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1、步骤四：4.14.1 上臂油缸的设计上臂油缸的设计设液压缸单活塞杆双向运动时的负载力相同,不记执行件质量。液压系统工作压力为 P=MPa。3.1.1 确定液压缸类型和安装方式根据主机的运动要求,按机械设计手册 4表 23.639,选择液压缸类型为单杆活塞式双作用液压缸4。下图为单杆活塞式双作用液压缸示意图：（图 3.1.1）此类液压缸特点为活塞双向运动产生推、拉力。活塞在行程终了时不减速。将缸体固定，活塞杆运动，按机械设计手册 4表 23.640 液压缸的安装方式，选择合适的安装方式4。考虑机构的结构要求，上臂起升、下降时液压缸的活塞杆进行伸缩实现运动需求。查机械设计手册 4表 23.6-40
2、 液压缸的安装 (P23-176)选择耳环型安装方式，这种安装方式使液压缸在垂直面内可摆动,满足上臂动作要求4。3.1.2 确定液压缸的主要性能参数和主要尺寸根据主机的动力分析和运动分析,确定液压缸的主要性能参数和主要尺寸1) 液压缸内径 D 的计算根据载荷力的大小和选定的系统压力来计算液压缸内径 D 计算公式：=3.57 （3.1）式中 -液压缸内径（m） ；-液压缸推力（kM） ；-选定的工作压力（MPa） 。其中的计算过程如下：当高空作业车上下臂处于如下状态时，如图 3.1.2。上臂液压缸所受的力最大，即液压缸具备的最大力必须大于此时的力。( 图 3.1.2)有: （3.2）其中:-上臂
3、自重,由计算为 7.53 10。-上臂长度，为 5.950m。-高空作业车吊篮最大承受力，由计算知为 2.0。-点到力的垂直距离，由计算得=1.796m。代入公式(3.2)得:将,代入式(3.1),得: 按机械设计手册 4表 23.6-33 给出的缸筒内径尺寸系列圆整成标准值4。表 23.6-33 液压缸内径尺寸系列(摘自 GB/T23481993) ()840125（280）1050 （140）3201263160（360）1680（180）40020（90）200（450）25100（220）50032（110）250(表三)即取:2)活塞杆直径的计算根据速度比的要求来计算活塞杆直径(3.
4、3)式中 -活塞杆直径();-液压缸直径();-速度比-活塞杆的缩入速度;-活塞杆的伸出速度。此处，取液压缸的往复运动速度比为 1.46,由机械设计手册 4表 23.6-57(P23-191)4查得: (3.4)将代入式(3.4) 得:查机械设计手册 4表 23.6-34 液压缸活塞杆外径尺寸系列（摘自 GB/T2348-1993）4表 23.634 液压缸活塞杆外径尺寸系列(摘自 GB/T 23481993) ()420561605226318062570200828802201032902501236100280144011032016451253601850140(表四)取液压缸活塞杆外
5、径尺寸如下：。3)液压缸行程的确定由于上下臂工作状态最大夹角为,如下图所示：（图 3.1.3）上下臂铰点位置如上所示,代入数据可求出线段的长度,由此长度计算上臂油缸的最大行程,计算过程如下:查机械设计手册 4表 23.6-35 液压缸活塞行程第一系列()4。表 23.635 液压缸活塞行程第一系列()摘自(GB23491980)2550801001251602002503204005006308001000125016002000250032004000(表五)由以上条件取 S 值如下: 。4)液压缸结构参数的计算(1)缸筒壁厚的计算按薄臂筒计算: （3.5）式中 -液压缸缸筒厚度();-试验
6、压力()。取，即，。-液压缸内径（m） ；-刚体材料的许用应力（） ，取。代入式（3.5）中，得：（2）缸体外径的计算(3.6)代入数据得:查机械设计手册 4表 23.6-60(P23-192)圆整液压缸外径为 1054。（3）流量的计算由原始数据得,上臂的变幅时间小于等于 40,且由上面计算可知液压缸活塞杆的行程为 1000,则,液压缸活塞杆运动的最小速度13。查机械设计手册 4表 23.4 知:,取最大为 0.12。即，液压缸活塞杆运动的最大速度为：则液压缸流量3.23.2 下臂油缸的设计计算下臂油缸的设计计算设液压缸单活塞杆双向运动时的负载力相同,不记执行件质量。液压系统工作压力为 P=
7、16MPa。3.2.1 确定液压缸类型和安装方式根据主机的运动要求,按机械设计手册 4表 23.639,选择液压缸类型为单杆活塞式双作用液压缸。此类液压缸特点为活塞双向运动产生推、拉力。活塞在行程终了时不减速。与上一个液压缸相似，查机械设计手册 4表 23.6-40 液压缸的安装 (P23-176)选择耳环型安装方式4，这种安装方式使液压缸在垂直面内可摆动,满足下臂动作要求。3.2.2 确定液压缸的主要性能参数和主要尺寸根据主机的动力分析和运动分析,确定液压缸的主要性能参数和主要尺寸:1) 液压缸内径 D 的计算根据载荷力的大小和选定的系统压力来计算液压缸内径 D 计算公式：=3.57 （3.
8、7）式中 -液压缸内径（m） ；-液压缸推力（kM） ；-选定的工作压力（MPa） 。其中的计算过程如下：当高空作业车上下臂处于如下状态时，如图 3.2.1。上臂液压缸所受的力最大。此时，上下臂夹角为，下臂水平放置，上臂抬起与下臂成夹角。( 图 3.2.1)把上下臂当成一个整体，将所受力对点取矩9，得：（3.8）其中: -上臂自重,由计算为 7.53 10。-高空作业车吊篮最大承受力，由计算知为 2.0。-下臂自重,由计算知其值是。-点到力的垂直距离。-点到上臂重力的垂直距离。-点到下臂重力的垂直距离。-最大起重量，由计算得。-点到力的垂直距离，为 5.6。已知上下臂夹角为，上臂长为 5.95
9、0,下臂长为 5.6,且已知上下臂上各铰点位置,通过计算得:;。其中为点到力的垂直距离，计算过程如下所示：已知尺寸如下图（3.2.2）所标示18。(图 3.2.2)由此计算得: 。将所得数据代入公式(3.8)得:将,代入式(3.7),得: 按机械设计手册 4表 23.6-33(P23-173)给出的缸筒内径尺寸系列圆整成标准值。即取：。2)活塞杆直径的计算根据速度比的要求来计算活塞杆直径(3.9)式中 -活塞杆直径();-液压缸直径();-速度比-活塞杆的缩入速度;-活塞杆的伸出速度。此处，取液压缸的往复运动速度比为 1.46,由机械设计手册4表 23.6-57(P23-191)4查得: (3
10、.10)将代入式(3.4) 得:查机械设计手册 4表 23.6-34 液压缸活塞杆外径尺寸系列（摘自 GB/T2348-1993）4取液压缸活塞杆外径尺寸如下：3)液压缸行程 S 的确定首先计算下臂升至最大角时，下臂铰点与底盘铰点之间的距离10。如下图所示：(图 3.2.3)如上图(3.2.3)所示，由计算得下臂升至最大角时，下臂铰点与底盘铰点之间的距离为：。查机械设计手册 4表 23.6-35 液压缸活塞行程第一系列(),由以上条件取 S 值如下:。4)液压缸结构参数的计算(1)缸筒壁厚的计算4按薄臂筒计算: （3.11）式中 -液压缸缸筒厚度();-试验压力()。取，即，。-液压缸内径（m
11、） ；-刚体材料的许用应力（） ，取。代入式（3.5）中，得：（2）缸体外径的计算(3.12)代入数据得:查机械设计手册 4表 23.6-60(P23-192)取液压缸外径为 2004。（3）流量的计算由原始数据得,下臂的变幅时间小于等于 40,且由上面计算可知液压缸活塞杆的行程为 800,则,液压缸活塞杆运动的最小速度13。查机械设计手册 4表 23.4 知:,取最大为。即，液压缸活塞杆运动的最大速度为：则液压缸流量3.33.3 回转机构液压马达设计回转机构液压马达设计3.3.1 转矩计算17(图 3.3.1)其中，-平台最大载荷；-上臂和下臂总重。查机械设计手册 3表 1.120 物体的摩
12、擦系数12 取：摩擦系数。如上图(3.3.1)所示，力对支架中心点取矩，得：力对支架中心点取矩，得：查机械设计手册 4表 23.6-3 各种液压马达的适用工况和应用范围,选取适合的液压马达类型4。表 23.6-3 各种液压马达的适用工况和应用范围马达类型适用工况应用范围齿轮马达结构简单,制造简单,但转速脉动性较大,齿轮马达负载转矩不大,速度平稳性要求不高,噪声限制不严,适用于高转速低转矩情况下。钻床，通风设备叶片马达结构紧凑，外型尺寸小，运动平稳，噪声小，负载转矩较小。磨床回转工作台，机床操纵机构摆线马达负载速度中等，体积要求小塑料机械、煤矿机械、挖掘机轴向柱塞马达结构紧凑，径向尺寸小，转动惯
13、量小，转速较高负载大，有变速要求，负载转矩小，低速平稳性要求高。起重机、铰车、铲车、内燃机车、数控机床行走机械径向柱塞马达负栽转矩较大，速度中等，径向尺寸大塑料机械，行走机械等内曲线径向马达负载转矩很大，转速低，平稳性高的场合挖掘机、拖拉机、起重机、采煤机等(表六)由转矩，查机械设计手册 4表 23.6-18 1JMD 型液压马达技术规格 1JMD-100 表 23.6-18 1JMD 型径向柱塞液压马达技术规格排量转速压力/转 矩/功 率/机 械效 率偏心距重 量型号额定最大额定最大额定最大（%）/1JMD-400.20110-40016220.470.64519.226.491.51644.51JMD-630.7801020016221.8152.5037.251.291.5251071JMD-801.6081015016223.755.1657.879.291.532160.41JMD-1003.1401010016227.7510.0775.310391.5402571JMD-1256.14010-75162214.3019.7011015191.550521(表七)取马达型号为：1JMD-100
