高空作业车抬升液压支架设计
41页 14000字数+说明书+任务书+开题报告+5张CAD图纸
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下臂架.dwg
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液压系统图.dwg
液压缸.dwg
装配图.dwg
高空作业车抬升液压支架设计开题报告.doc
高空作业车抬升液压支架设计说明书.doc
摘要
本文主要以“GKZ型高空作业车”上、下臂结构为研究对象，对上、下臂进行结构和该车上的液压系统进行设计。主要分两部分进行阐述，其一根据高空作业车的最大作业高度10米，在满足作业高度的前提下，进行高空作业臂的结构设计：首先根据使用要求选择作业臂材料的类型；其次根据最大作业高度确定上、下臂的长度；再经过受力分析利用强度来确定臂的截面尺寸及油缸的铰接位置；再进行强度、刚度、稳定性的校核，查看作业臂的尺寸是否符合要求。对施加均布载荷和约束，进行结构的强度和刚度分析，确定危险截面或危险点的应力分布及变形。最后画出作业臂总装图及上、下臂零件图。而液压控制部分主要是指控制上下臂变幅运动的液压缸。文中详细记录了高空作业机构上臂液压缸和下臂液压缸的设计过程。在确定液压系统元件参数的基础上，完成了液压传动系统的设计计算。
关键词 高空作业车；结构设计；液压传动系统设计；液压缸
目录
1 绪论1
1.1高空作业车的概况及其发展方向1
1.2 高空作业车的组成1
1.2.1 工作机构2
1.2.2 金属结构2
1.2.3 动力装置2
1.2.4 控制系统3
1.3 GKZ型高空作业车的概况3
1.3.1整机结构简介3
1.3.2高空作业臂4
1.3.3 作业车作业状态主要技术参数4
1.4 课题的提出5
1.5 本课题所要研究的具体任务5
1.6 本课题研究的意义6
2 高空作业车的结构设计7
2.1 材料的选择7
2.2 计算上、下臂的长度8
2.3 确定油缸铰点的位置9
2.3.1 确定上臂油缸铰点的位置9
2.4 上臂截面尺寸的确定9
2.4.1 对上臂进行受力分析9
2.4.2 计算上臂截面尺寸10
2.4.3 对上臂进行强度校核12
2.5 下臂截面尺寸的确定15
2.5.1 对下臂进行受力分析15
2.5.2计算下臂的截面尺寸16
2.5.3对下臂进行正应力校核17
2.6 连接处销轴尺寸的确定20
3 液压系统设计21
3.1 液压系统的构成21
3.2液压系统设计概述21
3.3 设计依据21
3.4 主要机构简述21
3.5 主要工作机构液压回路的设计22
3.5.1 高空作业车变幅机构液压回路设计22
4 高空作业部分液压系统的设计计算24
4.1上臂油缸的设计24
4.1.1 确定液压缸类型和安装方式24
4.1.2 确定液压缸的主要性能参数和主要尺寸24
4.2下臂油缸的设计计算28
4.2.1 确定液压缸类型和安装方式28
4.2.2确定液压缸的主要性能参数和主要尺寸29
结论33
致谢34
参考文献35
1.2.1 工作机构
工作机构是为实现高空作业车不同的运动要求而设置的。高空作业车一般设有变幅机构、回转机构、平衡机构和行走机构。依靠变幅机构和回转机构实现载人工作斗在两个水平和垂直方向的移动；依靠平衡机构实现工作斗和水平面之间的夹角保持不变，依靠行走机构实现转移工作场所。
高空作业车变幅是指改变工作斗到回转中心轴线之间的距离，这个距离称为幅度。变幅机构扩大了高空车的作业范围，由垂直上下的直线作业范围扩大为一个面的作业范围。高空作业车变幅机构一般采用液压油缸变幅。高空作业车的一部分（一般指上车部分或回转部分）相对于另一部分（一般指下车部分或非回转部分）做相对的旋转运动称为回转。为实现高空作业车的回转运动而设置的机构称为回转机构。它是由液压马达经减速器将动力传递到回转小齿轮上，小齿轮既作自转又作沿着固定在底架上的回转支承大齿圈公转，从而带动整个上车部分回转。有了回转运动，从而使高空作业车从面作业范围又扩大为一定空间的作业范围。高空作业车在工作臂起伏时，工作斗与水平面夹角必须保持相对稳定，才能保证工作人员正常工作。平衡机构就是为了实现这一功能。对于伸缩臂或混合臂型式的高空作业车，通常有自重平衡、液压伺服缸平衡、电液平衡几种方式。
高空作业车的行走机构就是通用或专用汽车底盘。
1.2.2 金属结构
工作臂、回转平台、副车架（车架大梁，门架、支腿等）金属结构是高空作业车的重要组成部分。高空作业车的各工作机构的零部件都是安装或支承在这些金属结构上的。金属结构是高空作业车的骨架。它承受高空作业车的自重以及作业时的各种外载荷。组成高空作业车金属结构的构件较多，其重量通常占整机重量的一半以上，耗钢量大。因此，高空作业车金属结构的合理设计，对减轻高空作业车自重，提高作业性能，节约钢材，提高高空车的可靠性都有重要意义。
1.2.3 动力装置
动力装置是高空作业车的动力源。由于高空作业车采用汽车底盘作为行走机构，通常不再另外设置动力源，而是直接采用汽车底盘发动机作为整车的动力源。高空作业装置需要的功率不大，一般约 10-20kw，而载重汽车底盘发动机的功率根据载重量不同从 50kw 一直到 150kw 以上，且高空作业装置工作时不允许底盘行驶，因此底盘发动机的动力足以保证高空作业装置工作。因为高空作业装置需要功率不大，通常高空作业车采用变速箱取力方式，通过安装在底盘变速箱侧面的取力器取出发动机的动力，并驱动液压油泵向高空作业装置供油。取力系统中还设置控制装置，在底盘行驶时，取力器没有输出，液压油泵不工作，需要进行高空作业时，取力器输出，油泵工作。
1.2.4 控制系统
高空作业车控制系统是解决各机构怎样运动的问题。如动力传递的方向，各机构运动速度的快慢，以及使机构启动停止等。控制系统包括操纵装置、执行元件和安全装置。当今的高空作业车全部采用电气液压操纵，因此控制装置包括各种液压操作阀，电控装置等，以实现机构的起动、调速、换向、制动和停止。执行元件包括变幅用的液压油缸、回转马达、油泵等，用来推动结构件实现动作。安全装置包括各种传感器、行程开关、报警器、液压锁止阀，用来检测危险工况，保证工作安全。
1.3 GKZ型高空作业车的概况
1.3.1整机结构简介
GKZ型系列高空作业车采用折叠式工作臂结构,工作装置为液压驱动。除高空作业机构外,GKZ系列车型还设有起重装置,一机多用。
高空作业车辆升降机构的稳定可靠是实现安全作业的必要条件之一,这类设备的升降机构大多采用臂式(如市政工程车辆、汽车起重机、飞机除冰车等)或剪式(如飞机食品车、残疾旅客登机车等) 升降机构,采用液压缸作为升降驱动力,液压缸需要随升降机构运动,因此液压缸与液压主回路须使用液压胶管连接。此时液压缸既作为升降时的动力,又作为施工作业时升降机构的支撑构件,因此液压缸及其连接管路对于整个系统安全起着非常重要的作用。
作业车作业状态主要技术参数
作业车的技术参数如下表1-1所示：
表1-1作业车作业状态主要技术参数
项 目单位 数据
最大抬升重量kg1000
最高抬升高度m10
抬升速度m/s1
川公网安备: 51019002004831号