EQ1050NJ20D3高空作業(yè)車的機構設計-液壓系統含CAD圖.zip,EQ1050NJ20D3,高空作業(yè),機構,設計,液壓,系統,CAD 任務書 論文(設計)題目：高空作業(yè)車的機構設計 工作日期：2017年12月18日 ~ 2018年05月18日 1.選題依據: 高空作業(yè)機械是在工程起重機械基礎上發(fā)展起來的高空作業(yè)設備，廣泛應用在建筑 、消防等行業(yè)。隨著我國經濟建設的不斷發(fā)展，對高空作業(yè)車的需求越開越多。折疊臂式高空作業(yè)汽車提高了機械化程度，減少了勞動消耗，提高了工作效率并且以滿足各種特殊需要。折疊臂式高空作業(yè)汽車是用來運送工作人員和使用器材到達指定現場并進行作業(yè)的專用汽車。折疊臂式高空作業(yè)汽車包括底盤、動力傳動裝置、工作裝置、安全裝置及液壓系統等。 2.論文要求(設計參數): 本畢業(yè)設計要求設計一輛高為10米高空作業(yè)車，其具體要求如下： （1）完成10000 字以上的論文； （2）完成3000 字左右外文文獻翻譯； （3）使用CATIA等軟件進行建模、分析； （4）預計3 張A0 圖紙。 3.個人工作重點: (1）高空作業(yè)車二類底盤選型及設計； (2）舉升機構的運動分析及設計方法； （3）舉升機構液壓系統的設計。 4.時間安排及應完成的工作: 第1周：查閱文獻，討論研究思路 第2周：撰寫文獻綜述，明確研究內容第3周：修改開題報告，準備開題答辯第4周：開題答辯，確定研究思路 第5周：查閱文獻，確定設計參數第6周：確定高空作業(yè)車設計方案 第7周：根據設計參數，對舉升機構進行設計 第8周：校核舉升機構強度、剛度，確定支腿機構設計方案 第9周：完成支腿機構設計 第10周：對高空作業(yè)車的轉臺機構進行設計第11周：完成液壓系統的設計 第12周：繪制高空作業(yè)車設計機構的三維模型，撰寫畢業(yè)論文 第13周：修改畢業(yè)論文及圖紙 第14周：進行畢業(yè)答辯 5.應閱讀的基本文獻: [1]喬維高.專用汽車結構與設計[M].北京：北京大學出版社，2010. [2]徐達，陸錦容.專用汽車工作裝置原理與設計計算[M].北京：北京理工大學出版社 ，2010. [3]卞學良.專用汽車結構與設計[M].北京:機械工業(yè)出版社，2011. [4]李娟.公路與城市道路連接問題的研究[J].北京：交通運輸工程與信息學報，2010(1). [5]章宏甲，黃誼.液壓傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012. [6]周松鶴，徐烈烜.工程力學[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013.5. [7]楊可楨，程光蘊，李仲生.機械設計技術[M].北京：高等教育出版社，2010.5 [8]陳家瑞.汽車構造[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.1. [9]馬蘭.機械制圖[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011. [10]齊樂華，楊方,王俊勃.工程材料與機械制造基礎[M].北京：高等教育出版社，2012.4. [11]徐達，叢錫堂. 專用汽車構造與設計[M].北京：人民交通出版社，2010.2. [12]J.Sveda,Z.Sika,M.Valasek:Active Mounting of Machine Tool Feed Drives[J],Proc.of WAM 2011,Prague 2007.pp.1-6. [13]Nakayama T,Suda E.The present and future of electric power steering[J].Int.J.of Vehicle Design,2010,15(3,4,5):243~254. 指導教師簽字： XX 教研室主任意見： 同意 簽字：XX 2017年12月14日 教學指導分委會意見： 同意 簽字：XX 2017年12月15日 學院公章 進度檢查表 第 -2 周 工作進展情況 準備畢業(yè)設計的題目，網上搜集資料，準備寫開題報告。 2018年05月20日 指導教師意見 跟學生討論開題報告的框架，布置課題研究的整個思路，檢查文獻檢索的情況。 指導教師(簽字)：XX 2018年05月21日 第 3 周 工作進展情況 到處搜集資料，跟同學討論研究問題，完成開題報告任務。 2018年05月20日 指導教師意見 修改開題報告，確定研究方案，檢查研究方法是否合理。 指導教師(簽字)：XX 2018年05月21日 第 5 周 工作進展情況 完成開題報告之后，有了寫作思路，開始學習有關知識，進行設計。 2018年05月21日 指導教師意見 審查開題報告，討論研究方案，修改研究報告。研究進展順利。 指導教師(簽字)：XX 2018年05月21日 第 8 周 工作進展情況 到處搜集資料，跟同學討論研究問題，順利完成中期答辯。 2018年05月20日 指導教師意見 檢查計算結果，討論研究方案完成情況，研究進展順利。 指導教師(簽字)：XX 2018年05月21日 過程管理評價表 評價內容 具體要求 總分 評分 工作態(tài)度 態(tài)度認真，刻苦努力，作風嚴謹 3 3 遵守紀律 自覺遵守學校有關規(guī)定，主動聯系指導教師,接受指導 3 3 開題報告 內容詳實，符合規(guī)范要求 5 4 任務完成 按時、圓滿完成各項工作任務 4 3 過程管理評分合計 13 過程管 理評語 該生在畢業(yè)設計過程中，態(tài)度認真，對于畢設中出現的問題 ，能夠積極主動克服。對于解決不了的問題，能夠主動與老師進行探討，在老師指導下進行解決。工作態(tài)度嚴謹，工作作風勤奮努力 。在整個設計過程中，該生能夠嚴格遵守學校的各項規(guī)定，按照時間進度完成各項設計工作，進展比較順利。對于指導教師提出的意見，能夠及時進行修改，對老師的指導進行反饋。開題報告寫作規(guī)范，對于文獻的梳理較為詳細，得出的結論符合邏輯。設計論文的內容飽滿，寫作符合要求，計算嚴謹，圖表清晰。工作內容滿足開題報告中提出的目標，符合本科生培養(yǎng)要求。該生的畢設過程表現較為出色。 指導教師簽字:XX 日期:2018-05-21 指導教師評價表 評價內容 具體要求 總分 評分 選題質量 符合培養(yǎng)目標要求,有一定的研究價值和實踐意義,有一定的開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 4 能力水平 有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表達與外語能力、文獻資料檢索能力、計算機應用能力 5 4 完成質量 文題相符,概念準確,分析、論證、計算、設計、實驗等正確合理,結論明確；論文結構、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 9 指導教師評分合計 17 指導教 師評語 課題以高空作業(yè)車作為設計內容，完成了高空作業(yè)臂、轉臺和液壓控制系統的設計，并對作業(yè)臂進行了強度、剛度校核。論文選題具有較高的工程應用價值，難度較高，需要一定的創(chuàng)新性，符合培養(yǎng)目標要求。該生在研究過程中，表現出較強的學習能力和自主科研能力，專業(yè)知識扎實，研究思路清晰。該生文獻檢索能力和綜合分析能力較強，有較為出色的寫作能力和軟件使用能力。論文寫作規(guī)范，計算準確，分析步驟完整。論文內容概念清晰，圖表、公式完備，設計結果合理。課題完成情況，表明該生的專業(yè)能力已經達到本科培養(yǎng)目標要求，建議準予參加畢業(yè)生答辯。 指導教師簽字:XX 日期:2018-05-21 評閱人評價表 評價內容 具體要求 總分 評分 選題質量 符合培養(yǎng)目標要求,有一定的研究價值和實踐意義,有一定的 開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 4 能力水平 有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表 達與外語能力、文獻資料檢索能力、計算機應用能力 5 4 完成質量 文題相符,概念準確,分析、論證、計算、設計、實驗等正確 合理,結論明確；論文結構、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 8 評閱人評分合計 16 評閱人 評語 XX同學以《高空作業(yè)車的機構設計》為題，對專用車輛中的高空作業(yè)車的舉升機構進行設計，對機械臂的設計具有一定的研究價值和實踐意義。選題的深度、難度適宜，工作量適當。從畢設的過程來看，該生具有一定的綜合運用知識的能力，具有一定的科研能力、文獻檢索及計算機應用能力。從論文的完成質量來看，論文文題基本相符，分析、計算、設計等基本正確，論文結構基本合理 ，但小結里不應有圖，而且撰寫格式、公式的編排與文字的字體等還需進一步規(guī)范。 評閱人簽字：郭秀麗 評閱人工作單位：機械工程學院日期：2018-05-21 答辯紀錄 學生姓名：XX 專業(yè)班級：XX 畢業(yè)論文(設計)題目： 高空作業(yè)車的機構設計 答辯時間：2018年05月23日 時 分 ~ 時 分 答辯委員會(答 辯小組)成員 主任委員(組長)： XX XX 委 員(組 員)： XX XX XX 答辯委員會(答辯小組)提出的問題和答辯情況 問題1：高空作業(yè)車是多少米？有幾個人? 回 答： 高空作業(yè)車10m，載重200kg，3個人。問題2：上下臂的液壓缸是同時還是分開展開？ 回 答： 是下臂先展開，然后上臂液壓缸再展開。問題3：液壓缸系統做仿真了沒有？ 回 答： 沒有做仿真。 問題4：高空作業(yè)車車臂采用什么結構？ 回 答： 高空作業(yè)車采用折疊臂形式，一共有兩節(jié)。問題5：高空作業(yè)車車臂的角度 回 答： 角度為35°~75°。 問題6：在圖上指出哪里是上臂液壓缸和下臂液壓缸？ 回 答： 在圖上上半部分的左邊是上臂液壓缸，右邊是下臂液壓缸。 記錄人： 2018年05月23日 答辯委員會評價表 評價內容 具體要求 總分 評分 自述總結 思路清晰,語言表達準確,概念清楚,論點正確,分析歸納合理 10 7 答辯過程 能夠正確回答所提出的問題,基本概念清楚,有理論根據 10 8 選題質量 符合培養(yǎng)目標要求,有一定的研究價值和實踐意義,有一定的 開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 4 完成質量 文題相符,概念準確,分析、論證、計算、設計、實驗等正確 合理,結論明確；論文結構、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 7 能力水平 有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表 達與外語應用能力、文獻資料檢索能力、計算機應用能力 10 7 答辯委員會評分合計 33 答辯委員會評語 XX同學在畢業(yè)設計工作期間，工作努力，態(tài)度比較認真，能遵守各項紀律，表現一般。 能按時、全面、獨立地完成與畢業(yè)設計有關的各環(huán)節(jié)工作，具有一定的綜合分析問題和解決問題的能力。 論文立論正確，理論分析無原則性的錯誤，解決問題方案比較實用，結論正確。 論文使用的概念正確，語句通順，條理比較清楚。 論文中使用的圖表，設計中的圖紙在書寫和制作時，能夠執(zhí)行國家相關標準，基本規(guī)范。 能夠獨立查閱文獻，外語應用能力一般，原始數據搜集得當，實驗或計算結論準確可靠。 答辯過程中，能夠簡明地闡述論文的主要內容，回答問題基本正確，但缺乏深入地分析。 答辯成績： 33 答辯委員會主任： XX 2018年05月30日 成績評定 項目分類 成績評定 過程管理評分 13 指導教師評分 17 評閱人評分 16 答辯委員會評分 33 總分 79 成績等級 C 成績等級按“A、B、C、D、F”記載 成績審核人簽章： XX 學院審核人簽章： XX 一、選題依據 1.研究領域 車輛工程—機械設計 2.論文（設計）工作的理論意義和應用價值 本課題主要研究的是高空作業(yè)車這種專用車輛，所謂高空作業(yè)車是指3米以上， 由液壓或電動系統支配多支液壓油缸，并且能夠將作業(yè)人員、工具、材料等通過作業(yè)平臺舉升到空中指定位置進行各種安裝、維修等作業(yè)的專用高空作業(yè)機械，既屬于專用汽車，又屬于工程機械，是一種重要的施工設備。 由于高空作業(yè)車近幾年的快速發(fā)展，高空作業(yè)行業(yè)出現了部分車型產量過剩苗頭的同時，也存在著部分車型供不應求、生產能力不足的現象，因此，結構性過剩是當前汽車工業(yè)產能過剩的基本特點，也是當前汽車工業(yè)發(fā)展存在的主要問題。高空作業(yè)車是汽車工業(yè)的一部分，它的發(fā)展中也會出現同樣的問題，因此研究高空作業(yè)車的改裝技術，不僅可以推動高空作業(yè)車行業(yè)的發(fā)展，而且對于推動專用汽車行業(yè)的發(fā)展， 調整企業(yè)產品開發(fā)戰(zhàn)略無疑具有重要意義。 目前我國高空作業(yè)車年銷售量很低，與國外相比，產品技術水平差距較大，產品結構單一，產品制造工藝落后，產品可靠性差等。十九大以來，我國將在 2020 年全面建成小康社會，因此我國的城市化進程將進一步加快，基礎設施建設會進一步加強， 需要大量添置高空作業(yè)車進行市政工程的安裝和運行維護。 3. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢 作業(yè)平臺目前主要以剪叉式、套筒油缸式等為主，大高度和特殊高空作業(yè)平臺國內還有空白，仍然以進口為主，如高空絕緣作業(yè)車、蜘蛛式高空作業(yè)平臺等。其次， 從行走方式上，我國高空作業(yè)平臺的行走方式以車載式或牽引式較多，這極大地限制了其作業(yè)機動靈活性、場地適應性及空間通過性。 （1）向大高度和特殊高空作業(yè)平臺發(fā)展。如混合臂式高空作業(yè)平臺、越野式高空作業(yè)平臺、蜘蛛式高空作業(yè)平臺及履帶式高空作業(yè)平臺。 （2）車載式或牽引式逐漸發(fā)展成結構小巧緊湊的自行式。 （3）驅動方式向無污染、零排放、節(jié)能減排的電機驅動發(fā)展。此外，利用太陽能轉化來驅動電機也是今后努力的一個方向。 11 二、論文（設計）研究的內容 1.重點解決的問題 (1). 汽車底盤的選擇； (2). 舉升機構的設計； 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路） (1). 總體設計要求； (2). 底盤的選擇； (3). 高空作業(yè)車臂的設計； (6). 參數校核。 3.本論文（設計）預期取得的成果 結合具體的設計要求，通過學習及查閱相關方面的資料，全面的了解和掌握高空作業(yè)車的工作原理和結構，完成作業(yè)車總體結構設計及相關功能部件的優(yōu)化設計，對關鍵部件的強度進行有限元分析。 （1）完成 8000 字以上的論文； （2）完成 3000 字左右外文文獻翻譯； （3）使用 CAD/CAM,有限元分析等軟件進行建模、分析。 三、論文（設計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數）； 2.論文（設計）進度計劃 （1） 第 1、2 周調研、資料收集，完成開題報告； （2） 第 3 周研究隨車起重車的設計步驟與設計方法； （3） 第 4 周收集材料，完成車輛的總體布置； （4） 第 5-6 周開始用軟件進行繪圖撰寫說明書； （5） 第 7-10 周完善設計內容，并完成大部分圖紙； （6） 第 10-13 周設計說明書修改及完善； （7） 第 14 周畢業(yè)設計答辯； 四、需要閱讀的參考文獻 [1]本刊編輯部. 下一片藍海[J]. 今日工程機械, 2011(15): 50-53. [2]柏紅專,羅亮平. 國內高空作業(yè)機械行業(yè)現狀及發(fā)展方向[J]. 建筑機械, 2012(08)上半月刊: 54-56. [3]盧青梅. 高空作業(yè)車不同簡化模型對比分析研究[D]. 大連: 大連理工大學工程機械學科碩士學位論文, 2012: 1-2. [4]張華,霍玉蘭. 我國高空作業(yè)車行業(yè)發(fā)展與展望[J]. 建筑機械, 2013(12)上半月刊. 38-41. [5]PALFINGER.Aerial Vehicle Platforms Specification Sheets of Palfinger [EB/OL].h ttp://www.palfinger.com,2012. [6] RUTHMANN.Product daten blatt T580 Ansicht (English) [EB/OL].http://www.ruthmann de,2012. [7] MARIA H..Interview Time Export [J].Access International,2012:11-14. [8]柏紅專, 羅亮平. 國內高空作業(yè)機械行業(yè)現狀及發(fā)展方向[J]. 建筑機械, 2012(08):54-56. [9]張華, 霍玉蘭. 我國高空作業(yè)車行業(yè)發(fā)展與展望[J]. 建筑機械, 201312):38-43. [10]柏紅專,羅亮平. 國內高空作業(yè)機械行業(yè)現狀及發(fā)展方向[J]. 建筑機械, 2012(08)上半月刊: 54-56. [11]段浩. 高空作業(yè)車工作裝置的虛擬樣機仿真分析[D]. 西安: 長安大學機械電子工程學科碩士學位論文, 2012: 2. [12] Liu L, Chen K. Global-local finite element stress analysis of thick laminate mu lti-bolt joint in large-scale structures [J]. Finite elements in analysis and desig n,2013(75): 31-37. [13] Nakayama T,Suda E.The present and future of electric power steering.Int.J.of Ve hicle Design,2010,15(3,4,5):243~254. 附：文獻綜述 文獻綜述 1.引言 本課題主要研究的是高空作業(yè)車，高空作業(yè)車為特種專用車輛，所謂高空作業(yè)車是指工作高度 3 米以上，由液壓或電動系統控制液壓油缸，并且能夠將作業(yè)人員、工具、材料等通過作業(yè)平臺舉升到空中指定位置進行各種安裝、維修等作業(yè)的專用高空作業(yè)機械。高空作業(yè)車既屬于專用汽車，又屬于工程機械，是一種重要的施工設備?，F在的高空作業(yè)裝置具有操作平順、工作穩(wěn)定、自動調速、安全可靠等優(yōu)點，大大提高了空中作業(yè)的工作效率。但是國內生產制造的高空作業(yè)機械同國外同類型高空作業(yè)機械產品相比仍有一定差距，主要表現為技術含量低、大型的較少、結構笨重、作業(yè)時微動性能差等問題。 高空作業(yè)車按工作臂的型式，有四種基本型式，分別為：垂直升降式、折疊臂式、伸縮臂式和混合臂式。垂直升降式高空作業(yè)車的升降機構只能在垂直方向上進行運動。它的主要特點是結構簡單，承載能力強，但作業(yè)范圍小，作業(yè)高度低，這種結構型式應用比較少。折疊臂式高空作業(yè)車工作臂之間的連接全部采用鉸接型式，所以國外又把它叫做鉸接式高空作業(yè)車。折疊臂高空作業(yè)車結構適合于較低作業(yè)高度的車型，如要加大作業(yè)高度，必然要增加臂長或增加工作臂數量，增加臂長會使作業(yè)車體積龐大， 降低靈活性；增加工作臂數量會造成操作繁瑣，安全性降低。伸縮臂式的高空作業(yè)車在行駛狀態(tài)時，工作臂縮回套疊，工作時伸出，可以有效增大作業(yè)高度，同時具有工作效率高、操作簡單、動作平穩(wěn)等特點?；旌媳凼礁呖兆鳂I(yè)車工作臂之間既有鉸接， 也有伸縮，是折疊臂式和伸縮臂式高空作業(yè)車的結合，它綜合了兩種結構型式的優(yōu)點， 工作性能最好，但結構也最為復雜。 2.國外高空作業(yè)車發(fā)展現狀 高空作業(yè)車在國外某些發(fā)達國家從 20 世紀 20 年代就開始研制了，已有近百年的發(fā)展歷史。產品技術水平高，安全性好，可靠性高，作業(yè)高度大，規(guī)格齊全，結構型式豐富，功能多樣。國外先進高空作業(yè)車主要技術特點如下： （1）液壓系統中負載敏感技術、電液比例控制技術等應用成熟。通常采用電液比例變量控制方式, 廣泛采用成熟的比例多路閥實現多執(zhí)行機構的比例控制。 （2）臂架應用高強度材料和輕質金屬材料。選用高強度的特殊合金材料, 不僅使工作臂結構設計更加合理, 而且使最大作業(yè)高度和作業(yè)幅度得到明顯增加, 同時有效地降低了整車質量,提高了底盤的使用性能。 （3）先進的電控通訊系統和完善的安全保障系統。國外高空作業(yè)車多采用嵌人 式控制系統, 使用工程機械專用控制器實現整車的自動控制功能。 （4）產品功能的多樣化和設計的人性化。國外高空作業(yè)車功能齊全,操作便捷, 接口可擴展, 甚至可根據用戶的需求進行定制, 實現了一機多用, 提高作業(yè)效率, 擴展使用范圍。工作平臺具有平臺伸縮功能, 最大可達 3.8m, 同時可進行士 90°回轉,極大地增大了作業(yè)范圍和作業(yè)的舒適性。 （5）節(jié)能、綠色環(huán)保的新技術應用。為提高產品的節(jié)能效果和滿足日益苛刻的環(huán)保要求, 國外高空作業(yè)車企業(yè)主要從降低發(fā)動機排放和全電動綠色驅動等方面人手。 因此我設計的高空作業(yè)車應盡量采用輕型環(huán)保結構，降低整車裝備質量，更加合理的去設計工作臂的結構。 3.我國高空作業(yè)車發(fā)展現狀 我國高空作業(yè)車行業(yè)起步較晚，自 20 世紀 60 年代開始研制，70 年代才推出商業(yè)化樣機。目前我國高空作業(yè)車的市場銷售、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)高度只有幾十米。國內高空作業(yè)安全法規(guī)尚待完善，存在各種原始方式的高空作業(yè)，應用普及范圍與國外相比還有很大的差距。限制這一行業(yè)發(fā)展的主要因素是大高度復雜截面混合臂架技術、安全技術、智能化高效控制技術、可靠性等，缺乏前瞻性研究，缺少向更大高度發(fā)展的技術支撐。 在這幾年的研究中，我國高空作業(yè)車的質量有了顯著提高，有的甚至達到了國際先進水平。在國內一些具有競爭力的公司對高空作業(yè)車行業(yè)的發(fā)展起到了很好的推動作用，比如杭州愛知工程車輛有限公司研發(fā)了全液壓驅動的自行走式高空作業(yè)平臺高空作業(yè)車，最大作業(yè)高度為 26.7m；北京起重機器廠開發(fā)了具有箱型截面的鋁合金桅柱平臺高空作業(yè)車，作業(yè)高度達到了 16.5m；杭州賽奇工程機械廠開發(fā)出的多桅柱鋁合金平臺高空作業(yè)車最大作業(yè)高度達到了 22m。上面產品的研發(fā)是我國高空作業(yè)車歷史性進步，填補了我國此類技術的空白。除此之外，在高空作業(yè)車產品方面能夠研發(fā) 30m 以上高空作業(yè)車的公司有徐州工程機械集團、杭州愛知工程車輛有限公司以及徐州海倫哲有限公司等，因此我國高空作業(yè)車的使用不再完全依賴進口。目前國內作業(yè)高度在 16m 以下的產品各高空作業(yè)車生產企業(yè)幾乎均可生產；但是，能夠獨立自主研發(fā)、設計、生產出最高作業(yè)高度 43m 的企業(yè)僅有徐州海倫哲和杭州愛知。我國高空作業(yè)行業(yè)的先進企業(yè)引入了國外企業(yè)的先進技術，從而不斷提高我國高空作業(yè)車的質量性能，目前我國高空作業(yè)車已有部分產品能夠達到歐美發(fā)達國家高空作業(yè)車水平。但是我國整體高空作業(yè)車的水平與國際水平相比仍有較大差距，比如作業(yè)高度較低、 控制方式落后、功能單一、安全性不夠、產品結構龐大笨重等。我國 35 米以上的高空作業(yè)車還不能獨立生產只能依賴進口；歐美發(fā)達國家高空作業(yè)車的控制系統完全采 用電液比例控制以及智能控制，而我國高空作業(yè)車的控制技術基本為電液控制，目前 為止我國對電液比例控制技術的應用還不成熟，且智能控制技術的應用則是剛剛起步。 4.高空作業(yè)車發(fā)展趨勢及展望 目前我國高空作業(yè)車現存量約為 2 萬臺，專家預測到 2015 年我過高空作業(yè)車將增加一倍。高空車的載人作業(yè)性質使得對臂架結構的質量要求很高，在國內由于臂 架斷裂而造成的人員傷亡事故很多，所以臂架的強度、剛度一定要滿足使用要求，在 設計時安全系數也要設定的相對高一些，那么臂架結構的設計是需要亟待解決的問題。 （1）近年來高空作業(yè)車研究人員利用 ANSYS 的有限元分析軟件及 ANSYS 軟件中的 APDL 語言、ADAMS 運動仿真軟件對臂體做了模擬及分析，這些軟件及方法的運用也將在今后的高空作業(yè)臂設計中廣泛應用。 （2）高空作業(yè)車的臂架是整機里很重要的結構，它的自重影響整機的穩(wěn)定性等， 對高空臂架結構的研究人們對臂架結構有了深如的了解，在設計時對臂架結構及臂架截面形狀的合理選擇會提高臂架的剛度和強度并能減輕臂架重力。一種新的混合泵車臂架是 2012 年中聯重科采用碳纖維材料制造的，它的產生使臂架重量減少了一半， 所以新材料的應用會帶來高空作業(yè)車臂架輕量化變革。 （3）控制水平的智能化和自動化。提高動力的電子控制和管理系統水平, 根據傳動裝置及液壓系統的工作狀態(tài), 自動調節(jié)發(fā)動機輸出功率, 以滿足不同作業(yè)工況的需要, 提高燃料的經濟性。 （4）系統的安全性和可靠性將大幅增強。 5. 結論 由于高空作業(yè)車近幾年的快速發(fā)展，高空作業(yè)行業(yè)出現了部分車型產量過剩苗頭的同時，也存在著部分車型供不應求、生產能力不足的現象，因此，結構性過剩是當前汽車工業(yè)產能過剩的基本特點，也是當前汽車工業(yè)發(fā)展存在的主要問題。高空作業(yè)車是汽車工業(yè)的一部分，它的發(fā)展中也會出現同樣的問題，因此研究高空作業(yè)車的改裝技術，不僅可以推動高空作業(yè)車行業(yè)的發(fā)展，而且對于推動專用汽車行業(yè)的發(fā)展， 調整企業(yè)產品開發(fā)戰(zhàn)略無疑具有重要意義。 折疊臂式高空作業(yè)車由于市場保有量大、用戶熟悉、價格低廉、維護簡單等優(yōu)勢仍然會成為市場主流產品，但需在安全性和人性化方面改進提高。故本畢業(yè)設計將設計一輛高為 10 米高空作業(yè)車，在結構方面對普通的折疊臂式高空作業(yè)車進行改裝。 指導教師評閱意見（對選題情況、研究內容、工作安排、文獻綜述等方面進行評閱） 審 核 意 簽字： 年 月 日 見 教研室主任意見 簽字： 年 月 日 學院教學指導委員會意見 簽字： 年 月 日公章： 高空作業(yè)車結構設計 摘 要 近些年以來，中國經濟快速發(fā)展，城市發(fā)展建設需要，在各個領域都需要高空作業(yè)車，而且有一些型號出現了供不應求，生產不足的現象。因此我想設計高空作業(yè)車應盡量采用輕型環(huán)保結構，降低整車裝備質量，更加合理的去設計工作臂的結構，從而去滿足城市建設的需求。 近幾年以來，中國的高空作業(yè)車研究能力顯著提高，首先高度上取得了突破，同時，研究高空作業(yè)車的改裝不僅僅可以促進這個行業(yè)的發(fā)展，還能對特種車輛的研發(fā)及機構和液壓的設計積累一定的經驗。這次的畢業(yè)課題設計設計的是一款折疊臂式10m 高空作業(yè)車，主要對作業(yè)車的舉升機構以及液壓系統進行了設計。舉升機構主要就是上下臂的長度，截面尺寸的設計，同時對設計結果進行了校核。液壓系統主要就是上下臂及支腿液壓缸的設計，液壓馬達和液壓泵的選擇以及其他部分的設計。 10m 高的高空作業(yè)車能夠應用的場合很多，在工程建設，電力搶修，設備維護上能夠發(fā)揮出它的能力。這樣的高空作業(yè)車小巧，對于環(huán)境的變化比較能適應。 關鍵詞：高空作業(yè)車；高空作業(yè)臂；液壓系統；改裝設計 I ABSTRACT In recent years, China's rapid economic development, urban development and construction needs and the needs of high-altitude vehicles in various fields, and there have been some models in short supply and insufficient production. Therefore, I hope to design the lightweight environmental protection structure for aerial working vehicles as much as possible, reduce the quality of vehicle equipment, and design the structure of the working arm more reasonably to meet the needs of urban construction. This design main is the height of 10 meters aloft work vehicle, to meet the high operating on the premise that for aloft work arm,turntable,hydraulic parts design: First choice under the requirements of the use of operating arm of the types of materials; Second, based on the height of the largest operations to determine the upper and lower arm length; After Analysis to determine the intensity of use of the arm section size and fuel tanks articulated position; further strength, stiffness, Stability of Verification, check the operating arm size whether it meets the requirements; Turntable and hydraulic parts also principles want to calculate and checking. In recent years, China’s research capacity for aerial work vehicles has been significantly improved, and breakthroughs have been made at the highest altitudes. At the same time, research on the conversion of aerial vehicles has not only promoted the development of this industry, but also enabled the development and organization of special vehicles and hydraulics. The design has accumulated some experience. This graduation project designed and designed a folding arm type 10m aerial work vehicle and designed the lifting mechanism and hydraulic system of the work vehicle. The lifting mechanism is mainly the length of the upper and lower arms, the design of the section size, and the check of the design results. The hydraulic system is mainly the design of the upper and lower arm and leg hydraulic cylinders, the selection of hydraulic motors and hydraulic pumps, and the design of other parts. The 10m high aerial vehicles can be used in many places, and can exert its capabilities in the construction of projects, repair of power, and maintenance of equipment. Such aerial vehicles are small and adaptable to changes in the environment. Key words: aerial working vehicle; aerial working arm; hydraulic system; retrofit design III 目 錄 摘 要 1 ABSTRACT 3 第 1 章 緒 論 1 1.1 概述 1 1.2 高空作業(yè)車的發(fā)展現狀 2 1.2.1 專用車的現狀 2 1.2.2 我國高空作業(yè)車的現狀和發(fā)展 2 1.3 高空作業(yè)車的組成 4 1.3.1 工作裝置 5 1.3.2 金屬結構 5 1.3.3 控制系統 5 1.3.4 動力傳動裝置 5 1.4 本課題所研究的任務 5 1.5 本課題研究的意義 6 第 2 章 總體方案設計 7 2.1 總體設計要求 7 2.2 其他要求 7 2.3 重點解決的問題 7 2.4 確定液壓缸布置的形式 7 2.5 本章小結 8 第 3 章 底盤的選擇 9 3.1 高空作業(yè)車底盤的類型 9 3.2 底盤的選擇 9 3.3 本章小結 10 第 4 章 高空作業(yè)車車臂的設計 11 4.1 材料的選擇 11 4.2 上下臂長度的計算 11 4.3 確定上臂液壓缸的位置 12 4.4 確定下臂液壓缸的位置 12 4.5 確定上臂截面尺寸大小 12 4.5.1 對上臂進行受力分析 12 4.5.2 確定上臂截面尺寸大小 14 4.5.3 對上臂進行強度校核 15 4.6 確定下臂截面尺寸大小 16 4.6.1 對下臂進行受力分析 16 4.6.2計算下臂的截面尺寸 18 4.6.3對下臂進行強度校核 19 4.7 本章小結 20 第 5 章 液壓系統的設計 23 5.1 液壓缸的設計計算 23 5.1.1 下臂液壓缸的最大載荷 23 5.1.2 上臂液壓缸的最大載荷 23 5.1.3 支腿液壓缸的最大載荷 23 5.1.4 確定系統工作壓力 25 5.1.5 確定液壓缸的內徑 26 5.1.6 液壓缸缸筒壁厚和外徑計算 26 5.1.7 確定液壓缸最大密封壓強和壁厚的校核 27 5.1.8 液壓缸活塞桿直徑 29 5.1.9 校核液壓缸活塞桿強度 29 5.1.10 校核液壓缸活塞桿穩(wěn)定性 30 5.1.11 液壓缸的選擇 31 5.2 液壓馬達的選取 31 5.3 液壓泵的選擇 31 5.4 其他輔助元件的選擇 32 5.4.1 油箱 32 5.4.2 聯軸器 32 5.5 本章小結 33 結 論 34 參考文獻 35 致 謝 36 附 錄 37 第 1 章 緒 論 1.1 概述 高空作業(yè)車是一種特殊類型的車輛，用于將工作人員和工作設備運送到指定的高度進行操作。它是在汽車底盤上安裝高空作業(yè)設備的重要工程機械。近年來，工程機械發(fā)展迅速。主要原因如下：一是在改革開放政策的指導下，中國經濟發(fā)展迅速，對建筑機械的需求不斷增加。其次，增加了從中央政府到地方政府的優(yōu)惠發(fā)展政策。增加注資以支持他們;先進的技術消化吸收后，提高了產品技術水平;四是企業(yè)通過組織結構調整，相互配合，促進相互促進的競爭。高空作業(yè)裝置包括工作臂，回轉平臺， 副車架，工作鏟斗，液壓系統和控制裝置。目前的高空作業(yè)裝置運行平穩(wěn)，運行平穩(wěn)， 速度自動調節(jié)，安全可靠，大大提高了空中作業(yè)的工作效率。該高空作業(yè)平臺利用汽車底盤作為行走機構，具有汽車的行駛性能，靈活性強，行駛速度快，能夠快速傳遞， 并能在工作現場快速投入工作后，因此越來越多地用于工程建設。 ，工業(yè)安裝，設備維護，物業(yè)管理，航空，造船，石化，電力，影視，市政，園林等諸多行業(yè)，是近年來增長最快的專用汽車產品之一。但國產高空作業(yè)機械與國外同類型高空作業(yè)機械產品仍存在一定差距。主要問題是技術含量低，施工規(guī)模大，結構笨重，運行中性能不夠穩(wěn)定。 圖1.1 高空作業(yè)車 根據工作臂的類型，有四種基本類型的高空作業(yè)車：垂直起升式，折疊臂式，伸縮式和混合臂式。垂直升降車的升降機構只能在垂直方向上移動。其主要特點是結構 9 簡單，承載能力強，但其工作范圍小，工作高度低。這種結構的應用范圍較少。折疊臂式高空作業(yè)平臺臂與臂之間的連接是鉸接式的，因此也被稱為國外鉸接式高空作業(yè)平臺。折臂式高空作業(yè)車的結構適合于操作較低高度的車輛。如果你想增加工作高度， 你必須增加手臂長度或工作手臂的數量。增加臂長會使操作車輛笨重并降低靈活性; 增加工作臂的數量可能導致繁瑣的操作并降低安全性。當伸縮臂式工作車處于行走狀態(tài)時，工作臂收縮，工作臂伸出，可有效提高工作高度。同時具有工作效率高，操作簡單，運行穩(wěn)定的優(yōu)點?；旌媳圩鳂I(yè)車工作臂之間有鉸鏈和伸縮接頭。它是折疊臂和伸縮臂的組合。它結合了兩種結構類型的優(yōu)點并具有最佳性能，但同時結構也是最復雜的。 1.2 高空作業(yè)車的發(fā)展現狀 1.2.1 專用車的現狀 據有關資料顯示，目前我國專用汽車行業(yè)企業(yè)中約有60％建立了完整的產品研發(fā)體系，具有獨立的系列產品開發(fā)能力。 大多數專業(yè)汽車公司都采用開發(fā)軟件進行模塊化仿真設計，如AutoCAD，Pro / E和CATIA，大大提高了研發(fā)質量，縮短了開發(fā)周期。但是，我們也應該清醒地認識到，目前我國專用汽車產品的研發(fā)水平還處于較低水平， 仿制設計的痕跡明顯，技術相似性突出，且沒有定性更改。 中國的特種車在產量方面具有相當規(guī)模，但其中大多數是勞動密集型和中低技術產品，如半掛車，自卸卡車，隔熱車輛和集裝箱運輸車。 一些高科技車輛，尤其是關鍵部件仍然需要進口。 例如，近百米的一些上升式消防車的頂部，混凝土泵車的關鍵部件和混凝土攪拌機的頂部，以及C級防彈裝甲車（我國的產品主要是 等級A和B，防彈等級低于國外同類產品）等等。 國外特種車輛的動力，耐用性和駕駛室舒適性普遍優(yōu)于國產車。 1.2.2 我國高空作業(yè)車的現狀和發(fā)展 使用高空作業(yè)車進行高空作業(yè)是一種先進的作業(yè)方式。 其發(fā)展與國民經濟發(fā)展水平密切相關。 經濟越發(fā)達，需求越大，對單位GDP的需求也越大。 與發(fā)達國家相比， 中國不僅單位國內生產總值需求小，而且單位國內生產總值需求占GDP的比例也較低。這表明，高空作業(yè)車的市場需求與經濟規(guī)模和經濟發(fā)展程度有關。 這也正說明高空作業(yè)車在中國有非常廣闊的發(fā)展前景。 （1）概況 中國高空作業(yè)車行業(yè)起步較晚。 它自20世紀60年代開始發(fā)展，商業(yè)原型在20世紀 70年代引入。 目前，中國高空作業(yè)平臺的銷售，使用和保留市場是折疊臂。 其他類 型，如伸縮臂和混合臂，只占很小的比例。 最大作業(yè)高度只有幾十米。 家用高空作業(yè)的安全規(guī)定還有待改進。 高原作業(yè)有各種原始方法，應用和使用范圍與國外之間仍有很大差距。 限制這個行業(yè)發(fā)展的主要因素是大高度和復雜的橫截面混合動臂技術， 安全技術，智能高效控制技術和可靠性以及缺乏前瞻性研究，同時也缺乏更高的技術支持。 （2）應用情況 中國的高空作業(yè)車應用遠遠落后于發(fā)達國家和地區(qū)，目前還處于起步階段。 目前只有電力，城市管理等少數幾個行業(yè)的使用已經普及，過去五年才進入快速發(fā)展階段， 進一步的發(fā)展將取決于以下主要方面： l 更加重視文明安全建設。 l 加速高空作業(yè)車的機械化。 l 目前，高度在35米以上的高空作業(yè)車基本上依賴進口。 這將為高空國產高空作業(yè)車的發(fā)展提供機遇，也將為高空作業(yè)車的發(fā)展帶來極其廣闊的發(fā)展前景。 （3）產品和技術 目前，中國飛行器的年銷量很低，與國外相比，產品技術差距較大，產品結構單一，制造工藝落后，產品可靠性差。 未來中國城鎮(zhèn)化進程將進一步加快，基礎設施建設進一步加強，市政工程安裝和運行維護需要增加大量高空作業(yè)車輛，電力系統也將加速。目前，國家電網正投入巨資興建750千伏以上的電網。超高壓輸電電網需要大量的作業(yè)車來建設和運行電網。隨著我國工程設備租賃行業(yè)的發(fā)展，可節(jié)省大量設備購置資金的租賃方式將進一步推動高空作業(yè)車市場的發(fā)展。該行業(yè)將成為高空作業(yè)車市場增長潛力最大的行業(yè)。如何適應市場需求和引導市場需求，高空車輛技術的發(fā)展將如何？所有這些對高空作業(yè)車行業(yè)提出了更高的要求。 （1）產品結構 折疊臂式高空作業(yè)車依舊是市場上的主流產品，但其市場份額將逐漸下降。 伸縮臂和混合臂式高空作業(yè)車將占據市場的一半份額。 1）由于折疊臂式高空作業(yè)平臺市場占有率高，用戶熟悉，價格低廉，維護簡單等特點， 將繼續(xù)成為市場上的主流產品，但在安全性和人性化方面還有待提高。 2）伸縮臂式高空作業(yè)平臺將迅速發(fā)展，具有運行效率高，操作簡單，安全性好等優(yōu)點， 18至28米的作業(yè)高度將成為主要產品。 3）混合臂式高空作業(yè)車具有折臂式跨越障礙物的優(yōu)點，具有伸縮臂式操作簡單，效率高的優(yōu)點。 它在特殊領域和高度上具有無與倫比的優(yōu)勢，但由于這種類型車輛的技術 和制造工藝復雜。 4）越野底盤的使用也將成為新的產品方向。 （2）產品技術 采用大量新技術和新結構，逐步實施國際標準，降低車輛重量和車輛高度，增加工作斗的作業(yè)范圍和承載能力。 1）臂體的橫截面從矩形改為六邊形或多邊形，即使具有U形橫截面。 這些通常用于汽車起重機。 隨著制造工藝的改進和加工成本的降低，它將被推廣用于作業(yè)車上。 2）高強度，低重量，高耐腐蝕的鋁合金工作桶將成為主流配置，工作桶的額定負荷也將超過200公斤，這是目前常見的，以滿足不同的要求行業(yè)。 3）降低車輛高度和前軸載荷，提高車輛的通過性能和行駛性能，方便工作斗前后轉臺， 后斗布置結構將成為伸縮臂式空中作業(yè)的主流結構。 4）安全控制要與國際先進水平相媲美，安全控制更加完善，雙冗余控制將成為標準配置，基于CAN總線的智能控制系統將成為主流，并將基于GPRS的遠程監(jiān)控維護技術投入使用，有效實時監(jiān)控設備使用情況和故障情況，將大大提高產品的安全性，增加產品的可靠性。 5）提高產品的人性化設計，操作，使用和維護的便捷性，設計和配置一些便于高空作業(yè)的功能和設備，如風，水，液壓和電氣接口等工作桶 先進的多功能工作臺，焊接機， 切割機等設備拓展高空作業(yè)領域的應用，提高高空作業(yè)車的利用率。 6）隨著新能源汽車技術的成熟，節(jié)能環(huán)保技術將更加得到應用，全電動底盤高空作業(yè)車將在城市市區(qū)快速發(fā)展。 （3）產品制造工藝 標準化制造和組件化噴漆組裝將成為所有制造商的標準生產模式。提高產品裝配水平和表面處理質量可以有效提高產品的可靠性; 電氣系統采用汽車或移動設備的產品配置和接線方式，提高了電氣系統的可靠性。 （4）產品方向 重點發(fā)展35m以下的作業(yè)高度機型，以輕量化和小型化為主要發(fā)展方向，提高產品的安全性，可靠性和人性化，適應中國城市空間和場地狹窄，道路，地面承載能力差異等特點。 我國經濟發(fā)展的程度決定了民用高空作業(yè)超過50米以上的作業(yè)要求很少， 我們不應急于開發(fā)作業(yè)高度超過50米的產品。 1.3 高空作業(yè)車的組成 除了底盤部分之外，高空作業(yè)車還包括工作裝置，金屬機構，控制系統和動力傳輸裝置，以實現高空作業(yè)。 1.3.1 工作裝置 高空作業(yè)車的工作裝置包括行走機構、支腿機構、舉升機構、會裝機構、工作平臺及其調平機構。 高空作業(yè)車的行走機構就是通用或者專用汽車底盤。 1.3.2 金屬結構 工作臂，回轉平臺，副架（機架梁，門架，支腿等）的金屬結構是高空作業(yè)車輛的重要組成部分。高空作業(yè)車的部分工作機構安裝或支撐在這些金屬結構上。金屬結構是作業(yè)車的骨干。它可以承受高空作業(yè)車在運行過程中的重量和各種外部負載。 組成高空作業(yè)車金屬結構的部件很多，其重量通常占整機重量的一半以上，鋼材消耗量大。 因此，高空作業(yè)車金屬結構的合理設計，對于降低高空作業(yè)車的重量，提高作業(yè)性能，節(jié)約鋼材，提高高空作業(yè)車的可靠性具有重要意義。 1.3.3 控制系統 高空作業(yè)車控制系統是各種組織如何移動的解決方案。 例如，動力傳輸的方向， 每個機構的速度以及機構的啟動和停止。 控制系統包括操縱器，執(zhí)行器和安全裝置。今天的高空卡車都是電動和液壓操作的。 因此，控制裝置包括各種液壓操作閥和電控裝置以實現機構的啟動，速度，換向，制動和停止。 執(zhí)行器包括液壓缸，回轉馬達， 油泵等，用于推動結構部件執(zhí)行動作。 安全裝置包括各種傳感器，行程開關，警報器和液壓鎖定閥，以檢測危險狀況并確保安全。 1.3.4 動力傳動裝置 動力傳輸是高空作業(yè)車的動力源。由于高空作業(yè)車采用車輛底盤作為行駛機構， 通常不設置附加動力源，而直接將車輛底盤引擎作為整車的動力源。高空作業(yè)裝置所需動力一般在 10?20kw 左右，卡車底盤發(fā)動機的動力根據負荷從 50kw 變到 150kw 以上，高空作業(yè)裝置工作時不允許底盤操作，所以底盤發(fā)動機的功率就足夠了。確保高空作業(yè)設備的工作。由于高空作業(yè)裝置需要的功率較小，通常大功率作業(yè)車采用變速箱側蓋的取力模式，通過安裝在側面的取力器去除發(fā)動機的動力底盤傳動，并驅動液壓油泵向高空作業(yè)裝置供油。取力器系統還配有控制裝置。當底盤運轉時，取力器不輸出，液壓油泵不工作。當需要高空作業(yè)時，取力器輸出和油泵工作。 1.4 本課題所研究的任務 改裝設計一種高空作業(yè)車。滿足專用汽車相關設計要求。 1、二類底盤的選擇（主要根據專用汽車的類型、用途、裝載質量、使用條件、專用汽車的性能指標、專用設備或裝置的外形尺寸、動態(tài)匹配等決定）、主要參數數據齊備、進行二類底盤選型分析、產生具有實踐意義的選型總結。 2、要求進行車輛的總體布置（盡量避免變動汽車底盤各總成的位置、總成部件位置的變動；盡量滿足專用汽車工作裝置性能要求，充分發(fā)揮專用功能；必須對裝載質量、軸荷分配等參數進行估算和校核；盡量避免工作裝置的布置對車架造成集中載荷，因采用副車架；盡量減少專用汽車的整車整備質量；還應符合相關法規(guī)的要求），用總布置草圖表達主要底盤部件的改動和重要工作裝置的布置。 3、要求進行舉升機構、支腿機構的詳細設計，在正確計算的基礎上，完成部部件設計選型，要求工藝合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高。 4、要求進行裝卸裝置（作業(yè)平臺）設計計算選型。 5、完成總裝配圖，清楚表達設計。 6、要求完成整車性能分析計算，以評價和分析整車設計情況。針對性能分析結構如有必要進行設計改進。 本課題的主要設計參數如圖表 1.1 所示： 表1.1 已知技術參數 技術參數 數值 外形尺寸 6750 1950 2990(mm) 總質量/整車整備質量 5385Kg/5060Kg 功率 66KW 軸數 2 輪胎數 6 前/后輪距 1404mm 軸距 129.9213in 前懸 1032mm 接近/離去角 19°/16° 1.5 本課題研究的意義 由于高空作業(yè)車近幾年的快速發(fā)展，高空作業(yè)行業(yè)出現了部分車型產量過剩苗頭的同時，也存在著部分車型供不應求、生產能力不足的現象，因此，結構性過剩是當前汽車工業(yè)產能過剩的基本特點，也是當前汽車工業(yè)發(fā)展存在的主要問題。高空作業(yè)車是汽車工業(yè)的一部分，它的發(fā)展中也會出現同樣的問題，因此研究高空作業(yè)車的改裝技術，不僅可以推動高空作業(yè)車行業(yè)的發(fā)展，而且對于推動專用汽車行業(yè)的發(fā)展， 調整企業(yè)產品開發(fā)戰(zhàn)略無疑具有重要意義。 第 2 章 總體方案設計 2.1 總體設計要求 這次課題為設計一輛10米高的高空作業(yè)車。有如下幾點要求： （1）設計任務：改裝設計一輛10米高的高空作業(yè)車。 （2）作業(yè)車作業(yè)用途：工程建設、工業(yè)安裝、設備檢修。 （3）作業(yè)環(huán)境：經常被用于搶修作業(yè)，而且大多數都是在作業(yè)環(huán)境比較差的室外或者是野外進行作業(yè)，具有高適應性且還應具有高效率。 設計參數如表2-1所示。 表2.1 作業(yè)車部分主要技術參數 最大作業(yè)幅度 2.2-2.8m 最大作業(yè)高度 10m 平臺額定載荷 200kg 支腿形式 H型 支腿數量 8個 回轉角度 360° 2.2 其他要求 1、當作業(yè)車停止工作的時候，垂直方向上的支腿要能夠收回。 2、當作業(yè)車停止工作的時候，水平方向上的支腿要能夠收回。 3、運行過程中動作要平穩(wěn)，確保安全，在滿足的前提下盡量減輕重量。 2.3 重點解決的問題 1、汽車底盤的選擇：采用EQ1050NJ20D3汽車底盤。 2、舉升機構的設計：采用兩節(jié)折疊臂。 3、液壓系統的設計：采用10個液壓缸。 2.4 確定液壓缸布置的形式 由于整車整備質量較大，汽車輪胎承受的壓力過大，作業(yè)車工作的時候應有支腿支撐。本設計四個支腿采用 8 個液壓缸，水平方向 4 個，垂直方向上同樣 4 個。其中， 垂直支腿起到調平作業(yè)車的作用。水平支腿起到擴大液壓支腿支撐范圍的作用。兩個折疊臂采用 2 個液壓缸，液壓缸將兩節(jié)折疊臂支撐起來，將工人送到對應的高度工作。 整體設計圖如圖 2.1 圖2.1 高空作業(yè)車整體結構圖 01-上臂液壓缸 02-上臂 03-下臂 04-下臂液壓缸 05-液壓馬達 06-轉臺 07-減速器 08-工作斗 09-副車架橫梁 10-后兩支腿垂直液壓缸 11-副車架縱梁 12-液壓泵 13-前兩支腿垂直液壓缸 14-取力器 2.5 本章小結 本章主要進行設計程序的設計，以便可以清楚自己的設計思路，以便可能了解后面要設計的內容和方法，為將來的設計奠定基礎，本章是第一步，也是重要的一步。 第 3 章 底盤的選擇 3.1 高空作業(yè)車底盤的類型 根據整體性能，高空車輛的底盤可以分為通用汽車底盤和專用汽車底盤兩種，通用底盤即東風汽車二類底盤。由于通用底盤（二類底盤）的價格低廉，它在中小型高空作業(yè)平臺中更為常用。 專用汽車底盤是根據高空作業(yè)車的要求專門設計和制造的。有三種不同的駕駛室布局。 一個是駕駛室前置（與平頭式貨車相同），第二個是偏置式駕駛室（軸距短、 視野良好），第三個是前懸下沉式駕駛室。[11]， 3.2 底盤的選擇 專用車底盤主要分為兩種類型和三種類型。第二類底盤是以整車為基礎拆卸車身; 第三種類型的底盤是從車輛上拆下集裝箱和駕駛室。選定底盤的質量直接影響特種車輛的性能。在選擇汽車底盤時，主要根據專用車的用途，裝載質量，使用條件，性能指標，尺寸以及特殊裝置或設備的功率匹配情況。目前，80％的特種車輛使用第二種底盤進行改造設計。在選擇二級汽車底盤進行改造設計時，關鍵的工作是整車的整體布局以及具有特殊工作要求的設備設計。只有對底盤進行輔助性能分析和必要的強度檢查才能確保改裝后的車輛性能基本接近底盤以實現合理匹配。 汽車的主要參數有尺寸參數、質量參數以及汽車性能參數，選擇底盤主要參照了車的質量參數。中型載貨汽車的總質量在3000kg-15000kg之間，而我們的作業(yè)車總質 量為 5385kg ，因此屬于中型載貨汽車，選擇二類底盤，一是可以節(jié)省成本，二是也 滿足尺寸載重各方面的要求，二類底盤中選擇東風汽車EQ1050NJ20D3底盤。 EQ1050NJ20D3的技術參數如表3.2所示。 技術參數 數值 總質量 5385Kg 整備質量 5060kg 軸數 2 功率 66kw 前輪距 1404mm 輪胎數 6 后懸 2018mm 前懸 1032mm 軸距 3300mm 3.3 本章小結 這一章主要是針對高空作業(yè)車底盤的選擇進行了研究，明白了專用汽車底盤的選擇主要就是看汽車的總質量。了解了為啥選用二類底盤以及二類底盤的優(yōu)點。 19 第 4 章 高空作業(yè)車車臂的設計 4.1 材料的選擇 參考同等高度的車型，選擇Q235鋼（低碳鋼）。這種材料具有良好的焊接和成型性能，且具有一定的強度，價格低廉，適合10米高的小型高空作業(yè)車。參考相同高度 的作業(yè)車鋼板的厚度t = 4mm 。其屈服強度σ s = 235MPa ，查機械設計手冊，可知塑性 材料一般來說取n=1.2 ~ 2.5，不妨取安全系數n =1.33[16] 。根據計算可得： [σ] = σ s n = 235 =176.69MPa ； 1.33 [τ] = [σ] = 176.69 =102.1MPa 。 3 4.2 上下臂長度的計算 本課題設計的高空作業(yè)臂有兩節(jié)折疊臂，同時要求作業(yè)高度 10 米。作業(yè)臂的仰角通常是 30°~75°。本設計上臂仰角就取 75°，下臂取 35°，此時上下臂的舉升高度為 7640mm。 上下臂舉升的最大位置如圖 4.1 所示。 圖4.1 上下臂舉升的最大位置 設上臂為CB，設下臂為BA。 由余弦定理可得： BC sin 75o + AB sin 35o = 7.64m  （4.1） 另外上臂還應裝有工作平臺：CB>BA （4.2） 所以取 BC = 5.15mm , AB = 4.646mm 。 4.3 確定上臂液壓缸的位置 設FE為上臂液壓缸。 不妨取 BE =1300mm , BF = 306mm 由余弦定理可知: EF 2 = BE 2 + BF 2 - 2BE ?BF cos110 o EF 2 =13002 + 3062 - 2 ×1300 ×306 ×cos110 o EF =1434mm 4.4 確定下臂液壓缸的位置 設 GH 為下臂液壓缸。 不妨取AH = 718mm ， AG = 1200mm ，∠HAG = 80o 由余弦定理可得: HG 2 = AG 2 + AH 2 - 2AG ? AH cos 80o HG = 1280mm 4.5 確定上臂截面尺寸大小 上下臂的一種工作位置狀態(tài)如圖 4.2 所示。此時上臂處于水平位置。 圖4.2 上下臂工作水平位置狀態(tài) 假設工作斗長×寬×高(L ×B ×H ) = 700 ×800 ×1000mm3 ，質量為100 Kg 。 4.5.1 對上臂進行受力分析 對作業(yè)臂進行受力分析，直接找出受力最大的情況即可，若此時滿足要求，其他情況自然而然也就滿足要求了。 圖4.3 上臂受力分析圖與剪力彎矩圖 取上臂自重G1 = 800kg(同類車型) ×9.8 = 7.84KN G = (100 + 200) ×9.8 = 2.94KN 由余弦定理可得： EF 2 = BF 2 + BE 2 - 2BE ?BFcos35o EF 2 = 3062 +13002 - 2 ×1300 ×306 ×cos35o EF =106mm BF 2 = BE 2 + EF 2 - 2BE ?EFcosθ cosθ = 0.986 ， sinθ= 0.165 對B點取矩 : l = BE sin θ = 1300 × 0.165 = 214.5mm FE ?l = G1 ?BC + G （? BC + 350） 2  （4.3） 由上式計算得： FE =169KN FBX = FE cos θ =169 ×0.986 =166KN FEy = FE sinθ= 28KN FBy = 28 - 7.84 - 2.94 =17.22KN 4.5.2 確定上臂截面尺寸大小 梁的截面高度按強度計算公式： H = （4.4） 式中：W -抗彎截面系數； t -梁的厚度。 最大彎矩M max = 17.22 ×1.3 = 22.4KN ? m 上臂所需的抗彎截面系數W = M max [ σ ] 22.4×103 = 176.69×106  = 0.00013m3` 上臂的截面圖如圖4.4所示 根據式4.4： H = = （上下臂厚度都為t） （4.5） 將W = 0.00013m3 和t = 4mm 代入上式4.5得: 上臂高H =  = m H =140mm h = H - 2t  （4.6） 計算得h =132mm BH 3 W = - 6H bh3 6H  （4.7） 把b = B - 2t, W, H, h 代入公式（4.7）得： 0.00013 = 解之得，上臂梁寬度： B = 205mm b = B - 2t =197mm B ×0.143 6 ×0.14 (B - 0.008) ×0.1323 - 6 ×0.14 4.5.3 對上臂進行強度校核 上臂梁BE段正應力σ = FBX A 梁的截面積A = BH - bh  （4.8） （4.9） 由公式（4.8）得 A = 0.0287 - 0.026 = 0.0027m 2 F BX =166KN 由公式（4.9）得上臂梁的最大正應力σ =  166 ×103 N 0.0027  m 2 = 61.5MPa ≤[σ]顯然符合。 Z Q 在截面BE上所受的切應力τ = F ? S *  （4.10） 2I Z ? t 截面BE的最大靜矩S * = A y - A y （4.11） Z 1 1 2 2 由公式（4.11）得： S *  = 0.205 ×0.14 0.14 - 0.197 ×0.132 0.132 Z × 2 × 2 S Z * = 0.000293m3 Z軸慣性矩I Z = BH 3 - bh3 12  （4.12） -6 4 由公式（4.12）得： I Z = 9 ×10 m 圖4.5 上臂的慣性矩圖 由公式（4.10）可得上臂梁的最大切應力τ = 滿足。 17.22 ×103 ×0.000293 2 ×0.004 ×9 ×10-6  = 70.1MPa ≤  [τ] 上臂梁的局部穩(wěn)定性校核 b = 197 ≈ 1.49 ≈ 強度最大，滿足。 h 上臂梁的整體穩(wěn)定性校核W A 132 13 ×10-5 = ≈ 0.0027  0.048mm在(0.2 ~ 0.3)B之間，滿足。 4.6 確定下臂截面尺寸大小 4.6.1 對下臂進行受力分析 圖4.6是上下臂工作位置的另外一種狀態(tài)，此時下臂處于水平位置，受到的力最大。 已知 AH = 718mm ， AG =1200mm ， 由余弦定理可知： HG 2 = AG 2 + AH 2 - 2 AG ?AHcos45o HG = 859mm AH 2 = AG 2 + HG 2 - 2 AG ?HGcosθ cosθ = 0.8 ， sin θ = 0.6 l = AG ?sinθ= 720mm 720F = 7.84 4646 + 7.84 ×4646 - 7.84 5150 cos 75o + 2.9（4 4646 - 5150cos75o - 350） 1 × 2 × 2 F1 = 80.7KN FAy FAX = F1 ?sinθ- 2.94 - 2 ×7.84 = 29.8KN = F1 cosθ= 64.56KN L =1300 sin φ =1300 ×0.165 = 214.5mm 214.5F = 7.84 5150 sin15o + 2.94 ×5150 sin15 o 可得： F = 42.6KN 2 × 2 2 下圖4.8為下臂的受力分析圖及剪力彎矩圖。 F = F - F cos84.5o - F cosθ BX AX 2 1 FBX = -4.1KN F = F - F - F sin 84.5o - 7.84 By 1 y Ay 2 FBy = -34.56KN 4.6.2計算下臂的截面尺寸 最大彎矩M 1max = 29.8 ×1.2 = 35.76KN ?m M 2 max = 31.62 ×0.306 = 9.7KN ?m 下臂所需的抗彎截面系數W = M 1max [σ] 35.76 ×103 = 176.69 ×106 = 0.0002m3 圖4.9 下臂的截面圖 按強度條件： H 0 = = （上下臂厚度都為t） （4.14） 因此把計算所得的截面系數W = 0.0002m3 和t = 4mm 代入公式（4.14）得： 可得下臂高 H 0 = H 0 =150mm h0 = H 0 - 2t （4.15） h0 =142mm [16]  B H 3  b h3 型鋼的抗彎截面系數 W = 0 0 6H 0 - 0 0 6H 0 （4.16） 把b0 = B0 - 2t, W, H 0 , h0 代入公式（4.16）得： B ×0.153 (B - 0.008) ×0.1423 0.0002 = 0 - 0 可得下臂梁的寬度： B0 = 219mm 6 ×0.15 6 ×0.15 b0 = B0 - 2t = 211mm 4.6.3對下臂進行強度校核 確定下臂梁的尺寸后，應處理其強度，局部穩(wěn)定性和整體穩(wěn)定性效應核心。若不符合設計要求，應該重新設計。 下臂梁正應力[5] σ = FAX A 梁的截面積 A = 0.03285 - 0.02996 = 0.0029m 2 （4.17） F AX = 64.56KN 由公式（4.17）得下臂梁的最大正應力σ =  64.56 ×103 N 0.0029  m 2 = 22.3MPa ≤[σ]  滿足。 Z * 下臂截面上所受的切應力[2] τ= FQ ?S 2I Z ?t  （4.18） 下臂截面的最大靜矩[16] S * = A y - A y （4.19） 29 Z 1 1 2 2 由公式（4.19）得： S *  = 0.219 ×0.15 0.15 - 0.211 ×0.142 0.142 Z × 2 × 2 S Z * = 0.000337m3 B H 3 - b h 3 I = 0 0 0 0 Z 12 （4.20） -6 4 得： I Z =14 ×10 m 圖4.10 下臂的慣性矩圖 由公式（4.18）可得下臂梁的最大切應力τ = 滿足。 31.62 ×103 ×0.000337 2 ×0.004 ×14 ×10-6 = 95.1MPa ≤[τ] 下臂梁的局部穩(wěn)定性校核 b = 211 ≈ 1.49 ≈ 強度最大，滿足。 h 142 W 15 ×10-5 下臂梁的整體穩(wěn)定性校核 = A 4.7本章小結 ≈ 0.0029 0.052mm在(0.2 ~ 0.3)B0之間，滿足。 本章設計計算了高空作業(yè)臂的截面高度，寬度，并進行了校核。這一章也進行了上下臂的結構設計，用Solidworks畫了圖。同樣的，這一章的計算也是下面第5章液壓系統的鋪墊，本章中的計算結果可以直接引用。 上下臂的結構設計如圖4.11和4.12所示。裝配圖如圖4.13所示。 圖4.11 上臂設計圖 圖4.12 下臂設計圖 圖4.13 上下臂裝配圖 第 5 章 液壓系統的設計 5.1 液壓缸的設計計算 5.1.1 下臂液壓缸的最大載荷 由圖5.1 圖 5.1 上下臂工作位置狀態(tài)二 僅對下臂受力分析可知FG = 43.6KN 。 緊接著，下臂液壓缸受到的最大載荷 F下max = 80.7KN 。（是受到狀態(tài)一、二確定的） 5.1.2 上臂液壓缸的最大載荷 F上max =169KN 。（是受到狀態(tài)三確定的） 5.1.3 支腿液壓缸的最大載荷 （1）打開支腿時，如圖5.2所示： 支腿橫向跨距a ≥ Gb r + ( Q + q )R + G1L1 G1 + G2 + Gb + ( Q + q )k  （5.1） 式中： G1 為轉臺重力（N）； G2 為地盤重力（N）； Gb 為 臂 架 重 力 （N）； q 為作業(yè)平臺重力（N）； Q 為作業(yè)平臺的標定重力（N）； L1 為轉臺重力中心至回轉中心的距離（m）； r 為臂架重力中心至回轉中心的距離（m）； r 為作業(yè)半徑（臂幅）（m）。 由公式（5.1）得： 7.84[ 4646 - (4646 - 5150 cos75o )] + (4646 - 5150cos75o ) ×2.94 - 0 a ≥ a ≥ 1.2m 不妨取a =1.5mm, 2 2 那么2a = 3.0mm  5060 ×9.8 而底盤重G2 = 27.7KN ， L2 = 803.7mm G b1 = a - 1  + G 2 G 2 L 2 + G B  + (q + Q)  （5.2） 由公式（5.2）可得： b1 =1500 - 803.7 ×27.7 =1045mm 5060 ×9.8 G b2 = a + 1  + G 2 G 2 L 2 + G B  + (q + Q)  （5.3） 由公式（5.3）可得： b2 =1955mm 故前面兩個支腿的反力 R1 (R2 ) R = R = 1 G b1  （5.4） 1 2 2  總 b1 + b 2 由公式（5.4）可得： R1 = R2 = 919N 后面兩個支腿的反力 R3 (R4 ) 總 R = R = 1 G b 2  （5.5） 3 4 2 b1 + b 2 由公式（5.5）得： R3 = R4 =17195N （2）最大載荷時支腿力的計算 該作業(yè)車工作的時候，四個支腿上會產生回轉運動，這樣不僅會產生支反力，還會產生多余的合外力矩，這種情況分成三種狀態(tài)討論。 ①工作面產生的附加力矩為M 1 = 80.7 ×0.72KN ?m = 58.1KN ?m 另外產生的附加支反力2ΔR = M 1 ; LH LH = 3m ΔR = M 1 = 9683N 2LH 2 ②工作面產生的附加力矩為M = 43.6 ×1.2 sin 29o KN ?m = 25.4KN ?m 此外產生的附加支反力2ΔR = M 2 ; LH LH = 3m ③：與狀態(tài)二相同。 ΔR = M 2 = 4233N 2LH 綜上所述，狀態(tài)一是最危險的情況，就按照狀態(tài)一去算。 ΔR ' = 1045 ×9683N = 3373N 1 2 ΔR ' 3000 = 1955 ×9683N = 6310N 3000 3 因此，在支腿處的液壓缸最大封閉壓力為： R ' = R ' =17195 + 6310 = 23505N 4 R ' 支腿腳的接地面積 A ≥ 3 = [σd ] 23505 1.6 mm 2 =14690mm 2 r ≥ 68mm 5.1.4 確定系統工作壓力 借鑒其他同種作業(yè)車，一般來說，機械車帶有輕量化設計的要求最好使用中壓系 統，取16 - 20MPa 。本設計的載重量并不大，因此就取 16MPa。即P =16MPa 。 5.1.5 確定液壓缸的內徑 由 D =  （5.6） 式中ΔP = P - P0 = 16 - 0.5 = 15.5MPa 查閱手冊可得密封效率ηt = 0.95 1、確定上支臂液壓缸內徑 由公式5.6得：D1 = = = 120.9mm 要取整， 查閱機械設計手冊取D1 = 2、確定下支臂液壓缸內徑  125mm 由公式5.6得：D2 = = = 83.6mm 要取整， 查閱機械設計手冊取D2 = 3、確定支腿液壓缸內徑 100mm 由公式5.6得：D3 = = = 45.1mm 要取整， 查閱機械設計手冊取D3 = 50mm 5.1.6 液壓缸缸筒壁厚和外徑計算 由上面的計算可知液壓缸的內徑，還剩下液壓缸的外徑，經查閱機械設計手冊得： 1 D ' =152mm D 2 ' =127mm D 3 ' = 63.5mm 由此可得液壓缸的壁厚δ1 =13.5mm δ2 =13.5mm δ3 = 6.75mm 5.1.7 確定液壓缸最大密封壓強和壁厚的校核 1、液壓缸最大密封壓強[16] P =  Fmax  （5.7） π?D 2 4 上式 Fmax 為液壓缸的最大載荷，（N）； 。 由公式（5.7）計算可得上支臂液壓缸的最大密封壓強： P = F上max = 169000  =13.8MPa 上max π ?D 2 4 1 3.14 4 ×1252 同樣的，下支臂液壓缸的最大密封壓強： P = F下max = 80700  =10.3MPa 下max π ?D 2 4 2 3.14 4 ×1002 同理可得支腿液壓缸的最大密封壓強： P = F支max = 23505  =12MPa 2、壁厚的校核 支max π ?D 2 4 3 3.14 4 ×502 壁厚的校核方式有三種，要看d / D 的比值， （1）當δ/ D ≤ 0.08 時，按以下公式計算校核： δ0 ≥ Pmax ?D 2[σ]  （5.8） （2）當δ / D = 0.08 ~ 0.3 時，按以下公式計算校核： δ0 ≥ Pmax ?D 2.3[σ] - 3Pmaz  （5.9） （3）當δ / D ≥ 0.3時，按以下公式計算校核： D δ0 ≥ 2 [ ]  （5.10） 式中： Pmaz 為液壓缸最大密封壓強，單位MPa ； D 為液壓缸內徑，單位m 。 至于液壓缸的材料，經選擇，為45鋼，查機械手冊得σb = 610MPa ，安全系數n=5。 45鋼的許用應力[σ] = σb n = 610 =122MPa 5 壁厚d = d0 + C1 + C2 （5.11） C1 為缸筒外徑公差余量； 。 通常情況下， C1 + C2 取0.002 m 由公式（5.11）得： δ0上 =13.5 - 2 =11.5mm δ0下 =13.5 - 2 =11.5mm δ0支 = 6.75 - 2 = 4.75mm 對于上臂的液壓缸來說： δ1 = 13.5 = 0.108在0.08 ~ 0.3中 D1 125 由公式（5.9）得： P上max ?D1 2.3[σ. - 3P上maz = 13.8 ×0.125 2.3 ×122 - 3 ×13.8 = 0.007m < δ0上 合格； δ2 = 13.5 = 0.135在0.08 ~ 0.3中 D2 100 由公式（5.9）得： P下max ?D2 2.3[σ. - 3P下maz = 10.3 ×0.1 2.3 ×122 - 3 ×10.3 = 0.004m < δ0下 合格； 對于支腿的液壓缸壁厚來說： δ3 = 6.75 =