1 高空作业车总体设计思想和主要功能及技术指标
(1)总体设计思路
为满足多领域使用要求而提供一种适应性设计，其中机构的组成原理及其运动通过优化设计获得。结构则提供一个设计平台以满足作业车不同的使用领域。用户可以在这个平台上进一步进行终端设计；采用液压系统提供动力。动力源可以有两种选择。在有电力供应的场合可由电机驱动，在无电力供应的场合可由汽车发动机驱动。操纵控制系统亦有两种选择方案，可根据使用要求或用户要求，采用智能控制或人工控制。
(2)主要功能及技术指标
作业高度／m ≥10作业宽度，m ≥6作业平台承载能力／t ≥1作业平台在起降过程中始终自动保持水平姿态：作业平台在起降过程中能够在水平面上进行转动调整。 转动范围／(。)机械臂最大仰角／(。)机械臂最大俯角／(。)液压站额定工作压力／MPa整机工作范围
2 高空作业车的机构组成和运动原理与分析高空作业车整机包括汽车底盘在内。共有7个系统部件组成(见图2)。整个机构共有6个自由度：① 整机随同行走系统的移动；②腰部机构的回转运动；③伸缩臂的俯仰运动；④ 伸缩臂的伸缩运动；⑤ 俯仰机构在垂直面内的转动；⑥ 作业平台在水平面内的左右转动。移动行走系统由汽车底盘和特制钢结构车架组成，为确保高空作业车作业时的可靠支撑作用，车架由低合金高强钢板焊接而成，整体为箱形结构，并设有与之相配套的水平和垂直支撑油缸。该水平和垂直支撑油缸的工作和操纵独立于整个作业车液压控制系统，因而其动力仅取自汽车发动机。当作业车液压控制系统是由电机驱动而无电力供应时，水平和垂直支撑油缸的操纵仍然可以实现(如整车非作业存放停车时的支撑油缸操纵)。
腰部回转机构部件承担整个高空作业车机械臂水平范围的转动，它决定机械臂前端作业平台的作业宽度，其转动运动由低速大扭矩马达驱动大速比减速机构实现，运动速度可调。回转机构设有高可靠性能的制动系统，其结构设计保证机械臂的安装连接、保证优化设计所获得的几何位置的精确确定、保证与车架安装连接和整体腰部回转机构水平转动运动的可靠实现。
伸缩臂机构承载整个作业平台的重量，决定作业平台的高度。其运动分为两部分，一部分运动是伸臂的直线往复移动，另一部分是基臂的上下俯仰转动，伸臂的伸缩由置于基臂中的伸缩油缸驱动，基臂的俯仰由以回转机构做支撑的大臂俯仰缸驱动。
(4)俯仰机构保证实现作业平台工作时的水平姿态，并同时提供作业平台在垂直面内的小角度微调，其保证作业平台水平姿态的运动由分别安装于基臂底部和俯仰机构下部平衡油缸的偶合运动来实现，这一对平衡油缸组成原理上的液压平行四连杆机构。随着主臂的俯仰，2个平衡油缸的运动始终互为反向，从而保持作业平台工作时的水平姿态，同时俯仰机构下部的平衡油缸可单独控制，以实现作业平台(水平姿态)的微小调整。
(5)通过控制安装于作业平台下方的纵向调姿油缸，驱动作业平台在水平面上左右转动，为用户最终在平台上再配置专业领域里的设计提供一个自由度的操作空间。
3 实现作业平台保持水平姿态的机构的优化设计保持作业平台在机械臂处于各种运动状态时的精确水平姿态是高空作业车的主要特点，这一特点是通过对平衡油缸联动机构的(优化)运动设计来实现的，其优化设计过程如下：平衡油缸联动机构的参数模型如图4所示。为设计与制造的方便，取上、下平衡油缸的行程相等。依据通用油缸的参数，设油缸结构长度为357 m．rfl则油缸缩回时的最短长度 。与全伸出时的长度分别为Ll=357+sL2=357+2s式中 s—— 油缸的工作行程．m．rfl。由图4可知，要确定平衡油缸联动机构的整体参数共需11个设计变量，写成向量形式为X={ l， 2， 3， 4， 5， 6， 7， 8， 9， l0， ll}式中 ，—— 伸缩臂前端的拐角；— — 油缸的工作行程s。由机械臂工作范围的要求，需有等式约束条件hl(X)=15。+0 =0h (X)=0 一58。=0式中 一、 — — 大臂相对水平面的最大和最小仰角。为了防止上平衡油缸的机械自锁，需有约束gl(X)= l⋯ 一12。≥0式中 —— 上平衡油缸在工作过程中的最小传动角。为保证下平衡油缸具有较高的传动效率，需有约束g2(X)： 2 一35。≥0式中 2rain—— 下平衡油缸在工作过程中的最小传动角。由安装的要求及使结构具有良好的力传递性能，需有约束g3(X)= 5—100≥0g4(X)= 8—200≥0图4 油缸平衡机构爹数模型Fig．4 Consulting count model of oil vat balaⅡce meehanlsm1．作业平台2．上平衡油缸3．下平衡油缸为了表示作业平台在各个位置的姿态，将上平衡油缸的行程分为 等份。以 表示作业平台在某位置的实际姿态角， 表示作业平台在相应位置的理想姿态角，即作业平台保持水平的姿态角，△表示二者之差( 1，2，， )，则有l + 2 + 3△ = f 一 i显然，越逼近于 ，作业平台的实际姿态越水平，所以l△ l越小越好。根据设计要求，本机构的设计目标函数为l式中第1项表示期望结构紧凑；第2项表示期望实际姿态角对理想姿态角的偏差最小。cc，，和cc， 为二者的期望程度加权因子。通过编程计算得如下优化结果= {204．3，162．9，296．8，827．3，138．5，739．2，21．6o，212．7，158．1，249．7，320}此时，I△ I一〈0．17。，即作业平台在工作过程.