（毕业设计全套）车载式高空作业平台的结构设计（打包下载）

同样，在伸缩臂回落时，上调平油缸伸出长度和下调平油缸被压回的长度相等。

通过以上简化之后，伺服油缸调平机构结构设计问题归结为较为简单的三角形问题，在定范围内降低了设计和工程实践的难度，经分析和实际验证，在以上设定条件下，可以实现工作斗的调平。

经过计算分析，在两根油缸长度变化过程中，两三角形与油缸相对应的角度相应产生的变化不能完全相等，而只能近似相等。

即伸缩臂变幅过程中，工作斗和地面之间的夹角始终在改变。

实际使用过程中，只要角度差值足够小，也就是工作斗摆动角度足够小，就完全可以满足工作要求。

对于工作斗摆动角度的限值，国内目前尚无标准要求，根据实际工况，设计中将工作斗与理论位置之间的最大允许偏角定为.。

考虑到伺服油缸平衡系统在安装和调整时，油缸的长度和理论值之间可能会有误差，因此设计的平衡三角形对油缸长度误差必须不敏感。

设计中设定指标为，由于油缸调定长度的偏差，使工作斗初始位置和理论位置间的角度偏差在范围内时，运动过程中工作斗摆动角度。

根据经验数据，确定伺服油缸调平三角形参数如图.。

根据要求，伸缩臂的变幅角度范围是。

图.调平机构几何参数.调平机构液压系统调平机构液压系统原理如图.所示图.调平机构液压系统原理当高空作业车在行驶状态时，伸缩臂不动作，因此下调平油缸处于静止状态，上调平油缸大小腔被平衡阀锁住，也无法运动，从而保证行驶时工作斗处于固定状态。

换向阀通常处于常闭状态，调平回路处于封闭状态，当伸缩臂变幅时，平衡阀锁住两油缸的液压油，防止外流，伸缩臂拉或压下调平油缸向外伸出或缩回，下调平油缸小腔或大腔被挤出的液压油打开平衡阀进入从动平衡油缸的小腔或大腔，使上调平油缸动作，上调平油缸大腔或小腔被挤出的液压油通过封闭回路回到下调平油缸的大腔或小腔，从而实现自动调平。

当作业车调平系统由于系统正常泄漏使在行驶状态工作斗不水平时，操作换向阀，当扳到上位时液压油打开平衡阀，再打开平衡阀进入上调平油缸的大腔，工作斗前倾或后仰当扳到下位时液压油打开平衡阀，再打开平衡阀进入从动平衡油缸的小腔，工作斗后仰或前倾，从而实现工作前的调平。

由于主动平衡油缸被工作臂压住，调平时不准运功，所以设计调平油缸和调节换向阀上的溢流阀压力时，应既能满足工作斗调平，又不能使下调平油缸抬起工作臂。

.本章小结本章主要详细介绍了工作斗调平机构的运动结构及原理，它可直接影响整车的结构性能和工作安全，在设计中占有重要作用。

其次介绍了调平结构的液压系统，本次设计采用的是液压伺服调平机构，它可以在伸缩臂进行变幅时，对工作斗进行调平，具有操作方便，安全性能高等优点。

液压油缸的设计计算高空作业车的升降功能主要由变幅机构完成，其中，变幅机构的主要组成部分是液压缸。

伸缩液压缸是联结节臂和二节臂铰点的液压缸，它主要控制伸缩臂的伸缩动作。

伸缩臂变幅液压缸是指基本臂与支架之间的液压缸，它主要用于控制基本臂的上升和下降动作，起主导作用。

以下，就主上伸缩油缸和伸缩变幅油缸进行设计计算。

.伸缩变幅油缸的结构伸缩油缸采用特殊的结构，其结构如图.示。

其中活塞杆端部集成块铰接于基本臂的后部，油缸缸体有杆腔侧的端部铰接于二节臂的后部。

为了方便对油缸供油，将活塞杆设计成双层套管的形式，其中内层管路通过活塞与伸缩油缸的无杆腔相通，形成无杆腔油路活塞杆外层与内层管路的间隙形成与油缸的有杆腔相通的油路。

这两个油路分别通过活塞杆端部的集成块与系统供油回油油路连接，另外油路中安装有平衡阀，防止由于配管或输油软管等破裂引起伸缩臂坠落。

当伸缩臂缩回，即系统向伸缩油缸无杆腔供油时，平衡阀可以调定其控制油路的开启压力，为伸缩油缸无杆腔提供定的背压，使伸缩臂平稳缩回，防止产生爬行现象或者在伸缩臂变幅角度度以下时伸缩臂的自然伸出现象。

.端部集成块.活塞杆.活塞.缸体图.伸缩油缸结构示意图.伸缩变幅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。

确定液压缸类型和安装方式将缸体固定，活塞杆运动，查机械设计手册表.液压缸的安装方式，选择合适的安装方式。

考虑机构的结构要求，伸缩臂起升下降时液压缸的活塞杆进行伸缩实现运动需求。

查表.液压缸的安装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，满足伸缩臂动作要求。

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液压缸内径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计算公式式中液压缸内径液压缸推力选定的工作压力。

其中的计算过程如下当高空作业车伸缩臂与转台处于如下状态时，如图.。

伸缩臂液压缸所受的力最大。

此时，臂与转台夹角为。

图.伸缩臂与转台最大夹角图把上下臂当成个整体，将所受力对伸缩臂与转台交点点取矩，得.其中上臂自重，由计算为。

高空作业车吊篮最大承受力，由计算知为。

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.。

已知上下臂夹角为，上臂长为.，下臂长为.，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伸缩臂受力如下图.所标示。

图.伸缩臂尺寸由此计算得。

将所得数据代入公式.得将，代入式.，得查机械设计手册表.，如表给出的缸筒内径尺寸系列圆整成标准值。

表液压缸内径尺寸系列摘自即取。

活塞杆直径的计算根据速度比的要求来计算活塞杆直径.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，机械设计手册表.取液压缸的往复运动速度比为.，表.查得.将代入式.得查机械设计手册.，如表液压缸活塞杆外径尺寸系列摘自表液压缸活塞杆外径尺寸系列摘自取液压缸活塞杆外径尺寸如下液压缸行程的确定首先计算伸缩臂升至最大角时，伸缩臂铰点与底盘铰点之间的距离。

由计算得伸缩臂升至最大角时，下臂铰点与底盘铰点之间的距离为。

查机械设计手册表.液压缸活塞行程第系列，由以上条件取值如下。

液压缸结构参数的计算缸筒壁厚的计算按薄臂筒计算.式中液压缸缸筒厚度试验压力。

取，即。

液压缸内径刚体材料的许用应力取。

代入式.中，得缸体外径的计算.代入数据得查机械设计手册表.取液压缸外径为。

.本章小结本章内容主要是关于伸缩变幅液压缸的选型和计算。

首先详细介绍了伸缩变幅油缸的结构及运动机理，然后根据伸缩臂运动范围确定油缸的类型和安装方法，最后根据受力进行设计计算，得到油缸外径。

结论与展望.结论本文对最大作业高度为米的混合臂高空作业车进行研究，重点论述了伸缩臂副车架调平系统等混合臂高空作业车关键部分的设计计算方法和设计思路，在对结构件进行设计计算时，分别采用了传统解析法和有限元方法，并对两种设计方法进行了对比分析。

按照这方法和思路进行了设计，进行了产品试制，并对样机进行了试验分析，通过试验和分析验证了设计方法和思路。

通过以上研究分析得到如下结论伸缩臂结构最危险的工作状态是工作臂全部伸出并在其最大允许作业幅度时。

对三节伸缩臂结构来说，最危险截面在二节臂上，其位置在二节臂和节臂头部搭接滑块处。

工作臂失效的重要原因是结构件的局部失稳。

工作臂全伸时会产生较大的挠曲变形，对工作参数和工作臂受力产生较大影响。

在计算副车架，考虑车架的扭转刚度和支腿横梁的弯曲刚度得到的计算结果较将车架支退简化为刚体模型得到的结果更为准确，和实际情况更为接近。

副车架较大应力部位是转台座圈与上盖板连接处周围活动支腿与固定支腿搭接处，后者为最大应力发生处，也是最危险的地方。

通过对伺服液压油缸调平系统的机械机构液压系统的分析，得出此系统可以满足伸缩臂高空作业车工作斗调平的工程要求，将伺服液压油缸调平系统和平行四变形机械调平系统结合，可以解决混合臂高空作业车的调平问题，具有结构简单，调平可靠的优点。

本课题提供了种混合臂高空作业车的设计方案，解决了控制系统工作机构金属结构等关键问题的设计方法。

而且通过试验分别验证了各部分的设计结果，获得了较为满意的工作性能，为国产混合臂高空作业车的研制生产提供了设计方法。

.展望本文结合车载式高空作业车在研发生产过程的实践和体会，经过理论计算结果同产品样车检测结果的对比分析，提供了三节伸缩臂式高空作业车的设计方案，解决了控制系统工作机构金属结构等关键问题的设计方法。

而且通过产品样车试验分别验证了各部分的设计结果，获得了较为满意的工作性能，为我国今后车载式高空作业车的研制生产提供了设计方法。

致谢经过十六周的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为个本科生的毕业设计，由于缺乏相关设计经验，难免有许多考虑不周全的地方。

本论文是在黄敏老师和朱启兵老师的积极鼓励和精心指导下完成的。

在此对导师的悉心指导致以最衷心的感谢！在这里首先要感谢我的指导老师。

指导老师平日里工作繁多，但每个阶段都会组织我们集合并布置相关的任务，解决我们在各阶段设计中遇到的难题，包括查找资料，到确定设计草案，中期检查，后期图纸的设计，论文的修改等各个方面都对我们进行了悉心的指导。

即使我的设计比较复杂，但是指导老师仍然很耐心的跟我讲解细节方面的问题。

指导老师严谨的工作态度深深的感动了我，这对我以后学习和工作的态度产生了积极的影响。

能够顺利的完成毕