高空作业车的转台结构设计及有限元分析摘要产生的风载荷,风向按不利于回转支承装置受载的方向洗取。如下表所示方案总轴向力工况工况工况工况总径向力总力矩转盘式回转支承装置的计算作用在回转支承上的载荷主要工作条件进行高空作业。确定回转支承的结构形式采用单排四点式。计算回转支承当量载荷按承载能力曲线选取合适的回转支承型号根据设计可知不同工况下的回转支承受到的力也是不样的。考虑八级风力时的最大工作载荷不计风力考虑实验载荷的最大工作载荷不计风力最大工作载荷工况为动态容量计算载荷，工况为静态容量计算载荷回转支承考虑采用单排四点式系列。工况参数和饿载荷换算系数如下回转支承当量载荷为静态动态螺栓计算载荷方案总轴向力工况工况工况工况总径向力总力矩转盘式回转支承装置的计算作用在回转支承上的载荷主要工作条件进行高空作业确定回转支承的结构形式采用单排四点式。计算回转支承当量载荷按承载能力曲线选取合适的回转支承型号根据设计可知不同工况下的回转支承受到的力也是不样的考虑八级风力时的最大工作载荷不计风力考虑实验载荷的最大工作载荷不计风力最大工作载荷工况为动态容量计算载荷，工况为静态容量计算载荷回转支承考虑采用单排四点式系列,基本号为如下图图回转支承的结构图工况参数和饿载荷换算系数如下回转支承当量载荷为静态动态螺栓计算载荷.传动齿轮的计算齿轮传动是现代机械中应用最广的种传动形式。其主要的优点是传动准确可靠，可传递空间两轴之间的运动和动力适用的功率和速度范围广传动效率高工作可靠寿命长外廓尺寸小结构紧凑。齿轮传动的主要形式有外啮合和内啮合传动。在高空作业小车转台的结构设计中，转台若想能进行工作，必须要通过传动齿轮将下部连接的液压马达的输出功率传给转台。转台才可以带动作业臂正常起升及转向。故齿轮的计算是转台设计中的重要部分不可缺少，在此设计者将对下部传动齿轮进行设计。本设计所采用的传动形式为外啮合传动。由外啮合之后将所得的动力通过螺栓的联结传给上部转台的底板，来带动转台做相应的转动。根据液压马达的输出可知马达的输出转矩马达的输出转速为选转速为，由转台设计条件可知转台的转速为，故将齿数比选择为。由已知条件可得选择齿轮材料因载荷平稳，传递的转矩较小，小齿轮选钢，调质处理，齿面硬度为，大齿轮采用钢，调质处理，齿面硬度为。表表选择齿轮齿数和齿宽系数初定齿数为齿宽系数确定轮齿的许用应力根据两齿轮的齿面强度，由下图可得两轮的齿面接触疲劳强度极限和齿根弯曲疲劳强度极限分别为图接触疲劳强度极限图弯曲疲劳强度极限查相关手册可得安全系数有．齿面接触强度设计小齿轮所传递的转矩为液压马达的输出转矩是马达的输出转矩根据齿轮传动条件得载荷系数.查相关机械设计手册确定小齿轮的直径取为．确定模数和齿宽模数查下表有模数为的固选择的正确表齿轮的模数则齿宽．验算齿根的弯曲强度由设计手册可得齿形系数应力校正系数由计算可得两齿轮的轮齿的弯曲强度足够。．轮传动的几何尺寸两轮分度圆直径两轮的中心距两轮的齿宽按所选型号取为其他尺寸略。第三章转台的有限元分析.有限元方法的基础知识有限元法或称有限单元法是在当今工程分析中获得最广泛应用的数值计算方法。由于它的通用性和有效性，受到工程技术界的高度重视。伴随着计算机科学和技术的快速发展，现已成为计算机辅助工程和数值仿真的重要组成部分。在工程或物理问题的数学模型基本变量基本方程求解域和边界条件等确定以后，有限元法作为对其进行分析的数值计算方法的要点可归纳如下.将个表示结构或连续体的求解域离散为若千个子域单元，并通过它们边界上的结点相互联结成为组合体。.用每个单元内所假设的近似函数来分片地表示全求解域内待求的未知变量。而每个单元内的近似函数由未知场函数或及其导数在单元各个结点上的数值和与其对应的插值函数来表达此表达式通常表示为矩阵形式。由于在联结相邻单元的结点上，场函数应具有相同的数值，因而将它们用作数值求解的基本未知量。这样来，求解原来待求函数的无穷多自由度问题转换为求解场函数结点值的有限自由度问题。.通过和原问题数学模型基本方程边界条件等效的变分原理或加权余量法，建立求解基本未知量场函数的结点值的代数方程组或常微分方程组。此方程组称为有限元求解方程，并表示成规范化的矩阵形式。接着用数值方法求解此方程，从而得到问题的解答。从有限元法的上述要点可以得到有限元法的几个优点对于复杂几何构形具有很强的适应性，由于单元在空间可以是维二维或三维的，而且每种单元可以有不同的形状，同时各种单元之间可以采用不同的联结方式，因此工程中遇到的非常复杂的结构或构造都可能离散为由单元组合体表示的有限元模型对于各种物理问题的可应用性，由于用单元内近似函数分片地表示全求解域的未知场函数，并未限制场高空作业车的转台结构设计及有限元分析摘要导弹发射等。综上所述，在目前的高空作业车的生产水平上，改进高空作业车的工作性能，开发研制机动灵活技术含量高安全可靠的高空作业机械具有重大的意义。.高空作业车的组成高空作业车正常进行作业，需要工作机构金属结构动力装置与控制系统四部分。这四个部分的组成及其作用分述如下工作机构工作机构是为实现高空作业车不同的运动要求而设置的。高空作业车般设有变幅机构回转机构平衡机构和行走机构。依靠变幅机构和回转机构实现载人工作斗在两个水平和垂直方向的移动依靠平衡机构实现工作斗和水平面之间的夹角保持不变，依靠行走机构实现转移工作场所。高空作业车变幅是指改变工作斗到回转中心轴线之间的距离，这个距离称为幅度。变幅机构扩大了高空车的作业范围，由垂直上下的直线作业范围扩大为个面的作业范围。高空作业车变幅机构般采用液压油缸变幅。高空作业车的部分般指上车部分或回转部分相对于另部分般指下车部分或非回转部分做相对的旋转运动称为回转。为实现高空作业车的回转运动而设置的机构称为回转机构。它是由液压马达经减速器将动力传递到回转小齿轮上，小齿轮既作自转又作沿着固定在底架上的回转支承大齿圈公转，从而带动整个上车部分回转。有了回转运动，从而使高空作业车从面作业范围又扩大为定空间的作业范围。高空作业车在工作臂起伏时，工作斗与水平面夹角必须保持相对稳定，才能保证工作人员正常工作。平衡机构就是为了实现这功能。对于伸缩臂或混合臂型式的高空作业车，通常有自重平衡液压伺服缸平衡电液平衡几种方式。高空作业车的行走机构就是通用或专用汽车底盘。金属结构工作臂回转平台副车架车架大梁，门架支腿等金属结构是高空作业车的重要组成部分。高空作业车的各工作机构的零部件都是安装或支承在这些金属结构上的。金属结构是高空作业车的骨架。它承受高空作业车的自重以及作业时的各种外载荷。组成高空作业车金属结构的构件较多，其重量通常占整机重量的半以上，耗钢量大。因此，高空作业车金属结构的合理设计，对减轻高空作业车自重，提高作业性能，节约钢材，提高高空车的可靠性都有重要意义。动力装置动力装置是高空作业车的动力源。由于高空作业车采用汽车底盘作为行走机构，通常不再另外设置动力源，而是直接采用汽车底盘发动机作为整车的动力源。高空作业装置需要的功率不大，般约，而载重汽车底盘发动机的功率根据载重量不同从直到以上，且高空作业装置工作时不允许底盘行驶，因此底盘发动机的动力足以保证高空作业装置工作。因为高空作业装置需要功率不大，通常高空作业车采用变速箱取力方式，通过安装在底盘变速箱侧面的取力器取出发动机的动力，并驱动液压油泵向高空作业装置供油。取力系统中还设置控制装置，在底盘行驶时，取力器没有输出，液压油泵不工作，需要进行高空作业时，取力器输出，油泵工作。控制系统高空作业车控制系统是解决各机构怎样运动的问题。如动力传递的方向，各机构运动速度的快慢，以及使机构启动停止等。控制系统包括操纵装置执行元件和安全装置。当今的高空作业车全部采用电气液压操纵，因此控制装置包括各种液压操作阀，电控装置等，以实现机构的起动调速换向制动和停止。执行元件包括变幅用的液压油缸回转马达油泵等，用来推动结构件实现动作。安全装置包括各种传感器行程开关报警器液压锁止阀，用来检测危险工况保证工作安全。.本课题研究的意义高空作业车作为种工程机械设备，目前广泛应用在船舶建筑市政建设消防港口等行业，有着广阔的发展前景。本课题以徐州海伦哲工程机械有限公司研制开发“型高空作业车”为研究对象，对该车上的重要结构回转机构转台进行结构设计和有限元分析。高空作业车转台回转机构由液压马达回转减速器及回转发小齿轮回转支承等组成。进行回转时，液压马达输出动力，通过回转减速器减速后带动输出轴上的小齿轮旋转，小齿轮与回转支承的齿圈啮合，由于回转支承的齿圈与车架刚性连接，因而回转减速器带动与之相连的转台回转。转台是高空作业车的主要承载构件之，构造及受力复杂。转台结构的合理设计对高空作业小车在工作时有着极为重要的作用。转台传统的手工计算方法，通常是将转台底板作为固定，臂铰点轴孔受力的个简支悬臂梁来计算。般取几个截面来计算其强度刚度，计算复杂，且未考虑变幅集中力等载荷的影响，误差大，难以反映转台真正的受力状况。随着有限元理论的不断完善和有限元软件功能的不断提高，有限元法在工程实践得到越来越广泛的应用。以有限元方法为工具对转台进行强度和刚度有限元分析，其分析结果对产品开发设计具有指导意义。第二章高空作业车的转台的结构分析.高空作业车的转台总体结构设计回转平台，俗称为转台，它是构成轮式全回转起重机的三大承载结构件之。常见的转台形式有框架式单板加肋式单墙大箱式箱形立板式和箱形积木式等。转台结构为高空作业车组成的重要组成部分,属于金属结构部分在设计的过程中要综合考虑转台的结构大小转台的选材以及转台受到的力的大小。转台的组成转台的结构主要有底板转台的回转支承传动齿轮以及转台组成。底板不论转台采用何种结构，都必须具有很大的整体刚度，以保证它所承受的载荷能有效的传递，起重机可以平稳地工作。而转台底板的平面刚度则对保证回转支承的转动灵活及转台整体刚度起着至关重要的作用。在高空作业小车中底板放在固定转塔上。在此不做详细的介绍般均采用圆盘型结构。如下图图转台的底板转盘的大小通常根据设计者对转台设计的尺寸来确定，根据不同型号的作业小车所需要的不同结构的转台来设计底板的大小。二转台的回转支承转台的回转支承属于回转机构。回转机构由回转支承装置和回转驱动装置两部分组成。前者将起重机的回转部分