高空作業(yè)車的轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論 文 題 目： 高空作業(yè)車的轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及有限元分析 姓 名： 院 系： 專業(yè)、年級(jí)、班組： 指 導(dǎo) 教 師： 200* 年 6 月 4 日徐州師范大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 院（系） 專業(yè) 班 學(xué)生 一、 設(shè)計(jì)題目：高空作業(yè)車的轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及有限元分析二、設(shè)計(jì)任務(wù)要求及主要原始資料：設(shè)計(jì)任務(wù)：回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案的確定，轉(zhuǎn)臺(tái)裝配圖一張及主要零件的零件圖，轉(zhuǎn)臺(tái)有限元分析及根據(jù)分析結(jié)果的改進(jìn)方案，改進(jìn)后的有限元分析結(jié)果與原方案分析結(jié)果的比較。原始資料：平臺(tái)的額定載荷 200kg 回轉(zhuǎn)速度 0-2 r/min三、設(shè)計(jì)時(shí)間： 20* 年 4 月 13 日至 20*

2、 年6 月 3 日指 導(dǎo) 教 師： （簽名） 教 學(xué) 院 長(zhǎng)： （簽名）徐州師范大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）立題卡（理工類） 院（系） 專業(yè) 班級(jí) 課題名稱高空作業(yè)車轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及有限元分析主要內(nèi)容高空作業(yè)車轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析，主要針對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析和計(jì)算，采用ansys軟件進(jìn)行分析轉(zhuǎn)臺(tái)的變形程度及受應(yīng)力的大小。確定轉(zhuǎn)臺(tái)的最佳設(shè)計(jì)方案。指導(dǎo)教師及職稱負(fù)責(zé)指導(dǎo)教師蔣紅旗參加指導(dǎo)教師蔣紅旗學(xué)生人數(shù)1人學(xué)生姓名鄒學(xué)花畢業(yè)設(shè)計(jì)周數(shù)9課題類型設(shè)計(jì)型是計(jì)算型實(shí)驗(yàn)型教學(xué)型課題來(lái)源科研縱向生產(chǎn)實(shí)踐是自擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)橫向同課題學(xué)生分工形式主要內(nèi)容不同內(nèi)容參數(shù)不同各做課題不同部分課題內(nèi)容差異程度約80

3、約604020課題對(duì)學(xué)生綜合能力培養(yǎng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用完成全部程序完成部分程序應(yīng)用已有程序上機(jī)時(shí)數(shù)機(jī)型設(shè)計(jì)繪圖0號(hào)圖紙1號(hào)圖紙2號(hào)圖紙3號(hào)圖紙4號(hào)圖紙總張數(shù)張1張張5張張實(shí)驗(yàn)及調(diào)研畢 業(yè) 實(shí) 習(xí) 環(huán) 節(jié)實(shí) 驗(yàn) 研 究調(diào) 查 研 究有無(wú)獨(dú)立完成參加完成有無(wú)3周100周無(wú)文獻(xiàn)閱讀及外文應(yīng)用訓(xùn)練中文20篇外文1篇文獻(xiàn)翻譯1英文摘要1課題總工作量適 當(dāng)偏 多是偏 少課 題 難 度適 當(dāng)偏 難是偏 易教研室審查意見(jiàn)系（部）審核意見(jiàn)備 注說(shuō)明：（1）空格內(nèi)打或填上數(shù)字等 負(fù)責(zé)指導(dǎo)教師 日期 （2）本卡一式3份，指導(dǎo)教師、院（系）和教務(wù)科各一份 教研室 主任 日期 教 學(xué) 院 長(zhǎng) 日期 徐 州 師 范 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)

4、計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告及工作實(shí)施計(jì)劃院 系 專 業(yè) 年級(jí) 、 班級(jí) 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 開(kāi)題報(bào)告日期 徐州師范大學(xué)教務(wù)處印制一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告設(shè)計(jì)（論文）題目高空作業(yè)車的轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及有限元分析研 究 方 向機(jī)械設(shè)計(jì)、cae課 題 來(lái) 源國(guó)家部委省市廠礦自選備注課 題 類 型理論研究應(yīng)用研究工程技術(shù)跨學(xué)科研 究其他一、課題綜述及研究意義高空作業(yè)車作為一種工程機(jī)械設(shè)備，目前廣泛應(yīng)用在船舶、建筑、市政建設(shè)、消防、港口等行業(yè)，有著廣闊的發(fā)展前景。本課題以徐州海倫哲工程機(jī)械有限公司研制開(kāi)發(fā) “gkz14型高空作業(yè)車” 為研究對(duì)象，對(duì)該車上的重要結(jié)構(gòu)-回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和有限元分析。高空

5、作業(yè)車轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由液壓馬達(dá)、回轉(zhuǎn)減速器及回轉(zhuǎn)發(fā)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)減速器減速后帶動(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)減速器帶動(dòng)與之相連的轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)臺(tái)是高空作業(yè)車的主要承載構(gòu)件之一，構(gòu)造及受力復(fù)雜。轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)對(duì)高空作業(yè)小車在工作時(shí)有著極為重要的作用。轉(zhuǎn)臺(tái)傳統(tǒng)的手工計(jì)算方法，通常是將轉(zhuǎn)臺(tái)底板作為固定，臂鉸點(diǎn)軸孔受力的一個(gè)簡(jiǎn)支懸臂梁來(lái)計(jì)算。一般取幾個(gè)截面來(lái)計(jì)算其強(qiáng)度、剛度，計(jì)算復(fù)雜，且未考慮變幅集中力等載荷的影響，誤差大，難以反映轉(zhuǎn)臺(tái)真正的受力狀況。隨著有限元理論的不斷完善和有限元軟件功能

6、的不斷提高，有限元法在工程實(shí)踐得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。以有限元方法為工具對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行強(qiáng)度和剛度有限元分析，其分析結(jié)果對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。 二、課題擬采取的研究方法和技術(shù)路線本課題擬采用有限元法對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并通過(guò)建立有限元模型，進(jìn)行轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度分析，確定危險(xiǎn)截面或危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力分布及變形，找出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不合理因素，并對(duì)之進(jìn)行改進(jìn)，為同類型產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和改造提供了科學(xué)的理論依據(jù)。本課題所采用是技術(shù)路線： 首先，通過(guò)大量的調(diào)查研究，比較不同回轉(zhuǎn)支承的優(yōu)劣，根據(jù)作業(yè)車的工作特點(diǎn)和受載狀況，制定回轉(zhuǎn)支承方案。然后，對(duì)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)主體由高腹板鋼板和大小箱形相互連接

7、而成?？傮w設(shè)置采用倒形的高鉸點(diǎn)布置。變幅液壓缸下鉸點(diǎn)布置在回轉(zhuǎn)中心前或后，與主立板連接而成箱形。變幅集中力通過(guò)主立板均勻地?cái)U(kuò)散后作用在轉(zhuǎn)臺(tái)底板上，轉(zhuǎn)臺(tái)底板用螺栓與回轉(zhuǎn)支承連接，回轉(zhuǎn)支承固定在底架上。在變幅平面內(nèi)，吊載荷通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)、回轉(zhuǎn)支承傳遞給車架，使轉(zhuǎn)臺(tái)產(chǎn)生較大的彎矩，同時(shí)，作業(yè)臂可能承受側(cè)載，轉(zhuǎn)臺(tái)還應(yīng)具有抗扭的能力。第三，在autocad或pro/e中對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)建立三維模型，然后導(dǎo)入有限元分析軟件件中，選擇brick45單元，確定材料屬性，劃分網(wǎng)格，施回載荷和約束，進(jìn)行結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度分析，確定危險(xiǎn)截面或危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力分布及變形。第四，根據(jù)有限元分析結(jié)果，找出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不合理因素，提出改進(jìn)方

8、案，并對(duì)改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，對(duì)兩種分析結(jié)果進(jìn)行比較。第五，在上述分析研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行總結(jié)，得出轉(zhuǎn)臺(tái)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、有限元模型的建立、鉸點(diǎn)位置的確定、單元類型選擇等方面的可靠數(shù)據(jù)，為同類型產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和改造提供了科學(xué)的理論依據(jù)。三、主要參考文獻(xiàn)1.單斗液壓挖掘機(jī)第二版、同濟(jì)大學(xué)主編，中國(guó)建筑工業(yè)出版社 1986年12月。2曹善華等:單斗挖掘機(jī)，機(jī)械工業(yè)出版社，1989年11月。3.洪昌銀:變量泵驅(qū)動(dòng)的液壓挖掘機(jī)最佳轉(zhuǎn)速計(jì)算，液壓挖掘機(jī)論文集，1992年9月。4.乾孝保;液壓挖掘機(jī)的節(jié)能措施，198605計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社，1994年10月。6.王述彥:變量系統(tǒng)掖壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

9、轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)分析cad, 20017.機(jī)械設(shè)計(jì)，西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理教研室編，高等教育出版社，9，何存興:液壓元件華中工學(xué)院，械工業(yè)出版社，1984年10月。10.黎啟柏等二液壓元拌手冊(cè)，冶金工業(yè)出版社，機(jī)械工業(yè)出版社，11機(jī)械工程師手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社，2000年5月。12液壓傳動(dòng)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)液壓教研室編 1975年10月13周秋等:現(xiàn)代工程機(jī)械應(yīng)用技術(shù)，長(zhǎng)沙，國(guó)防科技人學(xué)出版社，14張光裕等:工程機(jī)械底盤構(gòu)造與設(shè)計(jì)，北京，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1986年12月。15唐經(jīng)世.工程機(jī)械.中國(guó)鐵道出版社，199616劉希平.工程機(jī)械構(gòu)造圖冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，199017鄭訓(xùn)，劉杰.工程機(jī)械性能.人

10、民交通出版社，1998 18宋占偉，聞邦椿.21世紀(jì)工程機(jī)械發(fā)展趨勢(shì).建筑機(jī)械，1999 19候?qū)?影響回轉(zhuǎn)支承承載能力的四個(gè)參數(shù).建筑機(jī)械，2002(1) 20陳強(qiáng)業(yè)，苗臻光.工程機(jī)械，機(jī)械工業(yè)出版社，1993二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作實(shí)施計(jì)劃（一）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的理論分析與軟硬件要求及其應(yīng)達(dá)到的水平與結(jié)果 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中：主要是針對(duì)高空作業(yè)車轉(zhuǎn)臺(tái)部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化。要求設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)合理簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)方便的同時(shí)，要能保證小車作業(yè)時(shí)的安全性，可靠性，以及結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中要充分使用計(jì)算機(jī)，對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)應(yīng)采用有限元進(jìn)行分析，從而來(lái)判斷設(shè)計(jì)的是否合理，再加以優(yōu)化達(dá)到一個(gè)理想的設(shè)計(jì)結(jié)果。在

11、對(duì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)要充分發(fā)揮工具書(shū)的作用，根據(jù)工具書(shū)上的相關(guān)知識(shí)來(lái)確定方案。 在圖形的處理上主要采用的autocad制圖軟件進(jìn)行繪圖，proe進(jìn)行圖形的建模。 要求設(shè)計(jì)的結(jié)果能達(dá)到預(yù)期的效果可以在指導(dǎo)老師的幫助下，以及本組同學(xué)的大力配合下完成，且質(zhì)量和水平上達(dá)到老師的要求。（二）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度與安排起訖日期工 作 內(nèi) 容 和 要 求備 注1-2周 主要是針對(duì)性的找相關(guān)資料 3-4周主要是進(jìn)行結(jié)構(gòu)的建模 5-6周主要是將草圖在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行畫圖5張零件圖 7周主要是將裝配圖準(zhǔn)備好1張裝配圖 8周準(zhǔn)備畢業(yè)論文設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9周整理資料準(zhǔn)備答辯三、對(duì)開(kāi)題報(bào)告的審閱意見(jiàn)指導(dǎo)教師綜合意見(jiàn)課題擬采用有限

12、元法對(duì)高空作業(yè)車回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)建立有限元模型，進(jìn)行轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度分析，確定危險(xiǎn)截面或危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力分布及變形，找出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不合理因素，并對(duì)之進(jìn)行改進(jìn)，為同類型產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和改造提供了科學(xué) 的理論依據(jù)。課題在選題上貼近生產(chǎn)實(shí)際，有一定的生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值。課題難易適中，研究?jī)?nèi)容清楚明確；所采用的研究方法和技術(shù)路線切實(shí)可行；工作進(jìn)度安排詳細(xì)合理。 同意開(kāi)題！指導(dǎo)教師（簽名） 年 月 日開(kāi)題報(bào)告審議意見(jiàn)教研室主任（簽名） 年 月 日院系意見(jiàn) 教 學(xué) 院 長(zhǎng)（簽名） 年 月 日高空作業(yè)車轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析（constructional design and analysis for

13、turn-table of aerial work platforms）摘 要 本課題針對(duì)gkz系列車型轉(zhuǎn)臺(tái)部分的要求工作裝置，對(duì)gkz型高空作業(yè)車回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)及分析。高空作業(yè)車由液壓馬達(dá)、回轉(zhuǎn)減速器及回轉(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)減速器減速后帶動(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)減速器帶動(dòng)與之相連的轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)。本課題確定了高空作業(yè)車回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案，采用的單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承，此類支承的主要優(yōu)點(diǎn)是同時(shí)承受軸向、徑向力和復(fù)合力矩。適用子中小型起重機(jī)。轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用的是倒型結(jié)構(gòu)，前后兩個(gè)高強(qiáng)

14、板，左右各一個(gè)支承板，再加兩個(gè)加強(qiáng)筋形成。對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)采用pro/e進(jìn)行建模，將建好的模型通過(guò)轉(zhuǎn)化放入ansys中進(jìn)行有限元分析，分析出變形最大和受應(yīng)力最大的接觸面，對(duì)分析的結(jié)果的提出改進(jìn)方案，對(duì)改進(jìn)后的方案進(jìn)行有限元分析比較, 確定最佳方案。本方案的設(shè)計(jì)為同類轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)和分析方法。在課題設(shè)計(jì)的過(guò)程中使用的方法有：（1）在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中主要對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的的受力情況進(jìn)行分析，計(jì)算出轉(zhuǎn)臺(tái)的受力大小和轉(zhuǎn)臺(tái)的自重，對(duì)傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核，運(yùn)用繪圖軟件pro/e進(jìn)行建模。（2）將模型導(dǎo)入ansys中，對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的受力情況進(jìn)行分析查看其分析的結(jié)果，確保轉(zhuǎn)臺(tái)的變形和所受的應(yīng)力均能符合設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：

15、高空作業(yè)車； 轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；有限元分析；ansys abstractaccording to the requirement of working devices of turn-tables in the machine series type gkz, this paper presented the constructional design and analysis for slewing mechanism of aerial work platforms. the aerial work platforms comprised hydraulic motors, rotary sp

16、eed reducers, revolving pinions, slewing bearings and so on. when the turn-table slewed, the hydraulic motor transmitted power output which enabled pinions on the output shaft to revolve. pinions were meshed with ring gear on slewing bearings. due to rigid connection between the ring gear on slewing

17、 bearings and the chassis, turn-tables were rotated by rotary speed reducers. gear plan for slewing mechanism of aerial work platforms and constructional design for turn-table were presented. gear plans transmission for slewing mechanism of aerial work platforms was provided in which single-row four

18、-point contact ball slewing bearings were adopted. the advantage of this type of bearing, which suited small and medium crane, was that it can bear axial force, radial force and compound moment at the same time. configurations of anti type were adopted in constructional design for turn-table, in whi

19、ch there were two high strength plates in tandem, two eudipleural supporting plates and two stiffened panels. modeling and simulation of turn tables were obtained using pro/e. the obtained modeling was transformation and analyzed by ansys finite element analysis software. consequently, contact area

20、in the maximum of deformation and stress were analyzed. according to the results, improved schemes were presented, which were further analyzed and compared by finite element analysis. finally, the best scheme was founded. this project provided the approaches of constructional design for the similar

21、type of turn-table in theory.the following methods were used in this project: 1) force situation of turn tables were analyzed in constructional design, and force variation and mass of turn-tables were calculated. the design and intensity of transmission gear were checked. modeling and simulation wer

22、e obtained using drawing software pro/e; 2) the modeling were imputed into ansys and bearing force of turn-tables were analyzed. the results ensured that the deformation of turn-tables and their bearing force would meet the design requirements.keywords: aerial work platform; turn-tables; constructio

23、nal design; finite element analysis; ansys目 錄第一章 緒 論111 引 言112 高空作業(yè)車的國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況11.2.1高空作業(yè)車的國(guó)外發(fā)展趨勢(shì)與動(dòng)向21.2.2高空作業(yè)車國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀、差距與如何提高的方法3 1.3 高空作業(yè)車的組成51.3.1工作機(jī)構(gòu)51.3.2金屬結(jié)構(gòu)61.3.3動(dòng)力裝置61.3.4控制系統(tǒng)7 1.4 本課題研究的意義7第二章 高空作業(yè)車的轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)分析82.1 高空作業(yè)車的轉(zhuǎn)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)82.1.1轉(zhuǎn)臺(tái)的組成82-2 轉(zhuǎn)臺(tái)的受力分析132.2.1轉(zhuǎn)臺(tái)的自重g142-3 上下臂的受力分析及計(jì)算162.3.1上臂的受力分析172.3

24、.2下臂的受力分析192-4 回轉(zhuǎn)支承裝置的計(jì)算212.4.1回轉(zhuǎn)支承裝置的計(jì)算載荷212.4.2轉(zhuǎn)盤式回轉(zhuǎn)支承裝置的計(jì)算222.4.3按承載能力曲線選取合適的回轉(zhuǎn)支承型號(hào)222.4.4轉(zhuǎn)盤式回轉(zhuǎn)支承裝置的計(jì)算242.4.5按承載能力曲線選取合適的回轉(zhuǎn)支承型號(hào)242.5 傳動(dòng)齒輪的計(jì)算25第三章 轉(zhuǎn)臺(tái)的有限元分析283.1 有限元方法的基礎(chǔ)知識(shí)283.2 有限元分析軟件ansys303.3 轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的有限元分析343.3.1 實(shí)體建模343.3.2計(jì)算模型343.3.3有限元模型36第4章 結(jié) 論43致 謝44參 考 文 獻(xiàn)45第一章 緒 論11 引 言 工程機(jī)械廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各部門，并

25、且在整個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有十分重要的地位。解放以后，我國(guó)的機(jī)械工業(yè)在十分薄弱的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)近五十年的艱苦努力，從小到大，從修配到制造，從僅僅仿造一般機(jī)械產(chǎn)品到能制造大型、中型、精密設(shè)備，從制造單機(jī)到制造重大成套設(shè)備，逐步形成了一個(gè)門類比較齊全，具有較大規(guī)模，較先進(jìn)技術(shù)水平和成套水平不斷提高的工業(yè)體系。 80年代以來(lái)，工程機(jī)械發(fā)展速度快。其主要原因:一是我國(guó)在改革開(kāi)放政策指引下，經(jīng)濟(jì)發(fā)展快，對(duì)工程機(jī)械的需要增多;二是從中央到地方給與發(fā)展的優(yōu)惠政策，增加資金注入，加以扶植;三是引進(jìn)國(guó)外多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，經(jīng)過(guò)消化吸收，產(chǎn)品技術(shù)水平提高;四是，企業(yè)經(jīng)過(guò)組織結(jié)構(gòu)調(diào)整，相互合作，并在競(jìng)爭(zhēng)中促使相互提高。但是我國(guó)工

26、程機(jī)械與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比較以及與國(guó)內(nèi)建設(shè)要求相比還有不少差距，還有許多問(wèn)題a待研究解決。隨著目前高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)及其廣泛應(yīng)用，它帶動(dòng)了整個(gè)工業(yè)的發(fā)展，在機(jī)械行業(yè)更為引人注目，設(shè)計(jì)上的優(yōu)化等使機(jī)器向高精密化發(fā)展，帶來(lái)了一場(chǎng)新的變革。當(dāng)然一向以笨重著稱的大型工程機(jī)械，更有著廣闊的發(fā)展余地。高空作業(yè)車作為一種大型的工程機(jī)械設(shè)備，日前廣泛應(yīng)用在船舶、建筑、市政建設(shè)、消防、港口貨運(yùn)等行業(yè)，是新興的技術(shù)產(chǎn)業(yè)，有著廣闊的發(fā)展前景。高空作業(yè)機(jī)械是在工程起重機(jī)械基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)，只有二十幾年的歷史。盡管我國(guó)在高空作業(yè)車設(shè)計(jì)制造上取得了一些成績(jī)，但是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)制造的高空作業(yè)機(jī)械同國(guó)外

27、同類型高空作業(yè)機(jī)械產(chǎn)品相比仍有一定差距，土要表現(xiàn)為技術(shù)含量低、大型的較少、結(jié)構(gòu)笨重、作業(yè)時(shí)微動(dòng)性能差等問(wèn)題。12 高空作業(yè)車的國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況高空作業(yè)車的分類方式有好多種，按臂架的展開(kāi)方式分類，有折疊式和伸縮式及混合式三種;按臂架的形狀分類有，直臂式和曲臂式;按驅(qū)動(dòng)方式分類，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)卜發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)，只有二十幾年的歷史。目前，專業(yè)生產(chǎn)高空作業(yè)機(jī)械的公司比較少。近年來(lái)，由于汽車起重機(jī)銷售量下降及市場(chǎng)平淡，一批汽車起重制造公司，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

28、，正處于發(fā)展時(shí)期。11.2.1.1作業(yè)車的發(fā)展趨勢(shì) 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。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，一般都有專門的跨國(guó)公司和集團(tuán)主營(yíng)和兼營(yíng)高空作業(yè)機(jī)械，如美國(guó)grove公司(格魯夫)和genie(吉尼公司)、英國(guó)coles公司、s i-mon公司(西蒙)、意大利rico(利高)、芬蘭bronto公司(波浪濤公司)、日本的多田野和愛(ài)知株式會(huì)社等。高空作業(yè)機(jī)械的底盤分通用型和專用型，采用通用汽車底盤的高空作業(yè)機(jī)械，機(jī)動(dòng)靈活，能快速轉(zhuǎn)移，作業(yè)高度較高，采用專用底盤的高空作業(yè)機(jī)械，即自行式高空平臺(tái)車，適用于固定場(chǎng)所作業(yè)，具有微動(dòng)行駛，擴(kuò)大作業(yè)半徑等特點(diǎn)。 為了滿足實(shí)際工程的需要，高空作業(yè)車

29、的作業(yè)高度越來(lái)越高，隨之作業(yè)半徑也越來(lái)越大。 操作越來(lái)越簡(jiǎn)單可靠，自動(dòng)化程度不斷提高。如genie(吉尼公司)的自行式直臂式高空作業(yè)車、自行式曲臂式高空作業(yè)車、自行式剪型高空作業(yè)車。由于采用自動(dòng)化控制，高空作業(yè)車的微動(dòng)性能好，定位也來(lái)越來(lái)越準(zhǔn)確。但根據(jù)不同的工況條件，考慮到造價(jià)等原因，拖動(dòng)式和手動(dòng)式很有實(shí)用價(jià)值，目前在一些場(chǎng)所仍被廣泛使用。此類高空作業(yè)車有拖動(dòng)式曲臂高空作業(yè)車和手動(dòng)式物料升降機(jī)。 1.2.1.2作業(yè)車的發(fā)展動(dòng)向 高空作業(yè)車的發(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(采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))、輕量化(采用高強(qiáng)度材料減輕構(gòu)件重量)、機(jī)電液一體化

30、(如安全保護(hù)、報(bào)警裝置等)、通用化、系列化。 三性：可靠性、安全性和舒適性。 各大公司產(chǎn)品技術(shù)水平、品種、數(shù)量、質(zhì)量均有較大發(fā)展和提高，競(jìng)爭(zhēng)激烈，不斷向世界各地推銷，占領(lǐng)市場(chǎng)。 1.2.1.3新技術(shù)及其作用 為了滿足高層建筑的復(fù)雜情況，要求人們不斷改進(jìn)舉高車，以適應(yīng)施工、滅火等需要，以及舉高車制造公司間日趨激烈的競(jìng)爭(zhēng)，促進(jìn)了舉高車技術(shù)的發(fā)展。 新技術(shù)的采用，使發(fā)達(dá)國(guó)家80年代的舉高車在性能和安全上有較大的提高，這主要體現(xiàn)在三個(gè)方面： (1)在公安消防上，提高救生和滅火能力。在80年代，發(fā)達(dá)國(guó)家通過(guò)改進(jìn)舉高消防車的臂架結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)，使其救人和滅火能力有了大幅度的提高。登高平臺(tái)消防車，70年代的

31、最大工作高度是40m, 80年代后期，芬蘭波浪濤公司又推出67.5m的登高平臺(tái)消防車，而且這兩種車的登高平臺(tái)載重能力達(dá)450 kg，顯著地提高了救生能力。 (2)提高應(yīng)付不利環(huán)境的能力。在高層建筑火場(chǎng)上或在施工現(xiàn)場(chǎng)上，有時(shí)會(huì)遇到地面不平、場(chǎng)地狹窄等情況。如何在這些不利情況下使舉高車充分發(fā)揮救生和滅火能力或載人施工的能力，也是舉高車新技術(shù)開(kāi)發(fā)的主要方向之一。在這方面比較突出的日本森田泵公司，在新一代云梯消防車上采用了電子計(jì)算機(jī)調(diào)平技術(shù)。 (3)提高安全性。如在80年代德國(guó)的馬基路斯、麥茨、森田和芬蘭的波浪濤公司等紛紛采用了靠電子計(jì)算機(jī)控制舉高消防車的支腿梯架的操作和顯示等技術(shù)，這種技術(shù)提高了云梯

32、操作自動(dòng)化程度，從而避免了因操作人員的失誤而導(dǎo)致的危險(xiǎn)。1.2.2高空作業(yè)車國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀、差距與如何提高的方法國(guó)內(nèi)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，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。231.2.2.1現(xiàn)狀 從80年代開(kāi)始撫順起重機(jī)總廠、武漢起重機(jī)廠、四川度巖機(jī)械廠、長(zhǎng)江起重機(jī)有限責(zé)任公司、杭州園林機(jī)械廠、北京攀尼高空作業(yè)車有限公司、徐州重型機(jī)械廠等開(kāi)始著手研制高空作業(yè)車和登高平臺(tái)消防車，投放市場(chǎng)。撫順市起重機(jī)總一生產(chǎn)的cdz32型登高平臺(tái)消防車已出口泰國(guó)。最近四川長(zhǎng)江起重機(jī)有限責(zé)任公司，研制的qzc5120jgks25型高空作業(yè)車是最近向推向市場(chǎng)的

33、一種新產(chǎn)品。該產(chǎn)品采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段設(shè)計(jì)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)25m伸縮臂式高空作業(yè)車的空白。 1.2.2.2差距 盡管我國(guó)在高空作業(yè)車設(shè)計(jì)制造上取得了一些成績(jī)，但是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)制造的高空作業(yè)機(jī)械同國(guó)外同類型高空作業(yè)機(jī)械產(chǎn)品相比仍有一定差距，主要表現(xiàn)為技術(shù)含量低、大型的較少、結(jié)構(gòu)笨重、作業(yè)時(shí)微動(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、試驗(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

34、程汽車底盤問(wèn)題，這樣才可使高空作業(yè)車輕便、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)車的質(zhì)量；3).改變高空作業(yè)車的生產(chǎn)方式，向規(guī)?；l(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。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)各企業(yè)高空作業(yè)機(jī)械的總產(chǎn)量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需求，供需矛盾突出，其表現(xiàn)： 船舶行業(yè)，當(dāng)前我國(guó)造船業(yè)發(fā)展迅猛，己逐步進(jìn)入了國(guó)際船舶市場(chǎng)。船舶產(chǎn)量從80年代初的30多萬(wàn)，提高到現(xiàn)

35、在的200多萬(wàn)，約占世界船舶市場(chǎng)份額的6%。船舶的設(shè)計(jì)和建造，從建造萬(wàn)噸級(jí)散貨船開(kāi)始，發(fā)展到能建造六萬(wàn)噸級(jí)巴拿馬型船舶和十五萬(wàn)噸級(jí)大型油船。最近幾年，又開(kāi)始建造高速集裝箱船、成品油船、液化氣船和自卸式散貨船等技術(shù)難度大、附加值高的船舶。隨著船舶行業(yè)的發(fā)展，大型船舶增多，造船和修船中越來(lái)越多的需要高空作業(yè)，因此高空作業(yè)車的應(yīng)用也是與日增加usl。中國(guó)船舶系統(tǒng)，需要直臂式16-25m高空作業(yè)平臺(tái)大約80-100臺(tái)左右。 公安消防系統(tǒng)，隨著大中城市高層建筑增多，消防設(shè)施“滯后”，登高平臺(tái)消防車己屬緊迫需要。 我國(guó)百萬(wàn)人口城市30個(gè)，以平均每個(gè)城市需要作業(yè)高度30-50 m大型登高平臺(tái)消防車4臺(tái)計(jì)算，

36、需要量為120臺(tái)左右。全國(guó)幾十萬(wàn)人口以上的城市近500個(gè)，以平均每個(gè)城市擁有1620 m中型登高平臺(tái)消防車2臺(tái)計(jì)算，需要量為1000臺(tái)左右。 全國(guó)大型油田、煉油廠、大型儲(chǔ)油庫(kù)系統(tǒng)，對(duì)大型登高平臺(tái)消防車的需要量約70臺(tái)左右。 城鄉(xiāng)電業(yè)部門。電站、變電所、各種低壓輸電線路的建設(shè)維修帶電作業(yè)迫切需要有絕緣性能的高空作業(yè)車，預(yù)計(jì)電力部門需要各類絕緣高空作業(yè)車(12 m -3 0 m)大約200臺(tái)左右。 城市路燈園林部門。需要6 -16m中小型高空作業(yè)車大約1000臺(tái)左右。 國(guó)防軍工系統(tǒng)。對(duì)20 -40m越野高空作業(yè)車需求量也較大，主要用于用于航天、導(dǎo)彈發(fā)射等。 綜上所述，在目前的高空作業(yè)車的生產(chǎn)水平上

37、，改進(jìn)高空作業(yè)車的工作性能，開(kāi)發(fā)研制機(jī)動(dòng)靈活、技術(shù)含量高安全、可靠的高空作業(yè)機(jī)械具有重大的意義。 1.3 高空作業(yè)車的組成高空作業(yè)車正常進(jìn)行作業(yè)，需要工作機(jī)構(gòu)、金屬結(jié)構(gòu)、動(dòng)力裝置與控制系統(tǒng)四部分。這四個(gè)部分的組成及其作用分述如下：451.3.1工作機(jī)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)是為實(shí)現(xiàn)高空作業(yè)車不同的運(yùn)動(dòng)要求而設(shè)置的。高空作業(yè)車一般設(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)大了高空車的作

38、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)車變幅機(jī)構(gòu)一般采用液壓油缸變幅。高空作業(yè)車的一部分（一般指上車部分或回轉(zhuǎn)部分）相對(duì)于另一部分（一般指下車部分或非回轉(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)上車部分回轉(zhuǎn)。有了回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而使高空作業(yè)車從面作業(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

39、型式的高空作業(yè)車，通常有自重平衡、液壓伺服缸平衡、電液平衡幾種方式。高空作業(yè)車的行走機(jī)構(gòu)就是通用或?qū)Ｓ闷嚨妆P。1.3.2金屬結(jié)構(gòu)工作臂、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、副車架（車架大梁，門架、支腿等）金屬結(jié)構(gòu)是高空作業(yè)車的重要組成部分。高空作業(yè)車的各工作機(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)車的骨架。它承受高空作業(yè)車的自重以及作業(yè)時(shí)的各種外載荷。組成高空作業(yè)車金屬結(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)車金屬結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，對(duì)減輕高空作業(yè)車自重，提高作業(yè)性能，節(jié)約鋼材，提高高空車的可靠性都有重要意義。1.3.3動(dòng)力裝置動(dòng)力裝置是高空作業(yè)車的動(dòng)力源。由于高空

40、作業(yè)車采用汽車底盤作為行走機(jī)構(gòu)，通常不再另外設(shè)置動(dòng)力源，而是直接采用汽車底盤發(fā)動(dòng)機(jī)作為整車的動(dòng)力源。高空作業(yè)裝置需要的功率不大，一般約 1020kw，而載重汽車底盤發(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)裝置工作時(shí)不允許底盤行駛，因此底盤發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力足以保證高空作業(yè)裝置工作。因?yàn)楦呖兆鳂I(yè)裝置需要功率不大，通常高空作業(yè)車采用變速箱取力方式，通過(guò)安裝在底盤變速箱側(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。1.3.4控制系統(tǒng)高空作業(yè)

41、車控制系統(tǒng)是解決各機(jī)構(gòu)怎樣運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題。如動(dòng)力傳遞的方向，各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度的快慢，以及使機(jī)構(gòu)啟動(dòng)停止等。控制系統(tǒng)包括操縱裝置、執(zhí)行元件和安全裝置。當(dāng)今的高空作業(yè)車全部采用電氣液壓操縱，因此控制裝置包括各種液壓操作閥，電控裝置等，以實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的起動(dòng)、調(diào)速、換向、制動(dòng)和停止。執(zhí)行元件包括變幅用的液壓油缸、回轉(zhuǎn)馬達(dá)、油泵等，用來(lái)推動(dòng)結(jié)構(gòu)件實(shí)現(xiàn)動(dòng)作。安全裝置包括各種傳感器、行程開(kāi)關(guān)、報(bào)警器、液壓鎖止閥，用來(lái)檢測(cè)危險(xiǎn)工況保證工作安全。 1.4 本課題研究的意義 高空作業(yè)車作為一種工程機(jī)械設(shè)備，目前廣泛應(yīng)用在船舶、建筑、市政建設(shè)、消防、港口等行業(yè)，有著廣闊的發(fā)展前景。本課題以徐州海倫哲工程機(jī)械有限公司研制開(kāi)發(fā)

42、“gkz14型高空作業(yè)車” 為研究對(duì)象，對(duì)該車上的重要結(jié)構(gòu)-回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和有限元分析。高空作業(yè)車轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由液壓馬達(dá)、回轉(zhuǎn)減速器及回轉(zhuǎn)發(fā)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)減速器減速后帶動(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)減速器帶動(dòng)與之相連的轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)臺(tái)是高空作業(yè)車的主要承載構(gòu)件之一，構(gòu)造及受力復(fù)雜。轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)對(duì)高空作業(yè)小車在工作時(shí)有著極為重要的作用。轉(zhuǎn)臺(tái)傳統(tǒng)的手工計(jì)算方法，通常是將轉(zhuǎn)臺(tái)底板作為固定，臂鉸點(diǎn)軸孔受力的一個(gè)簡(jiǎn)支懸臂梁來(lái)計(jì)算。一般取幾個(gè)截面來(lái)計(jì)算其強(qiáng)度、剛度，計(jì)算復(fù)雜，且未考

43、慮變幅集中力等載荷的影響，誤差大，難以反映轉(zhuǎn)臺(tái)真正的受力狀況。隨著有限元理論的不斷完善和有限元軟件功能的不斷提高，有限元法在工程實(shí)踐得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。以有限元方法為工具對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行強(qiáng)度和剛度有限元分析，其分析結(jié)果對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。 第二章 高空作業(yè)車的轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)分析2.1 高空作業(yè)車的轉(zhuǎn)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)回轉(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。2.1.1

44、轉(zhuǎn)臺(tái)的組成轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)主要有：底板、轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)支承、傳動(dòng)齒輪、以及轉(zhuǎn)臺(tái)組成。一 底板：不論轉(zhuǎn)臺(tái)采用何種結(jié)構(gòu)，都必須具有很大的整體剛度，以保證它所承受的載荷能有效的傳遞，起重機(jī)可以平穩(wěn)地工作。而轉(zhuǎn)臺(tái)底板的平面剛度則對(duì)保證回轉(zhuǎn)支承的轉(zhuǎn)動(dòng)靈活及轉(zhuǎn)臺(tái)整體剛度起著至關(guān)重要的作用。在高空作業(yè)小車中底板放在固定轉(zhuǎn)塔上。在此不做詳細(xì)的介紹一般均采用圓盤型結(jié)構(gòu)。如下圖：圖2-1 轉(zhuǎn)臺(tái)的底板轉(zhuǎn)盤的大小通常根據(jù)設(shè)計(jì)者對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)的尺寸來(lái)確定，根據(jù)不同型號(hào)的作業(yè)小車所需要的不同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)臺(tái)來(lái)設(shè)計(jì)底板的大小67。二 轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)支承：轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)支承屬于回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由回轉(zhuǎn)支承裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置兩部分組成。前者將起重機(jī)的回轉(zhuǎn)

45、部分支持在固定部分上，后者驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)部分相對(duì)于固定部分回轉(zhuǎn)。8回轉(zhuǎn)支承裝置簡(jiǎn)稱回轉(zhuǎn)支承，主要分為柱式和轉(zhuǎn)盤式兩大類，根據(jù)不同的使用要求各種回轉(zhuǎn)支承的特點(diǎn)以及制造廠的加工條件等合理地選定。回轉(zhuǎn)支承保證作業(yè)車回轉(zhuǎn)部分有確定的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并承受作業(yè)車回轉(zhuǎn)部分作用于它的垂直力、水平力和傾覆力矩。1 柱式回轉(zhuǎn)支承裝置(1)定柱式回轉(zhuǎn)支承裝置定柱式回轉(zhuǎn)支承裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，自重和驅(qū)動(dòng)功率較小，能使起重機(jī)的重心降低。(2)轉(zhuǎn)柱式回轉(zhuǎn)支承裝置轉(zhuǎn)柱式回轉(zhuǎn)支承裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制遣方便。適用于起升高度和工作幅度較大而起重機(jī)的高度尺寸沒(méi)有嚴(yán)格限制的起重機(jī)(如塔式、門座起重機(jī))。2 轉(zhuǎn)盤式回

46、轉(zhuǎn)支承裝置現(xiàn)代轉(zhuǎn)盤式回轉(zhuǎn)支承裝置主要有滾子夾套式和滾動(dòng)軸承式(過(guò)去中小噸位起重機(jī)上使用的滾輪式回轉(zhuǎn)支承已由滾動(dòng)軸承式取代)。(1)滾子夾套式回轉(zhuǎn)支承裝置(圖2一2) 圖 2-2 滾子夾套式回轉(zhuǎn)支承裝置1轉(zhuǎn)盤 ；2轉(zhuǎn)動(dòng)軌道；3一中心軸樞；4一固定軌道;5一拉桿;6滾子7一反抓滾子它由許多圓錐或圓柱形滾子裝在上下兩個(gè)環(huán)形軌道之間.固結(jié)在轉(zhuǎn)臺(tái)底面的軌道通常在受力大的前后方制成兩段圓弧形。圓錐滾子用于軌道直徑較小的情況，可以避免附加的摩擦阻力與磨損。由于圓錐形滾子產(chǎn)生軸向力，因此滾子裝在由許多拉桿構(gòu)成的保持架上。在軌道直徑較大的情況下，可以采用圓柱形滾子。圓柱形滾子可制成單輪緣或雙輪緣裝在由槽鋼制成的

47、保持架上。這種保持架應(yīng)該有足夠的強(qiáng)度和剛度。滾子夾套式回轉(zhuǎn)支承裝置已逐漸被滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置所取代。(2) 滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置(圖2326) 圖2-3 單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承 圖2-4 雙排式回轉(zhuǎn)球軸承 圖2-5 單排交叉鑲柱式回轉(zhuǎn)支承 圖2-6 三排滾柱式回轉(zhuǎn)支承圖2-3它由兩個(gè)座圈組成，結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、高度尺寸小。內(nèi)外座圈上的滾道是兩個(gè)對(duì)稱的圓弧面，鋼球與圓弧面滾道四點(diǎn)接觸，能同時(shí)承受軸向、徑向力和覆復(fù)力矩。適用子中小型起重機(jī)。圖2-4它有二個(gè)座圈，采用開(kāi)式裝配，鋼球和隔離塊可直接排入上下滾道，上下兩排鋼球采用不同直徑以適應(yīng)受力狀況的差異。滾道接觸壓力角較大(60度90度)，因

48、此能承受很大的軸向載荷和傾覆力矩。適用于中型塔式起重機(jī).汽車起重機(jī)。圖2-5它由兩個(gè)座圈組成，滾柱軸線1：1交叉排列，接觸壓力角為45度,由于滾柱與滾道間是線接觸，所以承載能力高于單排鋼球式。這種回轉(zhuǎn)支承制造精度高。裝配間隙小，安裝精度要求較高，適用于中小型起重機(jī)。圖2-6它由三個(gè)座圈組成，上下及徑向滾道各自分開(kāi)。上下兩排滾柱水平平行排列，承受軸向載荷和傾覆力矩，徑向滾道垂直排列的滾珠承受徑向載荷，是常用四種形式的回轉(zhuǎn)支承中承載能力最大的一種，適用于回轉(zhuǎn)支承直徑較大的大噸位起重機(jī)。在本設(shè)計(jì)中采用的轉(zhuǎn)臺(tái)輔助支承是單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承，其與上部轉(zhuǎn)臺(tái)的底板的連接方式如下圖：圖2-7 轉(zhuǎn)臺(tái)與支撐的

49、聯(lián)結(jié) 采用此種支承的主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、高度尺寸小且能同時(shí)承受軸向、徑向力和復(fù)合力矩適用于中小型起重機(jī)。由上圖可以看出轉(zhuǎn)臺(tái)的 底板與下部的回轉(zhuǎn)支承之間采用的是螺栓連接。當(dāng)液壓馬達(dá)輸出的轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)傳動(dòng)軸做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，這時(shí)傳動(dòng)齒輪與傳動(dòng)軸之間也用了幾個(gè)小螺釘連接，將動(dòng)力傳給了傳動(dòng)齒輪，傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)回轉(zhuǎn)支承上的齒輪，支承上的齒輪的外圈與上部轉(zhuǎn)臺(tái)底板用了6個(gè)螺栓聯(lián)結(jié)將動(dòng)力傳給了轉(zhuǎn)臺(tái)，而齒輪的內(nèi)圈上則用螺釘與底盤連接固定。三 傳動(dòng)齒輪：在起重機(jī)機(jī)構(gòu)中應(yīng)用最多的是齒輪傳動(dòng)，蝸桿傳動(dòng)使用較少，鏈傳動(dòng)只在個(gè)別情況下使用。 齒輪傳動(dòng)分開(kāi)式傳動(dòng)和閉式傳動(dòng)，電動(dòng)起重機(jī)的所有機(jī)構(gòu)都采用閉式齒輪傳動(dòng)(減速器)，

50、開(kāi)式齒輪傳動(dòng)只在特殊情況下使用(如回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的布置，要求末級(jí)傳動(dòng)為開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)時(shí)無(wú)合適的減速器可供選用)。使用開(kāi)式齒輪傳動(dòng)時(shí)，齒輪圓周速度一般不超過(guò)1 .5 m/s。8齒輪傳動(dòng)還有定軸傳動(dòng)(或普通齒輪傳動(dòng)，齒輪的幾何軸線固定不動(dòng))和行星傳動(dòng)齒輪的幾何軸線可動(dòng)之分。平行軸傳動(dòng)多采用圓柱直齒或斜齒輪:相交軸傳動(dòng)多采用錐齒輪或蝸桿傳動(dòng);兩軸不平行不相交時(shí)，可采用雙曲面齒輪、蝸桿傳動(dòng)、交錯(cuò)軸斜齒輪和曲線錐齒輪傳動(dòng)等。在齒輪傳動(dòng)中，如果從動(dòng)齒輪直徑很大(一般大于3 m),或者從動(dòng)部分為大模數(shù)齒條(模數(shù)大于16mm)，齒輪圓周速度又在0. 6 m/s以下，為了簡(jiǎn)化制造，可使用針輪柱銷傳動(dòng)。門座起重

51、機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)有時(shí)采用針輪柱銷傳動(dòng)。鏈條傳動(dòng)只用子傳動(dòng)距離較大、不便于采用齒輪傳動(dòng)的場(chǎng)合(如某些門式起重機(jī)的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu))。在本次設(shè)計(jì)的過(guò)程中傳動(dòng)齒輪與固節(jié)在轉(zhuǎn)臺(tái)支承的齒輪是開(kāi)式傳動(dòng)，采用的是外嚙合由小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)外嚙合齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由于外嚙合齒輪和轉(zhuǎn)臺(tái)之間是用螺栓聯(lián)結(jié)從而來(lái)帶動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)，最后帶動(dòng)桿臂工作。所以這里的傳動(dòng)齒輪起著重要的作用，通過(guò)傳動(dòng)齒輪才能把動(dòng)力傳給轉(zhuǎn)臺(tái)，來(lái)控制臂工作的時(shí)候所需要的條件。四 轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)910 （方案1）轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的主要作用是連接下部傳動(dòng)齒輪與桿件，也也是此次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)采用前后兩個(gè)高強(qiáng)板，在前后高強(qiáng)板上再加上加強(qiáng)筋形成倒型結(jié)構(gòu)，底部采用圓盤形結(jié)構(gòu)。如下圖2-8 圖2-8 轉(zhuǎn)臺(tái)的外部結(jié)構(gòu)圖1由圖可以看出轉(zhuǎn)臺(tái)上圓孔主要用于裝下臂的銷軸，下圓孔用來(lái)裝升縮缸的銷軸。上下蓋板及兩側(cè)與