【YY036】高空作业车液压系统设计【机械专业类毕业设计论文】【通过答辩】
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1 高等教育新闻和 006 年 平行数字控制机床的制造业工序的运动仿真 以提高平行工作母机的研究状态为目的 , 本文介绍一个 6 微软 C+用编程接口功能处理三维图形处理库的方法来发展仿真软件。数据流程被呈现。最后，一个奇数叶双曲面体的仿真申请被运行在制造业的程序之前 ; 运动学仿真 展示踪影计划理论基础 制造业指导的可行性。 关键词：运动学仿真 , 平行数字控制机器 , 制造工序 , 运动轨迹 1 介绍 平 行数字控制机床 , 也可称为多轴数字控制机床，虚拟的机器工具和平行的机械手 ,是以一个新颖的非线性工具为基础的非线性斯图尔特机制而且不同于传统的线工具。在过去的十年里 , 工具已经受到很多研究员的注意，并且它的发展和申请取得了很多进步 1,2. 在这期间，平行数字控制母机的运动学仿真系统也已经被发展成实用的工具而且在平行数字控制机床的设计和研究中扮演一个很重要的角色。 运动学仿真现在已经在工具设计的许多方面被应用 ; 举例来说 , 它有能探究空间目标而且搜寻终点的优势 ; 它也能检测有效的计划路径。此外，能通过实时 的碰撞校合和数字控制机床的干涉来确保整个生产单位的安全 3. 在仿真系统的发展上有许多文章。 大部份这些在一个现有的模拟制度上被很快地申请构造 , 但是也带来一些问题 : 极大的发展投资和不可实行的申请在自由的从计划模拟的特征物体痕迹。在提及中与收据控制机器工具申请平行 , 本文介绍利用发展方法微软 C+用编程接口功能处理三维图形处理库的方法来发展运动学仿真的发展方法。 2 一种 6 行数字控制机床的结构 如图 1 所示 , O X Y Z 是移动平台移动坐标。 依照相反的运动学的模型 : +j (1) 从移动坐标中心点到移动坐标起点的矢量。 从静态坐标的起源点到连接处中央点的矢量。 也叫做方向余弦点矩阵。 在过去的十年里 , 斯图尔特坐标的研究已经受到很多的注意并且已经应用在像射击模拟器这样的广泛的各式各样的设备，平行的机械手操作者，工作母机被应用 ,六个自由度坐标测量装置。 在过去十年 , 台研究有受到的很多注意和被申请了在 a 设备广品种 , 譬如飞行防真器 , 平行的机器人操作器 , 机械工具 , 六程度自由同等的测量设备。 以实际条件下，一种 6 行数字控制机床的结构是基于斯图尔特坐标而且有一些潜在的有利的指向。 譬如简单的结构 , 更高的刚度 , 更重的装 2 货能力 , 更加稳定运动学物产。 图 1 6构和矢量描述。 一个 6 平行数字控制工具描绘略图 b. 2. 总体连接 标 3 图 2 模拟系统的主要界面 3 制造业模拟仿真的重要性 6 行数字控制机床的运动被它自己结构特性所限制 : 各条 支架 的长度限制姿势和位置。 球形辅助大量的摇摆角度极限。 因此，平行工作母机的锐利工具一定被放置进特定的工作空间。 然而 , 当制造的时候从复杂的表面的部份释放 , 它难以确定锐利的工具是否安全地放置进了工作空间，而且无论制造业的代码是不是错误的 ,不完全的或不合理的。代码确认 , 包括格式的检查，整体的检查 , 合理的检查，而且在制造工序开始之前完成系统的仿真。 制造业程序被模拟 保证数字控制程序无错误和有能力完成已定路线。 显然地，所有这些程序对平行机工具的产品的实际重要性。 4 仿真软件设计的原则 仿真软件依照 2000窗口下面的 C+开放式绘图介面依照模组设计的原则。依照模组设计的原则 , 系统发展使用物体 保系统的安全性和再现性 ,所有的核心组件使用成份物体模型和数据在系统组件之间的沟通以那为基础沟通成份口。 输入来源计划模拟的痕迹是锐利的工具姿势文件 ,包括锐利工具的笛卡尔坐标点和锐利工具的正常矢量。依照一个线性模仿和时间直线性， 模拟运行过程。在模拟程序不超越任何的被限制的情况的环境之下，运动轨迹文件将会生产被实际使用需要的那些腿的延长量的文件。系统仿真界面的主要界面被显示 ,如图 2所示。 一些主要功能选项被列出 , 像是运动轨迹编程，仿真和延长支架 , 等等。主要的视野框架是一个三维的(3 并行机工具的坚固模型。 在主要视野框架的正确区域上 , 三个副框架从顶端到底部被放置 , 分别地用来观察控制视觉的角度并且表示刀的姿势位置的叁数和那些支架的延长量。 制造过程的模块 仿真 系统被显示在图 3 。 二个核心模块是踪影计划程序模块和制造业处理仿真模块。前者用轨迹追踪归档来提出对 4 应的切割工具位置文件 ; 后者输入切割工具位置文件模仿制造过程。 图 3 6械工具制造业结构处理模仿系 当 动态仿真开始 初始化 , 文件格式模块打开 追踪， 计划 文件并且核对文本 数据 , 接着 配置系统数据 ; 在检查工具 根据数据的 有效性以后 , 系统 根据切削刀具轨迹路线 开始执行 制造过程动态仿真 。在 这个过程 期间 , 系统只检查 工作空间的安全性 。 只要存在约束条件 。 系统便会激活相应的判断功能并执行相应的行动 。于是自动发出警告 来通知用户发生了什么故障以及出现了什么错误。 为了模仿 实际 制造过程 , 一个真正 三维 对象的参量必须 和实际对应的机械加工刀具的参数一致。 所有这数据由系统 访 问 并且 配置 在 参量配置模块 中 。这 些 数据代表 6 实际尺寸 , 譬如 静态工作台上六个 连接中心的绝对坐标值 , 相对移动框架内，动态工作台上六点球体联结中心的坐标值，支架的最初长度，刀柄的直径和长度，球头半径等。 检查模块的作用是检查 追踪 数据的 可靠 性 ，并且 确定 切削刀具的位置是否在工作范围内 。切削点坐标和常矢量方向余弦之间的关系由方程 1决定。根据方程1可以计算移 动工作台的参数，包括六个球体联结中心的坐标，之后计算六个支架的长度，图 4显示了数据流程图。 加工过程仿真模块的 输入源 是切削刀具追踪文件。 这个文件包括 (X 、 Y 、Z) 位置点以及刀具切削 (a, b, c)的 信息 ,此处 X, Y, Z 是 切削刀具点的位置坐标， a, b, c 是可以以三种方向余弦表示的形式。系统将这些数据装载到数据缓冲器，然后交换两个缓冲器。这样加工过程能够动态的显示出来。图 5表示了动态仿真的数据流程图。 5 图 4数据流程图 6 图 5 动态仿真数据流程图 控制文件 , 也 称 做 实用 加工 制造 文件，是数控代码的驱动文件，总之 ，追踪文件是一个含有追踪平面信息的临时中转文件。在检查追踪文件后，能够保证可靠性和正确性。完成动态仿真后，能够证明追踪铣削平面的合理性。然而，实际加工过程需要实用 加工控制文件。根据相应的机床刀具的控制要求。文件格式 I/件和追踪文件一致。图 6显示了 处是静态参数。 图 6 追踪 计划模块是 加工 过程动态仿真的代码模块。选择好实际零件表面后，模块产生切削刀具追踪计划文件。设置步骤如下：选择追踪类型。输入参数，设 置追踪顺序，如此相应的直线模式，边界线模式等等。 设置追踪顺序 ，譬如，相应的直线模式，边界线模式等等。 在所有必需的参数值 设 置 好后 ,模块根据插补精度和方程式 1计算出特定表面的离散点坐标值。这些数据通过图 7所示的特定的数据格式写入追踪文件。 7 图 7 特定数据格式 5 单叶双曲面仿真 单叶双曲面是一种典型的复杂曲面。其方程是 1222222 2） 式中， 8,6,10 仿真步骤如下：设置追踪类型，输入所需参 数，比如速度，插补周期，切削刀具刀柄长度。然后单击追踪、创造文件菜单 产生追踪文件，如图 9所示，在核实文件可靠性后，单击按钮开始加工过程仿真。同时系统从缓冲器得到数据并显示位置，状态，支架的长度。如果追踪文件有错误，系统会检查错误，系统会检查错误并显示信息来告知错误类型和位置。 6 个结论 总之 , 由于非线性关系，相信加工工具的动态控制更加复杂，为了维护 加工过程的安全，在实际加工过程之前。测量与控制代码必须由仿真系统检查。而且，追踪文件的合理性可由仿真系统证明出。 在加工过程中对单叶双曲面应用仿真 使，如果追踪文件会有错误，系统能够发现错误以避免任何故障，这种应用表明了仿真系统的实用价值。 徐 州 师 范 大 学 毕业设计（论文）开题报告及工作实施计划 院 系 机 电 工 程 学 院 专 业 机械设计制造及其自化 年级 、 班级 03 机制 45 姓 名 徐 亚 南 指 导 教 师 蒋 红 旗 开题报告日期 徐州师范大学教务处印制 填 表 须 知 1、开题报告由学生本人领取后 ，在指导教师的指导下填写此表； 2、工作实施计划应由指导教师填写； 3、本表一式三份，一份交院（系）教务部门，一份由教研室保存，一份装订到毕业设计（论文）资料袋中。 一、毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目 空作业车液压系统设计 研 究 方 向 课 题 来 源 国家 部委 省 市 厂矿 自选 备注 课 题 类 型 理论 研究 应用 研究 工程 技术 跨学科 研 究 其他 一、 课题综述及研究意 义 高空作业车作为 一种工程机械设备，目前广泛应用在船舶、建筑、市政建设、消防、港口等行业，有着广阔的发展前景。 我国高空作业机械的生产于 20世纪 70年代末开始起步，发展较快。 现今，高空作业车已发展到其作业高度最高已到达 72m(，且作业车的可靠性、安全性、舒适性、操作方便和简单的直接性等方面都有较大提高。 本课题以徐州海伦哲工程机械有限公司研制开发 “ 为研究对象，对该车上的液压系统 系统进行设计。 此型号高空作业车除高空作业机构外还设有起重装置，一机多用。 液压 系统设计在高空作业车的设 计里占重要地位 ，例如 起重工件装置主要由起升，变幅， 吊臂升缩和回转等机构组成，这些机构都靠液压系统驱动，实现作业要求。 从安全性、可靠性角度看高空车不同于一般的工程机械 , 其特点是作业频率不高 , 负荷较小 , 但要求安全性 , 可靠性较高。因此 , 高空车液压系统应具备紧急停止装置。高空车在各执行机构动作的终点位置设限位装置 , 尤其是对于折叠臂式及混合臂式的高空车应设中臂限位装置 , 以确保整车的稳定性。高空车的变幅系统和伸缩系统的速度必须加以控制 , 以防止产生“超速”现象。在高空车的下车支腿液压系统中 , 还须防止“ 软腿”及“掉腿”现象。 因此，为保证高空作业车的工作稳定、 可靠、安全，作业灵活，效率高，设计出优良的液压系统 就显得尤为重要。 二、课题拟采取的研究方法和技术路线 本课题 “ 高空作业车” 为研究对象，对该车的重要组成部分 统进行设计和研究 ， 以实现高空作业车的工作稳定、可靠、安全。主要研究过程如下： 1、收集、分析、消化原始资料 ， 了解熟悉目前高空作业车液压 系统的现状，控制方法，主要的元器件及有关技术参数分析存在的问题 。 2、液压系统设计 确定液压系统方案 确定液压系统控制方式 液压元器 件的选择和有关计算 3、 绘制标准液压系统工作图 三、主要参考文献 压与气压传动第二版，机械工业出版社， 2005 年 济大学主编，中国建筑工业出版社 1986 年 12 月 单斗挖掘机，机械工业出版社， 1989 年 11 月 液压挖掘机的节能措施， 1986 械工业出版社， 1994 年 10 月 北工业大学机械原理教研室编，高等教育出版社 机械设计手册 1,机械工业出版社 ,2004 年 8 月 机械设计手册 4,机械工业出版社 ,2004 年 8 月 液压元件华中工学院，机械工业出版社， 1984 年 10 月 压元拌手册，冶金工业出版社，机械工业出版社 械工业出版社， 2000 年 5 月 尔滨工业大学液压教研室编 1975 年 10 月 现代工程机械应用技术，长沙，国防科技人学出版社 臻光 械工业出版社， 1993 工程机械 1996 工程机械构造图册 1990 杰 人民交通出版社， 1998 床电器控制技术，机械工业出版社， 2006 J of to n 二、毕 业设计（论文）工作实施计划 （一）毕业设计（论文）的理论分析与软硬件要求及其应达到的水平与结果 本课题 “ 高空作业车” 为研究对象，对该车的重要 组 成部分 统进行设计和研究 。 设计中，首先应分析该型作业车的作业方式、性能指标及各种安全方面的要求，制定出合理的液压系统方案以使工作臂和支腿实现预定的运动，保证作业车安全可靠的运行。要求计算准确、可靠，各元器件选择合理；系统原理图清晰，工作原理明确。 要能综合运用所学理论知识，分析实际问题，并提出解决方案。掌握现代设计的基本理论和方法， 充分利用计算机辅助设计。 提高资料情报的收集整理能力，充分发恽图书资料的作用。 加强英文资料的收集翻译能力，至少能阅读并翻译一篇以上的与本课题有关的英文文献。 （二）毕业设计（论文）工作进度与安排 起讫日期 工 作 内 容 和 要 求 备 注 定设计题目、填写立题卡和开题报告 阅资料，明确设计方向，有完整的思路 成液压部分相关参数的确定和元 器件型号的选择 成液压系统图 成毕业论文 理资料准备答辩 设计说明书 三、对开题报告的审阅意见 指导教师综合意见 课题以 “ 高空作业车” 为研究对象，对该车的 液压 系统进行设计和研究， 首先分析该型作业车的作业方式、性能指标及各种安全方面的要求，制定出合理的液压系统方案以使工作臂和支腿实现预定的运动，保证作业车安全可靠的运行。 课题在选题上贴近生产实际，有一定的生产应用价值。课题难度适中，研 究内容清楚明确；所采用的研究方法和技术路线切实可行；工作进度安排详细合理。 同意开题！ 指导教师（签名） 年 月 日 开题报告审议意见 教研室主任（签名） 年 月 日 院 系 意 见 教 学 院 长（签名） 年 月 日 高空作业车液压系统设计 摘要 高空作业车是将高空作业人员和必要的工具送至空中，并提供工作人员空中作业场所的机械。起重机是一种能在一定范围内垂直起升和水平移动物品的机械，动作间歇性和作业循环性是起重机工作的特点。 本次设计以徐州海伦哲工程机械有限公司研制开发的“ 研究对象，对该车上的液压系统进行设计。 此型号高空作业车除高空作业机构外还设有起重装置，一机多用。 高空作业部分主要是指控制上下臂变幅运动的液压缸，控制上下臂回转运动的液压马达。起重部分主要是控制伸缩臂伸缩运动的液压缸， 以及控制起重钢丝绳收进放出的液压马达。本文 着重高空作业机构的变幅液压缸和回转液压马达设计，简略起重机构。文中详细记录了高空作业机构上臂液压缸的设计过程 ,简略设计下臂液压缸以及起重机构部分的伸缩液压缸 ;记录了高空作业部分回转机构的液压马达和起重部分起升机构的液压马达的设计选型过程，以及液压泵，油箱的选型过程。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；起重机构；液压传动系统设计；液压缸；液压马达 he of to is a of be in to to to a by of is a to to is a of of an a to of to a to an is a of to of in in of to an to of to to to of to a in a a in of 目录 摘要 1 2 前言 3 第 1 章 绪论 4 空作业车的发展状况 4 题的来源和意义 4 本参数及主要技术性能指标 5 第 2 章 液压系统设计 8 压系统的构成 8 压系统设计概述 8 计依据 8 要机构简述 9 要工作机构液压回路设计 10 空作业车起升机构的液压回路设计 10 空作业车吊臂伸缩机构液压回路设计 12 空作业车回转机构液压回路 12 空作业车变幅机构液压回路设计 13 体液压回路设计 14 第 3 章 高空作业部分液压系统的设计计算 18 臂油缸的设计 18 定液压缸类型和安装方式 18 定液压缸的主要性能参数和主要尺寸 18 臂油缸的设计计算 23 定液压缸类型和安装方式 23 定液压缸的主要性能参数和主要尺寸 23 转机构液压马达设计 28 矩计算 28 第 4 章 起重机构的液压部分设计 31 缩机构液压缸设计 31 定液压缸类型和安装方式 31 定伸缩液压缸的主要性能参数和主要尺寸 31 升机构液压马达设计计算 34 第 5 章 液压泵的确定 36 压泵的主要技术参数 36 要技术参数 36 种泵的比较 36 压泵的确定 37 箱的选择 39 第 6 章 支腿液压回路简介 40 总结 41 后记 42 参考文献 43 徐州师范大学机电工程学院毕业设计（论文）立题卡（理工类） 机 电 院（系） 机械制造及自动化 专业 班级 03机制45班 课题名称高 空 作 业 车 的 液 压 系 统 设 计主要内容以徐州海伦哲工程机械有限公司研制开发 “GKZ14型高空作业车” 为研究对象，对该车上的液压系统设计。指导教师及职称负责指导教师蒋红旗参加指导教师蒋红旗学生人数1人学生姓名徐亚南毕业设计周数9课题类型设计型是计算型实验型教学型课题来源科研纵向生产实践是自拟实验室建设横向同课题学生分工形式主要内容不同内容参数不同各做课题不同部分课题内容差异程度约80约604020课题对学生综合能力培养计算机应用完成全部程序完成部分程序应用已有程序上机时数机型设计绘图0号图纸1号图纸2号图纸3号图纸4号图纸总张数张1 张1 张张张实验及调研毕 业 实 习 环 节实 验 研 究调 查 研 究有无独立完成参加完成有无周100周无文献阅读及外文应用训练中文篇外文篇文献翻译英文摘要课题总工作量适 当偏 多是偏 少课 题 难 度适 当偏 难是偏 易教研室审查意见系（部）审核意见备 注说明：（1）空格内打或填上数字等 负责指导教师 日期 （2）本卡一式3份，指导教师、院（系）和教务科各一份 教研室 主任 日期 教 学 院 长 日期 徐州师范大学本科生毕业设计 高空作业车液压系统设计高空作业车液压系统设计摘要高空作业车是将高空作业人员和必要的工具送至空中，并提供工作人员空中作业场所的机械。起重机是一种能在一定范围内垂直起升和水平移动物品的机械，动作间歇性和作业循环性是起重机工作的特点。本次设计以徐州海伦哲工程机械有限公司研制开发的“GKZ14型高空作业车”为研究对象，对该车上的液压系统进行设计。此型号高空作业车除高空作业机构外还设有起重装置，一机多用。 高空作业部分主要是指控制上下臂变幅运动的液压缸，控制上下臂回转运动的液压马达。起重部分主要是控制伸缩臂伸缩运动的液压缸，以及控制起重钢丝绳收进放出的液压马达。本文着重高空作业机构的变幅液压缸和回转液压马达设计，简略起重机构。文中详细记录了高空作业机构上臂液压缸的设计过程,简略设计下臂液压缸以及起重机构部分的伸缩液压缸;记录了高空作业部分回转机构的液压马达和起重部分起升机构的液压马达的设计选型过程，以及液压泵，油箱的选型过程。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；起重机构；液压传动系统设计；液压缸；液压马达AbstractThe aerial platform vehicle sends high rise operation personnel and the tool of the necessity to the air, and provide the staff member with the high rise operation amenity machine.The derrick is a kind of machine that cans be perpendicular in the certain scope to rise to rise to move a product with level, the action by fits and starts and the homework circulation are the characteristicses of the derrick work, can press the main use and the structure characteristic classification. The high rise operation mechanism mainly is the fluid cylinder that the control points a top and bottom arm to luffe, and the hydranlic moter to control top and bottom arm turns around.Jack mechanism mainly is a control flexible sport of flexible arm of the liquid press an urn, rise a heavy steel wire rope to accept into let out of the liquid press motor.This text emphasizes high rise operation mechanism to become a liquid to press an urn and turns round design, Chine is a jack mechanism slightly.Recorded high empty homework organization parts of upper arm liquids to press the design process of the urn in detail in the text, Chien designed slightly the arm liquid press the flexible liquid of the urn and the jack mechanism part to press an urn.It recorded high rise operation mechanism to turn round the liquid of the organization to press motor and rise heavy part to rise to rise the design that the liquid of the organization presses motor to choose a process in the text, and the liquid press a pump, the fuel tank chooses a process.Base on the system component parameter in hydranlic , completed the designion and calculation of the hydranlic system.Keywords: aerial platform vehicle;jack mechanism ;hydranlic system design;fluid cylinder;hydrauhc motor.前 言高空作业车和起重机都广泛应用在船舶、建筑、市政建设、消防、港口等行业，有着广阔的发展前景。本次设计以徐州海伦哲工程机械有限公司研制开发 “GKZ14型高空作业车” 为研究对象，对该车上的液压系统进行设计。此型号高空作业车除高空作业机构外还设有起重装置，一机多用。液压传动是以流体（液压液）作为工作介质对能量进行传递和控制的一种传动形式，对于机械传动来说，它是一门新技术。但如从1650年帕斯卡提出静压传递原理，1850年开始英国将帕斯卡原理先后应用于液压起重机、压力机等算起，也已有二三百年的历史了。而液压传动在工业上的真正推广使用，则是在20世纪中叶以后的事。近几十年来，随着微电子和计算机技术的迅速发展，且渗透到液压技术之中并与之紧密结合，使其应用领域遍及到各个工业部门，已成为实现生产过程自动化、提高劳动生产率等必不可少的重要手段之一。本文共分六章，主要内容有：高空作业车发展状况；课题来源；液压系统设计概述；液压系统的构成；主要工作机构液压回路的设计；整体液压回路设计；上臂油缸的设计计算；下臂油缸的设计计算；回转机构液压马达设计；伸缩机构液压缸设计；起升机构液压马达设计计算等。其中着重高空作业机构的变幅液压缸和回转液压马达设计，简略起重机构的伸缩液压缸和起升液压马达。液压部分的设计计算主要要考虑动作的实现、泄漏、安全、经济性等方面的问题，由于时间能力等方面的限制，在此次实际过程中考虑的问题不是很周全。在设计过程中，以机械设计手册4、起重机设计手册为根本，参考相关方面的教材、书籍以及论文。在此次设计中，遇到很多问题，动作的实现，油路的设计，液压马达转矩的计算等，在指导老师蒋红旗老师的指导和帮助下，顺利解决了这些问题，在此谨致忠心的感谢。 由于学生水平有限，本文错误之处和不妥之处必定不少，敬请老师批评指正。第1章 绪 论1.1 高空作业车的发展状况高空作业车是用于电力、通信线路工程安装和维修的专用车辆。作为一种工程机械设备，目前广泛应用在船舶、建筑、市政建设、消防、港口等行业，有着广阔的发展前景。我国高空作业机械的生产于20世纪70年代末开始起步，发展较快。现今，高空作业车已发展到其作业高度最高已到达72m(BRONTO公司生产)，且作业车的可靠性、安全性、舒适性、操作方便和简单的直接性等方面都有较大提高。在高空作业车辆中,空中作业的人机安全是十分重要的。随着经济技术的快速发展，国内外起重机市场对起重机大型产品的需求越来越大；我国近几年来通过实行积极的财政政策和内需拉动等手段，加强和改善宏观调控，集中必要力量建设一批大型工程，液压汽车起重机和高空作业车将有广阔的应用前景，将产生巨大的社会经济效益。目前国内使用的高空作业车大多采用吊篮式车辆, 工作时需设有专用支腿, 且在设计中必须考虑其稳定性。而直升式高空作业车无需专用支腿, 工作相对稳定可靠, 已逐步在城市的通信、电缆的安装和维护作业中得到应用1。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。1.2 课题的来源和意义本课题以徐州海伦哲工程机械有限公司研制开发 “GKZ14型高空作业车” 为研究对象，对该车上的液压系统进行设计。此型号高空作业车除高空作业机构外还设有起重装置，一机多用。液压系统设计在高空作业车的设计里占重要地位，例如起重工件装置主要由起升，变幅，吊臂升缩和回转等机构组成，这些机构都靠液压系统驱动，实现作业要求。液压系统元件的类型可分为动力元件，控制元件，执行元件，辅助元件等2。随着经济技术的快速发展，国内外起重机市场和高空作业车市场对这两种产品的需求越来越大，我国近年来通过实行积极的财政政策和内需拉动等手段，加强和改善宏观调控，集中必要力量建设一批大型工程，“GKZ14型高空作业车”将有广阔的应用前景，将产生巨大的社会经济效益。液压系统设计在整个高空作业车的设计里具有重要的意义，它使整个机器实现自动化。其中安全性等方面的考虑，设计更是减少了故障的发生，相当程度上确保运行该高空作业车的工人的安全。1.3 基本参数及主要技术性能指标作业车行驶状态主要技术参数（表一）：类别项目单位数值江铃（五十铃）跃进尺寸参数总长7170总宽19421952总高2860质量参数乘坐人数（含驾驶员）人6总质量43705020轴荷 前桥 17201980后桥26503040 行驶参数 最高行驶速度 9080纵向通过角27横向通过角17最小离地间隙190 接近角2230离去角1213 （表一）作业车作业状态主要技术参数（见表二）：类 别项 目单 位数 据主要性能参数平台额定载荷200平台最大作业高度14平台最大作业高度时作业幅度1.9平台最大作业幅度5.6平台最大作业幅度时作业高度7.7最大起重量1300最大起升高度9回转速度0-2支腿收放时间收80放80下臂变幅时间40上臂变幅时间40伸缩臂全伸时间30单绳起升速度0-40 (表二)高空作业车平台作业工作状态图：（图1.1）第2章 液压系统设计2.1 液压系统的构成 GKZ系列车型采用折叠式工作臂结构，工作装置为液压驱动，360全回转。除高空作业机构外，GKZ系列车型还设有起重装置，一机多用。该系列车分为底盘（简称下车）和起重工作装置、高空作业装置（简称上车）两大部分。底盘的作用在于转移整机装置的作业场所，在起重或高空作业时用于支承上车，保持整机的稳定。起重工作装置和高空作业装置主要由起升、变幅、吊臂伸缩和回转等机构组成，起升机构和吊臂伸缩机构属于起重装置部分, 变幅机构和回转机构属于高空作业装置部分，这些机构都靠液压系统驱动，实现作业要求。液压系统元件按构成类型可以分为动力元件、执行元件和辅助元件等。在此次液压系统设计过程中，将构成作业车主要工作机构的液压回路分成起升机构、变幅机构、回转机构、吊臂伸缩机构和支腿收放这几部分。其中起升机构和回转机构由液压马达控制，吊臂伸缩机构和上下吊臂的变幅由液压缸控制,在此次设计中主要是对这两部分进行液压设计，而支腿是用于支撑整机，同时调整整机平衡，支腿收放部分的液压设计在此次设计中不加以考虑。2.2液压系统设计概述 液压系统有传动系统和控制系统之分,本次设计中所说的系统设计主要是针对传动系统设计而言,主要是确定整个高空作业车的液压回路,以及其间主要执行元件、控制元件等的主要尺寸和基本性能参数。其实从结构组成和工作原理来看，传动系统和控制系统并无本质上的区别，仅仅一类以传递动力为主，追求传动特性的完善，其执行元件用来驱动某个控制元件的操纵装置（例如液压泵、液压马达的变量机构、控制阀的阀心等）而已。因此，传动系统的设计内容和方法只需略做调整，即可直接用于控制系统的设计。 系统的设计除应满足主机要求的功能和性能外，还必须考虑符合质量轻、体积小、成本低、效率高、结构简单、使用维护方便等一般要求及工作可靠这一特别重要的要求。 系统设计的出发点，可以是充分发挥其组成元件的工作性能，也可以是着重追求其工作状态的绝对可靠。前者着眼于效能，后者着眼于安全；实际的设计工作则常常是这两种观点不同程度的组合，考虑具体要求不同而有所侧重3。2.3 设计依据 此次液压系统设计以徐州海伦哲工程机械有限公司研制开发 “GKZ14型高空作业车” 为模版，主要依据机械设计手册4里液压传动系统设计步骤和方法4，以及起重机机设计手册里起重机液压部分设计步骤和方法。2.4 主要机构简述一 高空作业工作臂 高空作业工作臂包括上臂和下臂。行驶状态时，两节工作臂折叠在一起，进行高空作业时，两节工作臂分别由上下臂油缸举升伸展至一定角度，将工作人员送至工作位置。上臂和下臂、下臂和转台铰接处设有专门的滑动轴承,保证工作臂转动时阻力小,运动平稳。二 起重工作臂 起重工作臂由基本臂和伸缩臂组成。高空作业工作臂兼做起重基本臂。伸缩臂由伸缩油缸控制，不工作时，回缩至基本臂内部，进行起重作业时，伸缩臂根据需要的起重幅度和起升高度进行伸缩。三 工作平台（工作吊篮） 工作平台的作用是将高空作业人员和必要的工具送至空中，并作为工作人员空中作业的场所。GKZ系列车型的工作平台采用钢管焊接框架结构，周围设有护栏，右侧护栏开有侧门，方便人员进出，平台底板采用防滑的花纹铝板，平台周圈下部设有护围，防止工具和其它物品掉落。四 回转机构 回转机构由液压马达、回转减速机以及回转小齿轮、回转支承等组成。进行回转时，液压马达输出动力，通过回转减速机减速后带动输出轴上的小齿轮旋转，小齿轮与回转支承的齿圈啮合，由于回转支承的齿圈与车架刚性连接，因而回转减速机带动与之相连的转台回转。五 起升机构 起升机构由液压马达和起升减速机组成。其工作原理是：起升液压马达驱动起升减速机旋转，带动滚筒将钢丝绳收进或放出，实现重物的提升和下降。六 动力系统 GKZ系列作业车高空作业和起重作业动力源为底盘发动机，其动力由取力器从底盘变速箱取出。取力器和变速箱之间的动力传递由机械式操纵系统控制，平时取力器与变速箱取力齿轮处于断开状态，当进行高空作业或起重作业时，操纵拉杆使取力器的滑移齿轮与变速箱的输出取力齿轮啮合，取力器输出轴带动油泵工作，从而将发动机的机械能转为液压能，为系统提供动力。 在行驶状态时，务必将取力器脱开。七 中心回转接头 中心回转接头由导电滑环、液压滑环两部分组成，它的作用是当作业车进行回转动作时，作业车转动部分与固定部分的电路及液压油路始终畅通。八 液压系统 液压系统采用定量齿轮泵供油，系统工作压力为16MPa，油路中设有安全溢流阀，保证系统安全。 液压系统通过电液比例流量阀对工作臂油缸、回转马达和卷扬马达供油，供油量大小由比例阀控制，输出流量和负荷变化无关，可使系统达到稳定的工作速度，并且能够实现无级调速。系统工作压力由电磁溢流阀调定。 支腿的收放由下车多路换向阀控制，下车多路换向阀可对个支腿的进回油分别控制，因此各支腿的伸缩量均可单独调节，使作业车能适应不同的路面状况。 为了增加液压系统的安全性，在下车附设了手动泵作为应急液压源，当主动力源发生故障时，可用手动泵压杆操纵手动泵收回工作臂。九 电器系统 电气系统包括示廊灯、警示灯、照明灯（可选件）等灯具、上臂限位系统、下臂限位系统、上下车互锁系统、蜂鸣器、转台控制箱和吊篮控制箱等部分。 示廊灯和汽车行车灯并联，表示该车的轮廓。警示灯为夜间工作时显示吊篮位置，提醒过往车辆和行人。照明灯在夜间工作时起照明作用。 当支腿油缸支起，下臂离开原始位置后，系统自动切断支腿油缸的回油油路，确保高空作业时支腿油缸不会因误操作而收回。 上、下臂限位行程开关限制上、下臂最大仰角，当工作臂举升至最大仰角时，行程开关自动接通蜂鸣器，提醒操作者注意，同时系统切断油缸进油路，使工作臂不能继续举升，但工作臂的下落不受影响。 蜂鸣器受蜂鸣器按钮和上、下臂限位行程开关控制，在作业车开始作业及工作臂处于极限位置时起警示作用。 转台控制箱与吊篮控制箱的设置，使得全车即可在转台处操作，又可在吊篮处操作，两处操作具有互锁功能，不能在两处同时对高空作业车进行操作。2.5 主要工作机构液压回路的设计2.5.1高空作业车起升机构的液压回路设计(1) 动作分析 起升机构由液压马达和起升减速机组成。起升液压马达驱动起升减速机旋转，带动滚筒将钢丝绳收进或放出，实现重物的提升和下降。(2) 液压回路设计 (图2.5.1)1液压泵；2油缸；3换向阀；4梭阀；5单向节流阀；6-制动器液压缸；7平衡阀；8起升机构液压马达。换向阀：利用阀心在阀体中的相对运动，使流液的通路接通、关断，或改变流动方向，从而使执行元件启动、停止或改变运动方向。梭阀：梭阀相当于有两个单向阀组合而成，有两个输入口和一个输出口，在液压回路中起逻辑“或”的作用。单向节流阀：正向流动时起单向阀作用，反向流动时起节流阀作用。平衡阀：可使运动速度不受载荷变化的影响，保持稳定，附加的单向阀功能，密封性好，在管路损坏或制动失灵时，可防止重物自由下落造成事故。制动器：制动器一般都采用常闭式，即向制动器供压力油时，制动器打开，反之，则在弹簧力作用下使马达制动5。以下开始分析动作控制过程： 如图(2.5.1)所示，换向阀3置于右位时，压力油经梭阀4、单向节流阀5进入制动器液压缸6，制动器松开。液压油同时经平衡阀7中的单向阀进入起升机构液压马达8，驱动其转动，使吊重起升。靠单向节流阀5的节流作用，制动器松开较起升机构液压马达旋转滞后，避免吊重在起升驱动力矩未充分建立前下溜（“溜钩”）。 换向阀3置于左位时，液压油直接进入起升机构液压马达的另一腔，同时经梭阀4、单向节流阀5进入制动器液压缸6，松开制动器，液压马达反转，吊重放下。此时，平衡阀7的远控口受到压力油的作用，推动平衡阀的阀芯，调节其开度，使吊重平稳下落。 换向阀3处在中位时，整个回路卸荷，制动器液压缸6在自身弹簧和单向节流阀5的作用下迅速刹住液压马达。这样，即使液压马达有内泄露也能保证吊重被迅速制动住，实现空中可靠悬停或就位。(3) 优缺点分析 这种液压回路只能靠调节发动机转速和换向阀开度的节流作用来调速，调速范围小，能耗大，但它简单，容易配置，适宜用于这种中小型起重车。2.5.2高空作业车吊臂伸缩机构液压回路设计(1) 动作分析该高空作业车工作下臂兼做起重基本臂，伸缩臂由伸缩油缸控制，不工作时，回缩至基本臂内部，进行起重作业时，伸缩臂根据需要的起重幅度和起升高度进行伸缩。该伸缩臂式起重机可采用单液压缸或双液压缸变轴，变幅机构由液压马达驱动，其液压回路与起升机构相同。(2) 液压回路设计此处吊臂伸缩机构的液压回路设计省略。2.5.3高空作业车回转机构液压回路(1) 动作分析 进行回转时，液压马达输出动力，通过回转减速机减速后带动输出轴上的小齿轮旋转，小齿轮与回转支承的齿圈啮合，由于回转支承的齿圈与车架刚性连接，因而回转减速机带动与之相连的转台回转6。(2) 液压回路设计 （图2.5.2）电磁换向阀：电磁换向阀借助于电磁铁吸力推动阀心动作来改变流液流向。梭阀：梭阀相当于有两个单向阀组合而成，有两个输入口和一个输出口，在液压回路中起逻辑“或”的作用。单向节流阀：正向流动时起单向阀作用，反向流动时起节流阀作用。制动器：制动器一般都采用常闭式，即向制动器供压力油时，制动器打开，反之，则在弹簧力作用下使马达制动。控制过程分析如下：如图(2.5.2)所示，换向阀置于右位时，压力油经梭阀进入制动器液压缸，制动器松开。液压油同时经平衡阀中的单向阀进入回转机构液压马达，驱动其转动，使吊臂回转。 换向阀置于左位时，液压油经单向节流阀进入回转机构液压马达的另一腔，同时经梭阀进入制动器液压缸，松开制动器，液压马达反转。 换向阀处在中位时，整个回路卸荷，制动器液压缸在自身弹簧的作用下迅速刹住液压马达。这样，即使液压马达有内泄露也能保证吊臂被迅速制动住13。2.5.4高空作业车变幅机构液压回路设计(1) 动作分析行驶状态时，两节工作臂折叠在一起，进行高空作业时，两节工作臂分别由上下臂油缸举升升展至一定家度，将工作人员送至工作位置。上臂和下臂、下臂和转台铰接处均设有专门的滑动轴承，保证工作臂转动时阻力小，运动平稳。(2) 液压回路设计： (图2.5.3)电磁换向阀：电磁换向阀借助于电磁铁吸力推动阀心动作来改变流液流向。平衡阀：可使运动速度不受载荷变化的影响，保持稳定，附加的单向阀功能，密封性好，在管路损坏或制动失灵时，可防止重物自由下落造成事故。以下简述动作分析过程： 因为上下臂的液压设计很相似，所以分开分析。先看左边液压缸的控制过程。如上图所示，当电磁换向阀置于左位时，油液经过左边单向节流阀的单向阀部分到达平衡阀，再经过平衡阀到液压缸的左腔，推动活塞杆向外运动。而右腔的油液则从右边的平衡阀到右边的节流阀再流出。当电磁换向阀置于右位时，油液经右边的单向节流阀和平衡阀到达液压缸的右腔，推动活塞杆向左运动，左腔的油液的经左边的平衡阀和单向节流阀流出。当电磁换向阀处于中位时，液压缸不运动13。 右边液压缸的控制过程如上。2.6 整体液压回路设计 结合以上能满足起升机构、变幅机构、回转机构、吊臂伸缩机构动作要求的液压回路,完成整体液压回路设计。如下图（2.6.1）所示,分析运动控制过程。 (图2.6.1)总图分析： 图中虚线部分是属于控制油路。联结两个液压马达然后通回油箱的虚线是防止泄漏的。由于液压马达本身没有密封装置，它靠马达外壳将泄漏的液压油聚集起来，然后通过细管送回油箱。单向节流阀，正向流动时起单向阀作用，反向流动时起节流阀作用。流液正向通过时可以顺利通过该阀，反向通过时，则可根据调节节流阀节流口面积的方法来控制通过阀的流量，从而达到控制液压缸和液压马达运动速度的目的。在系统图中，高空作业部分的变幅机构和回转机构回路上都安装了单向节流阀，主要是基于安全方面的考虑控制速度。例如当工作人员在高空作业篮内，上臂起升和下降时，如果速度高将会十分危险，通过节流阀的调速后则可以使作业篮平稳缓慢的上升和下降。这部分结构主要是一个电磁式两位四通阀和一个先导式溢流四通阀。按下手柄时，两位四通阀置于右位，由于阀端被堵，此油路不同；通常情况下，两位四通阀置于左位，则H型阀口使回路通顺，即使先导溢流阀的远程控制口接回了油箱。这是，泵输出的油液在很低的压力下通过阀口流回油箱实现卸荷作用。在整个液压系统图中，起重结构部分的动作是靠手动控制的，而高空作业部分的机构是靠电动控制的。当该两位四通阀位于右位时，由于油路不同，油液会绕过此机构到达高空作业机构，实现高空作业部分的动作。当该两位四通阀位于左位时，油路卸荷，油液直接流回油箱则相当于是高空作业机构的总开关没有开启，高空作业部分不能动作。此手动二位四通阀同时还有安全保护的作用。当高空作业部分出现故障时，可以按动手柄使二位四通阀置于左位，油路卸荷，高空作业部分不能动作。高空作业部分具体动作时还必须使变幅机构和回转机构的三位四通电磁阀通电7。中心回转接头。中心回转接头由导电滑环、液压滑环两部分组成，它的作用是当作业车进行回转动作时，作业车转动部分与固定部分的电路及液压油路始终畅通。压力表。 电磁换向阀。通电时油路导通，不通电时，油路不导通。是高空作业机构的总开关。只有它通了电，高空作业机构才可能动作。 安全阀,保证系统压力稳定.当压力过大时,油液会溢流。第3章 高空作业部分液压系统的设计计算高空作业部分主要由变幅机构和回转机构构成，其中，变幅机构主要是指上下臂液压缸。上臂液压缸是联结上臂和下臂铰点的液压缸，它主要控制上臂的上升，下降动作。下臂液压缸是指下臂与支架之间的液压缸，它主要用于控制下臂的上升和下降动作。而回转机构主要是控制上下臂的回转动作，主要用一个液压马达来实现回转8。以下，就主上臂油缸，下臂油缸及控制回转的液压马达进行设计计算。3.1上臂油缸的设计 设液压缸单活塞杆双向运动时的负载力相同,不记执行件质量。液压系统工作压力为P=16MPa。3.1.1 确定液压缸类型和安装方式根据主机的运动要求,按机械设计手册4表23.639,选择液压缸类型为单杆活塞式双作用液压缸4。下图为单杆活塞式双作用液压缸示意图： （图3.1.1）此类液压缸特点为活塞双向运动产生推、拉力。活塞在行程终了时不减速。 将缸体固定，活塞杆运动，按机械设计手册4表23.640 液压缸的安装方式，选择合适的安装方式4。考虑机构的结构要求，上臂起升、下降时液压缸的活塞杆进行伸缩实现运动需求。查机械设计手册4表23.6-40 液压缸的安装 (P23-176)选择耳环型安装方式，这种安装方式使液压缸在垂直面内可摆动,满足上臂动作要求4。3.1.2 确定液压缸的主要性能参数和主要尺寸根据主机的动力分析和运动分析,确定液压缸的主要性能参数和主要尺寸1) 液压缸内径D的计算 根据载荷力的大小和选定的系统压力来计算液压缸内径D 计算公式： =3.57 （3.1）式中 -液压缸内径（m）； -液压缸推力（kM）； -选定的工作压力（MPa）。其中的计算过程如下： 当高空作业车上下臂处于如下状态时，如图3.1.2。上臂液压缸所受的力最大，即液压缸具备的最大力必须大于此时的力。 ( 图3.1.2) 有: （3.2）其中:-上臂自重,由计算为7.5310。 -上臂长度，为5.950m。 -高空作业车吊篮最大承受力，由计算知为2.0。-点到力的垂直距离，由计算得=1.796m。代入公式(3.2)得: 将,代入式(3.1),得: 按机械设计手册4表23.6-33给出的缸筒内径尺寸系列圆整成标准值4。 表23.6-33 液压缸内径尺寸系列 (摘自GB/T23481993) () 840125（280）1050 （140）3201263160（360）1680（180）40020（90）200（450）25100（220）50032（110）250 (表三)即取:2)活塞杆直径的计算 根据速度比的要求来计算活塞杆直径 (3.3)式中 -活塞杆直径(); -液压缸直径(); -速度比 -活塞杆的缩入速度; -活塞杆的伸出速度。此处，取液压缸的往复运动速度比为1.46,由机械设计手册4表23.6-57(P23-191)4查得: (3.4)将代入式(3.4) 得: 查机械设计手册4表23.6-34 液压缸活塞杆外径尺寸系列（摘自GB/T2348-1993）4 表23.634 液压缸活塞杆外径尺寸系列 (摘自GB/T 23481993) ()420561605226318062570200828802201032902501236100280144011032016451253601850140(表四)取液压缸活塞杆外径尺寸如下： 。3)液压缸行程的确定 由于上下臂工作状态最大夹角为,如下图所示： （图3.1.3）上下臂铰点位置如上所示,代入数据可求出线段的长度,由此长度计算上臂油缸的最大行程,计算过程如下: 查机械设计手册4表23.6-35 液压缸活塞行程第一系列()4。 表23.635 液压缸活塞行程第一系列() 摘自(GB23491980)2550801001251602002503204005006308001000125016002000250032004000(表五)由以上条件取S值如下: 。4)液压缸结构参数的计算(1)缸筒壁厚的计算按薄臂筒计算: （3.5）式中 -液压缸缸筒厚度(); -试验压力()。取，即，。 -液压缸内径（m）； -刚体材料的许用应力（），取。代入式（3.5）中，得： （2）缸体外径的计算 (3.6)代入数据得: 查机械设计手册4表23.6-60(P23-192)圆整液压缸外径为1054。（3）流量的计算由原始数据得,上臂的变幅时间小于等于40,且由上面计算可知液压缸活塞杆的行程为1000,则,液压缸活塞杆运动的最小速度13。查机械设计手册4表23.4知:,取最大为0.12。即，液压缸活塞杆运动的最大速度为： 则液压缸流量 3.2下臂油缸的设计计算 设液压缸单活塞杆双向运动时的负载力相同,不记执行件质量。液压系统工作压力为P=16MPa。3.2.1 确定液压缸类型和安装方式根据主机的运动要求,按机械设计手册4表23.639,选择液压缸类型为单杆活塞式双作用液压缸。此类液压缸特点为活塞双向运动产生推、拉力。活塞在行程终了时不减速。 与上一个液压缸相似，查机械设计手册4表23.6-40 液压缸的安装 (P23-176)选择耳环型安装方式4，这种安装方式使液压缸在垂直面内可摆动,满足下臂动作要求。3.2.2确定液压缸的主要性能参数和主要尺寸根据主机的动力分析和运动分析,确定液压缸的主要性能参数和主要尺寸:1) 液压缸内径D的计算 根据载荷力的大小和选定的系统压力来计算液压缸内径D 计算公式： =3.57 （3.7）式中 -液压缸内径（m）； -液压缸推力（kM）； -选定的工作压力（MPa）。其中的计算过程如下： 当高空作业车上下臂处于如下状态时，如图3.2.1。上臂液压缸所受的力最大。此时，上下臂夹角为，下臂水平放置，上臂抬起与下臂成夹角。 ( 图3.2.1) 把上下臂当成一个整体，将所受力对点取矩9，得： （3.8）其中: -上臂自重,由计算为7.5310。 -高空作业车吊篮最大承受力，由计算知为2.0。-下臂自重,由计算知其值是。 -点到力的垂直距离。 -点到上臂重力的垂直距离。 -点到下臂重力的垂直距离。 -最大起重量，由计算得。 -点到力的垂直距离，为5.6。已知上下臂夹角为，上臂长为5.950,下臂长为5.6,且已知上下臂上各铰点位置,通过计算得: ; 。其中为点到力的垂直距离，计算过程如下所示：已知尺寸如下图（3.2.2）所标示18。 (图3.2.2)由此计算得: 。将所得数据代入公式(3.8)得: 将,代入式(3.7),得: 按机械设计手册4表23.6-33(P23-173)给出的缸筒内径尺寸系列圆整成标准值。即取：。2)活塞杆直径的计算 根据速度比的要求来计算活塞杆直径 (3.9)式中 -活塞杆直径(); -液压缸直径(); -速度比 -活塞杆的缩入速度; -活塞杆的伸出速度。此处，取液压缸的往复运动速度比为1.46,由机械设计手册4表23.6-57(P23-191)4查得: (3.10)将代入式(3.4) 得: 查机械设计手册4表23.6-34 液压缸活塞杆外径尺寸系列（摘自GB/T2348-1993）4取液压缸活塞杆外径尺寸如下： 3)液压缸行程S的确定 首先计算下臂升至最大角时，下臂铰点与底盘铰点之间的距离10。如下图所示： (图3.2.3) 如上图(3.2.3)所示，由计算得下臂升至最大角时，下臂铰点与底盘铰点之间的距离为：。查机械设计手册4表23.6-35 液压缸活塞行程第一系列(),由以上条件取S值如下: 。4)液压缸结构参数的计算(1)缸筒壁厚的计算4按薄臂筒计算: （3.11）式中 -液压缸缸筒厚度(); -试验压力()。取，即，。 -液压缸内径（m）； -刚体材料的许用应力（），取。代入式（3.5）中，得： （2）缸体外径的计算 (3.12)代入数据得: 查机械设计手册4表23.6-60(P23-192)取液压缸外径为2004。（3）流量的计算由原始数据得,下臂的变幅时间小于等于40,且由上面计算可知液压缸活塞杆的行程为800,则,液压缸活塞杆运动的最小速度13。查机械设计手册4表23.4知:,取最大为。即，液压缸活塞杆运动的最大速度为： 则液压缸流量 3.3回转机构液压马达设计3.3.1 转矩计算17 (图3.3.1)其中，-平台最大载荷； -上臂和下臂总重。查机械设计手册3表1.120 物体的摩擦系数12 取：摩擦系数。如上图(3.3.1)所示，力对支架中心点取矩，得： 力对支架中心点取矩，得： 查机械设计手册4表23.6-3 各种液压马达的适用工况和应用范围,选取适合的液压马达类型4。 表23.6-3 各种液压马达的适用工况和应用范围马达类型适用工况应用范围齿轮马达结构简单,制造简单,但转速脉动性较大,齿轮马达负载转矩不大,速度平稳性要求不高,噪声限制不严,适用于高转速低转矩情况下。钻床，通风设备叶片马达结构紧凑，外型尺寸小，运动平稳，噪声小，负载转矩较小。磨床回转工作台，机床操纵机构摆线马达负载速度中等，体积要求小塑料机械、煤矿机械、挖掘机轴向柱塞马达结构紧凑，径向尺寸小，转动惯量小，转速较高负载大，有变速要求，负载转矩小，低速平稳性要求高。起重机、铰车、铲车、内燃机车、数控机床行走机械径向柱塞马达负栽转矩较大，速度中等，径向尺寸大塑料机械，行走机械等内曲线径向马达负载转矩很大，转速低，平稳性高的场合挖掘机、拖拉机、起重机、采煤机等(表六)由转矩，查机械设计手册4表23.6-18 1JMD型液压马达技术规格 1JMD-100 表23.6-18 1JMD型径向柱塞液压马达技术规格型号排量转速压力/转 矩/功 率/机 械效 率偏心距重 量额定最大额定最大额定最大（%）/1JMD-400.20110-40016220.470.64519.226.491.51644.51JMD-630.7801020016221.8152.5037.251.291.5251071JMD-801.6081015016223.755.1657.879.291.532160.41JMD-1003.1401010016227.7510.0775.310391.5402571JMD-1256.14010-75162214.3019.7011015191.550521(表七)取马达型号为： 1JMD-100 第4章 起重机构的液压部分设计 起重机构部分主要由起升机构和伸缩机构两部分组成。其中伸缩机构主要是控制伸缩臂。高空作业车下臂兼做起重基本臂，伸缩臂在基本臂里面，由伸缩油缸控制，不工作时，回缩至基本臂内部，进行起重作业时，伸缩臂进行伸缩。起升机构则主要是用于实现重物的提升和下降。以下具体进行起重机构液压部分的设计：4.1 伸缩机构液压缸设计上臂油缸具体设计如下： 设液压缸单活塞杆双向运动时的负载力相同,不记执行件质量。液压系统工作压力为P=16MPa。4.1.1 确定液压缸类型和安装方式根据主机的运动要求,按机械设计手册4表23.639,选择液压缸类型为单杆活塞式双作用液压缸。此类液压缸特点为活塞双向运动产生推、拉力。活塞在行程终了时不减速14。 将缸体固定，活塞杆运动，按机械设计手册4表23.640 液压缸的安装方式，选择合适的安装方式。考虑机构的结构要求，上臂起升、下降时液压缸的活塞杆进行伸缩实现运动需求。查机械设计手册4表23.6-40 液压缸的安装 (P23-176)选择法兰型安装方式4。4.1.2确定伸缩液压缸的主要性能参数和主要尺寸根据主机的动力分析和运动分析,确定液压缸的主要性能参数和主要尺寸:1) 液压缸内径D的计算 根据载荷力的大小和选定的系统压力来计算液压缸内径D 计算公式： =3.57 （4.1）式中 -液压缸内径（m）； -液压缸推力（kM）； -选定的工作压力（MPa）。计算如下：下臂处于水平位置时,液压缸对伸缩臂的推力最大,即如下图所示时推力最大。 ( 图4.1.1) 其中:-伸缩臂自重,由计算为3.8510。 -液压缸对伸缩臂的推力。 (4.2)查表23.4-1 摩擦系数,取0.1 。 表23.4-1 摩擦系数导轨类型导轨材料运动状态摩擦系数滑动导轨铸铁对铸铁起动时低速()高速(0.150.200.10.120.050.08滚动导轨铸铁对滚柱(珠)淬火钢导轨对滚柱0.0050.020.0030.006静压导轨铸铁0.005(表八)将0.1 ,代入式(4.2),得： 将代入式（4.1）,得: 按机械设计手册4表23.6-33(P23-173)给出的缸筒内径尺寸系列圆整成标准值。即取2)活塞杆直径的计算 根据速度比的要求来计算活塞杆直径 (4.3)式中 -活塞杆直径(); -液压缸直径()； -速度比。此处，取液压缸的往复运动速度比为1.46,由机械设计手册4表23.6-57(P23-191)4查得: (4.4)将代入式(4.4) 得: 查机械设计手册4表23.6-34 液压缸活塞杆外径尺寸系列4（摘自GB/T2348-1993）取液压缸活塞杆外径尺寸如下： 3)液压缸行程的确定 伸缩臂总长为2.8,查机械设计手册4表23.6-35 液压缸活塞行程第一系列()4,由以上条件取S值如下: 。4)流量的计算由原始数据得,伸缩臂全伸时间 30,且由上面计算可知液压缸活塞杆的行程为1250,则,液压缸活塞杆运动的最小速度。查机械设计手册4表23.44知:,取最大为0.12。即，液压缸活塞杆运动的最大速度为： 则液压缸流量 4.2 起升机构液压马达设计计算 起升液压马达驱动起升减速机旋转，带动滚筒将钢丝绳收进或放出，实现重物的提升和下降14。4.2.1 转矩的计算 起重机构的最大起重重量是1300，以下计算重物对滚筒中心的转矩18。 （4.2.1）其中，F是起重机构的最大起重量。 由高空作业车主要性能参数可知单绳起升速度为0-40。取最大速度为40，计算转矩。即重物起升速度为： ；已知滚筒直径为： ；力F对滚筒中心点取矩： （4.5）其中：F起重机最大起重量； -滚筒半径。将，代入（式4.2.1）。计算得： 考虑成本问题选取齿轮减速机较大传动比为50，则此处液压马达所必须具备的输出转矩为。查机械设计手册4表23.622 QJM系列定量液压马达的技术参数， 表23.622QJM系列定量液压马达的技术参数型号排量/压力/转速范围最大输出转矩/重量额定最大1QJM52-2.01QJM52-2.51QJM52-3.21QJM52-4.01QJM52-5.01QJM52-6.31QJM61-81QJM61-101QJM61-161QJM61-202.02.53.24.05.06.381016202020201010102020101031.531.531.516161631.531.516161320132012501200116011251631501321-25882010783142108918112701421036297441153531642183180180180180180180500500500500(表九)选定液压马达型号为： 1QJM6120第5章 液压泵的确定5.1 液压泵的主要技术参数 液压泵是将原动机（如电动机和内燃机等）的机械功率转换为液体压力能（液压能）的元件。通常分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵。5.1.1 主要技术参数主要技术参数如下15：（1）泵的排量（） 泵每转一周，所能排除的液体体积。（2）泵的理论流量（） 在额定转速时、用计算方法得到的单位时间内泵能排出的最大流量。（3）泵的额定流量（） 在正常工作条件下，保证泵长时间运转所能输出的最大流量。（4）泵的额定压力（） 在正常工作条件下，能保证泵长时间运转的最高压力。（5）泵的最高压力（） 允许泵在短时间内超过额定压力运转时的最高压力。（6）泵的额定转速 在额定压力下，能保证长时间正常运转的最高转速。（7）泵的最高转速（ 在额定压力下，允许泵在短时间内超过额定转速时的最高转速。（8）泵的容积效率（%） 泵的实际输出流量和理论流量的比值。（9）泵的总效率（%） 泵输出的液压功率与输入的机械效率的比值。（10）泵的驱动功率（） 在正常工作条件下能驱动液压泵的机械效率。5.1.2 各种泵的比较齿轮泵叶片泵轴向柱塞泵径向柱塞泵外啮合 式内啮合式单作用 式双作用式斜盘式斜轴式配流式阀式通轴式非通轴式隔块式摆线式定 量定量变量定量定 量 变 量 定量变 量定量结 构最简较简简较简较简复杂复杂最复杂最复杂较复杂尺 寸 重 量小小小较小较小大大最大最大较大寿 命短短短较短较短较长较长长长较短价格最廉较廉廉较廉较廉昂贵昂贵最昂贵最昂贵较昂贵流量脉动最大小小较小最小小小小小大抗污染能力强强强较弱较弱弱弱弱弱较弱耐冲击能力较弱较强较弱较弱弱弱最 强最 强 （表十）5.2 液压泵的确定 泵的基本参数是压力、流量、转速、效率。一般应根据系统的实际工况来选择，为了提高系统的可靠性，延长泵的使用寿命，一般车辆用液压系统工作压力可选择为泵额定压力的50%-60%。选择泵的第二个重要因素是泵的流量或排量，泵的流量与工况有关，选择泵的流量需大于液压系统工作时的最大流量。泵的效率值是泵的质量好坏的体现，另外，泵的最高压力和最高转速不宜同时使用，以延长使用寿命13。根据液压缸的动作可知,3个液压缸同时动作且速度都为,且液压马达也动作时，系统所需流量最大而自动控制时系统所需流量最小,二者差距较大7。此处选择液压泵时
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