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毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目 : 高位举升路灯维护车改装设计 （举升部分） 院 系 名 称 : 汽车与交通工程学院 专 业 班 级 : 车辆 07 学 生 姓 名 : 张振钢 导 师 姓 名 : 齐晓杰 开 题 时 间 : 指导委员会 审查意见： 签字： 年 月 日 开题报告撰写要求 一、“开题报告”参考提纲 1. 课题研究目的 和意义 ； 2. 文献综述（ 课题研究 现状及分析）； 3. 基本内容 、 拟解决的主要问题 ； 4. 技术路线或研究方法； 5. 进度安排； 6. 主要参考文献。 二、“开题报告”撰写规范 请参照黑龙江工程学院本科生毕业设计说明书及毕业论文撰写规范要求 。 字数应在 4000 字以上，文字要精练通顺，条理分明，文字图表要工整清楚。 毕业设计（论文）开题报告 学生姓名 张振钢 系部 汽车与交通工程学院 专业、班级 车辆 指导教师姓名 齐晓杰 职称 教授 从事 专业 车辆工程 是否外聘 是 否 题目名称 高位举升路灯维护车改装设计 （举升部分） 一、课题研究现状、选题目的和意义 课题研究现状： 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。 高空作业车通常是由动力装置、工作机构、金属结构与控制系统四个部分组成。动力装置是高空作业车的动力源。车载式高空作业车一般直接采用汽车底 盘发动机作为整车的动力源。自行式高空作业车的动力装置有内燃机式和电动式两种；高空作业车的工作机构一般包括行走、回转、举升、调平四个基本部分；作业臂、回转台、车架等金属结构式高空作业车的骨架；高空作业车控制系统一般包括操纵装置和安全装置，是用来解决各机构如何运动的问题。 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 道 ，经济越发达，需求量越大，并且单位 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。 目前，发达国家生产的高空作业车 质量 较 好、性能 较 稳定、设备操作简单， 工作臂结构设计合理， 在经销商中口碑良好 ，并选用高强度的特殊合金材料，因而工作臂截面小，一些非受力见或受力较小件采用合金材质材料，有效地降低了整车的质量，提高了底盘的使用性能，与国产高空作业车产品相比，相同作业高度更加轻盈小巧 。 并采用多种作业斗调平方式，作业高度小于 30械式和液压式的调平方法； 高于 30 调平方式，产品进一步智能化。 然而国内高位举升车行业起步较晚，相比而言，国内生产制造的高空作业机械同国外同类型产品的差距，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。我国高空作业车是从 20 世纪 60 年代开始研制， 70 年代才推出商业化样机，发展到现在， 虽然也相对定型，但很多产品性能还不够稳定，故障多， 可靠性差， 外观不够美观等重要原因导致我国高空作业产品难以在国际市场上立足，因此我国在 产品设计、技术开发 等方面 都还有很多地方有待改进 ，有必要通过对我国高位举升车产品与国外先进企业产品进行分析比较，找出原因和不足，提高自己的档次，进一步 提高产品性能与可靠性，是国内 高位举升车设计制造上 任重道远且亟需改进的地方 。随着城市建设的蓬勃发展，对城市基础设施维护方面有重要作 用的高位举升车也迎来巨大的市场需求。高位举升车在城市基础设施维护上 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 的重要工具。它的作用是将人员和器材举高到合适高度，以便于维修工人能在路灯的下面对路灯进行维修。正因为维修人员要被举到高处，因此要求高位举升路灯维护车一定要安全可靠，否则一旦发生危险，后果不堪设想。因此，通过增加自动限制幅度、高度、载荷、角度、支腿的稳定性等安全措施，对高空作业车车的安全性进行研究将具有重大的意义。本课题研究对高空作业车的举升部分虚拟设计，解决过去 对高空作业车结构分析研究方法以静力学为基础，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。在设计中存大许多不定因素，如材料强度、起重机承受载荷的大小、方向、位置等，也无法准确了解有关结构的实际状态，因此难以准确判断结构是否满足实际使用要求。有限元分析方法是现在常用的结构分析方法。该方法通过合理建模，施加相应的边界条件，通过计算即可获得作业臂受力和变形情况，对不符合设计要求的部分可以方便地进行修改。在产品制造之前运用 行参数优化，可以发 现并更正设计缺陷，完善设计方案，缩短开发周期，提高设计质量和效率，为生产实际提供理论支持，让企业以最低的开发成本研制产品，为企业产生经济效益，同时满足市场对高空作业车的个性化需求，同时缩短国内产品于国外优秀产品的差距。 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 域应用比较广泛的三维软件 、有限元软件 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。 二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题 1、设计（论文） 的基本内容 进行学校高位举升路灯维护车使用情况、故障情况调查，进行总体改装结构优化设计 ; 进行使用情况、故障情况调查； 设计的基本内容：测量绘制底盘、举升结构图； 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。 取力器及传动系统、举升机构、举升液压系统。 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。 2、拟解决的主要问题 （ 1）对学校高位举升路灯维护车进行测绘； （ 2）利用 完成举升车三维建模及虚拟装配； （ 3）利用 行有限元受力分析进行参数校核优化。 三、技术路线（研究方法） 继续使用该设计方案 转换接口 导入 行有限元分析 是否合理 改进方案总图零件图的设计与计算校核 总体结构、零部件的分析 对学校高空作业车测绘 确定任务 调研、收集资料及总体方案论证 建模及有限元分析 总图修订确定总图，校核 撰写报告 完成课题 是否合理 完成总图、零部件图 用 进行结构设计并优化 四、进度安排 1、 领取任务、收集资料、进行调研 第 1 周 2、继续调研，整理开题报告制定改进方案 第 2 周 3、撰写开题报告、开题答辩、设计任务、总体方案草图的设计与制定 第 3 周 4、 测量绘制底盘、举升结构图 第 4 周 4、总体方案草图设计与修改 第 5 周 5、完成图纸各总成、所有零件图的设计计算与校核 第 6 6、总图的修订、部 件图修订、校核、完成计算、修灯说明书 第 11 7、毕业设计（论文）修改、完善 第 13 周 8、毕业设计（论文）审核、预审 第 14 周 9、毕业设计（论文）修改、完善 第 15 周 10、毕业设计（论文）审核、预审 第 16 周 11、毕业设计（论文）答辩准备及答辩 第 17 周 五、参考文献 1 卞学良 M机械工艺出版社 ,2007. 2 王望予 M机械工业出版社 ,2004. 3 马秋生 M械工业出版社 ,2005. 4 余志生 M械工业出版社 ,2000. 5 钟家麒 ,钟晓颖 M高等教育出版社 ,2006. 6 何铭新 ,钱可强 M高等教育出版社 ,2004. 7 徐达，陆锦荣 修订版 M 北京：北京理工大学 出版社 8 槐创风，张克涛，郭占正 文版工程图专家指导教程 M机械工业出版社 ,2007. 9 张朝晖 程应用范例入门与提高 M清货大学出版社 ,2004 10 宋勇，艾宴清，梁波 . 精通 限元分析 M清华大学出版社， 2003 11 孙开元，冯晓梅 M学工业出版社 ,2008 12 程桢，乔雅敏 M国计量出版社 ,2008 13 黄玲玲，曹希文 D2010 14 王津 D安大学 ,2009 15 张华，霍玉兰 车行业发展与展望 j上半月 ),2009.(12) 16 田丽敏，郭维斌 J2） 17 林亮 D. 长安：长安大学 ,2010 18黄景辉 J1） 19孙骅，王业潘 J2010.(7) 20997 21 M981 六、备注 学校 液压升降平台 指导教师意见： 签字： 年 月 日 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 目 录 摘 要 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 第 1 章 绪 论 . 5 择背景、研究目的及意义 . 5 内外研究现状 . 1 升机的发展历史 . 1 内外研究状况 . 2 究内容及研究方法 . 3 究内容 . 3 究方法 . 4 第 2 章 高空作业车总体方案分析 . 5 力传动装置设计与分析 . 5 计要求 . 5 空作业车动力传动装置类型 . 5 . 6 . 6 升机构 . 7 . 9 转机构 . 15 . 15 第 3 章 举升机构的设计 . 16 定尺寸及材料 . 16 . 16 力分析 . 19 度校核 . 25 算销的直径 . 29 章小结 . 29 第 4 章 回转机构的计算与校核 . 30 黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 转机构的支撑设计 . 30 柱滚子的最大载荷计算 . 30 定圆柱滚子的允许载荷 . 31 . 32 转机构计算 . 32 算工况及载荷 . 32 转机构功率计算 . 35 转机构参数验算 . 35 转机构减速器的关键零部件设计计算 . 36 一级减速器涡轮蜗杆的设计计算 . 36 . 40 . 40 轴节的选择 . 46 的设计及其校核 . 47 . 52 . 52 第 5 章 整车性能计算分析 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 结 论 . 63 参考文献 . 64 致 谢 . 64 黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 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 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 of in is As a in of of in to is to on of of a of to of of to to a of of of 龙江工程学院本科生毕业设计 5 第 1 章 绪 论 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 道，经济越发达，需求量越大，并且单位 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 、有限元软件 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。 内外研究现状 升机的发展历史 国内高空作业机械 的生产于 20 世纪 70 年代末开始起步 展，只有大约三十年的发展黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 历史， 虽然起步晚，但由于高空作业机械制造企业的努力，已逐步走向稳定的发展轨道。国外高空作业机械新兴行业，是在工程起重机械基础上发展起来的高新技术产业系统，只有二十几年的历史。目前，专业生产高空作业机械的公司比较少。近年来，由于汽车起重机销售量下降及市场平淡，一批汽车起重机制造公司相继发展高空作业机械，但总计年产量仍不能满足市场需求，正处于发展时期。 内外研究状况 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。 高空作业车通常是由动力装置、工作机构、金属结构与控制系统四个部分组成。动力装置是高空作业车的动力源。车载式高空作业车一般直接采用汽车底盘发动机作为整车的动力源。自行式高空作业车的动力装置有内燃机式和电动式两种；高空作业车的工作机构一般包括行走、回转、举升、调平四个基本部分；作业臂、回转台、车架等金属结构式高空作业车的骨架；高空作业车控制系统一般包括操纵装置和安全装置，是用来解决各机构如何运动 的问题。目前，发达国家生产的高空作业车 质量 较 好、性能 较 稳定、设备操作简单， 工作臂结构设计合理， 在经销商中口碑良好 ，并选用高强度的特殊合金材料，因而工作臂截面小，一些非受力见或受力较小件采用合金材质材料，有效地降低了整车的质量，提高了底盘的使用性能，与国产高空作业车产品相比，相同作业高度更加轻盈小巧 。 并采用多种作业斗调平方式，作业高度小于 30械式和液压式的调平方法；高于 30 调平方式，产品进一步智能化。 然而国内高位举升车行业起步较晚，相比而言，国内生产制造的高空作业机 械同国外同类型产品的差距，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。我国高空作业车是从 20世纪 60年代开始研制， 70年代才推出商业化样机，发展到现在， 虽然也相对定型，但很多产品性能还不够稳定，故障多， 可靠性差， 外观不够美观等重要原因导致我国高空作业产品难以在国际市场上立足，因此我国在 产品设计、技术开发 等方面 都还有很多地方有待改进 ，有必要通过对我国高位举升车产品与国外先进企业产品进行分析比较，找出原因和不足，提高自己的档次，进一步 提高产品性能与可靠性，是国内 高位举升车设计制造上 任重道 远且亟需改进的地方 。随着城市建设的蓬勃发展，对城市基础设施维护方面有重要作用的高位举升车也迎来巨大的市场需求。高位举升车在城市基础设施维护上 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 的重要工具。它的作用是将人员和器材举黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 高到合适高度，以便于维修工人能在路灯的下面对路灯进行维修。正因为维修人员要被举到高处，因此要求高位举升路灯维护车一定要安全可靠，否则一旦发生危险，后果不堪设想。因此，通过增加自动限制幅度、高度、载荷、角度、支腿的稳定性等安全措施，对高空作业车车的安全性进 行研究将具有重大的意义。本课题研究对高空作业车的举升部分虚拟设计，解决过去对高空作业车结构分析研究方法以静力学为基础，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。在设计中存大许多不定因素，如材料强度、起重机承受载荷的大小、方向、位置等，也无法准确了解有关结构的实际状态，因此难以准确判断结构是否满足实际使用要求。有限元分析方法是现在常用的结构分析方法。该方法通过合理建模，施加相应的边界条件，通过计算即可获得作业臂受力和变形情况，对不符合设计要求 的部分可以方便地进行修改。在产品制造之前运用 以发现并更正设计缺陷，完善设计方案，缩短开发周期，提高设计质量和效率，为生产实际提供理论支持，让企业以最低的开发成本研制产品，为企业产生经济效益，同时满足市场对高空作业车的个性化需求，同时缩短国内产品于国外优秀产品的差距。 究内容及研究方法 究内容 1、设计（论文） 的基本内容 进行学校高位举升路灯维护车使用情况、故障情况调查，进行总体改装结构优化设计 ; 进行使用情况、故障情况调查； 设计的基本内容：测量绘制底盘、举 升结构图； 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。 取力器及传动系统、举升机构、举升液压系统。 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。 2、拟解决的主要问题 设计总体 分为 两 个方面：机械举升部分（包括举升臂的选材、外形尺 寸的确定、铰接点的选择和机构的调平等）；相关辅助系统部分（包括转台的设计计算，作业平台的黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 设计等）。 究方法 黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 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。 力传动装置设计与分析 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： 斗负荷： 200行使用情况、故障情况调查； 设计 主要内容及分析、校核： 1、 测量绘制底盘、举升结构图； 2、 进行使用情况、故障情况调查； 3、 进行总体结构改装优化方案设计； 4、 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； 5、 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； 6、 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。 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黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 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。 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。 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 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 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 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 黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 如图 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。这种支腿形式的稳定性良好。 图 式支腿 图 式支腿 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 示。 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 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黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 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 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 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 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 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 形式成本很高一黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 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 。 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 要有以下 几 种： （ a） （ b） （ c） (a)重力式调频机构 （ b）四杆调平机构 （ c）等容积液压缸调平机构 图 业斗的平衡机 构 1、自重平衡式该机构 如图 a）所示，是将吊臂与平台的两连接铰点所形成的轴线设置在平台重心所在的纵向平面内，且与水平面平行，利用吊臂上下摆动变幅时平台和载荷的自重始终垂直向下的原理，使平台保持水平。其最大的特点是机构简单，成本低，但在调平过程中，平台容易摆动， 现以很少被采用 。 2、 机械调平式机构 机械调平根据所采用机构的不同又可分为：四连杆、钢丝绳、链条调平机构等。四连杆调平机构它是采用平行四边形的原理所构成的，如图 b）所示。在两个四边形黑龙江工程学院本科生毕业设计 14 连杆机构中，相互间有一个公共边联接构成运动中始 终相互平行的连杆机构。该机构的特点是平衡精度较高，结构简单，易于调整和维修 ,用于折曲臂型式 作可靠，使用非常广泛 ，所以本设计采用 四连杆 调平方式。 （ a）自重调平 （ b）四连杆调平 图 平系统示意图 3、 电液调平式 电液式调平机构是从作业平台上直接获取水平度误差的电信号，经过信号处理和液压控制装置实现调平目的。它集电子控制、液压控制一体化，适合于大高度的折臂与伸缩臂混合式的高空作业车自动调平装置。电液控制具有较高的控制精度，但由于采用液压伺服或比例控制，系统设计复 杂，安装、调试困难，制造成本较高，因此应用范受到限制。 4、 液压调平式 该调平装置由上下的两个液压缸组成 ， 下调平液压缸的缸体和活塞杆分别铰接于 转台和伸缩臂之上，上调平液压缸的缸体和活塞杆分别铰接于伸缩臂和作业斗之上。 通过油路 1将上调平液压缸的无杆腔和下调平液压缸的无杆腔连通，将上调平液压缸的有杆腔和下调平液压缸的有杆腔连通，在不考虑系统泄露的情况下，由于上调平液压缸和下调平液压缸采用相同规格的液压缸，故两个调平液压缸的活塞杆将同步动作，只是活塞杆的运动的方向刚好相反。该调平 系统中下调平液压缸为主动缸，当伸缩臂在伸缩油缸的驱动下绕铰点转动时，伸缩臂同时通过铰点带动下调平液压缸活塞杆伸出或缩回，而上调平液压缸也会同步的缩回或伸出。因此 通过 合理的设计就可以实现系统的自动调平。作中静液压系统由于密封和接头等处存在泄露，长期工作后会给平台带来倾斜，需要在液压系统上设置补油回路。 机械调平中最常见的为平行四边形变形原理 的 四连杆机构，此机构简单、实用、举升高度高、摆动幅度小等，但增加了自重，使用材料增多，并且举升过程中更多的功耗要浪费在自重上面；重力调平系统，简单、实用，但举升的高度要降低 很多，而且摆动幅度比较大；电子调平系统属于高科技产品，使资源消耗减少，但无形成本增多。在这黑龙江工程学院本科生毕业设计 15 里选择四连杆调平方式。 转机构 回转平台，俗称为转台， 是由回转驱动机构和回转支撑机构两部分构成的。 常见的转台形式有 :框架式、单板加肋式、单墙大箱式、箱形立板式和箱形积木式等。 根据驱动装置的不同，回转机构可分为：机械驱动式、电力驱动式和液压驱动式。 根据回转支撑的结构不同，回转机构可分为转柱式、立柱式和转盘式，其中转盘式是一种较常用的形式。 转盘式回转支撑装置又可分为两种：支撑滚轮式和滚动轴承式。支撑滚 轮式回转支撑装置增大了转盘回转装置的高度，且质量增加，成本增大；滚动轴承式回转支撑装置是目前应用最多的一种，它是在普通滚动轴承的基础上发展起来的，结构上相当于放大了的滚动轴承。其优点是回转摩擦阻力矩小，承载能力大，高度低。由于回转支撑装置的高度降低，可以降低整车的质心，从而增大了汽车的稳定性。 目前高空作业车应用较多的是交叉滚柱式转盘 如图 示，滚子的接触角一般为 45，相邻的滚子轴线交叉排列，即相邻的两圆柱滚子轴线成 90交叉。这不但使回转机构能承受轴向和径向载荷，而且还能承受翻倾力矩。此外，和滚 球转盘相比，这种滚道是平面，加工工艺比较简单，容易达到加工要求。 本次设计采用 交叉圆柱滚子转盘结构 。 (a) 外 齿 式 (b) 内齿 式 图 叉圆柱滚子转盘结构 章小结 本章主要对 所要设计的 的支腿机构、举升机构、回转机构以及其它附属装置的形式进行了方案的比较分析 后选择了最适合的方案。 最后确定了各工作装置的类型。 其中：举升机构选择折臂式；支腿机构选择 蛙式支腿；动力传动装置选 定为内燃机 液压传动形式；作业平台选择平行四杆调平机构； 回转支撑机构选择交叉滚柱式 。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 16 第 3 章 举升机构的 设计 定尺寸及材料 其 整个举升机构系统 如图， 其中 承重臂， 基础臂， AB、 CD为调平辅助臂， I、 液压缸， E、 F、 G、 H 分别为液压缸与基础臂及承重臂的绞接点。 图 升机构总体结构图 工作原理：在平行四边形 B 中，通过控制液压缸 I 的长度来 控制 的角度，从而使点 A 以 半径， B 点为圆心作圆弧运动；在平行四边形 D 中，通过控制液压缸 长度来控制 的角度，从而使点 C 以 半径， D 点为圆心作圆弧运动。平行四边形 B 与平行四边形 D 共用一条公共边 BC,平行四边形 D 的另一条边 基础臂，只要液压缸 I 增长， A 点就升高，液压缸 长， C 点就升高。由此只要控制液压缸 I 和 能控制 A 点的高度。 形尺寸确定 如图 示，初步设定臂 臂 成的最大角度为 150，臂 臂 35。 2200 3000 2200 4500 黑龙江工程学院本科生毕业设计 17 图 举升臂全升图 综上所述，可以推出整个机构的外形参数，如表 示。 表 论长度参数 单位： 最小高度 最大高度 整体长 2200 10200 3600 4500 2200 3000 2200 表 理论角度参数 最大值 最小值 角度 135 53 角度 150 43 表 的参数都为理论尺寸（即未 开孔的尺寸），在实际加工中，为了使各臂连接起来，要留出一段长度用来钻孔穿销，因此每个臂的每一个端面都要留有 50余量，表 为各臂的实际参数 . 表 际长度参数 单位： m 4600 4600 2700 3100 3100 2250 根据以往设计实例及设计需求，初步选定冷拔无缝矩形钢管作为承重臂，具体参数见表 据表 可计算出各承重臂的质量。 臂 量： G =4600龙江工程学院本科生毕业设计 18 臂 AB重量： ABG=ABLG =4600 BC重量： BCG=BCLG =270045.3 量： G =310034.0 CD重量： CDG= =3100 量： G =225056.3 料参数 基本尺寸 截面面