折叠臂式高空作业车设计

第1章绪论

1.1 前言

随着世界经济的大繁荣，各个行业都起了翻天覆地的改变，尤其最近几十年以来，世界各国都改变了自己的面貌，无论是在外表还是在社会内层。在这其间，社会的建设少不了各种机械，而在这些机械中，高空作业车的重要性不言而寓。

高空作业车之所以发挥着如此大的作用，跟其自身的特点是分不开的。高空作业车其结构紧凑、传递平稳、操作轻便、举升高，易于实现自动化控制；同时还具有机动灵活、转移速度快的特点。它特别适于从事消防、抢险救灾、施工、安装、维护等工作，广泛应用在电力、摄影、建筑、市政、机场、工厂、园林、住宅等场所。因此，近年来高空作业车发展很迅速，一举成了市政及其他部门主要的高空作业机械。

我国高空作业车技术的研究与国外先进水平相比还有一定的差距，还具有很大的研究空间，我们应该加大力度的研究此方面以拉近我国与国外的差距；同时，通过此次毕业设计，我可以将自己以前所学运用到设计中来，锻炼自己的动手能力和运用知识的综合能力，对我各个方面的提高将会起到很大的作用，是一次锻炼自己的很好的机会。

1.2国内外研究状况

1.2.1 国内现状

部分企业技术创新能力较差：部分企业不重视产品的更新和新产品的开发，产品几十年一贯制，品种规格单一、市场经营范围窄，使企业产品产量逐年下降，企业效益差。近几年，国外高空作业机械产品纷纷进入国内，如芬兰BRONTO公司、美国的JLG 、GENIN、UP-RIGHT, SNORKEI，SKYJACK等公司以及英国、意人利、丹麦的一些著名公司在国内都相继设立了办事机构，而且在大高度产品和特殊产品中仍然占有国内主要市场，如高空绝缘作业车、蜘蛛式大高度作业平台、自行式高空作业平台等。这些进口产品性能好、外观美，价格与国内产品相差不多，具有很强的竞争力。

缺乏高空作业车的专用底盘：高空作业车是由汽车底盘改装而成的，属于工程车辆范畴，长期处于重载状态，行驶距离短、车速慢，使用频率

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不高。为便于在各种街道行驶，要求体积小、轴距短，又因其重心高，要求底盘大梁低。使用的底盘与一般货车底盘有所不同，在汽车人梁两侧应力集中处都进行了加强，发动机功率比一般货车大，轮胎小而载荷大，部分底盘大梁前高后低，其它部分也作了适当的改进。我国到目前为止还没有高空作业车专用底盘，只能选择一般货车底盘。由于选择范围比较窄，给设计、选型带来许多困难，同样高度的高空作业车底盘往往比国外产品的底盘大一个档次，造成车身宽、轴距长，使整车外型又大又高，行驶也不灵活。

专一业化生产水平低的小作坊式企业较多：国内大部分企业以自主生产为主，专一业化生产水平很低，工艺落后、劳动生产率低。一些小公司、小作坊式企业纷纷生产高空作业机械，如在江苏、广东等地。一个地区就有数十家企业。这些小企业的产品产量少、质量差、价格低，严重冲击和影响着正常的市场销售。

1.2.2 国外现状

高空作业车在世界上已有近四十年的发展历史，发展非常迅速，随着世界整体工业水平及电子技术的大发展，技术水平提高很快，工业发达国家一般都有专门的研发机构，并且拥有很大的跨国公司和集团总营或兼营高空作业车，并形成了大批的配套件生产厂家。现已形成了一个完整的专业产品生产、研发体系。如美国的CROVE（格洛夫）、GENIE（吉尼），英国的COLES（西蒙）意大利的RICO（利高），芬兰的BRONTO（布朗托）公司等，并且它们各有侧重，如BRONTO侧重于高空消防车系列，COLES侧重于车载高空作业平台等。高空作业车发展到现在，其作业高度最高已达到72米（BRONTO公司生产）。不仅在作业高度上取得了很大的发展，综合现代工业水平的发展和应用，高空作业车在各方面都取得了巨大的发展，可靠性，安全性，舒适性，操作的方便、简单直接性等方面都有较大提高。由于电子计算机的普和发展，机、电、液一体化研究的进展，机械设计中更多地融入电子技术，国外各大公司竞相采用电脑（电子）操作系统，提高整机性能，减少整机液压元件的使用，降低整机体积及重量，提高操控的灵敏度，使机、电、液一体化的高空作业车的应用渐趋完善和成熟。

1.3 研究方向

课题开题之前，我查找大量的资料，发现高空作业设备主要有高空作业车（如图1-1）、高空作业平台（如图1-2），高空作业平台又分为自行式

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高空作业平台和牵引式高空作业平台。

图1-1 高空作业车图1-2高空作业平台高空作业车是由升降台和汽车配套改装的高空作业设备。其升降台利用车辆的直流电及引擎动力驱动升降。车辆本身具有行走功能，使得升降台有更好的灵活性和机动性，提高了高空作业的工作效率，能适应区域范围广、流动性大的高空作业。目前最高的达到了70多米。功能上也增加不少，比如增加照明设施，在载人的基础上增加了起重机的功能等。

自行式高空作业平台的动力来源为发动机和外部电源，和车载式高空作业平台相比不能长途行走，只能在固定区域内使用。和牵引车式高空作业平台相比，自行式高空作业平台具有自动行走的功能，移动不需要外部动力源，方便，快捷。其体积小可以在室内和狭窄地区使用。

牵引式高空作业平台的臂型结构与车载式类似，作业范围广、配合牵引车可以长距离连续使用，由于体积较大适合在相对空旷的环境下作业。底盘结构分为支腿型和无支腿型2种，支腿型的整机质量相对较小，无支腿型则需要在底盘上增加一定数量的配重，所以整机重量大。底盘结构比自行式高空作业车简单，无发动机和自动转功能。

由于高空作业设备向着功能全，作业范围大、起升高度高、载重量大的趋势发展，因此我这次毕业设计是设计高空作业车的工作装置。

1.4高空作业车组成

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：

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1.4.1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。

1.4.2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。

1.4.3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

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