高空作業(yè)車改裝設(shè)計(jì)【10米】

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課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義高空作業(yè)車研究現(xiàn)狀：1、專用汽車的現(xiàn)狀根據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)顯示，目前我國專用汽車行業(yè)已有60左右的企業(yè)建立了完整的產(chǎn)品研發(fā)體系，具備獨(dú)立的系列化產(chǎn)品開發(fā)能力。大部分專用汽車企業(yè)采用開發(fā)軟件進(jìn)行模塊化仿真設(shè)計(jì)，如AutoCAD、ProE、CATIA等，大大提高了研發(fā)質(zhì)量和縮短了開發(fā)周期。但是，我們還應(yīng)該清醒地看到，目前我國專用汽車產(chǎn)品研發(fā)還處于較低水平，模仿設(shè)計(jì)痕跡比較明顯，技術(shù)雷同現(xiàn)象突出，并沒有實(shí)現(xiàn)質(zhì)的轉(zhuǎn)變。 我國專用汽車在產(chǎn)量上已具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模，但大多數(shù)為勞動(dòng)密集型及中低技術(shù)水平的產(chǎn)品，如半掛車、自卸車、保溫車、集裝箱運(yùn)輸車等。一些技術(shù)含量較高的車型尤其是關(guān)鍵零部件仍需進(jìn)口。例如一些近百米的登高消防車的上裝部分，混凝土泵車、混凝土攪拌車上裝部分的關(guān)鍵件，C級(jí)防彈運(yùn)鈔車(我國的產(chǎn)品主要為A、B級(jí)，防彈等級(jí)低于國外同類產(chǎn)品)等。國外專用汽車的動(dòng)力性、耐久性及駕駛室舒適性等方面也普遍比國產(chǎn)車好。本課題主要研究的是高空作業(yè)車這種專用車輛，所謂高空作業(yè)車是指3米以上，由液壓或電動(dòng)系統(tǒng)支配多支液壓油缸，并且能夠?qū)⒆鳂I(yè)人員、工具、材料等通過作業(yè)平臺(tái)舉升到空中指定位置進(jìn)行各種安裝、維修等作業(yè)的專用高空作業(yè)機(jī)械，既屬于專用汽車，又屬于工程機(jī)械，是一種重要的施工設(shè)備。2、國外高空作業(yè)車的現(xiàn)狀高空作業(yè)車在國外某些發(fā)達(dá)國家從20世紀(jì)20年代就開始研制了，已有近百年的發(fā)展歷史。產(chǎn)品技術(shù)水平高，安全性好，可靠性高，作業(yè)高度大，規(guī)格齊全，結(jié)構(gòu)型式豐富，功能多樣。歐洲高空作業(yè)車的制造商主要以BRONTO（波浪濤)、RUTHMANN（胡特曼)、PALFINGER（帕爾菲格）等廠家為代表。它主要以非絕緣型高空作業(yè)車為主，絕緣型高空作業(yè)車數(shù)量很少，所謂的絕緣型也僅僅采用玻璃鋼工作斗，絕緣等級(jí)不超過1kV。歐洲高空作業(yè)車的臂架形式以伸縮臂為主，此車型和其他一些車型應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，包括市政、園林、室外裝潢、交通設(shè)施維護(hù)、建筑、風(fēng)電維修等，年銷售量超過2萬臺(tái)，且保有量巨大，僅荷蘭一國高空作業(yè)車的保有量就超過1萬臺(tái)。美國以ALTEC（阿爾泰克)、TEREX（特雷克斯)、TIME（時(shí)代)等為代表。美國與歐洲的高空作業(yè)車主要用途和風(fēng)格截然不同。美國的高空作業(yè)車作業(yè)高度很少超過40m，以帶電作業(yè)的絕緣型為主，絕緣等級(jí)達(dá)到500kV的超高壓水平，為世界最高。日本以AICHI（愛知)、TADANO（多田野)等為代表。日本高空作業(yè)車的年銷售量超過6千臺(tái)，既有絕緣型又有非絕緣型，但其絕緣型的絕緣等級(jí)遠(yuǎn)低于美國的水平，非絕緣型的作業(yè)高度也遠(yuǎn)低于歐洲的高度，以日本愛知為例：非絕緣型高空作業(yè)車最大作業(yè)高度不超過28m，絕緣型高空作業(yè)車的最大絕緣等級(jí)不超過220kV。歐美日發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的高空作業(yè)車產(chǎn)品的特點(diǎn)：控制系統(tǒng)普遍智能化、采用高強(qiáng)度材料和輕質(zhì)金屬材料、安全裝置齊全、做工精良、應(yīng)用成熟等。3、我國高空作業(yè)車的現(xiàn)狀和發(fā)展用高空作業(yè)車進(jìn)行高空作業(yè)是一種先進(jìn)的登高作業(yè)方式其發(fā)展與國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平密切相關(guān)，經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)，需求量越大，且單位GDP的需求量也越大。與發(fā)達(dá)國家相比，我國不僅單位GDP的需求量小，而且單位GDP需求量與GDP的比例也低，這說明高空作業(yè)車的市場需求量既與經(jīng)濟(jì)規(guī)模有關(guān)，又與經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度有關(guān)，這也恰恰表明高空作業(yè)車在我國有非常廣闊的發(fā)展前景。1） 概況我國高空作業(yè)車行業(yè)起步較晚，自20世紀(jì)60年代開始研制，70年代才推出商業(yè)化樣機(jī)。目前我國高空作業(yè)車的市場銷售、使用及保有量最大的車型還是折疊臂式，其他型式如伸縮臂式和混合臂式占有的比重還很小，最大作業(yè)高度只有幾十米。國內(nèi)高空作業(yè)安全法規(guī)尚待完善，存在各種原始方式的高空作業(yè)，應(yīng)用普及范圍與國外相比還有很大的差距。限制這一行業(yè)發(fā)展的主要因素是大高度復(fù)雜截面混合臂架技術(shù)、安全技術(shù)、智能化高效控制技術(shù)、可靠性等缺乏前瞻性研究缺少向更大高度發(fā)展的技術(shù)支撐。2）應(yīng)用情況我國高空作業(yè)車的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，尚處于初級(jí)階段目前僅在電力市政等少數(shù)行業(yè)普及使用，而且也只是在最近5年才進(jìn)入快速發(fā)展階段。進(jìn)一步的發(fā)展將依賴于下面幾個(gè)主要方面：(1)更加重視文明、安全施工。(2)加快高空作業(yè)車的機(jī)械化。(3)35m以上高度高空作業(yè)車目前基本依賴進(jìn)口，這將為國產(chǎn)大高度高空作業(yè)車提供發(fā)展的機(jī)會(huì)，也將為高空作業(yè)車的發(fā)展帶來極為廣闊的發(fā)展前景。3）產(chǎn)品和技術(shù)目前我國高空作業(yè)車年銷售量很低，與國外相比，產(chǎn)品技術(shù)水平差距較大，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，產(chǎn)品制造工藝落后，產(chǎn)品可靠性差等。 未來的“十二五”期間，我國的城市化進(jìn)程將進(jìn)一步加快，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)，需要大量添置高空作業(yè)車進(jìn)行市政工程的安裝和運(yùn)行維護(hù)；電力系統(tǒng)也將加快發(fā)展，目前國家電網(wǎng)正大規(guī)模投資建設(shè)750kV以上的超高壓輸電網(wǎng)，需要大量的高空作業(yè)車用于電網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)營維護(hù)；隨著我國工程設(shè)備租賃行業(yè)的發(fā)展，可以節(jié)約大量設(shè)備購置資金的租賃方式將進(jìn)一步促進(jìn)高空作業(yè)車市場的發(fā)展，租賃行業(yè)將是高空作業(yè)車市場需求量增長潛力最大的行業(yè)。如何適應(yīng)市場需求并引導(dǎo)市場需求，高空作業(yè)車技術(shù)將如何發(fā)展？這些都對(duì)高空作業(yè)車行業(yè)提出了更高的要求。1） 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)折疊臂式高空作業(yè)車仍然是市場主流產(chǎn)品，但市場份額將逐步下降，伸縮臂和混合臂式高空作業(yè)車將以無可替代的優(yōu)勢占據(jù)市場半壁江山。(1)折疊臂式高空作業(yè)車由于市場保有量大、用戶熟悉、價(jià)格低廉、維護(hù)簡單等優(yōu)勢仍然會(huì)成為市場主流產(chǎn)品，但需在安全性和人性化方面改進(jìn)提高；(2)伸縮臂式高空作業(yè)車將以其作業(yè)效率高、操作簡單、安全性好等優(yōu)勢得到快速發(fā)展，作業(yè)高度在1828m之間的將成為主力產(chǎn)品；(3)混合臂式高空作業(yè)車既有折疊臂式跨越障礙能力，又有伸縮臂式操作簡單、作業(yè)效率高的優(yōu)點(diǎn)，在特殊領(lǐng)域和大高度上具有無比優(yōu)勢，但由于該型式車技術(shù)復(fù)雜、制造工藝要求高、成本高等缺點(diǎn)，普及程度要低于伸縮臂式高空作業(yè)車；(4)采用越野底盤的高空作業(yè)車也將成為一個(gè)新的產(chǎn)品方向。2）產(chǎn)品技術(shù)大量采用新技術(shù)和新結(jié)構(gòu)，逐步執(zhí)行國際標(biāo)準(zhǔn)，以降低整車重量、車高度，增大作業(yè)幅度、工作斗承載能力。(1)臂體截面從矩形改進(jìn)為六邊形或多棱形，甚至采用U形截面，這些已經(jīng)普遍應(yīng)用在汽車起重機(jī)上，隨著制造工藝提高和加工成本降低，將推廣使用到高空作業(yè)車上。(2)高強(qiáng)度、低重量和高耐腐蝕性的鋁合金工作斗將成為主流配置，同時(shí)工作斗的額定載荷也將超過目前普遍的200kg，以適應(yīng)不同行業(yè)作業(yè)要求。(3)降低整車高度和前軸載荷，提高整車通過性能和駕駛性能，方便出入工作斗的轉(zhuǎn)臺(tái)前置、工作斗后置布置結(jié)構(gòu)將成為伸縮臂式高空作業(yè)車的主流結(jié)構(gòu)。(4)安全控制上向國際先進(jìn)水平看齊，安全控制更加完善，雙冗余控制將成為標(biāo)準(zhǔn)配置，基于CAN總線的智能化控制系統(tǒng)將成為主流，同時(shí)基于GPRS的遠(yuǎn)程監(jiān)控和維修技術(shù)將投入使用，能有效對(duì)設(shè)備使用狀況和故障情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，將大大提高產(chǎn)品的安全性和可靠性。(5)提高產(chǎn)品人性化設(shè)計(jì)，操作使用和維護(hù)維修更加簡單方便，并在工作斗中多設(shè)計(jì)和配置一些方便高空作業(yè)的功能及設(shè)備，例如風(fēng)、水、液壓、電接口，以及更高級(jí)的多功能工作臺(tái)、焊機(jī)、切割機(jī)等多種裝備，擴(kuò)大高空作業(yè)的適用領(lǐng)域，提高高空作業(yè)車的利用率。(6)節(jié)能環(huán)保技術(shù)將更多應(yīng)用，全電驅(qū)動(dòng)底盤高空作業(yè)車將隨著新能源汽車技術(shù)的成熟在城市市政領(lǐng)域得到快速發(fā)展。3）產(chǎn)品制造工藝標(biāo)準(zhǔn)化制造、部件化噴漆裝配必將成為各生產(chǎn)廠家的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)模式，提高產(chǎn)品裝配水平和表面處理質(zhì)量能有效提高產(chǎn)品的可靠性；電氣系統(tǒng)采用汽車或移動(dòng)設(shè)備的產(chǎn)品配置和接線方法，提高電氣系統(tǒng)的可靠性。4）產(chǎn)品方向重點(diǎn)發(fā)展35m以下作業(yè)高度的車型，著重于輕量化和小型化，并提高產(chǎn)品的安全性、可靠性和人性化，以適應(yīng)我國城市空間和場地狹窄、道路地面承重能力差異大等特點(diǎn)。我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度決定目前在民用高空作業(yè)領(lǐng)域50m以上的作業(yè)要求還很少，應(yīng)不急于向超大作業(yè)高度如50m以上的產(chǎn)品發(fā)展。選擇高空作業(yè)車為題的意義與目的：由于高空作業(yè)車近幾年的快速發(fā)展，高空作業(yè)行業(yè)出現(xiàn)了部分車型產(chǎn)量過剩苗頭的同時(shí)，也存在著部分車型供不應(yīng)求、生產(chǎn)能力不足的現(xiàn)象，因此，結(jié)構(gòu)性過剩是當(dāng)前汽車工業(yè)產(chǎn)能過剩的基本特點(diǎn)，也是當(dāng)前汽車工業(yè)發(fā)展存在的主要問題。高空作業(yè)車是汽車工業(yè)的一部分，它的發(fā)展中也會(huì)出現(xiàn)同樣的問題，因此研究高空作業(yè)車的改裝技術(shù)，不僅可以推動(dòng)高空作業(yè)車行業(yè)的發(fā)展，而且對(duì)于推動(dòng)專用汽車行業(yè)的發(fā)展，調(diào)整企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)戰(zhàn)略無疑具有重要意義。二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題基本內(nèi)容：改裝設(shè)計(jì)一種高空作業(yè)車。滿足專用汽車相關(guān)設(shè)計(jì)要求。 要求正確進(jìn)行二類底盤的選擇（主要根據(jù)專用汽車的類型、用途、裝載質(zhì)量、使用條件、專用汽車的性能指標(biāo)、專用設(shè)備或裝置的外形尺寸、動(dòng)態(tài)匹配等決定）、主要參數(shù)數(shù)據(jù)齊備、進(jìn)行二類底盤選型分析、產(chǎn)生具有實(shí)踐意義的選型總結(jié)； 要求進(jìn)行車輛的總體布置（盡量避免變動(dòng)汽車地盤各總成的位置、總成部件位置的變動(dòng)；盡量滿足專用汽車工作裝置性能要求，充分發(fā)揮專用功能；必須對(duì)裝載質(zhì)量、軸荷分配等參數(shù)進(jìn)行估算和校核；盡量避免工作裝置的布置對(duì)車架造成集中載荷，因采用副車架；盡量減少專用汽車的整車整備質(zhì)量；還應(yīng)符合相關(guān)法規(guī)的要求），用總布置草圖表達(dá)主要底盤部件的改動(dòng)和重要工作裝置的布置； 要求進(jìn)行舉升機(jī)構(gòu)、支腿機(jī)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)，在正確計(jì)算的基礎(chǔ)上，完成部部件設(shè)計(jì)選型，要求工藝合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高； 要求進(jìn)行裝卸裝置（作業(yè)平臺(tái)）設(shè)計(jì)計(jì)算選型；完成總裝配圖，清楚表達(dá)設(shè)計(jì)。要求完成整車性能分析計(jì)算，以評(píng)價(jià)和分析整車設(shè)計(jì)情況。針對(duì)性能分析結(jié)構(gòu)如有必要進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)。技術(shù)參數(shù)：外形尺寸：675019502990(MM)總 質(zhì) 量: 5385(KG) 整備質(zhì)量: 5060(KG)功率(KW): 66 軸數(shù)(MM): 2輪 胎 數(shù): 6 前/后輪距:1404軸距(MM): 3300 前懸/后懸:1032 接近/離去角:19/16解決的主要問題：（1）為什么高空作業(yè)車要選擇二類底盤，而不設(shè)計(jì)自己的地盤？如何選擇二類地盤？ 因?yàn)樵趪?yán)格控制整車總質(zhì)量、外形尺寸、前后軸距等時(shí)，選擇二類地盤不但可以保持原來車型的主要性能，還能減少不必要的計(jì)算（改裝后必須對(duì)整車重新做出性能分析與計(jì)算），如果高空作業(yè)車改裝設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)自己的地盤，不但延長了產(chǎn)品的開發(fā)周期，而且開發(fā)出來的新地盤的可靠性有可能不如選擇的二類底盤的可靠性（雖然選擇二類地盤也存在這一些問題，但我國在開發(fā)具有特點(diǎn)的專用汽車地盤方面技術(shù)還很不完善）。 選擇主要根據(jù)它的裝載質(zhì)量和裝載能力來選擇，選擇時(shí)，底盤的受載情況可以與原設(shè)計(jì)不同，但是一定要對(duì)一些總車結(jié)構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度校核，另外，二類底盤的選擇還要滿足適用性、可靠性、先進(jìn)行、方便性等要求，除此之外還要考慮它的成本和供貨的可靠來源。 （2）舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)的步驟是什么？ 舉升機(jī)構(gòu)有很多種，這里以折疊臂式為例： 首先要進(jìn)行折臂型式(通常用上折式動(dòng)臂舉升機(jī)構(gòu)，它由下臂、上臂和折臂組成。)和運(yùn)動(dòng)范圍的選取。 其次要進(jìn)行驅(qū)動(dòng)液壓缸的設(shè)計(jì)（包括下臂液壓缸和撐臂液壓缸）。 最后要進(jìn)行動(dòng)臂的主要尺寸的確定（包括動(dòng)臂的強(qiáng)度校核，動(dòng)臂的穩(wěn)定性、板的局部穩(wěn)定性校核）和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（3）本課題中高空作業(yè)車的改裝設(shè)計(jì)用到了許多的液壓缸，每個(gè)液壓缸是怎樣單獨(dú)工作和相互配合工作的，要在以后的設(shè)計(jì)中慢慢理解和掌握。三、技術(shù)路線（研究方法）通過網(wǎng)上搜索、圖書館搜集相關(guān)的資料與書籍 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)作業(yè)平臺(tái)及調(diào)平機(jī)構(gòu)的選擇舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)支腿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)動(dòng)力傳動(dòng)裝置的選擇二類地盤的選擇設(shè)計(jì)任務(wù)說明書一套，零件圖一套用CAD繪制裝配圖并校核 初步審核、查找不足之處、進(jìn)行修改i 再次審核、確定最終方案并完成 四、進(jìn)度安排（1）調(diào)研、資料收集、完成開題報(bào)告 第1、2周（ 2月28 日 3月13日）（2） 根據(jù)給出的相關(guān)尺寸參數(shù)進(jìn)行相關(guān)部件的參數(shù)計(jì)算，并進(jìn)行驗(yàn)證 第 3、4、5周（3 月14 日 4月3 日）（3） 繪制裝配圖并進(jìn)行驗(yàn)證 第6、7、8周（ 4月4 日 4月24 日）（4）繪制零件圖 第9、10、11周（ 4月25 日 5月 15日）（5）設(shè)計(jì)1.5萬字說明書一份，零件圖一套（包括PRO/E零件圖）第12、13、14周（5 月 16日 6月 5日）（6）畢業(yè)設(shè)計(jì)審核、修改 第15、16周（ 6月 6日 6月19 日）（7）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周（ 6月20 日6 月26 日）五、參考文獻(xiàn)1喬維高.專用汽車結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)M.北京：北京大學(xué)出版社，2010.2徐達(dá)，陸錦容.專用汽車工作裝置原理與設(shè)計(jì)計(jì)算M.北京：北京理工大學(xué)出版社，2002.3卞學(xué)良.專用汽車結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007.4李娟公路與城市道路連接問題的研究期刊論文-交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào) 2010(1).5章宏甲，黃誼主編.液壓傳動(dòng).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.6周松鶴，徐烈烜主編.工程力學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.5.7楊可楨，程光蘊(yùn)，李仲生主編.機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù).北京：高等教育出版社，2006.58陳家瑞.汽車構(gòu)造：上、下冊M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1.9馬蘭.機(jī)械制圖M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.10齊樂華主編，楊方,王俊勃副主編.工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2006.4.11徐達(dá)，叢錫堂. 專用汽車構(gòu)造與設(shè)計(jì).北京：人民交通出版社，2008.2.12馮晉祥.專用汽車設(shè)計(jì).北京：人民交通出版社，2006.13楊可楨.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2006.5.14馬秋生.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.12.15文九巴.機(jī)械工程材料.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.7.16齊曉杰.汽車液壓、液力與氣壓傳動(dòng).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.9.17許賢良,王傳禮.液壓傳動(dòng).北京：國防工業(yè)出版社，2006.9.18徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.19余志生.汽車?yán)碚?北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.3.20劉惟信.汽車設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社，2001.7.21鐘安慶，郭維斌，田麗敏.消防車多節(jié)直臂舉升同步伸縮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J .工程機(jī)械，2002(2)：1820.22陳國安，王燕橋，孔寬用.臂架式拖泵支腿受力分析J .工程機(jī)械，2001(11)：1719.23J.Sveda,Z.Sika,M.Valasek:Active Mounting of Machine Tool Feed Drives,In:Proc.of WAM 2007,Prague 2007.pp.1-6.24Nakayama T,Suda E.The present and future of electric power steering.Int.J.of Vehicle Design,1994,15(3,4,5):243254.六、備注指導(dǎo)教師意見：簽字： 年 月 日