液压传动三级项目--21米高空作业车液压驱动系统设计.doc

液压传动系统三级项目题 目： 21米高空作业车液压驱动系统设计 学 院： 机械工程学院 年级专业： 2013级机电控制2班 小组成员： 李坤坤、张佳其、曲春晓 指导教师： 赵静一 完成时间： 2016年6月 目录1高空作业车发展综述21.1高空作业车概况21.2高空作业车发展现状32.液压系统设计计算62.1高空作业车驱动方案选择62.2马达传动方案的选择72.3液压闭式系统分析82.4变量泵控马达的调速控制92.5高空作业车的差力差速控制102.5.1驱动轮受力分析102.5.2驱动马达差力控制112.5.3驱动马达差速控制133.拟定液压系统图153.1二维图153.2系统工作原理153.3三维图164.液压元、辅件的选择174.1选择液压泵、液压马达及其驱动电机175.关键回路搭建186.液压系统主要性能的验算196.1系统压力损失计算196.2系统效率计算206.3系统发热与温升计算207.总结218.参考文献211高空作业车发展综述1.1高空作业车概况工程机械广泛应用于经济建设的各部门，并且在整个经济发展中占有十分重要的地位。建国以来，我国的机械工业在十分薄弱的基础上，经过五十多年的艰苦努力，从小到大，从修配到制造，从仅仅仿造一般机械产品到能制造大型、中型精密设备，从制造单机到制造重大成套设备，逐步形成了一个门类比较齐全，具有较大规模，较先进技术水平和成套水平不断提高的工业体系。高空作业机械(高空作业车)作为工程机械领域的一个重要分支，现在广泛应用在船舶、建筑、市政建设、消防、港口货运等行业，是新兴的技术产业，有着广阔的发展前景。我国高空作业机械只有二十几年的发展历史，发展初期由于经济环境和技术水平限制，没有得到很好的发展。而这一时期，国外高空作业机械行业伴随着新技术的不断应用取得了长足的发展，涌现出一批国际知名的专业生产制造企业。近年来，随着我国经济建设的飞速发展，国内对包括高空作业车在内的工程机械的需求量和保有量连年快速增长。例如在船舶行业，当前我国造船业发展迅猛，逐步进入了国际船舶市场。船舶产量从20世纪80年代初的30 多万吨，提高到现在的 200 多万吨，约占世界船舶市场份额的 6%。船舶的设计和建造，从建造万吨级散货船开始，发展到能建造六万吨级巴拿马型船舶和十五万吨级大型油船。最近几年，又开始建造高速集装箱船、成品油船、液化气船和自卸式散货船等技术难度大、附加值高的船舶。随着船舶行业的发展，大型船舶增多，造船和修船中越来越多的需要高空作业，因此高空作业车的应用也是与日增加。中国船舶系统，需要直臂式1625 m 高空作业平台大约 80100 台左右。公安消防系统中，随着大中城市高层建筑增多，消防设施“滞后”，登高平台消防车己属紧迫需要。我国百万人口城市30个，以平均每个城市需要作业高度 3050 m 大型登高平台消防车 4 台计算，需要量为120台左右。全国几十万人口以上的城市近500 个，以平均每个城市拥有1620 m 中型登高平台消防车2 台计算，需要量为 1000 台左右。在全国的城市路灯园林部门，需要 616 m 中小型高空作业车大约 1000 台左右。通过上面的分析可以看出，仅在这三个行业就有大量市场需求，上面的统计是不完全统计，随着企业的发展和城市规模的不断扩大，每年的市场需求量也不断的在增长2。国外高空作业机械制造企业早已意识到了中国巨大的市场潜力，纷纷携带这自己的产品抢占中国市场。由于国外的产品技术先进、种类齐全，具有良好的安全性和使用性，以及完善的维修和技术支持体系，因此对国内高空作业机械制造企业冲击很大。国内高空作业机械制造企业也已经意识到了该产品市场的巨大蕴涵量，目前在引进国外先进产品的同时，积极消化吸收国外先进技术，不少企业已经推出了达到国外技术水平的产品。但是总体上我国的生产技术水平与国外相比仍然存在一定的差距。综上所述，在我国目前的高空作业车的生产水平上，改进高空作业车的工作性能，开发研制机动灵活、技术含量高、安全可靠的高空作业机械具有现实的意义。1.2高空作业车发展现状(1)国外发展现状在1950年,国外高空作业车开始起步,第一批用于路维修的作业车由英国制造商制造出,作业高度在一巧,但是英国人没有看到高空作业车在未来的发展强劲势头,因此,没有抓住这个有利时机申请专利。美国于年开始使用高空作业车,开始时只是用于果园的采摘工作。在美国,高空作业车在“年才开始小批量的产。虽然年,高空作业车有了重大突破,出现了汽车拖动式和专用底盘式的高空作业车,但是工作高度还是低于。进入上世纪年代以后,由于技术水平的不断提高,高空作业车结构型式更趋完善,作业安全性能不断提高。随着高空作业车技术水平的提高,高空作业机械在国外的发展非常迅速。同时,在工业发达国家,高空作业机械的发展呈现出集团化趋势,如意大利的班利高、芬兰的布朗托、美国的格洛夫和阴吉尼、英国的西蒙、日本的多田野和爱知株式会社等,这些公司在高空作业车的制造和技术创新方面也呈现出不同的侧重点,如侧重于高空消防车系列,侧重于车载高空作业平台等等。侧重于高空消防车的如西蒙公司高度已达、芬兰公司产品最高己达,自命为“天梯”如图所示。为了满足不同行业、不同作业性能要求,国外高空作业机械制造企业己经开发了不同种类、规格齐全的系列化产品。其产品的基本特点可以从结构方面、液压系统方面和电气控制方面加以概括。（1）结构方面：国外高空作业车一般采用伸缩臂式、剪切臂式和折叠臂式三种形式的作业臂设计,如图所示。在底盘方面一般可分为通用汽车底盘和专用底盘两种形式。通用汽车底盘在高空作业过程中工作灵活便于移动专用底盘作业半径比较大,适用于固定场所作业。对于作业高度大于的车辆,作业斗的调平采用电液比例调平方式作业高度低于的车辆,作业斗的调平一般采用机械式和液压式调平方式。（2）液压系统方面：高空作业车的主要工作装置一般采用电液比例控制行走液压系统的设计一般分为开式系统和闭式系统两种形式,采用液压传动可以实现车辆行走的无级调速。闭式系统还可以有效地防止污染物的侵入,延长系统的使用寿命工作装置的液压系统中都装有平衡阀以保证作业的安全性液压系统的控制阀一般采用插装阀的形式,使系统趋于集成化减小了液压系统的安装空间。（3）电气控制方面：控制方式一般为嵌入式,采用专门为工程机械设计的专用控制器通讯方面,采用总线的工程车辆现场总线控制系统。总线控制降低了系统危险性,提高了系统的可靠性和安全性,实现了车辆的多任务协同工作。综上所述,国外高空作业车主要发展方向是液压化、最优化采用计算机辅助设计、轻量化、机电液一体化、通用化、系列化,可靠性、安全性和舒适性。(2)国内发展现状我国高空作业机械的生产于世纪年代末开始起步,发展较快,目前生产经营企业已由原来的几家迅速增加到余家,其中与国外合资或合作生产的企业有家。我国高空作业机械产品的需求量随着国民经济和城市建设的发展逐年增加,各种规格的新产品近几年增加较快。尽管我国在高空作业车设计制造上取得了一些成绩,但是国内生产制造的高空作、业机械同国外同类型高空作业机械产品相比仍有一定差距。为了提高我国高空作业的生产水平,从目前的状况存在的问题来看应从如下的几个方面来进行：（1）产品标准的更新问题。产品的标准工作关系到行业的技术进步和技术发展,与企业的经济利益和市场利益密切相关。为了提高国内高空作业车的技术水平,适应当前市场发展需要必须解决产品标准的更新问题。（2）产品结构的调整问题。目前,我国高空作业平台产品大多体积大、份量重,更换工作场地非常困难,为了给用户使用带来不便,开发轻便的铝合金平台和自行式平台是高空作业车发展的必然趋势。（3）产品销售和租赁并存发展问题。国内大多数企业在产品开发上只注重产品销售,忽视了潜在的巨大的租赁市场。应当说产品销售和租赁并存两条腿走路是高空作业机械（4）行业企业今后一个时期新的发展方向。企业品牌问题。未来国际市场竞争的主要形式将是品牌的竞争。因此必须加强国际竞争意识。2.液压系统设计计算2.1高空作业车驱动方案选择根据高空作业车的底盘结构要求,高空作业车的驱动形式可以分为中央驱动和车轮独立驱动两种形式。根据高空作业车的低速和牵引力小的特点该车采用轮式底盘和双桥驱动形式。轮式底盘驱动方式主要分为中央驱动方式和车轮独立驱动方式两种。中央驱动方式如图所示,由于其没有改变车辆的整体布局,因此,是一种介于真正意义上的液压驱动车辆与传统车辆之间的液压-机械车辆。由于,该型高空作业车是整体结构布置新颖、性能要求特殊的新型机器,目的是要设计一款真正意义上的液压车辆,选择车轮独立驱动的方式。这种驱动方式的主要特点有具有灵活的结构布置,机器结构形式更加多样化系列化的马达驱动装置,马达驱动装置配套方便可组成具有差速器功能的马达并联油路,可实现偏转车轮或车架转向车辆的制动可通过马达减速器上的行驶制动器实现无需驱动桥装置,车辆结构简洁,便于维修和元件更换。根据高空作业车的作业环境以及转向工况等使用要求,综合比较考虑选定本车采用图(c)所示的方案。根据对高空作业车的全液压要求,综合上述对中央驱动方式的优缺点的了解,方案理应排除。上述提到作业车的双桥驱动工作方式和液压系统的高效率和简洁特性要求,以及两级最高速度控制要求。由于图所示的闭式系统,具有较高的传动效率、系统简洁等优点。由于闭式系统会出现油液泄漏现象,因此在闭式回路系统中需要辅助补油泵来补偿因润滑及冷却所引起的闭式回路容积损失。虽然方案图可以实现作业斗上的远程控制、远程无级调速和差速控制等功能,但是不能满足系统高效、简洁等要求。因此,该车选择如图3-1（b）(c)所示驱动方案。 根据高空作业车的作业环境以及转向工况等使用要求,综合比较考虑选定本车采用图3-1(b)所示的方案。根据对高空作业车的全液压要求,综合上述对中央驱动方式的优缺点的了解,方案3-1(a)理应排除。上述提到作业车的双桥驱动工作方式和液压系统的高效率和简洁特性要求,以及两级最高速度控制要求。由于图3-1(b)所示的闭式系统,具有较高的传动效率、系统简洁等优点。由于闭式系统会出现油液泄漏现象,因此在闭式回路系统中需要辅助补油泵来补偿因润滑及冷却所引起的闭式回路容积损失。虽然方案图3-1(c)可以实现作业斗上的远程控制、远程无级调速和差速控制等功能,但是不能满足系统高效、简洁等要求。因此,该车选择图3-1(b)所示驱动方案。2.2马达传动方案的选择马达减速驱动装置主要用于各终端独立驱动的机械,减速驱动装置中的液压马达根据其工作转速和排量大小可分为高、中、低速马达。下面通过对这几种单马达液压减速驱动装置的性能进行比较,主要在启动能力、低速稳定性、传动效率、扭矩及转速性能、安装尺寸、价格等方面进行比较。虽然中速马达同时具有低速大扭矩马达和高速马达的高转速、大排量、高压力、高功率密度和扭矩密度以及比较紧凑的结构尺寸等优点,但是具有这种性能特点的新概念马达的产品和实际应用都很少。因此,这里只比较高速马达和低速马达在应用中的性能特点。并通过对高、低速马达减速驱动装置的性能比较确定高空作业车的马达传动方案。（1）传动效率。高速马达驱动装置的转动效率平均要比低速马达驱动装置要低左右。由于高速马达的减速机为多级行星传动,因此可以认为两种马达减速驱动装置效率的差异主要由减速机造成。（2）机构尺寸。由于高速马达装置有多级减速机,因此相对于低速马达装置机构复杂尺寸较大。尽管两种装置的结构尺寸略有差异,但均可满足使用要求。（3）启动扭矩和低速稳定性。低速大扭矩马达和高速径向柱塞马达都具有很高的启动机械效率。由于小速比减速机机械损失小,因而低速马达驱动装置具有启动扭矩大的特点。由于高速马达驱动装置的多级行星减速机,因此高速马达驱动装置的启动能力较差。低速驱动装置有良好的低速稳定性,可以在1-2r/min的转速下带载稳定工作。但是高速驱动装置配以大减速比减速机也可以实现2-3r/min的转速下带载稳定工作。（4）扭矩即转速性能。在小等效排量范围内低速和高速装置扭矩和转速性能相当。（5）安装及驱动方式。两种驱动装置安装均比较方便,常用于车轮独立驱动。（6）匹配适应性。低速驱动装置受到马达排量规格限制,通用性差。高速驱动装置通过系列标准马达和具有多种减速比的系列减速机组合可获得更多的等效排量驱动装置,可与多种工况要求相匹配,通用性较强。（7）变换范围和控制性。低速马达多采用定量马达,变换范围小控制性差。高速马达配以不同速比的变速器可获得较大的变速范围。加以多种控制方式配合,适用范围最广,控制性能最佳,因此,高速驱动装置是现代自控式车辆发展的主流。（8）机械制动器。低速驱动装置直接在马达输出端设置制动器,由于制动扭矩大,因而结构尺寸大,可靠性差,价格也高。高速马达驱动装置制动器设置在减速机的高速级上,扭矩小,结构简单体积小,价格低。（9）耐温、抗污染能力。内曲线凸轮式低速马达滚轮与轨道为线接触且非匀速转动,接触应力大,润滑条件差,耐温和抗污染能力低。高速马达驱动装置的这一性能要好于低速马达驱动装置。通过以上高低速马达的性能比较,该车采用高速马达和轮边减速机构成的高速马达减速驱动装置。2.3液压闭式系统分析由上节行走驱动方案的选择,该车采用液压闭式回路的行走系统设计。该回路是由比例变量柱塞泵和两个变量马达组成的容积调速闭式回路。在回路中,泵将油液输入到马达的进油腔,然后再从马达的回油腔吸收液压油,完成油液的循环利用。闭式回路结构紧凑,减小了系统形成气穴的可能性,同时可以方便的变换执行元件的方向并有较小的换向冲击力,液压泵采用压力供油,无需自吸,采用容积调速,效率高。由于闭式系统散热条件较差容易造成系统油液的泄露,因此闭式系统必须设置补油泵。由于闭式系统是个封闭的液压系统,液压元件之间的摩擦和液压油做功产生的热量,不能很好地散发出去。过高的油温不仅会降低液压油的寿命,而且还会减少液压元件和系统的寿命。为此在回路中安装冲洗阀,冲洗阀可对回路中的油液进行冷却、过滤,改善工作液体的质量,避免长期工作时油温过高对系统元件的损害,延长了元件的工作寿命。液压闭式系统的优点有：（1）目前闭式系统变量泵均为集成式结构,补油泵及补油、溢流、控制等功能阀组集成于液压泵上,使管路连接变得简单,不仅缩小了安装空间,而且减少了由管路连接造成的泄漏和管道振动,提高了系统的可靠性,简化了操作过程。（2）补油系统不仅能在主泵的排量发生变化时保证容积式传动的响应,提高系统的动作频率,还能增加主泵进油口处压力,防止大流量时产生气蚀,可有效提高泵的转速和防止气穴的产生,提高工作寿命补油系统中装有过滤器,提高传动装置的可靠性和使用寿命另外,补油泵还能方便的为一些低压辅助机构提供动力。（3）由于仅有少量油液从油箱中吸取,减少了油箱的损耗。闭式系统的上述特点使它特别适应负载变化剧烈、前进、倒退、制动频繁的工程机械负荷工况,以及速度要求严格控制的作业机械。该车作为高空作业车辆,特别关注车辆作业过程中作业人员的安全问题。因此,车辆在作业过程中应具备较高的稳定性。闭式系统适合于速度要求严格控制的作业机械的特点为该车行走液压系统的选择提供了依据。2.4变量泵控马达的调速控制由以上驱动方案和和马达减速驱动装置的选定,对行走液压系统采用全液压比例控制、单桥两轮驱动的形式。选用美国SAUER-DANFOSS变量轴向柱塞马达(双速)。马达为双位变量马达即马达排量只能工作在最大排量或最小排量处。马达斜盘被偏置弹簧保持在最大排量处,当存在控制信号时,斜盘切换到马达最小排量处。该马达和力士乐轮边行星减速器构成高速马达减速驱动装置,性能优良,安全可靠。采用行走泵(比例变量柱塞泵)实现对马达流量的比例控制,从而整车可以进行无级调速。当发动机处于最高转速时,通过对比例变量泵和双排量马达的控制实现车辆的最高行驶速度(最高行驶速度5.6km/h)。通过电磁换向阀实现对双速马达的排量选择。出于行驶安全考虑,车辆行驶速度还受到大臂举升角度和伸出长度的限制，见表3.1。系统设置的大臂举升角度限位传感器和大臂收藏位传感器将采集到的数据送入控制器,经控制器运算后控制双速马达的排量和变量泵的流量输出,实现速度限制的自动控制。2.5高空作业车的差力差速控制差力差速问题是每一种多轮驱动车辆需要解决的问题，因为在车辆行驶过程中，对多轮驱动车辆，每个驱动轮都是主动轮，各自的行驶状况都不相同，这将会影响车辆的行驶稳定性和驾驶员的操控，因此系统必须要保证各个轮子相互协调的工作，这就是常见的差力差速控制。2.5.1驱动轮受力分析要解决高空作业车的上述问题,必须对车辆行驶过程中驱动轮的受力情况进行分析。下面就来分析高空作业车在行驶过程中的车轮受力情况,由于车轮轮胎在机体载荷下有一定变形,因此轮胎与土壤的接触部分是一个面,该接触面称为轮胎的支撑面。当车轮做纯滚动时,受力分析图如图所示。驱动轮力矩平衡方程为式中 轮边减速机输出转矩 地面摩擦阻力 分配到每个车轮上的载荷 车轮半径 地面静摩擦系数对驱动轮受力分析的主要目的在于,分析影响车辆正常行驶的主要因素,确定车辆正常行驶的理论依据,也就是对车辆行驶驱动理论的研究。当车轮做纯滚动时,图,中的地面摩擦阻力等于车辆的牵引力。而保证车辆正常行驶的理论依据就是车辆的牵引力必须小于地面对车辆的最大静摩擦力即,否则车轮将会发生滑移现象甚至打滑。这种情况的后果是车轮加快磨损,严重时车轮打滑将造成驾驶失控,危害操作人员的生命安全。由式中二可知,地面摩擦阻力和轮边减速器的输出扭矩是正比例关系,地面摩擦阻力在车辆正常行驶时等于车辆的牵引力。总之,车辆正常行驶时牵引力的大小是由轮边减速器的输出扭矩决定的,也就是由行走马达的输出扭矩所决定。通过上面分析可知,如果要使牵引力正常驱动车辆行走,马达输出扭矩时应当保证车辆的最大牵引力在最大静摩擦力范围之内,这也是解决差力问题的一个基本原则。2.5.2驱动马达差力控制1.差力控制原理、该高空作业车驱动系统采用后桥两马达并联的闭式系统。由于系统压力是由两个驱动轮中负荷最小的车轮的阻力所决定的,如果不改变各个车轮驱动马达的输出转矩,那么每一个驱动轮上的驱动力的大小是一样的,车辆的行走将会因为驱动轮的不同步而出现失控现象。因此就需要找到必要可靠的控制方式或者是控制措施进行恰当有效地调节。由式驱动轮力矩平衡方程和上述理论分析知,车辆牵引力小于等于车轮最大静摩擦力即,当牵引力大于最大静摩擦力时车轮将会发生滑移甚至打滑。而地面最大静摩擦力的大小是由地面静摩擦系数决定,也就是说最大静摩擦力的大小取决于路面质量的好坏。所以说,车辆行走过程中的牵引力取决于路面质量的好坏。在通常情况下,车辆行走过程中各轮受到的地面静摩擦系数相差无几,但是在特殊路面行驶时,各轮之间的地面静摩擦系数之间就会存在很大的差别。因此,各个车轮之间的最大静摩擦力将会不同,个别车轮的最大静摩擦力将会很小,也就导致了驱动该车轮的牵引力很小。由于系统压力是由两个驱动轮中负荷最小的车轮的阻力所决定的,因此将造成系统中各马达的压力一样,行走马达的牵引力不能正常驱动整车行走的后果。轮边减速机转矩T和车轮牵引力的关系为 。即行走马达输出扭矩和车轮牵引力成正比例关系。由此,只需选择有效和适当的控制方式调节马达的输出转矩,使马达根据各个车轮附着力的不同而输出不同的扭矩,达到行走马达的输出转速相同的目的,这就是差力控制。由上述分析可知,行走液压系统可以根据车辆作业环境不同使马达输出不同扭矩,实现差力控制。由于全液压作业车辆的设计要求,选择在马达的并联回路中设置一个分流集流阀。通过分流集流阀根据负载压力均匀分配流量的原理实现各个车轮在相同的转速下同步工作。由上述分析可知,实现差力控制的目的是使行走马达在分集流阀的作用下实现马达根据各个车轮附着力的不同而输出不同的扭矩,达到车辆各驱动轮同步动作的目的。下面分析行走驱动马达差力控制的实现。首先,由各车轮同步动作要求和马达流量公式 知,当马达转速一样时,各马达的流量也是一样的。行走液压系统中通过分流集流阀的作用,流向各驱动马达的流量是一样的,同时由于各驱动马达对应的分集流阀的阀芯节流口的开口大小不同,决定了各马达的工作压力 是不同的。由液压马达的转矩公式可知,由于液压马达的工作压力 的不同,使驱动马达输出不同的转矩。由分析可知,由于高空中作业车在特殊路面行驶而导致各驱动轮牵引力大小不同时,通过分流集流阀作用实现了使马达根据各个车轮附着力的不同而输出不同的扭矩,达到行走马达的输出转速相同的目的即实现驱动马达的差力控制。2.分流集流阀工作原理分流集流阀体积小、重量轻，所以占用的空间小，安装方便，在复杂工作环境与使用条件下可靠度高、性能稳定，对于高低压的系统均适用。因为其使用和维修都比较方便，所以应用范围较为广泛。分流集流阀按固定比例自动分配或集中二股油流，使执行元件双向均起速度同步作用，故有时亦称它为双向分流阀或者液压同步阀。如图所示，分流集流阀同步基本原理是：由于两个执行元件负载不同，通过液压油反馈到同步阀 A、B 两阀芯端面的压力不同，阀芯向压力较小方向移动，从而改变了节流口的大小，形成不同的压力降，当两腔的压力相等、两芯达到平衡位置时，压力油流入两油缸的流量相等，两个执行元件同步运行。由于作用在两个执行元件上的负载力往往是不相同的，而且有时候还差距很大，此时，A、B 两阀芯向一边偏移，偏移量较大。负载力较大的执行元件，相对应的分流阀阀芯节流口大，产生的压力降 P小，负载力较小的执行元件相对应的分流阀阀芯的节流口小，产生的压力降 P 大，使两阀芯处在偏移较大的平衡位置，促使输出的流量相等，能够实现两执行元件同步运行的目的。理论上讲，分流集流阀可以把两条并联支路的流量调节的完全相等。但实际上，由于各种原因，经它调节后的两并联支路的流量，仍然存在一定的差别，即分流集流阀存在调节误差。分流集流阀只能协调两分路的流量，不能消除已产生的行程误差，因而执行机构最终是存在由于阀芯摩擦而产生的同步误差的。由于高空作业车的行驶速度较低，最高速度不超过有5.6 Km/h，因此在分流集流阀的误差范围内不会影响车辆的安全行驶。2.5.3驱动马达差速控制轮式工程机械在行走和工作过程中,由于转弯或道路状况的不同,使得驱动桥内测车轮和外侧车轮的转速存在一定的差别,所受到的滚动阻力也不相等。即使车辆在直线行驶状况下,由于轮胎自身差别、轮胎的充气气压不等、磨损程度差别和载荷不相同等原因,同样会导致两侧车轮转速不同。如果上述情况不加以控制,就会导致车轮打滑而使得车轮磨损加快,更甚者还可能造成车辆失控状况的发生,因此这种情况必须避免。在上述差力控制分析中可知,当车轮与地面之间的附着系数非常小时,驱动轮会出现滑移现象。为了保证车辆行驶过程中根据行驶路况的要求,使驱动轮在形式过程中始终和地面保持纯滚动,即差速控制。由于在该高空作业车设计要求中,车辆要实现全液压控制。因此,采用在分集流阀的进出口端连接一个小通流面积的节流阀以平衡车轮转向过程中的压差,实现差速控制。下面对这种方法作以定性分析,如图所示：当车辆在行驶的过程中转向时,可得到：式中内侧车轮速度外侧车轮速度车辆的转弯角速度车辆的转弯半径车桥的宽度对于每一个车轮可以得到内侧车轮角速度外侧车轮角速度对于每个车轮还可以得到式中内侧车轮的液压流量外侧车轮的液压流量液压马达的排量通过联立上式，可以得到转向时两个车轮的流量差为 式中只有转弯角速度是变量,因此驱动马达流量差只跟转弯角速度变化有关。由式可知,转弯角速度只受限于车辆的行驶速度 和转弯半径R。因此,当车辆以不同的行驶速度和转弯半径行走时,两车轮之间就会产生不同的流量差。由于该车的行驶速度较低,同时分流-集流阀的自身误差对转向流量存在一定的补偿作用,因此这种设计可以满足差速控制要求。3.拟定液压系统图3.1二维图3.2系统工作原理首先,通过二位三通电磁换向阀选定双排量马达的高速工况或低速工况。再由图知,液压泵从发动机吸取功率,通过液压系统中的液压能驱动液压马达作恒转速输出。由于比例变量泵的输出流量始终对应着马达的转速输出,所以发动机转速的选择和车辆行走过程中的各种工况将影响到马达转速的稳定,这时通过电控装置读取发动机转速和液压马达的输出信号,然后反馈给控制变量泵的控制信号,电液比例变量控制机构根据控制信号调节变量泵斜盘倾斜角度来补偿上述变化,调节变量泵的流量输出,以适应高空作业车的各种工况,实现马达转速的恒定输出。在该系统中, 补油泵对液压系统进行冷却、散热和补充系统油液的泄漏,并为变量系统提供稳定的控制油输入。冲洗阀对回路中的油液进行冷却、过滤,改善工作液体的质量,避免长期工作时油温过高对系统元件的损害,延长了元件的工作寿命。3.3三维图三位四通电磁换向阀油箱柱塞变量泵两位三通电磁换向阀4.液压元、辅件的选择4.1选择液压泵、液压马达及其驱动电机假设轮胎直径为45cm液压马达转速：行走马达理论计算排量：液压马达最大实际流量：根据分析和计算选用（1）双向变量柱塞泵流量（流量为114.7L/min, 额定压力20Mpa）用于为闭式行走系统提供动力。补油齿轮泵（排量为13.9mL/r,额定压力2.2Mpa）主要用于对闭式行走系统进行补油。选用涡轮增压式发动机，额定功率62kW。5.关键回路搭建6.液压系统主要性能的验算6.1系统压力损失计算计算系统压力损失，必须知道管道的直径和管道长度。管道直径按选定元件的接口尺寸确定为d=18mm,进、回油管道长度都定为l=2m;油液的运动粘度取 ，油液的密度取 。1.判断状态由雷诺数 可知，在油液粘度、管道内径一定条件下， 的大小与 成正比。管路中所通过的流量以最大行驶速度流量为最大，由此可知，此时的也为最大。因为最大的就小于临界雷诺数（2000），故可推论出：油路中的油液流动状态全为层流。2.计算系统压力损失为了计算上的方便，首先将计算沿程压力损失公式化简。为此，将适用于层流流动状态的沿程阻力系数和溶液在管道内的流速同时代入沿程压力损失计算公式，并将已知数据代入后，得可见，沿程压力损失的大小与其通过的流量成正比，这是由层流流动所决定的。6.2系统效率计算1.计算回路效率2.计算系统效率取柱塞变量泵的总效率 、液压马达的总效率 则有6.3系统发热与温升计算计算高空作业车高速行驶时液压泵的输入功率，即计算高空作业车高速行驶时驱动系统所产生的热流量，即计算高空作业车高速行驶时驱动系统中的油液温升，即油箱体积其中，取传热系数 。本系统温升很小，符合要求。7.总结通过查阅相关资料，了解了国内外高空作业车的发展现状；小组成员相互讨论后确定了液压传动系统原理图，根据工况确定了液压泵和液压马达的参数，并在液压实验室进行回路搭接，成功对设计回路进行了模拟，达到了预期效果。本次三级项目只是对21米高空作业车的液压驱动系统进行设计，还需要对21米高空作业车上车系统、下车系统、底盘系统进行设计，从而完成高空作业车的整体设计。通过本次三级项目，使我们对液压传动系统这门课程有了更加深刻的理解，同时发现我们目前所学的知识对于解决实际工程问题远远不够，还需要进一步学习、拓展自己的专业知识，为以后的工作学习打下坚实的基础。8.参考文献1 马玉良.TLK21型高空作业车电液控制系统研究A. 燕山大学硕士论文,20072 赵静一.安东亮,程斐,敖文艳.JHP26型高空作业车液压控制系统研究J. 机床与液压3 王飞.高空作业车电液控制系统研究A.长安大学硕士论文，20094李壮云.液压元件与系统M.机械工业出版社.2014年5官忠范.液压传动系统M.机械工业出版社.1997年目录1高空作业车发展综述21.1高空作业车概况21.2高空作业车发展现状32.液压系统设计计算62.1高空作业车驱动方案选择62.2马达传动方案的选择72.3液压闭式系统分析82.4变量泵控马达的调速控制92.5高空作业车的差力差速控制102.5.1驱动轮受力分析102.5.2驱动马达差力控制112.5.3驱动马达差速控制133.拟定液压系统图153.1二维图153.2系统工作原理153.3三维图164.液压元、辅件的选择174.1选择液压泵、液压马达及其驱动电机175.关键回路搭建186.液压系统主要性能的验算196.1系统压力损失计算196.2系统效率计算206.3系统发热与温升计算207.总结218.参考文献21目录第一章 总 论41.1项目概述41.2项目提出的背景和必要性41.3 项目建设的可行性分析16第二章 项目依据和范围202.1项目编制依据202.2编制原则202.3项目编制范围21第三章 市场发展预测及行业关键指标分析223.1二手车市场风险及发展预测223.2 目前二手车价格分析253.3 二手车关键指标分析28第四章 项目选址与建设条件364.1 项目选址364.2 区域建设条件364.3社会环境简况37第五章 项目建设内容与规模395.1 项目建设内容395.2 建设规模39第六章 项目实施进度安排41第七章 环境保护和交易流程427.1 二手车交易市场污染评估与处理427.2 二手车交易流程42第八章 项目经营管理与劳动定员498.1 项目经营管理498.2 劳动定员498.3 劳动保护和安全生产50第九章 投资概算及资金筹措519.1 投资估算519.2 资金筹措51第十章 经济效益分析5310.1项目的制度成本分析5310.2 项目效益分析5510.3 本项目成本估算5610.4 投资初期的营销计划建议5710.5 销售收入及税金5710.6 利润估算5810.7 财务平衡分析5810.8 不确定性分析5810.9 结论59第十一章 结论及建议641.24