HQ5050JGK高空作業(yè)車改裝設(shè)計(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過)

下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 HQ5050JGK 高空作業(yè)車改裝設(shè)計 系部名稱： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級： 車輛工程 07-4 班 學(xué)生姓名： 李 超 指導(dǎo)教師： 趙雨旸 職 稱： 副教授 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二一 一 年六月 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 The Graduation Design for Bachelors Degree Design on Aerial platform truck of HQ5050JGK Candidate： Li Chao Specialty： Vehicle Engineering Class： 07-4 Supervisor： Associate Prof. Zhao Yuyang Heilongjiang Institute of Technology 2011-06 Harbin 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 I 摘 要 文中主要對 HQ5050JGK 高空作業(yè)車的二類底盤的選型和整體布置、動 力傳動裝置設(shè)計分析、工作裝置設(shè)計分析和控制系統(tǒng)設(shè)計分析，最后進行整車穩(wěn)定性校核。 根據(jù)設(shè)計要求及其技術(shù)參數(shù)的要求，其設(shè)計思路為：根據(jù)高空作業(yè)車的舉升質(zhì)量要求，確定升降機的結(jié)構(gòu)方案，然后確定汽車底盤及車輛的總體布置和控制系統(tǒng)。 在設(shè)計說明中，首先對升降機不同結(jié)構(gòu)方案進行了比較，得出了設(shè)計方案，然后對負載進行分析計算，選擇確定了整車的結(jié)構(gòu)參數(shù)，然后根據(jù)負載和使用狀況進行液壓系統(tǒng)的設(shè)計。 文中主要完成的是 HQ5050JGK高空作業(yè)車的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、液壓回路設(shè)計及傳動裝置工作裝置的詳細設(shè)計。高空作業(yè)車設(shè)計時按 6單元 展開，所有的設(shè)計工作都是圍繞這 6個單元展開的 ：高空作業(yè)車總體設(shè)計、舉升機構(gòu)的設(shè)計、 工作裝置 的 設(shè)計 、動力傳動裝置的設(shè)計、 安裝保護裝置 、 整車穩(wěn)定性校核 。 關(guān)鍵詞： 總體設(shè)計 ； 舉升機構(gòu) ； 工作裝置 ； 動力傳動裝置 ； 性能分析 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 II ABSTRACT Focuses on HQ5050JGK aerial second class chassis selection and the overall layout, power transmission equipment design analysis, work equipment design analysis and control system design and analysis, the last vehicle stability check. According to requirements design and technical parameters of the requirements, design ideas are as follows: under the aerial lift vehicle quality requirements, to determine the structure of the lift program, and then determine the vehicle chassis and the overall layout and control system. In the design specification, the first lift programs with different structures are compared, obtained design program, then loads analysis and calculation, select the vehicle to determine the structural parameters and based load and use the situation to the hydraulic system design. In the main text to complete the HQ5050JGK Aerial overall structural design, hydraulic circuit design and gear detailed design of working device. Aerial vehicles designed to start by 6 units, all of the design work around these six units started. Aloft working car overall design、 the design of lifting mechanism、 work device design、 the design of power transmission device、 installation protection device、 the vehicle stability checking. Key words: The overall design； Lifting mechanism； Work device； Power transmission device； Performance analysis黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 目 錄 摘要 Abstract 第 1 章 緒論 1 1.1 課題研究的目的及意義 1 1.2 高空作業(yè)車的國內(nèi)外 研究狀況 1 1.2.1 高空作業(yè)車的國 外研究狀況 4 1.2.2 高空作業(yè)車的國 內(nèi)研究狀況 2 1.2.3 高空作業(yè)車發(fā)展動向 3 1.3 高空作業(yè)車的組成及功用 3 1.3.1 工作裝置 6 1.3.2 動力裝置 6 1.4 主要內(nèi)容及技術(shù)路線 6 1.4.1 主要內(nèi)容 6 1.4.2 技術(shù)路線 6 第 2 章 高空作業(yè)車總體設(shè)計 8 2.1 高空作業(yè)車底盤的選擇 8 2.1.1 二類 底盤選擇依據(jù) 8 2.1.2 選擇 二類底盤要求 8 2.2 工作 臺 的結(jié)構(gòu)設(shè)計和主要尺寸確定 10 2.3 舉升機構(gòu) 的設(shè)計 11 2.3.1 剪叉臂材料的選擇 12 2.3.2 剪叉臂尺寸的確定 13 2.3.3 橫軸的選取 17 2.4 支腿機構(gòu)設(shè)計計算 15 2.4.1 支腿跨距的確定 20 2.4.2 支撐腳接地面積確定 22 2.5 總體主要參數(shù)確定 22 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 2.5.1 尺寸參 數(shù)的確定 22 2.5.2 質(zhì)量 參數(shù)的確定 22 2.5.3 總質(zhì) 量 ma 23 2.6 本章小結(jié) 23 第 3 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計 24 3.1 執(zhí)行元件類型、數(shù)量和安裝位置 24 3.2 速度和載荷的計算 24 3.2.1 速度計算及速度的變化規(guī)律 24 3.2.2 執(zhí)行元件的載荷計算及變化規(guī)律 25 3.3 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 26 3.3.1 系統(tǒng)壓力的初步確定 27 3.3.2 液壓 執(zhí)行元件的主要參數(shù) 27 3.4 液壓系統(tǒng)方案的選擇和論證 32 3.4.1 油路循環(huán)方式的分析和選擇 32 3.4.2 開式系統(tǒng)油路組合方式的分析選擇 33 3.4.3 調(diào)速方案的選擇 33 3.4.4 液壓系統(tǒng)原理圖的確定 33 3.5 液壓元件的選擇及其連接 33 3.5.1 油泵的選擇 34 3.5.2 取力器布置方案及基本參數(shù)選擇 35 3.6 本章小結(jié) 36 第 4 章 高空作業(yè)車性能分析 37 4.1 汽車動力性能分析 37 4.1.2 汽車的行駛方程式 37 4.1.3 汽車最高車速的確定 40 4.2 燃油經(jīng)濟性的計算 40 4.3 支腿壓力 的計算 42 4.4 本章小結(jié) 45 結(jié)論 46黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 參考文獻 47 致謝 48 附錄 49 附錄 A 外文文獻原文 49 附錄 B 外文文獻中文翻譯 53 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 1 買文檔送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 2 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 3 第 1 章 緒 論 1.1 選題的目的及意義 經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前 高空作業(yè)車 具有一定需求市場，但生產(chǎn)廠家相對較少，主要在于其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此難以形成批量生產(chǎn)，為使 高空作業(yè)車 能夠完善其結(jié)構(gòu)和性能，提高 高空作業(yè)車 的功能，形成小批量生產(chǎn)。本設(shè)計 將 對 高空作業(yè)車 主要工作裝置所采用的各種方案進行比較分析，分別列出各方案的優(yōu)劣點，以便選擇最合適方案。 高空作業(yè) 機械式 在工程起重機械基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高空作業(yè)設(shè)備，廣泛應(yīng)用在建筑、消防等行業(yè)。隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的不斷發(fā)展，對 高空作業(yè)車 的需求越 來 越多，要求工作范圍也越來越廣泛。 高空作業(yè)車 提高了機械化程度，減少了勞動消耗，降低了成本，縮短了工作時間，提高了工作效率并且以滿足各種特殊需要。 1.2 高空作業(yè)車 的國內(nèi)外發(fā)展概況 高空作業(yè)車的分類方式有好多種，按臂架的展開方式分類，有折疊式和伸縮式及混合式三種 ；按臂架的形狀分類有，直臂式和曲臂式 ；按驅(qū)動方式分類，有自動式、拖黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 4 動式和手動式等等。 1.2.1 高空作業(yè)車的國外 研究狀況 國外高空 作業(yè)機械屬新興行業(yè)，是在工程起重機械基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)，只有二十幾年的歷史。但是發(fā)展速度很快，隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，尤其是電子技術(shù)在機械領(lǐng)域的應(yīng)用，是高空作業(yè)更加智能化，更加人性化，操作更加方便，更加安全的方向發(fā)展，采用自動化控制，高空作業(yè)車的微動性能好，定位也來越來越準(zhǔn)確。 目前，專業(yè)生產(chǎn)高空作業(yè)機械的公司比較少。近年來，由于汽車起重機銷售量下降及市場平淡，一批汽車起重制造公司，相繼發(fā)展高空作業(yè)機械，但總計年產(chǎn)量仍不能滿足市場需求，正處于發(fā)展時期。 國外高空作業(yè)機械，發(fā)展迅速，技術(shù)水平不斷提 高。我國在其主要差距在設(shè)計方法。其關(guān)鍵是電液比例操縱、微動性能問題，支腿調(diào)平技術(shù)問題，微機自動程序控制以及機電一體化問題等和國外有很大的差距。 為了提高我國高空作業(yè)的生產(chǎn)水平，從目前的狀況來看應(yīng)首先從如下的幾個方面來進行。 1、 解決工程汽車底盤問題，這樣才可使高空作業(yè)車輕便、可靠，使用上既靈活又可承擔(dān)繁重的工作任務(wù)； 2、 提高液壓元件的制造質(zhì)量，這樣就可以提高使用壽命和可靠性，相應(yīng)的也就提高了高空作業(yè)車的質(zhì)量和性能； 3、 改變高空作業(yè)車的生產(chǎn)方式，向規(guī)?；K化發(fā)展，這不但可保證質(zhì)量還可降低成本； 4、 要擴 大新型高空作業(yè)車的使用范圍，可刺激本行業(yè)的發(fā)展，并投入力量加強對新產(chǎn)品的開發(fā)； 5、 應(yīng)用現(xiàn)代的設(shè)計方法和手段對現(xiàn)有的產(chǎn)品進行改造。 在目前的高空作業(yè)車的生產(chǎn)水平上，改進高空作業(yè)車的工作性能，開發(fā)研制機動靈活、技術(shù)含量高安全、可靠的高空作業(yè)機械具有重大的意義。 1.2.2 高空作業(yè)車的國 內(nèi)研究狀況 1、 概況 我國高空作業(yè)車行業(yè)起步較晚，自 20世紀(jì) 60年代開始研制、 70年代才推出商業(yè)化樣機，隨著改革開放的深入，逐漸引入國外高新技術(shù)及其產(chǎn)品，開始在市政、園林、電力等行業(yè)推廣使用，但最大作業(yè)高度只有 35m，且功能單一 。在消防救援高空車產(chǎn)品中，錦州重型機械股份有限公司開發(fā)出 50m 產(chǎn)品，沈陽北方交通重工集團開發(fā)了 53m黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 5 產(chǎn)品，徐州重型機械有限公司開發(fā)出 68m 產(chǎn)品。在高空作業(yè)車產(chǎn)品中，目前只有杭州愛知 (日資控股 )、徐州海倫哲等近 30 家企業(yè)生產(chǎn)，最大作業(yè)高度只有杭州愛知和徐州海倫哲達到 35m，與歐美的差距較大。也正因為此，高空作業(yè)車目前還只是用于電力保障、城市道路照明保障、城市園林維護和公安、交通等行業(yè)。限制這一行業(yè)發(fā)展的主要因素是大高度復(fù)雜截面混合臂架技術(shù)、安全技術(shù)、智能化高效控制技術(shù)、可靠性等，缺乏前瞻性研究，缺少向更大高度 發(fā)展的技術(shù)支撐。 2、 應(yīng)用情況 我國高空作業(yè)車的應(yīng)用遠遠落后于發(fā)達國家和地區(qū)，尚處于初級階段，目前僅在電力、國防、市政、通訊、園林、交通、造船、消防等行業(yè)使用，在電力、市政等少數(shù)行業(yè)普及使用，而且也只是在最近 5 年才進入快速發(fā)展階段。進一步的發(fā)展將依賴于下面幾個主要方面： (1) 更加重視文明、安全施工，需要相應(yīng)出臺有關(guān)政策、法規(guī)，限制傳統(tǒng)落后、無安全保障、低效率、勞動強度大、能耗高的高空作業(yè)方式，更多地使用高空作業(yè)車。 (2) 隨著經(jīng)濟的發(fā)展和勞動力成本的上升，更多的高空作業(yè)依靠機械化，而不是靠更多的人工作 業(yè)，促進高空作業(yè)車需求量的快速增長。 (3) 隨著經(jīng)濟發(fā)展水平的提高和社會保障要求的嚴(yán)格，高空作業(yè)車也將成為應(yīng)急保障的必備設(shè)備。目前我國在應(yīng)急保障方面遠遠落后于發(fā)達國家。 (4) 目前高空作業(yè)車的應(yīng)用多為市政、電力等公用部門，隨著整個社會經(jīng)濟發(fā)展和企業(yè)經(jīng)濟效益的增長，高空作業(yè)車使用場合將大大拓寬，為高空作業(yè)車的發(fā)展帶來極為廣闊的發(fā)展前景。 (5) 35m 以上高度高空作業(yè)車目前基本依賴進口，也將為國產(chǎn)大高度高空作業(yè)車提供發(fā)展的機會。 1.2.3 高 空作業(yè)車發(fā)展動向 高空作業(yè)車的發(fā)展主要動向是實現(xiàn)六化、三性，以提 高高空作業(yè)機械的適用性。 六化 :即液壓化、最優(yōu)化 (采用計算機輔助設(shè)計 )、輕量化 (采用高強度材料減輕構(gòu)件重量 )、機電液一體化 (如安全保護、報警裝置等 )、通用化、系列化。 三性：可靠性、安全性和舒適性。 1.3 高空作業(yè)車 的組成及功用 高空作業(yè) 車是用來運送工作人員和使用器材到達指定現(xiàn)場并進行作業(yè)的專用汽車。 高空作業(yè) 車除底盤部分外，為實現(xiàn)高空作業(yè)功能，還有動力傳動裝置、工作裝置、安全裝置及 控制 系統(tǒng)等。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 6 高空作業(yè)車 是用來運送工作人員和工作裝備到指定高度進行作業(yè)的特種車輛，是將高 工作 裝置安裝在汽車底盤上組成的。 工作 裝 置包括工作臂、回轉(zhuǎn)平臺、副車架、工作斗、液壓系統(tǒng)和操縱裝置等 2。現(xiàn)在的高空作業(yè)裝置具有操作平順、工作穩(wěn)定、自動調(diào)速、安全可靠等優(yōu)點，大大提高了空中作業(yè)的工作效率。 高空作業(yè)車 是利用汽車底盤作為行走機構(gòu)，具有汽車的形勢通過性能，機動靈活，行駛速度高，可快速轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移到工作場地后能迅速投入工作 3。 剪叉 式高空作業(yè)車中外觀如圖 1.1 所示。 高空作業(yè)車 正常進行作業(yè)，需要工作裝置、動力裝置與控制系統(tǒng)三部分。這三個部分的組成及其作用分述如下： 1.3.1 工作裝置 工作裝置為實現(xiàn) 高空作業(yè)車 不同的運動要求而設(shè)置 的。 高空作業(yè)車 一般設(shè)有變幅機構(gòu)、平衡機構(gòu)和行走機構(gòu)。依靠變幅機構(gòu)實現(xiàn)載人工作斗在兩個水平和垂直方向的移動；依靠平衡機構(gòu)實現(xiàn)工作斗和水平面之間的夾角保持不變，依靠行走機構(gòu)實現(xiàn)轉(zhuǎn)移工作場所。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 7 圖 1.1 剪叉式 高空作業(yè)車 高空作業(yè)車的工作裝置包括支腿機構(gòu)、舉升機構(gòu)、作業(yè)平臺及其調(diào)平機構(gòu)。 金屬結(jié)構(gòu)是 高空作業(yè)車 的重要組成部分。 高空作業(yè)車 的各工作機構(gòu)的零部件都是安裝或支承在這些金屬結(jié)構(gòu)上的。金屬結(jié)構(gòu)是 高空作業(yè)車 的骨架。它承受 高空作業(yè)車的自重以及作業(yè)時的各種外載荷。組成 高空作業(yè)車 金屬結(jié)構(gòu)的構(gòu)件較多，其重量 通常占整機重量的一半以上，耗鋼量大。因此， 高空作業(yè)車 金屬結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計，對減輕高空作業(yè)車自重，提高作業(yè)性能，節(jié)約鋼材，提高 高空作業(yè)車 的可靠性都有重要意義。 支腿機構(gòu)是大多數(shù)高空作業(yè)車所必備的工作裝置，目前均采用液壓支腿。這類裝置時從外接動力驅(qū)動液壓泵，通過控制閥把液壓泵產(chǎn)生的液壓油供給液壓支腿的工作缸，實現(xiàn)支腿伸縮。在作業(yè)車的兩側(cè)，一般備有操縱機構(gòu)，可以使前、后、左、右四黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 8 個液壓支腿單獨的伸出或縮回，所以即使在不平整或者傾斜的地面上，也能把車體調(diào)整到水平狀態(tài)，安全作業(yè)。 舉升機構(gòu)的作用是實現(xiàn)作業(yè)平臺的升降和變 幅，變幅是指改變工作斗到回轉(zhuǎn)中心軸線之間的距離，這個距離稱為幅度。其結(jié)構(gòu)型式有垂直升降式和動臂式。 垂直升降式舉升機構(gòu)按轉(zhuǎn)動方式，可分為液壓傳動和機械傳動；按其結(jié)構(gòu)分交叉剪刀式和套筒式交叉見導(dǎo)師是按交叉布置，鉸接成剪刀形的連桿框架結(jié)構(gòu)，當(dāng)改變連桿交叉的角度就可以實現(xiàn)升降運動。套筒有桁架式、箱式和圓筒式等型式，通過多節(jié)套筒的伸縮完成升降運動，驅(qū)動方式也可以采用液壓傳動和鋼絲滑輪傳動，垂直升降式舉升機構(gòu)作業(yè)高度有限，工作范圍小，但作業(yè)平臺較大，且支撐穩(wěn)定。 動臂式舉升機構(gòu)可以分為伸縮臂式或直臂式、折疊式或者曲臂 式、伸縮和折疊混合組成的混合臂式等三種型式。伸縮臂式是由多節(jié)套裝、可伸縮的箱形臂結(jié)構(gòu)，包括基本臂和伸縮臂兩部分。伸縮臂可以一節(jié)或多節(jié)，各節(jié)間裝有液壓缸，液壓缸工作是，各節(jié)臂可以伸縮，從而改變臂架的長度。整個臂架系統(tǒng)職稱在液壓缸底部的鉸支座和變幅液壓缸的兩端，通過變幅液壓缸的伸縮實現(xiàn)臂架擺動，從而達到變幅和升降的目的，這種型式的最大作業(yè)高度可達 60 80m。折臂式是由多節(jié)箱型臂折疊而成，一般采用 2 3節(jié)折疊臂組成，折疊方式可分為上折式和下折式兩種，各節(jié)臂的折疊和展開都是由各節(jié)液壓缸完成，這種型式的舉升機構(gòu)可以 完成一定高度和幅度的作業(yè)，還可以完成地平面以下空間的作業(yè)。混合臂式舉升機構(gòu)是由折疊臂式和伸縮式混合組成，這種型式組合上訴兩種舉升機構(gòu)的優(yōu)點，使這種型式的舉升機構(gòu)具有更大的作業(yè)空間。 高空作業(yè)車 變幅是指改變工作斗到回轉(zhuǎn)中心軸線之間的距離，這個距離稱為幅度。變幅機構(gòu)擴大了 高空作業(yè)車 的作業(yè)范圍，由垂直上下的直線作業(yè)范圍擴大為一個面的作業(yè)范圍。 高空作業(yè)車 變幅機構(gòu)一般采用液壓油缸變幅。 高空作業(yè)車 的一部分（一般指上車部分或回轉(zhuǎn)部分）相對于另一部分（一般指下車部分或非回轉(zhuǎn)部分）做相對的旋轉(zhuǎn)運動稱為回轉(zhuǎn)。為實現(xiàn) 高空作業(yè)車 的 回轉(zhuǎn)運動而設(shè)置的機構(gòu)稱為回轉(zhuǎn)機構(gòu)。它是由液壓馬達經(jīng)減速器將動力傳遞到回轉(zhuǎn)小齒輪上，小齒輪既作自轉(zhuǎn)又作沿著固定在底架上的回轉(zhuǎn)支承大齒圈公轉(zhuǎn)，從而帶動整個上車部分回轉(zhuǎn)。有了回轉(zhuǎn)運動，從而使 高空作業(yè)車 從面作業(yè)范圍又擴大為一定空間的作業(yè)范圍。 高空作業(yè)車 在工作臂起伏時，工作斗與水平面夾角必須保持相對穩(wěn)定，才能保證工作人員正常工作。平衡機構(gòu)就是為了實現(xiàn)這一功能。對于伸縮臂或混合臂型式的 高空作業(yè)車 ，通常有自重平衡、液壓伺服缸平衡、電液平衡幾種方式。 高空作業(yè)車 的行走機構(gòu)就是通用或?qū)Ｓ闷嚨妆P。 工作臂、副車架（車架大梁， 門架、支腿等），金屬結(jié)構(gòu)是 高空作業(yè)車 的重要組黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 9 成部分。 高空作業(yè)車 的各工作機構(gòu)的零部件都是安裝或支承在這些金屬結(jié)構(gòu)上的。金屬結(jié)構(gòu)是 高空作業(yè)車 的骨架。它承受 高空作業(yè)車 的自重以及作業(yè)時的各種外載荷。組成 高空作業(yè)車 金屬結(jié)構(gòu)的構(gòu)件較多，其重量通常占整機重量的一半以上，耗鋼量大。因此， 高空作業(yè)車 金屬結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計，對減輕高空作業(yè)車自重，提高作業(yè)性能，節(jié)約鋼材，提高 高空作業(yè)車 的可靠性都有重要意義。 1.3.2 動力裝置 動力裝置是 高空作業(yè)車 的動力源。由于 高空作業(yè)車 采用汽車底盤作為行走機構(gòu)，通常不再另外設(shè)置動力源，而是直接采 用汽車底盤發(fā)動機作為整車的動力源。 路燈安裝 裝置需要的功率不大，一般約 1020KW，而載重汽車底盤發(fā)動機的功率根據(jù)載重量不同從 50KW 一直到 150KW 以上，且 高空作業(yè)車 工作時不允許底盤行駛，因此底盤發(fā)動機的動力足以保證 高空作業(yè)車工作 裝置工作。因為 高空作業(yè)車工作 裝置需要功率不大，通常高空作業(yè)車采用變速箱取力方式，通過安裝在底盤變速箱側(cè)面的取力器取出發(fā)動機的動力，并驅(qū)動液壓油泵向高空作業(yè)裝置供油。取力系統(tǒng)中還設(shè)置控制裝置，在底盤行駛時，取力器沒有輸出，液壓油泵不工作，需要進行高空作業(yè)時，取力器輸出， 油泵工作。 1.4 設(shè)計 技術(shù)路線 1.4.1 主要內(nèi)容 本設(shè)計目標(biāo)是設(shè)計一種 最大舉升高度為 8m，舉升質(zhì)量 300Kg 的高空作業(yè)車。 本設(shè)計的主要研究內(nèi)容有：支腿機構(gòu)設(shè)計、舉升機構(gòu)設(shè)計、回轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計、液壓傳動裝置設(shè)計以及整車的整體布置 。 主要解決的問題有：二類底盤的選擇、 高空作業(yè)車 的總體布置、工作裝置的設(shè)計、整車性能計算 。 設(shè)計 技術(shù)路線 安排如下： 1、 方案設(shè)計與分析； 2、 二類底盤選型； 3、 總體布置設(shè)計； 4、 工作裝置設(shè)計； 5、 高空作業(yè)車穩(wěn)定 性能計算。 1.4.2 技術(shù)路線 技術(shù)路線如圖 1.2。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 10 圖 1.2 技術(shù)路線 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 11 第 2 章 高空作業(yè)車總體設(shè)計 2.1 高空作業(yè)車底盤的選擇 2.1.1 二類 底盤選擇依據(jù) 根據(jù)我國目前生產(chǎn)的各類型專用車輛的基本模式，大多是為了滿足國民經(jīng)濟某一服務(wù)領(lǐng)域的特定使用要求，主要是在已定型的基本車型底盤的基礎(chǔ)上，進行車身及工作裝置的設(shè)計，與此同時對底盤各總成的結(jié)構(gòu)與性能進行局部的更改設(shè)計與合理匹配，以達到滿足使用需求的較為理想的整車性能 11。 因此，專用汽車性能的好壞直接取決于專用汽車底盤的好壞，通常專用車輛所采用的基本底盤按結(jié)構(gòu)分可分為二、三、 四類底盤。二類底盤是在整車基礎(chǔ)上去掉貨廂，三類底盤是從整車上去掉駕駛室與貨廂，四類底盤是在三類底盤的上去掉車架總成剩下的散件。 汽車底盤的選擇主要是根據(jù)專用汽車的類型、用途、裝載質(zhì)量、使用條件、專用汽車的性能指標(biāo)、專用設(shè)備或裝置的外形、尺寸、動力匹配等決定，目前，幾乎 80%以上的專用車輛采用二類底盤進行改裝設(shè)計。采用二類汽車底盤進行改裝設(shè)計工作重點是整車總體布置和工作裝置設(shè)計，對底盤僅作性能適應(yīng)性分析和必要的強度校核，以確保改裝后的整車性能基本與原車接近。 2.1.2 選擇 二類底盤要求 在汽車底盤選型方面， 一般應(yīng)滿足下述要求 ： 1、適用性 對于專用改裝車底盤應(yīng)適用于專用汽車特殊功能的要求，并以此為主要目標(biāo)進行改裝造型設(shè)計。 2、可靠性 所選用汽車底盤要求工作可靠，出現(xiàn)故障的幾率少，零部件要有足夠的強度和壽命。且同一車型各總成零部件的壽命應(yīng)趨于平衡。 3、先進性 應(yīng)使用整車在動力性、經(jīng)濟性、操縱穩(wěn)定性、行駛平順性及通過性等基本性能指標(biāo)和功能方面達到同類車型的先進水平的汽車底盤。而且在專用性能上要滿足國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。 4、方便性 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 12 所選用的底盤要 求 便于安裝、檢查保養(yǎng)和維修，處理好結(jié)構(gòu)緊湊與裝配調(diào)試空間合理的矛盾 。 目前國內(nèi)市場上底盤的種類多、品種全，因為解放和東風(fēng)系列底盤性能好，價格便宜，市場保有量大，在載重量圍 56t 的中型汽車，選用的底盤多為解放和東風(fēng)系列的產(chǎn)品。 東風(fēng)汽車有限公司生產(chǎn)的 EQ1050D3ADJ3AC 系列二類底盤是東風(fēng)汽車有限公司 五 噸底盤，采用東風(fēng)汽車有限公司成熟總成，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計，各總成匹配合理，通用性強。表 2.1 為 EQ1050D3ADJ3AC 底盤 的部分參數(shù)列表。 市場價格 經(jīng)濟 和在市場上的占有率 高 ，因此， EQ1050D3ADJ3AC 底盤是 最佳 選擇，適合于 高空作業(yè)車 車改裝設(shè)計，所以選擇 EQ1050D3ADJ3AC 底盤作為本次設(shè)計汽車所用底盤。 表 2.1 EQ1050D3ADJ3AC 底盤參數(shù) 底盤型號 EQ1050D3ADJ3AC 整車整備質(zhì)量 （ kg） 3300 總質(zhì)量 (kg) 5590 外形尺寸（長 *寬 *高） mm 5995*2080*2310 軸距 (mm) 3300 最小離地間隙 (mm) 210 發(fā)動機型號 4DX13-100E3 最高車速 (km/h) 90 最小轉(zhuǎn)彎半徑 (m) 7 最大爬坡度 (%) 30% 最大駐坡度 (%) 20% 百公里油耗 (L) 9.5 接近角 () 25 離去角 () 13 車胎類型與規(guī)格 7.00-16； 7.50-16 成員數(shù) 3 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 13 2.2 工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計和主要尺寸的確定 臺板位于升降臺的最上部，是支撐件的組成部分。汽車能夠在升降臺上平穩(wěn)的停放就是臺板起了關(guān)鍵的作用。在進行維修作業(yè)之前首先得駛上臺板。需要說明的是臺板并不是一個簡單的鋼板，而是在下面有滑道，因為升降臺叉桿臂上有滑輪，滑道的作用就是使滑輪在滑道內(nèi)來回滑動，使升降臺完成舉升和回落動作。下底板也如此，如下圖 2.1。 圖 2.1 下底板結(jié)構(gòu)簡圖 根據(jù) 表 3.1 汽車尺寸參數(shù)，確定臺板的長度為 2200mm，寬度 1500mm，材料采用熱軋鋼板。其形狀見圖紙。需要說明的是臺板并不是一個簡單的鋼板，而是在下面有滑道，因為升降臺叉桿臂上有滑輪，滑道的作用就是使滑輪在滑道內(nèi)來回滑動，使升降臺完成舉升和回落動作。 上頂板和載荷直接接觸，其結(jié)構(gòu)采用由若干根相互交叉垂直的熱軋槽鋼通過焊接形式焊接而成，然后在槽鋼的四個側(cè)面和上頂面上鋪裝 2200x1500x3mm的鋼板，其結(jié)構(gòu)形式大致如下圖 2.2 所示。 圖 2.2 底板槽鋼結(jié)構(gòu)簡圖 沿平臺的上頂面長度方向布置 4 根 16 號熱軋槽鋼，沿寬度方向布置 6 根 10 號熱軋槽鋼，組成上圖所示的上頂板結(jié)構(gòu)。在最外緣延長度方向加工出安裝上下支架的滑槽。以便上下支架的安裝?；鄣木唧w尺寸根據(jù)上下支架的具體尺寸和結(jié)構(gòu)而定。沿長度方向的 4 根 16 號熱軋槽鋼的結(jié)構(gòu)參數(shù)為 mmrrtdbh 0.50.10105.8651 6 01 （ 2.1） 截面面積為 225.162cm ，理論重量 為 19.752 /kg m ，抗彎截面系數(shù)為 3117cm 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 14 沿寬度方向的 6根 10 號熱軋槽鋼的結(jié)構(gòu)參數(shù)為 1h b d t r r =1 0 0 4 8 5 . 3 8 . 5 8 . 5 4 . 2 mm （ 2.2） 截面面積為 212.784cm ，理論重量為 10.007 /kg m ，抗彎截面系數(shù)為 339.7cm 。 其 質(zhì)量分別為： 4根 16 號熱軋槽鋼的質(zhì)量為： 1 4 4 1 9 . 7 5 2 3 1 6m k g （ 2.3） 6根 10 號熱軋槽鋼的質(zhì)量為： 2 6 2 1 0 . 0 0 7 1 2 0m k g （ 2.4） 菱形鋼板質(zhì)量為： 3 4 2 2 5 . 6 2 0 4 . 8m k g （ 2.5） 高空作業(yè)車 的工作裝置包括支腿機構(gòu)、舉升機構(gòu)、作業(yè)平臺、操作及安全保護裝置等 。 2.3 舉升機構(gòu)的設(shè)計 舉升機構(gòu)的作用是實現(xiàn)作業(yè)平臺的升降和變幅，其結(jié)構(gòu)型式有交叉剪刀式 、 套筒式 、 伸縮臂式和折疊臂式 5。 1、 交叉剪刀式舉升機構(gòu) 交叉剪刀式 舉升機構(gòu) 是按交叉布置，鉸接成剪刀型的連桿框架結(jié)構(gòu)。當(dāng)改變連桿交叉的角度時即實現(xiàn)升降運動，如圖 2.3（ c）所示。連桿交叉角度的改變，可通過液壓油缸活塞桿的伸縮或鋼絲繩的收放來實現(xiàn)。這種舉升機構(gòu)能完成較低高度的作業(yè)，工作平穩(wěn)，作業(yè)平臺較大，被廣泛的應(yīng)用于飛機、船舶制造、室內(nèi)維修、清潔電車線路維修等作業(yè)場地。但是，這種作業(yè)車越障能力差、工作范圍小。 2、 套筒式舉升機構(gòu) 套筒式 舉升機構(gòu) 通過多節(jié)套筒的伸縮完成升降運動，如圖 2.3（ d）所示。驅(qū)動方式也可采用液壓傳動或鋼絲繩滑輪傳動，這種垂直升降式舉升機構(gòu)作業(yè)高度有限，工作范圍小，但作業(yè)車平臺較大，且支撐穩(wěn)定。 3、伸縮臂式舉升機構(gòu) 伸縮臂式舉升機構(gòu)由多節(jié)套裝、可伸縮的箱型臂構(gòu)成，如圖 2.3（ a）所示。它包括基本臂和伸縮臂兩部分。伸縮臂可為一節(jié)或多節(jié)，各節(jié)間裝有液壓缸。液壓缸工作時，各節(jié)臂在液壓缸活塞桿的推動下可沿導(dǎo)向元件（滑塊）上、下滑動，從而改變臂架的長度。整個臂架系統(tǒng)支承在液壓缸底部的鉸支座和變幅液壓缸的 兩端。通過變幅黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 15 (a) 伸縮式 (b) 折疊式 (c) 交叉剪式 (d) 套筒式 圖 2.3 高空作業(yè)車 的結(jié)構(gòu)簡圖 液壓缸活塞桿的伸縮實現(xiàn)臂架擺動，從而達到變幅與升降的目的。這種型式的臂架其最大作業(yè)高度可達 6080 米。由于伸縮臂式舉升機構(gòu)可獲得較大的作業(yè)高度和變幅，因此，被廣泛的應(yīng)用于各種 高空作業(yè)車 上。但是，這種作業(yè)車的越障能力差。 4、折疊臂式舉升機構(gòu) 折疊臂式舉升機構(gòu)由多節(jié)箱形臂折疊而成，如圖 2.3（ b）所示。這種型式一般采用 23 節(jié)折疊臂組成。其折 疊的方式可分為上折式和下折式兩種。各節(jié)臂的折疊和展開運動由各節(jié)間液壓缸完成。這種型式的舉升機構(gòu)可完成一定高度和幅度的作業(yè)，另外，下折式還可完成地平面以下的空間作業(yè)（如立交橋下橋梁的維修與裝飾 ） ，擴大了高空作業(yè)車 的作業(yè)范圍。由于折疊臂式舉升機構(gòu)具有靈活多樣、適應(yīng)性好、越障能力強等優(yōu)點，所以，應(yīng)用非常廣泛 11。 綜上所述， 結(jié)合本設(shè)計的技術(shù)要求，采用 剪叉 式舉升機構(gòu)較 折疊臂 式和套筒式的有較高的穩(wěn)定性，寬大的作業(yè)平臺和較高的承載能力，使高空作業(yè)范圍更大、并適合多人同時作業(yè) 等優(yōu)點。 它使 高空作業(yè) 效率更高， 安全 更保障。 所以 高空作業(yè)車 的舉升機構(gòu)選定為 剪叉 式舉升機構(gòu)， 如圖 2.3（ c） 所示 。 2.3.1 剪叉臂材料的選擇 金屬結(jié)構(gòu)是指由扎制的型鋼和鋼板作為基本元件，按照一定的結(jié)構(gòu)組成規(guī)則用栓接、鉚接或焊接的方法連接起來，用于承受一定的載荷。為保證高空作業(yè)車能在工作環(huán)境惡劣、載荷變化復(fù)雜、不允許產(chǎn)生塑性變形和人為的不文 明操作等因素下能安全、可靠地工作對其金屬結(jié)構(gòu)規(guī)定如下計算原則： 1、結(jié)構(gòu)工作級別按結(jié)構(gòu)件中的應(yīng)力狀態(tài)（名義應(yīng)力譜系數(shù)）和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（應(yīng)力循環(huán)等級）分為 A1 A8八級。 2、結(jié)構(gòu)計算應(yīng)采用許用應(yīng)力法。 3、結(jié)構(gòu)應(yīng)進行強度、剛度和穩(wěn)定性計算，并滿足其規(guī)定的要求。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 16 4、結(jié)構(gòu)應(yīng)按三類載荷情況進行疲勞強度、剛度和穩(wěn)定性計算。 5、對三類載荷情況分別規(guī)定了不同的許用應(yīng)力 8 。 第 I類 -按正常工作時的等效載荷進行疲勞強度計算。對 A6 A8工作級別的起重結(jié)構(gòu)必須進行 疲勞強度計算，對 A1 A5工作級別的起重機結(jié)構(gòu)，一般可不進行此項計算。 第 II類 -按工作時的最大的載荷進行強度和穩(wěn)定性計算。 第 類 -按非工作時的最大載荷或工作時的特殊載荷進行強度和穩(wěn)定性的驗算。 根據(jù)選材原則及規(guī)定：主要選用 Q345 鋼板， 其主要特點是機械強度、韌性和塑性，以及加工等綜合方面的性能好。 如表 2.2 所示 。 表 2.2 許用應(yīng)力計算公式 載荷組合種類 安全系數(shù) 拉伸、壓縮、彎曲、 許用應(yīng)力 剪切許用應(yīng)力 組合 I nI=1.5 1.5s=3 =組合 II nII=1.33 1.33s=3 = II組合 III nIII=1.15 1.15s =3 = IIII注：表中屈服點 s 應(yīng)按選取的鋼材厚度取不同的值 由此確定作業(yè)臂的材料 17 ： 根據(jù)選材原則及規(guī)定：主要選用 Q345鋼板， 其主要特點是機械強度、韌性和塑性，以及加工等綜合方面的性能好，價格較低。 鋼板的厚度 t=6mm。其屈服強度是 : =345Mpa. 根據(jù)工作時的最大的載荷進行強度和穩(wěn)定性計算 -結(jié)構(gòu)應(yīng)按第二類載荷情況進行疲勞強度、強度和穩(wěn)定性計算。 2.3.2 叉臂尺寸的確定 額定載荷： 300kg 臺面尺寸： 2200 1500 mm2 垂直行程： 4000 mm 最低高度： 1000 mm 跟據(jù) 臺面長度選臂叉中心距臂叉最大中心距 如圖 2.4 所示。 L 中 =A-（ C1+C2） =2200-(250+250)=1700 mm （ 2.6） 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 17 C1 固定鉸耳側(cè)距離 C2 滾輪側(cè)距離 圖 2.4 剪叉式舉升機構(gòu)簡圖 跟據(jù)垂直行程確定叉數(shù) ： n=（ L 行 +L 底 ） /L 中 *sin55 = 6.32 取整 n=6 （ 2.7） 叉桿是升降臺最主要的舉升部件，是主要的受力機構(gòu)。對其設(shè)計的成功與否關(guān)系到整個設(shè)計工作的成敗，選材 45 號鋼，熱軋鋼板。叉桿的外 形圖如圖 2.5 所示。 圖 2.5 叉桿的外形圖 由于剛剛計算出的 滑動 桿的最大彎矩和最大軸向力都小于 固定桿 的值，故不對 滑動 桿計算工作應(yīng)力。計算桿該狀態(tài)下的工作應(yīng)力，設(shè)叉桿橫截面積 A=bh,如圖 2.6。 圖 2.6 叉臂橫截面簡圖 則該狀態(tài)下的工作應(yīng)力為 m a x 226 5 1 1 2 6 5 4 9 2 9 , CsN hM b h A b h n （ 2.8） 式 中 ， 叉桿實際工作應(yīng)力 ； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 18 材料許用應(yīng)力 ； s 材料的極限應(yīng)力，對于 45 號鋼，為 340Mpa； n 安全系數(shù) ,一般為大于 1的值，這里取 n=2。 根據(jù)經(jīng)驗初選 h=0.1m。 由此式可以看出彎矩對工作應(yīng)力 的影響較軸向力要顯著的多，所以在計算時應(yīng)以最大彎矩為主要 計算對象。桿 1所承受的最大工作應(yīng)力。桿 1的 C截面擁有最大彎矩，即可以認為 C