折疊臂式高空作業(yè)車的設(shè)計(jì)說明書

哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) i 目 錄 摘要 . Abstract . 第 1 章 緒論 . 1 1.1 引言 . 1 1.2 國內(nèi)外高空作業(yè)車的現(xiàn)狀 . 1 1.2.1 國內(nèi)的現(xiàn)狀 . 2 1.2.2 國外的現(xiàn)狀 . 2 1.3 研究方向 . 2 1.4 高空作業(yè)車的組成 . 3 1.4.1 工作機(jī)構(gòu) . 3 1.4.2 金屬機(jī)構(gòu) . 4 1.4.3 動(dòng)力裝置 . 4 1.4.4 控制系統(tǒng) . 5 第 2 章 高空作業(yè)車方案的確定 . 6 2.1 動(dòng)力傳動(dòng)的方案確定 . 6 2.2 底盤的確定 . 7 2.3 舉升機(jī)構(gòu)的方案確定 . 8 2.4 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的方案確定 . 8 2.5 作業(yè)平臺(tái)及調(diào)平機(jī)構(gòu)的方案確定 . 9 第 3 章 高空作業(yè)車工作裝置的設(shè)計(jì) . 13 3.1 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) . 13 3.1.1 回轉(zhuǎn)支承當(dāng)量負(fù)荷的計(jì)算 . 13 3.1.2回轉(zhuǎn)支承與轉(zhuǎn)臺(tái)骨架之間螺栓組的強(qiáng)度校核 . 15 3.1.3 回轉(zhuǎn)支承負(fù)荷能力計(jì)算 . 15 3.1.4 回轉(zhuǎn)齒輪強(qiáng)度校核 . 16 3.2 舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) . 17 3.2.1 確定上臂和下臂的長(zhǎng)度 . 17 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) ii 3.2.2 確定上臂上的鉸點(diǎn) . 19 3.2.3 確定下臂上的鉸點(diǎn) . 19 3.2.4 下臂和上臂的主要尺寸和結(jié)構(gòu) . 20 3.2.5 下臂和上臂的受力分析及強(qiáng)度校核 . 22 3.3 調(diào)平機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) . 26 3.3.1 直線角位移傳感開關(guān)工作原理 . 27 3.3.2 開關(guān)閥調(diào)平電路的設(shè)計(jì) . 27 第 4 章 高空作業(yè)車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 29 4.1高空作業(yè)車的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 29 4.2上臂液壓缸的設(shè)計(jì) . 31 4.3下臂液壓缸的設(shè)計(jì) . 32 4.4液壓泵的選擇 . 34 4.5液壓元件的選擇 . 35 4.6管道尺寸的確定 . 36 4.7油箱容量的確定 . 37 第 5 章 高空作業(yè)車的操作方法及使用說明 . 38 結(jié) 論 . 40 參考文獻(xiàn) . 41 致 謝 . 42 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 摘 要 隨著世界經(jīng)濟(jì)的大繁榮，各個(gè)行業(yè)都起了翻天覆地的改變，尤其最近幾十年以來，世界各國都改變了自己的面貌，無論是在外表還是在社會(huì)內(nèi)層。在這其間，社會(huì)的建設(shè)少不了各種機(jī)械，而在這些機(jī)械中，高空作業(yè)車的重要性不言而寓。 高空作業(yè)車之所以發(fā)揮著如此大的作用，跟其自身的特點(diǎn)是分不開的。高空作業(yè)車其結(jié)構(gòu)緊湊、傳遞平穩(wěn)、操作輕便、舉升高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制；同時(shí)還具有機(jī)動(dòng)靈活、轉(zhuǎn)移速度快的特點(diǎn)。它特別適于 從事消防、搶險(xiǎn)救災(zāi)、施工、安裝、維護(hù)等工作 ，廣泛應(yīng)用在 電力、攝影、 建筑、市政、機(jī)場(chǎng)、工廠 、園林、住宅等場(chǎng)所 。因此，近年來高空作業(yè)車發(fā)展很迅速，一舉成了市政及其他部門主要的高空作業(yè)機(jī)械。 高空作業(yè)車 是由升降臺(tái)和汽車配套改裝的高空作業(yè)設(shè)備。其升降臺(tái)利用車輛的直流電及引擎動(dòng)力驅(qū)動(dòng)升降。車輛本身具有行走功能，使得升降臺(tái)有更好的靈活性和機(jī)動(dòng)性，提高了高空作業(yè)的工作效率，能適應(yīng)區(qū)域范圍廣、流動(dòng)性大的高空作業(yè)。 目前 最高的達(dá)到了 70 多米 。功能上也增加不少，比如增加照明設(shè)施，在載人的基礎(chǔ)上增加了起重機(jī)的功能等。 關(guān)鍵詞 ： 高空作業(yè)；機(jī)械；應(yīng)用廣泛；汽車配套改裝。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 Abstract As the world economic prosperity, the each industry has changed turn the world upside down, especially in recent years, all countries in the world have changed their appearance, whether in appearance or in social layer. In the meantime, social construction indispensable to all kinds of machinery, in the machinery, high-altitude vehicles and the importance of the house. Aerial vehicles can play such a large role, with its own characteristics are inseparable. Aerial vehicle has the advantages of compact structure, smooth transmission, convenient operation, high lift, it is easy to realize automatic control； at the same time also has the advantages of flexibility and mobility, transfer speed. It is especially suitable for engaged in fire, rescue, construction, installation, maintenance and other work, widely used in electric power, photography, architecture, municipal, airport, factory, gardens, residential and other places. Therefore, in recent years, high-altitude operation car development is very rapid, with one action became municipal and other departments of the main aerial work machinery. Aerial vehicle is composed of lifting platform and automobile accessory adapted to high-altitude operations equipment. The lifting platform with a vehicle and engine power DC drive lifting. The vehicle itself with the walking function, makes the lift table has better flexibility and mobility, improves the operation efficiency, can adapt to a wide range of areas, the mobility of the high-altitude operation. At present, the highest reached more than 70 meters. The function also increased many, such as increased lighting facilities, in the manned on the basis of an increase of crane function Key words: High altitude operation； machinery； application； automobile accessory modification. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 第 1 章 緒 論 1.1 前言 隨著世界經(jīng)濟(jì)的大繁榮，各個(gè)行業(yè)都起了翻天覆地的改變，尤其最近幾十年以來，世界各國都改變了自己的面貌，無論是在外表還是在社會(huì)內(nèi)層。在這其間，社會(huì)的建設(shè)少不了各種機(jī)械，而在這些機(jī)械中，高空作業(yè)車的重要性不言而寓。 高空作業(yè)車之所以發(fā)揮著如此大的作用，跟其自身的特點(diǎn)是分不開的。高空作業(yè)車其結(jié)構(gòu)緊湊、傳遞平穩(wěn)、操作輕便、舉升高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制；同時(shí)還具有機(jī)動(dòng)靈活、轉(zhuǎn)移速度快的特點(diǎn)。它特別適于 從事消防、搶險(xiǎn)救災(zāi)、施工、安裝、維護(hù)等工作 ，廣泛應(yīng)用在 電力、攝影、 建筑、市政、 機(jī)場(chǎng)、工廠、園林、住宅等場(chǎng)所 。因此，近年來高空作業(yè)車發(fā)展很迅速，一舉成了市政及其他部門主要的高空作業(yè)機(jī)械。 我國高空作業(yè)車技術(shù)的研究與國外先進(jìn)水平相比還有一定的差距，還具有很大的研究空間，我們應(yīng)該加大力度的研究此方面以拉近我國與國外的差距；同時(shí)，通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我可以將自己以前所學(xué)運(yùn)用到設(shè)計(jì)中來，鍛煉自己的動(dòng)手能力和運(yùn)用知識(shí)的綜合能力，對(duì)我各個(gè)方面的提高將會(huì)起到很大的作用，是一次鍛煉自己的很好的機(jī)會(huì)。 1.2 國內(nèi)外研究狀況 1.2.1 國內(nèi)現(xiàn)狀 部分企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力較差：部分企業(yè)不重視產(chǎn)品的更新和新產(chǎn)品的開發(fā)，產(chǎn)品幾十年一貫制，品種規(guī)格單一、市場(chǎng)經(jīng)營范圍窄，使企業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量逐年下降，企業(yè)效益差。近幾年，國外高空作業(yè)機(jī)械產(chǎn)品紛紛進(jìn)入國內(nèi)，如芬蘭 BRONTO 公司、美國的 JLG 、 GENIN、 UP-RIGHT, SNORKEI，SKYJACK 等公司以及英國、意人利、丹麥的一些著名公司在國內(nèi)都相繼設(shè)立了辦事機(jī)構(gòu)，而且在大高度產(chǎn)品和特殊產(chǎn)品中仍然占有國內(nèi)主要市場(chǎng)，如高空絕緣作業(yè)車、蜘蛛式大高度作業(yè)平臺(tái)、自行式高空作業(yè)平臺(tái)等。這些進(jìn)口產(chǎn)品性能好、外觀美，價(jià)格與國內(nèi)產(chǎn)品相差不多，具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。 缺乏高空作業(yè)車的專用 底盤： 高空作業(yè)車是由汽車底盤改裝而成的，屬于工程車輛范疇，長(zhǎng)期處于重載狀態(tài)，行駛距離短、車速慢，使用頻率不高。為便于在各種街道行駛，要求體積小、軸距短，又因其重心高，要哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 求底盤大梁低。使用的底盤與一般貨車底盤有所不同，在汽車人梁兩側(cè)應(yīng)力集中處都進(jìn)行了加強(qiáng)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率比一般貨車大，輪胎小而載荷大，部分底盤大梁前高后低，其它部分也作了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。我國到目前為止還沒有高空作業(yè)車專用底盤，只能選擇一般貨車底盤。由于選擇范圍比較窄，給設(shè)計(jì)、選型帶來許多困難，同樣高度的高空作業(yè)車底盤往往比國外產(chǎn)品的底盤大一個(gè)檔次，造成 車身寬、軸距長(zhǎng)，使整車外型又大又高，行駛也不靈活。 專一業(yè)化生產(chǎn)水平低的小作坊式企業(yè)較多：國內(nèi)大部分企業(yè)以自主生產(chǎn)為主，專一業(yè)化生產(chǎn)水平很低，工藝落后、勞動(dòng)生產(chǎn)率低。一些小公司、小作坊式企業(yè)紛紛生產(chǎn)高空作業(yè)機(jī)械，如在江蘇、廣東等地。一個(gè)地區(qū)就有數(shù)十家企業(yè)。這些小企業(yè)的產(chǎn)品產(chǎn)量少、質(zhì)量差、價(jià)格低，嚴(yán)重沖擊和影響著正常的市場(chǎng)銷售。 1.2.2 國外現(xiàn)狀 高空作業(yè)車在世界上已有近四十年的發(fā)展歷史，發(fā)展非常迅速，隨著世界整體工業(yè)水平及電子技術(shù)的大發(fā)展，技術(shù)水平提高很快，工業(yè)發(fā)達(dá)國家一般都有專門的研發(fā)機(jī)構(gòu)，并且擁有很 大的跨國公司和集團(tuán)總營或兼營高空作業(yè)車，并形成了大批的配套件生產(chǎn)廠家?，F(xiàn)已形成了一個(gè)完整的專業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)、研發(fā)體系。如美國的 CROVE（格洛夫）、 GENIE（吉尼），英國的 COLES（西蒙）意大利的 RICO（利高），芬蘭的 BRONTO（布朗 托）公司等，并且它們各有側(cè)重，如 BRONTO 側(cè)重于高空消防車系列， COLES 側(cè)重于車載高空作業(yè)平臺(tái)等。高空作業(yè)車發(fā)展到現(xiàn)在，其作業(yè)高度最高已達(dá)到 72米（ BRONTO 公司生產(chǎn)）。不僅在作業(yè)高度上取得了很大的發(fā)展 ，綜合現(xiàn)代工業(yè)水平的發(fā)展和應(yīng)用，高空作業(yè)車在各方面都取得了巨大 的發(fā)展，可靠性，安全性，舒適性，操作的方便、簡(jiǎn)單直接性等方面都有較大提高。由于電子計(jì)算機(jī)的普和發(fā)展，機(jī)、電、液一體化研究的進(jìn)展，機(jī)械設(shè)計(jì)中更多地融入電子技術(shù)，國外各大公司競(jìng)相采用電腦（電子）操作系統(tǒng)，提高整機(jī)性能，減少整機(jī)液壓元件的使用，降低整機(jī)體積及重量，提高操控的靈敏度，使機(jī)、電、液一體化的高空作業(yè)車的應(yīng)用漸趨完善和成熟 。 1.3 研究方向 課題開題之前，我查找大量的資料，發(fā)現(xiàn)高空作業(yè)設(shè)備主要有高空作業(yè)車（如圖 1-1）、高空作業(yè)平臺(tái)（如圖 1-2），高空作業(yè)平臺(tái)又分為自行式高空作業(yè)平臺(tái)和牽引式高空作業(yè)平 臺(tái)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 圖 1-1 高空作業(yè)車 圖 1-2 高空作業(yè)平臺(tái) 高空作業(yè)車 是由升降臺(tái)和汽車配套改裝的高空作業(yè)設(shè)備。其升降臺(tái)利用車輛的直流電及引擎動(dòng)力驅(qū)動(dòng)升降。車輛本身具有行走功能，使得升降臺(tái)有更好的靈活性和機(jī)動(dòng)性，提高了高空作業(yè)的工作效率，能適應(yīng)區(qū)域范圍廣、流動(dòng)性大的高空作業(yè)。 目前 最高的達(dá)到了 70 多米 。功能上也增加不少，比如增加照明設(shè)施，在載人的基礎(chǔ)上增加了起重機(jī)的功能等。 自行式高空作業(yè)平臺(tái)的動(dòng)力來源為發(fā)動(dòng)機(jī)和外部電源，和車載式高空作業(yè)平臺(tái)相比不能長(zhǎng)途行走，只能在固定區(qū)域內(nèi)使用。和牽引車式高空作業(yè)平臺(tái)相比，自行式高空作業(yè)平臺(tái)具有自動(dòng)行走的功能，移動(dòng)不 需要外部動(dòng)力源，方便，快捷。其體積小可以在室內(nèi)和狹窄地區(qū)使用。 牽引式高空作業(yè)平臺(tái)的臂型結(jié)構(gòu)與車載式類似，作業(yè)范圍廣、配合牽引車可以長(zhǎng)距離連續(xù)使用，由于體積較大適合在相對(duì)空曠的環(huán)境下作業(yè)。底盤結(jié)構(gòu)分為支腿型和無支腿型 2 種，支腿型的整機(jī)質(zhì)量相對(duì)較小，無支腿型則需要在底盤上增加一定數(shù)量的配重，所以整機(jī)重量大。底盤結(jié)構(gòu)比自行式高空作業(yè)車簡(jiǎn)單，無發(fā)動(dòng)機(jī)和自動(dòng)轉(zhuǎn)功能。 由于高空作業(yè)設(shè)備 向著功能全，作業(yè)范圍大、起升高度高、載重量大的趨勢(shì)發(fā)展， 因此我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)高空作業(yè)車的工作裝置。 1.4 高空作業(yè)車組成 高空作業(yè) 車正常進(jìn)行作業(yè)，需要工作機(jī)構(gòu)、金屬結(jié)構(gòu)、動(dòng)力裝置與控制系統(tǒng)四部分。這四個(gè)部分的組成及其作用分述如下： 1.4.1 工作機(jī)構(gòu) 工作機(jī)構(gòu)是為實(shí)現(xiàn)高空作業(yè)車不同的運(yùn)動(dòng)要求而設(shè)置的。高空作業(yè)車哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 一般設(shè)有變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、平衡機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)。依靠變幅機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)載人工作斗在兩個(gè)水平和垂直方向的移動(dòng)；依靠平衡機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)工作斗和水平面之間的夾角保持不變，依靠行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移工作場(chǎng)所。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(gè)距離稱為幅度。變幅機(jī)構(gòu)擴(kuò)大了高空車的作業(yè)范圍，由垂直上下的直線作業(yè)范圍擴(kuò)大為一個(gè) 面的作業(yè)范圍。高空作業(yè)車變幅機(jī)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(duì)于另一部分（一般指下車部分或非回轉(zhuǎn)部分）做相對(duì)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)稱為回轉(zhuǎn)。為實(shí)現(xiàn)高空作業(yè)車的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而設(shè)置的機(jī)構(gòu)稱為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。它是由液壓馬達(dá)經(jīng)減速器將動(dòng)力傳遞到回轉(zhuǎn)小齒輪上，小齒輪既作自轉(zhuǎn)又作沿著定在底架上的回轉(zhuǎn)支承大齒圈公轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)整個(gè)上車部分回轉(zhuǎn)。有了回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而使高空作業(yè)車從面作業(yè)范圍又?jǐn)U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(shí)，工作斗與水平面夾角必須保持相對(duì)穩(wěn)定，才能保證工作人員正常工作。平衡 機(jī)構(gòu)就是為了實(shí)現(xiàn)這一功能。對(duì)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(jī)構(gòu)就是通用或?qū)Ｓ闷嚨妆P。 1.4.2 金屬結(jié)構(gòu) 工作臂、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、副車架（車架大梁，門架、支腿等）金屬結(jié)構(gòu)是高空作業(yè)車的重要組成部分。高空作業(yè)車的各工作機(jī)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(shí)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(jī)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(jì)，對(duì)減輕高空作業(yè)車自重，提高作業(yè)性能，節(jié)約鋼材，提高高空車的可靠性都有重要意義。 1.4.3 動(dòng)力裝置 動(dòng)力裝置是高空作業(yè)車的動(dòng)力源。由于高空作業(yè)車采用汽車底盤作為行走機(jī)構(gòu)，通常不再另外設(shè)置動(dòng)力源，而是直接采用汽車底盤發(fā)動(dòng)機(jī)作為整車的動(dòng)力源。高空作業(yè)裝置需要的功率不大，一般約 1020kw，而載重汽車底盤發(fā)動(dòng)機(jī)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)裝置工作時(shí)不允許底盤行駛，因此底盤發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力足以保證高空作業(yè)裝置工作。因?yàn)楦呖兆鳂I(yè)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(dòng)機(jī)的動(dòng)力，并驅(qū)動(dòng)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，在底盤哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 行駛時(shí)，取力器沒有輸出，液壓油泵不工作，需要進(jìn)行高空作業(yè)時(shí)，取力器輸出，油泵工作。 1.4.4 控制系統(tǒng) 高空作業(yè)車控制系統(tǒng)是解決各機(jī)構(gòu)怎樣運(yùn)動(dòng)的問題。如動(dòng)力傳遞的方向，各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度的快慢，以及使機(jī)構(gòu)啟動(dòng)停止等?？刂葡到y(tǒng)包括操縱裝置、執(zhí)行元件和安全裝置。當(dāng)今的高空作業(yè)車全部采用電氣液壓操縱，因此控制裝置包括各種液壓操作閥，電控裝置等，以實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的起動(dòng)、調(diào)速、換向、制動(dòng)和停止。執(zhí)行元件包括變幅用的 液壓油缸、回轉(zhuǎn)馬達(dá)、油泵等，用來推動(dòng)結(jié)構(gòu)件實(shí)現(xiàn)動(dòng)作。安全裝置包括各種傳感器、行程開關(guān)、報(bào)警器、液壓鎖止閥，用來檢測(cè)危險(xiǎn)工況，保證工作安全。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 第 2 章 高空作業(yè)車方案的確定 2.1 動(dòng)力傳動(dòng)的方案確定 動(dòng)力傳動(dòng)裝置包括高空作業(yè)車各工作裝置的動(dòng)力傳動(dòng)部分，其要求有：對(duì)作業(yè)功能，在規(guī)定的載荷范圍內(nèi)，不論載荷大小，要求動(dòng)力傳動(dòng)裝置具有穩(wěn)定的工作轉(zhuǎn)速。在同一作業(yè)循環(huán)內(nèi)，工作裝置的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、舉升機(jī)構(gòu)等是正向和逆向運(yùn)動(dòng)交替進(jìn)行的。因此，要求能適應(yīng)運(yùn)動(dòng)方向的不斷改變。在作業(yè)過程中， 各工作裝置的工作速度應(yīng)能隨作業(yè)進(jìn)度及時(shí)調(diào)整，且調(diào)速范圍大，如舉升機(jī)構(gòu)需要有很低的微動(dòng)速度。 動(dòng)力傳動(dòng)有以下幾種型式： 內(nèi)然機(jī) 機(jī)械傳動(dòng) 這種傳動(dòng)方式僅在用途單一的高空作業(yè)車上使用，如用于電力設(shè)施維修的垂直升降式高空作業(yè)車多采用這種型式。動(dòng)力源為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，動(dòng)力經(jīng)變速器傳出后，還要經(jīng)分動(dòng)器、離合器、減速器、卷揚(yáng)機(jī)、滑輪以及鋼絲繩等傳遞到工作裝置，傳動(dòng)路線長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 電力 機(jī)械傳動(dòng) 這種傳動(dòng)方式是利用外接電源或車載電源 (蓄電池 )，通過電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，再經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)裝置將動(dòng)力傳遞到各工作裝置 。由于電動(dòng)機(jī)具有可逆轉(zhuǎn)性和在較大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速等特點(diǎn)，并且各機(jī)構(gòu)可由獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化了傳動(dòng)和操縱機(jī)構(gòu)，而且噪聲小、污染少，適用在外接電源方便或流動(dòng)性不大的場(chǎng)地作業(yè)。 內(nèi)燃機(jī) 電力傳動(dòng) 這種傳動(dòng)力方式的路線是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)一發(fā)電機(jī)一電動(dòng)機(jī)，然后帶動(dòng)各工作裝置運(yùn)轉(zhuǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是利用直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)良工作特性，使高空作業(yè)車獲得好的作業(yè)性能。但這套傳動(dòng)裝置質(zhì)量較大，價(jià)格昂貴。 內(nèi)燃機(jī) 液壓傳動(dòng) 大部分高空作業(yè)車都采用這種傳動(dòng)方式，它可充分利用液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，簡(jiǎn)化傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，并且易于實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速和運(yùn)動(dòng)方向的變 換，傳動(dòng)平穩(wěn)、操作簡(jiǎn)單、方便、省力、能防止過載。液壓傳動(dòng)的動(dòng)力來自汽車發(fā)動(dòng)機(jī)變速器通過取力器所輸出的動(dòng)力，也有通過分動(dòng)器的。通用汽車底盤汽車變速器有左取力口、右取力口和上取力口。高空作業(yè)車根據(jù)選用汽車底盤的取力口來安裝取力器。取力器有手動(dòng)與氣動(dòng)兩種操控方式。取力器及油泵、連接座、傳動(dòng)軸組成取力裝置。 取力裝置如圖 2-1 所示。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 2-1 取力裝置 綜上所述，我采用內(nèi)燃機(jī) 液壓傳動(dòng)的動(dòng)力傳動(dòng)方案。 2.2 底盤確定 我們采用的是 EQ1101GLJ2 底盤，取力器的離合采用推拉軟軸控制。工作機(jī)構(gòu)手柄分布在駕駛室。具體參數(shù)見表 2-1。 表 2-1 本系統(tǒng)高空作業(yè)車底盤參數(shù) 項(xiàng)目 單位 參數(shù) 底盤型號(hào) EQ1101GLJ2 總質(zhì)量 4100 額定載質(zhì)量 Kg kg 420 整備質(zhì)量 3485 車輛長(zhǎng)寬高 Mm 6700 15002 550 軸距 mm 3360 接近角 /離去角 23/14 發(fā)動(dòng)機(jī) 東風(fēng)康明斯柴油環(huán)保發(fā)動(dòng)機(jī) EQB160-20 排量 /功率 ml/PS 3298 / 80 最高車速 km/h 80 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 2.3 舉升機(jī)構(gòu)的方案確定 高空作業(yè)車按工作臂的型式，有四種基本型式，分別為：垂直升降式、折疊臂式、 伸縮臂式和混合臂式。 垂直升降式高空作業(yè)車的升降機(jī)構(gòu)只能在垂直方向上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。它的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，承載能力強(qiáng)，但作業(yè)范圍小，作業(yè)高度低，這種結(jié)構(gòu)型式應(yīng)用比較少。 折疊臂式高空作業(yè)車工作臂之間的連接全部采用鉸接型式，所以國外又把它叫做鉸接式高空作業(yè)車。折疊臂高空作業(yè)車結(jié)構(gòu)適合于較低作業(yè)高度的車型，如要加大作業(yè)高度，必然要增加臂長(zhǎng)或增加工作臂數(shù)量，增加臂長(zhǎng)會(huì)使作業(yè)車體積龐大，降低靈活性；增加工作臂數(shù)量會(huì)造成操作繁瑣，安全性降低，并且使設(shè)計(jì)過程復(fù)雜化。 伸縮臂式的高空作業(yè)車在行駛狀態(tài)時(shí)，工作臂縮回套疊，工作時(shí) 伸出，可以有效增大作業(yè)高度，同時(shí)具有工作效率高、操作簡(jiǎn)單、動(dòng)作平穩(wěn)等特點(diǎn)。 混合臂式高空作業(yè)車工作臂之間既有鉸接，也有伸縮，是折疊式和伸縮臂式高空作業(yè)車的結(jié)合，它綜合了兩種結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)點(diǎn)，工作性能最好，但結(jié)構(gòu)也最為復(fù)雜。 根據(jù)以上敘述，由于我設(shè)計(jì)的高空作業(yè)車作業(yè)高度不高，因此，我采用折疊臂式的舉升機(jī)構(gòu)。 2.4 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的方案確定 高空作業(yè)車的轉(zhuǎn)臺(tái)可繞回轉(zhuǎn)中心作 360全周回轉(zhuǎn)。機(jī)架是斗臂式高空作業(yè)車必不可少的重要總成 (一般臺(tái)架式高空作業(yè)車都不需回轉(zhuǎn) )。轉(zhuǎn)臺(tái)上面連接工作臂、舉升機(jī)構(gòu)、工作斗、工作斗平衡機(jī)構(gòu)，通 過液壓傳動(dòng)，將人和物舉送到高空作業(yè)車工作空間范圍內(nèi)的任何位置；下面通過回轉(zhuǎn)支承，使高空作業(yè)車的上車與下車以滾動(dòng)支承形式連接起來。將上車重量及工作載荷傳遞到副車架，進(jìn)而到汽車底盤的底架上。轉(zhuǎn)臺(tái)上安裝有回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由液壓馬達(dá)、回轉(zhuǎn)減速器、回轉(zhuǎn)支承構(gòu)成。高空作業(yè)車回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作速度必須很慢，所以它的傳動(dòng)比要大，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的作用就是低速回轉(zhuǎn)并增大轉(zhuǎn)矩。 回轉(zhuǎn)減速器較常用的有三種形式： 蝸輪蝸桿減速器 這種傳動(dòng)方式有較大的傳動(dòng)比，成本低，傳動(dòng)穩(wěn)定，但傳動(dòng)效率低，使用壽命短。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 擺線針輪減速器 這種傳動(dòng)方 式為少齒差行星減速，傳動(dòng)比較大，傳動(dòng)效率較高，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，自重輕，成本較高，使用壽命較長(zhǎng)。 兩級(jí)行星減速器 這種傳動(dòng)方式傳動(dòng)比大，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)亦緊湊，體積亦小，但成本高。 回轉(zhuǎn)減速器輸出小齒輪下置，與回轉(zhuǎn)支承齒圈嚙合，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)。 回轉(zhuǎn)支承是高空作業(yè)車承上啟下的大型滾動(dòng)軸承。它的作用是連接與支承，可承受高空作業(yè)車工作的全部載荷：上車的自重，舉升載荷產(chǎn)生的力矩，風(fēng)載荷和回轉(zhuǎn)慣性力等，承受軸向、徑向和傾翻力矩。 回轉(zhuǎn)支承有多種結(jié)構(gòu)形式：?jiǎn)?、雙排滾球式，單、雙排交叉滾柱式，單、多排滾球滾 柱式等；兩種傳動(dòng)方式：外齒嚙合和內(nèi)齒嚙合。 滾球式的滾動(dòng)體是鋼球，為四點(diǎn)線接觸，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，允許安裝中存在適當(dāng)?shù)恼`差。 交叉滾柱式的滾動(dòng)體是圓柱形的滾柱，交叉 90排列，為面接觸，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，且壽命長(zhǎng)，承載能力大，但需要較高的安裝精度和座圈剛度。 滾球式和滾校式回轉(zhuǎn)交承如圖 2-2 所示。 （ a） 滾球式 （ b） 滾珠式 圖 2-2 滾球式和滾珠式回轉(zhuǎn)支承 考慮到設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)采用行星減速器加上單排滾球式外嚙合的回轉(zhuǎn)支承。 2.5 作業(yè)平臺(tái)及調(diào)平機(jī)構(gòu)的方案確定 高空作業(yè)車的工作平臺(tái)用于承載人和物，它主要由底板和防護(hù)欄桿構(gòu)成。底板下有 L 形托架，并在相應(yīng)部位裝設(shè)了連接座，以與工作臂鉸接。有的開設(shè)了可朝內(nèi)開的門或擋桿、檔鏈及踏腳，方便人員進(jìn)出。工作平臺(tái)哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 一般采用普通管材、型材制作，或采用鋁 合金管材、型材，減輕工作平臺(tái)自重，增加有效載荷。具有絕緣性能的工作平臺(tái)選用高絕緣材料玻璃鋼、增強(qiáng)塑料，往往將防護(hù)欄桿換成全周封閉的圍板，就像一個(gè)無蓋的箱籠。工作平臺(tái)的構(gòu)件具有可靠的強(qiáng)度和剛度，底板必須是防滑的，裝置保證平臺(tái)上人員的人身安全。 高空作業(yè)車的工作斗 (平臺(tái) )在空間運(yùn)動(dòng)的軌跡是曲線，為了始終保持工作斗 (平臺(tái) )的承載面與地面平行，配置了工作斗 (平臺(tái) )平衡機(jī)構(gòu)。臺(tái)架式高空作業(yè)車的工作平臺(tái)在空間運(yùn)動(dòng)時(shí)基本是垂直升降，所以不必配置平衡機(jī)構(gòu)。 高空作業(yè)車的工作斗平衡機(jī)構(gòu)主要有以下幾種： 自重調(diào)平機(jī)構(gòu) 如圖 2-3 自重調(diào)平機(jī)構(gòu)，其原理是將作業(yè)臂的頂端與作業(yè)平臺(tái)質(zhì)心鉛垂線上的一點(diǎn)鉸接，這樣使工作臂無論作什么運(yùn)動(dòng)、作業(yè)平臺(tái)始終處于鉛垂?fàn)顟B(tài)，其底平面能保持水平位置。但是這種機(jī)構(gòu)在舉力過程中由于慣性力的作用及作業(yè)人員的質(zhì)心不能與作業(yè)平臺(tái)的質(zhì)心完全重合、使作業(yè)平臺(tái)出現(xiàn)偏移和偏擺，減少了安全感，這種機(jī)構(gòu)已很少采用。 圖 2-3 自重調(diào)平機(jī)構(gòu)示意圖 圖 2-4 平行四連桿調(diào)平機(jī)構(gòu)示意圖 1-平臺(tái) 2-鉸軸 3-臂桿 1-回轉(zhuǎn)臺(tái) 2-下平行四邊形 3-上平行四邊形 4-工作平臺(tái) 平行四連桿調(diào)平機(jī)構(gòu) 平行四連桿調(diào)平機(jī)構(gòu)由一組或多組平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)組成，原理見圖 2-4，調(diào)平機(jī)構(gòu)一端與工作平臺(tái) 4 相連，另一端與回轉(zhuǎn)臺(tái) 1 連接，上平行四邊形 3 和下平行四邊形 2 相連處的短邊固聯(lián)在一起，利用平行四邊形在變形過程中兩組對(duì)邊始終分別保持平行的原理，無論上臂如何升降，工作平臺(tái)始終保持水平狀態(tài)。其調(diào)平過程是連續(xù)的，具有調(diào)平可靠、同步性哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 好的特點(diǎn)。缺點(diǎn)是平行四連桿機(jī)構(gòu)只能在臂桿外側(cè)布置，結(jié)構(gòu)不緊湊，由于平行四連桿的限制，臂桿之間的工作角度范圍小于 180。 靜液壓調(diào)平 機(jī)構(gòu) 靜液壓調(diào)平也稱為液壓伺服液壓缸調(diào)平，如圖 2-5 所示，主體部分由兩只結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的調(diào)平液壓缸 I 和調(diào)平液壓缸組成。兩根液壓缸的無桿腔與無桿腔相連，有桿腔與有桿腔相連，能保證一只液壓缸伸長(zhǎng) (縮短 )一定長(zhǎng)度，另一只液壓缸縮短 (伸長(zhǎng) )相同的長(zhǎng)度。調(diào)平液壓缸 I連接在回轉(zhuǎn)臺(tái) 1 與臂桿 2之間，調(diào)平液壓缸連接在臂桿 2與工作平臺(tái) 3之間。當(dāng)臂桿變幅時(shí)，調(diào)平液壓缸 I 長(zhǎng)度發(fā)生改變，與工作平臺(tái)相連的調(diào)平液壓缸發(fā)生相反方向的長(zhǎng)度改變。調(diào)平液壓缸 I伸長(zhǎng)一段距離， ABC增加；調(diào)平液壓缸縮短相同的距離， ABC 減少。合理設(shè)計(jì) ABC 和 ABC 的邊長(zhǎng)， ABC減少的角度約等于 ABC 增加的角度，從而使工作平臺(tái)保持水平。兩只調(diào)平液壓缸組成閉環(huán)系統(tǒng)，不受外部系統(tǒng)的影響，為防止密封和接頭處泄漏影響工作 平臺(tái)的調(diào)平性能，需在系統(tǒng)中安裝補(bǔ)油裝置。這種調(diào)平機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、精度高的特點(diǎn)，適用于伸縮臂式高空作業(yè)車。但存在滯后現(xiàn)象，且滯后現(xiàn)象隨著高度的增加而更加明顯。 圖 2-5 靜液壓式調(diào)平機(jī)構(gòu)示意圖 1-回轉(zhuǎn)臺(tái) 2-臂桿 3-工作平臺(tái) 4-調(diào)平液壓缸 5-有桿腔連接油路 6-無桿腔連接油路 7-調(diào)平液壓缸 電液自動(dòng)調(diào)平機(jī)構(gòu) 如圖 2-6 所示，電液自動(dòng)調(diào)平機(jī)構(gòu)主要部件包括水平傳感器 4、調(diào)平油缸 1 和電磁換向閥 6。其中水平傳感器 4 安裝在工作平臺(tái) 3 上，當(dāng)工作平臺(tái)處于水平狀態(tài)時(shí)，水平傳感器輸出 電流為零，當(dāng)工作平臺(tái)發(fā)生傾斜時(shí)，水平傳感器產(chǎn)生控制電流，電流的大小不隨工作平臺(tái)的傾斜角度變化而改變。根據(jù)工作平臺(tái)傾斜方向的不同，控制電流進(jìn)入電磁換向閥 6 的 2 個(gè)電磁線圈中的 1 個(gè)，使電磁換向閥工作，調(diào)平油缸 1 伸長(zhǎng)或縮短，最終使工作平臺(tái)趨于水平。調(diào)平是不連續(xù)的，適用于上臂式和伸縮臂式高空作業(yè)車。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 圖 2-6 電液自動(dòng)調(diào)平機(jī)構(gòu)示意圖 1-調(diào)平油缸 2-臂桿 3-工作平臺(tái) 4-水平傳感器 5-液壓鎖 6-電磁換向閥 從高空作業(yè)車向自動(dòng)化的方向發(fā)展角度看，我采用電液調(diào)平機(jī)構(gòu)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 第 3 章 高空作業(yè)車工作裝置的設(shè)計(jì) 3.1 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 高空作業(yè)車回轉(zhuǎn)支承裝置設(shè)計(jì)為 01 系列 011.30.560 型單排滾球外齒式軸承支承轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤外座圈設(shè)有內(nèi)齒圈，通過螺栓與回轉(zhuǎn)平臺(tái)法蘭連接，轉(zhuǎn)盤內(nèi)座圈未剖分式，通過螺栓固定在底架的支承圓盤上。 圖 3-1 回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)示意圖（ 011.30.560） 所采用的單排滾球式軸承為四點(diǎn)接觸球式軸承，其回轉(zhuǎn)支承的受力與高空作業(yè)車工況有關(guān)，強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)取最大當(dāng)量負(fù)荷工況為計(jì)算工況。 取典型的作業(yè)工況作為當(dāng)量負(fù)荷 dC 的計(jì) 算工況：該典型計(jì)算工況即高空作業(yè)車處于最高作業(yè)位置時(shí)的受力情況 ,如圖 3-2 所示。 圖 3-2 回轉(zhuǎn)支承當(dāng)量負(fù)荷計(jì)算工況 3.1.1 回轉(zhuǎn)支承當(dāng)量負(fù)荷的計(jì)算 對(duì)單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承，其當(dāng)量負(fù)荷dC由下式求出： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 5 / 2 . 5d p o pC G M D H (N) （ 3-1） 式中：OD 滾道中心直徑，OD=0.560m； pG 作用在回轉(zhuǎn)支承上的總軸向力，單位（ N） M 作用在回轉(zhuǎn)支承上的總傾覆力矩，單位（ N.m） pH 在總傾覆力矩 M作用平面內(nèi)的總徑向力，pH=0N 如圖 3-1 所示，取回轉(zhuǎn)支承上部為脫離體，對(duì)回轉(zhuǎn)支承中心 O 點(diǎn)取矩，則1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6()M k G r G r G r G r G r G r （ N.m） （ 3-2） 沿回轉(zhuǎn)中心軸線方向的合力pG為： 1 2 3 4 5 6()PG k G G G G G G （ N） （ 3-3） 式中：1G6G 分別為下臂油缸、下臂、上臂油缸、作業(yè)斗及人、上臂和調(diào)平油缸重量，單位（ N） 1r6r 分別1G6G為對(duì)回轉(zhuǎn)中心 O取矩的力臂，單位（ m） k 回轉(zhuǎn)支承工作條件系數(shù)，取 k=1.4。 以上重力或挖掘阻力與相應(yīng)的力臂列表如下： 表 3.1 重力與力臂相應(yīng)列表 作用力 N 1G 2G 3G 4G 5G 6G 300 9800 300 2000 9400 180 力臂 m 1r 2r 3r 4r 5r 6r 0.1 0.63 0.95 0.8 0.46 0.14 將上述已知參數(shù)分別代入 （ 3-1） 式、 （ 3-2） 式、 （ 3-3） 式，即可分別求出 M、pG和dC: 41 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6( ) 1 . 2 8 6 1 0M k G r G r G r G r G r G r N m 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 41 2 3 4 5 6( ) 3 . 0 7 7 1 0PG k G G G G G G N 當(dāng)量負(fù)荷dC為： 55 / 2 . 5 1 . 4 5 6 1 0d p o pC G M D H N 3.1.2 回轉(zhuǎn)支承與轉(zhuǎn)臺(tái)骨架之間螺栓組的強(qiáng)度校核 由于此處為螺栓組聯(lián)接，因此必須按螺栓組受力情況來計(jì)算。 螺栓個(gè)數(shù)為 Z=10， 螺栓直徑 mm16 所用材料 8107.3 b 所受的傾覆力矩為 41 . 2 8 6 1 0M N m 螺栓組呈圓形分布，其分布圓直徑為 626mm 校核所受的傾覆力矩 螺栓中受力最大 的螺栓所受的力 螺栓所受的應(yīng)力為 : 因?yàn)?b ，所以滿足要求。 3.1.3 回轉(zhuǎn)支承負(fù)荷能力計(jì)算 由于高空作業(yè)車的回轉(zhuǎn)支承是低速回轉(zhuǎn)支承，故不考慮滾動(dòng)和滾道抗疲勞裂紋的負(fù)荷能力，而只校核其回轉(zhuǎn)支承靜容量負(fù)荷能力。 對(duì)單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承，其靜容量0aC按下式計(jì)算： 230 0 0 10aC f d Z S in (N) （ 3-4） 式中0f 靜容量系數(shù)（ Kgf/m2）取0f=3.5 Kgf/m2（滾道表面硬度為HRC=55） 43m a xm a x 2211 . 2 8 6 1 0 0 . 3 1 3 4 . 1 1 1 01 0 0 . 3 1 3ZiiMLFNL 3 7m a x24 . 1 1 1 0 2 . 0 5 1 00 . 0 0 8F PaS 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 0d 滾動(dòng)體直徑（ mm），0 d=25mm Z 滾動(dòng)體總數(shù)， Z=77 滾動(dòng)體與滾道的接觸角， =45 由（ 3-4）式可算出回轉(zhuǎn)支承靜容量負(fù)荷能力0aC： 2 3 2 3 40 0 0 1 0 3 . 5 0 . 2 5 7 7 4 5 1 0 1 . 1 9 1 0oaC f d Z S i n S i n N 計(jì)算結(jié)果表明：dC 0aC 滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承承載能力足夠 3.1.4 回轉(zhuǎn)齒輪強(qiáng)度校核 轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)齒輪為開式齒輪，且傳動(dòng)比大，轉(zhuǎn)速低，顯然其主要破壞形式為疲勞彎曲破壞，故只需對(duì)驅(qū)動(dòng)小齒輪做彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算。 直齒圓柱齒輪齒根彎曲應(yīng)力計(jì)算公式，計(jì)算最大彎曲應(yīng)根據(jù)力maxF即 : 3m a x10UFPqMW b m e (MPa) （ 3-5） 式中：UP 運(yùn)轉(zhuǎn)中在分度圓上出現(xiàn)的最大圓周嚙合力（ KN） 2 2 1 . 5 500 . 0 0 5 1 2UU MP K NmZ 式中：UM 油馬達(dá)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的額定輸出扭矩，UM=1.5KN.m m 齒輪模數(shù)， m=5mm Z 小齒輪齒數(shù)， Z=12 q 齒形系數(shù)。根據(jù)變位系數(shù) X=+0.15，齒數(shù) Z=12，由曲線圖查得 q=3 b 齒寬， b=45mm e 影響載荷系數(shù)，取 e=1.25 將上述參數(shù)代入（ 3-5）式得： 3m a x10 533UFPqM M P aW b m e 齒根疲勞極限應(yīng)力 Flin ，由下式求出 : 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 Flin=m in/ FF linb YsrSYnYx （ MPa） （ 3-6） 式中 NY 壽命系數(shù)，有壽命系數(shù)圖查的：NY=1.9 XY 尺寸系數(shù)，由尺寸系數(shù)圖查得：XY=1 srY 相對(duì)應(yīng)力集中系數(shù)，由系數(shù)圖查得：srY=0.88 minFS 彎曲 強(qiáng)度最小安全系數(shù)，由表查得：minFS=1.5 由（ 3-6）式計(jì)算得： Flin=525 1.9 1/0.88 1.5=755.67MPa 計(jì)算結(jié)果表明：FlinF max，齒根抗彎強(qiáng)度足夠。 3.2 舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的舉升機(jī)構(gòu)是由兩個(gè)動(dòng)臂組成，即下臂和上臂。下臂的下端鉸接在回轉(zhuǎn)臺(tái)上，由下臂液壓缸驅(qū)動(dòng)；上臂的下端與下臂的上端鉸接，由上臂液壓缸驅(qū)動(dòng)；上臂的一端與作業(yè)斗鉸接，且其上還有一 個(gè)調(diào)平油缸，使作業(yè)斗保持水平。 3.2.1 確定下臂和上臂的長(zhǎng)度 本系統(tǒng)的舉升機(jī)構(gòu)在鉛垂平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)范圍為：下臂相對(duì)于回轉(zhuǎn)臺(tái)為0 -80；上臂相對(duì)于下臂為 0 -100。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 圖 3-3 上下臂簡(jiǎn)圖 本系統(tǒng)的高空作業(yè)車最大作業(yè)高度要達(dá)到 10m，由于回轉(zhuǎn)臺(tái)鉸點(diǎn)到地面的距離有 1.5m，因此下臂和上臂能舉起 8.5m 就可以了。 據(jù)圖 3-3 有：128 0 1 0 0 1 0h L S i n L S i n 考慮到上臂末端須安裝作業(yè)斗，且參考同類產(chǎn)品，可得： 120.85LL 由上兩式可得：下臂長(zhǎng)度1 5.4Lm 上臂長(zhǎng)度2 6.25Lm 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 3.2.2 確定上臂上的鉸點(diǎn) 圖 3-4 求上臂鉸點(diǎn)簡(jiǎn)圖 考慮到安裝位置以及能使高空作業(yè)車伸到最高，取 0.6EDlm。具體計(jì)算中 F可以看成在 DE 的延長(zhǎng)線上，則：EF ED DFl l l 圖 3-4中 EF 表示上臂油缸，虛線表示油缸能把上臂推到的極限位置，根據(jù)油缸的行程規(guī)律可知：2 ( 0 .5 )D F D Fll 根據(jù)三角形的余弦定理可得： 2 2 2c o s c o s 1 0 0 2E F E D D FE F E Dl l lF E Dll 由以上三式可解得：油缸在上臂上的距離 1.8DFlm。 3.2.3 確定下臂上的鉸點(diǎn) 實(shí)際中高空作業(yè)車的回轉(zhuǎn)臺(tái)總比車頭矮一些 ，因此，下臂縮回時(shí)不可能保持水平，本系統(tǒng)取下臂縮回時(shí)與水平面成 3。而回轉(zhuǎn)臺(tái)上的上臂油缸的鉸點(diǎn)位置一般在下臂鉸點(diǎn)下方 45的方向上，參考同類產(chǎn)品并考慮安哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 裝的尺寸要求取 0.615ABlm。 圖 3-5 求下臂鉸點(diǎn)簡(jiǎn)圖 圖 3-5中 BC表示下臂油缸，虛線表示油缸能把下臂推到的極限位置，根據(jù)油缸的行程規(guī)律可知： 2 ( 0 .5 )B C B Cll 根據(jù)三角形的余弦定理可得以下兩式： 2 2 2c o s c o s 1 2 5 2A C A B B CA C A Bl l lC A Bll 由以上三式可 解得：油缸在下臂上的距離 0.5AClm。 3.2.4 下臂和上臂的主要尺寸和結(jié)構(gòu) 下臂和上臂為主要受力構(gòu)件，受彎曲和拉壓聯(lián)合作用。為獲得較大的強(qiáng)度和剛度，一般采用薄壁箱形結(jié)構(gòu)。 16Mn 是低合金結(jié)構(gòu)鋼 ,它具有良好的綜合力學(xué)性能、焊接性能 良好。本系統(tǒng)臂架采用四塊 16Mn 鋼板對(duì)接而成，如圖 3-6 所示。為使主受彎截面獲得較高的抗彎截面模量，可加布上、下加強(qiáng)筋板，獲得漸近的等強(qiáng)度受力狀態(tài)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 圖 3-6 上下臂截面圖 初步設(shè)計(jì)下臂的截面尺寸為： 2 5 0 2 5 0 2 0b h t m m m m m m 。 考慮到上臂與下臂的安裝要求，設(shè)計(jì)上臂的截面尺寸為：2 1 0 2 1 0 2 0b h t m m m m m m 。 16Mn 鋼 410MPa 上下臂的具體結(jié)構(gòu)如圖 3-7和 3-8所示 : 圖 3-7 上臂結(jié)構(gòu) 圖 3-8 下臂結(jié) 構(gòu) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 3.2.5 上臂和下臂的受力分析及強(qiáng)度校核 此兩臂主要受三種力：支反力、油缸給的反力、重力。在進(jìn)行兩臂的強(qiáng)度校核時(shí) ,必須先找到其受力情況最惡劣的位置進(jìn)行受力分析。當(dāng)下臂處于最大角度且上臂處于水平位置時(shí)，兩臂的受力狀況最惡劣。如圖 3-9。 圖（ 3-9） （ 1）先分析上臂 分析時(shí)需對(duì)上臂進(jìn)行簡(jiǎn)化為力學(xué)模型如圖 3-10,從圖中可以看出上臂受彎矩和拉伸的組合變形。 圖 3-10 上臂力學(xué)模型 根據(jù)三角形的正弦定理先求出 a ： s i n s i n 1 8 0 1 0 0D E D Fllaa 解得： 22a 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 求 F： 據(jù) 0OM ，121 . 8 s i n 3 . 1 2 5 6 . 2 5 0a F G G 可得： F=63771N 求 O 點(diǎn)支點(diǎn)反力： 據(jù) 0yF ，12s i n 0RyF a F G G 可得： 12309RyFN 據(jù) 0xF ， c o s 0RxF a F 可得： 59127RxFN 根據(jù)支點(diǎn)反力可以畫出彎矩圖和軸力圖： 圖 3-11 彎矩圖 圖 3-12 軸力圖 從圖 3-11 和圖 3-12 可知，在 C截面上臂受力最大，須選擇 C截面進(jìn)行強(qiáng)度校核： C 截面的抗彎截面系數(shù)： 3 3 3 3 430 . 2 1 0 . 2 1 0 . 1 9 0 . 1 9 5 . 0 9 1 06 6 0 . 2 1B H b hWmH C 截面的面積： 20 . 2 1 0 . 2 1 0 . 1 9 0 . 1 9 0 . 0 0 8A B H b h m C 截面的最大應(yīng)力： 6m a xm a x 45 9 1 2 7 2 2 1 5 6 5 0 . 9 1 0 5 0 . 90 . 0 0 8 5 . 0 9 1 0N aFM P M P aAW 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 max ，因此，上臂的強(qiáng)度符合要求。 （ 2）再分析下臂 分析時(shí)需對(duì)上臂進(jìn)行簡(jiǎn)化為力學(xué)模型如下圖 ,從圖中可以看出上臂受彎矩和拉伸的組合變形。 圖 3-13 下臂力學(xué)模型圖 為了方便畫彎矩圖和軸力圖還須將圖 3-13旋轉(zhuǎn)為水平狀態(tài)，如下圖： 圖 3-14 下臂力學(xué)模型圖 根據(jù)三角形的正弦定理先求出 b ： 0 . 6 1 5 1 . 5s i n s i n 1 8 0 8 0bb 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 解得： b =15 求0F： 據(jù) 0AM ， 305 . 4 s i n 8 0 2 . 7 s i n 1 0 5 . 4 s i n 1 0 4 . 8 c o s 1 2 1 . 5 s i n0R x R yF G F F b F 可得：0 56590FN 求 A 點(diǎn)支點(diǎn)反力： 據(jù) 0yF ， 03s i n s i n 1 0 c o s 1 0 s i n 1 0 c o s 1 2 0A y R x R yF b F G F F F 可得： 18360AyFN 據(jù) 0xF ， 03c o s c o s 1 0 s i n 1 0 c o s 1 0 s i n 1 2 0A x R x R yF b F G F F F 可得： 75716AxFN 根據(jù)支點(diǎn)反力可以畫出彎矩圖和軸力圖： 圖 3-15 彎矩圖 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 圖 3-16 軸力圖 從圖 3-15 和圖 3-16 可知， B、 C、 D 截面下臂受力都較大，須分別求出B、 C、 D截面的應(yīng)力，取較大值進(jìn)行強(qiáng)度校核： B、 C、 D 截面的抗彎截面系數(shù)： 3 3 3 3 430 . 2 5 0 . 2 5 0 . 2 1 0 . 2 1 1 3 . 1 1 06 6 0 . 2 5B H b hWmH B、 C、 D 截面的面積： 20 . 2 5 0 . 2 5 0 . 2 1 0 . 2 1 0 . 0 1 8 4A B H b h m B 截面的最大應(yīng)力： 642 1 0 5 4 3 1 9 9 6 2 5 . 6 1 0 2 5 . 60 . 0 1 8 4 1 3 . 1 1 0BBBaFM P M P aAW C截面的最大應(yīng)力： 641 1 4 0 3 3 6 2 2 1 2 8 . 3 1 0 2 8 . 30 . 0 1 8 4 1 3 . 1 1 0CCCaFM P M P aAW D截面的最大應(yīng)力： 647 5 7 1 6 2 7 5 4 0 2 5 . 1 1 0 2 5 . 10 . 0 1 8 4 1 3 . 1 1 0DDDaFM P M P aAW 因此，下臂的最大應(yīng)力在 C截面：m a x 2 8 . 3C M P a 由于max ，因此，上臂的強(qiáng)度符合要求。 3.3 調(diào)平機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 作業(yè)平臺(tái)電控調(diào)平系統(tǒng)的特點(diǎn)是所有環(huán)節(jié)均可設(shè)在平臺(tái)上，調(diào)平機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，使調(diào)平的可靠性進(jìn)一步提高。特別是對(duì)于臂架結(jié)構(gòu)復(fù)雜、作業(yè)高度較高的作業(yè)平臺(tái)，更能顯出其優(yōu)勢(shì)；電控調(diào)平系統(tǒng)組成參見圖 3-17。在這一系統(tǒng)中，從實(shí)用的角度出發(fā)，電液換向閥可選用開關(guān)閥或比例閥，這兩種閥的抗油液污染能力較強(qiáng)。本系統(tǒng)選用開關(guān)閥，角位移傳感單元是角位哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 移傳感開關(guān)，放大器就是開關(guān)控 制電路。 圖 3-17 電控調(diào)平系統(tǒng)框圖 3.3.1 直線角位移傳感開關(guān)工作原理 圖 3-18所示是由微動(dòng)開關(guān)組成的直線角位移傳感開關(guān)示意圖。在重力的作用下，重錘使擺桿保持垂直，擺輪不動(dòng)。當(dāng)所測(cè)平面傾斜時(shí)，調(diào)平開關(guān) l與擺輪的位置發(fā)生變化，使遠(yuǎn)離擺桿的調(diào)平開關(guān)動(dòng)作，發(fā)出開關(guān)量電信號(hào)。改變開關(guān)在擺輪圓周上的位置，就可以改變動(dòng)作角度。重錘應(yīng)有足夠的重量，以保證開關(guān)可靠動(dòng)作。 1-擺輪、擺桿及重錘 2-調(diào)平開關(guān) 3-螺栓 4-銷軸 圖 3-18 直線角位移傳感開關(guān) 3.3.2 開關(guān)閥調(diào)平電路的設(shè)計(jì) 圖 3-19所示是微動(dòng)開關(guān)控制的調(diào)平電路。 XK1 和 XK2 就是圖 2中的調(diào)平開關(guān)，當(dāng)平臺(tái)向里傾斜且達(dá)到規(guī)定的角度時(shí)， XK2閉合，繼電器 YV2得電，哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 開關(guān)閥“外側(cè)”線圈得電，隨即開始調(diào)平，調(diào)平結(jié)束后，電路恢復(fù)圖示狀態(tài)；當(dāng)平臺(tái)向外側(cè)傾斜時(shí)亦然。若微動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)容量足夠，可將繼電器及其續(xù)流二極管省去。 圖 3-19 作業(yè)平臺(tái)（開關(guān)閥）調(diào)平電路 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 第 4 章 高空作業(yè)車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1 高空作業(yè)車的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 我此次設(shè)計(jì)的高空作業(yè)車行駛部分為機(jī)械傳動(dòng)，其他工作機(jī)構(gòu)均為液壓傳動(dòng)。原動(dòng)機(jī)為底盤發(fā)動(dòng)機(jī)。其液 壓系統(tǒng)原理如圖 4-1 所示。該液壓系統(tǒng)為開式變量系統(tǒng)，分為油源、下車油路、上車油路三大部分。動(dòng)力源為油泵排出的壓力油，可按需要分別單獨(dú)給下車油路或上車油路供油。 圖 4-1 高空作業(yè)車液壓原理圖 1-調(diào)平油缸 2-支腿水平油缸 3-支腿垂直油缸 4-液壓鎖 5-下臂油缸 6-上臂油缸 7-平衡閥 8-回轉(zhuǎn)馬達(dá) 9-梭閥 10-安全閥 11-上車多路閥 12-雙聯(lián)葉片泵 13-過濾器 14-溢流閥 15-下車多路閥 16-壓力表 17-三位四通電磁閥 下車油路為支腿油路，由支腿操縱閥、支腿水平伸縮油缸、 支腿垂直升降油缸組成。支腿操縱閥采用一個(gè)先導(dǎo)式溢流閥 (安全閥 )，一個(gè)三位六通換向閥 (選擇閥、彈簧復(fù)位 )和四個(gè)三位四通換向閥 (操縱閥、彈簧復(fù)位 )組成。泵開啟，當(dāng)選擇閥操縱桿處于中位時(shí)，壓力油從 P 口進(jìn)，經(jīng)選擇閥V 口進(jìn)入上車油路。支腿動(dòng)作時(shí)，首先可分別或同時(shí)操控操縱閥，操縱閥都處于下位，再操控選擇閥也處于下位，支腿水平伸縮油缸同時(shí)伸出；反之，則縮回。同理，操縱閥都處于上位，再操控選擇閥處于下位，支腿垂直升降油缸伸出；反之，則縮回。單獨(dú)調(diào)整某支腿水平伸縮油缸或支腿垂直升降油缸，只需操控其對(duì)應(yīng)的操縱閥桿處于相應(yīng)位置， 再操控選擇閥桿哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 即可。 支腿油路工作時(shí)，支腿伸出，應(yīng)先伸出支腿水平伸縮油缸，后伸出支腿垂直升降油缸；支腿縮回，應(yīng)先收支腿垂直升降油缸，再收支腿水平伸縮油缸。支腿伸縮完畢，選擇閥桿必須回復(fù)中位。 支腿垂直升降油缸上都安裝了液壓鎖。它能使支腿垂直升降油缸在任意位置停留并鎖緊，其結(jié)構(gòu)和原理如圖 4-2 所示。 支腿鎖由閥體、兩個(gè)帶外伸桿的控制活塞和一對(duì)錐閥式單向閥組成。油口 A、 B 接通換向閥的壓力油口和回油口，油口 C、 D 接通支腿垂直升降油缸的無桿腔和有桿腔。當(dāng)操控?fù)Q向閥時(shí)，壓力油從 B 口進(jìn)入支腿鎖，打開左單向閥，從 D 口進(jìn)入 支腿垂直升降油缸無桿腔，同時(shí)通過控制活塞打開右單向閥，使支腿垂直升降泊缸有桿腔油流從 C 口通過 A 口接通回 油，活塞桿伸出；反之，活塞桿縮回。 圖 4-2 液壓鎖 閥恢復(fù)中位時(shí)，單向閥復(fù)位，封閉油路，支腿垂直升降油缸上的載荷越大，鎖緊程度越高，可靠地防止了活塞桿自動(dòng)縮回，同時(shí)也能防止高空作業(yè)車行駛或停放時(shí)，支腿自動(dòng)下落。 上車油路包括變幅、下臂伸縮、上臂伸縮回轉(zhuǎn)、工作斗調(diào)平等基本油路。各油路的供油、換向、停止都分別由對(duì)應(yīng)的換向閥操控。換向閥內(nèi)設(shè)溢流閥。換向閥為手控。 變幅、下臂伸縮、上臂、上臂伸縮油路通常是由油缸來完成所規(guī)定的動(dòng)作。操控其對(duì)應(yīng)的換向閥閥桿，油道連通。油泵排出的壓力油打開平衡閥的單向閥 進(jìn)入油缸無桿腔，使臂起、伸、折，油缸回油經(jīng)另 油道流回油箱。反向操控，則壓力油進(jìn)入油缸有桿腔，使臂、落、縮、疊。 變幅、伸縮、折疊油路都必須裝設(shè)平衡閥。平衡閥由單向閥與溢流閥組合而成。變幅、伸縮、折疊油缸在下降的過程中，由于載荷或白重力的作用，速度越來越快，以致失控，為可靠地控制下降速度，必須采取限速措施，加裝平衡閥。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 回轉(zhuǎn)油路由液壓馬達(dá)來執(zhí)行回轉(zhuǎn)工況。馬達(dá)裝有平衡限速、制動(dòng)緩沖和補(bǔ)油等綜合機(jī)能的雙向緩沖閥。雙向緩沖閥從相反的方向并聯(lián)在液壓馬達(dá)的進(jìn)出油路上，在制動(dòng)過程中，當(dāng)一側(cè)油路過載，而另一側(cè)油路產(chǎn)生負(fù) 壓時(shí)，相應(yīng)的緩沖閥立即打開，形成短路，使進(jìn)回油路自行循環(huán)，防止了液壓馬達(dá)回油路壓力突然升高帶來的沖擊和進(jìn)油路因負(fù)壓產(chǎn)生的汽蝕現(xiàn)象?；剞D(zhuǎn)油路上還裝設(shè)有梭閥，以控制制動(dòng)器的離合。 4.2 上臂液壓缸的設(shè)計(jì) 根據(jù)運(yùn)動(dòng)要求，確定下臂液壓缸為雙作用單桿活塞液壓缸；選擇液壓缸安裝方式采用耳環(huán)型。 當(dāng)高空作業(yè)車下臂伸到最高位置，上臂處于水平位置時(shí)，上臂液壓缸受最大負(fù)載，根據(jù)上章知液壓缸活塞桿上的最大外部載荷 63771WFN 則： 63771 693160 . 9 2WmFF N N 式中：m 液壓缸機(jī)械效率，一般取 0.90 0.95，此處取m=0.92 計(jì)算液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸： 一般情況下，液壓缸在受壓狀態(tài)下工作，其活塞面積為： 2211F P AA P 式中： 21 4AD 液壓缸無桿腔活塞有效作用面積為 2()m ； 22 4Ad 液壓缸有桿腔活塞有效作用面積為 2()m ； 1P 液壓缸工作腔壓力 ()Pa ，按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 23.4-3，取 16MPa ； 2P 液壓缸回油腔壓力 ()Pa ，即背壓力。根據(jù)系統(tǒng)工作情況并 參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 23.4-4選取2P=0.5MPa D 活塞直徑（ m） d 活塞桿直徑（ m） 令 dD 并參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 23.4-5 選取 dD =0.7，則 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 2124(1 )FDPP =264 6 9 3 1 63 . 1 4 1 6 0 . 5 (1 0 . 7 ) 1 0 m 75mm 按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 23.4-7，取標(biāo)準(zhǔn)值 80D mm 。 則： 8 0 0 . 7 5 6d D m m m m 按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 23.4-7， 取標(biāo)準(zhǔn)值 55d mm 。 假設(shè)下臂液壓缸無桿腔活塞運(yùn)動(dòng)速度1 0.02 ms 則液壓缸工作時(shí)所需流量： qA 24D 2 6 33 . 1 4 8 0 0 . 0 2 6 0 1 0 1 0 m i n4 L 6 .0 2 9 m inL 取 800s mm ，支腿完全伸出所需時(shí)間 318 0 0 1 0 400 . 0 2st s sv 4.3 下臂液壓缸的設(shè)計(jì) 根據(jù)運(yùn)動(dòng)要求，參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 23.6-39，確定下臂液壓缸為雙作用單桿活塞液壓缸；按照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 23.6-40，選擇液壓缸安裝方式采用耳環(huán)型。 當(dāng)高空作業(yè)車下臂水平，上臂處于最大角度 時(shí)，下臂液壓缸受最大負(fù)載，其受力簡(jiǎn)圖如下圖所示： 圖 4-3 求下臂液壓缸負(fù)載圖 據(jù) 0OM ，015 . 4 2 . 7 1 . 5 s i n 1 5 0WG G F 可得液壓缸活塞桿上的最大外部載荷 233398WFN 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 則 233398 2636930 . 9 2WmFF N N 式中：m 液壓缸機(jī)械效率，一般取 0.90 0.95，此處取m=0.92 計(jì)算液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸： 一般情況下，液壓缸在受壓狀態(tài)下工作，其活塞面積為： 2211F P AA P 式中： 21 4AD 液壓缸無桿腔活塞有效作用面積為 2()m ； 22 4Ad 液壓缸有桿腔活塞有效作用面積為 2()m ； 1P 液壓缸工作腔壓力 ()Pa ，取 16MPa ； 2P 液壓缸回油腔壓力 ()Pa ，即背壓力。根據(jù)系統(tǒng)工作情況選取2P=0.5MPa D 活塞直徑（ m） d 活塞桿直徑（ m） 令 dD 選取 dD =0.7，則 2124(1 )FDPP =264 2 5 3 6 9 33 . 1 4 1 6 0 . 5 (1 0 . 7 ) 1 0 m 143mm 按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 23.4-7，取標(biāo)準(zhǔn)值 140D mm 。 則： 1 4 0 0 . 7 9 8d D m m m m 按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 23.4-7， 取標(biāo)準(zhǔn)值 100d mm 。 假設(shè)下臂液壓缸無桿腔活塞運(yùn)動(dòng)速度1 0.02 ms 則液壓缸工作時(shí)所需流量： qA 24D 2 6 33 . 1 4 1 4 0 0 . 0 2 6 0 1 0 1 0 m i n4 L 1 8 .4 6 3 m i nL 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 36 取 800s mm ，支腿完全伸出所需時(shí)間： 318 0 0 1 0 400 . 0 2st s sv 4.4 液壓泵的選擇 確定系統(tǒng)液壓泵的最大工作壓力 1pp p p 式中：1p 液壓缸或液壓馬達(dá)最大工作壓力，取 16MPa ； p 從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達(dá)入口之間總的管路損失。本系統(tǒng)屬于管路簡(jiǎn)單，流速不大的，一般取 p =（ 0.2-0.5） MPa ,本處取 p =0.4MPa 。 故： 1pp p p =16MPa +0.3MPa =16.4MPa 確定液壓泵的流量 本系統(tǒng)為多液壓缸同時(shí)工作，液壓泵的輸出流量應(yīng)為： m a x()V p Vq K q 式中： K 系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 K =1.1-1.3，此處取 K =1.2； maxVq 同時(shí)動(dòng)作的液壓缸或液壓馬達(dá)的最大總流量。 則： m a x()V p Vq K q 1 . 2 1 8 . 4 6 3 6 . 0 2 9 m i nL =29.4 minL 選擇液壓泵的規(guī)格 參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 23.5-27，選取由榆次液壓件廠生產(chǎn)的PEFD-4131029/016 型雙聯(lián)葉片泵，其具體參數(shù)如下： 前泵排量 29.3 1mL r 后泵排量 16.5 1mL r 前泵額定壓力 21 MPa 后泵額 定壓力 21MPa 前泵輸出流量 34 1minL 后泵輸出流量 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 16 1minL 前 泵 驅(qū) 動(dòng) 功 率 17 kW 后 泵 驅(qū) 動(dòng) 功 率 10kW 轉(zhuǎn)速范圍 800-2500 1minr 4.5 液壓元件的選擇 選擇液壓元件主要根據(jù)液壓元件的工作壓力和通過元件的流量。本系統(tǒng)工作壓力在 16MPa 左右，所以液壓元件都選用高壓元件。所選液壓元件的規(guī)格型號(hào)見表 4-1。 表 1-1 液壓元件規(guī)格及型號(hào) 序號(hào) 名稱 選用規(guī)格 生產(chǎn)商 1 調(diào)平油缸 自制 2 支腿水平油缸 自制 3 支腿垂直油缸 自制 4 液壓鎖 SYS-B10 無錫昌林自動(dòng)化科技有限公司 5 下臂油缸 自制 6 上臂油缸 自制 7 平衡閥 CCB6 余姚華隆液壓機(jī)械廠 8 回轉(zhuǎn)馬達(dá) 9 梭閥 KS-10 無錫昌林自動(dòng)化科技有限公司 10 安全閥 YF3-E10B 上海超眾液壓氣動(dòng)設(shè)備廠 11 上車多路閥 ZS1-L10 四川長(zhǎng)江液壓件廠 12 雙聯(lián)葉片泵 PEFD-4131029/016 榆次液壓件廠 13 過濾器 XU-B50x100 無錫昌林自動(dòng)化科技有限公司 14 溢流閥 YF3-E10B 上海超眾液壓氣動(dòng)設(shè)備廠 15 下車多路閥 ZS1-L10 四川長(zhǎng)江液壓件廠 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 38 16 壓力表 KF3-EA10B 無錫昌林自動(dòng)化科技有限公司 17 三位四通電磁閥 34EF-10B 無錫昌林自動(dòng)化科技有限公司 4.6 管道尺寸的確定 管道內(nèi)徑計(jì)算 4Vqdv 式中： Vq 通過管道內(nèi)的流量 3()ms； v 管內(nèi)允許流速 ()ms ，參照 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 23.4-10 選取 v =5ms。 則： 4 Vqdv= 34 2 9 . 4 1 0 1 1 . 23 . 1 4 5 6 0 mm 參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 23.9-2，可取鋼管公稱通徑 12mm ，外徑 18mm的管子。 管道壁厚的計(jì)算 管道壁厚 的計(jì)算公式為： = 2pd 式中： p 管道內(nèi)最高工作壓力 ()pa ，此處取 p =16 610 pa ； d 管道內(nèi)徑