中国地质大学长城学院2014届毕业设计
方向的360°回转，回转速度不大于2r/min，回转过程中的起动、回转、制动要平稳、准确、无抖动、晃动现象，微动性能良好。
圆柱滚子的接触角一般为45°，相邻的两圆柱滚子轴线成90°交叉。这不但使回转装置能承受轴向和径向载荷，而且还能承受翻倾力矩。
4.2.1确定圆柱滚子的最大载荷
圆柱滚子在工作时要受到三种作用载荷，如图4-2所示。第一种为轴向力Q，即垂直力，它由转台及举升机构的重量、举升货物的重量以及升降时的惯性力等组成；第二种为径向力H，即水平力，该力由举升装置及转台的回转离心力、风载荷及回转齿轮的啮合力而产生；第三种为翻倾力矩Mov，它由轴向力和径向力的偏心作用而引起。
图4-2 圆柱滚子内圈受力图
图4-3 圆柱滚子外载荷及承载最大的滚子位置
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将方向交叉的两组圆柱滚子，用Ⅰ和Ⅱ组表示。假定每组的圆柱滚子数目各占一半，并作一对一的间隔排列，则这组圆柱滚子在A点受力最大，如图4-3所示。其中任一圆柱滚子的最大法向载荷FImax为:
FImax?FIQ?FIH?FIM (4-5)
式中：FIQ—由轴向力Q引起的Ⅰ组任一圆柱滚子最大法向载荷，N； FIQ ?(300?400?60?20)kg?10N/kg?780N; 见5.1.1
FIH—由径向力H引起的Ⅰ组任一圆柱滚子上最大法向载荷，N； FIM—由倾翻力矩MOV引起的Ⅰ组任一圆柱滚子上最大法向载荷，N。
FIH和FIM由同等特性的高空作业车参考得出为240N。
对内圈作受力分析，如图4-4所示，由力系平衡条件可以求得FIQ和FIH。为求得FIM，可以近似地把座圈看成直径为D的圆圈，如图4-5所示，并假定圆柱滚子对座圈的压力在座圈上连续分布，按圆柱滚子接触压力沿圆圈弧长的比压，列出平衡方程可求得FIM为950N。
图4-4 翻倾力的计算
4.2.2确定圆柱滚子的允许载荷
根据赫茨公式，滚道与圆柱滚子的线接触应力为：
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??0.418FE?? (4-7) L式中：F ——圆柱滚子在接触线上的法向载荷，N；
E ——材料的弹性模量，一般滚道材料采用碳素钢或低碳合金钢，圆柱滚
子材料采用轴承钢。故可取E=2.1×105MPa；
L ——圆柱滚子与滚道的有效长度，一般情况可取L=0.85d，m； ∑ρ ——圆柱滚子与滚道接触表面的主曲率之和, ∑ρ=0.6；
D ——圆柱滚子直径，m。
用优质碳素钢或低碳合金钢轧制或锻造成的座圈，其滚道表面的热处理硬度为HRC59～60，在一般工作条件下，可取许用接触应力值[?]为1800Pa。 依据所选用的许用应力值[?]，由式(4-7)便可求得圆柱滚子的允许载荷[F]=222N。
4.3本章小结
本章首先对举升机构进行了运动分析和受力分析，并确定了动臂的主要尺寸；然后又对所设计的高空作业车的回转机构的回转支撑机构进行了受力分析，从而计算出它的受力情况，并确定了回转支撑机构的主要尺寸参数。
5 支腿机构和液压系统设计计算
5.1 支腿机构设计计算
高空作业车的支腿机构起调平和保证整车工作稳定的作用，要求坚固可靠，操作方便。
5.1.1支腿跨距的确定
高空作业车的支腿一般为前后设置，并向两侧伸出，如图5-1所示。支腿支撑点纵横方向的位置选择要适当，其原则是作业平台在标定载荷和最大作业幅度时，整车稳定性要达到规定的要求。
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图5-1 高空作业车的支腿跨距
1、支腿横向跨距
支腿横向外伸跨距的最小应保证路灯装车在侧向作业时的稳定性，即全部载荷的重力合力落在侧倾覆边以内，并使绕左右倾覆边AB或DC的稳定力矩大于倾覆力矩。如图5-2(a)所示，1/2支腿横跨距a应满足：
a?Gbr?(Q?q)R?G1L1 (5-1)
G1?G2?Gb?(Q?q)4000?1400?(3000?450)?2000?600?100
600?29100?4000?(3000?450)a?a?335mm
由于车总宽B=2500mm，且2a＞B，故取 a?1400mm
式中：G1——转台重力，N；选取同等规格的高空作业车的转台的质量作参考，质量为60kg；
G2——底盘重力， N；所选取DFL1050BX11的底盘资料查找为2910kg,即29100N。
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Gb——臂架重力，N；Gb=G上臂+G下臂；上臂和下臂的材质为Q345; V下臂?360??17.3?12?15?10??1.20?24883cm3;Q345的密度为7.84g/cm3;
M下臂?7.84cm3?24883cm3/1000?195kg；式中1.20为体积误差系数；
3V上臂??17.3?12?15?10??390?1.20?26910cm3
M上臂?7.84cm3?26910cm3/1000?205kg；M?上臂?下臂??400kg。
q ——作业平台重力，N；所设计的平台具体尺寸为1200×800×1040mm;平台上部为铝合金围栏，下部为铝合金板，经估算质量为45kg; Q ——作业平台标定载荷，N；平台可容纳3个人，每个人平均65kg,再加上一些操作工具，规定为300kg;
L1 ——转台重力中心至回转中心的距离，mm；经下图分析和相关高空作业车的侧量为100mm；
r —臂架重力中心至回转中心距离。mm；经下图分析和相关高空作业车的侧量为1400mm;下臂液压缸一半的长度为1044,求得r为1044cos70°=1400mm
R——作业半径（臂幅），mm。当下臂升起70°时，下臂升起140°时，以上臂上端点的垂线为旋转中心，上臂和下臂交接处到旋转中心的距离为作业半径。即
4300cos140o/2?1400mm 2、支腿纵向跨距
支腿纵向跨距的确定和横向跨距确定的原则一样，应绕前、后倾覆边BC或AD的稳定力矩大于倾覆力矩。当作业平台在车辆后方作业时，如图5-2(b)所示，可得后支腿支撑点至回转中心的距离b1应满足：
b1?a?G2L2 (5-2)
G1?G2?Gb?(Q?q)29100?864
600?29100?4000?(3000?450) b1?1400? b1?723mm
式中：L2 ——底盘质心至回转中心的距离。经上图分析和相关高空作业车的侧量为864mm;
同理，可得前支腿支撑点至回转中心的距离b2为：b2?1700mm
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