【文章內(nèi)容簡介】 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 第 1 章 緒 論 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。 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、拖動式和手動式等等。 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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 2 行。 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)； 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； 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； 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)； 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。 高空作業(yè)車的國內(nèi)研究狀況 概況 我國高空作業(yè)車行業(yè)起步較晚，自 20 世紀 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。 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，而不是黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 3 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。 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。 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。 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]?，F(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 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 ： 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 4 圖 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 5 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)?；旌媳凼脚e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 6 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。 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 10~20KW，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。 設(shè)計技術(shù)路線 主要內(nèi)容 本設(shè)計目標是設(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： 方案設(shè)計與分析； 二類底盤選型； 總體布置設(shè)計； 工作裝置設(shè)計； 高空作業(yè) 車穩(wěn)定 性能計算。 技術(shù)路線 技術(shù)路線如圖 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 7 圖 技術(shù)路線 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 8 第 2 章 高空作業(yè)車總體設(shè)計 高空作業(yè)車底盤的選擇 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、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。 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 ： 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，并以此為主要目標進行改裝造型設(shè)計。 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。 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)標準的要求。 方便 性 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 9 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 5~6t 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 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 EQ1050D3ADJ3AC底盤參數(shù) 底盤型號 EQ1050D3ADJ3AC 整車整備