型高位举升路灯维护车改装设计1

1、本科学生毕业设计GKT-13高位举升路灯维护车改装设计（底盘、液压部分） 院系名称： 汽车与交通工程学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 职 称： 黑 龙 江 工 程 学 院二一一年六月The Graduation Design for Bachelor's DegreeThe top digit lifting street light maintenance vehicle re-equips the design of GTK-13（chassis，hydraulic pressure part）Candidate： Specialty： Class： Supervisor：

2、 Heilongjiang Institute of Technology2011-06·Harbin摘 要在人们生活水平日益提高的今天，越来越多的高空作业问题围绕着我们，并且困扰着我们，主要的原因是由于使用的举升方法既不便捷，也不专业，更不安全，占用了大量人力、物力，并造成了很多财务、资源浪费。因此特拟定自行走小型举升车这样一个设计题目，利用所学习的知识，借鉴前人的产品，设计出有特色的专用举升车辆，从而给人们生活带来方便。设计承担的任务是设计三类底盘的设计和液压系的统设计，三类底盘的设计即为横梁、纵梁的布局，液压系的统设计主要完成液压系统原理、液压油箱以及支腿机构的设计。机械举升部

3、分采用三节举升臂，利用金属焊接及销轴连接组合各臂，使用平行四边形的四连杆变形对吊篮进行调平，通过对液压系统控制来完成特定的动作；液压控制系统包括选取液压缸、控制系统及元件的选择。设计依据国家标准和机械行业标准，通过查阅机械设计手册等书籍，利用相关计算公式和材料信息，系统的对机构进行了强度校核，验证了设计的合理性，确定了各零件的使用材料、外形尺寸和加工方法，并完成了整体构架的装配方案，使机构能够实现最大举升达10.79m这样一个高度。关键词：曲臂式高空作业车；举升机构；液压系统设计；小型；设计ABSTRACTIn people's standard of living increased

4、 today, The task is designed for selecting three chassis design of hydraulic design, three types of ec namely for the chassis design of longitudinal beams and the integration of layout, hydraulic design mainly complete hydraulic system principle, hydraulic oil tank, and a leg design of organization.

5、 and design of lifting mechanism; type selection small vehicles from car chassis, lifting mechanism mainly complete mechanical lifting part design and hydraulic control system design. One mechanical lifting part adopts three lifting arm, using metal welding and pin shaft connecting each arm, the use

6、 of combination of a parallelogram linkage deformation of the basket, through adjusting hydraulic system to specific action control, The hydraulic control system, including the selection of hydraulic cylinder, control systems and components.On the basis of the national standards and design of mechan

7、ical industry standard, access to mechanical design manuals, etc, using the formula for calculating the related books and materials, the information system of organization, the intensity of the rationality of the design and use of materials, components, the dimensions and processing method and compl

8、eted the overall architecture of the assembly, the most heavily to realize that institutions such a height of 10.79 m.Keywords: Song arm type aloft working car；Lifting mechanism；Hydraulic system design；small；Design目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 概述11.2 相关技术的现状和发展趋势11.3 设计的主要内容3第2章 总体方案设计分析42.1 方案确定42.2 外

9、形尺寸确定52.3 三类底盘的选择62.4 本章小结6第3章 工作机构设计83.1 确定尺寸及材料83.2 受力分析103.3 本章小结16第4章 辅助机构设计174.1 回转机构简介174.2 支腿机构设计计算174.2.1 支腿跨距的确定174.2.2 最大载荷时支腿力的计算204.2.3 撑脚接地面积确定214.3 取力器布置方案及基本参数选择214.4 本章小结22第5章 液压系统设计235.1 主要机构液压回路的设计与分析235.1.1 变幅回路23 回转机构245.2 主要液压元器件的选择计算26 驱动液压缸的计算确定265.2.2 液压泵的选型计算315.2.3 液压控制阀的选用

10、335.2.4 油箱容积与管路内径计算345.2.5 管路内径计算355.2.6 液压油的选用365.3 本章小结36第6章 整车性能计算分析376.1 动力性计算376.2 高空作业车汽车变速器速比376.2.1 发动机外特性376.2.2 汽车的行驶方程式396.2.3 动力性评价指标的计算406.3 燃油经济性计算446.4 稳定性计算456.5 本章小结45结论46参考文献47致谢48附录49第1章 绪 论1.1 概述由于交通管理部门经常会遇到交通信号灯、交通监控器、交通指示牌的维修和更换，基础交通设施的安装建设等高空作业问题，所以近年来交通设施高空作业车大量投入使用。高空作业车是用来

11、运送工作人员和工作装备到指定高度进行交通设施维修或安装作业的特种车辆，是将高空作业装置安装在汽车底盘上组成的。交通设施高空作业车装置包括工作臂、回转平台、副车架、工作平台、液压系装置等。现在的高空作业装置具有操作平顺、工作稳定、安全可靠等优点，大大提高了空中作业的工作效率。交通设施高空作业车是利用汽车底盘作为行走机构，机动灵活，行驶速度高，可快速转移，转移到作业场地后能迅速投入工作，因此被广泛应用。1.2 相关技术的现状和发展趋势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，目前生产经营企业已由原来的几家迅速增加到40余家，其中与国外合资或合作生产的企业有5家。根据2004年和

12、2005年中国工程机械年鉴，2003年高空作业机械工业总产值为32139万元，生产各类高空作业平台。行业几个骨干企业通过近几年的技术改造，其生产规模不断扩大，形成了各自特色的产品系列，基本能满足国内市场高空作业机械的需要，企业的各项主要经济指标逐步上升，经济效益也逐年提高1。我国高空作业机械行业的一些骨干企业利用自己的技术和设备优势，通过学习引进和消化国外先进技术开发了许多新产品，其产品的技术水平和产品质量都不断提高，达到和接近了国际同类产品的水平，推动了高空作业机械行业的技术进步，在国内市场中竞争力强，市场销路好，产量增加较快。一些企业利用自身的优势，在原有产品的基础上根据国内底盘品种的发展

13、和基础零部件的更新，不断加大新产品的开发力度，走企业横向联合多种经营的综合开发道路，不但使企业自身的生产和销售步入了良性循环轨道，还带动了附属企业和国内相关产品的销售发展。产品性能提高：我国高空作业机械产品的需求量随着国民经济和城市建设的发展逐年增加，各种规格的新产品近几年增加较快。如北京起重机器厂在短短几年时间先后开发了车载剪叉式平台、剪叉自行式平台、折臂式平台、单扼柱铝合金平台和双扼柱铝合金平台、箱型界面铝合金扼柱平台、手动铝合金扼柱平台等近10个品种、30多个规格的产品。杭州赛奇工程机械厂近几年先后开发了单扼柱铝合金平台、双扼柱铝合金平台及多扼柱铝合金平台，其中多扼柱铝合金平台完成了10

14、m、14 m、16 m、18 m、20 m共7种规格的研制。杭州爱知工程车辆有限公司开发了全液压驱动的自行式高空作业平台，为国内传播修造、建筑、机场及工矿企业的安装检修工程等提供了新的品种。浦沅集团有限公司开发了12 m、16 m、20 m、25 m、30 m高空作业车和QKH8-19-8起重机高空作业车。锦州中型机械股份有限公司今年也完成了22 m、32 m、50 m大高度高空消防救援车的研制，徐州中型机械厂完成了67 m大高度高空消防救援车的研制2。扩展产品的使用功能和用途：我国高空机械的使用范围还比较窄，使用较多的主要有路灯、道路交通、园林部门、国内大多厂家把用户集中在车站、地铁、商店、

15、工厂、供电、路灯等部门，其市场远远没有挖掘和佩玉出来。高空作业机械在有发展前途的电力、电信及有限电视系统使用较少，究其原因是国内产品技术性能及参数还不能完全满足上述三大系统使用的要求，在产品用途和功能上还需要更新。如将高空作业机械用在建筑使用中以替代某些脚手架施工、建筑物外墙表面的装饰、倾斜和维护等；绝缘架线和维修；消防救援及大型物体（传播、飞机）维护检查等，但开发以上这些产品需要从产品的适应性、技术性能上进行较大的突破。随着我国经济的发展，停电对工农生产和人民生活带来的损失不可估量，国家已经开始实行电力法，对供电可靠性要求越来越高，在电力系统企业要求供电可靠率达到99.9%，所以如何解决不停

16、电维修带电作业的问题已经非常突出，这就要求不但能登高作业，还要具有绝缘性能好的高空作业车，这种新型高空作业车要打破常规的格局，工作斗，臂架要求采用非金属的高性能绝缘材料，工作斗对整个作业的控制不能采用一般的电控和液控，还要具有起吊能力，并有更可靠的安全性、平稳性、微调性。电信和有线电视系统使用的高空作业车要求小巧灵活，能走街穿巷，操作方便、乘坐舒适，这就要求设计小型先进的汽车底盘，并解决动力输出问题。应该特别注意的是，高空作业车新产品的开发不能限制在汽车上，应该考虑它是一种工程机械，以适应用户的需要为前提，行走方式可以采用电动自行式、液控自行式、轮胎自行式、履带自行式等。我国文化传播行业对轮胎

17、液控自行式高空作业车的需求量很大，建筑行业对履带自行式产品也将产生需求，室外装修、清洗行业大量需要自行式高空作业车。随着高速公路、高架桥的建设，将需要大量具备低空作业能力的高空作业车，以解决高架桥的维修问题，这种特殊的高空作业车在国外早已出现，但国内还刚刚起步。 开发专用车辆底盘：要提高我国高空作业车的技术水平，首先必须解决工程车辆底盘问题。我国目前正在努力提高汽车工业的整体水平，走集团化规模道路，并积极引进国外资金及技术，但还只限于轻型底盘。汽车制造厂家应该在此基础上根据高空作业车的具体要求，专门设计轻型、中型和重型的工程车底盘以供高空作业车改装之用3。1.3 设计的主要内容 设计主要承担的

18、任务是液压系统、三类底盘的设计，初步选定采取3节举升臂，1节基础承重臂，利用金属焊接及销轴连接将各臂组合起来，通过选择的二类底盘的动力输出来驱动液压泵，使用液压系统来控制各臂的运动，再运用平行四边形的四连杆机构对举升筐进行调平，给工作人员提供一个水平的、稳定安全的工作环境。 设计总体分为三个方面：机械举升部分的选取（包括举升臂的选材、外形尺寸的确定等）；液压控制部分（包括液压缸的计算和型号确定、液压控制系统的设计和辅助元件的选择等）；相关辅助系统部分（支腿的设计计算、油箱的设计等）。第2章 总体方案设计分析2.1 方案确定举升的方法有很多种，出于结构简单、控制方便、成本低廉的主要设计思路，所以

19、选用型材作主承重臂，利用金属焊接及销轴连接将各臂组合起来，通过液压系统来控制各臂的运动，再将举升机构安装在转台上，来实现举升的目的1。举升的意义是：将人或物送往高处，由此又出现举升臂调平的问题，以往的调平系统中多为机械调平和重力调平，现在又出现了电子调平系统。机械调平中最常见的为四连杆机构（即平行四边形变形原理），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。在这里选择四连杆调平方式4。图2.1所示

20、即为整个举升机构系统简图，其中AB、BC、CD为承重臂，DH为基础臂，AB、CD为调平辅助臂，I、II为液压缸，E、F、G、H分别为液压缸与基础臂及承重臂的绞接点。图2.1 举升机构总体结构图工作原理：在平行四边形AABB中，通过控制液压缸I的长度来控制的角度，从而使点A以AB为半径，B点为圆心作圆弧运动；在平行四边形CCDD中，通过控制液压缸II的长度来控制的角度，从而使点C以CD为半径，D点为圆心作圆弧运动。平行四边形AABB与平行四边形CCDD共用一条公共边BC,平行四边形CCDD的另一条边DD为基础臂，只要液压缸I增长，A点就升高，液压缸II增长，C点就升高（即B点升高）。由此只要控制

21、液压缸I和II就能控制A点的高度15。2.2 外形尺寸确定如图2.2所示，初步设定臂CD与臂DO所成的最大角度为150°，臂CB与臂AB所成的最大角为135°。DO长2200mm，DC长3000mm，BC长2200mm，AB长4500mm。图2.2 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2.1、2.2所示。表2.1 理论长度参数 mm 最小高度最大高度整体长22001020036004500220030002200表2.2 理论角度参数最大值最小值AB与BC的角度135 °53 °CD与OD的角度150 °43 °2.

22、3 三类底盘的选择根据我国目前生产的各类型专用车辆的基本模式，大多是为了满足国民经济某一服务领域的特定使用要求，主要是在已定型的基本车型底盘的基础上，进行车身及工作装置的设计，与此同时对底盘各总成的结构与性能进行局部的更改设计与合理匹配，以达到满足使用需求的较为理想的整车性能。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

23、原车接近，同样的对于本车的设计，设计选取三类底盘是由价格与性能的决定6。已知工作臂的长度，选用型材Q235结构用冷弯空心型钢，可估算工作臂部分总重约为700kg；预估转台和支腿等其他辅助装置质量为300kg；额定载荷为200kg。则 M=700+300+200=1200kg经计算工作机构长度约为折起后4000mm，宽度不超过2000mm。表2.3 底盘技术参数底盘型号整车重量(kg)2000吊斗载重(kg)200外形尺寸（长×宽×高）mm3900×1950×3070轴距(mm)2300轮距（前/后）(mm)1950/1950发动机型号CY4102BZLQ

24、额定功率(kw)55转速（r/min）36002.4 本章小结本章通过综合分析后确定了总体构架，方案采用三节举升臂，使用平行四边形的四连杆变形原理对吊筐进行调平，通过对液压系统控制来完成特定的动作，并在大量几何计算后得出了各臂的长度和转动角度，其理论举升高度为10200mm+590mm=10790mm。通过确定的总体参数，最后确定本次设计选用的三类底盘。第3章 工作机构设计3.1 确定尺寸及材料 mm支腿的纵向跨距： 因此取mm；mm。故前两支腿反力 后两支腿反力 4.2.2 最大载荷时支腿力的计算 该高空作业车工作时，支承在A、B、C、D 四个支腿上由于回转工作部分的回转变幅作业等运动，则作

25、用工作面内必然产生附加力矩。1、当臂AB水平时，见图3.2所示。 产生的附加支承反力为 2、当臂AB举至最高位置时，见图3.3所示。 附加支承反力为 可见，状态一最危险。所以，支腿液压缸最大封闭压力为： 4.2.3 撑脚接地面积确定为了使路灯安装车工作时能在规定的地面承受压力不下陷，且保证在不同地面能可靠支撑，支承脚要有足够的接地面积Sj，保证在最大支反力Fmax下对地面的压强不大于地基强度，即： mm2 mm2 取 mm2。 式中：地基强度，一般为1.6Mpa。4.3 取力器布置方案及基本参数选择各类专用汽车的专用工作装置的动力来源，主要由汽车发动机提供。取力器就是其中一种动力输出的专用装置

26、，它能够实现从发动机取出部分功率，用于驱动各类液压泵、真空泵、空压机以及各类专用汽车工作机械11。 专用车取力方案的布置取决于取力方式。常见的取力方式分类： 1、发动机取力 从前端取力：从发动机前端取力的特点是采用液压传动，适合于远距离输出动力，常用于长头式汽车底盘改装的大型混凝土搅拌运输车。从发动机飞轮后端取力：从飞轮后端取力的特点是取力器不受主离合器影响，传动系统与发动机直接相连，取力器到工作装置距离短，传动系统简单可靠，取力功率大，传动效率高。此种方案应用较广，适用于平头式汽车改装的大中型混凝土搅拌车。2、变速器取力从一轴取力：从变速器一轴取力的布置方案又称为变速器上置式取力方案。此种方

27、案取力器叠置于变速器之上，用一惰轮与一轴常啮合齿轮啮合获取动力，需要改制原变速器顶盖。此种应用方案应用很广，自卸车冷藏车垃圾车等一般均采用此种方案。从中间轴齿轮取力：此种取力方案较为常见，又称侧置式取力，又分为左侧和右侧布置方案。3、传动轴取力传动轴取力方案是将取力器设计成一个独立结构，置于变速器输出轴于汽车万向传动轴之间，固定在汽车车架上不随传动轴摆动、伸缩。设计时使用可伸缩的附件传动轴与其相连，并应注意动平衡与隔振、消振。4、分动器取力 分动器取力布置方案主要用于全轮驱动的牵引车、汽车起重机，用来驱动绞盘或起重机构。从取力器到工作装置间可采用机械传动或液压传动。本设计选用底盘为三类底盘，所

28、以可选用从中间轴齿轮取力的布置方案，选取的的取力器是变速器自带取力器型号为DF6S750。4.4本章小结本章首先对所设计的交通设施高空作业车的回转机构的回转支撑机构进行了受力分析，从而计算出它的受力情况，并确定了回转支撑机构的主要尺寸参数。然后对交通设施高空作业车的支腿机构进行了分析，估算出了支腿的横向跨距、纵向跨距以及支撑脚的接地面积，使其能够稳定的工作。另外，本章中也对取力器的布置进行了分析，并选择了适合的取力器。第5章 液压系统设计交通设施高空作业车型采工作装置为液压驱动，360°全回转。作业车主要工作机构的液压回路分成变幅机构、回转机构、和支腿收放这几部分。其中回转机构由液压

29、马达控制，上下吊臂的动作由液压缸控制,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12。5.1主要机构液压回路的设计与分析 变幅回路变幅就是用液压缸来改变上下臂的角度。变幅液压缸由三位四通电磁换向阀来控制，为防止在变幅作业时因自重而使吊臂下落，在油路中设有平衡回路。图5.1 变幅机构回路1、动作分析由于上下臂机构相似，所以只需要分析其中之一即可。当换向阀置于左位液压泵换向阀左向节流阀左平衡阀液压缸右平衡阀右节流阀换向阀油箱当电磁换向阀置于右位液压泵换向阀右向节流阀右平衡阀液压缸左平衡阀左节流阀换向阀油箱当电磁换向阀处于中位时，液压缸不运动。2、性能分析行驶状

30、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高度，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13。 回转机构回转机构采用液压作为执行元件，液压马达通过蜗轮蜗杆减速箱和一对内啮合的齿轮来驱动转盘。系统中一个由三位四通手动换向阀控制转盘的正转、反转和不动三种工况。图5.2 回转机构回路1、动作分析换向阀置于左位液压泵换向阀梭阀液压缸制动器松开左节流阀 液压马达换向阀置于右位液压泵换向阀梭阀液压缸制动器松开右节流阀 液压马达换向阀置于中位整个回路卸荷，制动器液压缸在自身弹簧的作用下迅速刹住液压马达

31、。2、性能分析进行回转时，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。如图5.2所示， 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,保证了安全性。 整车液压回路设计1、系统分析系统中只有当单向阀的电磁线圈Y1接通，变幅机构和回转机构才能进行工作。回转机构的马达外控口都与油箱直接相连，起到一定的保护作用，在每个液压缸的进回油回路中都设节流阀调速，在整个系统中安全阀作为系统的安全保证。整个系统

32、设置合理，采用模块设计。2、性能分析系统的设计除应满足主机要求的功能和性能外，还考虑符合质量轻、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。在整个液压系统设计中，考虑到由于液压马达存在内泄，平衡阀不能锁住停在空中的重物，必须靠制动器使重物可靠地停在空中。在开式回路中再次提升重物时，当制动器打开先与系统建立起负载压力或制动器开启虽与系统建立起负载同步，但流向马达的流量如小于马达的泄露流

33、量，会产生二次下滑。采用压力记忆回路虽可保证制动器开启与系统建立起负载压力同步，但系统复杂。采用负荷传感回路，可使制动器打开的同时系统压力也建立起来，有效地消除因马达内泄产生的二次下滑现象10。马达制动器控制采用的为内控，制动器压力随负载变化而变化，在负载压力小于制动器开启压力时，起升会出现抖动现象。另一方面，为了弥补回路的开启压力。这种回路特别在空钩时会出现抖动现象。在回路上增加背压阀解决抖动现象会使系统效率降低。最好的解决办法是制动器采用恒压外控。这样还可以进一步降低平衡阀的开启压力，提高回路效率，图5.3为液压系统原理图。图5.3 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

34、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。双向液压锁保证液压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14。5.2主要液压元器件的选择计算 驱动液

35、压缸的计算确定设计液压缸时，要在分析液压缸系统工作情况的基础上，根据液压缸在机构中所要完成任务来选择液压缸的结构形式，然后按负载、运动要求、最大行程来确定主要尺寸15。液压缸确定1、上臂D根据载荷力的大小和选定的系统压力来计算液计算公式： =3.57 -液压缸内径（m） -液压缸推力（kM） -根据车型选定的工作压力16MP9 式中 -上臂自重,由计算为1100 -上臂长度，为4500mm -高空作业车吊篮最大承受力，由计算知为3000-为力距，由计算得5m。可得 所以 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，即取：D=80mm2、根据速度比的要求来计算活塞杆直径：

36、 -活塞杆直径() -液压缸直径() -速度比液压缸的往复运动速度比，一般有1.46 1.33 1.25和1.15等几种，取2由机械设计手册4表23.6-57(P23-191)查得：d=0.707D 将代入式(4) 得： D=56.56查机械设计手册4表23.6-34 液压缸活塞杆外径尺寸系列。取液压缸活塞杆外径尺寸3、液压缸行程的确定由于上下臂工作状态最大夹角为时，上臂油缸伸出为最大。可求出此长度为 ： L油缸的最大行程一般取此长度的一半，参照表5.1（GB23491980）液压缸行程选择如下：表5.1（GB23491980）255080100125160200250320400500630

37、80010001250160020002500320040004、液压缸结构参数的确定（1）缸筒壁厚的确定 -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，得：=5.0mm代入相关数据计算最后得：5（2）缸体外径的确定 D=90 查机械设计手册4表23.6-60圆整液压缸外径为90。5、下臂油缸的相关尺寸设计计算与上臂液压缸计算类似（过程省略）（1）液压缸内径D 取D=125mm（2）活塞杆直径 取（3）液压缸行程S （4）液压缸结构参数的计算缸筒壁厚 20mm 缸体外径 取液压缸外径为150。6、支腿油缸的相关尺寸设计计算（1）液

38、压缸内径D 取（2）活塞杆直径 取（3）液压缸行程S （4）液压缸结构参数的计算5缸筒壁厚 5mm 缸体外径 取液压缸外径为90。7、液压缸活塞杆强度校核 式中 液压缸最大载荷，即，N 材料的屈服极限， 屈服极限安全系数，取 （1）上臂液压缸 故上臂液压缸满足强度条件（2）下臂液压缸 故下臂液压缸满足强度条件（3）支腿液压缸 8、液压缸的工作压力 式中 液压缸效率， 回油背压，取 （1）上臂液压缸 （2）下臂液压缸 （3）支腿液压缸 9、液压缸的流量液压缸流量应该按伸缩速度计算，GKT-13型高空作业车，可以只按伸出速度计算流量即可，因为采用单泵供油，缩回速度要求不严格。由 式中 液压缸的内径

39、 伸出速度 容积效率，取 （1）上臂液压缸（2）下臂液压缸（3）支腿液压缸 液压泵的选型计算常见的液压泵有齿轮泵、柱塞泵、叶片泵类型。齿轮泵具有结构简单、工艺性好、体积小、重量轻、维护方便，使用寿命长的优点，叶片泵和柱塞泵结构较复杂、价格较高。在后栏板起重运输汽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16。1、液压泵理论流量Qr液压泵的最大流量为式中 液压泵的最大流量。 同时动作的各个执行元件所需的流量之和的最大值，如果同时有溢流阀工作，则应改再加上溢流阀的最小流量23L/min。此处取。 系统的泄漏系数，一般取，现取。故 故 2、计算液压泵的压力 考虑

40、到正常工作时进油管路有一定的压力损失，所以泵的工作压力为式中 液压泵的最大工作压力， 执行元件最大工作压力， 进油管路中的压力损失，取。 3、选择液压泵首先依据初选的系统压力选择液压泵的结构类型，一般P21MPa，选用齿轮泵和叶片泵；P21MPa，则选择柱塞泵。然后确定液压泵的最大工作压力和流量。液压泵的最大工作压力必须等于或超过液压执行元件最大工作压力及进油路上总压力损失这两者之和，液压执行元件的最大工作压力可以从工况图或表中找到；进油路上总压力损失可以通过估算求得，也可以按经验资料估计，如表5.2所示。表5.2 进油路压力损失经验值系统结构情况总压力损失p/MPa一般节流调速及管路间单的系

41、统0.20.5进油路有调速阀及管路复杂的系统0.51.5液压泵的流量必须等于或超过几个同时工作的液压执行元件总流量的最大值以及回路中泄漏量这两者之和。液压执行元件总流量的最大值可以从工况图或表中找到（当系统中备有蓄能器时，此值应为一个工作循环中液压执行元件的平均流量）；而回路中泄漏量则可按总流量最大值的10%-30%估算。在参照产品样本选取液压泵时，泵的额定压力应选得比上述最大工作压力高20%-60%，以便留有压力储备；额定流量则只需选得能满足上述最大流量需要即可。由计算结果查手册选用：CB-型齿轮泵参数项目取值备注理论排量10-40该齿轮泵选择14额定压力16 最高转速2400 额定转速 n

42、1800 最高压力 Pm20 液压控制阀的选用在整个液压系统油路中，平衡阀是为防止负载在举升后自由下落，从而保持背压，此系统中下臂液压缸取极限负载最大值，经计算P=5.39，故下臂选用平衡阀开启压力值为P=6，同理上臂液压缸取极限负载最大值，经计算P=2.4，故下臂选用平衡阀开启压力值为P=3，支腿液压缸中双向液压锁取极限负载最大值，经计算P=4.3，故支腿液压缸中双向液压锁开启压力值为P=5.在整个液压系统回路中，溢流阀的额定压力值为20，调压范围小于等于2。在油路中，顺序阀利用油液压力作为控制信号，来控制油路的通断，顺序阀开启压力值P=6+3+5=14，如表5.3所示。表5.3 液压控制阀

43、的选择序号元件名称规格额定压力/型号调压范围/1溢流阀20DBD型22顺序阀15XFF-30.61.63下臂液压缸平衡阀20MRB-02G-4上臂液压缸平衡阀14RB型-5双向液压锁20YAF3型-5.2.4 油箱容积与管路内径计算根据油箱液面与大气是否相通，可分为开式油箱和闭式油箱开式油箱：开式油箱的液面与大气相通，为了减少外界环境污染对油液的直接影响，在油箱盖上设置空气滤清器，使大气与油箱内的空气经过滤清器相通，在潮湿地区应用的油箱，在空气滤清器上还应装有一定量的干燥剂闭式油箱：闭式油箱是指箱内液面不直接与大气相通17。1、油箱的结构设计 设计油箱时除了要考虑贮存系统在工作循环时有足够的油

44、量外，还应考虑热量的散发、沉淀污染杂质、分离水分、促进空气从油中逸出、为系统提供某些元件的安置等功能。在结构设计时应注意以下一些问题： 第一，油箱必须有足够大的容积。一要满足散热要求，二要能容纳当液压系统停止工作时所有工作介质的流回，而工作时又能保持适当的液位。 第二，油箱应有足够的刚度和强度。油箱一般用2.54mm的钢板焊接而成，尺寸高大的油箱要加焊角板、筋条以增加刚度。 第三，吸油管和回油管之间的距离应尽量远些，或用隔板隔开，以增加油液循环流动的距离，提高散热效果，并使油液有充分的时间沉淀污物和排出气泡18。 2、油箱的容量计算 （1）经验估算 油箱的容量是油箱的最基本参数，是设计油箱的关

45、键。油箱不仅应能贮存必需的油量，而且还应具备当液压回路中的油回到油箱时也不致溢出的储备空间，以及在最低油面时维持吸油口滤油器不致吸入空气的足够油量。 油箱的容量通常为液压泵额定流量的35倍。对于行走机械或冷却效果比较好的设备，可选择偏小值。对于大的固定设备或其空间、面积不受限制及没有冷却装置需要依靠油箱散热的设备，应选择较大值。如冶金机械液压系统的油箱容量，通常取每分钟流量的5一10倍；锻压机械的油箱容量，通常取每分钟流量的6l2倍。（2）油箱容积计算在 式中： V液压油箱有效容量；qp液压泵额定流量，qp = 取油箱容量为80L，其外形尺寸为480×380×4405.2.

46、5 管路内径计算管路按照通过的额定油量、推荐流速和强度选择。油管路内径 式中 流量， 推荐流速， 高压管路： 回油管路： 吸油管路： 管路壁厚： 式中 管路最大压力， 管路许用应力，。，其中对于20号钢取，。故 。进油管路 ，取。回油管路 ，取。5.2.6 液压油的选用选用20号低压抗磨液压油，50时平均粘度为，粘度指数为100，流动点-25，可满足高空作业车液压系统对液压油要求的需要。5.3本章小结本章首先主要对高空作业车液压系统进行了分析，对管路进行了设计分析，并且对液压缸，液压泵等主要执行元件进行了计算选型，以使系统能够稳定工作，从而使高空作业车能够正常工作。第6章 整车性能计算分析专用

47、汽车性能参数计算是总体设计的主要内容之一，其目的是检验整车参数选择是否合理，使用性能参数能否满足要求。最基本的性能参数计算包括动力性计算、经济性和稳定性计算。6.1动力性计算高空作业车汽车整车性能参数见表6.1。表6.1 与计算有关的整车参数表名称符号数值与单位发动机最大功率55KW发动机最大功率时的转速3600r/min发动机最大转矩175/2000Nm发动机最大转矩时的转速18002000r/min车轮滚动半径0.29m主减速比5.068汽车列车迎风面积3.8 m2汽车总质量(满载)20006.2高空作业车汽车变速器速比高空作业车档位与传动比见表6.2。表6.2 高空作业车档位与传动比挡位

48、1234倒挡传动比5.6472.7741.66515.068 发动机外特性发动机外特性是指发动机油门全开时的速度特性，是汽车动力性计算的主要依据。在外特性图上，发动机的输出转矩和输出功率随发动机转速变化的二条重要特性曲线，为非对称曲线。工程实践表明，可用二次三项式来描述汽车发动机的外特性， 即 （6.1）式中 发动机输出转矩，（） 发动机输出转速，（r/min）、待定系数，由具体的外特性曲线决定、可由多种途径获得,下面是常用的两种计算方法1、不知外特性曲线时，按经验公式拟合外特性方程式如果没有所要的发动机外特性，可从发动机铭牌上知道该发动机的最大输出功率及相应转速和该发动机的最大转矩及相应转速时，然后用下列经验公式来描述发动机的外特性： （6.2）式中： 发动机最大输出转矩（） 发动机最大输出转矩时的转速（r/min） 发动机最大输出功率时的转速（r/min）发动机最大输出功率时的转矩（），由公式（6.1