【文章內(nèi)容簡介】 這種傳動方式僅在用途單一的高空作業(yè)汽車上使用，如用于電力設(shè)施維修的垂直升降式高空作業(yè)汽車多采用這種形式。動力源為汽車發(fā)動機(jī)，動力經(jīng)變速器傳出后，還要經(jīng)分動器、 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，傳動路線長，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 電力 —— 機(jī)械傳動 這種傳動方式是利用外接電源或車載電源（蓄電池），通過電動機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，再經(jīng)機(jī)械傳動裝置將動力傳遞到各工作裝置。由于電動機(jī)具有逆轉(zhuǎn)性和在較大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速等特點(diǎn)，并且各機(jī)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 6 構(gòu)可由獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動，簡化了傳動和操縱機(jī)構(gòu)，而且噪聲小、污染少，適用在外接電源方便或流動性不大的場地作業(yè)。 內(nèi)燃機(jī) —— 電力傳動 這種傳動方式的路線是汽車發(fā)動機(jī) → 發(fā)電機(jī) → 電動機(jī)，然后帶動各工作裝置運(yùn)轉(zhuǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是利用 直流電動機(jī)的優(yōu)良工作特性，使高空作業(yè)汽車獲得 良 好的作業(yè)性能 ， 但這些傳動裝置質(zhì)量較大，價格昂貴。 內(nèi)燃機(jī) —— 液壓傳動 大部分 折疊臂式 高空作業(yè)汽車都采用這種工作方式，它可充分利用液壓傳動的優(yōu)點(diǎn)，簡化傳動結(jié)構(gòu)，并且易于實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速和運(yùn)動方向的變換，傳動平穩(wěn)、操作簡單、方便、省力、能防止過載。 綜上所述，通過以上各種動力傳動裝置的結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)性、適用范圍以及操作性能等多方面性能的分析，將動力傳動裝置選定為內(nèi)燃機(jī) ——液壓傳動這種形式。 工作裝置設(shè)計與分析 折疊臂式 高空作業(yè)汽車的工作裝置包括支腿機(jī)構(gòu)、舉升機(jī)構(gòu)、 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、作業(yè)平臺及調(diào)平機(jī)構(gòu)、操作及安全保護(hù)裝置等。 支腿機(jī)構(gòu) 支腿機(jī)構(gòu)是大多數(shù) 折疊臂式 高空作業(yè)汽車所必備的工作裝置，目前均采用液壓支腿。這類裝置是利用從汽車發(fā)動機(jī)取出的動力來驅(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(shí)現(xiàn)支腿伸縮。其優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，動作迅速。 液壓式支腿按數(shù)量來分有雙支腿和四支腿兩種。雙支腿的兩個支腳布置在起重裝置下的車體兩側(cè)，起支撐點(diǎn)只有兩個，因而支撐能力低，穩(wěn)定性差。 單缸雙支腿 是用一個雙作用液壓缸來驅(qū)動兩側(cè)支腿伸縮的。這種支腿結(jié)構(gòu)簡單，操作方 便，但液壓缸行程長，且是浮置于箱形長槽內(nèi)，動作慢，強(qiáng)度差，一般較少采用。 雙缸雙支腿 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 7 其各支腿均由單獨(dú)的液壓缸驅(qū)動，其具有結(jié)構(gòu)緊湊，動作迅速，制成效能高等特點(diǎn)。 四支腿 其中兩個支腿安裝在汽車的后部，另兩個支腿安裝在前后輪之間。在作業(yè)車的兩側(cè)，一般具有操縱桿，可使前、后、左、右 4 個液壓支腿單獨(dú)地伸出或縮回，所以即使在不平整或傾斜的地面上，也能把車調(diào)整到水平狀態(tài)，提高了整車作業(yè)時的穩(wěn)定性。 液壓支腿按其結(jié)構(gòu)形式又可分為：蛙式支腿、 H 式支腿和 X 式支腿。 蛙式支腿 圖 21 為一種蛙式支腿 的結(jié)構(gòu)示意圖，支腿的伸縮動作由一個液壓缸完成。在運(yùn)動過程中，支腿除有垂直位移 △ y 外，在接地過程中還有水平位移 △ x（如圖 22）。這種支腿結(jié)構(gòu)簡單，液壓缸數(shù)少，一支腿一液壓缸，結(jié)構(gòu)質(zhì)量小。但支腿在伸出過程中受搖臂尺寸的限制，支腿的跨距（圖22 種的 2a）不能很大，調(diào)平性能較差，且在支反力變化過程中有爬移現(xiàn)象。 H 式支腿 如圖 所示，這種形式的支腿對地面適應(yīng)性好，易于調(diào)平，且在支反力變化過程中無爬移現(xiàn)象，是高空作業(yè)車較理想的支腿形式。 H 式支腿由兩個液壓缸驅(qū)動即水平推力液壓缸和垂直的支撐液壓缸。這種 支腿形式的穩(wěn)定性良好。 圖 21 蛙式支腿 圖 22 蛙式支腿的運(yùn)動示意圖 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 8 圖 23 H 式支腿 圖 24 X 式支腿 X 式支腿 如圖 24 所示，這種支腿的垂直液壓缸作用在伸縮腿的中間，當(dāng)推力液壓缸將腿伸出后，垂直支撐液壓缸將支腿壓向地面，使輪胎離地如圖 24(a)所示 ,四個伸縮腿是同步工作的，而垂直液壓缸可同時頂升，也可單獨(dú)工作，以便對車架進(jìn)行調(diào)平。由于 X 式支腿的垂直支撐液壓缸作用在橫梁的中間，而橫梁又直接支撐在地 面上，這就比 H 式支腿更加穩(wěn)定。但 X 式支腿離地間隙較小，在伸支腿的接地過程中有水平位移運(yùn)動，從而加大了液壓缸的推力，液壓缸易損壞 [10]。 綜上所述， H 型支腿穩(wěn)定性較蛙式支腿好，雖然 X 型支腿的穩(wěn)定性哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 比 H 型支腿更好，但 X 型支腿的離地間隙比 H 型支腿小。因此，高空作業(yè)車的支腿機(jī)構(gòu)選擇 H 型支腿，如圖 23 所示。 舉升機(jī)構(gòu) 舉升機(jī)構(gòu)的作用是實(shí)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 。 交叉剪刀式舉升機(jī)構(gòu) 交叉剪刀式 舉升機(jī)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(shí)現(xiàn)升降運(yùn)動，如圖 25（ 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(shí)現(xiàn)。這種舉升機(jī)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(jī)、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。 套筒式舉升機(jī)構(gòu) 套筒式 舉升機(jī)構(gòu) 通過多節(jié)套筒的伸縮完成升降運(yùn)動，如圖 25(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(jī)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。 (a) 伸縮式 (b) 折疊式 (c) 交叉剪式 (d) 套筒式 圖 25 高空作業(yè)車的結(jié)構(gòu)簡圖 伸縮臂式舉升機(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 10 伸縮臂式舉升機(jī)構(gòu)由多節(jié)套裝、可伸縮的箱型臂構(gòu)成，如圖 25（ 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。通過變幅液壓缸活塞桿的伸縮實(shí)現(xiàn)臂架擺動，從而達(dá)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(dá) 60～ 80 米。由于伸縮臂式舉升機(jī)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)汽車上。但是，這種作業(yè)車的越障能力差。 折疊臂式舉升機(jī)構(gòu) 折疊臂式舉升機(jī)構(gòu)由多節(jié)箱形臂折疊而成，如圖 25（ b）所示。這種型式一般采用 2～ 3 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(yùn)動由各節(jié)間液壓缸完成。這種型式的舉升機(jī)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)，擴(kuò)大了 折疊臂式 高空作業(yè)汽車的作業(yè)范圍。由于折疊臂式舉升機(jī)構(gòu)具有靈活多樣、適應(yīng)性好、越障能力 強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，所以，應(yīng)用非常廣泛 [11]。 綜上所述，由于折疊臂式舉升機(jī)構(gòu) 比 交叉剪刀式和套筒式的工作范圍大、越障能力好，且折疊式舉升機(jī)構(gòu) 比 伸縮臂式舉升機(jī)構(gòu)來說具有靈活多樣、適應(yīng)性好、越障能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。所以 折疊臂式 高空作業(yè)車的舉升機(jī)構(gòu)選定為折疊式舉升機(jī)構(gòu)，其折疊臂數(shù)目為兩個，如圖 25(b)所示。 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是由回轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)兩部分構(gòu)成的。 根據(jù)驅(qū)動裝置的不同回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 可 分為：機(jī)械驅(qū)動式、電力驅(qū)動式和液壓驅(qū)動式。 根據(jù)回轉(zhuǎn)支撐的結(jié)構(gòu)不同，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可分 為 轉(zhuǎn)柱式、立柱式和轉(zhuǎn)盤式，其中轉(zhuǎn)盤式 是一種較常用的形式。 轉(zhuǎn)盤式回轉(zhuǎn)支撐裝置又可分為兩種：支撐滾輪式和滾動軸承式。支撐滾輪式回轉(zhuǎn)支撐裝置增大了轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)裝置的高度，且質(zhì)量增加，成本增大；滾動軸承式回轉(zhuǎn)支撐裝置是目前應(yīng)用最多的一種，它是在普通滾哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 11 動軸承的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于放大了的滾動軸承。其優(yōu)點(diǎn)是回轉(zhuǎn)摩擦阻力矩小，承載能力大，高度低。由于回轉(zhuǎn)支撐裝置的高度降低，可以降低整車的質(zhì)心，從而增大了汽車的穩(wěn)定性。 滾動軸承式回轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)按結(jié)構(gòu)可分為以下幾種： 單排滾球式轉(zhuǎn)盤 如圖 26 所示，單排球轉(zhuǎn)盤多數(shù)是由內(nèi)外座圈組合成一個整體的滾道 ，其滾道是圓弧形曲面，是最簡單的一種回轉(zhuǎn)支撐裝置，球和導(dǎo)向體從內(nèi)圈或外圈的圓孔中裝進(jìn)滾道里，然后將裝配孔堵塞。這種回轉(zhuǎn)支撐裝置的優(yōu)點(diǎn)是：質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、成本較低，但其承載能力小，故應(yīng)用不多。 雙排滾球式轉(zhuǎn)盤 如圖 27 所示，主要由上、下雙排球體、內(nèi)、外座圈、間隔體和潤滑密封裝置等組成。上、下球體均排列在一整體的內(nèi)（或外）座圈內(nèi)。雙排球轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)支撐裝置比同樣大小和相同數(shù)目的單排球轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)支撐裝置的承載能力要大得多。 交叉滾柱式轉(zhuǎn)盤 如圖 28 所示，滾子的接觸角一般為 45176。，相鄰的滾子軸線交叉 排列，即相鄰的兩圓柱滾子軸線成 90176。交叉。這不但使回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)能承受軸向和徑向載荷，而且還能承受翻傾力矩。此外，和滾球轉(zhuǎn)盤相比，這種滾道是平面，加工工藝比較簡單，容易達(dá)到加工要求。 高承載能力轉(zhuǎn)盤 在一些大型的起重舉升專用汽車中，可用雙排、多排的滾球或滾柱式回轉(zhuǎn)支撐裝置。 (a) 外齒式 (b) 內(nèi)齒式 (a) 外齒式 (b) 內(nèi)齒式 圖 26 單排球轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu) 圖 27 雙排球轉(zhuǎn)盤結(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 12 (a) 外齒式圖 28 交叉圓柱滾子轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu) (b) 內(nèi)齒式 圖 以上通過對各種回轉(zhuǎn)支撐裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、承載能力、加工性能以及應(yīng)用情況等的分析，最后確定回轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)選擇交叉滾柱式。 作業(yè)平臺及調(diào)平機(jī)構(gòu) 舉升機(jī)構(gòu)的端部連接作業(yè)平臺，它是用于載人或器材的基本構(gòu)件。為了保證作業(yè)人員安全工作和防止器材掉落，各國對作業(yè)平臺的結(jié)構(gòu)和性能提出了明確的要求。如平臺的護(hù)欄高度、平臺寬度、平臺的防滑表面、平臺上的安全帶及短索的結(jié)點(diǎn)等。 為了使作業(yè)平臺的 底平面在作業(yè)過程中始終保持水平，高空作業(yè)車上裝有式作業(yè)平臺保持水平的自動調(diào)平機(jī)構(gòu)，主要有以下四種： 重力（自重）式調(diào)平機(jī)構(gòu) 如圖 29（ a）所示。其原理是將作業(yè)臂的頂端與作業(yè)平臺質(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、作業(yè)平臺始終處于鉛錘狀態(tài)，其底平面能保持水平位置。但是這種機(jī)構(gòu)在舉升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)平臺的質(zhì)心完全重合。使作業(yè)平臺出現(xiàn)偏移和偏擺，減少了安全感，這種機(jī)構(gòu)已很少采用。 平行四桿調(diào)平機(jī)構(gòu) 如圖 29（ b）所示，是常采用的機(jī)械式結(jié)構(gòu)。其原理是 當(dāng)上、 下折臂同時或分別作起伏運(yùn)動時，兩套四桿機(jī)構(gòu)中的連桿 ab 、 cd 、 ef 始終保持平行，使與連桿 ef相鉸接的作業(yè)平臺的底面在舉升過程中總處于水平。這種調(diào)平機(jī)構(gòu)用于折疊式動臂。其平衡精確，制造簡單，工作可靠，使用非常廣泛。 機(jī)液組合式等容積液壓缸調(diào)平機(jī)構(gòu) 如圖 29（ c）所示。其原理是主調(diào)液壓缸 5 與副調(diào)液壓缸 2 的結(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 13 大小、容積完全相同，在作業(yè)前兩液壓缸充滿壓力油，且兩液壓缸的有桿腔和無桿 腔分別相連，使兩缸形成一個封閉回路。當(dāng)作業(yè)臂受變幅液壓缸作用時，會帶動主調(diào)液壓缸 5 的活塞桿伸縮，與此同時，和液壓缸5 形成封閉回路的液壓缸 2 的活塞桿則產(chǎn)生相應(yīng)的伸縮運(yùn)動。當(dāng)滿足 ad和 bf、