車載式高空作業(yè)平臺的結構設計

1、優(yōu)秀本科畢業(yè)設計（論文）摘 要本課題首先對國內外高空作業(yè)車的發(fā)展進行了概括，提出了發(fā)展中的不足，簡要介紹了高空作業(yè)車的組成，然后對目前國內生產技術不完善的混合臂和伸縮臂式高空作業(yè)車的關鍵結構進行了設計，同時對工作斗調平技術和液壓系統(tǒng)等關鍵技術進行了研究分析。重點研究了伸縮臂的結構、運動特點，并對其進行了強度校核。根據高空作業(yè)車安全性要求高，工作幅度大，結構復雜等特點，提出了工作臂、副車架以及工作斗調平機構的研究設計方法。該課題以混合臂式高空作業(yè)車為研究對象，詳細闡述了伸縮臂的結構設計、變形研究；副車架結構設計、工作穩(wěn)定性分析；高空作業(yè)車的工作斗調平系統(tǒng)的研究分析；液壓系統(tǒng)的設計計算。課題采用積

2、分法對伸縮臂結構進行應力分析、變形分析。最后，對研究分析結果進行了試驗和驗證，將試驗結果和理論分析結果進行了對比，通過對比分析進一步驗證了本文提出的設計方法，對于同類型高空作業(yè)車研究計算，具有一定的參考價值。關鍵詞 ：高空作業(yè)車；結構設計；調平系統(tǒng)研究；液壓缸答辯無憂，值得下載！優(yōu)秀本科畢業(yè)設計（論文）AbstractThis paper arranged as follows. The first part is the summary of the development of aerial working platform at home and abroad, and put forw

3、ard 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

4、 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

5、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 subfr

6、ame 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

7、 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; Thehydraulic cylinder答辯無憂，值得下載！優(yōu)秀本科畢業(yè)設計（論文

8、）目 錄摘 要 . I ABSTRACT . II 目 錄 . V1 緒論 . 11.1本課題的研究內容和意義 . 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)機械的國內外發(fā)展概況 . 11.2.1 高空作業(yè)機械的國外發(fā)展狀況 . 11.2.2 高空作業(yè)機械的國內發(fā)展狀況 . 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 三維全旋機構 . 31.3.4 電氣與液壓系統(tǒng) . 31.3.5 安全裝置 . 3 1. 4 課題研究的內容. 42伸縮臂結構分析 . 52.1 伸縮臂的結構 . 52.2 工況分

9、析 . 62.3 伸縮臂強度計算分析 . 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 力學模型的建立 . 82.4.2 彈性位移的計算 . 92.4.3 計算結果 . 122.5 伸縮臂強度校核 . 122.5.1 計算基本臂臂的截面尺寸 . 142.5.2對下臂進行正應力校核 . 152.6 本章小結 . 16 3 副車架結構及分析 . 173.1 副車架結構 . 173.2 支腿反力的計算 . 173.3 轉臺回轉系統(tǒng) . 213.4 本章小結 . 22 4 工作斗調平機構的研究 . 23 答辯無憂，值得下載！優(yōu)秀

10、本科畢業(yè)設計（論文）4.1 工作斗調平結構模型 . 234.2調平機構液壓系統(tǒng) . 254.3 本章小結 . 265液壓油缸的設計計算 . 275.1 伸縮變幅油缸的結構 . 275.2 伸縮變幅油缸的設計計算 . 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和主要尺寸. 275.3 本章小結 . 31 6 結論與展望 . 326.1 結論 . 326.2 展望 . 32 致 謝 . 33參考文獻 . 34 附 錄 . 35 答辯無憂，值得下載！優(yōu)秀本科畢業(yè)設計（論文）1 緒論1.1本課題的研究內容和意義1.1.1 課題研究背景現如今我國經濟的飛速發(fā)展以

11、及政府對基礎設施建設的力度逐漸增大，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)產品的使用功能、安全性等方面得不到充分的質量保證。通過對目前高空作業(yè)產品市場的發(fā)展趨勢和廣泛的市場研究，發(fā)現國內產品具有類型單一、設計粗糙等缺陷，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)設備大多依賴進口。雖然國外產品功能完善、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)生產屬于我國自主品牌的高性能的高空作業(yè)平臺有著極其高空作

12、業(yè)平臺是用來運送工作人員和工作裝備到指定高度進行作業(yè)的一種大型工程機械設備，并廣泛用于電力、路燈、市政、園林、通信、機場、造(修)船、交通、廣告、攝影等高空作業(yè)領域。國家標準GB360893高處作業(yè)分級規(guī)定：VL在墜落高度基準面2m以上(含2m)有可能墜落的高處進行作業(yè)，都稱為高處作業(yè)。因此為保障工人在高處作業(yè)的安全性，出現了越來越多的高空作業(yè)設備，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)設備已經無法滿足人們的需求，專用高空作業(yè)平臺技術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步和發(fā)展，人們對于產品的人性化要求越來越高，因此在產品結構設計的過程中應堅持人

13、性化思想2，以人機工程學原理為指導充分分析研究產品各方面因素，提出相應的設計方案。本課題在充分研究產品性能的基礎上，對高空作業(yè)平臺的功能模塊進行了充分的結構分析，并根據其各方面的特殊性提出了相應的設計要求，指導其結構設計，因此課題研究的意義主要體現在以下幾個方面：(1)通過本課題的研究，掌握混合臂高空作業(yè)車金屬結構件的設計理論和分析方法，了解高空作業(yè)車結構件的工作規(guī)律，從而達到減輕自重、優(yōu)化結構、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。(2)對車載式高空作業(yè)平臺進行模塊劃分，將其分為工作平臺、操作系統(tǒng)、運動系統(tǒng)和支持系統(tǒng)幾個部分進行分別研究，對每一部分進行充分的結構

14、分析，結合產品的相關標準和設計原則，對其結構設計進行指導。在課題的研究過程中結合產品的使用功能，通過計算機建模，在保證實現基本功能的基礎上，總結相應的外觀設計理論，以指導后續(xù)系列產品的結構設計，同時對于其它機械產品的外觀設計研究具有一定的理論指導意義。 重要的經濟價值和戰(zhàn)略意義。1.2 高空作業(yè)機械的國內外發(fā)展概況1.2.1 高空作業(yè)機械的國外發(fā)展狀況高空作業(yè)車發(fā)展起步較早的歐美等發(fā)達國家和地區(qū)，從20世紀20年代就開始研制，發(fā)展歷史久遠，生產技術也很成熟，具有生產技術水平高、作業(yè)車的作業(yè)高度大、規(guī)格齊答辯無憂，值得下載！優(yōu)秀本科畢業(yè)設計（論文）全、結構型式豐富、功能多樣等優(yōu)點?？傮w來看，技術

15、和市場均已很成熟，產品能夠進行高空作業(yè)、搶險、救援、消防等復雜工作，作業(yè)平臺的最大載荷可達500kg，最大作業(yè)高度已經超過100m，這是我國目前無法設計達到的高度，同時具有各種安全保護措施，很好的保障了工人的安全。大型產品特點是科技含量高、研制與生產周期較長、投資大、市場容量有限，但市場競爭相對較少，產品的利潤相對較高。如美國Genie公司、JLG公司和法國HAULOTTE公司在高空作業(yè)平臺產品都形成了系列化，與此同時，產品更新換代的周期明顯縮短。這大大提高了企業(yè)在國際市場中的競爭能力和企業(yè)的抗風險能力。1.2.2 高空作業(yè)機械的國內發(fā)展狀況我國產品在質量和性能上與國外優(yōu)秀產品雖然存在一定的差

16、距，但是隨著科技的不斷發(fā)展，產品的功能和性能已經逐漸趨于同質化3，因此必須通過對我國高空作業(yè)機械產品與國外先進企業(yè)產品進行分析和比較，找出發(fā)展問題的之所在，并提出相應的解決方案。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，市場遠遠沒有挖掘和培育出來3。目前市場上的主要產品仍然是體積教大，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口產品或中外合資企業(yè)的產品，我國本土研發(fā)的設備極少，因此我們開發(fā)研制出擁有自主產權的高性能車載式高空作業(yè)平臺具有很強的發(fā)展戰(zhàn)

17、略意義。我們應提高工程設計效率和品質，節(jié)約設計成本，縮短設計周期4-5。而傳統(tǒng)設計在設計一個工程結構的時候，首先要采用類比方法確定設計方案的初稿，然后對其結構進行分析，畫出圖紙，然后對重要部件進行強度的校核，并根據校核的結果重新修改設計方案，一般往往要進行多次分析校核和調整才能得到優(yōu)秀的設計方案。這種設計方法的設計周期長、代價高、效率低，且所得到的方案多數不是最優(yōu)方案6-7。只有加大行業(yè)技術創(chuàng)新力度，開發(fā)先進的高空作業(yè)機械，滿足用戶的差別化和個性化需求，為用戶精細化服務，才能提高中國產品的市場競爭能力。在我國實際工作過程中，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

18、手架、吊籃等安全系數較低的工作方式將會越來越少，而對于高空作業(yè)機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。因此，研發(fā)生產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濟價值。雖然國內產品近些年來發(fā)展較快，但從整體上看，無論是技術上還是應用上都落后于國外同類產品，與國外先進產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)車正常進行作業(yè)，需要由專用底盤、工作臂架、三維全旋機構、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和安全裝置等部分組成，性能

19、如下。1.3.1 專用底盤專用底盤。由發(fā)動機、車架、行走機構、轉向機構等組成。考慮到工作可靠性、噪聲、排放等方面綜合要求，優(yōu)選康明斯B3.3C60型工程機械專用柴油發(fā)動機，該發(fā)動機為直答辯無憂，值得下載！優(yōu)秀本科畢業(yè)設計（論文）列4缸水冷、自然吸氣發(fā)動機，帶全程調速器，運行平穩(wěn)，具有熱效率高、比油耗低、排放污染少等特點。由于臺車行駛速度低，綜合考慮作業(yè)安全性和經濟性，車架采用剛性連接式，不設懸架機構，輪胎選用高負荷實心橡膠輪胎。1.3.2 工作臂架工作裝置由回轉臺、工作臂架、伸縮軟鏈等組成?；剞D臺通過回轉支承安裝在車架上，由回轉機構驅動，可實現360全回轉。回轉機構包括行星減速機、常閉式制動器

20、、液壓馬達等構成，與回轉支承采用外嚙合傳動方式。1.3.3 三維全旋機構三維全旋機構設備或系統(tǒng)的安裝位置一般由標高和方向2個參數確定。由于要求被舉升物體在空間相互垂直的3個方向可以進行獨立旋轉，使物體可以獲得任意安裝角度，因此設計了三維全旋機構，即在水平和豎直方向設置90。旋轉機構俯仰方向轉角可以通過臂架變幅進行，微調由調平油缸實現，不再設單獨機構，從而減少機構設置。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)動機驅動。變量泵為行走、轉臺回轉、臂架變幅和臂架伸縮供油，齒輪泵為行走轉向機構、工作裝置擺動、工作裝置翻轉、工作裝置夾緊和調平機構微調供油。由變量泵供油

21、的動作采用比例閥進行控制，以便精確進行速度調節(jié)，其它動作由于速度低、流量小，直接采用電磁換向閥進行控制。液壓系統(tǒng)內設有安全溢流閥、液壓鎖等安全裝置。1.3.5 安全裝置設有電動應急系統(tǒng)，當底盤發(fā)動機和主泵液壓系統(tǒng)出現故障時，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行操作，實現動臂下降復位。地面操作盤、遙控操作盤均設有緊急停止按鈕，用于在緊急狀況下強制停止行駛系統(tǒng)和工作裝置的各種運動。整車外形圖如圖1.1：1 汽車底盤 2 回轉平臺 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

22、工作斗 11 平衡油缸 12 液壓油箱13 回轉機構 14 回轉支承 15 副車架 16 取力系統(tǒng)圖1.1 車載式高空作業(yè)平臺車外形圖答辯無憂，值得下載！優(yōu)秀本科畢業(yè)設計（論文）1. 4 課題研究的內容課題研究內容主要包括高空作業(yè)平臺結構的分析研究及其在實際生活中高空作業(yè)平臺的外觀設計，以車載式高空作業(yè)平臺為設計載體，將產品各部分以功能進行劃分，形成相應的設計理論和原則，并用以指導未來系列產品的結構設計。論文的主要內容包括以下幾個部分：(1) 課題研究的國內外背景和發(fā)展現狀，研究的主要內容和意義的概述；(2) 進行車載式高空作業(yè)車的伸縮臂、副車架等金屬結構件的結構設計、用以實現車載式高空作業(yè)車

23、的功能。(3) 對各金屬結構件進行數學建模、數值計算、強度校核，以獲得車載式高空作業(yè)車主要結構的工作規(guī)律和工作性能。(4) 對液壓油缸進行選型，并設計計算其應力大小是否符合要求。(5) 根據設計、計算結果進行試制，對試制樣品進行應力測試，將測試結果和理論分析計算結果進行比較，驗證分析計算是否達到要求。答辯無憂，值得下載！優(yōu)秀本科畢業(yè)設計（論文）2伸縮臂結構分析2.1 伸縮臂的結構后置式高空作業(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 伸縮臂結構圖如圖所示，各節(jié)臂可以依靠相互連接的滑塊進行相對滑動。轉臺與伸縮臂的跟部通過水平銷軸進行鉸接，同時