沈阳工程学院毕业设计（论文） 桅杆式高空作业车设计 PAGE 2 PAGE I 摘要 高空作业机械根据其底座是否有动力，主要分成了两类——高空作业平台和高空作业车。而高空作业机械大多数都用在室内外的各种高空作业项目，如电缆、电话线路、网络线路的架设、维护，路灯的安装、维护以及运用于大型建筑的外墙或内部大厅等较高处的清洁、装修、粉饰等。 普通的车载高空作业平台一般会用折臂式结构或直升式结构作为它的升举机构，虽然它作为目前来说我国生产和使用最多的高空作业机械，但他庞大的外形和极大的自重，以及它汽车的底盘都让它只能在比较空旷的地带如：宽阔的马路、码头、机场等大型工作地点工作作业。然而在比较狭小的工作地点，例如室内、小巷、工地内部、厂房内等空间存在限制的地方的作业仍需要工人使用梯子亲自攀爬完成，危险性高，效率低下，因为急需一种不需要很大的空间展开的高空作业机械，来解决该问题。 桅杆式高空作业车改善了以上问题。它所需铺设空间小、整车重量轻、而且简单易操作维修方便。适用于空间较小的工作场合，能够在居住小区、矿区、厂区、空间不大的街巷等比较狭窄道路上的高空作业；很小的占地面积使其能适用于作业空间狭小的地点和墙角作业，合理的支撑系统可通过标准门并能够进入货梯；安全可靠，能极大地提升工作效率并且降低工作成本。 桅杆式高空作业车的底盘部分和桅杆部分是我设计的主要内容。桅杆式高空作业车作业时主要由桅杆、底盘、及支脚来承受整车、工作人员、工作工具以及各方向可能受到的外力干扰。所以桅杆及底盘部分的选材和结构设计对整车设计，以及整车运行都具备极其重大意义。 本次设计主要是通过现场测绘的方式来进行设计，通过现场对吉尼和北京某型高空作业车底盘有关数据的测绘确定本次设计所需参数，并用Pro/ENGINEE软件进行实体建模且对其主要性能及各零部件强度进行校核，其均满足高空作业要求。 关键词 高空作业车，Pro/ENGINEE实体建模，性能分析，强度校核 Abstract Aloft working machinery includes two categories，they are aerial work platform and aerial car. It is widely used for the decoration of public buildings, workshops, stadiums, station, wharf, hall of such buildings cleaning maintenance metope，indoor equipments and structure of high installation and maintenance, television camera, erection and lamp installation and maintenance wires etc. At present the production and use of mostly on-board aerial work platform, mainly adopts steel folding boom type or helicopter structure,and the great vehicle chassis is also large, therefore, more commonly used in road is wide on the main cities. While in urban residential area, mines, such narrow side of the road are mostly by aerial work, with a ladder to complete such workers and labor intensity and low efficiency, safety, so urgently need a replace artificial climb up the machinery, with homework adapt societys development. The mast type car with small volume, light weight, easy to operate. Appearance of small size, light and flexible, multipurpose, easy to move, carrying convenient, platform design, can ChanMen by ordinary, single operation, adapt to the space is lesser, can work in urban residential area, mine side more narrow roads are aloft work, Small area can make its applicable to narrow place and corner, rational support system to support all models through the door or enter the standard, adopt ac or dc power supply for more occasions, Safe, reliable, and can greatly improve the efficiency and reduce the cost. This article mainly aims at the mast type car chassis design. The mast type aloft work moving vehicle chassis, homework for weight to undertake operator leg open with the weight of the tools weight, working process and the disturbance, so may incur on the chassis design optimization of significant. This design mainly through the mapping of design, and through the field of Beijing and gini of a certain type of car chassis related data of surveying and mapping of the design parameters, the determination needed and Pro/ENGINEER software modeling and its main properties and components, its strength will meet the requirements aloft work. Key Words Aerial car chassis，Pro/ENGINEER modeling，Performance analysis，Intensity 桅杆式高空作业车设计 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 3903 摘要 I 27764 Abstract II 18474 目 录 - 1 - 4346 1 引言 1 16612 1.1 课题研究的目的、意义 1 30598 1.2 国内外研究的现状 1 4142 1.3 本次研究的主要内容及特色 2 8568 2 桅杆的设计 3 26886 2.1 举升机构的类型 3 14474 2.2 桅杆本身的设计 4 20004 2.2.1 桅杆材料的选择 4 23763 2.2.2 桅杆截面的设计 5 28288 2.2.3 桅杆导向的设计 7 15297 3 工作平台的设计 11 23253 3.1 栏杆材料的选择 11 32765 3.2 底板材料的选择 11 1158 3.3 底板支承架 11 26969 3.4 平台与桅杆的连接 11 14409 4 底盘方案设计 13 5424 4.1 目前高空作业车常用底盘 13 7041 4.2 底盘形状确定 14 750 4.3 现场测绘确定参数 15 10554 4.3.1 测绘意义 15 32141 4.3.2 测绘所得内容 15 21530 4.3.3 参数确定 16 6736 4.4 “目”字形结构设计 17 23752 4.5 支腿结构设计 19 15876 4.6 底盘与桅杆的连接 19 10389 4.6.1 与支承板的连接 19 25991 4.6.2 加强杆的连接 20 623 5 整车性能计算及校核 21 4979 5.1 桅杆式高空作业车力学模型 21 16481 5.2 受力分析 22 5140 5.3 丝杠强度的校核 24 23093 5.3.1 压缩强度校核 24 4626 5.3.2 剪切强度校核 24 8685 5.4 轴剪切强度校核 25 2426 5.5 稳定性分析 25 5416 5.5.1 重心与工作高度关系 25 21518 5.5.2 各向稳定性分析 26 14013 5.5.3 稳定性分析结论 29 8445 5.6 通过性分析 29 6663 6 总体装配效果 30 31604 6.1 零件建模 30 21948 6.2 子装配体建模 30 24234 6.3 总装配体建模 30 576 6.4 生成爆炸图 30 2897 结论 31 18388 致谢 32 12695 参考文献 33 25370 附录A1 34 23576 附录A2 36 31420 图A2.1 丝杠零件图 36 11116 图A2.2 伸缩套部装图 36 14132 图A2.3 支座部装图 36 12099 图A2.4 “目”字形底盘部装图 36 22033 图A2.5 装配图 37 PAGE 1 1 引言 课题研究的目的、意义 高空作业机械根据其底座是否有动力，主要分成了两类——高空作业平台和高空作业车。而高空作业机械大多数都用在室内外的各种高空作业项目，如电缆、电话线路、网络线路的架设、维护，路灯的安装、维护以及运用于大型建筑的外墙或内部大厅等较高处的清洁、装修、粉饰等。 普通的车载高空作业平台一般会用折臂式结构或直升式结构作为它的升举机构，虽然它作为目前来说我国生产和使用最多的高空作业机械，但他庞大的外形和极大的自重，以及它汽车的底盘都让它只能在比较空旷的地带如：宽阔的马路、码头、机场等大型工作地点工作作业。然而在比较狭小的工作地点，例如室内、小巷、工地内部、厂房内等空间存在限制的地方的作业仍需要工人使用梯子亲自攀爬完成，危险性高，效率低下，因为急需一种不需要很大的空间展开的高空作业机械，来解决该问题。 桅杆式高空作业车改善了以上问题。它所需铺设空间小、整车重量轻、而且简单易操作维修方便。适用于空间较小的工作场合，能够在居住小区、矿区、厂区、空间不大的街巷等比较狭窄道路上的高空作业；很小的占地面积使其能适用于作业空间狭小的地点和墙角作业，合理的支撑系统可通过标准门并能够进入货梯；安全可靠，能极大地提升工作效率并且降低工作成本。 桅杆式高空作业车的底盘部分和桅杆部分是我设计的主要内容。桅杆式高空作业车作业时主要由桅杆、底盘、及支脚来承受整车、工作人员、工作工具以及各方向可能受到的外力干扰。所以桅杆及底盘部分的选材和结构设计对整车设计，以及整车运行都具备极其重大意义。 国内外研究的现状 高空作业车是一种自行式(自带动力或牵引)工程车辆,其工作高度要求高于地面2m。它是一种将高空作业人员和必要工具运送到空中并向空中作业人员提供空中作业场所的机器。20世纪50年代初以来,全世界对高空作业车的需求逐年上升。与此同时，世界高空作业车行业也在不断的取得进步,目前,由于实施了《健康安全条例》,以及世界各地用户对提高安全性和获得更便利的工作环境的期望，高空作业车行业获得了更进一步的发展。 在欧洲、美国等发达国家和地区,高空作业车的开发始于20世纪20年代,在时间的积累下具备极高的技术水平、丰富的产品品种类型、作业的高度和负载重量都较高、功能和规格样式都比较多样。总体来说，已经是发展的十分成熟了。其中囊括了高空作业、高空救援、高空消防等功能。而且在载荷和高度上也有很大的优势。 我国的高空作业车产业在20世纪60年代才开始发展,相较于国外的20世纪20年代开始发展，足足晚了40年。相较于国外的高高度、大载重、多功能、多规格、技术发达。我国虽然达不到发达国家的技术高度，但也在埋头猛追，国外高新技术和产品随着改革开放一同进入到我们的国门,在市政、园林美化、电力安装维护等行业开始推广使用,但最高运行高度仅为35m,且功能单一。高空的复杂截面及混合式的臂架技术、安全技术、高空作业的可靠性等是制约该产业高质量发展的不能忽视的问题,前瞻性的研究和技术上的支持是我们现在最需要的。 目前,最高工作高度接近100米工作幅度达30m,平台载重能力可达到500公斤。从以上技术特点能够准确的看出,高空作业车已达到相当高的发展水平。然而,许多权威的人表示,该行业仍处于发展中期。仍有很大的开发潜力。 本次研究的主要内容及特色 本次设计主要是通过现场对吉尼和北京型高空作业车有关数据的测绘确定本次设计所需参数，并用Pro/ENGINEE软件进行实体建模且对其主要性能及各零部件强度进行校核。 其目的是在现有桅杆式高空作业车底盘以及桅杆的基础上，在确保对照现在已有的高空作业车性能方面没下降的前提下，通过结合国内外高空作业车方面的优点和成果对现有的桅杆式高空作业车进行改进及优化的设计。 本课题通过改进桅杆式高空作业车的底盘设计的具体方案、优化底盘结构、优化桅杆设计的具体方案、改进材料的选择等方面为桅杆式高空作业车的设计优化输出理论方面上的指导。 2 桅杆的设计 2.1 举升机构的类型 高空作业车按升降机构可分为四种类型:单桅杆平台、双桅杆立柱平台、四桅杆立柱平台、多桅杆立柱平台等。(如图2.1所示) 单桅杆式平台 双桅杆式平台 四桅杆式平台 多桅杆式平台 图2.1 举升机构的类型 根据设计的基本要求,此次设计的桅杆式高空作业车是一种所需作业空间小、方便操作、灵活轻巧、具备极高安全性的高空作业机械。其设计的使用目的大多数都用在室内外的各种高空作业项目，如电缆、电话线路、网络线路的架设、维护，路灯的安装、维护以及运用于大型建筑的外墙或内部大厅等较高处的清洁、装修、粉饰等。因此,其使用强度不高。对作业高度的要求也不是很高,其工作条件也好。同时桅杆式高空作业车要有较好的机动性以及灵活性，所以在底盘的选择上我们选用和手推式高空作业车基本相同的底盘，而且要保证它具有较轻的重量和简单的结构。整车主要参数如表2.1所示。 表2.1 主要参数 尺寸(mm) 支腿工作时极限长度（mm） 桅杆展开最大高度（m） 1270720300 1070 10 图2.2 桅杆高空作业车简图 由上述，我们最终选择垂直升降式的结构作为桅杆式高空作业车的举升机构。此次设计根据使用上的要求选择了新型铝合金型材作为举升机构的柱体，下面的几节将对举升机构设计中遇到的几个问题进行逐个分析。 2.2 桅杆本身的设计 桅杆为弯扭受力构件，为了获得比较大的强度和刚度。一般都会采用铝合金回旋箱形结构。为减少焊接变形，桅杆架（W1）与支撑体采用两根冲压成型的钢管绞接而成。钢管两端则采用大圆角型式布局，这样做才能够增强钢板边缘的局部抗失
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