GKT-13型高位举升路灯维护车改装设计（举升部分）【汽车类】【13张CAD图纸】

GKT-13型高位举升路灯维护车改装设计（举升部分）

65页 23000字数+说明书+任务书+开题报告+13张CAD图纸

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目    录

摘    要I

AbstractII

第1章 绪  论1

1.1 选择背景、研究目的及意义1

1.2 国内外研究现状1

1.2.1 举升机的发展历史1

1.2.2 国内外研究状况2

1.3 研究内容及研究方法3

1.3.1 研究内容3

1.3.2 研究方法4

第2章  高空作业车总体方案分析5

2.1 动力传动装置设计与分析5

2.1.1 设计要求5

2.1.2 高空作业车动力传动装置类型5

2.2高空作业车工作装置设计6

2.2.1支腿机构6

2.2.2 举升机构7

2.2.3作业平台及调平机构9

2.2.4 回转机构11

2.3本章小结11

第3章  举升机构的设计12

3.1 确定尺寸及材料12

3.2外形尺寸确定12

3.3 受力分析15

3.4 强度校核21

3.5 计算销的直径25

3.6 本章小结25

第4章 回转机构的计算与校核26

4.1 回转机构的支撑设计26

4.1.1 圆柱滚子的最大载荷计算26

4.1.2 确定圆柱滚子的允许载荷27

4.1.3滚动体总数目的计算28

4.2 回转机构计算28

4.2.1 计算工况及载荷28

4.2.2 回转机构功率计算31

4.2.3 回转机构参数验算31

4.3 回转机构减速器的关键零部件设计计算32

4.3.1 第一级减速器涡轮蜗杆的设计计算32

4.3.2第二级齿轮减速器的计算36

4.3.3第三级齿轮减速器的计算40

4.4 联轴节的选择42

4.5 轴的设计及其校核42

4.6键的校核 47

4.7本章小结47

第5章  整车性能计算分析49

5.1动力性计算49

5.2高空作业车汽车变速器速比49

5.2.1发动机外特性49

5.2.2汽车的行驶方程式51

5.2.3动力性评价指标的计算52

5.2.4整车动力性计算54

5.3燃油经济性计算56

5.4稳定性计算57

5.5本章小结58

结    论59

参考文献60

致    谢61

摘    要

随着社会经济的发展，专用车辆已经广泛应用于各个行业，并发挥着越来越重要的作用。作为专用车辆中最高端的产品类型之一，高空作业车的产品数量和性能质量的需求也在不断提高。高位举升路灯维护车属于高空作业车高空作业车是运送人员和器材到现场并进行空中作业的专用车辆。通过对学校高位举升路灯维护车的使用情况的调研，了解设计其过程中出现的问题，并提出改进方案，用增加自动限制幅度、高度、载荷、角度、支腿的稳定性等安全措施提高学校高位举升路灯为回车的安全性，并运用材料力学、理论力学的理论基础和计算方法，在满足材料强度、刚度和稳定性的条件下，设计既经济又安全的金属结构，优化车辆的设计发现并更正设计缺陷，完善设计方案，通过对学校高位路灯维护车的改装，从而研制出一种高稳定性、高可靠性、高适用性的好产品。通过对学校高位路灯维护车的改装设计究能够使学生了解专用汽车改装设计方法，通过本课题的研究，学生可以运用所学的汽车构造，专用汽车改造，汽车理论，汽车设计等专业知识，加深对汽车专业技能的理解理论课程的实践总结，获得一定的工程设计工作方法。

关键词：高空作业车；结构设计；举升机构；回转机构；路灯安装车

ABSTRACT

With the development of social economy, special vehicles have been widely used in various industries, and is playing the more and more vital role. As a special vehicles in one of the top product type, aloft working car quantity and quality of the products in demand performance improve continuously. High street maintenance vehicle belong to lift aerial work car aloft working car is transport personnel and equipment to the scene and special vehicles air operations. Through the school high street maintenance vehicle use lift on the basis of investigation of understanding design the process problem, and put forward the improvement scheme, with increased automatic limit range, height, load, Angle, and a leg of stability and other security measures to improve school high for the safety of lifting street lamps, and using enter the mechanics of materials, theoretical mechanics theory basis and calculation method, and to meet material strength, stiffness and stability conditions, design both economical and safe metal structure, and optimize the design found and corrected vehicle design flaws and perfecting the design scheme, through to the school high street lamp maintenance vehicle modified and developed a high stability, high reliability, high applicability of good products. Through the school high street lamp maintenance vehicle modified design study can make students understand the special-purpose automobile refitting design methods, through this topic research, students can use the automobile structure, learned specialized automobile transformation, car theory, automobile design professional knowledge, deepen the understanding of automobile specialized skills, the practice of theoretical course obtain certain engineering design work method.

Keywords: Aloft working car; Structure design; Lifting mechanism; Rotary organization; Lamp installation for car

5.1动力性计算

高空作业车汽车整车性能参数见表5.1。

表5.1 与计算有关的整车参数表

名称符号数值与单位

发动机最大功率55KW

发动机最大功率时的转速3600r/min

发动机最大转矩175/2000Nm

发动机最大转矩时的转速1800～2000r/min

车轮滚动半径0.29m

主减速比5.068

汽车列车迎风面积3.8 m2

汽车总质量(满载)2000

5.2高空作业车汽车变速器速比

高空作业车档位与传动比见表5.2。

表5.2 高空作业车档位与传动比

挡位1234倒挡

传动比5.6472.7741.66515.068

5.2.1 发动机外特性

发动机外特性是指发动机油门全开时的速度特性，是汽车动力性计算的主要依据。

.1 选择背景、研究目的及意义

随着我国现代化的不断发展，大中城市的建设日新月异，对城市基础设施的维护需求更将旺盛进而对高位举升车的需求也是与日俱增。高空作业车的发展与国民经济的发展水平密切相关，据国外高空作业机械专业媒体杂志《Access International》报道，经济越发达，需求量越大，并且单位GDP需求量也越大，这也恰恰说明我国高空作业车友非常广阔的发展前景。高空作业车主要用于电力、路灯维护、市政、园林、通信、机场、造（修）船、交通、广告、摄影等高空作业领域。在国外，很多高空作业车都可以用作搬家等。高空作业车的底盘分通用型和专用型，采用通用型底盘的高空作业车具有机动灵活，能快速移动，作业高度较高，采用专用地盘的高空作业车适用于固定作业场所，具有微动形式，扩大作业半径等特点，具有较强的应用针对性。

因此，通过对现有高位举升车产品进行调研，详细的进行使用情况、故障情况调查，进行总体结构改装优化方案设计，并通过测绘，应用当前CAD/CAE领域应用比较广泛的三维软件Pro/E、有限元软件ANSYS，进行汽车举升机的强度、刚度、稳定性等方面的计算机仿真研究与分析进一步优化产品性能，提高汽车举升机的稳定性和可靠性。

课题的目的：通过对学校高位举升路灯维护车的使用情况的调研，了解设计其过程中出现的问题，并提出改进方案，用增加自动限制幅度、高度、载荷、角度、支腿的稳定性等安全措施提高学校高位举升路灯为回车的安全性，并运用材料力学、理论力学的理论基础和计算方法，在满足材料强度、刚度和稳定性的条件下，设计既经济又安全的金属结构，优化车辆的设计发现并更正设计缺陷，完善设计方案，通过对学校高位路灯维护车的改装，从而研制出一种高稳定性、高可靠性、高适用性的好产品。

课题的意义：意义通过对学校高位路灯维护车的改装设计究能够使学生了解专用汽车改装设计方法，通过本课题的研究，学生可以运用所学的汽车构造，专用汽车改造，汽车理论，汽车设计等专业知识，加深对汽车专业技能的理解理论课程的实践总结，获得一定的工程设计工作方法。第2章  高空作业车总体方案分析  

高空作业车主由动力传动装置、工作装置（支腿机构、举升机构、回转机构、作业平台及调平机构）和液压系统等组成。

2.1 动力传动装置设计与分析

2.1.1 设计要求

1、研究的基本内容

改装对象：学校高位举升路灯维护车；举升高度：10.79米，吊斗负荷：200kg；进行使用情况、故障情况调查；

设计主要内容及分析、校核：

测量绘制底盘、举升结构图；

进行使用情况、故障情况调查；

进行总体结构改装优化方案设计；

进行发动机、离合器、变速箱、传动轴、驱动桥以及车轮的选型和校核；

进行学校高位举升路灯维护车动力性、经济性、稳定性校核，实现优化匹配；

进行举升结构、吊斗机构、自锁结构车厢与底盘连接结构等的设计与校核；

绘制设计总图和上述部分的结构装配图、零件图。

2.1.2 高空作业车动力传动装置类型

1、内燃机——机械传动

这种传动方式仅在用途单一的高空作业汽车上使用，如用于电力设施维修的垂直升降式高空作业汽车多采用这种形式。动力源为汽车发动机，动力经变速器传出后，还要经分动器、离合器、减速器、卷扬机、滑轮以及钢丝绳等传递到工作装置，传动路线长，结构较复杂。

2、内燃机——电力传动

这种传动方式的路线是汽车发动机 → 发电机 → 电动机，电动机带动各工作装置运转。其优点是利用直流电动机的优良工作特性，使高空作业汽车获得好的作业性能。但这些传动装置质量较大，价格昂贵。

3、电力——机械传动

这种传动方式是利用外接电源或车载电源（蓄电池），通过电动机将电能转换成机械能，再经机械传动装置将动力传递到各工作装置。由于电动机具有逆转性和在较大转速范围内实现无级调速等特点，并且各机构可由独立的电机驱动，简化了传动和操纵机构，而且噪声小、污染少，适用在外接电源方便或流动性不大的场地作业。

4、内燃机——液压传动

大部分高空作业汽车都采用这种工作方式，它可充分利用液压传动的优点，简化传动结构，并且易于实现无级调速和运动方向的变换，传动平稳、操作简单、方便、省力、能防止过载。

综上所述，通过以上各种动力传动装置的结构、经济性、适用范围以及操作性能等多方面性能的分析，将动力传动装置选定为内燃机——液压传动的形式。

2.2高空作业车工作装置设计

高空作业汽车的工作装置包括支腿机构、举升机构、回转机构、作业平台及调平机构、操作及安全保护装置等。

2.2.1支腿机构

支腿机构是大多数高空作业汽车所必备的工作装置，目前均采用液压支腿。其优点是操作简单，动作迅速。

1、单缸双支腿  

是用一个双作用液压缸来驱动两侧支腿伸缩的。这种支腿结构简单，操作方便，但液压缸行程长，且是浮置于箱形长槽内，动作慢，强度差，一般较少采用。

2、双缸双支腿  

其各支腿均由单独的液压缸驱动，其具有结构紧凑，动作迅速，制成效能高等特点。

3、四支腿  

其中两个支腿安装在汽车的后部，另两个支腿安装在前后轮之间。在作业车的两侧，一般具有操纵杆，可使前、后、左、右4个液压支腿单独地伸出或缩回，所以即使在不平整或倾斜的地面上，也能把车调整到水平状态，提高了整车作业时的稳定性。

液压支腿按其结构形式又可分为：蛙式支腿、H式支腿和X式支腿。

（1）蛙式支腿

图2.1为一种蛙式支腿的结构示意图，支腿的伸缩动作由一个液压缸完成。在运动过程中，支腿除有垂直位移△y外，在接地过程中还有水平位移△x（如图2.2）。这种支腿结构简单，液压缸数少，一支腿一液压缸，结构质量小。但支腿在伸出过程中受摇臂尺寸的限制，支腿的跨距（图2.2中的2a）不能很大，调平性能较差，且在支反力变化过程中有爬移现象。

（2）H式支腿  

如图2.3所示，这种形式的支腿对地面适应性好，易于调平，且在支反力变化过程中无爬移现象，是高空作业车较理想的支腿形式。H式支腿由两个液压缸驱动即水平推力液压缸和垂直的支撑液压缸。这种支腿形式的稳综上所述，因为四只腿能在不平整和倾斜路面也能够把车调整为水平状态，所以选择四支腿形式，选择蛙型支腿机构作为本次设计的支腿机构，如图2.1所示。

2.2.2 举升机构

举升机构的作用是实现作业平台的升降和变幅，其结构形式有直升式和动臂式。

直升式按传统方式，可分为液压和机械传动；按结构形式可分为交叉剪刀式和套筒式。其结构型式分为交叉剪刀式、套筒式、伸缩臂式和折叠臂式。

动臂式举升机构可分为伸缩臂式或直臂式、折叠臂式或曲臂式、伸缩和折叠合成的混合臂式等。

1、伸缩臂式举升机构

伸缩臂式举升机构由多节套装、可伸缩的箱型臂构成，如图2.3（a）所示。它包括基本臂和伸缩臂两部分。伸缩臂可为一节或多节，各节间装有液压缸。液压缸工作时，各节臂在液压缸活塞杆的推动下可沿导向元件（滑块）上、下滑动，从而改变臂架的长度。整个臂架系统支承在液压缸底部的铰支座和变幅液压缸的两端。通过变幅液压缸活塞杆的伸缩实现臂架摆动，从而达到变幅与升降的目的。这种型式的臂架其最大作业高度可达60～80米。由于伸缩臂式举升机构可获得较大的作业高度和变幅，因此，被广泛的应用于各种高空作业汽车上。但是，这种作业车的越障能力差。

2、折叠臂式举升机构

折叠臂式举升机构由多节箱形臂折叠而成，如图2.3（b）所示。这种型式一般采用2～3节折叠臂组成。其折叠的方式可分为上折式和下折式两种。各节臂的折叠和展开运动由各节间液压缸完成。这种型式的举升机构可完成一定高度和幅度的作业，另外，下折式还可完成地平面以下的空间作业（如立交桥下桥梁的维修与装饰），扩大了高空作业汽车的作业范围。由于折叠臂式举升机构具有灵活多样、适应性好、越障能力强等优点，所以，应用非常广泛。

3、交叉剪刀式举升机构

交叉剪刀式举升机构是按交叉布置，铰接成剪刀型的连杆框架结构。当改变连杆交叉的角度时即实现升降运动，如图2.3（c）所示。连杆交叉角度的改变，可通过液压油缸活塞杆的伸缩或钢丝绳的收放来实现。这种举升机构能完成较低高度的作业，工作平稳，作业平台较大，被广泛的应用于飞机、船舶制造、室内维修、清洁电车线路维修等作业场地。但是，这种作业车越障能力差、工作范围小。

4、套筒式举升机构

套筒式举升机构通过多节套筒的伸缩完成升降运动，如图2.3(d)所示。驱动方式也可采用液压传动或钢丝绳滑轮传动，这种垂直升降式举升机构作业高度有限，工作范围小，但作业车平台较大，且支撑稳定。

        (a) 伸缩式    (b) 折叠式   (c) 交叉剪式   (d) 套筒式  （e）混合式

图2.3高空作业车的结构简图

5、混合臂式举升机构

举升机构由折叠臂式和伸缩臂式混合组成，如图2.5（e）所示。他结合了上述两种机构的优点，该形式一般设有上、下两个工作臂，其中一个可设置几节伸缩臂。作业时利用利用上下两臂伸距的组合，使该机构具有更大的作业空间。但此种形式成本很高一般情况下不采用此形式。

综上所述，由于折叠臂式举升机构较交叉剪刀式和套筒式的工作范围大、越障能力好，且折叠式举升机构较伸缩臂式举升机构来说具有灵活多样、适应性好、越障能力强、成本较低等优点。所以高空作业车的举升机构选定为折叠式举升机构。

2.2.3作业平台及调平机构

   调平机构是高空作业汽车的重要组成部分，直接影响着整机的工作性能，平台的工作高度越大，调平机构对整机性能的影响越突出。根据高空作业车的作业要求，在设计上对平衡机构有：较高的安全可靠性；自动调节作业斗平衡；结构简单，便于装配和维护保养；机构重量尽量轻，工艺性好；技术上先进，有较高的平衡精度等几项要求。

为了使作业平台的底平面在作业过程中始终保持水平，高空作业车上装有式作业平台保持水平的自动调平机构如图2.4，主要有以下几种：