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内容简介：

I 无锡 太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 折叠臂式桥梁检测车的设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 桥梁检测车是一种可以为桥梁检测人员在检测过程中提供作业平台，装备有桥梁检测仪器，用于流动检测和 (或 )维修作业的专用汽车。它可以随时移动位置，能安全、快速、高效地让检测人员进入作业 位置进行流动检测或维修作业。工作时不影响交通，而且可以在不收回臂架的情况下慢速行驶。 桥梁检测车技术含量很高，涉及到机械、液压、电子、雷达、通信等先进技术。具有效率高、安全性好、适应性强、功率消耗低等优点，适用于特大型公路桥、城市高架桥、铁路桥、公铁两用桥的预防性检查和维修作业，并为操作者在检测每一组成部分时提供安全保障，还可用于环境险恶不适合人工检测的场合。这种车辆一般是在二类货车底盘基础上加装专用工作装置而成的。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 完成折叠臂式桥梁检测车的总体方案设计； 完成零部件的选型计算、结构强度校核 ； 熟练掌握有关计算机绘图软件，并绘制装配图和零件图纸，折合 纸不少于 3 张； 完成设计说明书的撰写，并翻译外文资料 1 篇。 四、接受任务学生： 机械 93 班 姓名 殷晓锋 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教研室主任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 无 锡 太 湖 学 院 毕业设计（论文）外文资料翻译 院 （系）： 信 机 系 专 业： 机械工程及自动化 班 级： 机 械 93 姓 名： 殷 晓 锋 学 号： 0923149 外文出处： 附 件： 2013 年 5 月 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 开 题 报 告 题目： 折叠臂式桥梁检测车的设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 学生姓名： 指导教师： （职称： 副教授 ） （职称： ） 科学依据 （ 1）课题科学意义 桥梁检测车是一种可以为桥梁检测人员在检测过程中提供作业平台，装备有 桥梁检测仪器，用于流动检测和 (或 )维修作业的专用汽车。它可以随时移动位置，能安全、快速、高效地让检测人员进入作业位置进行流动检测或维修作业。工作时不影响交通，而且可以在不收回臂架的情况下慢速行驶。 桥梁检测车技术含量很高，涉及到机械、液压、电子、雷达、通信等先进技术。具有效率高、安全性好、适应性强、功率消耗低等优点，适用于特大型公路桥、城市高架桥、铁路桥、公铁两用桥的预防性检查和维修作业，并为操作者在检测每一组成部分时提供安全保障，还可用于环境险恶不适合人工检测的场合。 这种车辆一般是在二类货车底盘基础 上加装专用工作装置而成的。 （ 2） 折叠臂式桥梁监测车的 研究状况及其发展前景 ： 折叠臂式桥梁 检测车一般具有以下特点 ； 采用机、电、液、讯一体化技术，控制系统采用电液比例及自动伺服调平技术，能精确控制每个细微动作 ； 一般采用一级伸缩、二级回转、二级变幅机构，形成二维空间、 6 个自由度的空间运动体系，工作臂可跨越一定宽度和高度的障碍物，以便顺利将工作斗或工作平台伸至桥下，安全、快捷地将工作人员和设备送到桥下幅度允许的任意位置 ； 工作斗中加装先进的过载保护系统，可实时监控作业平台负荷，超载报警 并自动限制操作，确保检测作业的安全性，若采用工作平台，则需具有自动液压水平调节功能，确保工作平稳 ； 根据实际情况在底盘上加装支腿稳定器，并保证能使整车在桥下检修工作状态下行驶 。 桥梁检测作业车的发展适应了社会的需要，市场空间广阔，但由于技术含量较高，可靠性、安全性要求较高，而非一般企业所能生产。国内有条件的专用车生产厂应抓住有利时机和机遇，尽快提高我国桥梁检测车的技术水平，降低生产制造成本，提升市场竞争力。 研究内容 （ 1） 了解折叠臂式桥梁检测车的工作原理，国内外的研究发展现状； （ 2） 完成折叠臂 式桥梁检测车的上体机的总体方案设计； （ 3） 完成零部件的选型计算、结构强度校核； （ 4） 熟练掌握有关计算机绘图软件，并绘制装配图和零件图纸，折合 少于 3 张； （ 5） 完成设计说明书的撰写，并翻译外文资料 1 篇。 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析 研究方法： 通过参阅借来的参考资料，并对折叠臂式桥梁检测车进行实体观察，认真研究上体机结构，了解折叠臂式桥梁检测车工作原理，与指导老师交流来完成对折叠臂式桥梁检测车结构的毕业设计。 技术路线： 提出任务分析对机器的需求确定任务要求，完成设计任务书。方案设计阶段对检测 车功能进行分析提出可能的解决方案，组合几种可能的方案进行评价决策，选定最优方案该阶段目标为提出原理性的设计方案原理图或机构运动见简图。技术设计阶段明确构形要求结构化选择材料决定尺寸，评价再决策 ,确定结构形状及尺寸，零件设计、部件设计、上体设计 ,该阶段完成上体结构、草图及部件装配草图，并绘制出零件图部件图总装图最后完成技术文件的编制其中包括编制设计计算说明书、使用说明书、标准明细表、其他技术文件等。 技术可行性： 作为机械专业的学生所常用的必备软件， 件。 研究计划及预期成果 研究计划： 2012 年 11 月 12 日 1 月 20 日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书 ，并实训。 2013 年 2 月 11 日 2 月 23 日： 找一篇相关外文期刊并翻译。构建框架，完成第一章绪论。 2013 年 3 月 4 日 3 月 8 日 ： 完成总的结构方案设计。 2013 年 3 月 11 日 4 月 20 日： 开始绘图，完成装配图以及部件图的绘制。 2013 年 4 月 22 日 3 日：着手写说明书初稿，修改，完成初稿。 2013 年 5 月 6 日 10 日：修改说明书并定稿，打印，整理资料准备答辩。 特 色或创新之处 （ 1） 主题明确，有针对性 ,稳定 , 易操作 , 通用性强 。 （ 2） 使用简易，功能完善 。 已具备的条件和尚需解决的问题 （ 1） 技术条件：整体构架基本明确，有电脑，有 图软件。 （ 2） 尚未解决的问题：技术还不够成熟。 指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 教研室（学科组、研究所）意见 教研室主任签名： 年 月 日 系意见 主管领导签名： 年 月 日 编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 题目： 折叠臂式桥梁检测车的设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 学生姓名： 指导教师： （ 职称： 副教授 ） （职称： ） 2013年 5月 25日 无锡 太湖学院本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的毕业设 计（论文） 折叠臂式桥梁检测车的设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 93 学 号： 0923110 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 要 随着公路交通的发展，我国的桥梁数量也迅猛增加。虽然在经济发展方面创造了良好的交通条件，但随之而来的检验维修问题将比较严重。由于桥梁的隐患问题而导致的交通事故往往是很严重的， 因此，桥梁的安全越来越显得重要，从而产生了桥梁检测的问题，并由此衍生出一种新的检测工具 我国未来几年的桥梁将保持着较快的速度发展，桥梁检测车在桥梁检测方面具有十分广阔的市场。 桥梁检测车是一种搭载检测设备和工作人员的改装汽车， 因此安全显得特别重要。本文针对桥梁检测车的特点，以折叠臂式桥梁检测车为例子，结合液压控制系统，做如下研究 : 1. 折叠臂式桥梁检测车的工作原理； 2. 对汽车设备的选型； 3. 支腿受力分析； 4. 液压控制系统。 关键词：桥梁检测车；折叠臂式；受力分析；液压控制 of of is in of to a be to of by is of is a in a in is a of so is to In to of as an do 1. 2. of 3. 4. 录 摘 要 . . 录 . 绪 论 . V 题意义与背景 . V 题意义 . V 题背景 . V 梁检测车主要结构形式及国内外发展状况 . 桥梁检测车主要结构形式 . 国内外发展状况 . 文的主要研究内容 . 桥梁检测车主要结构的设计 . 叠臂式桥梁检测车总设计方案 . 运动方案 . X 章小结 . X 3 折叠臂式桥梁检测车的设备装置 . 力装置 . 作装置类型 . 支腿机构 . 举升机构 . 回转机构 . 作业平台的分析 . 全装置 . 题参数 . 尺寸参数 . 质量参数 . 叠臂式桥梁检测车地盘的选择 . 章小结 . 举升机构与回转机构的设计 . 升机构设计 . 举升机构运动范围 . 动臂的结构设计和主要尺寸 . 转机构设计 . 回转机构设计 . 确定圆柱滚子的允许载荷 . 章小结 . 支腿机构和液压系统设计计算 . V 腿机构设计计算 . 支腿跨距 . 支撑脚接地面积 . 压系统设计 . 液压系统原理分析 . 油缸选型 . 液压泵的选型与计算 . 油箱容积与管路内径计算 . 液压系统参数设计 . 液压泵的选型 . 章小结 . 折叠臂式桥梁检测车稳定性能分析 . 腿压力计算 . 章小结 . 结 论 . 谢 . 考文献 . 录 . V 1 绪 论 题意义与背景 题意义 桥梁是国家的重要基础设施，桥梁是经济建设中的重要组成部分。桥梁的建设需要大量的资金投入，在经济社会中又有着 重要作用，使得人们对桥梁的安全性、耐久性越来越重视。与此同时，桥梁长时间的使用，由于各种外界环境的影响，桥梁结构将不可避免地产生自然老化、损伤积累等各种各样的疲劳和损伤，这些损伤都将导致严重的交通事故，造成巨大的经济损失和人员伤亡。此外，早期设计与社会发展的不协调，很多桥梁承载能力已经达不到社会的需求、桥面宽度不能满足巨大的车流量，这就需要对原有桥梁的结构安全进行检测评估，鉴定它的实际承载能力，以确定加固改造方案；同时新建桥梁也须进行承载力检测，以检验其施，工质量，为竣工验收提供科学依据 1。 对桥梁的结 构损伤采取有效手段进行监测、预测和控制，不但可以发现桥梁当时的结构是否损坏或服务功能是否降低外，确保交通枢纽的安全和正常运行，并可获得下列的效益：（ 1）准确提供桥梁信息；（ 2）提供桥梁损坏程度信息；（ 3）对桥梁有完整的记录；（ 4）（ 5）及时维修；（ 6）对新建设的桥梁提供有效的信息 2。 对桥梁裂缝进行长期的监测和寿命评估是十分重要的。由于大多数桥梁的结构裂缝主要产生在桥梁底部，检测起来很困难，与此同时桥梁结构形式日趋发展向大型化和新颖化，使这个问题更加难于解决。由此，桥梁检测己经成为一个巫待探索的研究领域 。 题背景 目前我国桥梁检测存在的主要问题表现在： 设备不先进： 对于跨线桥等旱地上桥梁，多采用在桥梁的下方搭架，然后人员在架上工作的方式进行，对于跨河桥则采用船上搭架的方式进行，部分过高的桥梁或船只没法靠近的桥梁基本上找不到好办法来解决检测检查问题。 耗资高： 搭设脚手架需要耗费更多的人力、物力、财力，而且从搭设到开始使用，最后再拆除也耗时较长，并且影响进度。 交通影响大： 安全小： 工作人员站在支架上或者船上进行工作，容易造成事故。 范围小： 由于受到桥梁的具体环境和搭设支架 的限制，现有的办法很难对桥梁的每一部分进行检测，只能选择有代表性的部分进行检查，这样也就使降低了我们对桥梁使用状况的掌握，如果设备陈旧、手段落后自然无法反映桥梁的全部现状，影响了对桥梁的质量评估。 为了克服以上桥梁检测方式存在的问题，需要设计生产出一种可以为桥梁检测人员在检测过程中提供作业平台的专用设备。这就是通常大家所说的桥梁检测车，它实际上是一种用于桥梁检测维修作业的专用汽车，可以让作业人员随时移动位置，安全、快速、高效地进入作业位置。 有专家认为，由于“十五”期间及至少未来 10 年内我国 公路及桥梁建设仍将保持较 的发展速度，所以预计我国今后大型桥梁检测车等在内的道路养护检测机械车将具有十分广阔的市场。 专用的桥梁检测车通过液压伸臂机构，将检测装置 (摄像机、超声波探测器 等 )或工作人员承载到桥梁底面任意位置的有效探测距离内，检测桥梁底部缺陷或进行维修。这种桥梁底部缺陷的检测方式，具有高效率，安全性好，较强适应性、低功率消耗等优点 3。 因此，本文研究的目的和意义在于： 1. 为研究和开发出新型智能化的检测装备，提供参考和基础。 2. 检测车析架结构小、工作臂长，可以穿过斜拉索，能准确 、高效率地解决特大桥梁特别是斜拉桥底部缺陷的检测难题。 代人工探身桥底的检测方式，建立安全、可靠的无危险工作环境。 梁检测车主要结构形式及国内外发展状况 梁检测车主要结构形式 桥梁检测车是指装备有桥梁检测仪器和工作台，用于流动检测和（或）维修作业的专用汽车。它由汽车底盘和上装（上部工作装置） 2 部分组成。桥梁检测车最早出现在欧美，现在的装备技术已很先进，均采用电子液压控制，并配置有应急装置、稳定装置 、遥控装置及发电设备。其上装结构型式有折叠臂式和桁架式 2 种。 （ 1） 桁架式桥梁检测车 采用通道式工作平台，稳定性好，承载能力大，使用时检测人员能方便地从桥面进入平台或返回桥面，如配置升降机则可大大增加下桥深度。 （ 2） 折叠臂式桥梁检测车 折叠臂式桥检车也叫吊篮式桥梁检测车，其结构小巧 ,受桥梁结构制约少 ,工作灵活 ,既可检测桥下也可升起检测桥梁上部结构 ,可有线、无线操作 ,灵活方便 ,有时候还可以做为高空作业车使用 ,价格相对析架式桥检车低 4。 内外发展状况 国外状况： 桥梁检测车最早出现在欧美，美国 司、 奔驰 )公司，德国司，意大利 N 公司等已有用于桥梁检测的检测车。现在的装备技术已很先进，均采用电子液压控制制，并配置有应急装置、稳定装置、遥控装置及发电设备。 意大利 灵）：公司生产的 列桁架式桥梁检测车最大水平工作范围6 23 m，最大下桥深度 4 大承载质量 300 800 大跨越宽度 大跨越护栏高度 22m，桥下最大垂直距 离 10 上最大垂直距离 8 20.5 m，吊篮最大载质量 200300。 列吊篮式桥梁检测车桥下最大水平距离 12 16m，桥下最大垂直距离 15 19. 5m，桥上最大垂直距离 14 21m，吊篮最大载质量 280 美国 奔驰 )：公司只生产折叠臂式桥梁检测车 6，主要产品型号有 A30， A 50， A 62， A 75，其桥下最大水平距离 22. 8m，桥下最大垂直 离 22m，桥上最大垂直距离 9. 2 篮最 大载质量 272 318 有 梁检测车系列均可在无须装设液压支腿和配重的情况下进行平稳、安全、可靠地操作。 奥地利 帕尔菲格）公司研发生产的 折叠臂式桥梁检测车，桥下吊篮最大水平伸长可达 大下桥深度 14m,最大承载质量 280 篮向上最大举升高度 国 司生产的 列折叠臂式桥梁检测车，桥下吊篮水平伸长可达到 桥深度可达 大承载质 量 272 篮向上最大举升高度 国内状况： 在我国，桥梁检测维修车尚处于研发的初级阶段。我国早在 20 世纪 80 年代末 90 年代初，由交通部公路规划设计院在北京起重机厂生产的 8 型汽车起重机的基础上进行改造设计，最后以失败告终，后来国内又有几家单位研制也均以失败告终。最近几年，国内一批大型工程机械厂家开始从事桥梁检测车的研制，主要有徐工集团、湖南宝龙等，其产品和性能均能达到国外设备的标准。 徐工集团：徐工集团成立于 1989 年，主要从事工程机械的研发和生产， 1997 年由 徐工集团液压气动机械公司、西安公路交通大学和河南省公路局联合成功研制出折叠臂式桥梁检测车，结束了我国无桥梁检测车的历史 7。 吊篮式 (折叠臂式 )桥梁检测车主要有 桥下最水平距离8 16. 37 m，最大下桥深度 10 20m，最大承载质量 100 200 2006 年 1 月，徐工集团成功研制出 18m 桁架式桥梁检测车，标志着徐工跻身于全球 4大桥梁检测车生产领域，与意大利 国 国凯捷公司并驾齐驱，进入桥梁检测车系列化的 快车道。目前该集团己经形成 9 22m 桁架式系列产品，最大水平工作范围 9 21. 9m，最大下桥深度 6 大承载质量 600 800大跨越宽度 大跨越护栏高度 湖南恒润高利有限公司湖南恒润高利有限公司，有多年的高速公路建设与养护经验，是以提供满足客户需求的高品质道路养护机械为目标，集产品研发、制造、营销为一体的专业化工程机械企业。 2009 年 2 月，该公司根据市场行情和发展需要，参照德国 梁检测车，在其基础上合理改进，井在吸取国内外桥梁检测作业车经验的 基础上研制推出 16 架式桥梁检测作业车。该公司目前主要有 型，其最大水平工作范围 8 16 m，最大下桥深度 7. 0m，最大承载质量 600 700 大跨越宽度 2. 12. 2 m，最大跨越护栏高度 文的主要研究内容 1. 根据桥梁检测的要求 ,确定桥梁检测车的总体方案和臂架机构的方案。 2. 设计出检测车臂架结构。 3. 液压控制操作方案。 4. 折叠臂式桥梁检测车的稳定性。 桥梁检测车主要结构的设计 叠臂式桥梁检测车总设计方案 桥梁检测车按照举升机构可以分为四种类型。 1、 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 。 2、 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 2.1(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 。 3、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 桥梁检测车 上。但是，这种作业车的越障能力差 。 4、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 c）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，扩大了 折叠臂式桥梁检测车 的作业范围 8。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 。 综上所述，由于折叠臂式举升机构 比 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 比 伸缩臂式举升机构来说具有灵活多样、适应性好、越障能力强等优点。如图 2.1(b)所示。 相比较而言，折叠臂式桥梁检测车有着更多的有点，因此，本设计选择折叠臂式桥梁检测车作为研究对象。 X (a) 伸缩式 (b) 折叠式 (c) 交叉剪式 (d) 套 筒式 图 梁检测 车的结构简图 运动方案 通过下臂液压缸的伸缩，可以实现下臂的收放，再通过中间的上臂液压缸的伸缩，实现上臂的收放。工作平台的旋转，是通过下边后车体上的电机通过轴带动齿轮，再带动旋转平台上的大齿轮实现的。 工作人员站在工作平台上，由举升臂的收放实现在高空 8m 的工作空间。汽车的行走可以带动工作设备的移动，实现多地方的工作。 总装配图如下： 章小结 本章通过比较，选择一种合适的桥梁检测车，最终确定了折叠臂式桥梁检测车。并确定了由电机带动回转平台，由液压缸实 现举升的工作原理。 折叠臂式桥梁检测车的设备装置 力装置 动力传动装置包括 折叠臂式桥梁检测车 各工作装置的动力传动部分，其设计要求如下： (1)对作业功能，在规定的载荷范围内，不论载荷大小，要求动力传动装置具有稳定的工作转速 ； (2)在同一工作循环内，工作装置的回转机构、举升机构等是正向和逆向运动交替进行的 ， 因此要求能适应运动方向的不断改变 ； (3)在工作过程中，各工作装置的工作速度应能随作业进度及时调整，且调速范围大，如举升机构需要有很低的微动速度。 1、内燃机 机械传动 这种传动方 式仅在用途单一的 桥梁检测车 上使用。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、电力 机械传动 这种传动方式是利用外接电源或车载电源（蓄电池），通过电动机将电能转换成机械能，再经机械传动装置将动力传递到各工作装置。由于电动机具有逆转性和在较大转速范围内实现无级调速等特点，并且各机构可由独立的电机驱动，简化了传动和操纵机构，而且噪声小、污染少，适用在外接电源方便或流动性不大的场地作业。 3、 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，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 桥梁检测车 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 大部分 折叠臂式桥梁检测车 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 9。 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 液压传动这 种形式。 作装置类型 腿机构 支腿机构是大多数 折叠臂式桥梁检测车 所必备的工作装置，目前均采用液压支腿。这类装置是利用从汽车发动机取出的动力来驱动液压泵，通过控制阀把液压泵产生的液压油供给液压支腿的工作缸，实现支腿伸缩。其优点是操作简单，动作迅速。 液压式支腿按数量来分有双支腿和四支腿两种。双支腿的两个支脚布置在起重装置下的车体两侧，起支撑点只有两个，因而支撑能力低，稳定性差。 1、 单缸双支腿 这 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， 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 10。 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 蛙式 支腿的伸缩动作由一个液压缸完成。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 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 桥梁检测车 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。 3、 X 式支腿 这种支腿的垂直液压缸作用在伸缩腿的中间，四个伸缩腿是同步工作的，而垂直液压缸可同时顶升，也可单独工作，以便对车架进行调平。由 于 X 式支腿的垂直支撑液压缸作用在横梁的中间，而横梁又直接支撑在地面上，这就比 H 式支腿更加稳定。 综上所述， H 型支腿稳定性较蛙式支腿好，虽然 X 型支腿的稳定性比 H 型支腿更好，但 X 型支腿的离地间隙比 H 型支腿小。因此， 桥梁检测车 的支腿机构选择 H 型支腿 。 升机构 举升机构的作用是实现作业平台的升降和变幅，其结构型式有交叉剪刀式 、 套筒式 、伸缩臂式和折叠臂式 。 转机构 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。 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 单排球转盘多数是由内外座圈组合成一个整体的滚道，其滚道是圆弧形曲面，是最 单的一种回转支撑装置，球和导向体从内圈或外圈的圆孔中装进滚道里，然后将装配孔堵塞。这种回转支撑装置的优点是：质量轻、结构紧凑、成本较低，但其承载能力小，故应用不多。 2、 双排滚球式转盘 主要由上、下双排球体、内、外座圈、间隔体和润滑密封装置等组成。上、下球体均排列在一整体的内（或外）座圈内。双排球转盘回转支撑装置比同样大小和相同数目的单排球转盘回转支撑装置的承载能力要大得多。 3、 交叉滚柱式转盘 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。 4、 高承载能力转盘 在一些大型的起重举升专用汽车中，可用双排、多排的滚球或滚柱式回转支撑装置。 业平台的分析 举升机构的端部连接作业平台，它是用于载人或器材的基本构件。为了保证作业人员安全工作和防止器材掉落，各国对作业平台的结构和性能提出了明确的要求 11。如平台的护栏高度、平台宽度、平台 的防滑表面、平台上的安全带及短索的结点等。 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，主要有以下四种： 1、重力（自重）式调平机构 如图 a）所示。其原理是将作业臂的顶端与作业平台质心铅垂线上的一点铰接，这样使工作臂无论作什么运动、作业平台始终处于铅锤状态，其底平面能保持水平位置。但是这种机构在举升过程中由于惯性力的作用及作业人员的质心不能与作业平台的质心完全重合。使作业平台出现偏移和偏摆，减少了安全感，这种机构已很少采用。 2、 平行四杆调平机构 如图 b）所示，是常采用的机械式结构。其原理是 当上、下折臂同时或分别作起伏运动时，两套四杆机构中的连杆 终保持平行，使与连杆相铰接的作业平台的底面在举升过程中总处于水平。这种调平机构用于折叠式动臂。其平衡精确，制造简单，工作可靠，使用非常广泛。 3、 机液组合式等容积液压缸调平机构 如图 c）所示。其原理是主调液压缸 5 与副调液压缸 2 的结构、大小、容积完全相 同，在作业前两液压缸充满压力油，且两液压缸的有杆腔和无杆腔分别相连，使两缸形成一个封闭回路。当作业臂受变幅液压缸作用时，会带动主调液压缸 5 的活塞杆伸缩，与此同时，和液压缸 5 形成封闭回路的液压缸 2 的活塞杆则产生相应的伸缩运动。当满足 终相等时，无论作业臂处于何种状态，都能保持作业平台底面处在水平位置。这种机构一般用于伸缩式动臂。 4、 电 液伺服调平机构 它 的工作原理是在作业臂的顶端与作业平台之间，通过重力元件获得信号，再由电 阀根据电信号控制液压油缸工作，使作业平台自动保持平 衡。 下 图 一种电 液伺服调平系统原理图。 综上所述，重力式调平机构安全性能太差，不宜应用；等容积液压缸调平机构一般只应用于伸缩式举升机构；电 液伺服调平机构实现起来比较困难。由于以上原因作业平台及调平机构选定为平行四杆调平机构，如图 3.1(b)所示。 (a) 重力（自重）式调平机构 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 液调平原理图 全装置 为了使举升机构能停在任意位置，并防止工作平台自由或超速下落，必须在液压系统中安装平衡阀。 为使支腿垂直液压缸在移动的过程中能在任意位置上停止，并防止停止后在外力的作用下发生位移，导致事故发生，应在支腿液压缸的进回油路上设有双向液压锁。 桥梁检测车 应配备紧急停止装置，并安装在操作者的应急位置。发生错误操作时，该装置应能有效的排除由此产生的故障和危险，保护 桥梁检测车 和各机构的安全 。 在公路上进行作业的 折叠臂式桥梁检测车 ，若车上的动力传动装置出现故障，而工作人员又困在高空作业平台上，无法排除故障，可能 发生阻碍道路交通的事故。因此，桥梁检测车 必须设置辅助下降装置，中小型 桥梁检测车 采用手动泵人工辅助下降。 折叠式 桥梁检测车 为防止作业平台翻转，则规定下臂处于接近水平状态时，上臂与水平面的夹角不允许超过 78。为此，在 桥梁检测车 上设置了限位行程开关，只要发生超过上述规定的情况，行程立即断电，液压油卸荷，阻止上臂与水平面的夹角超过规定值。同时，蜂鸣器报警，提醒操作人员注意，防止事故发生。 题参数 寸参数 折叠臂式桥梁检测车 都是在二类底盘的基础上进行改装而成，主要尺寸参数原则上应于原车底盘尺 寸相同，保证性能参数与原车基本保持不变。只有整车的高度由于举升机构高于车头的顶部，所以整车的高度会有所增加。 量参数 1. 额定装载质量 于作业型专用汽车，如起重举升汽车、 桥梁检测 车等，总质量主要由改装后的汽车底盘质量和专用工作装置质量确定，无需考虑装载质量。 2. 整车整备质量 车 整备 质量是指专用汽车带有全部工作装置及底盘所有的附属设备，加满油和水，但未载人和载货时整车质量。参考同类 桥梁检测车 的整车整备质量，在此基础上在增加工作装置的质量，便可估算 桥梁检测车 的整车整备质量 以 东风汽车有限公司生产的折叠臂式桥梁检测车做为参考，经调查和查阅相关资料得知金杯的折叠臂式桥梁检测车的整车整备质量约为 5000 反馈，跟踪角度位移信号 转子摆锤信号 倾斜 传感器 放大 器 伺服 阀 伺服 液压缸 四连机杆 能源 器 谓总质量是指专用汽车整备齐全，满载（规定值）货物及乘员时的质量。 总质量计算公式为： 9 53655 0 0 00 pa 式中 ： 乘员质量（ 按每人 65。 叠臂式桥梁检测车地盘的选择 专用汽车性能的好坏直接取决于专用汽车底盘的好坏，通常专用车辆所采用的基本底盘按结构分可分为二、三、四类底盘。二类底盘是在整车基础上去掉货 厢，三类底盘是从整车上去掉驾驶室与货厢，四类底盘是在三类底盘的上去掉车架总成剩下的散件。 汽车底盘的选择主要是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、动力匹配等决定，目前，几乎 80%以上的专用车辆采用二类底盘进行改装设计。采用二类汽车底盘进行改装设计工作重点是整车总体布置和工作装置设计，对底盘仅作性能适应性分析和必要的强度校核，以确保改装后的整车性能基本与原车接近 12。 在汽车底盘选型方面，一般应满足下述要求 （ 1） 适用性 对于专用改装车底盘应适用于 专用汽车特殊功能的要求，并以此为主要目标进行改装造型设计。 （ 2） 可靠性 所选用汽车底盘要求工作可靠，出现故障的几率少，零部件要有足够的强度和寿命。且同一车型各总成零部件的寿命应趋于平衡。 （ 3） 先进性 应使用整车在动力性、经济性、操纵稳定性、行驶平顺性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平的汽车底盘。而且在专用性能上要满足国家或行业标准的要求。 （ 4）方便性 所选用的底盘要求便于安装、检查保养和维修，处理好结构紧凑与装配调试空间合理的矛盾。 在选用底盘时，除了上述因素外，还有以下两个和重要 的方面，一是汽车底盘价格，它是专用汽车购置成本中很大的部分，一定要考虑到用户可以接受。这也涉及到专用汽车产品能否很快的占有市场，企业能否增加效益问题 ； 二是汽车底盘供货要有来源，所选的底盘在市场上必须有一定的保有量。 章小结 本章通过理论及计算，基本确定了动力装置、工作装置、安全装置以及主题参数和地盘的选择，使得折叠臂式桥梁检测车有了初步的构架。 举升机构与回转机构的设计 升机构设计 升周次 起止日期 工作计划、进度 每周主要完成内容 存在问题、改进方法 指导教师意见并签字 备 注11月 12日 2月