中国地质大学长城学院2014届毕业设计
2.1.4回转机构
回转机构是由回转驱动机构和回转支撑机构两部分构成的。
根据驱动装置的不同回转机构可分为：机械驱动式、电力驱动式和液压驱动式。 根据回转支撑的结构不同，回转机构可分为转柱式、立柱式和转盘式，其中转盘式是一种较常用的形式。
转盘式回转支撑装置又可分为两种：支撑滚轮式和滚动轴承式。支撑滚轮式回转支撑装置增大了转盘回转装置的高度，且质量增加，成本增大；滚动轴承式回转支撑装置是目前应用最多的一种，它是在普通滚动轴承的基础上发展起来的，结构上相当于放大了的滚动轴承。其优点是回转摩擦阻力矩小，承载能力大，高度低。由于回转支撑装置的高度降低，可以降低整车的质心，从而增大了汽车的稳定性。
滚动轴承式回转支撑机构按结构可分为以下几种： 1、单排滚球式转盘
如图2-2所示，单排球转盘多数是由内外座圈组合成一个整体的滚道，其滚道是圆弧形曲面，是最简单的一种回转支撑装置，球和导向体从内圈或外圈的圆孔中装进滚道里，然后将装配孔堵塞。这种回转支撑装置的优点是：质量轻、结构紧凑、成本较低，但其承载能力小，故应用不多。
2、双排滚球式转盘
如图2-3所示，主要由上、下双排球体、内、外座圈、间隔体和润滑密封装置等组成。上、下球体均排列在一整体的内（或外）座圈内。双排球转盘回转支撑装置比同样大小和相同数目的单排球转盘回转支撑装置的承载能力要大得多。
3、交叉滚柱式转盘
如图2-4所示，滚子的接触角一般为45°，相邻的滚子轴线交叉排列，即相邻的两圆柱滚子轴线成90°交叉。这不但使回转机构能承受轴向和径向载荷，而且还能承受翻倾力矩。此外，和滚球转盘相比，这种滚道是平面，加工工艺比较简单，容易达到加工要求。
4、高承载能力转盘 在一些大型的起重举升专用汽车中，可用双排、多排的滚球或滚柱式回转支撑装置。
(a) 外齿式 (b) 内齿式 (a) 外齿式 (b) 内齿式
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图2-2 单排球转盘结构 图2-3 双排球转盘结构
(a) 外齿式图 2-4 交叉圆柱滚子转盘结构 (b) 内齿式图
以上通过对各种回转支撑装置的结构特点、承载能力、加工性能以及应用情况等的分析，最后确定回转支撑机构选择交叉滚柱式。
2.2本章小结
本章主要对所要设计的高空作业车的支腿机构、举升机构、回转机构以及其它附属装置的形式进行了方案的比较分析。由于高空作业车的各个工作装置结构形式有很多种，且每种形式各有其优缺点，经过分析后选择了最适合的方案，最后确定了高空作业车各工作装置的类型。
3 高空作业车总布置设计
3.1 总体主要参数的确定
3.1.1尺寸参数的确定
高空作业车都是在二类底盘的基础上进行改装而成，主要尺寸参数原则上应于原车底盘尺寸相同，保证性能参数与原车基本保持不变。只有整车的高度由于举升机构高于车头的顶部，所以整车的高度会有所增加。
3.1.2质量参数的确定
1. 额定装载质量me
对于作业型专用汽车，如起重举升汽车、高空作业车等，总质量主要由改装后的汽车底盘质量和专用工作装置质量确定，无需考虑装载质量。
2. 整车整备质量m0
整车整备质量是指专用汽车带有全部工作装置及底盘所有的附属设备，加满油和
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水，但未载人和载货时整车质量。参考同类高空作业车的整车整备质量，在此基础上在增加工作装置的质量，便可估算高空作业车的整车整备质量m0。以东风汽车有限公司生产的高空作业车做为参考，经调查和查阅相关资料得知金杯的高空作业车的整车整备质量约为5000kg,
3.总质量ma
所谓总质量是指专用汽车整备齐全，满载（规定值）货物及乘员时的质量。 总质量计算公式为：
ma?m0?mp?5000?65?3?5195kg
式中：mp——乘员质量（㎏），按每人65㎏计。
3.2 高空作业车底盘的选择
根据我国目前生产的各类型专用车辆的基本模式，大多是为了满足国民经济某一服务领域的特定使用要求，主要是在已定型的基本车型底盘的基础上，进行车身及工作装置的设计，与此同时对底盘各总成的结构与性能进行局部的更改设计与合理匹配，以达到满足使用需求的较为理想的整车性能。
因此，专用汽车性能的好坏直接取决于专用汽车底盘的好坏，通常专用车辆所采用的基本底盘按结构分可分为二、三、四类底盘。二类底盘是在整车基础上去掉货厢，三类底盘是从整车上去掉驾驶室与货厢，四类底盘是在三类底盘的上去掉车架总成剩下的散件。
汽车底盘的选择主要是根据专用汽车的类型、用途、装载质量、使用条件、专用汽车的性能指标、专用设备或装置的外形、尺寸、动力匹配等决定，目前，几乎80%以上的专用车辆采用二类底盘进行改装设计。采用二类汽车底盘进行改装设计工作重点是整车总体布置和工作装置设计，对底盘仅作性能适应性分析和必要的强度校核，以确保改装后的整车性能基本与原车接近。
在汽车底盘选型方面，一般应满足下述要求 （1）适用性
对于专用改装车底盘应适用于专用汽车特殊功能的要求，并以此为主要目标进行改装造型设计。
（2）可靠性
所选用汽车底盘要求工作可靠，出现故障的几率少，零部件要有足够的强度和寿命。且同一车型各总成零部件的寿命应趋于平衡。
（3）先进性
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应使用整车在动力性、经济性、操纵稳定性、行驶平顺性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平的汽车底盘。而且在专用性能上要满足国家或行业标准的要求。
（4）方便性
所选用的底盘要求便于安装、检查保养和维修，处理好结构紧凑与装配调试空间合理的矛盾。
在选用底盘时，除了上述因素外，还有以下两个和重要的方面，一是汽车底盘价格，它是专用汽车购置成本中很大的部分，一定要考虑到用户可以接受。这也涉及到专用汽车产品能否很快的占有市场，企业能否增加效益问题；二是汽车底盘供货要有来源，所选的底盘在市场上必须有一定的保有量。
3.3本章小结
本章的主要任务是确定高空作业车的总体参数和二类底盘的选择。首先根据实际数据估算出高空作业车的总体参数，然后通过查阅资料将DFL1050BX11和EQ1050G46D3两种底盘的参数进行对比分析，从而选择了DFL1050BX11底盘。对副车架进行选型和设计，和已选的底盘的主车架进行合适的配合，以利用这一底盘实现本次的设计内容。
4 举升机构与回转机构设计计算
4.1 举升机构设计
4.1.1举升机构运动范围的确定
本设计中所设计的举升机构包括上臂和下臂两个动臂。下臂下端铰接在回转台上，由下臂油缸驱动；上臂下端与上臂下端铰接，由撑臂液压缸和平行四杆机构驱动；作业斗与上臂尾部铰接，由外露式平行四杆机构是作业斗保持水平。上臂和下臂在铅锤面内的运动范围为：
下臂相对于回转台：0～70°； 上臂相对于下臂：0～140°。
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4.1.2动臂的结构设计和主要尺寸确定
动臂受弯扭复合作用，为获得较大强度和刚度，一般采用薄壁箱形结构。为减少焊接变形，臂架采用两根冲压成型的槽形板对接而成，槽形板折边采用大圆角形式，增强板件的局部刚度。为使主受弯截面获得较高的抗弯截面模量，可加布上下加强筋板，获得渐进的等强度受力状态，动臂截面如图4-1所示。
图4-1 动臂横截面积
动臂截面高度h可按经济条件（结构质量最小）计算确定，有：
h?3M????n （4-1）
式中：M——动臂承受的最大合成弯矩（以作业斗的额定载荷处在最大臂幅时计算），
3000?3.6?10800N·m；?????2.0?106
γn——腹板的厚高比。
一般推荐b??0.7~0.8?h。 计算得h=160㎜,则b=120㎜。
由底盘总长及后轴中心至车前端的距离以及相关高空作业车的上下臂为参考最终确定上臂长L1=4300mm；下臂长L2=4030mm。
4.2回转机构设计
经查阅有关书籍，按照有关专业标准，高空作业车的回转机构应能进行正反两个
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