高空作業(yè)車的轉(zhuǎn)臺設(shè)計及分析正文

1、摘 要 本課題針對 GKZ 系列車型轉(zhuǎn)臺部分的要求工作裝置，對GKZ型高空作業(yè)車回轉(zhuǎn)機構(gòu)進(jìn)行設(shè)計及分析。高空作業(yè)車由液壓馬達(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)。本課題確定了高空作業(yè)車回轉(zhuǎn)機構(gòu)的傳動方案，采用的單排四點接觸球式回轉(zhuǎn)支 承，此類支承的主要優(yōu)點是同時承受軸向、徑向力和復(fù)合力矩。適用子中小型起重機。 轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計采用的是倒型結(jié)構(gòu)，前后兩個高強板，左右各一個支承板，再加兩 個加強筋形成。對轉(zhuǎn)臺采用PR

2、O/E進(jìn)行建模，將建好的模型通過轉(zhuǎn)化放入ANSYS中進(jìn)行有限元分析，分析出變形最大和受應(yīng)力最大的接觸面，對分析的結(jié)果的提出改進(jìn) 方案，對改進(jìn)后的方案進(jìn)行有限元分析比較, 確定最佳方案。本方案的設(shè)計為同類轉(zhuǎn)臺 的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了理論依據(jù)和分析方法。在課題設(shè)計的過程中使用的方法有：（1）在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中主要對轉(zhuǎn)臺的的受力情 況進(jìn)行分析，計算出轉(zhuǎn)臺的受力大小和轉(zhuǎn)臺的自重，對傳動齒輪的設(shè)計及強度校核， 運用繪圖軟件PRO/E進(jìn)行建模。（2）將模型導(dǎo)入ANSYS中，對轉(zhuǎn)臺的受力情況進(jìn)行 分析查看其分析的結(jié)果，確保轉(zhuǎn)臺的變形和所受的應(yīng)力均能符合設(shè)計要求。 關(guān)鍵詞：高空作業(yè)車； 轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計；ANSY第一章

3、緒論1.1 引言工程機械廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟建設(shè)的各部門，并且在整個經(jīng)濟發(fā)展中占有十分重要的地 位。解放以后，我國的機械工業(yè)在十分薄弱的基礎(chǔ)上，經(jīng)過近五十年的艱苦努力，從 小到大，從修配到制造，從僅僅仿造一般機械產(chǎn)品到能制造大型、中型、精密設(shè)備， 從制造單機到制造重大成套設(shè)備，逐步形成了一個門類比較齊全，具有較大規(guī)模，較 先進(jìn)技術(shù)水平和成套水平不斷提高的工業(yè)體系。80 年代以來，工程機械發(fā)展速度快。其主要原因:一是我國在改革開放政策指引下， 經(jīng)濟發(fā)展快，對工程機械的需要增多;二是從中央到地方給與發(fā)展的優(yōu)惠政策，增加 資金注入，加以扶植;三是引進(jìn)國外多項先進(jìn)技術(shù)，經(jīng)過消化吸收，產(chǎn)品技術(shù)水平提 高;四是

4、，企業(yè)經(jīng)過組織結(jié)構(gòu)調(diào)整，相互合作，并在競爭中促使相互提高。但是我國 工程機械與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比較以及與國內(nèi)建設(shè)要求相比還有不少差距，還有許 多問題 A 待研究解決。隨著目前高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，尤其是計算機的出現(xiàn)及其廣泛應(yīng) 用，它帶動了整個工業(yè)的發(fā)展，在機械行業(yè)更為引人注目，設(shè)計上的優(yōu)化等使機器向 高精密化發(fā)展，帶來了一場新的變革。當(dāng)然一向以笨重著稱的大型工程機械，更有著 廣闊的發(fā)展余地。高空作業(yè)車作為一種大型的工程機械設(shè)備，日前廣泛應(yīng)用在船舶、建筑、市政建 設(shè)、消防、港口貨運等行業(yè)，是新興的技術(shù)產(chǎn)業(yè)，有著廣闊的發(fā)展前景。高空作業(yè)機 械是在工程起重機械基礎(chǔ)上發(fā)展起來的產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)，只有二十幾年的歷

5、史。盡管我國在 高空作業(yè)車設(shè)計制造上取得了一些成績，但是國內(nèi)生產(chǎn)制造的高空作業(yè)機械同國外同 類型高空作業(yè)機械產(chǎn)品相比仍有一定差距，土要表現(xiàn)為技術(shù)含量低、大型的較少、結(jié) 構(gòu)笨重、作業(yè)時微動性能差等問題。1.2 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。1.2.1 高空作業(yè)車的國外發(fā)展趨勢與動向下不足；抽油機在運行中傳動角波動較大，無法保證各位置的傳動角均接近于90°，造成曲柄軸受力很大且不均勻；由于懸點載荷的變化較大，造成曲柄軸扭矩峰值

6、較大，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)卜發(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。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。.1 作業(yè)車的發(fā)展趨勢國外高空作業(yè)機械，發(fā)展迅速，技術(shù)水平不斷提高。工業(yè)發(fā)達(dá)國家，一般都有 專門的跨國公司和集團主營和兼營高空作業(yè)機械，如美國 GROVE 公司(格魯夫)和 GENIE(吉尼公司)、英國 COLES 公司、S I-MON 公司(西蒙)、意大利 RICO(利高)、 芬蘭 BRONTO 公司(波浪濤公司

7、)、日本的多田野和愛知株式會社等。高空作業(yè)機械 的底盤分通用型和專用型，采用通用汽車底盤的高空作業(yè)機械，機動靈活，能快速 轉(zhuǎn)移，作業(yè)高度較高，采用專用底盤的高空作業(yè)機械，即自行式高空平臺車，適用 于固定場所作業(yè)，具有微動行駛，擴大作業(yè)半徑等特點。為了滿足實際工程的需要，高空作業(yè)車的作業(yè)高度越來越高，隨之作業(yè)半徑也 越來越大。 操作越來越簡單可靠，自動化程度不斷提高。如 GENIE(吉尼公司)的自 行式直臂式高空作業(yè)車、自行式曲臂式高空作業(yè)車、自行式剪型高空作業(yè)車。由于 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(zhǔn)確。但根據(jù)不同的 工況條件，考慮到造價等原因，拖動式和手動式很有實用價

8、值，目前在一些場所仍 被廣泛使用。此類高空作業(yè)車有拖動式曲臂高空作業(yè)車和手動式物料升降機。.2 作業(yè)車的發(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(hù)、報警裝置等)、通用化、系列化。 三性：可靠性、安全性和舒適性。 各大公司產(chǎn)品技術(shù)水平、品種、數(shù)量、質(zhì)量均有較大發(fā)展和提高，競爭激烈，不斷向世界各地推銷，占領(lǐng)市場。.3 新技術(shù)及其作用 為了滿足高層建筑的復(fù)雜情況，要求人們不斷改進(jìn)舉高車，以適應(yīng)施工、滅火等需要，以及舉高車制造公司間日趨激烈的競爭，促進(jìn)了舉

9、高車技術(shù)的發(fā)展。新技術(shù)的采用，使發(fā)達(dá)國家 80 年代的舉高車在性能和安全上有較大的提高，這主要體現(xiàn)在三個方面：(1)在公安消防上，提高救生和滅火能力。在 80年代，發(fā)達(dá)國家通過改進(jìn)舉高 消防車的臂架結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)，使其救人和滅火能力有了大幅度的提高。登高平臺 消防車，70 年代的最大工作高度是 40m, 80年代后期，芬蘭波浪濤公司又推出 67.5m 的登高平臺消防車，而且這兩種車的登高平臺載重能力達(dá) 450 kg，顯著地提高了救 生能力。(2)提高應(yīng)付不利環(huán)境的能力。在高層建筑火場上或在施工現(xiàn)場上，有時會遇到 地面不平、場地狹窄等情況。如何在這些不利情況下使舉高車充分發(fā)揮救生和滅火 能(3)

10、提高安全性。如在 80 年代德國的馬基路斯、麥茨、森田和芬蘭的波浪濤公司 等紛紛采用了靠電子計算機控制舉高消防車的支腿梯架的操作和顯示等技術(shù)，這種 技術(shù)提高了云梯操作自動化程度，從而避免了因操作人員的失誤而導(dǎo)致的危險。 高空作業(yè)車國內(nèi)現(xiàn)狀、差距與如何提高的方法國內(nèi)高空作業(yè)機械發(fā)展剛剛起步，只有十幾年的發(fā)展歷史，雖然起步晚，由于高空作業(yè)機械制造企業(yè)的努力，已逐步走向穩(wěn)定的發(fā)展軌道。.1 現(xiàn)狀從80年代開始撫順起重機總廠、武漢起重機廠、四川度巖機械廠、長江起重 機有限責(zé)任公司、杭州園林機械廠、北京攀尼高空作業(yè)車有限公司、徐州重型機械 廠等開始著手研制高空作業(yè)車和登高平臺消防車，投放市場。撫順市起重

11、機總一 生產(chǎn)的 CDZ32 型登高平臺消防車已出口泰國。最近四川長江起重機有限責(zé)任公司， 研制的 QZC5120JGKS25 型高空作業(yè)車是最近向推向市場的一種新產(chǎn)品。該產(chǎn)品采 用現(xiàn)代設(shè)計手段設(shè)計，填補了國內(nèi) 25m 伸縮臂式高空作業(yè)車的空白。.2 差距盡管我國在高空作業(yè)車設(shè)計制造上取得了一些成績，但是國內(nèi)生產(chǎn)制造的高空 作業(yè)機械同國外同類型高空作業(yè)機械產(chǎn)品相比仍有一定差距，主要表現(xiàn)為技術(shù)含量 低、大型的較少、結(jié)構(gòu)笨重、作業(yè)時微動性能差等問題。在開發(fā)研制過程中，應(yīng)采 取有效措施、試驗研究，逐項加以解決，以縮小差距。同時對目前存在的技術(shù)關(guān)鍵，有待于組織力量攻關(guān)解決，其關(guān)鍵是電液比例操 縱、微動性

12、能問題，支腿調(diào)平技術(shù)問題，數(shù)顯微機自動程序控制以及機電一體化問 題等。 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(jìn)行。1).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)；2).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；3).改變高空作業(yè)車的生產(chǎn)方式，向規(guī)?；l(fā)展，這不但可保證質(zhì)量還可降低成 本；4).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)；5).應(yīng)用現(xiàn)代的設(shè)計方法和手段對現(xiàn)有的產(chǎn)品進(jìn)行改造。據(jù)不完全統(tǒng)計，國內(nèi)各企業(yè)高空作業(yè)機械的總

13、產(chǎn)量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國家經(jīng)濟建設(shè)的需求，供需矛盾突出，其表現(xiàn)：船舶行業(yè)，當(dāng)前我國造船業(yè)發(fā)展迅猛，己逐步進(jìn)入了國際船舶市場。船舶產(chǎn)量 從 80 年代初的 30 多萬，提高到現(xiàn)在的 200 多萬，約占世界船舶市場份額的 6%。 船難度大、附加值高的船舶。隨著船舶行業(yè)的發(fā)展，大型 船舶增多，造船和修船中越來越多的需要高空作業(yè)，因此高空作業(yè)車的應(yīng)用也是與 日增加 Usl。中國船舶系統(tǒng)，需要直臂式 16-25m 高空作業(yè)平臺大約 80-100 臺左右。公安消防系統(tǒng)，隨著大中城市高層建筑增多，消防設(shè)施“滯后”，登高平臺消 防車己屬緊迫需要。我國百萬人口城市 30 個，以平均每個城市需要作業(yè)高度 30-50

14、m 大型登高平臺 消防車 4 臺計算，需要量為 120 臺左右。全國幾十萬人口以上的城市近 500 個，以 平均每個城市擁有 1620 m 中型登高平臺消防車 2 臺計算，需要量為 1000 臺左右。 全國大型油田、煉油廠、大型儲油庫系統(tǒng)，對大型登高平臺消防車的需要量約70 臺左右。城鄉(xiāng)電業(yè)部門。電站、變電所、各種低壓輸電線路的建設(shè)維修帶電作業(yè)迫切需 要有絕緣性能的高空作業(yè)車，預(yù)計電力部門需要各類絕緣高空作業(yè)車(12 m -3 0 m) 大約 200 臺左右。 城市路燈園林部門。需要 6 -16m 中小型高空作業(yè)車大約 1000 臺左右。國防軍工系統(tǒng)。對 20 -40m 越野高空作業(yè)車需求量也

15、較大，主要用于用于航天、導(dǎo)彈發(fā)射等。 綜上所述，在目前的高空作業(yè)車的生產(chǎn)水平上，改進(jìn)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。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)，需要工作機構(gòu)、金屬結(jié)構(gòu)、動力裝置與控制系統(tǒng)四部分。這四個部分的組成及其作用分述如下： 工作機構(gòu) 工作機構(gòu)是為實現(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) 變幅機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、平衡機構(gòu)和行走機構(gòu)。依靠變幅機構(gòu)和回轉(zhuǎn)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。高空作業(yè)車變幅是指改變工

16、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(dá)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

17、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。 金屬結(jié)構(gòu) 工作臂、回轉(zhuǎn)平臺、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，提高高空車的可靠性都有重要意義。 動力裝置 力裝置是高

18、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。 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)裝置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)裝置工作。因為高空作業(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(jìn)行高空作業(yè)時，取力器輸出，

19、油泵工作。 控制系統(tǒng) 高空作業(yè)車控制系統(tǒng)是解決各機構(gòu)怎樣運動的問題。如動力傳遞的方向，各機構(gòu)運動速度的快慢，以及使機構(gòu)啟動停止等?？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，以實現(xiàn)機構(gòu)的起動、調(diào)速、換向、制動和停止。執(zhí)行元件包 括變幅用的液壓油缸、回轉(zhuǎn)馬達(dá)、油泵等，用來推動結(jié)構(gòu)件實現(xiàn)動作。安全裝置包 括各種傳感器、行程開關(guān)、報警器、液壓鎖止閥，用來檢測危險工況保證工作安全。1.4 本課題研究的意義 高空作業(yè)車作為一種工程機械設(shè)備，目前廣泛應(yīng)用在船舶、建筑、市政建設(shè)、本課題以徐州海倫哲工程機械有限公司研制開發(fā)“G

20、KZ14型高空作業(yè)車”為研究對象，對該車上的重要結(jié)構(gòu)-回轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)臺進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和有限元分析。高空作業(yè)車轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)機構(gòu)由液壓馬達(dá)、回轉(zhuǎn)減速器及回轉(zhuǎn)發(fā)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)。轉(zhuǎn)臺是高空作業(yè)車的主要承載構(gòu)件之 一，構(gòu)造及受力復(fù)雜。轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計對高空作業(yè)小車在工作時有著極為重要 的作用。第二章 高空作業(yè)車的轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)分析2.1 高空作業(yè)車的轉(zhuǎn)臺總體結(jié)構(gòu)設(shè)計回轉(zhuǎn)平臺，俗稱為轉(zhuǎn)臺，它是構(gòu)成輪式全回轉(zhuǎn)起重機的三大承載結(jié)構(gòu)件之一

21、。常見的 轉(zhuǎn)臺形式有:框架式、單板加肋式、單墻大箱式、箱形立板式和箱形積木式等。轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)為 高空作業(yè)車組成的重要組成部分,屬于金屬結(jié)構(gòu)部分在設(shè)計的過程中要綜合考慮轉(zhuǎn)臺的結(jié) 構(gòu)大小、轉(zhuǎn)臺的選材、以及轉(zhuǎn)臺受到的力的大小。 轉(zhuǎn)臺的組成轉(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。底板：不論轉(zhuǎn)臺采用何種結(jié)構(gòu)，都必須具有很大的整體剛度，以保證它所承受的 載荷能有效的傳遞，起重機可以平穩(wěn)地工作。而轉(zhuǎn)臺底板的平面剛度則對保證回轉(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)塔上。 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

22、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)臺的回轉(zhuǎn)支承：轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)支承屬于回轉(zhuǎn)機構(gòu)。回轉(zhuǎn)機構(gòu)由回轉(zhuǎn)支承裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置兩部分組成。前者將起重機的回轉(zhuǎn)部分支持在固定部分上，后者驅(qū)動回轉(zhuǎn)部分相對于固定部分回轉(zhuǎn)。回轉(zhuǎn)支承裝置簡稱回轉(zhuǎn)支承，主要分為柱式和轉(zhuǎn)盤式兩大類，根據(jù)不同的使用要求各 種回轉(zhuǎn)支承的特點以及制造廠的加工條件等合理地選定。回轉(zhuǎn)支承保證作業(yè)車回轉(zhuǎn)部分有 確定的回轉(zhuǎn)運動，并承受作業(yè)車回轉(zhuǎn)部分作用于它的垂直力、水平力和傾覆力矩。柱式回轉(zhuǎn)支承裝置 (1)定柱式回轉(zhuǎn)支承裝置 定柱式回轉(zhuǎn)支承裝置結(jié)構(gòu)簡單、制造方便起重機回轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)動慣量小，自重和驅(qū)動功率較小，能使

23、起重機的重心降低。 (2)轉(zhuǎn)柱式回轉(zhuǎn)支承裝置 轉(zhuǎn)柱式回轉(zhuǎn)支承裝置結(jié)構(gòu)簡單，制遣方便。適用于起升高度和工作幅度較大而起重機的高度尺寸沒有嚴(yán)格限制的起重機(如塔式、門座起重機)。轉(zhuǎn)盤式回轉(zhuǎn)支承裝置 現(xiàn)代轉(zhuǎn)盤式回轉(zhuǎn)支承裝置主要有滾子夾套式和滾動軸承式(過去中小噸位起重機上使用的滾輪式回轉(zhuǎn)支承已由滾動軸承式取代)。(1)滾子夾套式回轉(zhuǎn)支承裝置(圖 2 一 2)圖2-2滾子夾套式回轉(zhuǎn)支承裝置1轉(zhuǎn)盤 ；2轉(zhuǎn)動軌道；3 一中心軸樞；4 一固定軌道;5 一拉桿;6滾子 7 一反抓滾子它由許多圓錐或圓柱形滾子裝在上下兩個環(huán)形軌道之間.固結(jié)在轉(zhuǎn)臺底面的軌道通常在受力大的前后方制成兩段圓弧形。拉桿構(gòu)成的保持架上。在

24、軌道直徑較大的情況下，可以采用圓柱形滾子。圓柱形滾子可制成單輪緣或雙輪緣 裝在由槽鋼制成的保持架上。這種保持架應(yīng)該有足夠的強度和剛度。滾子夾套式回轉(zhuǎn)支承 裝置已逐漸被滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置所取代。(2)滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置(圖 2326)子產(chǎn)生軸向力，因此滾子裝在由許多圖 2-3 單排四點接觸球式回轉(zhuǎn)支承圖 2-3 它由兩個座圈組成，結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、高度尺寸小。內(nèi)外座圈上的滾道是兩 個對稱的圓弧面，鋼球與圓弧面滾道四點接觸，能同時承受軸向、徑向力和覆復(fù)力矩。適 用子中小型起重機。圖 2-4 它有二個座圈，采用開式裝配，鋼球和隔離塊可直接排入上下滾道，上下兩排 鋼球采用不同直徑以適應(yīng)受力狀況

25、的差異。滾道接觸壓力角較大(60 度90 度)，因此能承 受很大的軸向載荷和傾覆力矩。適用于中型塔式起重機.汽車起重機。圖 2-5 它由兩個座圈組成，滾柱軸線 1：1 交叉排列，接觸壓力角為 45 度,由于滾柱與 滾道間是線接觸，所以承載能力高于單排鋼球式。這種回轉(zhuǎn)支承制造精度高。裝配間隙小， 安裝精度要求較高，適用于中小型起重機。圖 2-6 它由三個座圈組成，上下及徑向滾道各自分開。上下兩排滾柱水平平行排列， 承受軸向載荷和傾覆力矩，徑向滾道垂直排列的滾珠承受徑向載荷，是常用四種形式的回 轉(zhuǎn)支承中承載能力最大的一種，適用于回轉(zhuǎn)支承直徑較大的大噸位起重機。在本設(shè)計中采用的轉(zhuǎn)臺輔助支承是單排四點

26、接觸球式回轉(zhuǎn)支承，其與上部轉(zhuǎn)臺的底板的連接方式如下圖：采用此種支承的主要優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、高度尺寸小且能同時承受軸向、徑向力和復(fù)合力矩適用于中小型起重機。由上圖可以看出轉(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，支承上的齒輪的外圈與上 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。由小齒輪的轉(zhuǎn)動來帶動外嚙合齒輪轉(zhuǎn)動，由于外嚙合齒輪和轉(zhuǎn)臺之間是用螺栓聯(lián)結(jié)從而來 帶動轉(zhuǎn)臺運動，最后帶動桿臂工作。所以這

27、里的傳動齒輪起著重要的作用，通過傳動齒輪才能把動力傳給轉(zhuǎn)臺，來控制臂工作的時候所需要的條件。四 轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)（方案 1）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。轉(zhuǎn)臺結(jié) 構(gòu)采用前后兩個高強板，在前后高強板上再加上加強筋形成倒 型結(jié)構(gòu)，底部采用圓盤形 結(jié)構(gòu)由圖可以看出轉(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)與高強板構(gòu)成了箱形結(jié)構(gòu)，在外側(cè)加了兩個加強筋以提高強度、剛度和穩(wěn)定性。在本圖中沒有涉及到底板與回轉(zhuǎn)支承的連接。兩個加強筋均采用的是三棱形，又省材，體 積和重量均比較小。前后加強筋的在中間位置開有小孔，主要是省材和減輕重量，來減小 轉(zhuǎn)臺支承承受

28、的重量。（方案 2）轉(zhuǎn)臺同樣采用前后兩個高強板，在前后高強板之間采用再加上加強筋形成倒 型結(jié)構(gòu)，底部采用方板形結(jié)構(gòu)。如下圖2-9圖 2-9轉(zhuǎn)臺的外部結(jié)構(gòu) 22.2 轉(zhuǎn)臺的受力分析轉(zhuǎn)臺受到的力是我次此設(shè)計中的重點部分，所以我們應(yīng)該重點關(guān)注受力分析。高空作 業(yè)小車轉(zhuǎn)臺作為一個復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)體系受到的力包括拉力、壓力及扭矩的組合作用。圖 2-10 轉(zhuǎn)臺的受力圖在轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)上受到裝下臂銷孔的的鉸支座的正交力 F2x 和 F2y,和裝伸縮缸受到的力 F6，以及轉(zhuǎn)臺的自重 G。由于可以通過計算材料能夠得到，而其他的力均是未知必須通過上下臂的受力來進(jìn)行計算。 轉(zhuǎn)臺的自重 G（方案 1）根據(jù)所給的尺寸及重要參數(shù)

29、來計算轉(zhuǎn)臺的自重，由于轉(zhuǎn)臺前后高強板的厚度為 20mm前后板的自重計算前后兩塊的重量為 583N，則到此前后兩高強板的重量已經(jīng)算出了。那么接下來要計算的是三塊加強筋的重量。前后加強筋的自重的計算 采用的為三角形的肋板則可以算出三棱形的體積，從而來近一步計算出加強筋的自重 已知：底=140mm； 高=400mm；厚=150mm;由于前后加強肋板在中間位置開有小孔來減輕重量，所以在此也應(yīng)該把小孔的重量算出來，這樣算出來的重量才相對精確。根據(jù)上述說明：已知：小孔的直徑為 100mm，柱高為 100mm 時;前后板的自重計算由于方案 2 和方案 1 中的前后板采用的是相同的結(jié)構(gòu)所以自重和方案 1 相等

30、前后兩塊的重量為 583N。中間加強筋的自重的計算 采用的為三角形的肋板則可以算出三棱形的體積，從而來近一步計算出加強筋的自重 已知：底=140mm； 高=400mm；厚=100mm; =±(+)-k (2-10)式(2-10)中，“+”號用于曲柄順時針旋轉(zhuǎn)，“-”號用于曲柄逆時針旋轉(zhuǎn)。2.3 上下臂的受力分析及計算由于轉(zhuǎn)臺上的三個力是未知的必須通過上下桿臂的受力分析才能夠計算出下部的力 的大喜哦所以在此有必要對上下臂進(jìn)行受力分析。在分析的過程中可以采用整體式力的分 析也可以采用分離式，在此選擇了后者。整個轉(zhuǎn)臺與桿件之間有聯(lián)系的受力情況如下圖所 式：圖 2-11上下臂的受力圖由圖上可

31、以看出上下臂的受力情況,由于圖上桿件的尺寸以給出那下面將分別介紹上下力臂的受力情況. 上臂的受力分析單獨把上臂拿出來進(jìn)行受力分析由圖可知上臂一共受到 5 個力的作用分別是外作用里Q、桿件 1 的自重 G1、鉸支點 6 受到的力 F4，以及鉸支點 5 受到的正交二分力 F5 X 、 F5Y2.3.2 下臂的受力分析下臂的受力情況及相應(yīng)的尺寸見下圖：圖 2-15下臂的受力及相關(guān)尺寸根據(jù)本圖要求解 F2Y、F2X、F6 還是具有一定的難度，必須把下臂與轉(zhuǎn)臺之間的連接部 分相應(yīng)的畫出來，才能把以上三個未只量求解出來，所以就必須附加相應(yīng)的圖形具體如下 所示：在本圖三角形中 500 的長度是根據(jù)轉(zhuǎn)臺兩銷孔

32、之間的距離進(jìn)行運算得到的，在此做一下說明，而圖中的各個角度不代表其真實性只是用來示意:2.4 回轉(zhuǎn)支承裝置的計算方式在本章的第一節(jié)中講到轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)時候提到過回轉(zhuǎn)支撐的概念以及相應(yīng)的類型在本章節(jié)中將會著重介紹回轉(zhuǎn)支承的的選用以及相應(yīng)的計算。 回轉(zhuǎn)支承裝置的計算載荷  回轉(zhuǎn)支承選型計算方法   靜態(tài)選型1 ）選型計算流程圖 2 ）靜態(tài)參照載荷 Fa' 和 M' 的計算方法：  單排四點接觸球式：單排四點接觸球式回轉(zhuǎn)支承的選型計算分別按承載角 45 ° 和 60 °兩種情況進(jìn)行。I、a=45° II、a=60

33、76;Fa'=(1.225*Fa+2.676*Fr)*fs Fa'=(Fa+5.046*Fr)*fsM'=1.225*M*fs M'=M*fs然后在曲線圖上找出以上二點，其中一點在曲線以下即可。  單排交叉滾柱式Fa'=(Fa+2.05Fr)*fsM'=M*fs  雙排異徑球式對于雙排異徑球式回轉(zhuǎn)支承選型計算，但 Fr 10%Fa 時， Fr 忽略不計。當(dāng) Fr 10%Fa 時，必須考慮軌道內(nèi)側(cè)壓力角的變化，其計算請與我們聯(lián)系。Fa'=Fa*fsM'=M*fs  三排滾柱式三排滾柱式回轉(zhuǎn)支承選型時，僅

34、對軸向滾道負(fù)荷和傾覆力矩的作用進(jìn)行計算。Fa'=Fa*fsM'=M*fs  動態(tài)選型對于連續(xù)運轉(zhuǎn)、高速回轉(zhuǎn)和其它對回轉(zhuǎn)支承的壽命有具體要求的應(yīng)用場合，請與我公司聯(lián)系。  螺栓承載力驗算：  把回轉(zhuǎn)支承所承受的最大載荷（沒有乘靜態(tài)安全系數(shù) fs ）作為選擇螺栓的載荷。  查對載荷是否在所需等級螺栓極限負(fù)荷曲線以下；2.5 傳動齒輪的計算齒輪傳動是現(xiàn)代機械中應(yīng)用最廣的一種傳動形式。其主要的優(yōu)點是：傳動準(zhǔn)確可靠， 可傳遞空間兩軸之間的運動和動力；適用的功率和速度范圍廣；傳動效率高；工作可靠壽 命長；外廓尺寸小結(jié)構(gòu)緊湊。齒輪傳動的主要形式有外嚙合

35、和內(nèi)嚙合傳動。在高空作業(yè)小車轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，轉(zhuǎn)臺若想能進(jìn)行工作，必須要通過傳動齒輪將下部連接的液壓馬達(dá)的輸出功率傳給轉(zhuǎn)臺。轉(zhuǎn)臺才可以帶動作業(yè)臂正常起升及轉(zhuǎn)向。故齒輪的計算是轉(zhuǎn)臺設(shè)計中的重要部分不可缺少，在此設(shè)計者將對下部傳動齒輪進(jìn)行 設(shè)計。本設(shè)計所采用的傳動形式為外嚙合傳動。由外嚙合之后將所得的動力通過螺栓的聯(lián)結(jié)傳給上部轉(zhuǎn)臺的底板，來帶動轉(zhuǎn)臺做相應(yīng) 的轉(zhuǎn)動。11根據(jù)液壓馬達(dá)的輸出可知：馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩：T=7350 N m ；馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速為：n 10 100r / min ；選轉(zhuǎn)速為 10r/min，由轉(zhuǎn)臺設(shè)計條件可知轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)速為 2 r/min，故將齒數(shù)比選擇為 u 5 。由已知條件可得：

36、1選擇齒輪材料因載荷平穩(wěn)，傳遞的轉(zhuǎn)矩較小，小齒輪選 40cCr 鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為 250HBS ， 大齒輪采用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為 220HBS。表 2-5-1圖 2-18 接觸疲勞強度極限 圖 2-19 彎曲疲勞強度極限第 3 章結(jié)論本文對重型機械高空作業(yè)車轉(zhuǎn)臺部分進(jìn)行了總體設(shè)計，并對其中的相關(guān)部件進(jìn)行了 設(shè)計及驗證，最后對轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力分析。采用了 ANSYS 軟件進(jìn)行分析，驗證了 結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。以下本人就將所做的工作做一小結(jié):1.完成了結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計。在整體結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計中，強調(diào)了穩(wěn)定、實用的特點，力求減輕結(jié)構(gòu)的重量，降低整體高度，在此基礎(chǔ)上做出了詳細(xì)的計算。2.由于高空作業(yè)車在工作時要保證工