1、圖書分類號：密 級：畢業設計(論文)高空作業車下車部分設計THE INFRASTRUCTURE DESIGN OFAERIAL VEHICLES學生姓名學院名稱專業名稱指導教師20*年5月27日 徐州工程學院畢業設計(論文)摘要高空作業車廣泛用于建筑、市政、機場、工廠、園林、住宅等場所，從事消防、搶險、救災、安裝、維護等工作。高空作業車是將高空作業人員和必要的工具送至空中，并提供工作人員空中作業場所的機械。本文首先介紹了高空作業車的現狀，對高空作業車下車的各主要部分進行了分析和設計。主要包括了底盤的選型、回轉機構的設計分析、支腿的設計、液壓系統的設計以及液壓元件的選擇。本次設計的重點在于回轉機

2、構的設計與計算，回轉機構采用液壓馬達，通過齒輪的嚙合來實現轉臺的回轉，支腿機構通過水平液壓缸和垂直液壓缸實現各支腿的收縮動作，采用并聯控制系統實現各支腿的同時動作。關鍵詞 高空作業車；回轉機構；液壓系統AbstractAerial vehicles are widely used in construction, municipal, airport, factories, gardens, residential，engaged in fire，rescue，relief，installation，maintenance and other work. Aerial vehicles is

3、a machine which can carry the aloft working people and necessary tools to high altitude，and provides the high place for the staff.This article introduces the status of aerial vehicles，analysis and design the main part of the aerial vehicles. Including the selection of the chassis, rotating design, l

4、egs design, hydraulic system design and selection of hydraulic components. The key part of the design is design and calculation of the swing mechanism, swing mechanism uses hydraulic motor, by the meshing of the gears to complete rotation of the turntable, legs complete the contraction action by lev

5、el hydraulic cylinder and vertical hydraulic cylinder, use parallel control system moving each leg at the same time.Keywords Aerial vehicles；Rotating；Hydraulic system謝謝朋友對我文章的賞識，充值后就可以下載此設計說明書（不包含CAD圖紙）。我這里還有一個壓縮包，里面有相應的word說明書（附帶：外文翻譯）和CAD圖紙。需要壓縮包的朋友聯系QQ客服1：1459919609或QQ客服2：1969043202。需要其他設計題目直接聯系！

6、 I徐州工程學院畢業設計(論文)目 錄摘要IAbstractII1 緒論11.1 概論11.2高空作業車的概況及市場的發展水平和前景11.2.1高空作業車的概況11.2.2高空作業車國內外的發展狀況21.3課題簡介41.3.1課題的背景和意義42 高空作業車的主要參數和構造62.1 高空作業車的主要構造62.2主要性能參數73底盤選型93.1高空作業車的底盤分類93.2底盤選擇104轉臺結構設計124.1轉臺的組成124.1.1 底板124.1.2 轉臺的回轉支承124.1.3傳動齒輪154.1.4轉臺結構154.2回轉支承裝置的計算與選用164.2.1高空作業車的工況分析164.2.2轉盤式

7、回轉支承裝置的計算174.2.3按承載能力曲線選取合適的回轉支承型號184.2.4選擇傳動齒輪184.2.5回轉機構液壓馬達的設計215車架及支腿的選擇設計與計算245.1副車架的結構分析245.1.1 幾何約定將副車架的受力幾何模型簡化245.1.2 外載荷條件245.1.3副車架雙縱梁門框結構的靜力學計算245.2支腿的分類255.3支腿的受力分析255.4支腿的截面計算266液壓系統的設計及液壓元件的選擇276.1液壓系統類型276.1.1開式和閉式系統276.2液壓控制系統276.2.1定量系統286.2.2變量系統286.3高空作業車下車的液壓系統設計286.3.1各機構油路的組成及

8、其特點286.3.2液壓系統壓力選擇296.3.3液壓回路設計296.4液壓缸的選擇316.4.1缸體與缸蓋連接結構316.4.2活塞與活塞桿連接結構316.4.3活塞桿頭部結構316.4.4導向套結構316.4.5密封與防塵結構326.4.6緩沖結構326.4.7液壓缸的類型、主要材料及技術要求326.4.8垂直液壓缸的選擇336.4.10液壓缸其他結構的設計376.5其他液壓元件的選擇376.5.1液壓泵的選型與計算376.5.2閥的選擇386.5.3 油箱的選擇396.6液壓系統主要性能驗算396.6.1液壓系統壓力損失的驗算396.6.2液壓系統總效率的驗算406.6.3液壓系統發熱溫

9、升的計算406.7液壓油的性能要求41結論42致謝43參考文獻4481 緒論1.1 概論在國家生產建設當中，大型的工程機械是不能缺少的技術設備，它在城市建設、交通運輸、農田水利、能源開發和國防建設等各個方面都起著至關重要的作用。自從改革開放以后，國家加大了對基礎設施的建設，以及引進了大量先進的國外技術設備、制造技術的，加速了整個工程機械行業的發展壯大。高空作業車是一種用來運送工作人員和工作器材到達指定高度進行作業的工程機械。由于它具有安全可靠、機動靈活、操作簡單等特點，因此在大型場館、橋梁、港口海岸的檢護;高層建筑的裝飾、清潔與維護;通訊、供電及城市交通設施的安裝與檢修;影視作品的拍攝與現場直

10、播;高空險境及近岸水面的脫困救生;樹木的剪枝修整及藥劑噴灑等方面被廣泛地應用。圖1-1高空作業車在生活中的應用1.2高空作業車的概況及市場的發展水平和前景1.2.1高空作業車的概況高空作業車用被稱為高平臺消防車，在市政、建筑、機場、電訊、工廠、住宅、園林等場所被廣泛應用，從事搶險救災、消防、施工、安裝、維護等工作。其中，最主要的一個功能就是讓消防部門用于滅火、輔助滅火或消防救援。高空作業車是由將高空作業裝置安裝在汽車底盤上組成并用來運送工作人員和工作裝備到指定高度進行作業的特種車輛。現在的高空作業裝置具有自動調速、工作穩定、操作平順、安全可靠等優點，極大地提高了空中作業的工作效率。高空作業車按

11、工作臂的型式，有四種基本型式（如圖1-2），分別為：垂直升降式、折疊臂式、混合臂式和伸縮臂式。垂直升降式高空作業車的升降機構只能在垂直方向上進行運動。它的主要特點是結構簡單，承載能力強，但作業范圍小，作業高度低，這種結構型式應用比較少。折疊臂式高空作業車工作臂之間的連接全部采用鉸接型式，所以國外又把它叫做鉸接式高空作業車。折疊臂高空作業車結構適合于較低作業高度的車型，如要加大作業高度，必然要增加臂長或增加工作臂數量，增加臂長會使作業車體積龐大，降低靈活性；增加工作臂數量會造成操作繁瑣，安全性降低。伸縮臂式的高空作業車在行駛狀態時，工作臂縮回套疊，工作時伸出，可以有效增大作業高度，同時具有工作效

12、率高、操作簡單、動作平穩等特點。混合臂式高空作業車工作臂之間既有鉸接，也有伸縮，是折疊臂式和伸縮臂式高空作業車的結合，它綜合了兩種結構型式的優點，工作性能最好，但結構也最為復雜。高空作業車是利用汽車底盤作為行走機構，具有汽車的行駛通過性能，靈活機動，行駛速度高，可以快速在轉移到作業場地后迅速投入，是近幾年來發展最快的一種國內專用汽車產品。高空作業車這類高空作業器械是以工程起重機械為基礎而發展起來的，高作業設備廣泛應用在建筑、消防、維護等行業。隨著越來越高的作業高度，高空作業車振動所導致的大幅度擺動，定位的準確性受到了嚴重的影響，降低了工作效率，加之高空擺動給人的安全感極差，使得設備的宜人性也降

13、低了，從而間接影響工作效率。因此針對高空作業車的動力系統研究有及其重要的意義。圖1-2高空作業車外觀圖1.2.2高空作業車國內外的發展狀況1.2.2.1國外發展現狀在歐美日等發達國家和地區，高空作業車起步發展較早，從20世紀20年代就開始研制高空作業車，已經有了百年的發展歷史。國外研發的產品具有技術水平高，作業高度高，安全性好，可靠性高，作業高度高，結構型式豐富，功能多樣，規格齊全等特點。歐洲高空作業車的制造商主要以BRONTO（波浪濤)、RUTHMANN（胡特曼)、PALFINGER（帕爾菲格）、OIL&STEEL、SOCAGE等廠家為代表；美國以ALTEC（阿爾泰克)、TEREX（

14、特雷克斯)、TIME（時代)等為代表；日本以AICHI（愛知)、TADANO（多田野)等為代表。歐美日的高空作業車主要用途和風格完全不同。美國的高空作業車作業高度基本不會超過40m，主要是帶電作業的絕緣型，絕緣等級達到世界最高的500kV超高壓水平，主要應用于電力系統中電力線路的帶電維護作業，其年銷售量約為1.6萬臺，遠低于高空作業平臺的平均年銷售量，其它領域高空作業以牽引式高空作業平臺和自行式高空作業平臺為主。歐洲與美國恰恰相反，主要是非絕緣型高空作業車，絕緣型高空作業車數量非常少，所謂的絕緣型也不過是采用玻璃鋼工作斗，絕緣等級不超過1kV。歐洲的高空作業車應用領域相當廣泛，包括園林、市政、

15、交通設施維護、室外裝潢、建筑、風電維修等，年銷售量超過2萬臺，且保有量巨大，僅荷蘭一國高空作業車的保有量就超過1萬臺。歐洲高空作業車主要以租賃為主，目前世界作業高度最高的高空作業車均出自歐洲，包括BRONTO（波浪濤)、RUTHMANN（胡特曼)、WUMAG（烏馬格）在內的廠家均研制了100m以上的高空作業車，SOCAGE公司也正在研制100m以上的高空作業車，但使用和保有量最大的還是作業高度在2025m之間，以伸縮臂為主的臂架形式的車型。日本高空作業車的年銷售量超過6千臺，兼備絕緣型和非絕緣型兩種類型，但其絕緣型的絕緣等級比美國的水平要降低不少，非絕緣型的作業高度也不如歐洲的作業高度，以日本

16、愛知為例：非絕緣型高空作業車最大作業高度為28m，絕緣型高空作業車的最大絕緣等級為220kV。1.2.2.2國內發展現狀我國高空作業車行業起步與國外相比較晚，開始研制的時間是20世紀60年代，商業化樣機在70年代才被推出。隨著改革開放的逐漸深入和引進國外的高新技術及其產品，我國的高空作業車才開始在交通、城市道路照明、公安、園林領域和電力等行業進行推廣使用。目前我國高空作業車年銷售量在2千臺左右，產品技術水平與國外的差距比較大，產品結構相對單一。市場銷售、使用及保有量最大的車型還是以折疊臂式為主，其他型式如伸縮臂式和混合臂式占有的比重還很小，最大作業高度只有35m。國內存在各種原始方式的高空作業

17、，高空作業安全法規尚待完善，法規的普及應用的范圍與國外相比還有很大差距，還應繼續深化法規教育。針對這種情況，一些國內高空作業機械行業的骨干企業在原有產品的基礎上，不斷加大新產品的開發力度。如杭州愛知車輛有限公司在短時間內先后研制了包括絕緣型高空作業車等10多種系列高空作業車產品，并自主開發了全液壓驅動自行伸縮臂式高空作業平臺，其最大作業高度達到了26.7m，填補了國內該型式產品的空白，為船舶修造、建筑、機場及工礦企業的安裝檢修等提供了新產品。此外，錦州重型機械股份有限公司、撫順起重機總廠、徐州工程機械集團以及重慶大江工業(集團)有限公司等也先后開發了30m以上的高空消防作業車，徹底打破了以往該

18、類型產品只能依賴國外進口的局面。在產品性能上，我國高空作業機械行業的一些骨干企業通過學習、引進和消化國外先進技術，不斷提高新產品的技術水平和質量性能，已有部分產品達到或接近國際同類產品的水平。這些企業新產品的開發對推動整個行業技術的進步起到了一定作用，但總體來說，國內生產的高空作業車與國外同類型產品相比仍存在一定的差距，主要表現為產品型譜未系列化、高空作業車專用底盤缺乏、基礎零部件配套水平較差、關鍵技術不成熟等。在今后的開發研制中，應針對這些問題采取有效措施，通過引進、學習、消化國外先進技術和企業自主技術攻關，不斷提高產品的質量與技術水平，逐漸縮小國內外產品的差距。1.2.2.3高空作業車發展

19、趨勢的展望隨著科學技術水平的不斷提高，新技術的不斷發現，越來越多結構型式更加完善的高空作業車將被研發出來，其將具備更高的安全性能，更加宜人化，作業范圍將更加廣闊，操縱也更加方便。如：英國Simon公司S400高空作業車為了正確完成支車并調整水平度，保證其作業安全，僅在支腿控制裝置上就設置了21個指示燈和警告燈，還有縱橫向電子斜度監視器及一整套支收腿動作順序互鎖機構。每次支車和收車都必須按同樣的順序和要求進引操作。否則按鈕不工作。電子斜度監測器用于車輛傾斜度的監測顯示，在支車和作業過程中若出現任意方向的傾斜超過允許值，斜度監測器就與訊響器接通發出音響警告。該機還設有支車和支臂的互鎖機構：當支車、

20、調平未達到規定值以內，上車不能操作；反之，若上車不恢復到運輸狀態，支腿則不能收回。我國的高空作業車當前的技術實力與國外還有很大差距，不能直接將他們的先進的技術直接制成成品。但是我們可以借鑒國外的技術來進行自主研發，設計出符合我們國情的安全、合格的高空作業車。主要趨勢是六化、三性：六化：即液壓化、最優化(采用計算機輔助設計)、輕量化(采用高強度材料減輕構件重量)、機電液一體化(如安全保護、報警裝置等)、通用化、系列化。三性：可靠性、安全性和舒適性。1.3課題簡介1.3.1課題的背景和意義高空作業車主要應用于路燈、電力、交通、高速公路、造船修船、通信、建筑、園林、廣告、機場、港口、有線電視等行業，

21、使用面廣、作業效率高、安全方便，擁有巨大的市場潛力。當采用高空作業車作業時，工作人員會處于十幾米甚至幾十米的高空，為了確保他們的人身安全，高空作業車的作業臂應具有更高的安全性和可靠性。本課題主要是對其下車部分進行理論分析、計算并進行結構設計。1.3.2課題的研究內容本課題主要是針對高空作業車的下車進行設計和分析主要包括下車轉臺、回轉裝置、車架、支腿進行機構設計計算以及底盤的選型。下車液壓系統的設計和液壓元件的選型計算等。重點是高空作業車下車的機械傳動原理，結構設計，可靠性計算。難點是液壓設備的動力提升計算和液壓控制系統。2 高空作業車的主要參數和構造2.1 高空作業車的主要構造高空作業車通常由

22、動力裝置、工作機構、金屬結構和控制系統四部分組成。各部分組成與功能如下:（1）動力裝置高空作業車的動力源就是動力裝置。一般直接采用汽車底盤發動機作為整車的動力源的高空作業車被稱為車載式高空作業車。自行式高空作業車的動力源有內燃機和電動兩種形式，其中較為常見的是內燃機式，電動式適用于在流動性不大或外接電源方便的場地作業。(2)工作機構為實現不同的高空作業車運動要求而設置的機構稱為工作機構。一般高空作業車設有回轉機構、變幅機構、行走機構和平衡機構。載人工作斗在兩個水平和垂直方向的移動主要依靠變幅機構和回轉機構實現；依靠平衡機構保持工作斗和水平面之間的夾角不變，依靠行走機構來轉移工作場所。高空作業車

23、變幅是指改變工作斗到回轉中心軸線之間的距離，這個距離稱為幅度。變幅機構使得原本由垂直上下的直線作業范圍擴大成為一個面的作業范圍。高空作業車變幅機構一般由液壓油缸的變幅來實現。高空作業車的回轉運動主要是高空作業車的一部分（一般指回轉部分或上車部分）相對于另一部分（一般指非回轉部分或下車部分）做相對的旋轉運動。回轉機構是為了實現高空作業車的回轉運動而設置的機構。它是由液壓馬達經減速器將動力傳遞到回轉小齒輪上，小齒輪既作自轉又作沿著固定在底架上的回轉支承大齒圈公轉，從而帶動整個上車部分回轉。有了回轉運動，從而使高空作業車從面作業范圍又擴大為一定空間的作業范圍。高空作業車在工作臂起伏時，要想保證工作人

24、員正常工作，工作斗與水平面夾角必須保持相對穩定。平衡機構就是為了實現這一功能。對于伸縮臂或混合臂型式的高空作業車，通常有液壓伺服缸的平衡、自重平衡、電液平衡等幾種方式。高空作業車的行走機構就是指通用或專用汽車底盤。(3)金屬結構高空作業車的重要組成部分包括工作臂、回轉平臺、副車架（車架大梁，門架、支腿等）金屬結構。高空作業車的各工作機構的零部件都是安裝或支承在這些金屬結構上的。金屬結構是高空作業車的骨架。它承受高空作業車的自重以及作業時的各種外載荷。組成高空作業車金屬結構的構件較多，其重量通常占整機重量的一半以上，耗鋼量大。因此，高空作業車金屬結構的合理設計，對減輕高空作業車自重，提高作業性能

25、，節約鋼材，提高高空作業車車的可靠性都有重要意義。(4)控制系統控制系統一般包括操縱裝置和安全裝置，是用來解決各機構如何運動問題的。高空作業車一般要求設置上(工作平臺)、下(操作臺)兩處操作控制面板，上操作控制面板為主控面板，下操作控制面板只有在主控面板操作失效或其它緊急情況下才能使用。目前，國內大多采用電開關控制電磁閥實現上、下操作，而國外除采用電控操縱外，還采用液控操縱。安全裝置包括各種傳感器、行程開關、液壓鎖止閥和報警器等，可以檢測危險工況，保證工作的安全性。此外，高空作業車還應配備緊急停止裝置，并安裝在操作者的應急位置，在緊急情況下，該裝置可有效地停止一切動作，保護高空作業車和工作人員

26、的安全。圖2-1高空作業車外形圖2.2主要性能參數高空作業車的主要性能參數如下：(1)作業高度H作業高度是指工作平臺底面離地高度與工作人員手臂所能到達的平均高度之和。通常把作業高度分為最大作業高度和最大作業幅度時的作業高度H。(2)作業幅度R作業幅度是指高空作業車回轉中心線(對于垂直升降式高空作業車為升降的中心線)至工作平臺外邊緣的水平距離R。(3)作業速度V高空作業車的作業速度包括:工作平臺在垂直方向起升的平均速度和下降的平均速以及工作平臺的回轉速度。(4)工作平臺的裝載質量Q高空作業車工作平臺的裝載質量是指標定裝載質量，不包含工作平臺的自身質量。本設計的主要參數確定如下： 1，最大回轉速度

27、：0.36 2，回轉范圍360度無限位回轉高空作業車平臺作業工作狀態圖：圖2-2高空作業車平臺作業工作狀態圖3底盤選型在進行高空作業車的設計前，根據高空作業車基本的載重，在確保高空作業車的安全性能和使用壽命的情況下選擇適當的底盤。3.1高空作業車的底盤分類高空作業車的底盤主要可分為通用汽車底盤、專用汽車底盤兩種。通用汽車底盤(圖3-1 a)指除車架更換外，其余皆采用原來的汽車底盤。因為原汽車車架的強度和剛度都不符合高空作業車高空作業時的要求，因此需要在原來的底盤上附加副車架和支腿以便支撐整個上車結構，但卻使得整個高空作業車的重心偏高、重量偏大，從而降低了整車的性能。但通用底盤價格比較低廉，因此

28、中小噸位高空作業車經常采用此底盤。專用的汽車底盤是為了滿足高空作業車的工作性能要求而設計的。專用底盤擁有更長的軸距和剛性，可以承受更大的載重，能夠使得高空車達到更高的高度和更廣闊的作業范圍。駕駛室有三種布置形式，一是正置平頭式駕駛室(與通用汽車一樣)，如圖3- la，二是側置的偏頭式駕駛室(圖3-lb)，三是前懸下沉式駕駛室(圖3-lc)。正置平頭駕駛室的作業車重心較高，臂架放置在駕駛室上面；側置偏頭式駕駛室的作業車其臂架位于駕駛室側方，使得整車的重心大大降低，但作業車的視野不好;前懸下沉式駕駛室的作業車，盡管視野開闊、臂架位置不高、重心低，駕駛室懸掛在前橋前面，使得車身較長，可以使用較長的臂

29、架，且乘坐舒適，但由于駕駛室懸掛在前橋前，前橋軸荷大，使得車身過長，接近角減小，通過性稍差。前懸下沉式的駕駛室多在大型高空作業車中使用。還有一種適用于活動范圍較小，空間較窄的高空作業車的專用底盤，和以往的高空作業車只能采用汽車或起重機底盤有很大的區別。這種底盤使得高空作業車變得很小能夠進入狹小的空間進行作業，也使得高空作業車變得更加靈活機動，作用的范圍更加廣泛。（如圖3-2）圖3-1底盤類型圖 圖3-2 迷你型的高空作業車底盤3.2底盤選擇要根據通用載重汽車的承載能力和最大總質量來選擇高空作業車的通用底盤。中、小型高空作業車改裝后的最大額定起重量即為將汽車滿載后的總重量乘上0. 700. 83

30、得到的數值。可以在調整總布置時通過改變上車三鉸點的位置及配重的重量和距回轉中心的位置來合理分配原車的軸荷。高空作業車一般裝設在汽車通用底盤或專用底盤上。選裝通用汽車底盤，具有機動靈活、轉移迅速、改裝較易、工裝較少、批量適中、專業化水平較高等特點，適合于線長點多，作業場所不固定的場合；選專用底盤時，軸距可以小些，車身可以短些，車高可以低些，增加了行駛總成、部件的制造、裝配量，工作較復雜，適合于活動范圍較小和針對性較強的場合。因為所設計高空作業車的承載能力和最大總質量并不是非常大故采用通用汽車底盤。考察國內底盤選用JX1060TSG23底盤技術參數為：底盤型號 JX1060TSG23輪胎數 6軸數

31、 2軸距(mm) 3360前懸/后懸(mm) 1015/1605車輛(長寬高) (mm) 7150×1950×2995底盤整備質量(kg)(含固定支腿箱) 4340廠定最大總質量(kg) 5400接近角/離去角 27/14最高車速(km/h) 95 燃油種類 柴油 軸荷（kg） 1935/2730此高空作業車的底盤安裝了四個液壓支腿以保證整車在工作時的安全性和穩定性。高空作業車支腿與工作臂互鎖，防止誤操作過位。支腿跨距大，穩定性好，可同時或單獨操作。可以進行360°連續回轉。4轉臺結構設計回轉平臺，俗稱為轉臺，它是構成輪式全回轉高空作業車的三大承載結構件之一。常見

32、的轉臺形式有：框架式、單墻大箱式、單板加肋式、箱形立板式和箱形積木式等。轉臺結構為高空作業車組成的重要組成部分之一,屬于金屬結構部分。在設計的過程中要綜合考慮轉臺的結構大小、轉臺的選材、和轉臺受到的力的大小。4.1轉臺的組成轉臺的結構主要有：底板、轉臺的回轉支承、傳動齒輪、以及轉臺組成。4.1.1 底板不論采用何種結構的轉臺，整體剛度都必須達到一定程度的，以保證它所承受的載荷能有效的傳遞，可以平穩地進行高空工作。而轉臺底板的平面剛度則對保證回轉支承的轉動靈活及轉臺整體剛度起著至關重要的作用。在高空作業車中底板放在固定轉塔上。一般均采用圓盤型結構。如下圖：圖4-1轉臺的底板轉盤的大小通常根據設計

33、者對轉臺設計的尺寸來確定，根據不同型號的作業小車所需要的不同結構的轉臺來設計底板的大小。4.1.2 轉臺的回轉支承轉臺的回轉支承屬于回轉機構。回轉機構由回轉支承裝置和回轉驅動裝置兩部分組成。前者將高空作業車的回轉部分支持在固定部分上，后者驅動回轉部分相對于固定部分回轉。回轉支承裝置簡稱回轉支承，主要分為柱式和轉盤式兩大類，根據不同的使用要求各種回轉支承的特點以及制造廠的加工條件等合理地選定。回轉支承保證作業車回轉部分有確定的回轉運動，并承受作業車回轉部分作用于它的垂直力、水平力和傾覆力矩。4.1.2.1 柱式回轉支承裝置(1)定柱式回轉支承裝置定柱式回轉支承裝置結構簡單、制造方便，起重機回轉部

34、分的轉動慣量小，自重和驅動功率較小，能使起重機的重心降低。(2)轉柱式回轉支承裝置轉柱式回轉支承裝置結構簡單，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格限制的起重機(如塔式、門座起重機)。4.1.2.2 轉盤式回轉支承裝置現代轉盤式回轉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支承已由滾動軸承式取代)。(1)滾子夾套式回轉支承裝置 它由許多圓錐或圓柱形滾子裝在上下兩個環形軌道之間.固結在轉臺底面的軌道通常在受力大的前后方制成兩段圓弧形。圓錐滾子用于軌道直徑較小的情況，可以避免附加的摩擦阻力與磨損。由于圓錐形滾子產生軸向力，因此滾子裝在由許多

35、拉桿構成的保持架上。在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。這種保持架應該有足夠的強度和剛度。滾子夾套式回轉支承裝置已逐漸被滾動軸承式回轉支承裝置所取代。(2) 滾動軸承式回轉支承裝置(圖4245)圖4-2 單排四點接觸球式回轉支承圖4-3 雙排式回轉球軸承圖4-4 單排交叉鑲柱式回轉支承圖4-5 三排滾柱式回轉支承圖4-2它由兩個座圈組成，結構緊湊、重量輕、高度尺寸小。內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、徑向力和覆復力矩。適用子中小型起重機。圖4-3它有二個座圈，采用開式裝配，鋼球和隔離塊可

36、直接排入上下滾道，上下兩排鋼球采用不同直徑以適應受力狀況的差異。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4-4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4-5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支承中承載能力最大的一種，適用于回轉支承直徑較大的大噸位起重機。在本設計中采用

37、的轉臺輔助支承是單排四點接觸球式回轉支承，其與上部轉臺的底板的連接方式如下圖：圖4-6 轉臺與支撐的聯結采用此種支承的主要優點是：結構緊湊、重量輕、高度尺寸小且能同時承受軸向、徑向力和復合力矩適用于中小型起重機。由上圖可以看出轉臺的 底板與下部的回轉支承之間采用的是螺栓連接。當液壓馬達輸出的轉矩帶動傳動軸做回轉運動時，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，傳動齒輪帶動回轉支承上的齒輪，支承上的齒輪的外圈與上部轉臺底板用了6個螺栓聯結將動力傳給了轉臺，而齒輪的內圈上則用螺釘與底盤連接固定。4.1.3傳動齒輪在傳動機構中應用最多的是齒輪傳動，蝸桿傳動使用較少，鏈傳動只

38、在個別情況下使用。 齒輪傳動分開式傳動和閉式傳動，電動起重機的所有機構都采用閉式齒輪傳動(減速器)，開式齒輪傳動只在特殊情況下使用(如回轉機構的布置，要求末級傳動為開式齒輪傳動，設計機構時無合適的減速器可供選用)。使用開式齒輪傳動時，齒輪圓周速度一般不超過1 .5 m/s。齒輪傳動還有定軸傳動(或普通齒輪傳動，齒輪的幾何軸線固定不動)和行星傳動齒輪的幾何軸線可動之分。平行軸傳動多采用圓柱直齒或斜齒輪:相交軸傳動多采用錐齒輪或蝸桿傳動;兩軸不平行不相交時，可采用雙曲面齒輪、蝸桿傳動、交錯軸斜齒輪和曲線錐齒輪傳動等。在齒輪傳動中，如果從動齒輪直徑很大(一般大于3 m),或者從動部分為大模數齒條(模

39、數大于16mm)，齒輪圓周速度又在0. 6 m/s以下，為了簡化制造，可使用針輪柱銷傳動。門座起重機的回轉機構和變幅機構有時采用針輪柱銷傳動。鏈條傳動只用子傳動距離較大、不便于采用齒輪傳動的場合(如某些門式起重機的大車運行機構)。在本次設計的過程中傳動齒輪與固節在轉臺支承的齒輪是開式傳動，采用的是外嚙合由小齒輪的轉動來帶動外嚙合齒輪轉動，由于外嚙合齒輪和轉臺之間是用螺栓聯結從而來帶動轉臺運動，最后帶動桿臂工作。所以這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臺，來控制臂工作的時候所需要的條件。4.1.4轉臺結構轉臺結構的主要作用是連接下部傳動齒輪與桿件，也是此次設計的重點。轉臺結

40、構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構，底部采用圓盤形結構。如下圖4-7 圖4-7轉臺的外部結構圖由圖可以看出轉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。上下蓋板及兩側與高強板構成了箱形結構，在外側加了兩個加強筋以提高強度、剛度和穩定性。在本圖中沒有涉及到底板與回轉支承的連接。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，來減小轉臺支承承受的重量。4.2回轉支承裝置的計算與選用在本章的第一節中講到轉臺的結構時候提到過回轉支撐的概念以及相應的類型在本章節中將會著重介紹回轉支承的的選用以及相應的計算

41、。4.2.1高空作業車的工況分析高空作業車轉臺的工作情況一般可分為以下四種： 載荷工況A為高空作業車靜載試驗工況，通常按此工況計算回轉支承裝置的靜容量。 載荷工況B為高空作業車在最小幅度最大起重G的工況，承受工作狀態下的最大風載荷,鋼絲繩偏斜角為。載荷工況C為高空作業車在最大幅度的額定起重Q的工況(可能等于Q，也可能小于Q)。載荷工況D為高空作業車在非工作狀態時承受非工作狀態最大風壓R產生的風載荷,風向按不利于回轉支承裝置受載的方向選取。1 總軸向力工況A： 式（4.1）工況B： 式（4.2）工況C： 式（4.3）工況D： 式（4.4）總軸向力最大起重量工作斗的載重 等效載荷系數2 總徑向力

42、式（4.5）3 總力矩 式（4.6） 式（4.7） 式（4.8）超載系數（0.55+（1+）起升載荷上車其他部分載荷臂架自重垂直力水平力 分別為吹在工作斗和高空作業車上的風力離心力和風力引起的力矩一般占起升載荷引起的力矩10%左右 式（4.9）最大計算工況為高空作業車受最大起重力矩工況，即：=20000N，R=6m，此時=2000N、Lb=1.2m、G1=2000N、L1=0.3m，把以上數據代入上式得：4.2.2轉盤式回轉支承裝置的計算1 作用在回轉支承上的載荷： 主要工作條件：進行高空作業。2 確定回轉支承的結構形式：采用單排四點式。3 計算回轉支承當量載荷： 式（4.10）4.2.3按承

43、載能力曲線選取合適的回轉支承型號根據設計可知： 分別為上下臂的重量回轉支承不同工況下受到的力也是不同的。1 考慮在八級風力時的最大工作載荷 2 不計風力、考慮實驗載荷的最大工作載荷3 不計風力最大工作載荷 （工況1為動態容量計算載荷，工況2為靜態容量計算載荷）回轉支承考慮采用單排四點式（01）系列。工況參數和載荷換算系數如下： 回轉支承當量載荷為靜態： 動態： 螺栓計算載荷： 4.2.4選擇傳動齒輪齒輪傳動是機械傳動中最主要的傳動形式之一。其優點是：效率高；結構緊湊；工作可靠，壽命長；具有穩定的傳動比；承載能力高，傳動速功率和轉速適用范圍廣。缺點是：制造和安裝精度要求高，價格貴；振動和噪聲較大

44、；不宜用于傳動距離過大的場合。在高空作業車回轉臺的結構設計中，必須要通過傳動齒輪將下部連接的液壓馬達的輸出功率傳給轉臺，轉臺才可以帶動作業臂正常起升及轉向。故齒輪的設計的設計是轉臺設計的重要部分。本設計的傳動齒輪采取外嚙合的傳動形式。根據液壓馬達的輸出可知：馬達的輸出轉矩：T=7350 ；馬達的輸出轉速為：；選轉速為10r/min，由轉臺設計條件可知轉臺的轉速為0.36 r/min，故將齒數比選擇為。4.2.4.1齒輪的材料選擇因為載荷平穩，傳遞的轉矩小，小齒輪選鋼，調質處理，齒面硬度為，大齒輪采用45鋼，調質處理，齒面硬度為220HBS。如表4-1表4-1齒輪常用鋼材鋼號熱處理方法截面尺寸機

45、械性能硬度直徑（mm）壁厚（mm）HBHRC45正火100100-300301-500501-8005051-150151-250251-400588569549530294284275265169-217162-217162-217156-217調質100101-300301-5005051-150151-250647735608373441314229-286217-269197-255表面淬火40-5035SiMn調質100100-301301-400401-5005051-150151-200201-250785735686637510441392373229-286217-25921

46、7-255196-255表面淬火45-5540Mn調質200201-300100101-130735686400441241-288241-286表面淬火45-5540Cr調質100100-300301-500501-8005051-150151-250251-400715686627588539490441343241-286241-286229-269217-254表面淬火48-554.2.4.2齒數和齒寬的確定初定齒數為：齒寬系數。4.2.4.3齒輪的許用應力根據兩齒輪的齒面強度，由下圖可得兩輪的齒面接觸疲勞強度極限和齒根彎曲疲勞強度極限分別為：圖4-8 接觸疲勞強度極限 圖4-9 彎曲

47、疲勞強度極限查相關手冊可得安全系數：有 4.2.4.4齒輪的接觸強度（1） 小齒輪所傳遞的轉矩為液壓馬達的輸出轉矩是馬達的輸出轉矩：T=7350 （2） 根據齒輪傳動條件得載荷系數K=1.1 查相關機械設計手冊（3） 確定小齒輪的直徑 （取為60） 式（4.11）4.2.4.5確定模數和齒寬模數： 查下表有模數為3的選擇正確表4-2 齒輪的模數第一系列第二系列1 1.25 1.5 2 3 4 5 6 1.75 2.25 （2.25） 3 （3.75） 4.5 5.5第一系列第二系列 8 10 15 20 26 32（6.5） 7 9 14 18 22 28 （30） 36則 齒寬： 4.2.4

48、.6驗算齒根的彎曲強度 由設計手冊可得： 齒形系數: 應力校正系數 由計算可得兩齒輪的輪齒的彎曲強度足夠。4.2.4.7傳動齒輪的幾何尺寸兩輪分度圓直徑: 兩輪的中心距： 兩輪的齒寬: ; (按所選型號取為60)其他尺寸略。4.2.5回轉機構液壓馬達的設計4.2.5.1 轉矩計算 圖4-10高空車的作業受力圖其中，平臺最大載荷； 上臂和下臂總重。查機械設計手冊4得到摩擦系數：摩擦系數。如上圖4-10所示，力對支架中心點取矩，得： 力對支架中心點取矩，得： 查機械設計手冊4表4-3 各種液壓馬達的適用工況和應用范圍,選取適合的液壓馬達類型。表4-3各種液壓馬達的適用工況和應用范圍馬達類型適用工況

49、應用范圍齒輪馬達結構簡單,制造簡單,但轉速脈動性較大,齒輪馬達負載轉矩不大,速度平穩性要求不高,噪聲限制不嚴,適用于高轉速低轉矩情況下。鉆床，通風設備葉片馬達結構緊湊，外型尺寸小，運動平穩，噪聲小，負載轉矩較小。磨床回轉工作臺，機床操縱機構擺線馬達負載速度中等，體積要求小塑料機械、煤礦機械、挖掘機軸向柱塞馬達結構緊湊，徑向尺寸小，轉動慣量小，轉速較高負載大，有變速要求，負載轉矩小，低速平穩性要求高。起重機、鉸車、鏟車、內燃機車、數控機床行走機械徑向柱塞馬達負栽轉矩較大，速度中等，徑向尺寸大塑料機械，行走機械等內曲線徑向馬達負載轉矩很大，轉速低，平穩性高的場合挖掘機、拖拉機、起重機、采煤機等由轉

50、矩，查機械設計手冊4表4-4 1JMD型液壓馬達技術規格 表4-4 1JMD型徑向柱塞液壓馬達技術規格型號排量轉速壓力/轉矩/功率/機械效率偏心距重量額定最大額定最大額定最大（%）/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取馬達型號為： 1JMD-100 此類馬達具有噪聲低、起動轉矩大、低速穩定性好、效率高、壽命長、轉速范圍寬等優點。5車架及支腿的選擇設計與計算5.1副車架的結構分析本節對高空作業車的副車架結構進行初步分析設計。高空作業車的副車架主要是薄壁封閉大箱形結構，即雙縱梁結構。車架普遍采用H 形支腿，固定支腿與車架焊為一體。高空作業時，伸出支腿用以承受載荷。5.1.1