(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211427744.2 (22)申请日 2022.11.15 (71)申请人 湖北宏宇专用汽车有限公司 地址 441300 湖北省随州市曾都经济开发 区交通大道1089号 (72)发明人 罗浩　康永旺　刘振华　朱春东　 刘五洲　 (74)专利代理 机构 随州市恒智启创知识产权代 理事务所(普通 合伙) 42256 专利代理师 何斌 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/17(2020.01) (54)发明名称 一种15～3 0米高空作业车 车臂设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种15～30米高空作业车车 臂设计方法， 包括以下步骤： S1、 依据作业臂的刚 度和强度限制条件选择合适的臂体材料种类； S2、 依据工作高度和S1中选 择的臂体材料选择合 适的截面类型； S3、 在选择的材料和截面参数下， 依据各种设计参数， 并根据作业臂所处的作业高 度来对作业臂进行合理的选择； S4、 根据S3所选 择的作业臂参数关系， 根据各种分析方法分析总 结在保证作业臂质量最小的前提下， 使作业臂质 量最小的截面设计参数。 本发明通过对各种可直 接确定的作业臂设计参数进行综合分析， 并在保 证应力和变形的前提下进行多目标优化， 设计周 期短， 得到的优化方法也具有普适性， 不需要再 因为一个参数的变化进行重复的设计 。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115544850 A 2022.12.30 CN 115544850 A 1.一种15～3 0米高空作业车 车臂设计方法， 包括以下步骤： S1、 依据作业臂的刚度和强度限制条件选择合 适的臂体材 料种类； S2、 依据工作高度和S1中选择的臂体材 料选择合 适的截面类型； S3、 在选择的材料和截面参数下， 依据高空作 业车的作 业高度， 以截面的高度H、 宽度W、 底边长度W1、 斜角 θ为设计参数， 保证作业臂的截面周长不变， 利用建模软件分析出作业臂 在不同参数取值下的抗弯截面系数和抗屈曲能力， 并根据作业臂所处的作业高度来对作业 臂进行合理的选择； S4、 根据S3所选择的作业臂参数关系， 并利用有限元软件计算各节臂在不同截面高度 H、 截面厚度TH时所受的应力变形情况， 并通过响应面分析的方法， 总结在保证作业臂质量 最小的前提下， 使作业臂质量 最小的截面高度H、 截面厚度TH设计参数。 2.根据上述权利要求1所述的一种15～30米高空作业车车臂设计方法， 其特征在于： 所 述步骤S1中， 当作业高度在15～20m时， 作业臂全伸长度在11～17m， 此时为保证作业臂的刚 度条件， 选择的材料的屈服强度在800MPa～1000Mpa； 当作业高度在20～25m时， 作业臂全伸 长度在16～22m， 此时为保证作业臂的刚度条件， 选择的材料的屈服强度在700MPa～ 800Mpa； 当作业高度在22 ‑30m时， 作业臂全伸长度在20 ‑26m， 此时为保证作业臂的刚度条 件， 选择的材 料的屈服强度在5 00MPa～700Mpa。 3.根据上述权利要求2所述的一种15～30米高空作业车车臂设计方法， 其特征在于： 所 述步骤S2中， 作业高度在15～20m时， 作业臂截面选用五边形截面； 作业高度在20～25m时， 选用六边形截面； 作业高度在25～3 0m时， 选用六边形或八边形截面。 4.根据上述权利要求3所述的一种15～30米高空作业车车臂设计方法， 其特征在于： 所 述步骤S3中确定底 边长度W1和斜角 θ 时， 现根据设计经验确定宽度W和底 边长度W1的比值W1/ W的取值范围以及斜角 θ 的角度范围， 再根据静力学分析和有限元分析的结果， 得出在相同 的质量下作业臂变形最小的W1/W和 θ 的取值范围。 5.根据上述权利要求4所述的一种15～30米高空作业车车臂设计方法， 其特征在于： 所 述步骤S3中对于四边形截面， 当H/W的取值范围在1.35～1.45时， 结构具有最大的抗屈曲能 力； 对于五边形截面当H/W的取值范围1.45～1.55时， 结构具有最大的抗屈曲能力； 对于六 边形截面， 当H /W的取值范围在1.6 5～1.75时， 结构具有最大的抗屈曲能力。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115544850 A 2一种15～30米高空作业车 车臂设计方 法 技术领域 [0001]本发明涉及专用车制造技 术领域， 具体涉及15～3 0米高空作业车 车臂设计方法。 背景技术 [0002]高空作业车是将人举升到一定高度进行空中作业的专用汽车， 可以用于城市建 设、 公共设施维修、 应急抢险、 建筑工地及工业生产等多种场所。 近些年随着城市化、 工业化 的不断发展， 对可以进行特种作业的作业臂需求量很大， 而作业高度在15 ‑30m的中小型高 空作业车可以满足大部 分城市内的高空作业活动。 所以对这类车臂进 行合理的参数设计尤 为重要。 该类作业臂的选择一般存在以下问题： （1） 作业臂截面尺寸的选择依靠经验及模仿国外同类型臂体， 后续进行试验验证， 设计周期长， 研发成本高， 未 形成相应的选用方法； （2） 作业臂 材料选择较为不合理， 一般 都采用传统的Q235钢材， 厚度 往往根据生产 经验选择， 导致不能充分发挥结构的力学性能。 而现如今对节能减排的要求日益提高， 专用 车上蓝牌时对整车质量的要求也越来越严格， 使用传统的Q235材料和不科学的设计方法， 常常会使整车超出4.5T的重量要求限制。 [0003]因此， 开发出一种作业车车臂截面参数选用方法， 提高设计开发效率， 降低成本， 提高材料利用率的作业车 车臂截面 参数选用方法具有重要意 义。 发明内容 [0004]本发明的目的是克服现有技术的缺陷和不足， 提供一种能够缩短开发设计时间、 提高材料利用率、 降低设计成本的15～3 0米高空作业车 车臂设计方法。 [0005]为实现以上目的， 本发明的技术解决方案是： 一种15～30米高空作业车车臂设计 方法， 包括以下步骤： S1、 依据作业臂的刚度和强度限制条件选择合 适的臂体材 料种类， 对于高空作业车 车臂， 其臂体的许用强度一般为： 其中，  为材料屈服点，  S 为安全系数， S=2.3; 动载系数， ; 为应力 集中系数, 。 [0006]臂体的最大变形量要求 为： 其中，𝑌 𝐶为工作时的最大允许变形量； 𝐿𝐶为工作长度； S2、 依据工作高度和S1中选择的臂体材 料选择合 适的截面类型；说　明　书 1/4 页 3 CN 115544850 A 3