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1、黑龙江工程学院本科生毕业设计目 录摘要Abstract 第1章 绪论11.1 概述11.2相关技术的现状和发展趋势11.3 设计的主要内容3第2章 总体方案设计分析42.1 方案确定42.2外形尺寸确定52.3二类底盘的选择62.4本章小结7第3章 工作机构设计83.1确定尺寸及材料83.2 受力分析103.3 强度校核163.4 本章小结21第4章 辅助机构设计224.1回转机构设计224.1.1 确定圆柱滚子的最大载荷224.1.2确定圆柱滚子的允许载荷244.2 支腿机构设计计算254.2.1支腿跨距的确定254.2.2支撑脚接地面积确定274.3本章小结28第5章 液压系统设计295.
2、1主要机构液压回路的设计与分析295.1.1 变幅回路295.1.2回转机构305.1.3整车液压回路设计315.2主要液压元器件的选择计算335.2.1液压缸的计算确定335.2.2液压泵的选型计算365.2.3油箱容积与管路内径计算375.3取力器布置方案及基本参数选择395.4本章小结40第6章 整车性能计算分析416.1动力性计算416.1.1发动机的外特性426.1.2汽车的行驶方程式436.1.3动力性评价指标446.1.4整车动力性计算466.2 燃油经济性计算486.3稳定性计算496.4 本章小结51结论52参考文献54致谢55附录56黑龙江工程学院本科生毕业设计加扣扣414
3、951605 或 1304139763，购买发CAD图纸及相关文档。3第1章 绪 论1.1 概述由于交通管理部门经常会遇到交通信号灯、交通监控器、交通指示牌的维修和更换，基础交通设施的安装建设等高空作业问题，所以近年来交通设施高空作业车大量投入使用。高空作业车是用来运送工作人员和工作装备到指定高度进行交通设施维修或安装作业的特种车辆，是将高空作业装置安装在汽车底盘上组成的。交通设施高空作业车装置包括工作臂、回转平台、副车架、工作平台、液压系装置等。现在的高空作业装置具有操作平顺、工作稳定、安全可靠等优点，大大提高了空中作业的工作效率。交通设施高空作业车是利用汽车底盘作为行走机构，机动灵活，行驶
4、速度高，可快速转移，转移到作业场地后能迅速投入工作，因此被广泛应用。1.2相关技术的现状和发展趋势我国高空作业机械的生产于20世纪70年代末开始起步，发展较快，目前生产经营企业已由原来的几家迅速增加到40余家，其中与国外合资或合作生产的企业有5家。根据2004年和2005年中国工程机械年鉴，2003年高空作业机械工业总产值为32139万元，生产各类高空作业平台。行业几个骨干企业通过近几年的技术改造，其生产规模不断扩大，形成了各自特色的产品系列，基本能满足国内市场高空作业机械的需要，企业的各项主要经济指标逐步上升，经济效益也逐年提高。我国高空作业机械行业的一些骨干企业利用自己的技术和设备优势，通
5、过学习引进和消化国外先进技术开发了许多新产品，其产品的技术水平和产品质量都不断提高，达到和接近了国际同类产品的水平，推动了高空作业机械行业的技术进步，在国内市场中竞争力强，市场销路好，产量增加较快。一些企业利用自身的优势，在原有产品的基础上根据国内底盘品种的发展和基础零部件的更新，不断加大新产品的开发力度，走企业横向联合多种经营的综合开发道路，不但使企业自身的生产和销售步入了良性循环轨道，还带动了附属企业和国内相关产品的销售发展。产品性能提高：我国高空作业机械产品的需求量随着国民经济和城市建设的发展逐年增加，各种规格的新产品近几年增加较快。如北京起重机器厂在短短几年时间先后开发了车载剪叉式平台
6、、剪叉自行式平台、折臂式平台、单扼柱铝合金平台和双扼柱铝合金平台、箱型界面铝合金扼柱平台、手动铝合金扼柱平台等近10个品种、30多个规格的产品。杭州赛奇工程机械厂近几年先后开发了单扼柱铝合金平台、双扼柱铝合金平台及多扼柱铝合金平台，其中多扼柱铝合金平台完成了10m、14 m、16 m、18 m、20 m共7种规格的研制。杭州爱知工程车辆有限公司开发了全液压驱动的自行式高空作业平台，为国内传播修造、建筑、机场及工矿企业的安装检修工程等提供了新的品种。浦沅集团有限公司开发了12 m、16 m、20 m、25 m、30 m高空作业车和QKH8-19-8起重机高空作业车。锦州中型机械股份有限公司今年也
7、完成了22 m、32 m、50 m大高度高空消防救援车的研制，徐州中型机械厂完成了67 m大高度高空消防救援车的研制。扩展产品的使用功能和用途：我国高空机械的使用范围还比较窄，使用较多的主要有路灯、道路交通、园林部门、国内大多厂家把用户集中在车站、地铁、商店、工厂、供电、路灯等部门，其市场远远没有挖掘和佩玉出来。高空作业机械在有发展前途的电力、电信及有限电视系统使用较少，究其原因是国内产品技术性能及参数还不能完全满足上述三大系统使用的要求，在产品用途和功能上还需要更新。如将高空作业机械用在建筑使用中以替代某些脚手架施工、建筑物外墙表面的装饰、倾斜和维护等；绝缘架线和维修；消防救援及大型物体（传
8、播、飞机）维护检查等，但开发以上这些产品需要从产品的适应性、技术性能上进行较大的突破。随着我国经济的发展，停电对工农生产和人民生活带来的损失不可估量，国家已经开始实行电力法，对供电可靠性要求越来越高，在电力系统企业要求供电可靠率达到99.9%，所以如何解决不停电维修带电作业的问题已经非常突出，这就要求不但能登高作业，还要具有绝缘性能好的高空作业车，这种新型高空作业车要打破常规的格局，工作斗，臂架要求采用非金属的高性能绝缘材料，工作斗对整个作业的控制不能采用一般的电控和液控，还要具有起吊能力，并有更可靠的安全性、平稳性、微调性。电信和有线电视系统使用的高空作业车要求小巧灵活，能走街穿巷，操作方便
9、、乘坐舒适，这就要求设计小型先进的汽车底盘，并解决动力输出问题。应该特别注意的是，高空作业车新产品的开发不能限制在汽车上，应该考虑它是一种工程机械，以适应用户的需要为前提，行走方式可以采用电动自行式、液控自行式、轮胎自行式、履带自行式等。我国文化传播行业对轮胎液控自行式高空作业车的需求量很大，建筑行业对履带自行式产品也将产生需求，室外装修、清洗行业大量需要自行式高空作业车。随着高速公路、高架桥的建设，将需要大量具备低空作业能力的高空作业车，以解决高架桥的维修问题，这种特殊的高空作业车在国外早已出现，但国内还刚刚起步。开发专用车辆底盘：要提高我国高空作业车的技术水平，首先必须解决工程车辆底盘问题
10、。我国目前正在努力提高汽车工业的整体水平，走集团化规模道路，并积极引进国外资金及技术，但还只限于轻型底盘。汽车制造厂家应该在此基础上根据高空作业车的具体要求，专门设计轻型、中型和重型的工程车底盘以供高空作业车改装之用。1.3 设计的主要内容 设计主要承担的任务是设计举升机构，初步选定采取3节举升臂，1节基础承重臂，利用金属焊接及销轴连接将各臂组合起来，通过选择的二类底盘的动力输出来驱动液压泵，使用液压系统来控制各臂的运动，再运用平行四边形的四连杆机构对举升筐进行调平，给工作人员提供一个水平的、稳定安全的工作环境。 设计总体分为三个方面：机械举升部分（包括举升臂的选材、外形尺寸的确定、铰接点的选
11、择和机构的调平等）；液压控制部分（包括液压缸的计算和型号确定、液压控制系统的设计和辅助元件的选择等）；相关辅助系统部分（包括转台的设计计算，支腿的设计计算，作业平台的设计等）。第2章 总体方案设计分析2.1 方案确定举升的方法有很多种，出于结构简单、控制方便、成本低廉的主要设计思路，所以选用型材作主承重臂，利用金属焊接及销轴连接将各臂组合起来，通过液压系统来控制各臂的运动，再将举升机构安装在转台上，来实现举升的目的。1举升的意义是：将人或物送往高处，由此又出现举升臂调平的问题，以往的调平系统中多为机械调平和重力调平，现在又出现了电子调平系统。机械调平中最常见的为四连杆机构（即平行四边形变形原理
12、），此机构简单、实用、举升高度高、摆动幅度小等，但增加了自重，使用材料增多，并且举升过程中更多的功耗要浪费在自重上面；重力调平系统，简单、实用，但举升的高度要降低很多，而且摆动幅度比较大；电子调平系统属于高科技产品，使资源消耗减少，但无形成本增多。在这里选择四连杆调平方式。2图2.1所示即为整个举升机构系统简图，其中AB、BC、CD为承重臂，DH为基础臂，AB、CD为调平辅助臂，I、II为液压缸，E、F、G、H分别为液压缸与基础臂及承重臂的绞接点。图2.1 举升机构总体结构图工作原理：在平行四边形AABB中，通过控制液压缸I的长度来控制的角度，从而使点A以AB为半径，B点为圆心作圆弧运动；在平
13、行四边形CCDD中，通过控制液压缸II的长度来控制的角度，从而使点C以CD为半径，D点为圆心作圆弧运动。平行四边形AABB与平行四边形CCDD共用一条公共边BC,平行四边形CCDD的另一条边DD为基础臂，只要液压缸I增长，A点就升高，液压缸II增长，C点就升高(即B点升高)。由此只要控制液压缸I和II就能控制A点的高度15。2.2外形尺寸确定如图2.2所示，初步设定臂CD与臂DO所成的最大角度为150，臂CB与臂AB所成的最大角为135。DO长2200mm，DC长3000mm，BC长2200mm，AB长4500mm。图2.2 举升臂全升图综上所述，可以推出整个机构的外形参数，如表2.1、2.2
14、所示。 表2.1 理论长度参数 mm 最小高度最大高度整体长22001020036004500220030002200表2.2 理论角度参数最大值最小值AB与BC的角度135 53 CD与OD的角度150 43 2.3二类底盘的选择根据我国目前生产的各类型专用车辆的基本模式，大多是为了满足国民经济某一服务领域的特定使用要求，主要是在已定型的基本车型底盘的基础上，进行车身及工作装置的设计，与此同时对底盘各总成的结构与性能进行局部的更改设计与合理匹配，以达到满足使用需求的较为理想的整车性能。汽车底盘的选择主要是根据专用汽车的类型、用途、装载质量、使用条件、专用汽车的性能指标、专用设备或装置的外形、
15、尺寸、动力匹配等决定，目前，几乎80%以上的专用车辆采用二类底盘进行改装设计。采用二类汽车底盘进行改装设计工作重点是整车总体布置和工作装置设计，对底盘仅作性能适应性分析和必要的强度校核，以确保改装后的整车性能基本与原车接近。3已知工作臂的长度，选用型材Q235结构用冷弯空心型钢，可估算工作臂部分总重约为700kg；预估转台和支腿等其他辅助装置质量为300kg；额定载荷为200kg。则 M=700+300+200=1200kg经计算工作机构长度约为折起后4000mm，宽度不超过2000mm。目前国内市场上底盘的种类多、品种全，因为解放牌小型货车价格便宜，市场保有量大，维修方便，所以选取哈尔滨轻型车制造厂生产的CA1031KSL2型二类底盘。
