出版社 ，2007。液壓泵的最高系統(tǒng)壓力 3Pa, F和F的壓力確定見(jiàn)液壓系統(tǒng)分析與液壓元件選擇。材料選為合金鋼 20CrMnTi, 鋼的密度為 7.85 Kg/m，其詳細(xì)性能見(jiàn)表3-2-2-2：表3-2-2合金鋼的化學(xué)成分與力學(xué)性能材料名稱化學(xué)成分（）力學(xué)性能CMnCrTi抗拉強(qiáng)度bMpa屈服強(qiáng)度sMpa彈性模量E/N/mm2伸長(zhǎng)率/布氏硬度/HBS20CrMnTi0.170.230.8

34、01.101.001.300.060.121080835_10_合金鋼 20CrMnTi的力學(xué)性能是高空作業(yè)車的強(qiáng)度設(shè)計(jì)和可靠性設(shè)計(jì)的參照基準(zhǔn)。3.2.3初定斷面尺寸具體斷面尺寸見(jiàn)圖3-2-3 單位mm圖3-2-3 上臂斷面圖截面面積 S = m 式（3.2.3.1）得 G = N 式（3.2.3.2）由式（3.1.3）有 式（3.2.3.3） 當(dāng)高空作業(yè)車上臂收起時(shí)，得Fg1當(dāng)高空作業(yè)車上臂抬升至最大高度時(shí)，將其他已知數(shù)據(jù)代入： 式（3.2.3.4）得取=6.2由式（3.1.1），（3.1.2）得當(dāng)， 由式（3.1.6）得： 式（3.2.3.5）又由（3.1.4）式得： 式（3.2.3.6）

35、3.3可靠性設(shè)計(jì)材料選為合金鋼 20CrMnTi，根據(jù)其力學(xué)性能，運(yùn)用材料力學(xué)的知識(shí)對(duì)其分析。見(jiàn)圖3-3-0：圖3-3-0上臂與上臂液壓缸位置關(guān)系圖L1，L2水平位置時(shí)， 式（3.3.1） 時(shí)由式（3.3.1）得，在圖3-3-0-1中圖3-3-0-1下臂與下臂液壓缸位置關(guān)系圖 式（3.3.2） 如圖3-3-0-2液壓缸伸長(zhǎng)后 式（3.3.3） 式（3.3.4）得 H=2 m 式（3.3.5） 如圖3-3-0-2圖3-3-0-2高空作業(yè)車上車機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖3.3.1臂L強(qiáng)度校核易知液壓缸g與臂L相交處的L臂處的截面易折斷，是危險(xiǎn)截面，對(duì)危險(xiǎn)截面進(jìn)行受力分析：如圖3-3-1圖3-3-1上臂危險(xiǎn)截面受力分

36、析圖根據(jù)其受力平衡可知其載荷之和與合力矩之和為零； 式（3.3.1.1） M= 式（3.3.1.2）M對(duì)危險(xiǎn)截面的彎矩 式（3.3.1.3）危險(xiǎn)截面的正應(yīng)力 式（3.3.1.4）危險(xiǎn)截面的切應(yīng)力 式（3.3.1.5）由彎矩引起的應(yīng)力值根據(jù)材料力學(xué)的知識(shí)，有上臂斷面上部處應(yīng)力分析： 式（3.3.1.6）上臂斷面上端所受正應(yīng)力 式（3.3.1.7）上臂斷面所受的切應(yīng)力見(jiàn)圖3-2-3，形心坐標(biāo)公式有： 式（3.3.1.8） 對(duì)y軸的形心坐標(biāo)=0.043m對(duì)z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：= =1.324代入得根據(jù)第三強(qiáng)度理論： 式（3.3.1.9）代入不等式后，當(dāng) 605.1 0 ,所以有以下關(guān)系：取L臂與支座鉸接

37、處旋轉(zhuǎn)軸直徑 d=1.7m,強(qiáng)度足夠。4 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1液壓系統(tǒng)的構(gòu)成高空作業(yè)車采用臂式結(jié)構(gòu)，工作裝置為液壓驅(qū)動(dòng)。本設(shè)計(jì)主要研究上車裝置的液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)元件按構(gòu)成類型可以分為動(dòng)力元件，執(zhí)行原件和輔助元件等。在此液壓系統(tǒng)中，將，將構(gòu)成作業(yè)車主要工作機(jī)構(gòu)的液壓回路分成起升機(jī)構(gòu)，變幅機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和支腿收放這幾個(gè)部分。其中起升機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由液壓馬達(dá)控制和上下吊臂的變幅由液壓缸控制，在此次設(shè)計(jì)中主要是對(duì)這兩部分進(jìn)行液壓設(shè)計(jì)，而支腿是用于支撐整機(jī)，同時(shí)調(diào)整整機(jī)平衡，支腿收放部分的液壓設(shè)計(jì)在此次設(shè)計(jì)中不加考慮，由于主要是上車機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。4.2液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述液壓系統(tǒng)有傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)之分，本次設(shè)

38、計(jì)主要是針對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言，主要是確定整個(gè)高空作業(yè)車的液壓回路，以及其間主要執(zhí)行原件，控制元件等的主要尺寸和基本性能參數(shù)。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足主機(jī)要求的功能和性能。4.3設(shè)計(jì)依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4，起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)4.4主要機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)述高空作業(yè)車上下工作臂， 工作平臺(tái)， 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)， 提升機(jī)構(gòu)， 動(dòng)力系統(tǒng)， 中心回轉(zhuǎn)接頭， 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33.3MPa，油路中設(shè)有安全溢流閥，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，輸出流量和負(fù)荷變化無(wú)關(guān)，可是系統(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)工作壓力由電磁溢流閥調(diào)定。支腿的

39、收放由下車多路換向閥控制。） 電器系統(tǒng)（警示燈，照明燈，上臂限位系統(tǒng)，下臂限位系統(tǒng)，上下車互鎖系統(tǒng)，蜂鳴器，轉(zhuǎn)臺(tái)控制箱，吊籃控制箱等）4.5高空作業(yè)車起升機(jī)構(gòu)的液壓回路設(shè)計(jì)4.5.1動(dòng)作分析起升機(jī)構(gòu)由液壓馬達(dá)和起升減速機(jī)組成。起升液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)起升減速機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)滾筒將鋼絲繩收緊或者放出，實(shí)現(xiàn)重物的提升和下降。4.5.2液壓回路設(shè)計(jì)換向閥：利用閥芯在閥體內(nèi)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使流液的通路接通，關(guān)斷，或改變流動(dòng)方向，從而使執(zhí)行原件啟動(dòng)，停止或改變運(yùn)動(dòng)方向。梭閥：梭閥相當(dāng)于有兩個(gè)單向閥組合而成，有兩個(gè)輸入口和一個(gè)輸出口，在液壓回路中起邏輯或的作用。單向節(jié)流閥：正向流動(dòng)時(shí)起單向閥作用，反向流動(dòng)時(shí)起節(jié)流閥作用。

40、平衡閥：可使運(yùn)動(dòng)速度不受載荷變化的影響，保持穩(wěn)定，附加的單向閥功能，密封性好，在管路損壞或制動(dòng)失靈時(shí)，可防止重物自由下落造成事故。制動(dòng)器：制動(dòng)器一般采用常閉式，即向制動(dòng)器供壓力油時(shí)，制動(dòng)器打開(kāi)，反之，則在彈簧力作用下使馬達(dá)制動(dòng)。以下開(kāi)始分析動(dòng)作控制過(guò)程：如圖4-5-2所示，換向閥3置于右位時(shí)，壓力油經(jīng)梭閥4，單向節(jié)流閥5進(jìn)入制動(dòng)器油缸6，制動(dòng)器松開(kāi)，液壓油同時(shí)經(jīng)平衡閥7中的單向閥進(jìn)入起升機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)8，驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，使吊臂提升?？繂蜗蚬?jié)流閥5的節(jié)流作用，制動(dòng)器松開(kāi)較起升機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)8，驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，使吊重起升?？繂蜗蚬?jié)流閥5的節(jié)流作用，制動(dòng)器松開(kāi)較起升機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)滯后，避免吊重在起升驅(qū)動(dòng)力矩未

41、充分建立前下溜。換向閥3置于左位時(shí)，液壓油直接進(jìn)入起升機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)的另一腔，同時(shí)經(jīng)梭閥4，單向節(jié)流閥5進(jìn)入制動(dòng)器液壓缸6，松開(kāi)制動(dòng)器，液壓缸馬達(dá)反轉(zhuǎn)，吊重放下。此時(shí)，平衡閥7的遠(yuǎn)控口受到壓力油的作用，推動(dòng)平衡閥的閥芯，調(diào)節(jié)其開(kāi)度，使吊重平穩(wěn)下落。換向閥3處于中位時(shí)，整個(gè)回路卸荷，制動(dòng)器液壓缸6在自身彈簧和單向節(jié)流閥5的作用下迅速剎住液壓馬達(dá)。這樣，即使液壓馬達(dá)有內(nèi)泄露也能保證吊重被迅速制動(dòng)住，實(shí)現(xiàn)空中可靠懸?；蚓臀弧D4-5-2液壓控制回路1液壓泵； 2油缸； 3換向閥； 4梭閥； 5單向節(jié)流閥； 6制動(dòng)節(jié)流閥； 7平衡閥； 8起升液壓馬達(dá)4.5.3優(yōu)缺點(diǎn)分析這種液壓回路只能靠調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和

42、換向閥開(kāi)度的節(jié)流作用來(lái)調(diào)速，調(diào)速范圍小，能耗大，但它簡(jiǎn)單，容易配置，適宜用于這種中小型起重車。4.6高空作業(yè)車回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓回路4.6.1動(dòng)作分析進(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)支承的齒圈嚙合，由于回轉(zhuǎn)支承的齒圈與車架剛性連接，因而回轉(zhuǎn)減速機(jī)帶動(dòng)與之相連的轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)。4.6.2液壓回路設(shè)計(jì)電磁換向閥：電磁換向閥借助于電磁鐵吸力推動(dòng)閥芯動(dòng)作來(lái)改變液流方向。梭閥：梭閥相當(dāng)于有兩個(gè)單向閥組合而成，有兩個(gè)輸入口和一個(gè)輸出口，在液壓回路中起邏輯或的作用。單向節(jié)流閥：正向流動(dòng)時(shí)起單向閥作用，反向流動(dòng)時(shí)起節(jié)流閥作用。制動(dòng)器：制動(dòng)器一般采用常閉式，即向制動(dòng)器

43、供壓力油時(shí)，制動(dòng)器打開(kāi)，反之，則在彈簧力作用下使馬達(dá)制動(dòng)?？刂七^(guò)程分析如下：如圖4-6-2所示，換向閥置于右位時(shí)，壓力油經(jīng)梭閥進(jìn)入制動(dòng)器油缸，制動(dòng)器松開(kāi)。液壓油同時(shí)經(jīng)平衡閥中的單向閥進(jìn)入回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，使吊臂回轉(zhuǎn)。圖4-6-2液壓馬達(dá)控制回路圖換向閥置于左位時(shí)，液壓油經(jīng)單向節(jié)流閥進(jìn)入回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)的另一腔，同時(shí)經(jīng)梭閥進(jìn)入制動(dòng)油缸，松開(kāi)制動(dòng)器，液壓馬達(dá)反轉(zhuǎn)。換向閥處于中位時(shí)，整個(gè)回路卸荷，制動(dòng)器液壓缸在自身彈簧的作用下迅速剎住液壓馬達(dá)。這樣，即使液壓馬達(dá)有內(nèi)泄漏也能保證吊臂被迅速制動(dòng)住。4.7高空作業(yè)車變幅機(jī)構(gòu)液壓回路設(shè)計(jì)4.7.1動(dòng)作分析行駛狀態(tài)時(shí)，兩工作臂折疊在一起，進(jìn)行高空

44、作業(yè)時(shí)，兩工作臂分別由上下臂油缸舉升伸展至一定高度，將工作人員送至工作裝置。上臂和下臂，下臂和轉(zhuǎn)臺(tái)鉸接處均設(shè)有專門(mén)的滑動(dòng)軸承，保證工作臂轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)阻力小，運(yùn)行平穩(wěn)。4.7.2液壓回路設(shè)計(jì)圖4-7-2上下臂控制回路如圖4-7-2，動(dòng)作過(guò)程分析如下：因?yàn)樯舷卤鄣囊簤涸O(shè)計(jì)很相似，所以分開(kāi)分析。先看左邊液壓缸的控制過(guò)程。當(dāng)電磁換向閥置于左位時(shí)，油液經(jīng)過(guò)左邊單向節(jié)流閥的單向閥部分到達(dá)平衡閥，再經(jīng)過(guò)平衡閥到液壓缸的左腔，推動(dòng)活塞桿向外運(yùn)動(dòng)。而右腔的油液則從右邊的平衡閥到右邊的節(jié)流閥再流出，當(dāng)電磁換向閥置于右位時(shí)，油液經(jīng)右邊的單向節(jié)流閥和平衡閥到達(dá)液壓缸的右腔，推動(dòng)活塞桿向左運(yùn)動(dòng)，左腔的油液的經(jīng)左邊的平衡閥和單

45、向節(jié)流閥流出。當(dāng)電磁換向閥處于中位時(shí)，液壓缸不運(yùn)動(dòng)。右邊液壓缸的控制過(guò)程如上。4.8整體液壓回路設(shè)計(jì)結(jié)合以上能滿足提升機(jī)構(gòu)，變幅機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，吊臂伸縮機(jī)構(gòu)動(dòng)作要求的液壓回路，完成整體液壓回路設(shè)計(jì)。如下圖4-8所示，分析運(yùn)動(dòng)控制過(guò)程?？倛D分析：由于虛線部分是屬于控制油路。聯(lián)接兩個(gè)液壓馬達(dá)然后通回油箱的虛線是防止泄露的。由于液壓馬達(dá)本身沒(méi)有密封裝置，它靠馬達(dá)外殼將泄漏的液壓油聚集起來(lái)，然后通過(guò)細(xì)管送回油箱。圖4-8整體液壓回路圖這部分結(jié)構(gòu)主要是一個(gè)電磁式兩位四通閥和一個(gè)先導(dǎo)式溢流四通閥。按下手柄時(shí)，兩位四通閥置于右位，由于閥端被堵，此油路不同；通常情況下，兩位四通閥置于左位，則H型閥口使回路通順

46、，即使先導(dǎo)溢流閥的遠(yuǎn)程控制口接回了油箱，這是，泵輸出的油液在很低的壓力下通過(guò)閥口流回油箱實(shí)現(xiàn)卸荷作用。在整個(gè)液壓系統(tǒng)圖中，起重結(jié)構(gòu)部分的動(dòng)作是靠手動(dòng)控制的，而高空作業(yè)車部分的機(jī)構(gòu)是靠電動(dòng)控制的。當(dāng)該兩位四通閥位于右位時(shí)，由于油路不同，油液會(huì)繞此機(jī)構(gòu)到達(dá)高空作業(yè)車機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高空作業(yè)車部分的動(dòng)作。當(dāng)該兩位四通閥位于左位時(shí)，油路卸荷，油液直接流回油箱則相當(dāng)于是高空作業(yè)車機(jī)構(gòu)的總開(kāi)關(guān)沒(méi)有開(kāi)啟，高空作業(yè)車部分不能動(dòng)作。此手動(dòng)二位四通閥同時(shí)還有安全保護(hù)作用。當(dāng)高空作業(yè)部分出現(xiàn)故障時(shí)，可以按動(dòng)手柄使二位四通閥置于左位，油路卸荷，高空作業(yè)車部分不能動(dòng)作。高空作業(yè)部分具體動(dòng)作時(shí)還必須使變幅機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的三位四

47、通電磁閥通電。4.9上臂油缸的設(shè)計(jì)設(shè)液壓缸單活塞桿雙向運(yùn)動(dòng)時(shí)的負(fù)載力相同，不記執(zhí)行原件的質(zhì)量。液壓系統(tǒng)工作壓力為P，最高工作壓力P，P= 0.9 P =3.010Pa ，P=3.3310Pa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，查找機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4表23.639，選擇液壓缸類型為單桿活塞式雙作用液壓缸。下為其示意圖4-9：圖4-9單桿活塞液壓缸示意圖此類液壓缸特點(diǎn)是雙向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生推力，拉力。活塞行進(jìn)終了時(shí)不減速。，將缸體固定，活塞桿運(yùn)動(dòng)，按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4表23.640液壓缸的安裝方式合理選擇?？紤]機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)要求，上臂抬升，下降時(shí)液壓缸的活塞桿進(jìn)行伸縮實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)需求，選擇耳環(huán)型安裝方式，使液壓

48、缸在垂直面內(nèi)可擺動(dòng)，滿足上臂動(dòng)作要求。液壓缸的主要性能參數(shù)與尺寸確定視液壓缸回路背壓為0，可得液壓缸內(nèi)徑D，有公式： 式（4.9）可求D=0.0513m活塞桿的直徑d計(jì)算：根據(jù)速度比的要求來(lái)計(jì)算活塞桿直徑d 式（4.9.1）式中 速度比 式（4.9.2）式中活塞桿的伸出速度（m/min）活塞桿的縮入速度（m/min）此處，液壓缸的往復(fù)速度比為1.46，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4表23.6查得：將D=0.0513m代入式（4.9.2）可得：d=0.029m查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4表23.634液壓缸活塞外徑尺寸系列（摘自GB/T2348-1993）取液壓缸活塞桿外徑d=0.032m液壓缸行程L確定由于上下臂工作狀

49、態(tài)最大夾角為2，代入數(shù)據(jù)可求出L，L=4.63m 式（4.9.3） 式（4.9.4） x液壓缸長(zhǎng)度，x活塞桿長(zhǎng)度得x = 1.73mx =2.9m4.9.1缸筒壁厚的計(jì)算按薄臂筒計(jì)算： 式（4.9.1.1） 式中液壓缸缸筒壁厚（m）;試驗(yàn)壓力（MPa）；剛體材料的許用應(yīng)力（MPa），取100MPa；取 = 1.5p又 式（4.9.1.2）式中 D液壓缸內(nèi)徑（m）; F液壓缸推力（kN） P選定的工作壓力（MPa）由F=62KN D=0.0513m 可求P=30 MPa代入式（4.9.1.1）得=0.0115 m4.9.2缸體的外徑計(jì)算D = D+2 =0.0743 m4.9.3流量的計(jì)算 由原

50、始數(shù)據(jù)得，上臂的變幅時(shí)間小于等于40s，且由上面計(jì)算可知液壓缸活塞桿的行程為1730mm,則，液壓缸活塞桿運(yùn)動(dòng)的最小速度 v = S/t=43.25 mm/s.查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4表23.4知：v 0.16m/s 取v最大為0.12m/s.即，液壓缸活塞桿運(yùn)動(dòng)的最大速度為：v = 0.12m/s則液壓缸流量 =3.140.05130.124 =2.4810m/s= 14.88L/min4.10下臂油缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算設(shè)液壓缸單活塞桿雙向運(yùn)動(dòng)時(shí)的負(fù)載力相同，不記執(zhí)行原件的質(zhì)量。液壓系統(tǒng)工作壓力為P，最高工作壓力P，P= 0.9 P =3.010PaP=3.3310Pa確定液壓缸類型和安裝方式，根據(jù)主機(jī)的

51、運(yùn)動(dòng)要求，查找機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4表23.639，選擇液壓缸類型為單桿活塞式雙作用液壓缸。下為其示意圖4-9：此類液壓缸特點(diǎn)是雙向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生推力，拉力?；钊羞M(jìn)終了時(shí)不減速。，將缸體固定，活塞桿運(yùn)動(dòng)，按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4表23.640液壓缸的安裝方式合理選擇?？紤]機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)要求，上臂抬升，下降時(shí)液壓缸的活塞桿進(jìn)行伸縮實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)需求，選擇法蘭型安裝方式。液壓缸的主要性能參數(shù)與尺寸確定視液壓缸回路背壓為0，可得液壓缸內(nèi)徑D，有公式： 式（4.10.1） 又 由式（3.1.6），取最小值26.57時(shí)對(duì)求導(dǎo)：遞減可求=0時(shí)F取最大值F=6.25N代入可求可求D=0.0515m活塞桿的直徑d計(jì)算：根據(jù)速度比的要求來(lái)計(jì)

52、算活塞桿直徑d 式（4.10.2）式中 速度比 式（4.10.3）式中活塞桿的伸出速度（m/min）活塞桿的縮入速度（m/min）此處，液壓缸的往復(fù)速度比為1.46，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4表23.6查得：將D=0.0515m代入可得：d=0.029m查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4表23.634液壓缸活塞外徑尺寸系列（摘自GB/T2348-1993）取液壓缸活塞外徑d=0.032m液壓缸行程L確定由于下臂與水平面的最大夾角為，代入數(shù)據(jù)可求出L，L=1 + 3sin=3.83m 式（4.10.4） 式（4.10.5）下臂液壓缸長(zhǎng)度，下臂液壓缸活塞桿長(zhǎng)度 = 0.795, = 3.035液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算4.10.1

53、缸筒壁厚的計(jì)算按薄臂筒計(jì)算： 式（4.10.6）式中液壓缸缸筒壁厚（m）;試驗(yàn)壓力（MPa）；剛體材料的許用應(yīng)力（MPa），取100MPa；取 = 1.5p又 式（4.10.7）式中 D液壓缸內(nèi)徑（m）; F液壓缸推力（kN） P選定的工作壓力（MPa）F=62.5 KN D2=0.0515m 可求P=30 MPa代入式（4.10.6）0.0116 m4.10.2缸體的外徑計(jì)算D外 = D+2 =0.0747 m4.10.3流量的計(jì)算 由原始數(shù)據(jù)得，下臂的變幅時(shí)間小于等于40s，且由上面計(jì)算可知液壓缸活塞桿的行程為795mm,則，液壓缸活塞桿運(yùn)動(dòng)的最小速度v = S/t=19.875 mm/s查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4表23.4-1知：