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EQ1050NJ20D3 高空作业 机构 设计 液压 系统 CAD

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EQ1050NJ20D3高空作业车的机构设计-液压系统含CAD图.zip,EQ1050NJ20D3,高空作业,机构,设计,液压,系统,CAD

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任务书论文(设计)题目：高空作业车的机构设计工作日期：2017年12月18日 2018年05月18日1.选题依据:高空作业机械是在工程起重机械基础上发展起来的高空作业设备，广泛应用在建筑、消防等行业。随着我国经济建设的不断发展，对高空作业车的需求越开越多。折叠臂式高空作业汽车提高了机械化程度，减少了劳动消耗，提高了工作效率并且以满足各种特殊需要。折叠臂式高空作业汽车是用来运送工作人员和使用器材到达指定现场并进行作业的专用汽车。折叠臂式高空作业汽车包括底盘、动力传动装置、工作装置、安全装置及液压系统等。2.论文要求(设计参数):本毕业设计要求设计一辆高为10米高空作业车，其具体要求如下：（1）完成10000 字以上的论文；（2）完成3000 字左右外文文献翻译；（3）使用CATIA等软件进行建模、分析；（4）预计3 张A0 图纸。3.个人工作重点:(1）高空作业车二类底盘选型及设计； (2）举升机构的运动分析及设计方法；（3）举升机构液压系统的设计。4.时间安排及应完成的工作:第1周：查阅文献，讨论研究思路第2周：撰写文献综述，明确研究内容第3周：修改开题报告，准备开题答辩第4周：开题答辩，确定研究思路第5周：查阅文献，确定设计参数第6周：确定高空作业车设计方案第7周：根据设计参数，对举升机构进行设计第8周：校核举升机构强度、刚度，确定支腿机构设计方案 第9周：完成支腿机构设计第10周：对高空作业车的转台机构进行设计第11周：完成液压系统的设计第12周：绘制高空作业车设计机构的三维模型，撰写毕业论文 第13周：修改毕业论文及图纸第14周：进行毕业答辩5.应阅读的基本文献:1乔维高.专用汽车结构与设计M.北京：北京大学出版社，2010. 2徐达，陆锦容.专用汽车工作装置原理与设计计算M.北京：北京理工大学出版社，2010.3卞学良.专用汽车结构与设计M.北京:机械工业出版社，2011. 4李娟.公路与城市道路连接问题的研究J.北京：交通运输工程与信息学报，2010(1). 5章宏甲，黄谊.液压传动M.北京：机械工业出版社，2012. 6周松鹤，徐烈烜.工程力学M.北京：机械工业出版社，2013.5. 7杨可桢，程光蕴，李仲生.机械设计技术M.北京：高等教育出版社，2010.5 8陈家瑞.汽车构造M.北京：机械工业出版社，2011.1. 9马兰.机械制图M.北京：机械工业出版社，2011. 10齐乐华，杨方,王俊勃.工程材料与机械制造基础M.北京：高等教育出版社，2012.4. 11徐达，丛锡堂. 专用汽车构造与设计M.北京：人民交通出版社，2010.2. 12J.Sveda,Z.Sika,M.Valasek:Active Mounting of Machine Tool Feed DrivesJ,Proc.of WAM 2011,Prague 2007.pp.1-6.13Nakayama T,Suda E.The present and future of electric power steeringJ.Int.J.of Vehicle Design,2010,15(3,4,5):243254.指导教师签字：XX教研室主任意见：同意签字：XX 2017年12月14日教学指导分委会意见：同意签字：XX 2017年12月15日 学院公章进度检查表第-2周工作进展情况准备毕业设计的题目，网上搜集资料，准备写开题报告。2018年05月20日指导教师意见跟学生讨论开题报告的框架，布置课题研究的整个思路，检查文献检索的情况。指导教师(签字)：XX 2018年05月21日第 3周工作进展情况到处搜集资料，跟同学讨论研究问题，完成开题报告任务。2018年05月20日指导教师意见修改开题报告，确定研究方案，检查研究方法是否合理。指导教师(签字)：XX 2018年05月21日第 5周工作进展情况完成开题报告之后，有了写作思路，开始学习有关知识，进行设计。2018年05月21日指导教师意见审查开题报告，讨论研究方案，修改研究报告。研究进展顺利。指导教师(签字)：XX 2018年05月21日第 8周工作进展情况到处搜集资料，跟同学讨论研究问题，顺利完成中期答辩。2018年05月20日指导教师意见检查计算结果，讨论研究方案完成情况，研究进展顺利。指导教师(签字)：XX 2018年05月21日过程管理评价表评价内容具体要求总分评分工作态度态度认真，刻苦努力，作风严谨33遵守纪律自觉遵守学校有关规定，主动联系指导教师,接受指导33开题报告内容详实，符合规范要求54任务完成按时、圆满完成各项工作任务43过程管理评分合计13 过程管 理评语 该生在毕业设计过程中，态度认真，对于毕设中出现的问题，能够积极主动克服。对于解决不了的问题，能够主动与老师进行探讨，在老师指导下进行解决。工作态度严谨，工作作风勤奋努力。在整个设计过程中，该生能够严格遵守学校的各项规定，按照时间进度完成各项设计工作，进展比较顺利。对于指导教师提出的意见，能够及时进行修改，对老师的指导进行反馈。开题报告写作规范，对于文献的梳理较为详细，得出的结论符合逻辑。设计论文的内容饱满，写作符合要求，计算严谨，图表清晰。工作内容满足开题报告中提出的目标，符合本科生培养要求。该生的毕设过程表现较为出色。指导教师签字:XX日期:2018-05-21指导教师评价表评价内容具体要求总分评分选题质量符合培养目标要求,有一定的研究价值和实践意义,有一定的开拓性、创新性,深度、难度适宜,工作量饱满54能力水平有较强的综合运用知识能力、科研方法运用能力、中文表达与外语能力、文献资料检索能力、计算机应用能力54完成质量文题相符,概念准确,分析、论证、计算、设计、实验等正确合理,结论明确；论文结构、撰写格式、图表等符合基本规109指导教师评分合计17 指导教 师评语 课题以高空作业车作为设计内容，完成了高空作业臂、转台和液压控制系统的设计，并对作业臂进行了强度、刚度校核。论文选题具有较高的工程应用价值，难度较高，需要一定的创新性，符合培养目标要求。该生在研究过程中，表现出较强的学习能力和自主科研能力，专业知识扎实，研究思路清晰。该生文献检索能力和综合分析能力较强，有较为出色的写作能力和软件使用能力。论文写作规范，计算准确，分析步骤完整。论文内容概念清晰，图表、公式完备，设计结果合理。课题完成情况，表明该生的专业能力已经达到本科培养目标要求，建议准予参加毕业生答辩。指导教师签字:XX日期:2018-05-21评阅人评价表评价内容具体要求总分评分选题质量符合培养目标要求,有一定的研究价值和实践意义,有一定的开拓性、创新性,深度、难度适宜,工作量饱满54能力水平有较强的综合运用知识能力、科研方法运用能力、中文表达与外语能力、文献资料检索能力、计算机应用能力54完成质量文题相符,概念准确,分析、论证、计算、设计、实验等正确合理,结论明确；论文结构、撰写格式、图表等符合基本规108评阅人评分合计16 评阅人 评语 XX同学以高空作业车的机构设计为题，对专用车辆中的高空作业车的举升机构进行设计，对机械臂的设计具有一定的研究价值和实践意义。选题的深度、难度适宜，工作量适当。从毕设的过程来看，该生具有一定的综合运用知识的能力，具有一定的科研能力、文献检索及计算机应用能力。从论文的完成质量来看，论文文题基本相符，分析、计算、设计等基本正确，论文结构基本合理，但小结里不应有图，而且撰写格式、公式的编排与文字的字体等还需进一步规范。评阅人签字：郭秀丽评阅人工作单位：机械工程学院日期：2018-05-21答辩纪录 学生姓名：XX专业班级：XX毕业论文(设计)题目： 高空作业车的机构设计答辩时间：2018年05月23日 时 分 时 分答辩委员会(答 辩小组)成员主任委员(组长)： XXXX委员(组员)： XXXXXX答辩委员会(答辩小组)提出的问题和答辩情况问题1：高空作业车是多少米？有几个人?回 答： 高空作业车10m，载重200kg，3个人。问题2：上下臂的液压缸是同时还是分开展开？回 答： 是下臂先展开，然后上臂液压缸再展开。问题3：液压缸系统做仿真了没有？回 答： 没有做仿真。问题4：高空作业车车臂采用什么结构？回 答： 高空作业车采用折叠臂形式，一共有两节。问题5：高空作业车车臂的角度回 答： 角度为3575。问题6：在图上指出哪里是上臂液压缸和下臂液压缸？回 答： 在图上上半部分的左边是上臂液压缸，右边是下臂液压缸。记录人： 2018年05月23日答辩委员会评价表评价内容具体要求总分评分自述总结思路清晰,语言表达准确,概念清楚,论点正确,分析归纳合理107答辩过程能够正确回答所提出的问题,基本概念清楚,有理论根据108选题质量符合培养目标要求,有一定的研究价值和实践意义,有一定的开拓性、创新性,深度、难度适宜,工作量饱满54完成质量文题相符,概念准确,分析、论证、计算、设计、实验等正确合理,结论明确；论文结构、撰写格式、图表等符合基本规107能力水平有较强的综合运用知识能力、科研方法运用能力、中文表达与外语应用能力、文献资料检索能力、计算机应用能力107答辩委员会评分合计33 答辩委员会评语 XX同学在毕业设计工作期间，工作努力，态度比较认真，能遵守各项纪律，表现一般。 能按时、全面、独立地完成与毕业设计有关的各环节工作，具有一定的综合分析问题和解决问题的能力。 论文立论正确，理论分析无原则性的错误，解决问题方案比较实用，结论正确。 论文使用的概念正确，语句通顺，条理比较清楚。 论文中使用的图表，设计中的图纸在书写和制作时，能够执行国家相关标准，基本规范。 能够独立查阅文献，外语应用能力一般，原始数据搜集得当，实验或计算结论准确可靠。 答辩过程中，能够简明地阐述论文的主要内容，回答问题基本正确，但缺乏深入地分析。答辩成绩： 33答辩委员会主任：XX2018年05月30日成绩评定 项目分类成绩评定过程管理评分13指导教师评分17评阅人评分16答辩委员会评分33总分79成绩等级C成绩等级按“A、B、C、D、F”记载成绩审核人签章： XX学院审核人签章： XX一、选题依据1.研究领域车辆工程机械设计2.论文（设计）工作的理论意义和应用价值本课题主要研究的是高空作业车这种专用车辆，所谓高空作业车是指3米以上， 由液压或电动系统支配多支液压油缸，并且能够将作业人员、工具、材料等通过作业平台举升到空中指定位置进行各种安装、维修等作业的专用高空作业机械，既属于专用汽车，又属于工程机械，是一种重要的施工设备。由于高空作业车近几年的快速发展，高空作业行业出现了部分车型产量过剩苗头的同时，也存在着部分车型供不应求、生产能力不足的现象，因此，结构性过剩是当前汽车工业产能过剩的基本特点，也是当前汽车工业发展存在的主要问题。高空作业车是汽车工业的一部分，它的发展中也会出现同样的问题，因此研究高空作业车的改装技术，不仅可以推动高空作业车行业的发展，而且对于推动专用汽车行业的发展， 调整企业产品开发战略无疑具有重要意义。目前我国高空作业车年销售量很低，与国外相比，产品技术水平差距较大，产品结构单一，产品制造工艺落后，产品可靠性差等。十九大以来，我国将在 2020 年全面建成小康社会，因此我国的城市化进程将进一步加快，基础设施建设会进一步加强， 需要大量添置高空作业车进行市政工程的安装和运行维护。3. 目前研究的概况和发展趋势作业平台目前主要以剪叉式、套筒油缸式等为主，大高度和特殊高空作业平台国内还有空白，仍然以进口为主，如高空绝缘作业车、蜘蛛式高空作业平台等。其次， 从行走方式上，我国高空作业平台的行走方式以车载式或牵引式较多，这极大地限制了其作业机动灵活性、场地适应性及空间通过性。（1）向大高度和特殊高空作业平台发展。如混合臂式高空作业平台、越野式高空作业平台、蜘蛛式高空作业平台及履带式高空作业平台。（2）车载式或牵引式逐渐发展成结构小巧紧凑的自行式。（3）驱动方式向无污染、零排放、节能减排的电机驱动发展。此外，利用太阳能转化来驱动电机也是今后努力的一个方向。11二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题(1). 汽车底盘的选择；(2). 举升机构的设计；2.拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）(1). 总体设计要求；(2). 底盘的选择；(3). 高空作业车臂的设计；(6). 参数校核。3.本论文（设计）预期取得的成果结合具体的设计要求，通过学习及查阅相关方面的资料，全面的了解和掌握高空作业车的工作原理和结构，完成作业车总体结构设计及相关功能部件的优化设计，对关键部件的强度进行有限元分析。（1）完成 8000 字以上的论文；（2）完成 3000 字左右外文文献翻译；（3）使用 CAD/CAM,有限元分析等软件进行建模、分析。三、论文（设计）工作安排1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；2.论文（设计）进度计划（1） 第 1、2 周调研、资料收集，完成开题报告；（2） 第 3 周研究随车起重车的设计步骤与设计方法；（3） 第 4 周收集材料，完成车辆的总体布置；（4） 第 5-6 周开始用软件进行绘图撰写说明书；（5） 第 7-10 周完善设计内容，并完成大部分图纸；（6） 第 10-13 周设计说明书修改及完善；（7） 第 14 周毕业设计答辩；四、需要阅读的参考文献1本刊编辑部. 下一片蓝海J. 今日工程机械, 2011(15): 50-53.2柏红专,罗亮平. 国内高空作业机械行业现状及发展方向J. 建筑机械, 2012(08)上半月刊:54-56.3卢青梅. 高空作业车不同简化模型对比分析研究D. 大连: 大连理工大学工程机械学科硕士学位论文, 2012: 1-2.4张华,霍玉兰. 我国高空作业车行业发展与展望J. 建筑机械, 2013(12)上半月刊. 38-41. 5PALFINGER.Aerial Vehicle Platforms Specification Sheets of Palfinger EB/OL.h ttp:/,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柏红专, 罗亮平. 国内高空作业机械行业现状及发展方向J. 建筑机械, 2012(08):54-56.9张华, 霍玉兰. 我国高空作业车行业发展与展望J. 建筑机械, 201312):38-43. 10柏红专,罗亮平. 国内高空作业机械行业现状及发展方向J. 建筑机械, 2012(08)上半月刊: 54-56.11段浩. 高空作业车工作装置的虚拟样机仿真分析D. 西安: 长安大学机械电子工程学科硕士学位论文, 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):243254.附：文献综述文献综述1.引言本课题主要研究的是高空作业车，高空作业车为特种专用车辆，所谓高空作业车是指工作高度 3 米以上，由液压或电动系统控制液压油缸，并且能够将作业人员、工具、材料等通过作业平台举升到空中指定位置进行各种安装、维修等作业的专用高空作业机械。高空作业车既属于专用汽车，又属于工程机械，是一种重要的施工设备。现在的高空作业装置具有操作平顺、工作稳定、自动调速、安全可靠等优点，大大提高了空中作业的工作效率。但是国内生产制造的高空作业机械同国外同类型高空作业机械产品相比仍有一定差距，主要表现为技术含量低、大型的较少、结构笨重、作业时微动性能差等问题。高空作业车按工作臂的型式，有四种基本型式，分别为：垂直升降式、折叠臂式、伸缩臂式和混合臂式。垂直升降式高空作业车的升降机构只能在垂直方向上进行运动。它的主要特点是结构简单，承载能力强，但作业范围小，作业高度低，这种结构型式应用比较少。折叠臂式高空作业车工作臂之间的连接全部采用铰接型式，所以国外又把它叫做铰接式高空作业车。折叠臂高空作业车结构适合于较低作业高度的车型，如要加大作业高度，必然要增加臂长或增加工作臂数量，增加臂长会使作业车体积庞大， 降低灵活性；增加工作臂数量会造成操作繁琐，安全性降低。伸缩臂式的高空作业车在行驶状态时，工作臂缩回套叠，工作时伸出，可以有效增大作业高度，同时具有工作效率高、操作简单、动作平稳等特点。混合臂式高空作业车工作臂之间既有铰接， 也有伸缩，是折叠臂式和伸缩臂式高空作业车的结合，它综合了两种结构型式的优点， 工作性能最好，但结构也最为复杂。2.国外高空作业车发展现状高空作业车在国外某些发达国家从 20 世纪 20 年代就开始研制了，已有近百年的发展历史。产品技术水平高，安全性好，可靠性高，作业高度大，规格齐全，结构型式丰富，功能多样。国外先进高空作业车主要技术特点如下：（1）液压系统中负载敏感技术、电液比例控制技术等应用成熟。通常采用电液比例变量控制方式, 广泛采用成熟的比例多路阀实现多执行机构的比例控制。（2）臂架应用高强度材料和轻质金属材料。选用高强度的特殊合金材料, 不仅使工作臂结构设计更加合理, 而且使最大作业高度和作业幅度得到明显增加, 同时有效地降低了整车质量,提高了底盘的使用性能。（3）先进的电控通讯系统和完善的安全保障系统。国外高空作业车多采用嵌人式控制系统, 使用工程机械专用控制器实现整车的自动控制功能。（4）产品功能的多样化和设计的人性化。国外高空作业车功能齐全,操作便捷, 接口可扩展, 甚至可根据用户的需求进行定制, 实现了一机多用, 提高作业效率, 扩展使用范围。工作平台具有平台伸缩功能, 最大可达 3.8m, 同时可进行士 90回转,极大地增大了作业范围和作业的舒适性。（5）节能、绿色环保的新技术应用。为提高产品的节能效果和满足日益苛刻的环保要求, 国外高空作业车企业主要从降低发动机排放和全电动绿色驱动等方面人手。因此我设计的高空作业车应尽量采用轻型环保结构，降低整车装备质量，更加合理的去设计工作臂的结构。3.我国高空作业车发展现状我国高空作业车行业起步较晚，自 20 世纪 60 年代开始研制，70 年代才推出商业化样机。目前我国高空作业车的市场销售、使用及保有量最大的车型还是折叠臂式， 其他型式如伸缩臂式和混合臂式占有的比重还很小，最大作业高度只有几十米。国内高空作业安全法规尚待完善，存在各种原始方式的高空作业，应用普及范围与国外相比还有很大的差距。限制这一行业发展的主要因素是大高度复杂截面混合臂架技术、安全技术、智能化高效控制技术、可靠性等，缺乏前瞻性研究，缺少向更大高度发展的技术支撑。在这几年的研究中，我国高空作业车的质量有了显著提高，有的甚至达到了国际先进水平。在国内一些具有竞争力的公司对高空作业车行业的发展起到了很好的推动作用，比如杭州爱知工程车辆有限公司研发了全液压驱动的自行走式高空作业平台高空作业车，最大作业高度为 26.7m；北京起重机器厂开发了具有箱型截面的铝合金桅柱平台高空作业车，作业高度达到了 16.5m；杭州赛奇工程机械厂开发出的多桅柱铝合金平台高空作业车最大作业高度达到了 22m。上面产品的研发是我国高空作业车历史性进步，填补了我国此类技术的空白。除此之外，在高空作业车产品方面能够研发30m 以上高空作业车的公司有徐州工程机械集团、杭州爱知工程车辆有限公司以及徐州海伦哲有限公司等，因此我国高空作业车的使用不再完全依赖进口。目前国内作业高度在 16m 以下的产品各高空作业车生产企业几乎均可生产；但是，能够独立自主研发、设计、生产出最高作业高度 43m 的企业仅有徐州海伦哲和杭州爱知。我国高空作业行业的先进企业引入了国外企业的先进技术，从而不断提高我国高空作业车的质量性能，目前我国高空作业车已有部分产品能够达到欧美发达国家高空作业车水平。但是我国整体高空作业车的水平与国际水平相比仍有较大差距，比如作业高度较低、控制方式落后、功能单一、安全性不够、产品结构庞大笨重等。我国 35 米以上的高空作业车还不能独立生产只能依赖进口；欧美发达国家高空作业车的控制系统完全采 用电液比例控制以及智能控制，而我国高空作业车的控制技术基本为电液控制，目前 为止我国对电液比例控制技术的应用还不成熟，且智能控制技术的应用则是刚刚起步。4.高空作业车发展趋势及展望目前我国高空作业车现存量约为 2 万台，专家预测到 2015 年我过高空作业车将增加一倍。高空车的载人作业性质使得对臂架结构的质量要求很高，在国内由于臂 架断裂而造成的人员伤亡事故很多，所以臂架的强度、刚度一定要满足使用要求，在 设计时安全系数也要设定的相对高一些，那么臂架结构的设计是需要亟待解决的问题。（1）近年来高空作业车研究人员利用 ANSYS 的有限元分析软件及 ANSYS 软件中的 APDL 语言、ADAMS 运动仿真软件对臂体做了模拟及分析，这些软件及方法的运用也将在今后的高空作业臂设计中广泛应用。（2）高空作业车的臂架是整机里很重要的结构，它的自重影响整机的稳定性等， 对高空臂架结构的研究人们对臂架结构有了深如的了解，在设计时对臂架结构及臂架截面形状的合理选择会提高臂架的刚度和强度并能减轻臂架重力。一种新的混合泵车臂架是 2012 年中联重科采用碳纤维材料制造的，它的产生使臂架重量减少了一半， 所以新材料的应用会带来高空作业车臂架轻量化变革。（3）控制水平的智能化和自动化。提高动力的电子控制和管理系统水平, 根据传动装置及液压系统的工作状态, 自动调节发动机输出功率, 以满足不同作业工况的需要, 提高燃料的经济性。（4）系统的安全性和可靠性将大幅增强。5. 结论由于高空作业车近几年的快速发展，高空作业行业出现了部分车型产量过剩苗头的同时，也存在着部分车型供不应求、生产能力不足的现象，因此，结构性过剩是当前汽车工业产能过剩的基本特点，也是当前汽车工业发展存在的主要问题。高空作业车是汽车工业的一部分，它的发展中也会出现同样的问题，因此研究高空作业车的改装技术，不仅可以推动高空作业车行业的发展，而且对于推动专用汽车行业的发展， 调整企业产品开发战略无疑具有重要意义。折叠臂式高空作业车由于市场保有量大、用户熟悉、价格低廉、维护简单等优势仍然会成为市场主流产品，但需在安全性和人性化方面改进提高。故本毕业设计将设计一辆高为 10 米高空作业车，在结构方面对普通的折叠臂式高空作业车进行改装。指导教师评阅意见（对选题情况、研究内容、工作安排、文献综述等方面进行评阅）审核意签字：年月日见教研室主任意见签字：年月日学院教学指导委员会意见签字：年月日公章：高空作业车结构设计摘要近些年以来，中国经济快速发展，城市发展建设需要，在各个领域都需要高空作业车，而且有一些型号出现了供不应求，生产不足的现象。因此我想设计高空作业车应尽量采用轻型环保结构，降低整车装备质量，更加合理的去设计工作臂的结构，从而去满足城市建设的需求。近几年以来，中国的高空作业车研究能力显著提高，首先高度上取得了突破，同时，研究高空作业车的改装不仅仅可以促进这个行业的发展，还能对特种车辆的研发及机构和液压的设计积累一定的经验。这次的毕业课题设计设计的是一款折叠臂式10m 高空作业车，主要对作业车的举升机构以及液压系统进行了设计。举升机构主要就是上下臂的长度，截面尺寸的设计，同时对设计结果进行了校核。液压系统主要就是上下臂及支腿液压缸的设计，液压马达和液压泵的选择以及其他部分的设计。10m 高的高空作业车能够应用的场合很多，在工程建设，电力抢修，设备维护上能够发挥出它的能力。这样的高空作业车小巧，对于环境的变化比较能适应。关键词：高空作业车；高空作业臂；液压系统；改装设计IABSTRACTIn recent years, Chinas 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, Chinas 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 capabilitiesin 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 designIII目录摘要1ABSTRACT3第 1 章 绪论11.1 概述11.2 高空作业车的发展现状21.2.1 专用车的现状21.2.2 我国高空作业车的现状和发展21.3 高空作业车的组成41.3.1 工作装置51.3.2 金属结构51.3.3 控制系统51.3.4 动力传动装置51.4 本课题所研究的任务51.5 本课题研究的意义6第 2 章 总体方案设计72.1 总体设计要求72.2 其他要求72.3 重点解决的问题72.4 确定液压缸布置的形式72.5 本章小结8第 3 章 底盘的选择93.1 高空作业车底盘的类型93.2 底盘的选择93.3 本章小结10第 4 章 高空作业车车臂的设计114.1 材料的选择114.2 上下臂长度的计算114.3 确定上臂液压缸的位置124.4 确定下臂液压缸的位置124.5 确定上臂截面尺寸大小124.5.1 对上臂进行受力分析124.5.2 确定上臂截面尺寸大小144.5.3 对上臂进行强度校核154.6 确定下臂截面尺寸大小164.6.1 对下臂进行受力分析164.6.2计算下臂的截面尺寸184.6.3对下臂进行强度校核194.7 本章小结20第 5 章 液压系统的设计235.1 液压缸的设计计算235.1.1 下臂液压缸的最大载荷235.1.2 上臂液压缸的最大载荷235.1.3 支腿液压缸的最大载荷235.1.4 确定系统工作压力255.1.5 确定液压缸的内径265.1.6 液压缸缸筒壁厚和外径计算265.1.7 确定液压缸最大密封压强和壁厚的校核275.1.8 液压缸活塞杆直径295.1.9 校核液压缸活塞杆强度295.1.10 校核液压缸活塞杆稳定性305.1.11 液压缸的选择315.2 液压马达的选取315.3 液压泵的选择315.4 其他辅助元件的选择325.4.1 油箱325.4.2 联轴器325.5 本章小结33结论34参考文献35致谢36附录37第 1 章 绪论1.1 概述高空作业车是一种特殊类型的车辆，用于将工作人员和工作设备运送到指定的高度进行操作。它是在汽车底盘上安装高空作业设备的重要工程机械。近年来，工程机械发展迅速。主要原因如下：一是在改革开放政策的指导下，中国经济发展迅速，对建筑机械的需求不断增加。其次，增加了从中央政府到地方政府的优惠发展政策。增加注资以支持他们;先进的技术消化吸收后，提高了产品技术水平;四是企业通过组织结构调整，相互配合，促进相互促进的竞争。高空作业装置包括工作臂，回转平台， 副车架，工作铲斗，液压系统和控制装置。目前的高空作业装置运行平稳，运行平稳， 速度自动调节，安全可靠，大大提高了空中作业的工作效率。该高空作业平台利用汽车底盘作为行走机构，具有汽车的行驶性能，灵活性强，行驶速度快，能够快速传递， 并能在工作现场快速投入工作后，因此越来越多地用于工程建设。 ，工业安装，设备维护，物业管理，航空，造船，石化，电力，影视，市政，园林等诸多行业，是近年来增长最快的专用汽车产品之一。但国产高空作业机械与国外同类型高空作业机械产品仍存在一定差距。主要问题是技术含量低，施工规模大，结构笨重，运行中性能不够稳定。图1.1高空作业车根据工作臂的类型，有四种基本类型的高空作业车：垂直起升式，折叠臂式，伸缩式和混合臂式。垂直升降车的升降机构只能在垂直方向上移动。其主要特点是结构9简单，承载能力强，但其工作范围小，工作高度低。这种结构的应用范围较少。折叠臂式高空作业平台臂与臂之间的连接是铰接式的，因此也被称为国外铰接式高空作业平台。折臂式高空作业车的结构适合于操作较低高度的车辆。如果你想增加工作高度， 你必须增加手臂长度或工作手臂的数量。增加臂长会使操作车辆笨重并降低灵活性; 增加工作臂的数量可能导致繁琐的操作并降低安全性。当伸缩臂式工作车处于行走状态时，工作臂收缩，工作臂伸出，可有效提高工作高度。同时具有工作效率高，操作简单，运行稳定的优点。混合臂作业车工作臂之间有铰链和伸缩接头。它是折叠臂和伸缩臂的组合。它结合了两种结构类型的优点并具有最佳性能，但同时结构也是最复杂的。1.2 高空作业车的发展现状1.2.1 专用车的现状据有关资料显示，目前我国专用汽车行业企业中约有60建立了完整的产品研发体系，具有独立的系列产品开发能力。 大多数专业汽车公司都采用开发软件进行模块化仿真设计，如AutoCAD，Pro / E和CATIA，大大提高了研发质量，缩短了开发周期。但是，我们也应该清醒地认识到，目前我国专用汽车产品的研发水平还处于较低水平， 仿制设计的痕迹明显，技术相似性突出，且没有定性更改。中国的特种车在产量方面具有相当规模，但其中大多数是劳动密集型和中低技术产品，如半挂车，自卸卡车，隔热车辆和集装箱运输车。 一些高科技车辆，尤其是关键部件仍然需要进口。 例如，近百米的一些上升式消防车的顶部，混凝土泵车的关键部件和混凝土搅拌机的顶部，以及C级防弹装甲车（我国的产品主要是 等级A和B，防弹等级低于国外同类产品）等等。 国外特种车辆的动力，耐用性和驾驶室舒适性普遍优于国产车。1.2.2 我国高空作业车的现状和发展使用高空作业车进行高空作业是一种先进的作业方式。 其发展与国民经济发展水平密切相关。 经济越发达，需求越大，对单位GDP的需求也越大。 与发达国家相比， 中国不仅单位国内生产总值需求小，而且单位国内生产总值需求占GDP的比例也较低。这表明，高空作业车的市场需求与经济规模和经济发展程度有关。 这也正说明高空作业车在中国有非常广阔的发展前景。（1）概况中国高空作业车行业起步较晚。 它自20世纪60年代开始发展，商业原型在20世纪70年代引入。 目前，中国高空作业平台的销售，使用和保留市场是折叠臂。 其他类型，如伸缩臂和混合臂，只占很小的比例。 最大作业高度只有几十米。 家用高空作业的安全规定还有待改进。 高原作业有各种原始方法，应用和使用范围与国外之间仍有很大差距。 限制这个行业发展的主要因素是大高度和复杂的横截面混合动臂技术， 安全技术，智能高效控制技术和可靠性以及缺乏前瞻性研究，同时也缺乏更高的技术支持。（2）应用情况中国的高空作业车应用远远落后于发达国家和地区，目前还处于起步阶段。 目前只有电力，城市管理等少数几个行业的使用已经普及，过去五年才进入快速发展阶段， 进一步的发展将取决于以下主要方面：l 更加重视文明安全建设。l 加速高空作业车的机械化。l 目前，高度在35米以上的高空作业车基本上依赖进口。 这将为高空国产高空作业车的发展提供机遇，也将为高空作业车的发展带来极其广阔的发展前景。（3）产品和技术目前，中国飞行器的年销量很低，与国外相比，产品技术差距较大，产品结构单一，制造工艺落后，产品可靠性差。未来中国城镇化进程将进一步加快，基础设施建设进一步加强，市政工程安装和运行维护需要增加大量高空作业车辆，电力系统也将加速。目前，国家电网正投入巨资兴建750千伏以上的电网。超高压输电电网需要大量的作业车来建设和运行电网。随着我国工程设备租赁行业的发展，可节省大量设备购置资金的租赁方式将进一步推动高空作业车市场的发展。该行业将成为高空作业车市场增长潜力最大的行业。如何适应市场需求和引导市场需求，高空车辆技术的发展将如何？所有这些对高空作业车行业提出了更高的要求。（1）产品结构折叠臂式高空作业车依旧是市场上的主流产品，但其市场份额将逐渐下降。 伸缩臂和混合臂式高空作业车将占据市场的一半份额。1）由于折叠臂式高空作业平台市场占有率高，用户熟悉，价格低廉，维护简单等特点， 将继续成为市场上的主流产品，但在安全性和人性化方面还有待提高。2）伸缩臂式高空作业平台将迅速发展，具有运行效率高，操作简单，安全性好等优点，18至28米的作业高度将成为主要产品。3）混合臂式高空作业车具有折臂式跨越障碍物的优点，具有伸缩臂式操作简单，效率高的优点。 它在特殊领域和高度上具有无与伦比的优势，但由于这种类型车辆的技术和制造工艺复杂。4）越野底盘的使用也将成为新的产品方向。（2）产品技术采用大量新技术和新结构，逐步实施国际标准，降低车辆重量和车辆高度，增加工作斗的作业范围和承载能力。1）臂体的横截面从矩形改为六边形或多边形，即使具有U形横截面。 这些通常用于汽车起重机。 随着制造工艺的改进和加工成本的降低，它将被推广用于作业车上。2）高强度，低重量，高耐腐蚀的铝合金工作桶将成为主流配置，工作桶的额定负荷也将超过200公斤，这是目前常见的，以满足不同的要求行业。3）降低车辆高度和前轴载荷，提高车辆的通过性能和行驶性能，方便工作斗前后转台， 后斗布置结构将成为伸缩臂式空中作业的主流结构。4）安全控制要与国际先进水平相媲美，安全控制更加完善，双冗余控制将成为标准配置，基于CAN总线的智能控制系统将成为主流，并将基于GPRS的远程监控维护技术投入使用，有效实时监控设备使用情况和故障情况，将大大提高产品的安全性，增加产品的可靠性。5）提高产品的人性化设计，操作，使用和维护的便捷性，设计和配置一些便于高空作业的功能和设备，如风，水，液压和电气接口等工作桶 先进的多功能工作台，焊接机， 切割机等设备拓展高空作业领域的应用，提高高空作业车的利用率。6）随着新能源汽车技术的成熟，节能环保技术将更加得到应用，全电动底盘高空作业车将在城市市区快速发展。（3）产品制造工艺标准化制造和组件化喷漆组装将成为所有制造商的标准生产模式。提高产品装配水平和表面处理质量可以有效提高产品的可靠性; 电气系统采用汽车或移动设备的产品配置和接线方式，提高了电气系统的可靠性。（4）产品方向重点发展35m以下的作业高度机型，以轻量化和小型化为主要发展方向，提高产品的安全性，可靠性和人性化，适应中国城市空间和场地狭窄，道路，地面承载能力差异等特点。 我国经济发展的程度决定了民用高空作业超过50米以上的作业要求很少， 我们不应急于开发作业高度超过50米的产品。1.3 高空作业车的组成除了底盘部分之外，高空作业车还包括工作装置，金属机构，控制系统和动力传输装置，以实现高空作业。1.3.1 工作装置高空作业车的工作装置包括行走机构、支腿机构、举升机构、会装机构、工作平台及其调平机构。高空作业车的行走机构就是通用或者专用汽车底盘。1.3.2 金属结构工作臂，回转平台，副架（机架梁，门架，支腿等）的金属结构是高空作业车辆的重要组成部分。高空作业车的部分工作机构安装或支撑在这些金属结构上。金属结构是作业车的骨干。它可以承受高空作业车在运行过程中的重量和各种外部负载。组成高空作业车金属结构的部件很多，其重量通常占整机重量的一半以上，钢材消耗量大。 因此，高空作业车金属结构的合理设计，对于降低高空作业车的重量，提高作业性能，节约钢材，提高高空作业车的可靠性具有重要意义。1.3.3 控制系统高空作业车控制系统是各种组织如何移动的解决方案。 例如，动力传输的方向， 每个机构的速度以及机构的启动和停止。 控制系统包括操纵器，执行器和安全装置。今天的高空卡车都是电动和液压操作的。 因此，控制装置包括各种液压操作阀和电控装置以实现机构的启动，速度，换向，制动和停止。 执行器包括液压缸，回转马达， 油泵等，用于推动结构部件执行动作。 安全装置包括各种传感器，行程开关，警报器和液压锁定阀，以检测危险状况并确保安全。1.3.4 动力传动装置动力传输是高空作业车的动力源。由于高空作业车采用车辆底盘作为行驶机构， 通常不设置附加动力源，而直接将车辆底盘引擎作为整车的动力源。高空作业装置所需动力一般在 1020kw 左右，卡车底盘发动机的动力根据负荷从 50kw 变到 150kw 以上，高空作业装置工作时不允许底盘操作，所以底盘发动机的功率就足够了。确保高空作业设备的工作。由于高空作业装置需要的功率较小，通常大功率作业车采用变速箱侧盖的取力模式，通过安装在侧面的取力器去除发动机的动力底盘传动，并驱动液压油泵向高空作业装置供油。取力器系统还配有控制装置。当底盘运转时，取力器不输出，液压油泵不工作。当需要高空作业时，取力器输出和油泵工作。1.4 本课题所研究的任务改装设计一种高空作业车。满足专用汽车相关设计要求。1、二类底盘的选择（主要根据专用汽车的类型、用途、装载质量、使用条件、专用汽车的性能指标、专用设备或装置的外形尺寸、动态匹配等决定）、主要参数数据齐备、进行二类底盘选型分析、产生具有实践意义的选型总结。2、要求进行车辆的总体布置（尽量避免变动汽车底盘各总成的位置、总成部件位置的变动；尽量满足专用汽车工作装置性能要求，充分发挥专用功能；必须对装载质量、轴荷分配等参数进行估算和校核；尽量避免工作装置的布置对车架造成集中载荷，因采用副车架；尽量减少专用汽车的整车整备质量；还应符合相关法规的要求），用总布置草图表达主要底盘部件的改动和重要工作装置的布置。3、要求进行举升机构、支腿机构的详细设计，在正确计算的基础上，完成部部件设计选型，要求工艺合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高。4、要求进行装卸装置（作业平台）设计计算选型。5、完成总装配图，清楚表达设计。6、要求完成整车性能分析计算，以评价和分析整车设计情况。针对性能分析结构如有必要进行设计改进。本课题的主要设计参数如图表 1.1 所示：表1.1已知技术参数技术参数数值外形尺寸6750 1950 2990(mm)总质量/整车整备质量5385Kg/5060Kg功率66KW轴数2轮胎数6前/后轮距1404mm轴距129.9213in前悬1032mm接近/离去角19/161.5 本课题研究的意义由于高空作业车近几年的快速发展，高空作业行业出现了部分车型产量过剩苗头的同时，也存在着部分车型供不应求、生产能力不足的现象，因此，结构性过剩是当前汽车工业产能过剩的基本特点，也是当前汽车工业发展存在的主要问题。高空作业车是汽车工业的一部分，它的发展中也会出现同样的问题，因此研究高空作业车的改装技术，不仅可以推动高空作业车行业的发展，而且对于推动专用汽车行业的发展， 调整企业产品开发战略无疑具有重要意义。第 2 章 总体方案设计2.1 总体设计要求这次课题为设计一辆10米高的高空作业车。有如下几点要求：（1）设计任务：改装设计一辆10米高的高空作业车。（2）作业车作业用途：工程建设、工业安装、设备检修。（3）作业环境：经常被用于抢修作业，而且大多数都是在作业环境比较差的室外或者是野外进行作业，具有高适应性且还应具有高效率。设计参数如表2-1所示。表2.1作业车部分主要技术参数最大作业幅度2.2-2.8m最大作业高度10m平台额定载荷200kg支腿形式H型支腿数量8个回转角度3602.2 其他要求1、当作业车停止工作的时候，垂直方向上的支腿要能够收回。2、当作业车停止工作的时候，水平方向上的支腿要能够收回。3、运行过程中动作要平稳，确保安全，在满足的前提下尽量减轻重量。2.3 重点解决的问题1、汽车底盘的选择：采用EQ1050NJ20D3汽车底盘。2、举升机构的设计：采用两节折叠臂。3、液压系统的设计：采用10个液压缸。2.4 确定液压缸布置的形式由于整车整备质量较大，汽车轮胎承受的压力过大，作业车工作的时候应有支腿支撑。本设计四个支腿采用 8 个液压缸，水平方向 4 个，垂直方向上同样 4 个。其中， 垂直支腿起到调平作业车的作用。水平支腿起到扩大液压支腿支撑范围的作用。两个折叠臂采用 2 个液压缸，液压缸将两节折叠臂支撑起来，将工人送到对应的高度工作。整体设计图如图 2.1图2.1 高空作业车整体结构图01-上臂液压缸02-上臂03-下臂04-下臂液压缸05-液压马达06-转台07-减速器08-工作斗09-副车架横梁10-后两支腿垂直液压缸11-副车架纵梁12-液压泵13-前两支腿垂直液压缸14-取力器2.5 本章小结本章主要进行设计程序的设计，以便可以清楚自己的设计思路，以便可能了解后面要设计的内容和方法，为将来的设计奠定基础，本章是第一步，也是重要的一步。第 3 章 底盘的选择3.1 高空作业车底盘的类型根据整体性能，高空车辆的底盘可以分为通用汽车底盘和专用汽车底盘两种，通用底盘即东风汽车二类底盘。由于通用底盘（二类底盘）的价格低廉，它在中小型高空作业平台中更为常用。专用汽车底盘是根据高空作业车的要求专门设计和制造的。有三种不同的驾驶室布局。 一个是驾驶室前置（与平头式货车相同），第二个是偏置式驾驶室（轴距短、视野良好），第三个是前悬下沉式驾驶室。11，3.2 底盘的选择专用车底盘主要分为两种类型和三种类型。第二类底盘是以整车为基础拆卸车身; 第三种类型的底盘是从车辆上拆下集装箱和驾驶室。选定底盘的质量直接影响特种车辆的性能。在选择汽车底盘时，主要根据专用车的用途，装载质量，使用条件，性能指标，尺寸以及特殊装置或设备的功率匹配情况。目前，80的特种车辆使用第二种底盘进行改造设计。在选择二级汽车底盘进行改造设计时，关键的工作是整车的整体布局以及具有特殊工作要求的设备设计。只有对底盘进行辅助性能分析和必要的强度检查才能确保改装后的车辆性能基本接近底盘以实现合理匹配。汽车的主要参数有尺寸参数、质量参数以及汽车性能参数，选择底盘主要参照了车的质量参数。中型载货汽车的总质量在3000kg-15000kg之间，而我们的作业车总质量为 5385kg ，因此属于中型载货汽车，选择二类底盘，一是可以节省成本，二是也满足尺寸载重各方面的要求，二类底盘中选择东风汽车EQ1050NJ20D3底盘。EQ1050NJ20D3的技术参数如表3.2所示。技术参数数值总质量5385Kg整备质量5060kg轴数2功率66kw前轮距1404mm轮胎数6后悬2018mm前悬1032mm轴距3300mm3.3 本章小结这一章主要是针对高空作业车底盘的选择进行了研究，明白了专用汽车底盘的选择主要就是看汽车的总质量。了解了为啥选用二类底盘以及二类底盘的优点。19第 4 章 高空作业车车臂的设计4.1 材料的选择参考同等高度的车型，选择Q235钢（低碳钢）。这种材料具有良好的焊接和成型性能，且具有一定的强度，价格低廉，适合10米高的小型高空作业车。参考相同高度的作业车钢板的厚度t = 4mm 。其屈服强度 s = 235MPa ，查机械设计手册，可知塑性材料一般来说取n=1.2 2.5，不妨取安全系数n =1.3316 。根据计算可得： = sn= 235 =176.69MPa ；1.33 = = 176.69 =102.1MPa 。34.2 上下臂长度的计算本课题设计的高空作业臂有两节折叠臂，同时要求作业高度 10 米。作业臂的仰角通常是 3075。本设计上臂仰角就取 75，下臂取 35，此时上下臂的举升高度为 7640mm。上下臂举升的最大位置如图 4.1 所示。图4.1上下臂举升的最大位置设上臂为CB，设下臂为BA。由余弦定理可得： BC sin 75o + AB sin 35o = 7.64m（4.1）另外上臂还应装有工作平台：CBBA（4.2） 所以取 BC = 5.15mm , AB = 4.646mm 。4.3 确定上臂液压缸的位置设FE为上臂液压缸。不妨取 BE =1300mm , BF = 306mm由余弦定理可知:EF 2 = BE 2 + BF 2 - 2BE BF cos110 oEF 2 =13002 + 3062 - 2 1300 306 cos110 oEF =1434mm4.4 确定下臂液压缸的位置设 GH 为下臂液压缸。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 80oHG = 1280mm4.5 确定上臂截面尺寸大小上下臂的一种工作位置状态如图 4.2 所示。此时上臂处于水平位置。图4.2上下臂工作水平位置状态假设工作斗长宽高(L B H ) = 700 800 1000mm3 ，质量为100 Kg 。4.5.1 对上臂进行受力分析对作业臂进行受力分析，直接找出受力最大的情况即可，若此时满足要求，其他情况自然而然也就满足要求了。图4.3 上臂受力分析图与剪力弯矩图取上臂自重G1 = 800kg(同类车型) 9.8 = 7.84KNG = (100 + 200) 9.8 = 2.94KN由余弦定理可得： EF 2 = BF 2 + BE 2 - 2BE BFcos35oEF 2 = 3062 +13002 - 2 1300 306 cos35oEF =106mmBF 2 = BE 2 + EF 2 - 2BE EFcoscos = 0.986 ， sin= 0.165对B点取矩 : l = BE sin = 1300 0.165 = 214.5mmFE l = G1BC + G （ BC + 350）2（4.3）由上式计算得： FE =169KNFBX= FE cos =169 0.986 =166KNFEy = FE sin= 28KNFBy = 28 - 7.84 - 2.94 =17.22KN4.5.2 确定上臂截面尺寸大小梁的截面高度按强度计算公式：H =（4.4）式中：W -抗弯截面系数；t -梁的厚度。最大弯矩M max = 17.22 1.3 = 22.4KN m上臂所需的抗弯截面系数W = M max 22.4103= 176.69106= 0.00013m3上臂的截面图如图4.4所示根据式4.4： H =（上下臂厚度都为t）（4.5）将W = 0.00013m3 和t = 4mm 代入上式4.5得:上臂高H =mH =140mmh = H - 2t（4.6）计算得h =132mmBH 3W =-6Hbh36H（4.7）把b = B - 2t, W, H, h 代入公式（4.7）得： 0.00013 =解之得，上臂梁宽度： B = 205mmb = B - 2t =197mmB 0.1436 0.14(B - 0.008) 0.1323-6 对上臂进行强度校核上臂梁BE段正应力 = FBXA梁的截面积A = BH - bh（4.8）（4.9）由公式（4.8）得 A = 0.0287 - 0.026 = 0.0027m 2F BX =166KN由公式（4.9）得上臂梁的最大正应力 =166 103 N0.0027m 2 = 61.5MPa 显然符合。ZQ在截面BE上所受的切应力 =F S *（4.10）2I Z t截面BE的最大静矩S * = A y - A y（4.11）Z1 12 2由公式（4.11）得： S *= 0.205 0.140.14 - 0.197 0.1320.132Z 2 2SZ* = 0.000293m3Z轴惯性矩I Z =BH 3 - bh312（4.12）-64由公式（4.12）得： I Z = 9 10 m图4.5 上臂的惯性矩图由公式（4.10）可得上臂梁的最大切应力 =满足。17.22 103 0.0002932 0.004 9 10-6= 70.1MPa 上臂梁的局部稳定性校核 b = 197 1.49 强度最大，满足。h上臂梁的整体稳定性校核WA13213 10-5=0.00270.048mm在(0.2 0.3)B之间，满足。4.6 确定下臂截面尺寸大小4.6.1 对下臂进行受力分析图4.6是上下臂工作位置的另外一种状态，此时下臂处于水平位置，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 AHcos45oHG = 859mmAH 2 = AG 2 + HG 2 - 2 AG HGcoscos = 0.8 ， sin = 0.6l = AG sin= 720mm720F = 7.844646 + 7.84 4646 - 7.84 5150 cos 75o + 2.9（4 4646 - 5150cos75o - 350）1 2 2F1 = 80.7KNFAy FAX= F1 sin- 2.94 - 2 7.84 = 29.8KN= F1 cos= 64.56KNL =1300 sin =1300 0.165 = 214.5mm214.5F = 7.84 5150 sin15o + 2.94 5150 sin15 o 可得： F= 42.6KN2 22下图4.8为下臂的受力分析图及剪力弯矩图。F= F- F cos84.5o - F cosBXAX21FBX= -4.1KNF= F- F- F sin 84.5o - 7.84By1 yAy2FBy = -34.56KN4.6.2计算下臂的截面尺寸最大弯矩M 1max = 29.8 1.2 = 35.76KN m M 2 max = 31.62 0.306 = 9.7KN m下臂所需的抗弯截面系数W =M 1max35.76 103=176.69 106= 0.0002m3图4.9 下臂的截面图按强度条件： H 0 =（上下臂厚度都为t）（4.14）因此把计算所得的截面系数W = 0.0002m3 和t = 4mm 代入公式（4.14）得：可得下臂高H 0 =H 0 =150mmh0 = H 0 - 2t（4.15）h0 =142mm16B H 3b h3型钢的抗弯截面系数W = 006H 0- 0 06H 0（4.16）把b0 = B0 - 2t, W, H 0 , h0 代入公式（4.16）得：B 0.153(B - 0.008) 0.14230.0002 = 0- 0可得下臂梁的宽度： B0 = 219mm6 0.156 0.15b0 = B0 - 2t = 211mm4.6.3对下臂进行强度校核确定下臂梁的尺寸后，应处理其强度，局部稳定性和整体稳定性效应核心。若不符合设计要求，应该重新设计。下臂梁正应力5 = FAXA梁的截面积 A = 0.03285 - 0.02996 = 0.0029m 2（4.17）F AX = 64.56KN由公式（4.17）得下臂梁的最大正应力 =64.56 103 N0.0029m 2 = 22.3MPa 满足。Z*下臂截面上所受的切应力2 = FQ S2I Z t（4.18）下臂截面的最大静矩16 S * = A y - A y（4.19）29Z1 12 2由公式（4.19）得： S *= 0.219 0.150.15 - 0.211 0.1420.142Z 2 2SZ* = 0.000337m3B H 3 - b h 3I= 000 0Z12（4.20）-64得： I Z =14 10 m图4.10 下臂的惯性矩图由公式（4.18）可得下臂梁的最大切应力 =满足。31.62 103 0.0003372 0.004 14 10-6= 95.1MPa 下臂梁的局部稳定性校核 b = 211 1.49 强度最大，满足。h142W15 10-5下臂梁的整体稳定性校核=A4.7本章小结0.00290.052mm在(0.2 0.3)B0之间，满足。本章设计计算了高空作业臂的截面高度，宽度，并进行了校核。这一章也进行了上下臂的结构设计，用Solidworks画了图。同样的，这一章的计算也是下面第5章液压系统的铺垫，本章中的计算结果可以直接引用。上下臂的结构设计如图4.11和4.12所示。装配图如图4.13所示。图4.11上臂设计图图4.12下臂设计图图4.13 上下臂装配图第 5 章 液压系统的设计5.1 液压缸的设计计算5.1.1 下臂液压缸的最大载荷由图5.1图 5.1上下臂工作位置状态二仅对下臂受力分析可知FG = 43.6KN 。紧接着，下臂液压缸受到的最大载荷 F下max = 80.7KN 。（是受到状态一、二确定的）5.1.2 上臂液压缸的最大载荷F上max =169KN 。（是受到状态三确定的）5.1.3 支腿液压缸的最大载荷（1）打开支腿时，如图5.2所示：支腿横向跨距a Gb r + ( Q + q )R + G1L1G1 + G2 + Gb + ( Q + q )k（5.1）式中： G1 为转台重力（N）； G2 为地盘重力（N）； Gb 为 臂 架 重 力 （N）； q 为作业平台重力（N）； Q 为作业平台的标定重力（N）； L1 为转台重力中心至回转中心的距离（m）； r 为臂架重力中心至回转中心的距离（m）； r 为作业半径（臂幅）（m）。由公式（5.1）得：7.84 4646 - (4646 - 5150 cos75o ) + (4646 - 5150cos75o ) 2.94 - 0a a 1.2m不妨取a =1.5mm,22那么2a = 3.0mm5060 9.8而底盘重G2 = 27.7KN ， L2 = 803.7mmGb1 = a -1+ G 2G 2 L 2+ G B+ (q + Q)（5.2）由公式（5.2）可得： b1=1500 - 803.7 27.7 =1045mm5060 9.8Gb2 = a +1+ G 2G 2 L 2+ G B+ (q + Q)（5.3）由公式（5.3）可得： b2 =1955mm故前面两个支腿的反力 R1 (R2 )R = R = 1 Gb1（5.4）122总b1 + b 2由公式（5.4）可得： R1 = R2 = 919N后面两个支腿的反力 R3 (R4 )总R = R = 1 Gb 2（5.5）342b1 + b 2由公式（5.5）得： R3 = R4 =17195N（2）最大载荷时支腿力的计算该作业车工作的时候，四个支腿上会产生回转运动，这样不仅会产生支反力，还会产生多余的合外力矩，这种情况分成三种状态讨论。工作面产生的附加力矩为M 1 = 80.7 0.72KN m = 58.1KN m另外产生的附加支反力2R = M 1 ;LHLH = 3mR =M 1 = 9683N 2LH2工作面产生的附加力矩为M = 43.6 1.2 sin 29o KN m = 25.4KN m此外产生的附加支反力2R = M 2 ;LHLH = 3m：与状态二相同。R =M 2 = 4233N 2LH综上所述，状态一是最危险的情况，就按照状态一去算。R = 1045 9683N = 3373N12R 3000= 1955 9683N = 6310N 30003因此，在支腿处的液压缸最大封闭压力为： R = R =17195 + 6310 = 23505N4R 支腿脚的接地面积 A 3 =d 235051.6mm 2 =14690mm 2 r 68mm5.1.4 确定系统工作压力借鉴其他同种作业车，一般来说，机械车带有轻量化设计的要求最好使用中压系统，取16 - 20MPa 。本设计的载重量并不大，因此就取 16MPa。即P =16MPa 。5.1.5 确定液压缸的内径由 D =（5.6）式中P= P - P0= 16 - 0.5= 15.5MPa查阅手册可得密封效率t = 0.951、确定上支臂液压缸内径由公式5.6得：D1 = 120.9mm要取整， 查阅机械设计手册取D1 =2、确定下支臂液压缸内径125mm由公式5.6得：D2 = 83.6mm要取整， 查阅机械设计手册取D2 =3、确定支腿液压缸内径100mm由公式5.6得：D3 = 45.1mm要取整， 查阅机械设计手册取D3 =50mm5.1.6 液压缸缸筒壁厚和外径计算由上面的计算可知液压缸的内径，还剩下液压缸的外径，经查阅机械设计手册得：1D =152mmD2 =127mmD3 = 63.5mm由此可得液压缸的壁厚1 =13.5mm2 =13.5mm3 = 6.75mm5.1.7 确定液压缸最大密封压强和壁厚的校核1、液压缸最大密封压强16P =Fmax（5.7）D 24上式 Fmax 为液压缸的最大载荷，（N）；。由公式（5.7）计算可得上支臂液压缸的最大密封压强：P= F上max =169000=13.8MPa上max D 2413.1441252同样的，下支臂液压缸的最大密封压强：P= F下max =80700=10.3MPa下max D 2423.1441002同理可得支腿液压缸的最大密封压强：P= F支max =23505=12MPa2、壁厚的校核支max D 2433.144502壁厚的校核方式有三种，要看d / D 的比值，（1）当/ D 0.08 时，按以下公式计算校核：0 Pmax D2（5.8）（2）当 / D = 0.08 0.3 时，按以下公式计算校核：0 Pmax D2.3 - 3Pmaz（5.9）（3）当 / D 0.3时，按以下公式计算校核：D0 2 （5.10）式中： Pmaz 为液压缸最大密封压强，单位MPa ；D 为液压缸内径，单位m 。至于液压缸的材料，经选择，为45钢，查机械手册得b = 610MPa ，安全系数n=5。45钢的许用应力 = bn= 610 =122MPa5壁厚d= d0+ C1+ C2（5.11）C1 为缸筒外径公差余量；。通常情况下， C1 + C2 取0.002 m由公式（5.11）得： 0上 =13.5 - 2 =11.5mm0下 =13.5 - 2 =11.5mm0支 = 6.75 - 2 = 4.75mm对于上臂的液压缸来说：1 = 13.5 = 0.108在0.08 0.3中D1125由公式（5.9）得：P上max D12.3. - 3P上maz=13.8 0.1252.3 122 - 3 13.8= 0.007m 0上合格；2 = 13.5 = 0.135在0.08 0.3中D2100由公式（5.9）得：P下max D22.3. - 3P下maz=10.3 0.12.3 122 - 3 10.3= 0.004m 0下合格；对于支腿的液压缸壁厚来说：3 = 6.75 = 0.135在0.08 0.3中D350由公式（5.9）得：5.1.8 液压缸活塞杆直径P支max D32.3. - 3P支maz=12 0.052.3 122 - 3 12= 0.0025m 10时，就得考虑压杆稳定性的问题。当受力F与轴线共线，按下列公式计算：Fmaz FK / nK（5.13）式中： 安全系数nK 3.5 6 。6p2E I 10活塞杆弯曲失稳临界压缩力F= 1（5.14）式中：KK2 l2液压缸安装及导向系数K=1；1 E =1.8 105 MPa ；d 4I =64= 0.049d 4 。1、上支臂液压缸活塞杆稳定性校核6由公式（5.14）得： 2 E I 103.142 1.8 105 0.049 (0.07)4 106FK1= 11=1K 2 l 212 1.252=1336288N由公式（5.13）得： F1max=169000 1336288 = 222715N6经检验，合格。2、下支臂液压缸活塞杆稳定性校核由公式（5.14）得：3.142 1.8 105 0.049 (0.055)4 106FK 2 =12 1.12= 657648N由公式（5.13）得： F2 max= 80700 657648 =109608N6经检验，合格。由公式（5.14）得：3.142 1.8 105 0.049 (0.028)4 106FK 3 =12 0.52= 213806 N由公式（5.13）得： F3 max= 23505 213806 = 35634N6经检验，合格。5.1.11 液压缸的选择液压缸选择HSG液压缸，主要是参考同类10m高的高空作业车。查机械手册得:： HSG L -152/125 E -1111 - 550 1002 。： HSG L -127/100 E -1111 - 600 1002 。 ： HSG L - 63.5/50 E -1111 - 500 780 。液压缸上的金属材料均为45钢。5.2 液压马达的选取根据第5章中变速器的速度，可以引入液压马达的转速n = 50r / min 经过计算选择B系列MFB20型柱塞液压马达16 。最高工作压力16MPa最低稳定转速50r/min最大输出扭矩101Nm5.3 液压泵的选择液压泵的选择，首先根据主系统压力选择液压泵结构的类型，一般P21 MPa ， 选用齿轮泵和叶片泵；P21 MPa ，则选择柱塞泵。压力损失p = 0.5MPa ，泵压P = 20.5MPa 。液压泵的流量必须等于或超过同时运行的几个液压执行机构的最大总流量与回路中的泄漏量之和。 液压执行器总流量的最大值可以从图表中找到（当系统中有蓄能器时，这个值应该是液压执行器在工作循环中的平均流量）。 电路中的泄漏量可以估计为最大流量的10-30。C因而选取液压泵的型号为2CB - F 10 /10 - FL 16 。下表为双联齿轮泵的基本参数：5.4 其他辅助元件的选择5.4.1 油箱液压系统不使用冷却器，依靠自然冷却，每分钟将油箱容积设为液压泵流量的三倍。液压泵的流量Q = 2500 11.27 2 = 0.06m3106油箱的容积V = 3Q = 0.18m35.4.2 联轴器联轴器有很多种，在这里选择梅花型柔性的联轴器。适用于连接两轴同轴传动轴。具有双轴相对位移补偿，减震，耐磨和缓冲性能。型号：LM2型。图5.3 梅花型弹性连轴器5.4.3 各种液压阀表5.3 液压阀元件名称数量平衡阀2双向液压锁6压力表3溢流阀2单向节流阀4三位四通换向阀75.5 本章小结本章设计了高空作业车的液压部分。通过本章，我们可以掌握液压缸的选择方法和检查，油箱的设计和其他一些液压元件的选择。本章也是本设计的重要组成部分。设计的液压系统图如图 5.4 所示图 5.4 液压系统图结论近年来，城市建设加速，工程机械特别受欢迎，高空作业车也是如此。高空作业车的用途十分广泛，设备检修，工程建设，电力抢修等等都离不开高空作业车。高空作业车又分很多种类，我选择折叠臂式高空作业车主要是考虑到折叠臂式的车市场广阔，维修方便，且价格低廉，能应用于大多数二三线城市建设。本设计设计的高空作业车适用于一般性的设备检修行业。主要设计了高空作业车的举升机构（上下臂），液压系统（液压缸），并且对车底盘进行了选择，还进行了校核。通过这次的毕业设计，我明白了特种车辆的一些设计方法和计算方法。但是设计的车要想应用于实际，还必须要进行有限元分析，高级的建模方法，还要进行大量的实践。设计时间较短，没有能够完成这部分的设计。由于水平有限，这次设计难免存在错误和缺点，还请老师谅解。参考文献1徐达，陆锦容.专用汽车工作装置原理与设计计算M.北京：北京理工大学出版社， 2002.2卞学良.专用汽车结构与设计M.北京:机械工业出版社，2007. 3李娟公路与城市道路连接问题的研究J-交通运输工程与信息学报 2010(1).4章宏甲，黄谊主编.液压传动.北京：机械工业出版社，2003. 5周松鹤，徐烈烜主编.工程力学.北京：机械工业出版社，2007.5.6杨可桢，程光蕴，李仲生主编.机械设计基础.北京：高等教育出版社，2006.5 7陈家瑞.汽车构造：上、下册M.北京：机械工业出版社，2005.1.8马兰.机械制图M.北京：机械工业出版社，2006. 9徐达，丛锡堂. 专用汽车构造与设计.北京：人民交通出版社，2008.2.10冯晋祥.专用汽车设计.北京：人民交通出版社，2006.11杨可桢.机械设计基础.北京：高等教育出版社，2006.5.12马秋生.机械设计基础.北京：机械工业出版社，2005.12. 13文九巴.机械工程材料.北京：机械工业出版社，2009.7.14齐晓杰.汽车液压、液力与气压传动.北京：化学工业出版社，2007.9.15许贤良,王传礼.液压传动.北京：国防工业出版社，2006.9. 16成大先.机械设计手册.北京：化学工业出版社，2007.11.17余志生.汽车理论.北京：机械工业出版社，2009.3.18刘惟信.汽车设计.北京：清华大学出版社，2001.7. 19陈国安，王燕桥，孔宽用.臂架式拖泵支腿受力分析J .工程机械，2001(11)：1719.20J.Sveda,Z.Sika,M.Valasek:Active Mounting of Machine Tool Feed Drives,In:Proc.of WAM 2007,Prague 2007.pp.1-6.21Nakayama T,Suda E.The present and future of electric power steering.Int.J.of Vehicle Design,1994,15(3,4,5):243254.22孙训方.材料力学.北京.高等教育出版社.2004.致谢至此，为期三个多月的毕业设计即将结束，同时大学四年的学习生活也将过去。在毕业设计期间，遇到很多困难，在老师的耐心指导和同学的帮助下，使本次设计得以顺利完成，在此我表达深深的感激之情。首先，特别要感谢的是我的指导教师张云浩老师。本次毕业设计是在张老师对我的亲切关怀和耐心指导下完成的，他严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，张老师都始终给予我细心的指导和无微不至的关怀，毕业设计的每一部分都倾注了杨老师大量的心血。其次，我还要感谢这四年来所有的授课老师，从他们那里我学到了众多的专业知识，使我大学四年得以充实；同时还要感谢我院的各个领导为保证这次毕业设计顺利完成所做的努力和对我们所给予的关心和帮助。最后，我还要感谢母校大连大学四年来对我的栽培。谨祝尊敬的老师们：身体健康，工作顺心！ 谢谢！附录外文文献原文：The commonly used sources of power in hydraulic systems are pumps and accumulators .Similarly,accumulator connected to atmosphere will dischange oil at atmosphere pressure until it empty. only when connected to a system having resistance to flow can pressure be developed.Three types of pumps find use in fluid-power systems:rotary,reciprocating or piston-type, and 3,centrifugal pumps.Simple hydraulic system may use but one type of pump . The trend is to use pumps with the most satisfactory characteristics for the specific tasks involved . In matching the characteristics of the pump to the requirements of the hydraulic system , it is not unusual to find two types of pumps in series . For example , a centrifugal pump may be to supercharge a reciprocating pump , or a rotary pump may be used to supply pressurized oil for the contronls associated with a reversing variabledisplacement pumps . Most power systems require positive displacement pumps . At high pressure , reciprocating pumps are often preferred to rotary pumps .1、Rotary pumpsThese are built in many differnt designs and extremely popular in modern fluid power system . The most common rotay-pump designs used today are spurgear , internal gear ,generated rotor , sliding vane ,and screew pumps . Ehch type has advantages that make it most suitable for a given application .2、Gear pumpsGear pumps are the simplest type of fixed displacement hydraulic pump available . This type consists of two external gear , generally spur gear , within a closed-fitting housing . One of the gear is driven directly by the pump drive shaft . It ,in turn , then drives the second gear . Some designs utilize helical gears ,but the spur gear design predominates . Gear pumps operate on a very simple principle . As the gear teeth unmesh , the volume at the inlet port A expands , a partial vacuum on the suction side of the pump will be formed . Fluid from an external reservoir or tank is forced by atmospheric pressure into the pumpinlet . The continuous action of the fluid being carried from the inlet to the discharge side one of the pump forces the fluid into the system .3、Vane pumpsThe vane pump consists of a housing that is eccentric or offset with respect to the drive shaft axis . In some models this inside surface consists of a cam ring that can be rotated to shift the relationship between rotor are rectangular and extend radially from a center radius to the outside diameter of the rotor and from end to end . A rectangular vane that is essentially the same size as the slot is inserted in the slot and is free to slide in and out .As the rotor turns , the vanes thrust outward , and the vane tips track the inner surface of the housing , riding on a thin film of fluid . Two port or end plates that engage the end face of the ring provide axial retention .Centrifugal force generally contributes to outward thrust of the vane . As they ride along the eccentric housing surface , the vane move in and out of the rotor slots . The vane divide the area between the rotor and casing into a series of chambers .The sides of each chamber are formed by two adjacent vanes ,the port or end plates , the pump casing and the rotor . These chambers change in change in volume depending on their respective position about the shaft .As each chamber approaches the inlet port , its vanes move outward and its volume expands , causing fluid to flow into the expanded chamber . Fluid is then carried within the chamber around to the dischange port . As the chamber approaches the discharge port , its vanes are pushed inward ,the volume is reduced , and the fluid is forced out the discharge port .Vane pump speed is limited by vane peripheral speed . High peripheral speed will cause cavitation in suction cavity . which results in pump damage and reduced flow .An imbalance of the vanes can cause the oil film between the vane tips and the cam ring to break down , resulting in metal-to-metal contact and subsequent increased wear and slipage . One metheod applied to eliminate high vane thrust loading is a dual-vane construction .4、Piston-type pumpAll piston pumps operate by allowing oil to flow into a pumping cavity as a piston retreats and then forcing the oil out into another chamber as the piston advances . Design differences among pumps lie primarily in the methods of separating inlet from outlet oil .5、In-line piston pumpThe siplest typeof axial piston pump is the swash plate in-line design .The cylinder are connected though piston shoes and a retracting ring , so that the shoes beat anainst an angled swash plate . As the block turns ,the piston shoes follow the swash plate ,causing the piston to reciprocate . The ports are arranged in the valve plate so that the pistons pass the inlet port as they are being pulled out and pass the outlet port as they are being forcing back in .The angle of the swash plate controls the delibery . Where the swash plate is fixed , the pump is of the constant-displacement type . In the variable-displacement , inline piston pump , the swash plate is moumted on a pivoted yoke . As the swash plate angle is increased , the cylinder stroke is increase , resulting in a greater flow . A pressure compensator control can position the yoke automatically to maintain a constant output pressure .6、BENT-axis piston pumpAs the shaft roates , distance between any one piston and the valving surface changes continually . Each piston moves away from the valving surface during one half of the revolution and toward the valving surface during the other half . The inlet chamber is in line as the pistons move away , and the outletr chamber is in line as the pistons move closer , thus drawing liquiring in during one half of the inlet chamber as the pistons are moving away from the pintle . Thereforce , during rotation , pistons draw liquid into the cylinder bores as they pass the inlet side of the pinntle and force that liquid out of the bores as they pass the outlet side of the pintle . The displacement of this pump varies with the offset angle , the maximum angle being 30 degree ,the minimum zero . Fixed displacement models are usually avaiable with 23 degree angle .In the variable displacement construction a yoke with an external control is used to change the angle . With some contronls , the yoke can be moved over center to reverse the direction of flow from the pump .7、Pump/system interactionPressure-compensated variavle delivery pumps do not require a relief valve in the high pressure line . The pressure compensation feature eliminates the need fo