高空作業(yè)車上車工作裝置設(shè)計(jì)論文

1、武漢科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)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)生姓名孫釗學(xué)院名稱機(jī)電自動(dòng)化學(xué)院專業(yè)名稱機(jī)電一體化指導(dǎo)教師陳新元2014年5月26日武漢科技大學(xué)高職生畢業(yè)設(shè)計(jì)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

2、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，畫出零件圖和裝配圖?？煽啃栽O(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I武漢科技大學(xué)高職生畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄摘要I1 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31.1.5外國(guó)高空作業(yè)車的發(fā)展概況31.1.6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72.3機(jī)械設(shè)計(jì)分析83 上車機(jī)構(gòu)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)83

3、.1上車機(jī)構(gòu)的受力分析83.2參數(shù)確定103.2.1桿長(zhǎng)確定103.2.2確定參數(shù)的范圍103.2.3初定斷面尺寸123.3可靠性設(shè)計(jì)133.3.1臂L強(qiáng)度校核153.3.2臂L強(qiáng)度校核173.3.3鉸接旋轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度校核204.2液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述214.3設(shè)計(jì)依據(jù)214.4主要機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)述214.5高空作業(yè)車起升機(jī)構(gòu)的液壓回路設(shè)計(jì)214.5.1動(dòng)作分析224.5.2液壓回路設(shè)計(jì)224.5.3優(yōu)缺點(diǎn)分析234.6高空作業(yè)車回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓回路234.6.1動(dòng)作分析234.6.2液壓回路設(shè)計(jì)234.7高空作業(yè)車變幅機(jī)構(gòu)液壓回路設(shè)計(jì)244.7.1動(dòng)作分析244.7.2液壓回路設(shè)計(jì)244.8整體液壓回路設(shè)計(jì)2

4、54.9上臂油缸的設(shè)計(jì)264.9.1缸筒壁厚的計(jì)算284.9.2缸體的外徑計(jì)算294.10下臂油缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算304.10.1缸筒壁厚的計(jì)算324.10.2缸體的外徑計(jì)算334.10.3流量的計(jì)算334.11起升機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)設(shè)計(jì)計(jì)算334.12液壓泵的確定344.12.1液壓泵的最大工作壓力P的確定：354.12.2液壓泵的流量Q的計(jì)算354.13油箱的選擇365工作臺(tái)水平調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)37結(jié)論42致謝43參考文獻(xiàn)44目錄鍵入章標(biāo)題(第 1 級(jí))1鍵入章標(biāo)題(第 2 級(jí))2鍵入章標(biāo)題(第 3 級(jí))3鍵入章標(biāo)題(第 1 級(jí))4鍵入章標(biāo)題(第 2 級(jí))5鍵入章標(biāo)題(第 3 級(jí))6為規(guī)范45241 緒

5、論1.1高空作業(yè)車的作用和意義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

6、顏色以工程黃的顏色為主，不論是在白天和黑夜，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。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，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)底盤改裝設(shè)計(jì)的限制。 (2)帶載行駛、作業(yè)穩(wěn)定性好。底盤結(jié)構(gòu)突破了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論和方法，通過優(yōu)化上車平臺(tái)總體布局與載荷分布，減少了重

7、心偏移。采用獨(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，增加了底盤整體剛度，保證了整機(jī)行駛、作業(yè)過程的穩(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

8、足了大型洞庫(kù)內(nèi)高空作業(yè)與通風(fēng)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

9、速，采用電液比例閥控制臂的動(dòng)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，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)底盤改裝設(shè)計(jì)的限制。 帶載行駛、作業(yè)穩(wěn)定性好，底盤結(jié)構(gòu)突破了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論和方法，通過優(yōu)化上車平

10、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，增加了底盤整體剛度，保證了整機(jī)行駛、作業(yè)過程的穩(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，

11、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)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)、PALF

12、INGER（帕爾菲格）、OIL&STEEL、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)

13、量很少，所謂的絕緣型也僅僅采用玻璃鋼工作斗，絕緣等級(jí)不超過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6千臺(tái)，既有絕

14、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)的水平，非絕緣型的作業(yè)高度也遠(yuǎn)低于歐洲的高度，以日本愛知為例：非絕緣型高空作業(yè)車最大作業(yè)高度不超過28m，絕緣型高空作業(yè)車的最大絕緣等級(jí)不超過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年代開始研制，70年代才推出商業(yè)化樣機(jī)。隨著改革開放的深入，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

15、的比重還很小，最大作業(yè)高度只有35m。高空作業(yè)平臺(tái)產(chǎn)品在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所占比例較小，尚沒有明確劃分產(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)

16、，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

17、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，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

18、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)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

19、上主要制造廠商相比，企業(yè)的規(guī)模偏??；對(duì)于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)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

20、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，

21、應(yīng)不急于向超大作業(yè)高度如50m以上的產(chǎn)品發(fā)展?！笆濉逼陂g，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

22、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)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)上常見的高空作業(yè)平臺(tái)產(chǎn)品

23、類型主要有剪叉式、桅柱式、臂架式。其中臂架式又分為折臂式、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，如底盤的行走結(jié)構(gòu)，國(guó)外有整個(gè)底盤行走履帶式、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

24、強(qiáng)度、低重量和高耐腐蝕性的鋁合金工作斗將成為主流配置，同時(shí)工作斗的額定載荷也將超過目前普遍的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

25、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

26、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，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)

27、行受力分析：X軸方向的受力平衡： 式（3.1.4）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

28、由圖3-2-2-1，易知為液壓缸軸線與水平面的夾角，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

29、度/HBS20CrMnTi0.170.230.801.101.001.300.060.121080835_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

30、）又由（3.1.4）式得： 式（3.2.3.6）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

31、析：如圖3-3-1圖3-3-1上臂危險(xiǎn)截面受力分析圖根據(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 < 式（3.3.1.10）=1.3 具有一定的安全系數(shù)，可靠性足夠。3.3.2臂L強(qiáng)度校核易知L與液壓缸g鉸接處截面易破壞， 都取得最大值，力學(xué)分析見圖3-3-2圖3-3-2下臂簡(jiǎn)化圖同理，對(duì)危險(xiǎn)截面受力分析： 式（3.3.2.1） 式（3.3.2.2） M= 式（3.3.2.3）代入式（3.3.2.3）M =1.76如圖3-3-2-1所示圖3-3-2-1下臂受力分析圖L截面如圖3-3-2-1： 單位mm圖3-3-2-1下臂截面圖有以下參數(shù)計(jì)算：S=I= 式（3.3.2.4）