編號畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ）題目： 車載式高空作業(yè)平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè)學(xué) 號：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：年 5 月 25 日本科畢業(yè)設(shè)計（論文）誠 信 承 諾 書本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） 車載式高空作業(yè)平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。班 級學(xué) 號作者姓名2信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè)畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 任 務(wù) 書一、題目及專題：1、題目 車載式高空作業(yè)平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù)高空作業(yè)平臺是用來運(yùn)送操作人員和工作設(shè)備到指定高度進(jìn)行作業(yè)的特種車輛。隨著城市化進(jìn)程的加快，市政建設(shè)、城市電力、裝飾物等各種養(yǎng)護(hù)作業(yè)需要大量的高空作業(yè)裝備。高空作業(yè)平臺作為一種系列化的工程機(jī)械設(shè)備，還廣泛應(yīng)用于船舶、建筑、消防、港口貨運(yùn)等行業(yè)。近幾年來，隨著高空作業(yè)領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，對高空作業(yè)平臺的需求量也日益增加， 對高空作業(yè)平臺的舉升高度的要求也越來越高。因此，對高空作業(yè)平臺的工作可靠性、平穩(wěn)性、安全性等要求也越來越高。 車載式高空作業(yè)平臺是近年來應(yīng)用比較廣泛的高空作業(yè)平臺，它由升降臺和汽車配套改裝而成的，采用 H 型液壓支腿，能保證機(jī)器了升降的穩(wěn)定和作業(yè)的安全。適用于工作面廣和幅度大的高空作業(yè)，產(chǎn)品具有作業(yè)范圍大，持續(xù)作業(yè)時間長等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于野外路橋檢修、路燈檢修等工作環(huán)境。 三、本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：3①了解高空作業(yè)平臺的工作原理，以及近十年來的國內(nèi)外研究發(fā)展?fàn)顩r； ② 完成車載式高空作業(yè)平臺的總體方案設(shè)計及零部件的設(shè)計； ③ 完成有關(guān)零部件的選型計算、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核； ④ 完成高空作業(yè)車的液壓油缸的選型設(shè)計; ⑤ 掌握用積分法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度、剛度校核的能力； 四、接受任務(wù)學(xué)生：五、開始及完成日期：自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）：指導(dǎo)教師 簽名簽名簽名教 研 室 主 任〔學(xué)科組組長研究所所長〕 簽名系主任 簽名編 號畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ）相 關(guān) 資 料題目： 車載式高空作業(yè)平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè)學(xué) 號：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：目 錄一、畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告二、畢業(yè)設(shè)計（論文）外文資料翻譯及原文三、學(xué)生“畢業(yè)論文（論文）計劃、進(jìn)度、檢查及落實(shí)表”四、實(shí)習(xí)鑒定表畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ）開 題 報 告題目： 車載式高空作業(yè)平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè)學(xué) 號：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：課題來源自擬科學(xué)依據(jù)（包括課題的科學(xué)意義；國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應(yīng)用前景等）（1）課題科學(xué)意義高空作業(yè)平臺是用來運(yùn)送操作人員和工作設(shè)備到指定高度進(jìn)行作業(yè)的特種車輛。隨著城市化進(jìn)程的加快，市政建設(shè)、城市電力、裝飾物等各種養(yǎng)護(hù)作業(yè)需要大量的高空作業(yè)裝備。高空作業(yè)平臺作為一種系列化的工程機(jī)械設(shè)備，還廣泛應(yīng)用于船舶、建筑、消防、港口貨運(yùn)等行業(yè)。隨著高空作業(yè)領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，對高空作業(yè)平臺的需求將會越來越大，對高空作業(yè)平臺的舉升高度的要求也越來越高。因此，對高空作業(yè)平臺的工作可靠性、平穩(wěn)性、安全性等要求將越來越高。高空作業(yè)平臺在各種復(fù)雜的工況下工作，其伸縮臂要完成各種動作，除了機(jī)器本身的自重和作用反力之外，還有吊籃中傳來的沖擊載荷以及運(yùn)動載荷，要保證這種大型機(jī)器的正常工作，各構(gòu)件的動態(tài)特性以及工作平穩(wěn)性成為關(guān)心的主要問題。與一般的起重運(yùn)輸機(jī)械相比，高空作業(yè)平臺雖然載重量要小得多，但作為高空載人作業(yè)設(shè)備，應(yīng)具有更高的安全性和可靠性。因此，有必要不斷深入地探討計算機(jī)建模、計算與仿真方法，將 CAD、CAE 技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計中，提高設(shè)計計算與實(shí)際情況的符合度，提高預(yù)測對象工作能力的準(zhǔn)確性，提高國內(nèi)高空作業(yè)平臺自主設(shè)計開發(fā)技術(shù)水平。（2）高空作業(yè)平臺的研究狀況及其發(fā)展前景我國高空作業(yè)機(jī)械的生產(chǎn)于上世紀(jì) 70 年代末開始起步，發(fā)展較快，根據(jù)中國工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會對會員單位初步統(tǒng)計，2007 年我國高空作業(yè)平臺行業(yè)會員單位產(chǎn)量為2808 ，2008 年達(dá)到了 4045 臺，高空作業(yè)平臺產(chǎn)品 2008 年比 2007 年增加了 1237 臺，增長率為 30.58%；2008 年銷量達(dá)到了 3475 臺，比 2007 年增加了 727 臺，增長率為20.92%；高空作業(yè)平臺產(chǎn)品僅 2008 年 1～9 月就出口了 2180 臺，比 2007 年增加了1605 臺。行業(yè)一些骨干企業(yè)通過近幾年的技術(shù)改造，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，形成了有各自特色的系列產(chǎn)品，各項經(jīng)濟(jì)指標(biāo)逐步上升，經(jīng)濟(jì)效益也逐年提高。國內(nèi)高空作業(yè)平臺行業(yè)近年來取得了較好的發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）產(chǎn)品市場占有率進(jìn)一步擴(kuò)大；（2）產(chǎn)品種類和數(shù)量不斷增加；（3）產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高；（4）新產(chǎn)品的開發(fā)推動了行業(yè)技術(shù)，利用自己的技術(shù)優(yōu)勢和設(shè)備優(yōu)勢，開發(fā)了許多本行業(yè)產(chǎn)品，推動了行業(yè)技術(shù)的進(jìn)步。 研究內(nèi)容①了解高空作業(yè)平臺的工作原理，國內(nèi)外的研究發(fā)展現(xiàn)狀；② 完成車載式高空作業(yè)平臺的總體方案設(shè)計； ③ 完成有關(guān)零部件的選型計算、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核及液壓系統(tǒng)設(shè)計； ④ 熟練掌握有關(guān)計算機(jī)繪圖軟件，并繪制裝配圖和零件圖紙，折合 A0 不少于 2.5張； ⑤ 完成設(shè)計說明書的撰寫，并翻譯外文資料 1 篇。擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析（1）技術(shù)路線首先根據(jù)高空作業(yè)車的特殊性對其色彩、造型等方面的設(shè)計需求進(jìn)行分析，從整體上把握其設(shè)計原則；然后對不同的功能區(qū)域進(jìn)行單獨(dú)的研究分析，總結(jié)出每一部分符合工程學(xué)要求的設(shè)計理論；最后將整體的設(shè)計分析和每一部分的設(shè)計相結(jié)合，尋找有效的結(jié)合點(diǎn)并進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)，最終設(shè)計出高質(zhì)量、高檔次的產(chǎn)品。（2）研究方法① 測試出典型工況下變幅缸和上、下平衡缸的位移，獲得大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。② 對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，為建立高空作業(yè)平臺工作機(jī)構(gòu)動力學(xué)模型、進(jìn)行仿真與分析作了必要的準(zhǔn)備。（3）實(shí)驗(yàn)方案對工作臂進(jìn)行有限元分析的方案有 3 個：①將整個工作臂作為一個整體模型進(jìn)行計算；②將工作臂分成一、二、三節(jié)臂單獨(dú)建模，分別計算。③ 利用積分法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度、剛度分析。 研究計劃及預(yù)期成果研究計劃：2012 年 10 月 28 日-2012 年 11 月 16 日：學(xué)習(xí)并翻譯一篇與畢業(yè)設(shè)計相關(guān)的英文材料2012 年 11 月 20 日-2013 年 1 月 20 日：按照任務(wù)書要求查閱論文相關(guān)參考資料，填寫畢業(yè)設(shè)計開題報告書。2013 年 1 月 25 日-2013 年 2 月 10 日：填寫畢業(yè)實(shí)習(xí)報告。2013 年 2 月 20 日-2013 年 3 月 10 日：按照要求修改畢業(yè)設(shè)計開題報告。2013 年 3 月 19 日-2013 年 3 月 30 日：根據(jù)開題報告完成任務(wù)書。2013 年 4 月 1 日-2013 年 4 月 30 日：完成總裝圖及零件圖的繪制。2013 年 4 月 30 日-2013 年 5 月 25 日：畢業(yè)論文撰寫和修改工作。預(yù)期成果：我國市場前景廣闊，產(chǎn)品質(zhì)量性能逐漸滿足要求，因此產(chǎn)品的發(fā)展必須由單純的追求技術(shù)上的完善，轉(zhuǎn)向產(chǎn)品外觀質(zhì)量的提高，放到與技術(shù)改進(jìn)放到同等重要的位置，通過本課題的研究，產(chǎn)品必定以合理的色彩以及人性化的結(jié)構(gòu)方式提高自己的附加值，吸引到更多地客戶，加大自己產(chǎn)品的市場占有率，提高在行業(yè)中的競爭力。特色或創(chuàng)新之處① 本課題采用實(shí)體建模的方式對設(shè)計結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度分析。② 利用積分法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度、剛度分析，其結(jié)構(gòu)比常規(guī)的解析法更準(zhǔn)確、可靠。已具備的條件和尚需解決的問題① 實(shí)驗(yàn)方案思路已經(jīng)非常明確，已經(jīng)具備使用積分法進(jìn)行強(qiáng)度校核的能力。② 液壓系統(tǒng)的研究還不夠完善。指導(dǎo)教師意見指導(dǎo)教師簽名：年 月 日教研室（學(xué)科組、研究所）意見教研室主任簽名：年 月 日系意見主管領(lǐng)導(dǎo)簽名：年 月 日摘 要本課題首先對國內(nèi)外高空作業(yè)車的發(fā)展進(jìn)行了概括，提出了發(fā)展中的不足，簡要介紹了高空作業(yè)車的組成，然后對目前國內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)不完善的混合臂和伸縮臂式高空作業(yè)車的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計，同時對工作斗調(diào)平技術(shù)和液壓系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究分析。重點(diǎn)研究了伸縮臂的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動特點(diǎn)，并對其進(jìn)行了強(qiáng)度校核。根據(jù)高空作業(yè)車安全性要求高，工作幅度大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)，提出了工作臂、副車架以及工作斗調(diào)平機(jī)構(gòu)的研究設(shè)計方法。該課題以混合臂式高空作業(yè)車為研究對象，詳細(xì)闡述了伸縮臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計、變形研究；副車架結(jié)構(gòu)設(shè)計、工作穩(wěn)定性分析；高空作業(yè)車的工作斗調(diào)平系統(tǒng)的研究分析；液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算。課題采用積分法對伸縮臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力分析、變形分析。最后，對研究分析結(jié)果進(jìn)行了試驗(yàn)和驗(yàn)證，將試驗(yàn)結(jié)果和理論分析結(jié)果進(jìn)行了對比，通過對比分析進(jìn)一步驗(yàn)證了本文提出的設(shè)計方法，對于同類型高空作業(yè)車研究計算，具有一定的參考價值。關(guān)鍵詞 ：高空作業(yè)車；結(jié)構(gòu)設(shè)計；調(diào)平系統(tǒng)研究；液壓缸AbstractThis paper arranged as follows. The first part is the summary of the development of aerial working platform at home and abroad, and put forward some shortages during the development. There is a brief introduction of the component parts of the aerial working platform. This paper introduces a new design proposal of the domestic production technology of mixing arm and telescopic arm aerial working platform. Meanwhile, the analysis can also be seen in the working bucket leveling, hydraulic systems and other key technology. This paper mainly focuses on the telescopic structure, movement characteristics, and its strength check. According to the special requirements of aerial vehicles because of the high security, large in range and the complicated structure, the special design was used in the working arm, subframe and bucket leveling institutions. The subject is based on the study of mixing arm of aerial working platform. The subject describes the structural design of the telescopic boom in detail, and analysis the design of subframe structure design and the job stability. The aerial working platform bucket leveling system analysis and hydraulic syetem design are also mentioned here.the subject adopts integration method on the telescopic structure stress analysis and deformation analysis. The results of research and analysis are also compared in this part. The new design method is created through comparative analysis. And it is an useful guideline for the same type of aerial working platform.Key words: Aerial working platform; Structure design; The research of leveling system; The hydraulic cylinder車載式高空作業(yè)平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計目 錄摘 要 .IIIABSTRACT IV目 錄 V1 緒論 .11.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 11.1.1 課題研究背景 .11.1.2 課題研究的意義 11.2 高空作業(yè)機(jī)械的國內(nèi)外發(fā)展概況 .11.2.1 高空作業(yè)機(jī)械的國外發(fā)展?fàn)顩r .11.2.2 高空作業(yè)機(jī)械的國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r .21.3 高空作業(yè)車的組成 .21.3.1 專用底盤 .21.3.2 工作臂架 .31.3.3 三維全旋機(jī)構(gòu) .31.3.4 電氣與液壓系統(tǒng) .31.3.5 安全裝置 .31. 4 課題研究的內(nèi)容 42 伸縮臂結(jié)構(gòu)分析 52.1 伸縮臂的結(jié)構(gòu) .52.2 工況分析 .62.3 伸縮臂強(qiáng)度計算分析 .62.3.1 危險工況 1 計算 .72.3.2 危險工況 2 計算 .72.4 伸縮臂變形計算 .82.4.1 力學(xué)模型的建立 82.4.2 彈性位移的計算 92.4.3 計算結(jié)果 122.5 伸縮臂強(qiáng)度校核 .122.5.1 計算基本臂臂的截面尺寸 142.5.2 對下臂進(jìn)行正應(yīng)力校核 .152.6 本章小結(jié) .163 副車架結(jié)構(gòu)及分析 173.1 副車架結(jié)構(gòu) .173.2 支腿反力的計算 .173.3 轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)系統(tǒng) .213.4 本章小結(jié) .224 工作斗調(diào)平機(jī)構(gòu)的研究 234.1 工作斗調(diào)平結(jié)構(gòu)模型 .234.2 調(diào)平機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng) 254.3 本章小結(jié) .265 液壓油缸的設(shè)計計算 275.1 伸縮變幅油缸的結(jié)構(gòu) .275.2 伸縮變幅油缸的設(shè)計計算 .275.2.1 確定液壓缸類型和安裝方式 275.2.2 確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸 275.3 本章小結(jié) .316 結(jié)論與展望 326.1 結(jié)論 .326.2 展望 .32致 謝 33參考文獻(xiàn) .33附 錄 33周次 起止日期 工作計劃、進(jìn)度 每周主要完成內(nèi)容 存在問題、改進(jìn)方法 指導(dǎo)教師意見并簽字 備 注1-32012年 11月 12日 -2012年 12月 2日查閱相關(guān)資料，完成開題報告 按照任務(wù)書要求查閱論文相關(guān)參考資料，填寫畢業(yè)設(shè)計開題報告書 參考資料不太詳細(xì)，論文中相關(guān)的設(shè)計結(jié)構(gòu)比較分散，要將各論文中設(shè)計的部件整合起來一起研究分析4-10 2012年 12月 3日 -2013年 1月 20日 指導(dǎo)專業(yè)實(shí)訓(xùn)，要求了解企業(yè)結(jié)構(gòu) 進(jìn)入工廠實(shí)習(xí)，了解企業(yè)生產(chǎn)流程 初次進(jìn)入工廠實(shí)習(xí)，對生產(chǎn)結(jié)構(gòu)不太熟悉，要多動手做，加強(qiáng)熟悉工作流程11 2013年 2月 11日 -2月 16日 查找一篇與論文相關(guān)的學(xué)術(shù)性英文資料，要求是期刊論文 查找一篇關(guān)于高空作業(yè)車的學(xué)術(shù)性英文資料 英文資料不足，要增加英文資料的查詢12 2013年 2月 18日 -2月 23日 嚴(yán)格按照要求翻譯英文資料，其中公式必須用公式編輯器輸入 翻譯英文資料 翻譯中遇到很多專業(yè)術(shù)語，翻譯語句不通順，加強(qiáng)英語練習(xí)，通順語句13 2013年 3月 4日 -3月 8日 指導(dǎo)完成總的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 確定車載式高空作業(yè)車的設(shè)計方案，整理設(shè)計思路 設(shè)計思路不夠明確，對于所要完成的任務(wù)還不是十分清楚，要明確目標(biāo)，設(shè)定計劃14 2013年 3月 4日 -3月 9日 指導(dǎo)繪制裝配圖 開始繪制車載式高空作業(yè)車的裝配圖 CAD繪圖技能有待提高，要加強(qiáng)練習(xí)15 2013年 3月 11號 -3月 16日 完成裝配圖的繪制 完成裝配圖的繪制，并檢查修改 對于各部件的裝配關(guān)系不太清楚，要理清各部件間的裝配16 2013年 3月 18日 -3月 23日 指導(dǎo)完成部件圖的繪制 完成繪制旋轉(zhuǎn)機(jī)結(jié)構(gòu)圖紙 部分圖紙尺寸不全，多查找相關(guān)資料，查找尺寸17 2013年 3月 25日 -3月 30日 指導(dǎo)完成部件圖的繪制 完成伸縮臂的設(shè)計，并畫出部件圖紙 伸縮結(jié)構(gòu)的運(yùn)動機(jī)理不清楚，要查閱相關(guān)資料，熟悉伸縮運(yùn)動機(jī)理存檔編碼：畢業(yè)作業(yè)周次進(jìn)度計劃、檢查落實(shí)表系別： 班級： 學(xué)生姓名： 課題（設(shè)計）名稱：車載式高空作業(yè)平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計 開始日期：周次 起止日期 工作計劃、進(jìn)度 每周主要完成內(nèi)容 存在問題、改進(jìn)方法 指導(dǎo)教師意見并簽字 備 注18 2013年 4月 1日 -4月 6日 完成零件圖的繪制 完成回轉(zhuǎn)平臺的設(shè)計，并畫出零件圖紙 不知道使用哪種結(jié)構(gòu)最佳，要建立模型，受力分析，確定最佳結(jié)構(gòu)19 2013年 4月 8日 -4月 13日 完成零件圖的繪制 完成繪制工作斗的設(shè)計，并畫出圖紙 部分圖紙尺寸不全，多查找相關(guān)資料，估算尺寸20 2013年 4月 15日 -4月 20日 完成零件圖的繪制 完成傳動齒輪的設(shè)計計算，畫出零件圖 對齒輪的設(shè)計計算比較生疏，查閱書籍，按照書上步驟一步一步設(shè)計計算21 2013年 4月 22日 -4月 27日 指導(dǎo)說明書初稿寫作 根據(jù)所下載的資料，構(gòu)思并開始寫說明書 對各章應(yīng)寫哪些內(nèi)容比較模糊，可根據(jù)設(shè)計的圖紙，著重介紹個部件22 2013年 4月 29日 -5月 3日 指導(dǎo)說明書二稿寫作、修改將整篇文章的脈絡(luò)、細(xì)節(jié)加以完善，用詞準(zhǔn)確，不出現(xiàn)病句等。 有很多細(xì)節(jié)錯誤，將文章再復(fù)查一邊，避免出現(xiàn)語句上的和細(xì)節(jié)方面的錯誤23 2013年 5月 6日 -5月 10 指導(dǎo)修改說明書并定稿 說明書按照模板進(jìn)行修改 格式經(jīng)常出錯，耐心修改，要熟練使用word各項功能24 2013年 5月 13日 -5月 18日 說明書及相關(guān)資料、圖紙打印裝訂 打印說明書和圖紙及相關(guān)資料 論文格式嚴(yán)格按照學(xué)校的規(guī)范進(jìn)行修改,完善25 2013年 5月 20日 -5月 25日 指導(dǎo)學(xué)生整理資料，準(zhǔn)備答辯 整理資料，并熟讀資料，做好充分準(zhǔn)備 存在很多細(xì)節(jié)方面的錯誤，應(yīng)認(rèn)真檢查并及時改正說明： 1、 “工作計劃、進(jìn)度 ”、 “指導(dǎo)教師意見并簽字 ”由指導(dǎo)教師填寫， “每周主要完成內(nèi)容 ”， “存在問題、改進(jìn)方法 ”由學(xué)生填寫。2、本表由各系妥善歸檔，保存?zhèn)洳椤?摘 要本課題首先對國內(nèi)外高空作業(yè)車的發(fā)展進(jìn)行了概括，提出了發(fā)展中的不足，簡要介紹了高空作業(yè)車的組成，然后對目前國內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)不完善的混合臂和伸縮臂式高空作業(yè)車的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計，同時對工作斗調(diào)平技術(shù)和液壓系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究分析。重點(diǎn)研究了伸縮臂的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動特點(diǎn)，并對其進(jìn)行了強(qiáng)度校核。根據(jù)高空作業(yè)車安全性要求高，工作幅度大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)，提出了工作臂、副車架以及工作斗調(diào)平機(jī)構(gòu)的研究設(shè)計方法。該課題以混合臂式高空作業(yè)車為研究對象，詳細(xì)闡述了伸縮臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計、變形研究；副車架結(jié)構(gòu)設(shè)計、工作穩(wěn)定性分析；高空作業(yè)車的工作斗調(diào)平系統(tǒng)的研究分析；液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算。課題采用積分法對伸縮臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力分析、變形分析。最后，對研究分析結(jié)果進(jìn)行了試驗(yàn)和驗(yàn)證，將試驗(yàn)結(jié)果和理論分析結(jié)果進(jìn)行了對比，通過對比分析進(jìn)一步驗(yàn)證了本文提出的設(shè)計方法，對于同類型高空作業(yè)車研究計算，具有一定的參考價值。關(guān)鍵詞 ：高空作業(yè)車；結(jié)構(gòu)設(shè)計；調(diào)平系統(tǒng)研究；液壓缸AbstractThis paper arranged as follows. The first part is the summary of the development of aerial working platform at home and abroad, and put forward some shortages during the development. There is a brief introduction of the component parts of the aerial working platform. This paper introduces a new design proposal of the domestic production technology of mixing arm and telescopic arm aerial working platform. Meanwhile, the analysis can also be seen in the working bucket leveling, hydraulic systems and other key technology. This paper mainly focuses on the telescopic structure, movement characteristics, and its strength check. According to the special requirements of aerial vehicles because of the high security, large in range and the complicated structure, the special design was used in the working arm, subframe and bucket leveling institutions. The subject is based on the study of mixing arm of aerial working platform. The subject describes the structural design of the telescopic boom in detail, and analysis the design of subframe structure design and the job stability. The aerial working platform bucket leveling system analysis and hydraulic syetem design are also mentioned here.the subject adopts integration method on the telescopic structure stress analysis and deformation analysis. The results of research and analysis are also compared in this part. The new design method is created through comparative analysis. And it is an useful guideline for the same type of aerial working platform.Key words: Aerial working platform; Structure design; The research of leveling system; The hydraulic cylinderV目 錄摘 要 .IIIABSTRACT IV目 錄 V1 緒論 .11.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 11.1.1 課題研究背景 .11.1.2 課題研究的意義 11.2 高空作業(yè)機(jī)械的國內(nèi)外發(fā)展概況 .11.2.1 高空作業(yè)機(jī)械的國外發(fā)展?fàn)顩r .11.2.2 高空作業(yè)機(jī)械的國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r .21.3 高空作業(yè)車的組成 .21.3.1 專用底盤 .21.3.2 工作臂架 .31.3.3 三維全旋機(jī)構(gòu) .31.3.4 電氣與液壓系統(tǒng) .31.3.5 安全裝置 .31. 4 課題研究的內(nèi)容 42 伸縮臂結(jié)構(gòu)分析 52.1 伸縮臂的結(jié)構(gòu) .52.2 工況分析 .62.3 伸縮臂強(qiáng)度計算分析 .62.3.1 危險工況 1 計算 .72.3.2 危險工況 2 計算 .72.4 伸縮臂變形計算 .82.4.1 力學(xué)模型的建立 82.4.2 彈性位移的計算 92.4.3 計算結(jié)果 122.5 伸縮臂強(qiáng)度校核 .122.5.1 計算基本臂臂的截面尺寸 142.5.2 對下臂進(jìn)行正應(yīng)力校核 .152.6 本章小結(jié) .163 副車架結(jié)構(gòu)及分析 173.1 副車架結(jié)構(gòu) .173.2 支腿反力的計算 .173.3 轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)系統(tǒng) .213.4 本章小結(jié) .224 工作斗調(diào)平機(jī)構(gòu)的研究 234.1 工作斗調(diào)平結(jié)構(gòu)模型 .234.2 調(diào)平機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng) 254.3 本章小結(jié) .265 液壓油缸的設(shè)計計算 275.1 伸縮變幅油缸的結(jié)構(gòu) .275.2 伸縮變幅油缸的設(shè)計計算 .275.2.1 確定液壓缸類型和安裝方式 275.2.2 確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸 275.3 本章小結(jié) .316 結(jié)論與展望 326.1 結(jié)論 .326.2 展望 .32致 謝 33參考文獻(xiàn) .33附 錄 33車載式高空作業(yè)平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計11 緒論1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義1.1.1 課題研究背景現(xiàn)如今我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及政府對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的力度逐漸增大，高空作業(yè)平臺的需求量不斷增加，市場前景非常廣闊。然而由于我國對于高空作業(yè)平臺的研究開發(fā)起步較晚，對其核心技術(shù)掌握的不足以及加工工藝的落后等方面的原因，使得我國高空作業(yè)產(chǎn)品的使用功能、安全性等方面得不到充分的質(zhì)量保證。通過對目前高空作業(yè)產(chǎn)品市場的發(fā)展趨勢和廣泛的市場研究，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)產(chǎn)品具有類型單一、設(shè)計粗糙等缺陷，無法滿足很多特殊施工環(huán)境的要求 [l]，因此我國高空作業(yè)設(shè)備大多依賴進(jìn)口。雖然國外產(chǎn)品功能完善、性能比較優(yōu)秀，但是由于價格太高，對很多建設(shè)公司或者施工方來說成本占用比例過大，使得利潤空間降低。因此，研發(fā)生產(chǎn)屬于我國自主品牌的高性能的高空作業(yè)平臺有著極其重要的經(jīng)濟(jì)價值和戰(zhàn)略意義。 高空作業(yè)平臺是用來運(yùn)送工作人員和工作裝備到指定高度進(jìn)行作業(yè)的一種大型工程機(jī)械設(shè)備，并廣泛用于電力、路燈、市政、園林、通信、機(jī)場、造(修)船、交通、廣告、攝影等高空作業(yè)領(lǐng)域。國家標(biāo)準(zhǔn)GB3608．93《高處作業(yè)分級 》規(guī)定：VL 在墜落高度基準(zhǔn)面2m以上( 含2m) 有可能墜落的高處進(jìn)行作業(yè)，都稱為高處作業(yè)?！耙虼藶楸Ｕ瞎と嗽诟咛幾鳂I(yè)的安全性，出現(xiàn)了越來越多的高空作業(yè)設(shè)備，然而隨著科技的發(fā)展和人們對使用要求的增加，傳統(tǒng)的高空作業(yè)設(shè)備已經(jīng)無法滿足人們的需求，專用高空作業(yè)平臺技術(shù)在最近幾十年來得以快速發(fā)展。1.1.2 課題研究的意義隨著社會的進(jìn)步和發(fā)展，人們對于產(chǎn)品的人性化要求越來越高，因此在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中應(yīng)堅持人性化思想 [2]，以人機(jī)工程學(xué)原理為指導(dǎo)充分分析研究產(chǎn)品各方面因素，提出相應(yīng)的設(shè)計方案。本課題在充分研究產(chǎn)品性能的基礎(chǔ)上，對高空作業(yè)平臺的功能模塊進(jìn)行了充分的結(jié)構(gòu)分析，并根據(jù)其各方面的特殊性提出了相應(yīng)的設(shè)計要求，指導(dǎo)其結(jié)構(gòu)設(shè)計，因此課題研究的意義主要體現(xiàn)在以下幾個方面：(1)通過本課題的研究，掌握混合臂高空作業(yè)車金屬結(jié)構(gòu)件的設(shè)計理論和分析方法，了解高空作業(yè)車結(jié)構(gòu)件的工作規(guī)律，從而達(dá)到減輕自重、優(yōu)化結(jié)構(gòu)、提高可靠性的目的，為研制系列伸縮臂、混合臂高空作業(yè)車奠定良好的基礎(chǔ)。(2)對車載式高空作業(yè)平臺進(jìn)行模塊劃分，將其分為工作平臺、操作系統(tǒng)、運(yùn)動系統(tǒng)和支持系統(tǒng)幾個部分進(jìn)行分別研究，對每一部分進(jìn)行充分的結(jié)構(gòu)分析，結(jié)合產(chǎn)品的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計原則，對其結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行指導(dǎo)。在課題的研究過程中結(jié)合產(chǎn)品的使用功能，通過計算機(jī)建模，在保證實(shí)現(xiàn)基本功能的基礎(chǔ)上，總結(jié)相應(yīng)的外觀設(shè)計理論，以指導(dǎo)后續(xù)系列產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時對于其它機(jī)械產(chǎn)品的外觀設(shè)計研究具有一定的理論指導(dǎo)意義。1.2 高空作業(yè)機(jī)械的國內(nèi)外發(fā)展概況1.2.1 高空作業(yè)機(jī)械的國外發(fā)展?fàn)顩r高空作業(yè)車發(fā)展起步較早的歐美等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，從 20 世紀(jì) 20 年代就開始研制，發(fā)展歷史久遠(yuǎn)，生產(chǎn)技術(shù)也很成熟，具有生產(chǎn)技術(shù)水平高、作業(yè)車的作業(yè)高度大、規(guī)格齊全、結(jié)構(gòu)型式豐富、功能多樣等優(yōu)點(diǎn)?？傮w來看，技術(shù)和市場均已很成熟，產(chǎn)品能夠進(jìn)行高空作業(yè)、搶險、救援、消防等復(fù)雜工作，作業(yè)平臺的最大載荷可達(dá) 500kg，最大作業(yè)高度已經(jīng)超過 100m，這是我國目前無法設(shè)計達(dá)到的高度，同時具有各種安全保護(hù)措施，很好的保障了工人的安全。大型產(chǎn)品特點(diǎn)是科技含量高、研制與生產(chǎn)周期較長、投資大、市場容量有限，但市場競爭相對較少，產(chǎn)品的利潤相對較高。如美國 Genie 公司、JLG 公司和法國 HAULOTTE 公司在高空作業(yè)平臺產(chǎn)品都形成了系列化，與此同時，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期明顯縮短。這大大提高了企業(yè)在國際市場中的競爭能力和企業(yè)的抗風(fēng)險能力。1.2.2 高空作業(yè)機(jī)械的國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r我國產(chǎn)品在質(zhì)量和性能上與國外優(yōu)秀產(chǎn)品雖然存在一定的差距，但是隨著科技的不斷發(fā)展，產(chǎn)品的功能和性能已經(jīng)逐漸趨于同質(zhì)化 [3]，因此必須通過對我國高空作業(yè)機(jī)械產(chǎn)品與國外先進(jìn)企業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行分析和比較，找出發(fā)展問題的之所在，并提出相應(yīng)的解決方案。我國高空作業(yè)平臺的使用范圍與國外相比來說還比較窄，使用較多的有路燈、交通、園林等部門，而在有發(fā)展前途的電力、電信及有線電視系統(tǒng)使用較少，市場遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有挖掘和培育出來 [3]。目前市場上的主要產(chǎn)品仍然是體積教大，對作業(yè)場地要求較高的拖車式或車載式高空作業(yè)車，而我國市場上的車載式高空作業(yè)車多為價格昂貴的國外進(jìn)口產(chǎn)品或中外合資企業(yè)的產(chǎn)品，我國本土研發(fā)的設(shè)備極少，因此我們開發(fā)研制出擁有自主產(chǎn)權(quán)的高性能車載式高空作業(yè)平臺具有很強(qiáng)的發(fā)展戰(zhàn)略意義。我們應(yīng)提高工程設(shè)計效率和品質(zhì)，節(jié)約設(shè)計成本，縮短設(shè)計周期 [4-5]。而傳統(tǒng)設(shè)計在設(shè)計一個工程結(jié)構(gòu)的時候，首先要采用類比方法確定設(shè)計方案的初稿，然后對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，畫出圖紙，然后對重要部件進(jìn)行強(qiáng)度的校核，并根據(jù)校核的結(jié)果重新修改設(shè)計方案，一般往往要進(jìn)行多次分析校核和調(diào)整才能得到優(yōu)秀的設(shè)計方案。這種設(shè)計方法的設(shè)計周期長、代價高、效率低，且所得到的方案多數(shù)不是最優(yōu)方案 [6-7]。只有加大行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新力度，開發(fā)先進(jìn)的高空作業(yè)機(jī)械，滿足用戶的差別化和個性化需求，為用戶精細(xì)化服務(wù)，才能提高中國產(chǎn)品的市場競爭能力。在我國實(shí)際工作過程中，人們對于安全性和勞動條件提出了更高的要求，尤其是在高空作業(yè)中，原始的腳手架、吊籃等安全系數(shù)較低的工作方式將會越來越少，而對于高空作業(yè)機(jī)械的需求必將越來越多 [8]。另一方面，中國造船業(yè)逐漸成為世界第一，對于大型車載式高空作業(yè)平臺的需求急劇增加。據(jù)不完全統(tǒng)計，僅中國造船行業(yè)在2009年約需六七百臺高空作業(yè)平臺 [9],這一市場之前基本都被國外品牌占據(jù)。因此，研發(fā)生產(chǎn)屬于我國自主品牌的高性能的高空作業(yè)平臺有著極其重要的經(jīng)濟(jì)價值。雖然國內(nèi)產(chǎn)品近些年來發(fā)展較快，但從整體上看，無論是技術(shù)上還是應(yīng)用上都落后于國外同類產(chǎn)品，與國外先進(jìn)產(chǎn)品相比還有較大的差距。1.3 高空作業(yè)車的組成高空作業(yè)車正常進(jìn)行作業(yè)，需要由專用底盤、工作臂架、三維全旋機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和安全裝置等部分組成，性能如下。1.3.1 專用底盤專用底盤。由發(fā)動機(jī)、車架、行走機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)等組成?？紤]到工作可靠性、噪車載式高空作業(yè)平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計3聲、排放等方面綜合要求，優(yōu)選康明斯 B3.3～C60 型工程機(jī)械專用柴油發(fā)動機(jī)，該發(fā)動機(jī)為直列 4 缸水冷、自然吸氣發(fā)動機(jī)，帶全程調(diào)速器，運(yùn)行平穩(wěn)，具有熱效率高、比油耗低、排放污染少等特點(diǎn)。由于臺車行駛速度低，綜合考慮作業(yè)安全性和經(jīng)濟(jì)性，車架采用剛性連接式，不設(shè)懸架機(jī)構(gòu)，輪胎選用高負(fù)荷實(shí)心橡膠輪胎。 1.3.2 工作臂架工作裝置由回轉(zhuǎn)臺、工作臂架、伸縮軟鏈等組成?；剞D(zhuǎn)臺通過回轉(zhuǎn)支承安裝在車架上，由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動，可實(shí)現(xiàn) 360°全回轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括行星減速機(jī)、常閉式制動器、液壓馬達(dá)等構(gòu)成，與回轉(zhuǎn)支承采用外嚙合傳動方式。 1.3.3 三維全旋機(jī)構(gòu)三維全旋機(jī)構(gòu)設(shè)備或系統(tǒng)的安裝位置一般由標(biāo)高和方向 2 個參數(shù)確定。由于要求被舉升物體在空間相互垂直的 3 個方向可以進(jìn)行獨(dú)立旋轉(zhuǎn)，使物體可以獲得任意安裝角度，因此設(shè)計了三維全旋機(jī)構(gòu)，即在水平和豎直方向設(shè)置±90°。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)俯仰方向轉(zhuǎn)角可以通過臂架變幅進(jìn)行，微調(diào)由調(diào)平油缸實(shí)現(xiàn)，不再設(shè)單獨(dú)機(jī)構(gòu)，從而減少機(jī)構(gòu)設(shè)置。 1.3.4 電氣與液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)采用 1 臺變量柱塞泵和 1 臺定量齒輪泵供油，由發(fā)動機(jī)驅(qū)動。變量泵為行走、轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)、臂架變幅和臂架伸縮供油，齒輪泵為行走轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、工作裝置擺動、工作裝置翻轉(zhuǎn)、工作裝置夾緊和調(diào)平機(jī)構(gòu)微調(diào)供油。由變量泵供油的動作采用比例閥進(jìn)行控制，以便精確進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，其它動作由于速度低、流量小，直接采用電磁換向閥進(jìn)行控制。液壓系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有安全溢流閥、液壓鎖等安全裝置。 1.3.5 安全裝置設(shè)有電動應(yīng)急系統(tǒng)，當(dāng)?shù)妆P發(fā)動機(jī)和主泵液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，借助以 12V 底盤電源為動力的微型組合式液壓泵站，將工作裝置降至行駛狀態(tài)。也可采用緊急下降閥進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)動臂下降復(fù)位。地面操作盤、遙控操作盤均設(shè)有緊急停止按鈕，用于在緊急狀況下強(qiáng)制停止行駛系統(tǒng)和工作裝置的各種運(yùn)動。整車外形圖如圖 1.1：1 汽車底盤 2 回轉(zhuǎn)平臺 3 平衡油缸 4 伸縮臂變幅油缸5 伸縮油缸 6 伸縮臂支架 7 折疊臂變幅油缸 8 折疊臂9 平衡拉桿 10 工作斗 11 平衡油缸 12 液壓油箱13 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 14 回轉(zhuǎn)支承 15 副車架 16 取力系統(tǒng)圖1.1 車載式高空作業(yè)平臺車外形圖1. 4 課題研究的內(nèi)容課題研究內(nèi)容主要包括高空作業(yè)平臺結(jié)構(gòu)的分析研究及其在實(shí)際生活中高空作業(yè)平臺的外觀設(shè)計，以車載式高空作業(yè)平臺為設(shè)計載體，將產(chǎn)品各部分以功能進(jìn)行劃分，形成相應(yīng)的設(shè)計理論和原則，并用以指導(dǎo)未來系列產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計。論文的主要內(nèi)容包括以下幾個部分：(1) 課題研究的國內(nèi)外背景和發(fā)展現(xiàn)狀，研究的主要內(nèi)容和意義的概述；(2) 進(jìn)行車載式高空作業(yè)車的伸縮臂、副車架等金屬結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、用以實(shí)現(xiàn)車載式高空作業(yè)車的功能。(3) 對各金屬結(jié)構(gòu)件進(jìn)行數(shù)學(xué)建模、數(shù)值計算、強(qiáng)度校核，以獲得車載式高空作業(yè)車主要結(jié)構(gòu)的工作規(guī)律和工作性能。(4) 對液壓油缸進(jìn)行選型，并設(shè)計計算其應(yīng)力大小是否符合要求。(5) 根據(jù)設(shè)計、計算結(jié)果進(jìn)行試制，對試制樣品進(jìn)行應(yīng)力測試，將測試結(jié)果和理論分析計算結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證分析計算是否達(dá)到要求。車載式高空作業(yè)平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計52 伸縮臂結(jié)構(gòu)分析2.1 伸縮臂的結(jié)構(gòu) 后置式高空作業(yè)車伸縮臂采用三節(jié)伸縮式箱形臂，如圖 2.1 所示。1 一節(jié)臂 2 二節(jié)臂 3 三節(jié)臂 4 伸出油缸5回縮鏈排 6 伸縮鏈排 7 滑塊圖2.1 伸縮臂結(jié)構(gòu)圖如圖所示，各節(jié)臂可以依靠相互連接的滑塊進(jìn)行相對滑動。轉(zhuǎn)臺與伸縮臂的跟部通過水平銷軸進(jìn)行鉸接，同時轉(zhuǎn)臺的中下部還與伸縮變幅油缸鉸接，同樣通過水平銷軸，伸縮變幅油缸能夠?qū)崿F(xiàn)工作臂在變幅平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動。所有鉸接點(diǎn)均采用自潤滑軸承，降低保養(yǎng)要求，所有需要潤滑的點(diǎn)都設(shè)有加油口，可以方便地進(jìn)行保養(yǎng)。工作臂依靠一級伸縮液壓缸進(jìn)行伸縮運(yùn)動，伸縮油缸直接推動第二節(jié)臂，第三節(jié)臂在鏈條伸縮機(jī)構(gòu)的作用下和第二節(jié)臂同步伸縮。臂架系統(tǒng)由臂架變幅機(jī)構(gòu)、臂架伸縮機(jī)構(gòu)、臂架鋼結(jié)構(gòu)及其它零部件組成。臂架變幅機(jī)構(gòu)主要由變幅油缸組成，其作用是實(shí)現(xiàn)臂架的變幅功能。具有三節(jié)或三節(jié)以上的吊臂，各節(jié)臂的伸縮方式基本有三種：順序伸縮、同步伸縮和獨(dú)立伸縮。該高空作業(yè)車臂架伸縮機(jī)構(gòu)由臂架伸縮油缸和鋼絲繩傳動系統(tǒng)組成，伸縮原理為單級同步伸縮即由伸縮油缸直接驅(qū)動二節(jié)臂動作，同時通過固定在一節(jié)臂上的鋼絲繩使三節(jié)臂與二節(jié)臂實(shí)現(xiàn)同步動作。伸縮機(jī)構(gòu)原理如圖 2.2 所示。臂架截面形式采用四邊形箱型結(jié)構(gòu)，臂架外部裝有油管電纜托鏈與工作平臺進(jìn)行連接 [10]。1 2 345 69781 01.基本臂 2.伸臂鋼絲繩 3.三節(jié)臂鋼絲繩固定點(diǎn) 4.二節(jié)臂 5.三節(jié)臂6,9.二節(jié)臂上滑輪 7,10.基本臂鋼絲繩固定點(diǎn) 8.縮臂鋼絲繩圖2.2 伸縮機(jī)構(gòu)原理圖2.2 工況分析由于高空作業(yè)車要求在所有幅度下，均可以在額定載荷下工作，因此其危險工況只有可能出現(xiàn)以下兩種工作情況：一是在工作斗承載額定載荷，工作臂水平伸出至最大工作半徑狀態(tài)，如圖2.3所示；二是在工作斗承載額定載荷，工作臂完全伸出，且處于最大幅度狀態(tài)，如圖2.4所示。圖 2.3 危險工況1示意圖圖 2.4 危險工況2示意圖2.3 伸縮臂強(qiáng)度計算分析分別對兩種工況下的伸縮臂強(qiáng)度進(jìn)行計算分析。本作業(yè)車工作臂均由優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼Q700 制造，根據(jù)高空作業(yè)車結(jié)構(gòu)安全要求車載式高空作業(yè)平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計7（GB9645-88） [11]，其許用應(yīng)力值為：(2.1)12[]sSf???式中： —材料屈服強(qiáng)度， s 70sMpa??—結(jié)構(gòu)安全系數(shù)， 2S-應(yīng)力集中系數(shù)，1f1.f-動載荷系數(shù)， ，則225212[]704.6/.s pakgmSf??????2.3.1 危險工況 1 計算分別進(jìn)行三節(jié)臂的應(yīng)力計算。先對外臂進(jìn)行分析，外臂受力如圖2.5，其危險截面為A-A 截面。圖 2.5 危險工況1 工作臂受力示意圖G1--載荷， G1=250*1.25kg G2--工作斗，G2=100 kgG3--前平衡油缸， G3=20 kg G4--平衡拉桿，G4=30 kgG5-折疊臂，G5=80 kg G6--折疊臂變幅缸，G6=60 kgG7--三節(jié)臂， G7=215 kg G8--二節(jié)臂及伸縮鏈排，G8=355 kg G9--1/2一節(jié)臂， G9=240 kg G10--伸縮油缸， G10=200 kg(2.2)AiMGL????外臂危險截面A-A慣性矩為：(2.3)312ABHbhI?則可求A-A 截面的最大應(yīng)力 。A??2[]74./[]ANm????同樣可對此工況1 下的中臂、內(nèi)臂危險截面進(jìn)行計算。求得其最大應(yīng)力。2.3.2 危險工況 2 計算同樣對三節(jié)臂分別計算。先對外臂進(jìn)行分析，外臂受力如圖 2.6，其危險截面為 A-A 截面。圖 2.6 危險工況2 外臂受力示意圖根據(jù)圖示受力分析，可計算出一節(jié)臂危險截面應(yīng)力。同樣方法，可分別計算工況 2 下，中臂、內(nèi)臂的應(yīng)力。根據(jù)計算，工況1 狀態(tài)下各工作臂應(yīng)力大于工況2 ，因此工況 1 為伸縮臂危險工作狀態(tài)。2.4 伸縮臂變形計算高空作業(yè)車伸縮臂全伸時，臂端將產(chǎn)生較大的彈性變形，箱形伸縮臂臂端彈性位移將對高空作業(yè)車的作業(yè)參數(shù)產(chǎn)生影響，同時對對高空作業(yè)車安全性影響也很大，因此需要對其變形進(jìn)行計算。2.4.1 力學(xué)模型的建立考慮到很多現(xiàn)實(shí)干擾因素，因此計算時要虛擬化，建立以下假設(shè)：1) 假定工作臂截面不受力的影響產(chǎn)生彎曲變形，按平面計算；2) 由于截面變形不明顯，對計算結(jié)果影響不大，因此假設(shè)撓度曲線是光滑連續(xù)的曲線；3) 每次建立模型時只考慮單方面受力作用結(jié)果，不用共同考慮；如圖2.7 所示，建立 空間直角坐標(biāo)系，其中 軸沿工作臂鉸接軸軸線向外，OXYZOX設(shè)工作斗載荷為 ，考慮存在偏載， 為空間載荷，為了便于計算，圖2.7 中先將 在QQQ車載式高空作業(yè)平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計9平面進(jìn)行分解，分解成沿 Z軸的 和平行于 平面的 ，在后面的計算中再將OYZFOXY1F分解為沿 X軸 和Y 軸的 。1F1F1Y圖 2.7 工作臂受力坐標(biāo)系參考《起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》（GB3811-83） [12]，臂端彈性位移計算時應(yīng)同時考慮軸向壓力影響，先將工作臂簡化為受壓等截面懸臂梁，計算中再通過引入各種長度系數(shù)來考慮工作臂截面的影響。據(jù)此，我們作如下假設(shè)：伸縮臂實(shí)際長度為 ，伸縮臂計算長度為 ，bLCL(2.4)12C???伸縮臂的當(dāng)量慣性矩為 ,dxI(2.5)12dxI其中 、 為長度系數(shù) 。1?下面用積分法來計算梁的彈性位移。為了計算方便，先分別計算在垂直平面OYZ 內(nèi)， 與M 所產(chǎn)生的撓度 ，和 與Fa?F所產(chǎn)生的撓度 ，如圖2.8 所示。1Fb?圖 2.8 作用力和撓度示意圖2.4.2 彈性位移的計算2.4.2.1 的計算a?將 和 還原成偏心載荷 作用下的壓桿，梁上任一橫截面Z 處的彎矩為：1FMXF(2.6)()aSY????帶入撓曲軸的近似微分方程：(2.7)'dxEIm?由于工作臂為階梯形， 是繞X 軸的當(dāng)量面積慣性矩，dxI, 為變截面長度系數(shù)12dxI??2將彎矩帶入上式： '()dxaEIYFSY??????'?或 ' ()adxdxII令 2dxFKE則上式變?yōu)椋?2.8)'2()aYS????這是一個二階常系數(shù)非齊次方程，通解為： 12sincosaCKZ由邊界條件：, , 得0?Y2()aS????， , 得' 10所以撓度方程為：(2.9)()(cos)aSKZ???令 帶入撓度方程。,bZLY?()1)abL??解得 csobS??作三角變換: 2incsabKL??帶入 ：a?21cosbbSK??車載式高空作業(yè)平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計11將 帶入2dxFKEI?1()cosbadxbLSIL???2XbxM??當(dāng) 趨近于 時， 最大，此時軸向壓力 達(dá)到臨界載荷 ，由極限的概念可bKL2?a?FEXF以認(rèn)為 。?考慮構(gòu)件支承方式的影響，應(yīng)以計算長度 代替 。12CbL???bL(2.10)21cosXabdxbMLEIK???作近似： 22cos1()128EXEXEXFF????????1EXF?(2.11)2abdxEXLI???2.4.2.2 的計算b切向力F 在一截面的彎矩是：(2.12)1[()()]bYbmFLZ????? 建立撓曲軸的近似微分方程: 'dxEIY?' 1()()bYb' []dxdxFFLZII??????令 2xKE上式變?yōu)椋?2.13)'21[()]YbbFYLZ?????通解為: (2.14)' 112sincos()YbCKLZF???由邊界條件: 得'0,Z1?則撓度方程為：(2.15)111sin()cos()YYYbbbbFFFKZLKZLZ??????令 ,bL?11si()csYYbbb?(2.16)1coinobFKLK??作近似： 3()si6bb?2co1L?321()()s[]6bbYYbbKLLFFK???31YbFK?3 311cos2bdx dxEXEXEII??? ???2116YCLabdxEXMFLYFI?????上式中： 12Cb???2.4.3 計算結(jié)果對于我們開發(fā)研制的直臂后置式高空作業(yè)車，其上式各參數(shù)應(yīng)為： 6105810721073250()XiMkgm???????13cos7.4()YFkg?.93CLm?, 5()EXkg15sin70296()Fk?, 20Gpa?48.dxI將參數(shù)值代入公式得： 21316.096XYCLabdxEXMLY mFEI??????從以上計算結(jié)果看，由于公式推導(dǎo)基于理想狀態(tài)，模型的建立將工作臂簡化為節(jié)節(jié)之間剛性連接，其計算值為純彈性變形撓度。在實(shí)際工作狀態(tài)中，工作臂由于加工精度、滑塊調(diào)整間隙等因素影響，其工作平臺較理想狀態(tài)下垂要大一些。這一點(diǎn)，我們經(jīng)過對伸縮臂式高空作業(yè)車產(chǎn)品樣車的測試，其結(jié)果基本符合預(yù)先的理論計算值。車載式高空作業(yè)平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計132.5 伸縮臂強(qiáng)度校核正應(yīng)力校核、 靜強(qiáng)度效核公式：正應(yīng)力 (2.17) ??FA???式中: F----------梁所受的力（N）A----------截面積（ ）2m切應(yīng)力： ??28FsIz????δ(2.18)式中: Fs----------梁所受的剪力（N ）----------鋼板厚度(m)δIz----------梁對 Z軸的慣性矩( )4m鋼板每平方米面積的理論質(zhì)量,不同厚度的鋼板(密度為7.85)的每平方米理論質(zhì)量按下列公式計算：(2.19)2ρ/Gkgm???式中 : G-----給定鋼板厚度下的每平方米重量 ,kg/m-----鋼板厚度 =4mm?-----鋼板密度 7.85所以 (M=L1=4.2m)4.207.850.13Mkg???所以自重是: 92FGKN由上圖可得: ?即: 1.78.0B?對伸縮臂進(jìn)行受力分析如下圖 FB'c6mx彎 矩 MGax=39.41KN圖2.9 伸縮臂的彎距圖即力 與力 大小相等方向相反。'1.07FBKN??'FB由 Mc?所以 45'36g?所以 .92.50??由 F所以 92.561.78.4cKN?如圖2.9所示的彎矩圖:則可得最大彎矩是 max.039.1Mm???而梁所需的截面系數(shù)，=/[]axWσ43.42.01769KNMPa??2.5.1 計算基本臂臂的截面尺寸再將求出來的梁所需的截面系數(shù) W 值代入可得 0.mhδ34.62180????b1&h圖 2.10 伸縮臂的截面圖如圖 2.10 所示： =4mmδ則: 128072hm???按整體穩(wěn)定性條件: 3bh?車載式高空作業(yè)平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計15局部穩(wěn)定條件: Q700 鋼 60b?δ即: 13h804m??620b?可取: 15?由圖可得: 815m??δ2.5.2 對下臂進(jìn)行正應(yīng)力校核伸縮臂的截面尺寸確定后應(yīng)對其進(jìn)行強(qiáng)度、鋼度和整體穩(wěn)定性,不滿足時應(yīng)進(jìn)行修改。(1) 效核正應(yīng)力 FB'Fcg3560m4x剪 力 sFc=81.49KNg256=1.7KNG圖 2.11 伸縮臂臂的剪力圖在截面 CG 上所受的正應(yīng)力是: (2.20)1[]A???梁的截面積是: hb?0.8150.72.15???32.640m??則: ??34912.6FcMPa????在截面 AD 上所受的正應(yīng)力是: (2.21)[]A??則: 3'1.0724.2[]6FBPa??????(2) 效核切應(yīng)力在截面 BD 上所受的切應(yīng)力應(yīng)是: (2.22)??218FsIz????δ計算 Z 軸慣性矩 Iz:Z&h1b圖 2.12 慣性矩圖如圖所示建立坐標(biāo)系，見圖 2.12 慣性矩圖矩形對 Z 軸的慣性矩是： 312bhIz?則慣性矩： 1Iz??所以此題的慣性矩為： 33545807.612bhI m??12.z??5554.0482.0II??????把 和 切應(yīng)力效核公式:8.49FsCKN1z則：切應(yīng)力是 ??232510.88cMPaIz???????δ在截面 AD 上所受的切應(yīng)力是: (2.23)FsIz??δ把 和 代入式（2.15）1.07FsBKN542.10Izm?則: 切應(yīng)力是 ??2325'.07988MPaIz???????δ所以綜上所述，伸縮臂的正應(yīng)力和切應(yīng)力均符合要求。車載式高空作業(yè)平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計172.6 本章小結(jié)本章主要研究了伸縮臂的結(jié)構(gòu)，以及對其進(jìn)行受力分析并校核其強(qiáng)度。其次對伸縮臂的運(yùn)動機(jī)理進(jìn)行了簡要的介紹，在危險工況下校核其強(qiáng)度，并計算出它的彈性變形。最后對伸縮臂進(jìn)行正應(yīng)力和靜強(qiáng)度校核，跟限定值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)符合要求，設(shè)計是可行的。本次主要運(yùn)用了積分法計算伸縮臂的彈性撓度，是本次設(shè)計計算的重點(diǎn)。3 副車架結(jié)構(gòu)及分析3.1 副車架結(jié)構(gòu)高空作業(yè)車的副車架主體部分為倒凹字型薄壁封閉大箱形結(jié)構(gòu), 中間還加了8塊橫向隔板為加強(qiáng)其抗扭轉(zhuǎn)剛度。轉(zhuǎn)臺部位加設(shè)了多塊縱、橫向撐板和斜筋板，為保證回轉(zhuǎn)支承的剛性，其上還焊接有回轉(zhuǎn)支承座圈。車架采用H 型支腿, 這種形式的支腿主要由水平腿箱和垂直腿箱組成, 腿箱一般為金屬板材構(gòu)成的箱形斷面結(jié)構(gòu)，固定支腿與車架焊為一體。工作時, 活動支腿伸出并支承于地面承受載荷。結(jié)構(gòu)如圖3.1。圖3.1 副車架結(jié)構(gòu)圖3.2 支腿反力的計算支腿反力是指在高空作業(yè)車工作時，所承受的最大法向力的反作用力。車架結(jié)構(gòu)和支腿結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算都要根據(jù)支腿反 [12]，因此，在設(shè)計副車架前必須計算支腿反力。依據(jù)GB9465.2-1988《高空作業(yè)車》、JG5099-1998《高空作業(yè)機(jī)械安全規(guī)》和Q/320301JAL02-2003《高空作業(yè)車》 [13]的規(guī)定：平臺承載1.5倍的額定載，作業(yè)車在安全工作范圍內(nèi)應(yīng)達(dá)到靜載穩(wěn)定性；平臺承載1.1倍的規(guī)定載荷，安全作業(yè)范圍內(nèi)，穩(wěn)定性最差的工況下，任一支腿的支反力不得小于0。高空作業(yè)車在工作臂水平，最大作業(yè)半徑工作時，支腿受力最大，此時受力情況如圖3.2。車載式高空作業(yè)平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計19圖3.2 支腿最大受力狀況示意圖各作用力大小及位置數(shù)據(jù)見表3-1。根據(jù)表3-1 ，上車轉(zhuǎn)動部分對回轉(zhuǎn)中心的作用力矩為：1235iMGLNm???計算中風(fēng)載荷及動載影響等沒計入，綜合考慮，在高空作業(yè)工況下，上車轉(zhuǎn)動部分對回轉(zhuǎn)中心的作用力矩取為130000N/m。支反力的計算模型見圖3.3，圖中:：回轉(zhuǎn)中心，距支腿中心距離O0165em?：臂架所處方位，變化范圍0°～360°?M：上車轉(zhuǎn)動部分對回轉(zhuǎn)中心的彎矩，M=13000kg/mE：下車不回轉(zhuǎn)部分重心位置，距支腿中心距離 =540mm1eF：支腿中心線， b=2775mm；a=2000mm：上車回轉(zhuǎn)部分重量（含Gz）, 0G0276Gkg?：下車不回轉(zhuǎn)部分重量，1 18假定高空作業(yè)車在作業(yè)時支承在 A、B、C、D 四個支腿上，臂架位于離高空作業(yè)車縱軸線（x 軸） 角處，如圖 3.3 所示。若高空作業(yè)車不回轉(zhuǎn)部分的重力為 ，其重心? 2G車載式高空作業(yè)平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計21在離支腿對稱中心（坐標(biāo)原點(diǎn) O） 處，回轉(zhuǎn)中心 離支腿對稱中心 O 的距離為 。2O2e0O0e又設(shè)高空作業(yè)車回轉(zhuǎn)部分的合力為 ，且合力至 點(diǎn)的距離為 ，則作用在臂架平面內(nèi)0G0r的翻傾力矩 M 為 ，于是可求得四個支腿上的壓力各為：0rG021cosin14AeeFMbba?? ??????????????????? ???????? ?GB ?i02 ?????? ????????????????????? abebeFC sinco11402(3.1)??MD ?i02當(dāng)舉升臂在車輛正側(cè)方作業(yè)時即 °，則上式可簡化為：9????????????????????????abeGeFA 02114MB 02?????????????????????abebeFC02114(3.2)?GD02圖3.3 支反力計算模型將相關(guān)數(shù)據(jù)代入，通過運(yùn)算，可求出四條支腿的支反力；0°～180° 范圍內(nèi)支反力值見表3-2。在 180°～360° 范圍內(nèi)，支反力值與0° ～180° 范圍對稱，在此就不列出。表3-2 考慮修正系數(shù)、支腿反力由表中計算結(jié)果可以看出，考慮修正系數(shù)的情況下，支腿受力狀況發(fā)生變化，支腿最大支反力為6463kg，最小支反力也增大667kg。3.3 轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)系統(tǒng)高 空 作 業(yè) 車 的 回 轉(zhuǎn) 系 統(tǒng) 由 液 壓 馬 達(dá) 、 回 轉(zhuǎn) 減 速 器 及 回 轉(zhuǎn) 小 齒 輪 、 回 轉(zhuǎn) 支 承等組 成 。進(jìn) 行 回 轉(zhuǎn) 時 ， 液 壓 馬 達(dá) 輸 出 動 力 ， 通 過 回 轉(zhuǎn) 減 速 器 減 速 后 帶 動 輸 出 軸 上 的 小齒輪 旋 轉(zhuǎn) ，小 齒 輪 與 回 轉(zhuǎn) 支 承 的 齒 圈 嚙 合 ， 由 于 回 轉(zhuǎn) 支 承 的 齒 圈 與 車 架 剛 性 連 接 ， 因而回轉(zhuǎn)減速器帶動與之相連的轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)臺通過回轉(zhuǎn)支承安裝在車架上，由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動，可實(shí)現(xiàn)360 度全回轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由回轉(zhuǎn)馬達(dá)、回轉(zhuǎn)減速機(jī)、常閉式制動器等組成，與回轉(zhuǎn)支承采用外嚙合傳動方式?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)原理如圖 3.4 所示。轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)主要有：底板、轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)支承、傳動齒輪、以及轉(zhuǎn)臺組成。車載式高空作業(yè)平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計23由 圖 可 以 看 出 轉(zhuǎn) 臺 的底 板 與 下 部 的 回 轉(zhuǎn) 支 承 之 間 采 用 的 是 螺 栓 連 接 。 當(dāng) 液 壓 馬 達(dá)輸出 的 轉(zhuǎn) 矩 帶 動 傳 動 軸 做 回 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動 時 ， 這 時 傳 動 齒 輪 與 傳 動 軸 之 間 也 用 了 幾 個 小 螺 釘 連接， 將動力傳給了傳動齒輪 ， 傳動齒輪帶動回轉(zhuǎn)支承上的齒輪， 支承上的齒輪外圈與上部轉(zhuǎn)臺底板用了 6 個螺栓聯(lián)結(jié)將動力傳給了轉(zhuǎn)臺， 而齒輪的內(nèi)圈上則用螺釘與底盤連接固定?；剞D(zhuǎn)馬達(dá)回轉(zhuǎn)減速機(jī)回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)臺圖 3.4 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)原理圖不論轉(zhuǎn)臺采 用何種結(jié)構(gòu)的底盤， 都必須具有很大的剛度， 以保證它所承受的載荷能有效的傳遞， 以 保 證 高空作業(yè)車機(jī)可以安全平穩(wěn)地工作 。 轉(zhuǎn)臺底板的平面剛度則對回轉(zhuǎn)支承的轉(zhuǎn)動靈活及轉(zhuǎn)臺整體剛度起著至關(guān)重要的作用。在高空作業(yè)小車中底板放在固定轉(zhuǎn)上。在此不做詳細(xì)的介紹一般均采用圓盤型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn) 盤 的 大 小 通 常 根 據(jù) 設(shè) 計 者 對 轉(zhuǎn) 臺 設(shè) 計 的 尺寸 來 確 定 ， 根 據(jù) 不 同 型 號 的 作 業(yè) 小 車 所需要的不同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)臺來設(shè)計底板的大小。轉(zhuǎn) 臺 結(jié) 構(gòu) 的 主 要 作 用 是 連 接 下 部 傳 動 齒 輪 與 桿 件 ， 也 也 是 此 次 設(shè) 計 的 重 點(diǎn) 。 轉(zhuǎn) 臺 結(jié) 構(gòu)采用前后兩個高強(qiáng)板， 在前后高強(qiáng)板上再加上加強(qiáng)筋形成倒 π 型結(jié) 構(gòu)， 底部采用圓盤形 結(jié)構(gòu)由圖 3.5 可以看出轉(zhuǎn)臺上圓孔主要用于裝下臂的銷軸， 下圓孔用來裝升縮缸的銷軸。 上下蓋板及兩側(cè)與高強(qiáng)板構(gòu)成了箱形結(jié)構(gòu)， 在外側(cè)加了兩個加強(qiáng)筋以提高強(qiáng)度、 剛度和穩(wěn)定性。圖3.5 轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)圖3.4 本章小結(jié)本章主要介紹了高空作業(yè)車的副車架，其中包括支腿、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，同時計算了支腿反力，求出了支腿的受力范圍。副車架中最主要的是回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，本章也詳細(xì)介紹了回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的組成結(jié)構(gòu)及運(yùn)動機(jī)理。4 工作斗調(diào)平機(jī)構(gòu)的研究工作斗調(diào)平系統(tǒng)的作用是保證工作臂在任何位置時，工作斗都與地面平行。調(diào)平系統(tǒng)是高空作業(yè)車的特有技術(shù)，也是高空作業(yè)車的關(guān)鍵技術(shù)之一，目前國產(chǎn)高空作業(yè)車大都采用平行四邊形調(diào)平機(jī)構(gòu)，這是一種比較簡單的調(diào)平機(jī)構(gòu)，它由一組或多組平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)組成。平行四邊形機(jī)構(gòu)一端連接在和地面角度相對固定的部件上，一端與工作斗直接相連，利用平行四邊形對邊始終平行的原理實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)調(diào)平 [14]。這種機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)平可靠，無法應(yīng)用于伸縮臂車型。應(yīng)用于伸縮臂高空作業(yè)車的調(diào)平系統(tǒng)不成熟，是限制國產(chǎn)伸縮臂和混合臂高空作業(yè)車發(fā)展的主要因素之一。調(diào)平系統(tǒng)技術(shù)可靠程度直接影響整車性能和工作安全性 [15]。4.1 工作斗調(diào)平結(jié)構(gòu)模型本次設(shè)計的 25 米高空作業(yè)車為混合臂形式，既有伸縮臂，又有折疊臂。在折疊臂部分，考慮到平行四邊形調(diào)平機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢，仍采用平行四邊形機(jī)構(gòu)，在伸縮臂部分則采用液壓伺服油缸調(diào)平機(jī)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)原理圖見圖 4.1。圖中和工作斗直接相連的為折疊臂，點(diǎn) A 為折疊臂和三節(jié)臂的鉸接點(diǎn)，點(diǎn) B 為折疊臂和工作斗鉸座的鉸接點(diǎn)，點(diǎn) C、D 分別為三節(jié)臂和工作斗鉸座上另外一點(diǎn)。點(diǎn) C、D 之間用剛性連桿連接，連桿在 C、D 兩處均采用鉸接。在設(shè)計中保證邊 AC=BD，AB=CD，則 A、B 、C 、 D 四點(diǎn)就構(gòu)成了一個平行四邊形。由于 AC 邊為三節(jié)臂上兩點(diǎn)，當(dāng)伸縮臂不變幅，和地面夾角保持不變時，平行四邊形的 AC 邊與地面角度保持不變，此時，無論折疊臂在變幅油缸推動下繞 A 點(diǎn)旋轉(zhuǎn)至何種角度，在連桿 CD 作用下，工作斗鉸座在空間平移，與地面的夾角始終保持不變，同時這種工況下工作斗和工作斗鉸座為剛性結(jié)構(gòu) [16]，因此就實(shí)現(xiàn)了折疊臂變幅時，工作斗的調(diào)平。 液壓伺服調(diào)平機(jī)構(gòu)的作用是在伸縮臂進(jìn)行變幅時，對工作斗進(jìn)行調(diào)平。液壓伺服調(diào)平機(jī)構(gòu)由位于回轉(zhuǎn)平臺和伸縮臂之間的下調(diào)平油缸、工作斗和工作斗鉸座之間的上平衡油缸，以及它們之間的液壓系統(tǒng)構(gòu)成。 液壓伺服調(diào)平機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置如圖 4.1。圖中 O 點(diǎn)為伸縮臂和回轉(zhuǎn)平臺的鉸接點(diǎn)， E點(diǎn)為下調(diào)平油缸和伸縮臂的鉸接點(diǎn)，F(xiàn) 點(diǎn)為下調(diào)平油缸和回轉(zhuǎn)平臺的鉸接點(diǎn)。三點(diǎn)構(gòu)成三角形，三角形中 0E 和 0F 邊長度固定，作為 EF 邊的調(diào)平油缸在伸縮臂進(jìn)行變幅時，被動的進(jìn)行伸縮。在工作斗處，布置了上調(diào)平油缸，上調(diào)平油缸和工作斗鉸座的鉸接點(diǎn) ，'上調(diào)平油缸和工作斗的鉸接點(diǎn) ，以及工作斗與工作斗鉸座的鉸接點(diǎn) 0ˊ，同樣構(gòu)成三'F角形。其中 和 兩邊在機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程中長度固定不變，通過調(diào)平油缸的伸縮調(diào)整'OE'伸縮臂變幅時工作斗與地面的夾角。從 4.1 圖中可以看出，如果上述兩三角中作為可變長度邊的兩根調(diào)平油缸在伸縮臂變幅時形成以下運(yùn)動關(guān)系，就可以實(shí)現(xiàn)工作斗的調(diào)平功能。根據(jù)以上分析，在設(shè)計中需要涉及 6 個參數(shù)，即回轉(zhuǎn)平臺和工作斗處兩個三角形的共 6 條邊。為了使設(shè)計分析更加簡單，結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一般對部分參數(shù)進(jìn)行如下簡化，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計時，通常保證 ， 。'OE?'FO車載式高空作業(yè)平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計251 回轉(zhuǎn)平臺 2 下調(diào)平油缸 3 伸縮臂變幅油缸 4 伸縮臂 5 折疊臂變幅油缸6 調(diào)平連桿 7 折疊臂 8 工作斗鉸座 9 上調(diào)平油缸 10 工作斗圖 4.1 調(diào)平機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)原理圖調(diào)平油缸設(shè)計時通常保證下調(diào)平油缸和上調(diào)平油缸的缸徑和桿徑完全相等，下調(diào)平油缸的大腔（活塞腔）和上調(diào)平油缸的大腔通過管路連接在一起，下調(diào)平油缸的小腔（活塞桿腔）和上調(diào)平油缸的小腔通過管路連接在一起。由圖 4.1 可以看出，當(dāng)伸縮臂舉升時，下調(diào)平油缸的缸桿被伸縮臂拉出，小腔（活塞桿腔）內(nèi)液壓油被壓出，通過管路完全進(jìn)入上調(diào)平油缸的小腔，工程上不考慮液壓油的壓縮量 [17]，又因?yàn)閮筛透仔∏惑w積相等，因此可以認(rèn)為上調(diào)平油缸縮回長度和下調(diào)平油缸被拉出的長度相等。同樣，在伸縮臂回落時，上調(diào)平油缸伸出長度和下調(diào)平油缸被壓回的長度相等。通過以上簡化之后，伺服油缸調(diào)平機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計問題歸結(jié)為較為簡單的三角形問題，在一定范圍內(nèi)降低了設(shè)計和工程實(shí)踐的難度，經(jīng)分析和實(shí)際驗(yàn)證，在以上設(shè)定條件下，可以實(shí)現(xiàn)工作斗的調(diào)平。經(jīng)過計算分析，在兩根油缸長度變化過程中，兩三角形與油缸相對應(yīng)的角度相應(yīng)產(chǎn)生的變化不能完全相等，而只能近似相等。即伸縮臂變幅過程中，工作斗和地面之間的夾角始終在改變。實(shí)際使用過程中，只要角度差值足夠小，也就是工作斗擺動角度足夠小，就完全可以滿足工作要求。對于工作斗擺動角度的限值，國內(nèi)目前尚無標(biāo)準(zhǔn)要求，根據(jù)實(shí)際工況，設(shè)計中將工作斗與理論位置之間的最大允許偏角定為 1.5°?？紤]到伺服油缸平衡系統(tǒng)在安裝和調(diào)整時，油缸的長度和理論值之間可能會有誤差，因此設(shè)計的平衡三角形對油缸長度誤差必須不敏感。設(shè)計中設(shè)定指標(biāo)為，由于油缸調(diào)定長度的偏差，使工作斗初始位置和理論位置間的角度偏差在±5°范圍內(nèi)時，運(yùn)動過程中工作斗擺動角度≤3°。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定伺服油缸調(diào)平三角形參數(shù)如圖 4.2。根據(jù)要求，伸縮臂的變幅角度范圍是：-20°～75°。圖 4.2 調(diào)平機(jī)構(gòu)幾何參數(shù)4.2 調(diào)平機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)調(diào)平機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)原理如圖 4.3 所示：圖 4.3 調(diào)平機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)原理當(dāng)高空作業(yè)車在行駛狀態(tài)時，伸縮臂不動作，因此下調(diào)平油缸處于靜止?fàn)顟B(tài)，上調(diào)平油缸大小腔被平衡閥 2 鎖住，也無法運(yùn)動，從而保證行駛時工作斗處于固定狀態(tài)。