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曲臂式平台高空作业梯设计 说明书.doc

曲臂式平台高空作业梯设计【含液压系统】【优秀含10张CAD图纸+高空作业车全套课程毕业设计】

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资源描述：

曲臂式平台高空作业梯的设计

曲臂式平台高空作业梯设计【含液压系统】【优秀含10张CAD图纸+高空作业车全套课程毕业设计】

【带任务书+开题报告+中期检查表+文献综述+外文翻译】【XX页@正文XXXXX字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】

任务书.doc

开题报告.doc

外文翻译=浅谈中国工程机械发展史=3200字符.doc

文献综述.doc

大臂.dwg

大车轮.dwg

总装配图A0.dwg

支腿座.dwg

旋转支腿.dwg

液压系统图.dwg

车轮通轴.dwg

销轴.dwg

销轴2.dwg

吊篮.dwg

任务书

毕业设计（论文）题目曲臂式平台高空作业梯

毕业设计（论文）主要内容和要求：

曲臂式高空作业梯是用于高空作业的升降设备，可跨越障碍进行高空作业，平台升降到任何位置均可作业，结构紧凑，转向灵活，其地盘的宽度可保证设备进入狭窄的通道及拥挤的工作区域。备用动力装置，可操作工作平台复位，方便的运输方式，可被牵引到任何地方。易于识别的操作面板，多重的机械，电气及液压安全保护，先进的一体化的液压电器集成系统。设计一款曲臂式平台高空作业梯，技术参数如下：工作高度：8m；承载能力：120kg；水平工作距离：3m；跨越高度：6m；平台尺寸：1.2×0.8m；电池：48V-360Amp/h。

设计该款曲臂式平台高空作业梯，完成方案规划，设计计算，图纸绘制。

毕业设计（论文）的工作量要求：

(1)字数要求2.0万左右；

(2)外文资料翻译不少于3千汉字(或2万印刷符）；

(3)折算图纸工作量不少于1″图3张（包括总体图、部件装配图、零件图等）。

毕业设计（论文）主要参考资料：

[1] 郭新华.汽车构造.高等教育出版社.2007.

[2] 徐达.我国专用汽车现状及发展[J].专用汽车出版社，2002(3)：22．

[3] 孙敏，郭纯正．我国专用车的发展概况[J]．中国机电工业出版社，2002(13)：28．

[4] 徐达，蒋崇贤．专用汽车结构与设计[M]．：北京理工大学出版社，2003．

[5] 冯晋祥，王慧君．专用汽车构造与维修[M]．：山东科学技术出版社  20015．

[6] C.K Prahanlad，Gary Hamel．The Core Compereace of the Corporatio[J]， Harvard BusinessReview，2005．May-June．79～91．

[7] 明平顺．汽车运输专用车辆[M]．北京：北京人民交通出版社，2007．

[8] 中国汽车工业总公司，中国汽车技术研究中心．中国汽车车型手册(上)[G]．山东：山东科学技术出版社2003．

[9] 杜娟,唐传平．汽车行业标准《高空作业车》内容浅析[J]．2004(6)：38．

[10] 左培文．中国专用汽车产业现状及发展探讨[J]．专用汽车.2006(7)： 25．

[11] 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．

[12] 郑殿旺，华学超．专用汽车结构与维修[M]：上海：上海科技技术出版社，1997．

[13] 冯晋祥．专用汽车设计[M]．北京：人民交通出版社，2007．

[14] 东风汽车有限公司．东风EQ1092FJ系列汽车底盘改装手册[G]．中国期刊网．

毕业设计（论文）应完成的主要工作：

(1)了解本课题研究意义，调研本课题国内外研究情况及存在问题；写出调研报告。

(2)进行课题方案规划和详细设计，完成全部设计。  

(3)撰写设计计算说明书，字数不少于5000字，且打印输出并装订、格式一律参照“中国地质大学毕业设计（论文）写作规范”要求，提交毕业设计Word文档电子版并打印；

(4)提交AutoCAD图纸电子版并打印图纸。

摘   要                                    

曲臂式平台高空作业梯是广泛使用的高空作业设备。它是根据用户的特定要求而设计的，并且适用于多人作业。它使高空作业效率更高，安全更有保障。然而，当有不能移动的障碍物时，垂直式高空作业平台难以有效地进行高空作业，导致高空作业有盲区，影响了垂直式高空作业平台推广及应用。为了解决这个问题,设计可跨障碍物的曲臂式作业平台，并根据高空作业平台的结构尺寸,在液压缸伸缩比要求满足的条件下, 在确定液压缸变幅机构的三个参数的铰链点的位置，而计算液压缸的最大提升负载的条件下，并检查工作平台的稳定性。

关键词：作业平台； 液压缸； 载荷

ABSTRACT

The high-altitude moveable working platform is a special equipment that can be widely used for the purpose of working high above the ground. It is designed by the request of the customers. With the equipment, aerial work will be done more efficiently and more safely .However, when it meets an obstacle, the high-altitude moveable can not work well. And this problems affect the application of working platform. To solve this problem ,I plan to design a special platform., and based on the structural sizes of high-altitude moveable working platform, the paper calculates the maximum lifting load and check stability of the working platform. This load is satisfied for the demands of extension proportion in hydraulic cylinder.

Key words: Working Platform;  Hydraulic Cylinder;  load

目  录

1 绪  论1

1.1概述1

1.2高空作业平台的定义1

1.3研究现状与内容分析2

2 设计参数及其工作平台级别的确定5

2.1设计参数及其要求5

2.2 工作级别的选择及其载荷的确定5

2.2.1工作载荷的级别5

2.3 本章小结8

3工作平台的整体设计及其校核9

3.1平台式起重机类底盘及臂架的设计方法简介9

3.2机架的设计方法及计算9

3.2.1机架设计的一般规定9

3.2.3梁和架的连接11

3.3 液压缸三铰点位置的确定12

3.3.1确定动臂液压缸三铰点位置12

3.4吊臂的结构形式及回转转台的选择14

3.4.1吊臂的结构形式及分类14

3.4.2轮式起重机的转台15

3.5 本章小结16

4液压系统设计17

4.1液压系统原理分析17

4.2液压系统设计17

4.2.1油缸选型确定17

4.2.2液压泵的选型计算19

4.2.3油箱容积与管路内径计算20

4.2.4液压系统参数计算20

4.2.5液压泵的选型确定21

       4.2.6取力器布置方案及基本参数选择22

4.3本章小结22

5 高空作业车稳定性能分析23

5.1 支腿压力的计算23

5.2本章小结25

6总结26

1 绪  论

1.1概述

高空作业机械是工程起重机械上发展起的高空作业设备，广泛用于建筑、消防等行业。随着中国经济发展的不断进步，对高空作业车的需求越来越多，以及越来越广泛的工作范围。

目前，国内高空作业平台向多品种、系列化、小批量方向发展。虽然在平台市场上，在今天甚至在未来的很长一段时间不能占太多的市场。但是，由于空中作业平台独特的作用，它在工程建设中起着越来越重要的作用，其辐射范围也越来越广。在电信、市政建设、消防、救护、建筑、航空摄影、造船、石油、化工、航空等行业中将能看到它的身影。

曲臂式高空作业平台作业梯，能提高机械化程度，降低劳动消耗，降低成本，缩短工作时间，提高工作效率，并满足特定需求。

经过调研发现，目前，具有一定的高空作业平台市场需求，但只有较少的生产厂商，主要集中在它的结构比较复杂，难以批量生产，使能够改善其结构和性能的高空作业平台，提高高空作业平台的功能，仅能形成小批量生产。本设计的重点是对高空作业平台主要工作装置所采用的各种方案进行比较分析，分别列出各方案的优劣点，以便选择最合适方案。

参考文献

[1] 郭新华.汽车构造.高等教育出版社.2007.

[2] 徐达.我国专用汽车现状及发展[J].专用汽车出版社，2002(3)：22．

[3] 孙敏，郭纯正．我国专用车的发展概况[J]．中国机电工业出版社，2002(13)：28．

[4] 徐达，蒋崇贤．专用汽车结构与设计[M]．：北京理工大学出版社，2003．

[5] 冯晋祥，王慧君．专用汽车构造与维修[M]．：山东科学技术出版社  20015．

[6] C.K Prahanlad，Gary Hamel．The Core Compereace of the Corporatio[J]， Harvard BusinessReview，2005．May-June．79～91．

[7] 明平顺．汽车运输专用车辆[M]．北京：北京人民交通出版社，2007．

[8] 中国汽车工业总公司，中国汽车技术研究中心．中国汽车车型手册(上)[G]．山东：山东科学技术出版社2003．

[9] 杜娟,唐传平．汽车行业标准《高空作业车》内容浅析[J]．2004(6)：38．

[10] 左培文．中国专用汽车产业现状及发展探讨[J]．专用汽车.2006(7)： 25．

[11] 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．

[12] 郑殿旺，华学超．专用汽车结构与维修[M]：上海：上海科技技术出版社，1997．

[13] 冯晋祥．专用汽车设计[M]．北京：人民交通出版社，2007．

[14] 东风汽车有限公司．东风EQ1092FJ系列汽车底盘改装手册[G]．中国期刊网．

[15] 唐金松．简明机械设计手册[G]．上海：上海科学技术出版社，2000．

[16] 成大先等．机械设计手册(第四版)[G]．北京：化学工业出版社，2002．

[17] 杨培元、朱福元．液压系统设计简明手册[G].北京机械工业出版社， 2003．

[18] Bedford A，Fowler W．Engineering Mechanics：Vol 2：Dynamics[M]．New York：Addison Wesley Publishing Company Inc，2006．

[19] 王连明、宋宝玉.机械设计课程设计.哈尔滨工业大学出版社，2005.

[20] 陈铁鸣.机械设计.哈尔滨工业大学出版社.2006.


内容简介：
中国地质大学长城学院 本 科 毕 业 设 计 题目 : 曲臂式 平台 高空作业梯 设计 系 别 工程技术系 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 金雨轩 学 号 05211538 指导教师 杨运强 职 称 教 授 2015 年 05 月 03 日 nts 摘 要 曲臂式 平台 高空 作业梯 是广泛使用的高空作业设备。它 是根据用户的特定要求而设计的，并且适用于多人作业。它使高空作业效率更高，安全更有保障。然而，当有不能移动的障碍物时，垂直式高空作业平台难以有效地进行高空作业，导致高空作业有盲区，影响了垂直式高空作业平台推广 及应用。 为了解决这个问题 ,设计 可跨障碍物的 曲臂式作业平台，并根据 高空作业平台的结构尺寸 ,在液压缸伸缩比要求 满足 的条件下 , 在确定液压缸变幅 机构的三个参数的铰链点的位置，而计算液压缸的最大提升负载的条件下，并检查工作平台的稳定性。 关键词： 作业平台； 液压缸； 载荷 nts ABSTRACT The high-altitude moveable working platform is a special equipment that can be widely used for the purpose of working high above the ground. It is designed by the request of the customers. With the equipment, aerial work will be done more efficiently and more safely .However, when it meets an obstacle, the high-altitude moveable can not work well. And this problems affect the application of working platform. To solve this problem ,I plan to design a special platform., and based on the structural sizes of high-altitude moveable working platform, the paper calculates the maximum lifting load and check stability of the working platform. This load is satisfied for the demands of extension proportion in hydraulic cylinder. Key words: Working Platform; Hydraulic Cylinder; load nts 目 录 1 绪 论 . 1 1.1 概述 . 1 1.2 高空作业平台的定义 . 1 1.3 研究现状与内容分析 . 2 2 设计参数及其工作平台级别的确定 . 5 2.1 设计参数及其要求 . 5 2.2 工作级别的选择及其 载荷的确定 . 5 2.2.1 工作载荷的级别 . 5 2.3 本章小结 . 8 3 工作平台的整体设计及其校核 . 9 3.1 平台式起重机类底盘及臂架的设计方法简介 . 9 3.2 机架的设计方法及计算 . 9 3.2.1 机架设计的一般规定 . 9 3.2.3 梁和架的连接 . 12 3.3 液压缸三铰点位置的确定 . 12 3.3.1 确定动臂液压缸三铰点位置 . 12 3.4 吊臂的结构形式及回转转台的选择 . 14 3.4.1 吊臂的结构形式及分类 . 14 3.4.2 轮式起重机的转台 . 15 3.5 本章小结 . 16 4 液压系统设计 . 17 4.1 液压系统原理分析 . 17 4.2 液压系统设计 . 17 4.2.1 油缸选型确定 . 17 4.2.2 液压泵的选型计算 . 19 4.2.3 油箱容积与管路内径计算 . 20 4.2.4 液压系统参数计算 . 20 4.2.5 液压泵的选型确定 . 21 4.2.6 取力器布置方案及基本参数选择 . 22 4.3 本章小结 . 22 5 高空作业车稳定性能分析 . 23 5.1 支腿压力的计算 . 23 5.2 本章小结 . 25 6 总结 . 26 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 1 1 绪 论 1.1 概述 高空作业机械是工程起重机械上发展起的高空作业设备，广泛用于建筑、消防等行业。随着中国经济发展的不断进步，对高空作业车的需求越来越多，以及越来越广泛的工作范围。 目前，国内高空作业平台向多品种、系列化、 小批量方向发展。虽然在平台市场上，在今天甚至在未来的很长一段时间不能占太多的市场。但是，由于空中作业平台独特的作用，它在工程建设中起着 越来越重要的作用，其辐射范围也越来越广。在电信、市政建设、消防、 救护、建筑、航空摄影 、 造船、石油、化工、航空等行业中将能看到它的身影。 曲臂式高空作业平台 作业梯 ，能提高机械化程度，降低劳动消耗，降低成本，缩短工作时间，提高工作效率，并满足特定需求。 经过调研发现，目前，具有一定的高空作业平台市场需求，但只有较少的生产厂商，主要集中在它的结构比较复杂，难以批量生产，使能够改善其 结构和性能的高空作业平台，提高高空作业平台的功能，仅能形成小批量生产。本设计的重点是对高空作业平台主要工作装置所采用的各种方案进行比较分析，分别列出各方案的优劣点，以便选择最合适方案。 1.2 高空作业平台的定义 高空作业平台是用运送工作人员和携带器材到达指定现场 进行作业的专用 高空作业 平台。 高空作业平台除底盘部分外，为 了 实现高空作业 的功能，必须还有 动力传动装置、工作装置、安全装置及液压系统等。 高空作业 平台是用来运送工作人员和工作器械到指定高度进行作业的特种工作平台 ，是将 曲臂式高空作业装置安装在底盘上组成的 。曲臂 式高空作业装置包括工作臂、回转 平台、副车架、工作斗、液压系统和操纵装置等。现在的曲臂 式高空作业装置具 有操作平顺、工作稳定、自动调速、安全可靠等优点，大大提高曲臂 式空中作业平台 的工作效率。高空作业 平台是利用 底盘作为行走 的机构，平台还具有高性能，机动灵活，可快速转移，转移到工作场地后能迅速投入工作，因此越来越多被应用到 工程建设、工业安装、设备检修、物业管理、航空、船舶、石化、电力、影视、市政、园林等许多行业，是 在近几年 国内发展最快的专用平台产品之一。 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 2 1.3 研究现状与内容分析 针对国内外 曲臂 式高空作业 平台 作业梯 的 动力传动装置 。 包 括曲臂 式高空作业平台 作业梯 ， 各工作装置的动力传动部分，其设计要求如下： (1) 在工作中的功能，预定的负载范围内时，无论负荷大小，都需要具有一个工作速度稳定的动力传递装置 ； (2) 在同一工作循环中，回转机构、提升机构和其它加工装置是交替正向和反向运动，因此要适应运动的方向的不断变化 ； (3) 在操作过程中，工作设备的工作速度应能调整与作业的进度，而且可速度范围大，比如升降机构需要有较低的微动速率 。 1、内燃机 机械传动 该传动模式只可用在一用途单一的高空作业平台，如电力设施维 护时多采用的垂直式高空作业平台 。 动力源是平台发动机，动力可过变速器后传出，而且还通过分动器、离合器、减速机、卷扬机、滑轮和绳索等设备一起使用，传动线长，结构更复杂 。 2、电力 机械传动 该传动模式是利用来自外部的电力或车辆用的电源，通过电动机的电能转换为机械能，并通过机械传动装置将动力传递给各个工作装置 。 由于电机可反转，并且无级特性在很宽的转速范围内等特点。机构可由独立电机驱动，简化了传动与控制机构，噪音低、污染少，适合应用在方便外接电源或流动性不大的工作现场 。 3、内燃机 电力传动 该传动模式 的路线是 平台发动机 发电机 电动机，然后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，使高空作业平台获得良好的作业性能，但这些传动装置质量较大，价格昂贵。 4、内燃机 液压传动 大多数的曲臂式高空作业平台都采用了这种方式，它可充分的利用液压来驱动，简化了传动结构，易于实现无级调速和改变运动方向，传动平稳、操作简单、方便、节能、还可以防过载 。 综上所述， 通过分析结构，经济性价比，可应用的范围和操作性能等各种的动力传动装置，可将动力传递装置选为内燃机 。 举升机构 可用在实现作业平台升降和变幅，其结构 型式：交叉剪 式、套筒式、伸缩臂式和 曲臂 式。 1、交叉剪 式举升机构 交叉剪式升降机构是根据交叉排列，一个剪式连锁铰接帧结构。当改变交叉角度时完成升降运动 ，如 下 图 1-1（ C）所示。 改变连杆交叉的角度，可通过伸缩液压缸杆或伸缩绳索来实现 。 这种机构可完成比较低的工作环境，平台平稳，平台空间大，被广泛用于飞机、船舶制造，内部修理，清洁和维护电路线等工作现场 。但是，这种作业车越障能力差、工作范围小。 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 3 2、套筒式举升机构 套筒式举升机构 可 通过多节套筒的伸缩 来 完成升降运动，如 下 图 1-1(D)所示。驱动方式也能 采用液压传动 或钢丝绳 滑轮传动，套筒式 垂直升降式举升机构 的 作业高度比较有限，工作范围小。 但作业车平台较大，且支撑稳定。 (A) 伸缩式 (B) 曲臂 式 (C) 交叉剪式 (D) 套筒式 图 1-1 高空作业 平台 的结构简图 3、伸缩臂式举升机构 伸缩臂式举升机构 可 由多节套装、 并可伸缩的箱型臂所组 成，如 上 图 1-1（ A）所示。它包括 的有 基本臂和伸缩臂 这 两 个部分。伸缩臂可以是 一节或 者 多节，各节 臂间 要 装有液压缸。 而 液压缸 在工作时，各节臂将在 液压缸活塞杆推动下 通过沿导向元件 上、下 的滑动，从而改变臂架的长度。整个 系 统 将 支承在液压缸 的底部 铰支座 与 变幅 的 液压缸两端。 可经过 变幅液压缸 的活塞杆来 伸缩实现臂架 的摆动，而完成变幅与升降目的。伸缩臂式举升机构的臂架 最大作业高度 是 60 80 米。因为伸缩臂式举升机构能 获得较大的作业高度 与 变幅 。所以被广泛的应用于各种 高空作业 的平台上。但是这种作业车 越障能力 比较 差。 4、 曲臂 式举升机构 曲臂 式举升机构 是由多节箱形臂折叠而组成 ，如 上 图 1-1（ B）所示。这种型式采用 2 到 3 节折叠臂组成。其折叠的方式 被 分为上折式 与 下折式两种。各节臂的折叠与 展开运动 是 由各 个 节间液压缸 来完成。这种型式的举升机构是 完成 一定高度 与 幅度的作业 。 另外，下折式还 能 完成地平面以 下的 作业， 可以扩大曲臂式高空作业平台的作业范围。由于曲臂 式举升机构具有 很高的灵活性 、 并且 适应性好、 还具有越障能力等优点，所以采用 非常广泛。 综上所述，由于 曲臂式举升机制比交叉剪式还有 套筒式的工作范围 要 大、越障能力 要好，且曲臂 式举升机构 要 比伸缩臂式举升机构 的来说具有很好的灵活性、适应性强、越障能力厉害等优点。所以高空作业平台 的举升机构 要选为曲臂 式举升机构，其折叠臂数目 应 为两个，如 上 图 1-1(B)所示。 回转机构是由回转驱动机构和回转支撑机构两部分构成的。 根据 驱动装置 有 不同 的回转机构应分为：机械驱动式、电力驱动式以及 液压驱动nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 4 式。 根据回转支撑不同的结构，回转的机构能 分为转柱式、立柱式 与 转盘式，其中转盘式是一种较常用的形式。 转盘式回转支撑装置 能 分为两种：支撑滚轮式 与 滚动轴承式。 支撑滚轮式回转装置 增加转盘回转装置的高度，且增加质量与成本 ；滚动轴承式 的 回转支撑装置 在 目前是应用最多一种，它 在普通 的滚动轴承的基础上发展起的，结构上放大了滚动轴承。优点是回转摩擦阻力矩 变 小，承载能力 加 大，高度 变低 。 但由于降低回转支撑装置高度，使整车 质心 变低 ，从而平台的稳定性 变大 。 滚动轴承 式回转支撑机构按结构可分为以下几种： 1、单排滚球式转盘 如 下 图 1-2 所示，单排球转盘 大多数是 内外座圈 所 组合成 的一个整体滚道，滚道成 圆弧形曲面，是一种 最简单的 回转支撑装置，球 与 导向体 应从内圈或外圈 圆孔中 而装进滚道里 的 ，然后将 所 装配 的孔堵塞。这种支撑装置 优点是：质量 较 轻、结构 比较紧凑、成本 比较低，但 承载能力 比较 小， 所以 应用 较少 。 2、双排滚球式转盘 如 下 图 1-3 所示，主要是由上与下双排球体、内 外 两座圈、间隔体与 润滑密封装置等 所组成。上与下球体均排列在整体的内或外的 座圈内。双排球转盘 的回转装置比大小同样 并且 数目 相同 的单排球转盘 的 回转支撑装置的承载能力要大得多。 3、交叉滚柱式转盘 如 下 图 1-4 所示，滚子的接触角大多数 为 45，相近的 滚子轴线 为交叉排列，即相近 两圆柱滚子轴线成 直角交叉。这使回转机构应承受径向与轴向载荷，而且还必须承受 力矩 翻倾 。另外，和滚球转盘比较。 这种滚道是平面， 比较简单的加工工艺 ，加工要求 比较容易达到 。 4、高承载能力转盘 一些大型的起重举升 平台中， 一般采用双排或多排的滚球或滚柱式回转 装置。 (a) 外齿式 (b) 内齿式 (a) 外齿式 (b) 内齿式 图 1-2 单排球转盘结构 图 1-3 双排球转盘结构 (a) 外齿式图 图 1-4 交叉圆柱滚子转盘结构 (b) 内齿式图 通过 分析以上的各种回转 装置的结构特点、能力 承载 、加工性能以及 运用情况等，最后选定是 交叉滚柱式 转盘 。 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 5 2 设计参数及其工作平台级别的确定 2.1 设计参数及其要求 技术参数如下：工作高度： 8m；承载能力： 120kg；水平工作距离： 3m；跨越高度： 6m；平台尺寸： 1.2 0.8m；电池： 48V-360Amp/h。 2.2 工作级别的选择及其载荷的确定 2.2.1 工作载荷的级别 工作平台级别是为 平台的金属结构 与 机构设计提供 较 合理的基础，也为用户和 制造厂家协商时能提供 参考范围，它能使 工作平台胜任所完成的任务，要 考虑两个因素；利用 载荷状态与等级 。 确定使用寿命时，要 优先 考虑 技术、经济与环境因素，同时也需估计设备老化产生的影响。工作循环总数表示工作平台所 利用 的 程度，是 判断 分级的主要参数之一。 起重机使用频率 与 工作循环的总数有关。为了方便，工作循环 总数在 可能的范围内，分 为 10 个利用等级， 由此并 有工作平台的特点来确定工作平台利用等级为 U4 级，工作为经常轻负荷使用。 工作平台的负载状态是基本参数 的 另一个层次 ，它表明工作平台受载的轻重程度与两个因素有关：一个是实际 升起的 载荷 Qi 与额定 的 载荷 Qmax 之比；另一个是实际升起 载荷 Qi 的作用次数 Ni 与工作循环总数 Ni 之比。其公式是： mQ QQiNNiKm a x式中 Qi-第 i 个起升载荷 Ni-起升载荷作用次数 N-工作循环总数， N=niNi1。 Q=0.12 136mm,分别取 O1 B1 为不同数值代入式 (1) ,(2) ,(3) 得 当111 1BACA （ 1） 由 222 BAO 得： 22222222222222 c o s2 BOAOBOAOBA （ 2） 由 知222 CAO ： )c o s (2 222222222222222 COAOCOAOCA （ 3） 联立（ 1），（ 2），（ 3）求得： )(002 1c os)c os ( 222222222222222 BOAOBA （ 4） 又因为 40 ，为了满足工作要求 , 应使 90 ( 2 + 2) 180 ,则有 cos(2 + 2) 0，小臂长度受到作业平台回缩后的高度限制 ,根据结构尺寸 , 由式 (4)可得 : )(0021c os 2222222222222 BOAOBA （ 5） nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 14 22AO =600mm, =45 取 = 1.65, 综上 对比 三铰点变幅机构 后确定的综合位置参数 如下 : 45,75 21 mmBAmmBOmmBAmmBO600255400534222211113.4 吊臂的结构形式及回转转台的选择 3.4.1 吊臂的结构形式及分类 曲臂 式高空作业平台的臂架和起重机的臂架形式相同， 可以 参考 下 起重机的臂架形式 进行分析 。 起重机变幅机构 的 工作性质 可以 分为 非 工作性变幅和工作性变幅；按机构 运动形式 可 分为运行小车式变幅和臂架摆动式变幅；按臂架变幅性能 可 分为普通臂架变幅和平衡臂架变幅。 1、 臂架摆动式变幅机构是通过臂架在垂直平面内绕其铰轴摆动改变幅度。伸缩臂式起重机臂架即可摆动，也可伸缩，即能增加起升高度，也能改变起重机幅度。普通臂架 机构在 变幅时 能改变 臂架重心和物品重心升降， 要 耗费额外的驱动功率，适用于非工作性变幅，在偶尔需要带载变幅时，也可应用。 2 、 运行小车式变幅机构用于具有水平臂架的起重机，依靠小车沿臂 架弦杆运行以改变起重机幅度。运行小车有两种形式，分为绳索牵引式 和 自行式 。 其中 绳索式牵引 式 本身重量较轻，可减轻整机结构 ，应用较广。 考虑到整机的工作特点，所以选择第一种臂架方式，在变幅过程中物品和臂架重心会随幅度的改变而发生不必要的改 变，需额外的耗费能量，在增大幅度时产生较大的惯性载荷。这种机构 构造简单，平台起重机 、 轮胎起重机 、 履带起重机 、 铁路起重机 、 桅杆起重机和塔式起重机 ， 在非工作性变幅机构或不经常带载的变幅机构 上被广泛采用。 首先考虑确定 长臂的变幅机构，臂架结构 有二种，分为： 箱形和格架形，通常采用直臂架。为增大在小幅度时的臂架下工作空间，臂架上部常制成折线形式。小起重量的定长臂架起重机也可 采用液压缸变幅，臂架下部制成折线型式，变幅液压缸布置方式根据需要可按表选择，表 3-2 如 下 示： nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 15 表 3-2 变幅液压缸布置方式 序号 型式 简图 特点 1 前置式 1， 变幅推力小，可采用小直径 2， 臂架悬臂部分短，臂架受力有利 1， 2， 臂架下方有效空间 2 后置式 3， 液压缸后移，对起重机稳定有利 4， 需要的变幅推力大 5， 臂架悬臂部分长，臂架受力不利 臂架下方有效空间大 根据变幅力的大小，可 采用双缸或单缸。 臂架液压缸可安置三个位置分为：前、后置和后拉 。本设计采用 前置式 。 （ 1）臂架的材料的选择： 起重机械的机构零件、金属结构 等均由黑色、 有色金属和非金属等材料加工制成。设计时要充分考虑结构的载荷状态、利用等级、安全要求和经济合理等因素、正确选择材料。 起重机械金属结构 主要使用 是钢材。 钢 比 铝合金 的比重要 大 ，延伸率 大 ， 铝合金的 弹性模量仅为 钢的三分之一 ， 并且价钱昂贵 ， 在 国内起重机金属结构中尚未采用。 起重机金属 中 最常用 是碳素钢 Q235。与碳素钢相比， 低合金钢具有 更高的屈服强度和拉伸强度，低温冷脆性和耐 磨损性，有良好的焊接性 ，但应力集中系数 不低 。 3.4.2 轮式起重机的转台 一，回转支撑装置简介 回转支撑装置简称回转支撑。主要 有两类：一是柱式结构；二是 回转盘式结构，根据不同的要求 ， 各种回转支撑的特点以及制造厂的加工条件等合理地选定。 设计时 ，要充分考虑载荷状态 、利用等级、安全要求 等因素、正确选择材料。 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 16 本设计主要采用盘式回转支撑，在这里主要介绍一下转盘式回转支撑装置 现代转盘式回转支撑装置主要有滚子夹套式和滚动轴承式 1、 滚子夹套式回转支撑装置 它 在两个环形轨道之间有 许多圆锥或圆柱形滚子。 前后方受力大的两 段圆弧形制作在 转台底面的轨道。 轨道直径 小 的可以用圆锥滚子 ，可以 减少磨损 与 摩擦阻力 。由于锥形滚子产生轴向力，因此滚子装在许多拉杆构成的保持架上。 圆柱形滚子用于轨道直径大的情况，滚子可制单 或双轮，装在由槽钢制成的保持架上。这种保持应该有足够的强度和刚度。 2、 滚动轴承式回转支撑装置 这也是本设计所采用的主要回转支撑装置，由于考虑到回转结构是采用人力推动作用，所以不用采用里外有齿轮式，滚动轴承式装置尺寸 刚好 ，性能 卓越 ， 轴承正常工作的情况下可以 承受垂直力，对 轴承座圈 的机架要求有足够的刚度。 常用的四种滚动轴承式 回转支撑装置结构。单排四点接触球式回转支撑 、 双排球式回转支撑 、 单排式交叉滚珠式回转支撑 、 三排滚柱式回转支撑。 特别对于滚动轴承式回转支撑装置结构，国内外都有专门的生产厂家且都已经标准化产品。常用的滚动轴承式回转轴承式回转支撑可参考起重机设计手册，我国的专业生产厂有徐州回转支撑厂，洛阳矿山机械厂和马鞍山回转支撑厂等。 设计时只要适当选取型号即可。 3.5 本章小结 本章是设计的主要章节，通过第二章的受力分析，对机架和梁进行受力分析和校核，并确定了机架和梁的连接方式，并确定了臂架的结构形式，并对臂架的挠度和刚度 进行了校核，对于手动转向结构选用了滚动轴承式回转装置。 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 17 4 液压系统设计 4.1 液压系统原理分析 图 4-1 为液压系统原理图。工作装置如支腿的收放、举升机构的升降、转台的回转等都是通过液压传动系统实现的。汽车发动机将动力通过取力器传递液压泵，液压油经过油箱内的粗滤器吸入齿轮泵，齿轮泵输出的压力油经过细滤器进入工作回路。各工作装置均由电磁换向阀和调速阀控制，不工作时，液压油通过卸荷回路直接回到油箱。支腿不工作时， 1YA 通电。支腿工作时， 2YA 通电。双向液压锁保证垂直缸能在任意位置上停止，且 停止后不在外力的作用下发生位移。上臂上升时， 3YA 通电，上臂下降时， 4YA 通电。 5YA 通电时，下臂上升。 6YA 通电时，下臂下降。平衡阀防止作业臂在停止后在重力的作用下自由下降。 7YA 通电时，回转机构工作。 8YA通电时，回转机构不工作。表 4-1 为电磁阀的工作状态表。 图 4-1 液压系统原理图 4.2 液压系统设计 4.2.1 油缸选型确定 液压缸是 系统中的执行元件，其形式多样，按照其结构特点为活塞 、柱塞和摆动式 。按作用方式 又可分为单和双作用两种。其中以双作用活塞式液压缸应用最多。活塞式液压缸 优点有 重量轻、结构 简易、拆卸安装方便、容易 维修 等 特点，广泛适用于车辆、 起重运输机械等 液压传动系统中。柱塞式液压缸 可以用在行程长的 。摆动式液压缸加工 比较 复杂 大部分 用于回转机构。高空作业 平台各液压缸 均 采用双作用单杆活塞缸。 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 18 1、液压缸直径的确定 液压缸的选型主要依据 高空作业平台作业梯完成高度 所需的最大作用力 Fmax以及液压缸实际 的工作行程。前者一般确定液压缸的直径，后者都是用来 确定液压缸的工作行程。 表 4-1 电磁阀工作状态表 动作名称 电磁铁状态 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 6YA 7YA 8YA 支腿工作 + 支腿不工作 + 上臂上升 + 上臂下降 + 下臂上升 + 下臂下降 + 回转机构工作 + 回转机构不工作 + 122212 4 PpdDp FFD fc （ 4-1） 式中： P1 液压缸工作压力，初算时可选取系统工作压力 pp，取为 16 MPa； P2 液压缸回油腔背压力，初算时，对于 16MPa 的系统可选为 0； d/D 活塞杆直径 与液压缸内径之比，按液压缸的工作压力选定为 0.7； F 工作时的最大外载荷；臂架和作业平台标定载荷的重力之和 (400kg+240kg)10N/kg=6400N; Ffc 液压缸密封处摩擦力，它的精确值不易求得，常用液压缸的机械效率 cm 进行估算。 cmfcFFF （ 4-2） 式中： cm 液压缸的机械效率，一般 cm 0.9 0.97，取为 0.9。 将 cm 值代入式（ 5-6），可求得 FFFfc 1.1（ 4-3） 故，最终可求得液压缸直径 D 为 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 19 114.41.14PFPFD （ 4-4） 液压缸直径详细计算见 5.2.5 2、液压缸工作行程的确定 minmax llS （ 4-5） 式中： maxl 工作时液压缸两铰接点最长距离 minl 工作时液压缸两铰接点的最短距离 4.2.2 液压泵的选型计算 常见的液压泵有三种类型为：齿轮泵、柱塞泵、叶片泵。齿轮泵：简单的 结构、工艺性好、体积 不大 、 维护简便等 优点， 柱塞泵 和 叶片泵： 结构较复杂、价格较高。高空作业车的液压系统中采用齿轮泵即可满足工作的需要，常用系列有 CB、 CBX、CG、 CN 等。 1、液压泵理论流量 Qr 高空作业车液压泵理论流量应按下臂缸上升时间确定。 tVQ vT 60L/min （ 4-6） 式中： V 油缸最大工作容积（ 立方米 ），按下式计算： 32 104 SDV L （ 4-7） S 、 D 均 为下臂液压缸的参数，且其单位均为 m； t 升降时间，由设计要求，一般要求 2010 t m，取 10t s； v 液压泵容积效率， 9.08.0v 。 2、油泵排量 q 310 nQq r mL/r （ 4-8） 式中： Qr 油泵流量， L/min； n 油泵额定转速， r/min。 3、油泵功率 N tnpQN W （ 4-9） nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 20 式中： p 油泵最大工作压力， MPa； Qn 油泵额定流量， m3/s； t 油泵总效率 8.0t。 按以上各式算出 p、 Qr、 q、 N 后，即可从标准油泵系列中选取所需油泵型号。 4.2.3 油箱容积与管路内径计算 1、油箱容 积计算 在低压系统中（ 5.2p MPa）可取： pqV 42 （ 4-10） 在中压系统中（ 3.6p MPa）可取： pqV 75 （ 4-11） 在中高压或高压大功率系统中（ 3.6p MPa）可取： pqV 126 （ 4-12） 式中： V 液压油箱有效容量； qp 液压泵额定流量。 2、油管内径计算 由 31216 10460 10 VdQ T 可得高压管路内径 11 64 VQd T （ 4-13） 式中： QT 油泵理论流量， L/min； V1 高压管路中油的流速 6.31 V m/s。 低压管路内径 22 64 VQd T （ 4-14） 式中： V2 低压管路中油的流速 12 V m/s。 4.2.4 液压系统参数计算 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 21 1、液压缸选型确定 由公式（ 4-4）、（ 4-5）可计算得： （ 1）下臂液压缸 53101614.3 324074.44.4 61 P FD mm 式中： F=上臂重力 +平台载荷重力 9377 mm 查手册，取关门液压缸缸径 D 标准值为 50 mm，活塞行程 S 标准值为 320 mm （ 2）上臂液压缸 2.42101614.3 2 0 34 04.44.4 61 P FD mm 式中 F=上臂重力 +下臂重力 +平台载荷重力 2 8 11 0 2 41 3 0 5m inm a x llS mm 两式中放入 maxl 工作时液压缸两铰接点最长距离； minl 工作时液 压缸两铰接点的最短距离是经过建立模型，按照上下臂所升起的最大和最小度数测量所得。 查液压系统设计手册，取举升液压缸缸径 D 标准值为 50mm，活塞行程 S标准值为 320 mm。 由上述结果，上臂液压缸选取型号为 DG-J50-E1E 的双作用单杆活塞液压缸，下臂液压缸选取型号为 DG-J50-E1E 的双作用单杆活塞液压缸。 4.2.5 液压泵的选型确定 1、液压缸工作容积 V 计算 由公式（ 4-7），可知 55.0104 102 8 15014.3104 36232 SDV L 2、液压泵流量 QT 由公式（ 4-6）可知 06.3129.0 5 5 1.06060 tVQvT L/min 3、液压泵的排量 由公式（ 4-8），可知 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 22 88.1102600 06.310 33 nQq T mL/r 根据以上计算结果，选取 CBK0-1.25 型齿轮泵，其性能参数如下： 额定排量 27.1q mL/r 88.1 mL/r（实需排量） 额定压力 20nPMPa 16 MPa（实际使用油压） 额定转速 3500n r/min 2600 r/min（实际转速） 4.2.6 取力器布置方案及基 本参数选择 常见的取力方式 分类如下： 分动器取力传动轴取力从倒档齿轮取力轴取力从从中间轴末端取力从中间轴齿轮取力上置式轴取力从变速器取力从飞轮后端取力从前端取力发动机取力取力方式分类发动机前端取力是采用液压传动 的特点 ， 用于 远距离输出动力。固此种取力方式经常用在大型的搅拌 车 （如 长头式汽车底盘改装 ）等 。 从 后端取力的特点是取力器不 能被 主离合器影响，传动系统 是跟 发动机直接 联系 ，取力器到工作装置距离 近 、传动系统 简便 可靠、取出的功率大、传动效率高。这种方案 采用比较广泛 ，如 小、中型搅拌车（如平头式汽车改装）等 。 从变速器 轴取力的布置方案又称变速器上置式方案。此 种方案将取力器叠置于变速器之上，用一惰轮与 轴常啮合齿轮啮合获取动力，固需改制原变速器顶盖。此方案 采用广泛 ，如冷藏车、垃圾车等从变速器上端取力。 4.3 本章小结 本章首先对液压系统进行了分析，并且对其主要执行元件进行了计算选型，以使系统能够正常工作，从而使高空作业车能够正常工作。 然后分析高空作业车的支腿机构，预估支腿的横向跨距、纵向跨距以及支撑脚的接地面积；另，本章也分析了取力器的布置，并选适用 的取力器。 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 23 5 高空作业车稳定性能分析 总体设计的 内容 中专用汽车性能参 数计算是主要内容 ，其目的是 检测 整车参数选的是否合理， 性能参数 是否符合要求。基本 性能 的 参数计算 中包括动力性
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