毕业设计-高空作业车抬升液压支架设计.doc

摘要 本设计主要以小型折叠式高空作业车上、下臂结构为研究对象，对上、下臂进行结构和该车上的液压系统进行设计。主要分两部分进行阐述，第一部分：根据高空作业车的最大作业高度10米，在满足作业高度的前提下，进行高空作业臂的结构设计：首先根据工作载荷使用要求选择作业臂材料的类型；其次根据最大作业高度确定上、下臂的长度；再经过受力分析利用强度来确定臂的截面尺寸及油缸的铰接位置；进而校核强度、刚度、稳定性，查看作业臂的尺寸是否符合要求。对施加均布载荷和约束，进行结构的强度和刚度分析，确定危险截面或危险点的应力分布及变形。最后画出作业臂总装图及上、下臂零件图。第二部分：液压控制部分主要是指控制上下臂变幅运动的液压缸。文中详细记录了高空作业机构上臂液压缸和下臂液压缸的设计过程。在确定液压系统元件参数的基础上，完成了液压传动系统的设计计算，并作出液压系图。关键词 高空作业车；结构设计；液压传动系统设计；液压缸AbstractIn this paper, to " high-altitude vehicles", under the arm to study the structure of the upper and lower arm to the vehicle structure and the design of the hydraulic system. Mainly conducted in two parts on, high-altitude vehicles under one of the largest 10 meters high degree of operating, to meet the high degree of operating under the premise of a high-altitude operations arm of the structural design: First, the use of operating arm asked to choose the type of material and secondly in accordance with the largest Operating highly determined, under the arm length; another use of force analysis to determine the strength of the arm section size and location of the fuel tank of the hinged; further strength, stiffness, the stability of checking to see whether the size of the operating arm to meet the requirements . To impose uniform loading and constraints, structural strength and stiffness analysis, risk or danger point cross-section of the stress and deformation. Finally draw operating arm and hand, arm parts under the plans. And hydraulic control of the mainly refers to control the movement from top to bottom arm Change hydraulic cylinders. In a detailed record of the agencies operating at high altitude upper arm hydraulic cylinders and hydraulic cylinders under the arm of the design process. In determining the parameters of the hydraulic system components, based on the completion of the hydraulic system design and calculation.Key words high-altitude vehicles structural design hydraulic system design hydraulic cylindersII目 录第1章 绪论11.1高空作业车的概况及其发展方向11.2 高空作业车的组成11.2.1 工作机构21.2.2 金属结构21.2.3 动力装置21.2.4 控制系统31.3 折叠式高空作业车的概况31.3.1整机结构简介31.3.2高空作业臂41.3.3 作业车作业状态主要技术参数41.4 课题的提出51.5 本课题所要研究的具体任务51.6 本课题研究的意义6第2章 高空作业车的结构设计72.1 材料的选择72.2 计算上、下臂的长度82.3 确定油缸铰点的位置92.3.1 确定上臂油缸铰点的位置92.4 上臂截面尺寸的确定92.4.1 对上臂进行受力分析92.4.2 计算上臂截面尺寸102.4.3 对上臂进行强度校核122.5 下臂截面尺寸的确定152.5.1 对下臂进行受力分析152.5.2计算下臂的截面尺寸162.5.3对下臂进行正应力校核172.6 连接处销轴尺寸的确定20第3章 液压系统设计213.1 液压系统的构成213.2液压系统设计概述213.3 设计依据213.4 主要机构简述213.5 主要工作机构液压回路的设计223.5.1 高空作业车变幅机构液压回路设计22第4章 高空作业部分液压系统的设计计算244.1上臂油缸的设计244.1.1 确定液压缸类型和安装方式244.1.2 确定液压缸的主要性能参数和主要尺寸244.2下臂油缸的设计计算284.2.1 确定液压缸类型和安装方式284.2.2确定液压缸的主要性能参数和主要尺寸29结论34致谢35参考文献3636第1章 绪论1.1高空作业车的概况及其发展趋势 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。高空作业装置包括高空作业臂、动力系统、液压系统、电气系统还有操纵装置等部分组成。 现在的高空作业装置具有操作平顺、工作稳定、自动调速、安全可靠等优点，大大提高了空中作业的工作效率。高空作业车又称登高平台消防车，广泛用于建筑、市政、电讯、机场、工厂、园林、住宅等场所，从事消防、抢险救灾、施工、安装、维护等工作。高空作业车按工作臂的型式，有四种基本型式，分别为：垂直升降式、折叠臂式、伸缩臂式和混合臂式。垂直升降式高空作业车的升降机构只能在垂直方向上进行运动。它的主要特点是结构简单，承载能力强，但作业范围小，作业高度低，这种结构型式应用比较少。折叠臂式高空作业车工作臂之间的连接全部采用铰接型式，所以国外又把它叫做铰接式高空作业车。折叠臂高空作业车结构适合于较低作业高度的车型，如要加大作业高度，必然要增加臂长或增加工作臂数量，增加臂长会使作业车体积庞大，降低灵活性；增加工作臂数量会造成操作繁琐，安全性降低。伸缩臂式的高空作业车在行驶状态时，工作臂缩回套叠，工作时伸出，可以有效增大作业高度，同时具有工作效率高、操作简单、动作平稳等特点。混合臂式高空作业车工作臂之间既有铰接，也有伸缩，是折叠臂式和伸缩臂式高空作业车的结合，它综合了两种结构型式的优点，工作性能最好，但结构也最为复杂。高空作业车利用汽车底盘作为行走机构，具有汽车的行驶通过性能，机动灵活，行驶速度高，可快速转移，转移到作业场地后能迅速投入工作，因此被越来越多的应用在工程建设、工业安装、设备检修、物业管理、航空、船舶、石化、电力、影视、市政、园林等许多行业，是近几年来国内发展最快的专用汽车产品之一。高空作业车是高空作业机械在工程起重机械基础上发展起来的，高作业设备广泛应用在建筑、消防等行业。随着高空作业车作业高度越来越高，振动所导致的大幅度摆动，严重的影响了定位的准确性，降低了工作效率，加之高空摆动给人的安全感极差，也降低了设备的宜人性，间接的影响了工作效率。因此对高空作业车进行动力研究，有重要意义。目前国内生产的高空作业车几乎全部是折叠臂型式的，有更大的市场需求。1.2 高空作业车的基本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：1.2.1 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。高空作业车一般设有变幅机构、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一个面的作业范围。高空作业车变幅机构一般采用液压油缸变幅。高空作业车的一部分（一般指上车部分或回转部分）相对于另一部分（一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一定空间的作业范围。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一功能。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。1.2.2 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一半以上，耗钢量大。因此，高空作业车金属结构的合理优化设计，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。1.2.3 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，一般约 10-20kw，而载重汽车底盘发动机的功率根据载重量不同从 50kw 一直到 150kw 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。1.2.4 控制系统高空作业车控制系统是控制和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。1.3 小型折叠式高空作业车的发展概况1.3.1 整机结构简介折叠式高空作业车采用的工作装置为液压驱动。高空作业车辆升降机构的稳定可靠是实现安全作业的必要条件之一,这类设备的升降机构大多采用臂式(如市政工程车辆、汽车起重机、飞机除冰车等)或剪式(如飞机食品车、残疾旅客登机车等) 升降机构,采用液压缸作为升降驱动力,液压缸需要随升降机构运动,因此液压缸与液压主回路须使用液压胶管连接。此时液压缸既作为升降时的动力,又作为施工作业时升降机构的支撑构件,因此液压缸及其连接管路对于整个系统安全起着非常重要的作用。高空作业车是以反复循环的方式完成设备安装的作业车。高空作业车主要由高空作业臂、工作平台、起升机构、动力系统、液压系统、电气系统等六部分组成。整车外形图如图 1-1。 图1-1 GKZ型高空作业车外形图图1-2 GKZ型高空作业车外形尺寸图1.3.2高空作业臂高空作业臂包括上臂和下臂,上臂头部有工作平台。行驶状态时，两节工作臂折叠在一起；进行高空作业时，两节工作臂分别由上下臂油缸举升伸展至一定角度，将工作人员送至工作位置。上臂和下臂间通过水平销轴铰接，铰接处设有专门的滑动轴承，以保证工作臂转动时阻力小，运动平稳。该高空作业车采用折叠式工作臂结构，工作装置为液压驱动。工作臂为2节折叠臂。具有操作简便，稳定性好等特点。其组成主要是高空作业臂，如图1-2所示。高空作业臂包括上臂2和下臂1，上臂头部有工作平台6。行驶状态时，2节工作臂折叠在一起；进行高空作业时，2节工作臂分别由上下臂油缸4举升伸展至一定角度。上臂和下臂间通过水平销轴铰接。如图1-2图1-3 作业臂示意图1基本臂(下臂) 2上臂 4上臂油缸6工作平台1.3.3 作业车作业状态主要技术参数作业车的技术参数如下表1-1所示：表1-1作业车作业状态主要技术参数项 目单位数据最大抬升重量kg1000最高抬升高度m10抬升速度m/s11.4 课题的提出本课题以“GKZ14高空作业车” 为研究对象，对该车的作业臂结构、液压系统进行设计。该型作业车的作业臂有上臂、下臂组成，下臂与底座铰接，上臂头部有工作平台。上、下臂通过伸缩油缸调节臂的举升高度。传统的力学方法设计是：根据高空作业的需要，在满足升降高度的前提下，进行强度、刚度、稳定性的校核，确定截面尺寸。为保证安全，设计过程中安全系数较大，造成质量偏大，成本增加等问题。在车辆在行驶过程中，由于臂重较大，产生多起车架断裂现象。由于伸降臂在作业时位于十几米甚至几十米的高空，事关人身安全，因此需要有一种较准确的设计计算方法，既能满足设计要求，又能减轻臂重，降低成本。液压系统设计在高空作业车的设计里占重要地位，例如起重工件装置主要由变幅机构组成，这一机构靠液压系统驱动，实现作业要求。液压系统元件的类型可分为动力元件，控制元件，执行元件，辅助元件等。随着经济技术的快速发展，国内外起重机市场和高空作业车市场对这两种产品的需求越来越大，将产生巨大的社会经济效益。本研究课题，将以高空作业车升降臂结构以及液压系统为对象，根据作业高度和液压驱动部分进行结构设计，得出一种较为准确的设计方法.1.5 本课题所要研究的具体任务本课题主要研究工作如下：(1)进行大量的调查研究，收集整理资料，根据作业车的工作特点和受载状况，制定作业臂设计方案和液压缸的基本参数设计。(2)根据受载状况原始数据对作业臂进行结构设计，作业臂由上臂、下臂和升降油缸等组成，设计中要确定上、下臂的长度，油缸铰点位置，作业臂截面尺寸，确定液压缸类型和安装方式，确定液压缸的主要性能参数和主要尺寸。(3)在实际计算中对上下臂施加载荷和约束，进行结构强度和刚度分析，确定危险截面或危险点的应力分布及变形。(4)根据分析结果，找出支架结构设计和液压系统中的不合理因素，提出改进方案，并对改进后的结构和性能进行分析，对两种分析结果进行比较。画出作业臂总装图及上下臂零件图，液压系统图以及液压缸零件图。(5)在上述分析研究的基础上进行总结，得出上、下臂在结构设计、铰点位置的确定、液压缸类型和安装方式、液压缸的主要性能参数和主要尺寸等方面的可靠数据，为同类型产品的结构设计和改造提供了科学的理论依据。1.6 本课题研究的意义通过本课题的研究，掌握折叠式高空作业车作业臂的结构设计理论和分析方法，得出较为准确的设计方法从而达到优化结构、减轻自重、提高可靠性的目的，为研制高空作业车奠定基础。与此同时液压系统设计在整个高空作业车的设计里具有重要的意义，它使整个机器实现自动化。其中安全性等方面的考虑，设计更是减少了故障的发生，相当程度上确保运行该高空作业车的工人的安全。第 2 章 高空作业车的结构设计2.1 材料的选择金属结构是指由扎制的型钢和钢板作为基本元件，按照一定的结构组成规则用栓接、铆接或焊接的方法连接起来，用于承受一定的载荷。为保证高空作业车能在工作环境恶劣、载荷变化复杂、不允许产生塑性变形和人为的不文明操作等因素下能安全、可靠地工作对其金属结构规定如下计算原则：(1) 金属结构工作级别按结构件中的应力状态（名义应力谱系数）和应力循环次数（应力循环等级）分为A1-A8八级。(2) 金属结构计算应采用许用应力法。(许用正应力和许用切应力)(3) 金属结构应进行强度、刚度和稳定性计算，并满足其规定的要求。(4) 金属结构应按三类载荷情况进行疲劳强度、刚度和稳定性计算。第I类-按正常工作时的等效载荷进行疲劳强度计算。对A6A8工作级别的起重结构必须进行疲劳强度计算，对A1-A5工作级别的起重机结构，一般可不进行此项计算。第II类-按工作时的最大的载荷进行强度和稳定性计算。第类-按非工作时的最大载荷或工作时的特殊载荷进行强度和稳定性的验算。(5)对三类载荷情况分别规定了不同的许用应力。 表2-1 许用应力计算公式载荷组合种类安全系数拉伸、压缩、弯曲、许用应力剪切许用应力组合InI=1.5组合IInII=1.33组合IIInIII=1.15注：表中屈服点应按选取的钢材厚度取不同的值由此确定作业臂的材料：根据选材原则及规定，主要选用Q235钢板，其主要特点是机械强度、韧性和塑性，以及加工等综合方面的性能好，价格较低。钢板的厚度t=4mm。其屈服强度是:=235Mpa.由于工作时应按最大的载荷进行强度和稳定性计算-结构应按第二类载荷情况进行疲劳强度、强度和稳定性计算。 所以由表1-1可得安全系数是： nII=1.33 Q235钢板的屈服强度是:=235Ma 许用正应力是：= 许用切应力是：=2.2 计算上、下臂的长度如图2-1 所示作业臂的仰角是指上臂与水平线之间的夹角用字母来表示，它可从0º到80º，为便于对吊臂端部进行操作，仰角可为-3º，作业臂实际作业时通常在30º75º范围内。设计时仰角取75º，在图2-1中，起升高度AC=8.5。上臂：L1=AB下臂：L2=BC则由三角关系有：ABsin75º+BCsin75º=8.5 即: (L1+L2) sin75º=8.5 L1+L2=8.5/sin75º L1+L2=8.21 式(2.1)由于上臂的头部有工作台，所以在上臂头部应留有一定的余量装工作平台，故上臂长必须大于下臂长即：L1>L2 式(2.2)由式2-1和式2-2可以取上臂L1=4.20,下臂L2=4.01。图 2-1作业臂最大仰角2.3 确定油缸铰点的位置EF是上臂油缸，GH是下臂油缸。图 2-2油缸工作铰点2.3.1 确定上臂油缸铰点的位置取BE=300mm BF=500mm则由三角关系可得: = =599807.6mm 即 EF=774mm2.3.2 确定下臂油缸铰点的位置取HC=350mm，CG=450mm，由三角关系可得: =243472mm即 HG=493mm2.4 上臂截面尺寸的确定2.4.1 对上臂进行受力分析图2-3所示是上臂工作到水平位置时的受力图,此时上臂受到的力最大图2-3 上臂弯距图可列公式: 则: 300=9.83900 F2=127.4KN又由可得: +F=F2 F1=127.4-9.8=117.6KN如上图所示的弯矩图:则可得最大弯矩是 Mmax=9.83.9=38.22KN.m而梁所需的截面系数， =再将求出来的梁所需的截面系数W值代入式(2.4)。2.4.2 计算上臂截面尺寸(1)上臂梁高h的确定图2-4 梁的截面图按强度条件： 式(2.3)式中 W-梁所需的截面系数，;M-梁的最大弯矩；-所用钢材的许用应力；、-钢板的厚度，设计时钢板的厚度一样=4mm因=则上式可简化为: 式(2.4)因此把计算所得的截面系数和可得上臂高 (2)上臂梁宽b的确定图2-5 上臂的截面结构图如图所示：=4mm 则: 按整体稳定性条件: 按局部稳定条件: Q235钢 即: 则取: 由图可得: 2.4.3 对上臂进行强度校核 上臂梁的尺寸确定后应对其进行强度、钢度和整体稳定性效核,不满足时应进行修改。(1)正应力校核 静强度效核公式：正应力 式(2.5) F-梁所受的力（N） A-截面积（） 切应力 式(2.6)Fs-梁所受的剪力（N）-钢板厚度(m)Iz-梁对Z轴的惯性矩()图2-6 上臂剪力图在截面BE所受的正应力是: 式(2.7) 梁的截面积是: =0.18×0.158-0.172×0.15 = 则: 在截面AE所受的正应力是: 式(2.8)则: 在截面BE所受的切应力应是: 式(2.9)计算Z轴惯性矩Iz:图 2-7 上臂的惯性矩图如图所示建立坐标系：矩形对Z轴的惯性矩是：则惯性矩：所以此题的惯性矩为： (2)把和切应力效核公式:则：切应力是 在截面AD上所受的切应力是: 式(2.10)把和代入式(2.10)则: 切应力是所以上臂的正应力和切应力符合要求。(3) 对上臂进行整体稳定性验算箱型组合梁通常刚度很大,若梁的高宽之比,则梁的整体稳定性不需验算。所以则不需要整体稳定性不需验算。从以上对上臂的验算可得上臂尺寸的选择符合要求。2.5 下臂截面尺寸的确定2.5.1 对下臂进行受力分析 图2-8所示是下臂工作到水平位置时,此时下臂受力最大，由此来计算梁的受力情况。图2-8 下臂的受力图把上图分解后计算各个力的大小力图2-9 上臂受力图计算上臂的自重FG钢板每平方米面积的理论质量,不同厚度的钢板(密度为7.85)的每平方米理论质量按下列公式计算： 式(2.11)式中 G-给定钢板厚度下的每平方米重量,kg/m-钢板厚度=4mm-钢板密度7.85所以 (M=L1=4.2m)所以自重是: 由上图可得: 即: 对下臂进行受力分析如下图图2-10 下臂的弯距图 即力FB与力FB大小相等方向相反。所以 所以 如上图所示的弯矩图:则可得最大弯矩是而梁所需的截面系数， =2.5.2 计算下臂的截面尺寸再将求出来的梁所需的截面系数W值代入式(2.2)可得 图2-11 下臂的截面图如图所示：=4mm(和上臂的厚度一样) 则: 按整体稳定性条件: 按局部稳定条件: Q235钢 即: 可取: 由图可得: 2.5.3对下臂进行正应力校核下臂梁的截面尺寸确定后应对其进行强度、钢度和整体稳定性,不满足时应进行修改。其计算方法和计算公式和上臂一样，计算公式是式(2.5)和式(2.6)。(1)效核正应力图2-12 下臂的剪力图在截面CG上所受的正应力是: 式(2.12) 梁的截面积是: 则: 在截面AD上所受的正应力是: 式(2.13)则: (2)效核切应力在截面BD上所受的切应力应是: 式(2.14)计算Z轴惯性矩Iz:图2-13 惯性矩图如图所示建立坐标系，见图2-13惯性矩图矩形对Z轴的惯性矩是： 则惯性矩： 所以此题的惯性矩为： 把和切应力效核公式:则：切应力是 在截面AD上所受的切应力是: 式（2.15）把和代入式（2.15）则: 切应力是 所以下臂的正应力和切应力符合要求。（3）对下臂进行整体稳定性验算箱型组合梁通常刚度很大,若梁的高宽之比（图2-11）,则梁的整体稳定性不需验算。所以则不需要整体稳定性不需验算。从以上对下臂的验算可得上臂尺寸的选择符合要求。2.6 连接处销轴尺寸的确定确定销轴的基本参数：公称直径，总长度根据高空作业车上下臂的结构可以确定其尺寸，按机械设计手册2表6.3-61 销轴（摘自GB/T882-2000），选定=50mm，总长度=200mm、材料为35钢、热处理硬度2838HRC、表面氧化处理的A型销轴。确定其相关尺寸：max=70mm，=10mm，r=1.5mm，c5mm第3章 液压系统设计3.1 液压系统的构成 折叠式高空作业车工作装置为液压驱动。该系列车分为底盘（简称下车）和高空作业装置（简称上车）两大部分。底盘的作用在于转移整机装置的作业场所，在高空作业时用于支承上车，保持整机的稳定。高空作业装置主要由变幅机构组成， 变幅机构属于高空作业装置部分，这机构靠液压系统驱动，实现作业要求。液压系统元件按构成类型可以分为动力元件、执行元件和辅助元件等。在此次液压系统设计过程中，将构成作业车主要工作机构的液压回路主要是变幅机构。上下吊臂的变幅由液压缸控制,在此次设计中主要是对这部分进行液压设计，而支腿是用于支撑整机，同时调整整机平衡，支腿收放部分的液压设计在此次设计中不加以考虑。3.2液压系统设计概述 液压系统有传动系统和控制系统之分,本次设计中所说的系统设计主要是针对传动系统设计而言,主要是确定整个高空作业车的液压回路,以及其间主要执行元件、控制元件等的主要尺寸和基本性能参数。其实从结构组成和工作原理来看，传动系统和控制系统并无本质上的区别，仅仅一类以传递动力为主，追求传动特性的完善，其执行元件用来驱动某个控制元件的操纵装置（例如液压泵、液压马达的变量机构、控制阀的阀心等）而已。因此，传动系统的设计内容和方法只需略做调整，即可直接用于控制系统的设计。 系统的设计除应满足主机要求的功能和性能外，还必须考虑符合质量轻、体积小、成本低、效率高、结构简单、使用维护方便等一般要求及工作可靠这一特别重要的要求。 系统设计的出发点，可以是充分发挥其组成元件的工作性能，也可以是着重追求其工作状态的绝对可靠。前者着眼于效能，后者着眼于安全；实际的设计工作则常常是这两种观点不同程度的组合，考虑具体要求不同而有所侧重。3.3 设计依据 依据机械设计手册5里液压传动系统设计步骤和方法，对折叠式高空作业车液压传动系统进行设计。3.4 主要机构简述(1)高空作业工作臂 高空作业工作臂包括上臂和下臂。行驶状态时，两节工作臂折叠在一起，进行高空作业时，两节工作臂分别由上下臂油缸举升伸展至一定角度，将工作人员送至工作位置。上臂和下臂、下臂和转台铰接处设有专门的滑动轴承,保证工作臂转动时阻力小,运动平稳。(2)工作平台（工作吊篮） 工作平台的作用是将高空作业人员和必要的工具送至空中，并作为工作人员空中作业的场所。折叠式车型的工作平台采用钢管焊接框架结构，周围设有护栏，右侧护栏开有侧门，方便人员进出，平台底板采用防滑的花纹铝板，平台周圈下部设有护围，防止工具和其它物品掉落。(3)动力系统 折叠式作业车高空作业动力源为底盘发动机，其动力由取力器从底盘变速箱取出。取力器和变速箱之间的动力传递由机械式操纵系统控制，平时取力器与变速箱取力齿轮处于断开状态，当进行高空作业时，操纵拉杆使取力器的滑移齿轮与变速箱的输出取力齿轮啮合，取力器输出轴带动油泵工作，从而将发动机的机械能转为液压能，为系统提供动力。 在行驶状态时，务必将取力器脱开。(4)液压系统 液压系统采用定量齿轮泵供油，系统工作压力为16MPa，油路中设有安全溢流阀，保证系统安全。 液压系统通过电液比例流量阀对工作臂油缸供油，供油量大小由比例阀控制，输出流量和负荷变化无关，可使系统达到稳定的工作速度，并且能够实现无级调速。系统工作压力由电磁溢流阀调定。3.5 主要工作机构液压回路的设计3.5.1 高空作业车变幅机构液压回路设计(1)动作分析行驶状态时，两节工作臂折叠在一起，进行高空作业时，两节工作臂分别由上下臂油缸举升升展至一定高度，将工作人员送至工作位置。上臂和下臂、下臂和转台铰接处均设有专门的滑动轴承，保证工作臂转动时阻力小，运动平稳。(2)液压回路设计：图3-1液压回路1 上臂液压缸2下臂液压缸 3平衡阀 4三位四通电磁换向阀5单向节流阀6压力表7单向阀8液压泵 9过滤器 10 油箱电磁换向阀：电磁换向阀借助于电磁铁吸力推动阀心动作来改变流液流向。平衡阀：可使运动速度不受载荷变化的影响，保持稳定，附加的单向阀功能，密封性好，在管路损坏或制动失灵时，可防止重物自由下落造成事故。以下简述动作分析过程： 因为上下臂的液压设计很相似，所以分开分析。先看左边液压缸的控制过程。如上图所示，当电磁换向阀置于左位时，油液经过左边单向节流阀的单向阀部分到达平衡阀，再经过平衡阀到液压缸的左腔，推动活塞杆向外运动。而右腔的油液则从右边的平衡阀到右边的节流阀再流出。当电磁换向阀置于右位时，油液经右边的单向节流阀和平衡阀到达液压缸的右腔，推动活塞杆向左运动，左腔的油液经左边的平衡阀和单向节流阀流出。当电磁换向阀处于中位时，液压缸不运动。 右边液压缸的控制过程如上。 第4章 高空作业部分液压系统的设计计算高空作业部分主要由变幅机构构成，其中，变幅机构主要是指上下臂液压缸。上臂液压缸是联结上臂和下臂铰点的液压缸，它主要控制上臂的上升，下降动作。下臂液压缸是指下臂与支架之间的液压缸，它主要用于控制下臂的上升和下降动作。以下，就主上臂油缸，下臂油缸进行设计计算。4.1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，查5如表23.4-3，选定系统工作压力为P=16Mpa。4.1.1 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5表37.75,选择液压缸类型为单杆活塞式双作用液压缸。下图为单杆活塞式双作用液压缸示意图：图4-1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。将缸体固定，活塞杆运动，查机械设计手册5表37.76 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，上臂起升、下降时液压缸的活塞杆进行伸缩实现运动需求。查表37.76 液压缸的安装 (P37-179)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。4.1.2 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，包括液压缸的内径D，活塞杆直径d和液压缸行程s等。(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 式（4.1）式中 -液压缸内径（m）； -液压缸推力（KN）; -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4-2。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4-2