遼工大QY10汽車起重機總體及支腿機構(gòu)設(shè)計說明書

1、遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計計算書指導(dǎo)教師：張?zhí)m娣設(shè)計題目：QY10汽車起重機總體及支腿機構(gòu)設(shè)計 設(shè)計人：江超計算項目計算與說明結(jié)果第一章緒論引言分類方法第一章 概述1.1引言汽車由于機動性能好而一直在工程施工和城市建設(shè)中擔(dān)負著重要角色。在國內(nèi)市場上隨著國家擴大內(nèi)需政策的推動、投資的提高、個體和私營用戶的壯大，2002年以來汽車起重機市場總量大幅上升，可以說市場巨大。汽車起重機是輪式起重機的一種。通常習(xí)慣把裝在通用或?qū)Ｓ幂d重汽車底盤上的起重機稱為汽車起重機。由于汽車起重機底盤為通用或?qū)Ｓ闷嚨妆P，故汽車起重機具有載重汽車的性能。1.汽車起重機具有如下優(yōu)點：1）行動自由。在它的起重能力及外形尺寸容許

2、條件下，能夠在整個工廠內(nèi)或貨場內(nèi)承擔(dān)絕大部分的起重工作。2）除了作為一臺起重機使用之外，可以在臂架上配裝各種拉鏟抓斗、挖溝器和鏟子進行其它工作。3）不需要架空軌道等固定結(jié)構(gòu)，因此可使基建投資、生產(chǎn)成本或維修費用降低。4）本身具有獨立的動力裝置，不需要裝設(shè)饋電電纜或接觸導(dǎo)電裝置。5）它可以把載荷放在地面上，地面下或比汽車起重機更高的地方。2.分類方法主要有：1）按起重量分類：輕型汽車起重機（起重量在5噸以下），中型汽車起重機（起重量在5-15噸），重型汽車起重機（起重量在15-50噸）。超重型汽車起重機（起重量在50噸以上）。近年來，其起重量有提高的趨勢，如今已生產(chǎn)出50-100噸的大型汽車起重

3、機。2）按支腿形式分：計算項目計算與說明結(jié)果主要檢驗項目及性能指標蛙式支腿、X式支腿、H型支腿。蛙式支腿跨距較小僅適合于較小噸位的起重機。X式支腿容易產(chǎn)生滑移，也很少采用；H型支腿可實現(xiàn)較大跨距，對整機的穩(wěn)定有明顯的優(yōu)越性，所以我國目前生產(chǎn)的液壓汽車起重機多采用H型支腿。3）按傳動裝置的傳動方式分：機械傳動、電傳動、液壓傳動三類。4）按起重裝置在水平面可回轉(zhuǎn)范圍（即轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)范圍）分：全回轉(zhuǎn)式汽車起重機（轉(zhuǎn)臺可任意旋轉(zhuǎn)360°）和非全回轉(zhuǎn)式汽車起重機。5）按吊臂的結(jié)構(gòu)形式分：折疊式吊臂、伸縮式吊臂和桁架式吊臂汽車起重機。3.主要檢驗項目及性能指標1）汽車起重機的強度、剛度、穩(wěn)定性，各

4、構(gòu)件在腐蝕性工作環(huán)境下的最小尺寸，抗傾覆穩(wěn)定性應(yīng)符合GB3811-83起重機設(shè)計規(guī)范的規(guī)定。2）汽車起重機的基本參數(shù)應(yīng)符合JBT1375-92汽車起重機和輪胎起重機基本參數(shù)的規(guī)定。3）汽車起重機的安全性能應(yīng)符合GB6067-85起重機械安全規(guī)程的規(guī)定。4）汽車起重機的結(jié)構(gòu)、機構(gòu)、電氣等的設(shè)計按GB3811-83起重機設(shè)計規(guī)范的規(guī)定。5）汽車起重機整機穩(wěn)定性應(yīng)符合GB6068.3-85汽車起重機和輪胎起重機試驗規(guī)范穩(wěn)定性的確定的規(guī)定。6）額定起重量表，起升高度曲線和性能參數(shù)標牌的要求及表示方法應(yīng)符合GB4031-85汽車起重機和輪胎起重機標牌的規(guī)定。7）起重機安全裝置的設(shè)置和調(diào)試按zbj8000

5、2-86汽車起重機和輪胎起重機安全規(guī)程的規(guī)定進行。8）汽車起重機性能指標應(yīng)符合zbj80003-87汽車起計算項目計算與說明結(jié)果國外外輪式起重機發(fā)展現(xiàn)狀重機和輪胎起重機技術(shù)要求的規(guī)定。9）汽車起重機檢驗方法：按JB/SQ1-87汽車起重機和輪胎起重機產(chǎn)品質(zhì)量分等，JB4030.3-85汽車起重機和輪胎起重機設(shè)計規(guī)范，GB6068.1-85汽車起重機和輪胎起重機設(shè)計規(guī)范一般要求，GB6068.2-85汽車起重機和輪胎起重機設(shè)計規(guī)范合格實驗等規(guī)則進行。產(chǎn)品定型試驗按GB4030.1-85汽車起重機和輪胎起重機規(guī)范作業(yè)可靠性試驗，JB4030.2-85汽車起重機和輪胎起重機試驗規(guī)范行駛可靠性試驗，G

6、B6068.4-85汽車起重機和輪胎起重機試驗規(guī)范結(jié)構(gòu)試驗等標準進行。1.2國內(nèi)外汽車起重機的發(fā)展趨勢1.2.1國外輪式起重機的發(fā)展?fàn)顩r及主要機種輪式起重機最初是以誕生于1867年的蒸汽軌道式起重機發(fā)展而來的，經(jīng)歷了軌道式、實心輪胎式、充氣輪胎式的發(fā)展變化過程。充氣式輪胎起重機是20世紀30年代隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的。由于輪式起重機具有機動靈活、操作方便、效率高等特點，早期的輪式起重機大多采用機械傳動的桁架式臂架。隨著60年代中期液壓技術(shù)的發(fā)展，液壓伸縮臂輪式起重機得到迅速的發(fā)展。到了80年代末，中小噸位的輪式起重機已大多采用液壓伸縮式臂架，僅有一部分大噸位汽車起重機仍采用桁架式臂架?，F(xiàn)在

7、國外已將自動化技術(shù)與機械傳動技術(shù)相結(jié)合，將先進的微電子技術(shù)。電力電子控制技術(shù)、液壓技術(shù)、數(shù)據(jù)總線通信技術(shù)等應(yīng)用到機械驅(qū)動和控制管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了自動化和半自動化控制，從而大大提高了起重機的安全性和可靠性，并且降低了發(fā)動機的油耗金和排放值。20世紀60年代末期，特別是從70年代開始，隨著大型建筑、石油化工、水電站等大型工程的發(fā)展計算項目計算與說明結(jié)果對輪式起重機的性能、工作效率和安全性提出了更高的要求。由于當(dāng)時液壓技術(shù)、電子技術(shù)、汽車工業(yè)的發(fā)展新型高強度鋼材的不斷出現(xiàn)，使輪式起重機開始向大型化發(fā)展，并且在普通輪胎式起重機的基礎(chǔ)上開發(fā)出越野輪胎式起重機，隨后又開發(fā)出全路面式起重機。全路面式起重機綜合

8、了汽車起重機高速行駛和越野輪胎式起重機吊重行走及高通過性的特點，在近20多年得到很大的發(fā)展。目前國外輪式起重機生產(chǎn)國主要有日本、美國、德國、法國、意大利等。生產(chǎn)廠商有100多個，最著名的僅有10來家。世界輪式起重機市場主要劃分為以日本為主的亞洲市場、以美國為主的北美市場、以德國為主的歐洲市場。亞洲約占世界年銷售臺數(shù)的40%，北美和歐洲各占20%，世界其他地區(qū)占20%。日本市場：從年產(chǎn)量上講，日本生產(chǎn)的輪式起重機居世界首位。在1995年4月到1998年3月間，日本輪式起重機平均年銷售量為8140臺，其中越野輪胎式起重機約占日本市場的60%，其次是工業(yè)輪胎式起重機和汽車起重機。德國市場：德國是歐洲

9、最大的輪式起重機生產(chǎn)國，也是全路面起重機的發(fā)源地，多年來他在開發(fā)大型、特大型、特大型輪式起重機方面一直處于領(lǐng)先地位。2007年4月23-29日，第28屆國際工程機械、建材機械、采礦機械、工程車輛及建筑設(shè)備展覽會上，最引人注目的新型輪式起重機利勃海爾LTM11200-9.1，其起重量為1200t，主臂全伸長度創(chuàng)紀錄地達到了100m。主臂和副臂組合能使起升高度達到170m。在這次展會上特雷克斯展出了一臺新型TC40L汽車起重機。這臺最大起重量為40t的起重機采用PPMAC35L全地面起重機的吊臂技術(shù)和PPM汽車起重機的底盤技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單和維修方便的特點。整計算項目計算與說明結(jié)果國內(nèi)輪

10、式起重機發(fā)展現(xiàn)狀機全長10.679m、高3.378m，吊臂頭部外側(cè)的最小轉(zhuǎn)彎半徑只有9.673m；37.4m的5節(jié)主臂采用雙缸、雙索伸縮機構(gòu)，8m副臂；前支腿為擺動伸縮腿，后支腿為H型支腿，可以全周吊重；前橋采用385/65R22.5單胎，后橋采用13R22.5雙胎；攜帶全部裝備(8.6t配重、8m副臂、25t吊鉤和一個備胎)的行駛重量為31.9t，最高行駛速度為90km/h，是一款性能相當(dāng)不錯的汽車起重機。美國市場：美國是輪式起重機的生產(chǎn)大國，在起重機制造能力及規(guī)模上居世界首位。在美國市場上，越野輪胎式起重機占主導(dǎo)地位，約占市場份額的65%，其次是工業(yè)輪胎式起重機和汽車起重機，全路面式起重機

11、所占份額較小，不到10%。1.2.2國內(nèi)汽車起重機發(fā)展現(xiàn)狀我國在1957年生產(chǎn)第一臺5t機械式汽車起重機到現(xiàn)在已有50多年歷史了,它的生產(chǎn)大致經(jīng)歷了以下幾個階段:1957-1966年以生產(chǎn)5t機械式汽車起重機為主；1967-1976年以生產(chǎn)12t以下小型液壓汽車起重機為主；1977-1996年以來16-50t中大噸位液壓汽車起重機產(chǎn)品發(fā)展較快。自1979年開始，我國采用進口汽車底盤和關(guān)鍵液壓件自行生產(chǎn)出了16t，20t液壓汽車起重機之后，國內(nèi)一些起重機生產(chǎn)廠家采用技貿(mào)結(jié)合方式，分別引進日本多田野、加藤、美國格魯夫和德國利勃海爾、克虜伯的起重機產(chǎn)品技術(shù)，以合作生產(chǎn)的方式相繼制造出25t、35t、

12、45t、50t、80t、125t汽車起重機。由于受客觀條件的限制，當(dāng)年的技術(shù)引進主要著重體現(xiàn)在技術(shù)軟件的引進（如產(chǎn)品、圖紙、工藝等），而沒有引進全套的先進加工設(shè)備，沒有與相關(guān)的配套件的引用同時進行，因此國內(nèi)長時間不能提供高質(zhì)量高性能的基礎(chǔ)配套件（如液壓元件、電子元件等），到計算項目計算與說明結(jié)果國內(nèi)汽車起重機的差距表現(xiàn)。了90年代我國汽車起重機的技術(shù)水平與世界先進水平相比曾經(jīng)一度縮小的差距又拉大了。當(dāng)前國內(nèi)汽車起重機廠自行設(shè)計的產(chǎn)品技術(shù)水平大多還相當(dāng)于國際70年代初期、中期水平，只有少數(shù)產(chǎn)品在吸收國外先進技術(shù)基礎(chǔ)上，經(jīng)過更新?lián)Q代達到了80年代初的水平。隨著國家經(jīng)濟建設(shè)的蓬勃發(fā)展，國家重點工程建

13、設(shè)項目紛紛上馬，一些大型關(guān)鍵工程一般都采用國際公開招標方式采購機械設(shè)備。國外新型汽車起重機和二手設(shè)備大量進入中國市場，使國產(chǎn)汽車起重機面臨很大的沖擊和壓力。國內(nèi)輪式起重機產(chǎn)品差距主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1.質(zhì)量穩(wěn)定性差部分產(chǎn)品發(fā)生早期故障多，保修期內(nèi)返修率高。故障多發(fā)生在液壓系統(tǒng)、底盤、發(fā)動機于傳動件上。液壓系統(tǒng)滲漏問題普遍存在，其主要原因是制造、裝配工藝不良和密封件質(zhì)量問題。國內(nèi)汽車起重機平均無故障時間僅為93.4h。整機工作壽命按主要零件壽命計算，約為20003000h，而國外同類產(chǎn)品一般可達到12500h。2.產(chǎn)品品種單一輪式起重機是工程機械行業(yè)中的一個重要的類別，其技術(shù)含量、機電一體化

14、程度、對使用材料的要求和制造難度不亞于其他類型的工程機械。國內(nèi)輪式起重機的生產(chǎn)主要仍以8-50t汽車起重機為主，某些企業(yè)對全路面起重機產(chǎn)品和越野輪胎起重機產(chǎn)品以及大噸位汽車起重機開發(fā)雖有一定的研究，但是尚未形成商品供應(yīng)市場。8t以下微型起重機基本空白，而60t以上大型起重機產(chǎn)量有限，從而形成了一方面形成了生產(chǎn)力過剩，另一方面許多重點工程所需的大型起重機尚需進口。計算項目計算與說明結(jié)果汽車起重機的發(fā)展趨勢3.產(chǎn)品自動化、智能化方面目前，國外已將自動化技術(shù)與機械傳動技術(shù)相結(jié)合，將先進的微電子技術(shù)、電力電子控制技術(shù)、液壓技術(shù)、數(shù)據(jù)總線通信技術(shù)等應(yīng)用到機械驅(qū)動和控制管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了自動化和半自動化控制

15、，從而大大提高了起重機的安全性和可靠性，并且降低了發(fā)動機的油耗與排放值。國內(nèi)產(chǎn)品在這方面差距較大，安全保護方面的設(shè)備可靠性也較差。4.材料方面國內(nèi)除部分產(chǎn)品的某些結(jié)構(gòu)采用了HG60或HQ70剛才外，主要采用的材料為Q235、Q345、Q395等，而國外已廣泛采用低合金鋼和其它輕型材料，并且正醞釀向超高強度鋼發(fā)展，所以國產(chǎn)輪式起重機一般顯得笨重，性能也受到較大影響。1. 4汽車起重機產(chǎn)品的發(fā)展趨勢1.提高起重機的起重量由于現(xiàn)代工程項目想大型化發(fā)展，所需設(shè)備和配套構(gòu)件的重量在不斷增加，對超大型起重設(shè)備的需求也越來越多。2.微型起重機大量涌現(xiàn)汽車起重機的微型化是適應(yīng)現(xiàn)代建設(shè)工作的需要而出現(xiàn)的一種新的

16、發(fā)展趨勢。走在前面的是日本的神戶制鋼公司，它于10多年前開發(fā)的RK70(7噸)型是世界第一臺裝有下俯式臂架的“迷你”越野汽車式起重機。目前，下俯式臂架已成為“迷你”起重機的重要標志。3.混合性起重機在發(fā)展混合型起重機是為了特定用途而開發(fā)出來的。如利勃海爾公司生產(chǎn)的LTL1160型越野汽車起重機就是為了維修龐大的斗輪挖掘機而專門研制的。德馬格雙橋AC25（250全路面起重機，結(jié)構(gòu)非常緊湊，車身長計算項目計算與說明結(jié)果新型汽車起重機的特點9m，非常適應(yīng)城市狹窄地段工作，所以又稱為城市型起重機。4.伸縮臂結(jié)構(gòu)不斷改進利勃海爾公司于90年代中期推出的LTM1092/2（90t）和LTM1160/2(1

17、60t),裝有6節(jié)60米主臂,采用了裝有“Telematik”單缸自動伸縮系統(tǒng)的橢圓形截面的主臂。5.數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)得到應(yīng)用利勃海爾公司的LTM10302(30t)是世界上首臺裝有數(shù)據(jù)總線管理系統(tǒng)的高技術(shù)雙橋全路面起重機。它采用CANBUS（現(xiàn)場總線），進行發(fā)動機傳動系各功能塊之間的數(shù)據(jù)傳輸與電子控制。它可大大簡化布線，提高整機式配重的作用。6.靜液壓傳動起重機進入市場采用靜液壓傳動安裝的上車發(fā)動機既可以用來驅(qū)動起重機上車各個工作裝置，又可以用來驅(qū)動行走裝置。此外將發(fā)動機橫放在上車操縱室后面，使其起到整體式配重的作用。7.一機多能，擴大工作范圍意大利馬奇蒂公司于1995年推出的MG10.28越野

18、汽車起重機，使用吊鉤時成為10t起重機；安裝起重叉后成為2.5t級伸縮臂叉車；安裝雙人作業(yè)平臺后成為高空作業(yè)車。1.4.1新型汽車起重機的特點1.吊臂采用易于定心、對腹板抗失穩(wěn)能力、抗扭曲變形能力強的大圓角六邊形截面；2.轉(zhuǎn)臺采用立板加筋結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在滿足強度要求的同時減輕了重量，提高起重性能，使材料的機械性能得到進一步利用；3采用前懸下沉全景駕駛室專用汽車底盤。這種底盤車身長，適合較長吊臂的布置（吊臂的增長使整機的計算項目計算與說明結(jié)果主要的性能參數(shù)起升高度增加），且乘坐舒適，視野開闊；4液壓系統(tǒng)增設(shè)回轉(zhuǎn)制動閥、液壓先到控制閥液控操縱回路，使回轉(zhuǎn)抗沖擊能力增強、操縱更加方便；5液壓輔件采用

19、新型錐面密封與O型圈相結(jié)合的雙重密封，提高管路密封壽命；6.利用現(xiàn)代化設(shè)計和手段開發(fā)、編制相關(guān)的計算機軟件，提高設(shè)計質(zhì)量和效率。第二章 總體設(shè)計2.1總體參數(shù)的確定2.1.1主要性能參數(shù)汽車起重機的主要性能參數(shù)是起重機工作性能指標，也是設(shè)計的依據(jù)，主要包括起重量、工作幅度、起重力矩、起升高度、工作速度、自重、通過性能等。1.額定起重量:汽車起重機額定起重量是在各種工況下安全作業(yè)所容許起吊重量的最大質(zhì)量值，包括取物裝置重量。2.工作幅度:在額定起重量下，起重機回轉(zhuǎn)中心的軸線距吊鉤中心的距離。工作幅度決定起重機的工作范圍。3.起重力矩:起重機的工作幅度與相應(yīng)起重量的乘積為起重力矩，它是綜合起重量與

20、幅度兩個因數(shù)的參數(shù)，能比較全面和確切地反映起重機的起重能力。4.起升高度:吊鉤起升到最高位置時，鉤口中心到支撐地面的距離。在標定起重機性能參數(shù)時，通常以額定起升高度表示。額定起升高度是指滿載時吊鉤上升到最高極限位置時從鉤口中心至支撐地面的距離。對于動臂式起重機，當(dāng)?shù)醣坶L度一定時，起升高度隨幅度的減小而增加。5.工作速度:汽車起重機的工作速度主要指起升、回轉(zhuǎn)、變幅、伸縮臂機構(gòu)及支腿收放的速度。起升速度指吊鉤平穩(wěn)運動時，起吊物品的垂直位移速度；回轉(zhuǎn)速度指起重機轉(zhuǎn)臺每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)；變幅速度指變幅時，計算項目計算與說明結(jié)果參數(shù)的確定底盤的選擇幅度從最大(最小)變到最小(最大)所用的時間；伸縮臂速度指起重臂

21、伸縮時，其頭部沿伸縮臂軸線的移動速度。6.自重:指起重機處于工作狀態(tài)時起重機本身的全部質(zhì)量，它是評價起重機的綜合指標，反映了起重機設(shè)計、制造和材料的技術(shù)水平。7.通過性能:是汽車起重機正常行使通過各種道路的能力。汽車起重機通過性能接近一般公路車輛。接近角、離去角、離地間隙越大，最小轉(zhuǎn)彎直徑越小，說明整機通過性能越好。2.1.2 QY10型汽車起重機參數(shù)設(shè)定及所選底盤的參數(shù)情況初定主要技術(shù)參數(shù)為:最大額定起重量(kN): 100最大起重量力矩(kN·m): 300基本臂長度(m): 7.5全伸縮臂長度(m): 18.7主臂最大起升高度（m）： 19.9基本臂最大起升高度（m）： 10.

22、0最大回轉(zhuǎn)速度(r/min): 3.0最大到最小幅度變幅時間(s):35支腿跨距(縱X橫)(m): 3.8×4.1主臂節(jié)數(shù)： 32.2汽車起重機底盤類型的選擇2.2.1底盤的選擇汽車起重機底盤按總體性能可分為通用汽車底盤、專用汽車底盤二種。通用汽車底盤指通用汽車的二類底盤。由于原汽車車架的強度和剛度滿足不了起重機在起重作業(yè)時的要求，故需要在原汽車底盤上增設(shè)帶有固定支腿和回轉(zhuǎn)支撐連接的副車架以實現(xiàn)對上計算項目計算與說明結(jié)果車的支撐，所以整個起重機的重心較高，重量也較大，從而導(dǎo)致整機性能下降。但由于通用底盤的價格較低，在中小噸位的汽車起重機上比較常用。專用的汽車底盤是按起重機要求專門設(shè)計

23、制造的。專用底盤軸距較長，車架剛性好，其駕駛室的布置有三種形式，一是正置駕駛室(與通用汽車一樣)，如圖2-l-1，二是側(cè)置的偏頭式駕駛室(圖2-l-2)，三是前懸下沉式駕駛室(圖2-l-3)。正置平頭駕駛室的汽車起重機行駛狀態(tài)時，臂架放置在駕駛室上面，所以整車重心較高；側(cè)置偏頭式駕駛室的汽車起重機，其臂架位于駕駛室側(cè)方，行駛狀態(tài)整機重心大大降低，但駕駛室視野不良；前懸下沉式駕駛室的汽車起重機，盡管臂架置于駕駛室上方，但臂架位置不高，故起重機重心低，其駕駛室懸掛在前橋前面，使車身較長，適合使用較長臂架，且乘坐舒適、視野開闊；不足之處在于駕駛室懸掛在前橋前，故前橋軸荷大，同時使車身增長，接近角減小

24、，通過性稍差。綜上所述，我在設(shè)計中將優(yōu)先考慮第一種底盤。汽車起重機選用通用底盤時，要根據(jù)通用載重汽車的承載能力和最大總質(zhì)量來選擇。中、小型汽車起計算項目計算與說明結(jié)果QY10汽車起重機的參數(shù)重機總質(zhì)量分別約為120%和140%的起重量，即將汽車滿載后的總重量乘上0.70-0.83得到的數(shù)值為改裝后的起重機最大額定起重量。為了保持原車軸荷的合理分配，在總布置時可通過改變上車三鉸點位置及配重的重量和距回轉(zhuǎn)中心的位置來調(diào)整。當(dāng)選用專用底盤時，按起重機總質(zhì)量和底盤的橋荷來確定橋數(shù)，按發(fā)動機取力器扭矩來選擇傳動系各總成。專用底盤的變速箱、傳動軸、主傳動和橋箱一般都選用現(xiàn)有的通用汽車底盤部件。汽車起重機的

25、橋荷受到道路、橋梁標準的限制。在一般雙橋起重機底盤中，若前后橋都是單胎，則前、后橋荷各為總重的50%:若后橋為雙胎，則后橋為70%的總重。在三橋汽車底盤中，雙胎后雙橋總載荷為2×40%的總重，這主要是按輪胎數(shù)目來確定。由于本起重機的額定起重量是10t，屬于較小噸位汽車起重機。汽車起重機滿載時總重為10×120%10×140%t 即：12t14t工作半徑：2m-4m最大移動速度74km/h根據(jù)以上數(shù)據(jù)初選通用底盤型號為柳工生產(chǎn)的QY10汽車起重機底盤，型號為CA5115JQZ： 驅(qū)動形式： 4×2-1+（1）公路型滿載總重（t）： 11.14軸距L(mm)

26、： 4400橋荷（t）分配 前橋/后橋:3.48/7.85最高車速(km/h)： 74最小轉(zhuǎn)彎半徑(m)： 8計算項目計算與說明結(jié)果底盤參數(shù)設(shè)備組成及其功能分析發(fā)動機型號： CA4DE2-16發(fā)動機額定功率（KW/rpm）： 117/2400 最大扭矩(N·m/RPM)： 580/1600專用底盤型號： CA5115JQZ驅(qū)動形式： 4×2起重能力： 12t×3軸距L(mm)： 4400車輛外型尺寸(長X寬X高)(mm)：9569×2400×3240輪距前/后(mm)： 2010/1823底盤整體質(zhì)量（kg）： 6600最高車速(km/h):

27、74最小轉(zhuǎn)彎半徑(m)： 8 最大爬坡度： 30%發(fā)動機型號： CA4DE2-16發(fā)動機最大功率（kw）：117 （r/min）：2400最大扭矩(N·m)： 580（r/min）：1600車橋載荷（kg）： 3483/7852駕駛室位置： 左側(cè)2.3設(shè)備組成及其功能分析汽車起重機的金屬結(jié)構(gòu)以回轉(zhuǎn)平臺為界，分為上車和下車兩部分。上車部分由起重臂架、人字架、配重、回轉(zhuǎn)平臺和起重司機室組成；下車部分由車架、汽車司機室和支腿組成。上車部分可以相對下車部分旋轉(zhuǎn)。起重機的金屬結(jié)構(gòu)將起重機連接成一個整體，承受起重機的自重以及作業(yè)時的各種外載荷。它是多個結(jié)構(gòu)件的組合，包括吊臂、轉(zhuǎn)臺、底架、支腿等結(jié)

28、構(gòu)件，以及回轉(zhuǎn)、變幅、伸縮、起升等機構(gòu)。在作業(yè)計算項目計算與說明結(jié)果過程中，吊臂相對于轉(zhuǎn)臺可以變幅與伸縮。而吊臂與轉(zhuǎn)臺的組合結(jié)構(gòu)可繞回轉(zhuǎn)中心360度轉(zhuǎn)動。因此，對整機系統(tǒng)的分析不僅需要將所有的結(jié)構(gòu)件及機構(gòu)加以考慮，而且需要將作業(yè)過程中的不同載荷工況加以考慮。為了控制整機分析的規(guī)模，模型的建立既要盡量理想化、簡單化、典型化，又要較客觀的反映出整機（特別是結(jié)構(gòu)件連接部位）的應(yīng)力分布、變形及失效等問題。汽車起重機最危險的工況是起重作業(yè)工況。它的傳力路線是：重物-吊臂-變幅油缸支撐-轉(zhuǎn)臺-回轉(zhuǎn)支撐-底架-支腿-垂直油缸-地面。汽車起重機主要由支腿裝置、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、伸縮機構(gòu)、變幅機構(gòu)、起升機構(gòu)組成，如圖1

29、所示：（1）支腿裝置 起重作業(yè)時使汽車輪胎離開地面，架起整車，不使載荷壓在輪胎上，并可調(diào)節(jié)整車的水平度，一般為四腿結(jié)構(gòu)。計算項目計算與說明結(jié)果縱向行駛穩(wěn)定性（2）回轉(zhuǎn)機構(gòu) 使吊臂實現(xiàn)360度任意回轉(zhuǎn)，在任何位置能夠鎖定停止。（3）伸縮機構(gòu) 使吊臂在一定尺寸范圍內(nèi)可調(diào)，并能夠定位，用以改變吊臂的工作長度。一般為2節(jié)或3節(jié)套筒。 （4）変副機構(gòu) 使吊臂在150800之間角度任意可調(diào)，用以改變吊臂傾角。 （5）起降機構(gòu) 使重物在起吊范圍內(nèi)任意升降，并在任意位置負重停止，起吊和下降速度在一定范圍內(nèi)無級可調(diào)。2.4汽車起重機移動性能分析2.4.1移動性能分析2.4.1.1縱向行駛穩(wěn)定性汽車起重機在行駛過

30、程中，由于某種原因（如上坡）使其前輪（轉(zhuǎn)向輪）對地面的法向作用力為零時，則起重機前輪的偏轉(zhuǎn)不能確定起重機的行駛方向。此時，可以認為車輛已失去穩(wěn)定性，無法控制其行駛方向。當(dāng)后輪（驅(qū)動輪）對地面的法向作用力所引起的牽引力為零時（被下滑力抵消），車輛失去了形式能力，也破壞了行駛穩(wěn)定性。計算項目計算與說明結(jié)果橫向行駛穩(wěn)定性圖11-1為起重機上坡行駛圖。此時可能失穩(wěn)，地面的反作用力Z1=G1=0，由于上大坡，行駛速度低，不能做加速運動，故可以忽視一切慣性力和風(fēng)阻力。其各作用在后輪與地面接觸點O2為中心的力矩平衡如下： Z1L+Ghgsina-GLcosa=0式中，G為機械總重量，L2為重心離后軸的距離。

31、當(dāng)Z1=0時，則Ghgsina-GL2cosa=0.因此可能失去操縱穩(wěn)定的極限坡度為a0=arctanL2/hg另外，當(dāng)車輛下滑力接近于驅(qū)動輪上的附著力時，車輛就不能上坡，驅(qū)動輪就開始打滑，即Gsina=Z2（當(dāng)后輪為驅(qū)動輪時）Gsina=（Z1+Z2）=（Gcosa）（當(dāng)全輪驅(qū)動時）綜上所知，a=arctan式中，為附著系數(shù)，此處可用0.70.8代入。將上式綜合可得，汽車起重機行駛的穩(wěn)定條件為：L2/hg一般汽車起重機重心較低，均能滿足上述條件。2.4.1.2橫向行駛穩(wěn)定性汽車起重機在彎道上或直線上轉(zhuǎn)向時常受到側(cè)向力，如離心力、橫向風(fēng)力等。起重機在側(cè)風(fēng)力作用下有時克服了車輪的附著力。從而產(chǎn)生

32、側(cè)滑移，或?qū)④囕v橫向傾覆。圖11-2為起重機在橫向坡上等速轉(zhuǎn)向行駛受力圖在車輛重心上作用有兩個力，起重機自重力G和；離心力Pjy=GV2/gR，若Zr=0，則車向左傾覆的極限條件為Tan0=（V2/gR）hg-B/2/hg+V2/gR（B/2）計算項目計算與說明結(jié)果牽引計算從動輪受力分析就是說橫向坡度角不得小于0。若在水平路面上（0=0），則當(dāng)轉(zhuǎn)彎半徑為R時，車輛轉(zhuǎn)向所允許的最大速度為Vmax= 若在水平路面上（0=0），當(dāng)轉(zhuǎn)彎半徑為R時車輛不致側(cè)滑的允許最大速度為 為了行駛安全，應(yīng)使側(cè)滑發(fā)生在翻車前，故應(yīng)使，這就是橫向行駛穩(wěn)定性的基本條件。式中，B是輪距，一般硬路面的取0.70.8.因此一般

33、汽車起重機均能滿足此公式。2.5對整機進行牽引計算1.對從動輪進行受力分析式中：從動輪上的滾動阻力；從動輪上的軸荷；按照底盤上所給的前橋軸荷計算，；計算項目計算與說明結(jié)果主動輪受力分析液壓系統(tǒng)型式從動輪滾動摩擦系數(shù)；查工程起重機結(jié)構(gòu)與設(shè)計P224表9-1，選輪胎型號：B-d/in 12.00-20，起重機橋負荷大，通常采用高壓輪胎。查起重機設(shè)計手冊P363表3-8-17，斷面寬度280mm，外直徑1073mm，充氣壓力0.32Mpa。查工程起重機械底盤構(gòu)造與設(shè)計P116表2-1-1，選擇密實非粘性土質(zhì)，通過插入法可查得從動輪滾動摩擦系數(shù)黏著系數(shù)則2.對主動輪進行受力分析 式中切線牽引力；牽引力

34、；主動輪上的滾動摩擦力；主動輪上的軸荷，按底盤上給的最大軸荷計算主動輪上滾動摩擦系數(shù)，則對整機進行受力分析：式中：工作阻力，對于汽車起重。故： 粘著力第三章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計3.1液壓系統(tǒng)型式3.1.1開式、閉式系統(tǒng) 按油液循環(huán)方式不同，液壓系統(tǒng)可分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。T計算項目計算與說明結(jié)果開式系統(tǒng)是指液壓泵從油箱吸油，把壓力油輸給執(zhí)行元件，執(zhí)行元件排出的油則直接流回油箱(圖3-la)。開式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，液壓油能夠得到較好的冷卻，油液中雜質(zhì)易沉淀，但油箱尺寸較大，空氣、臟物容易進入系統(tǒng)中去，會導(dǎo)致工作機構(gòu)運動的不平穩(wěn)。在實際應(yīng)用中多用于發(fā)熱較多的液壓系統(tǒng)，如具有節(jié)流調(diào)速回路的系統(tǒng)。閉式系統(tǒng)是

35、指液壓泵的排油腔直接與執(zhí)行元件的進油管相連，執(zhí)行元件的回油管直接與液壓泵的吸油管相連，油液在系統(tǒng)的管路中進行封閉循環(huán)(圖3-lb)。閉式系統(tǒng)油箱尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、執(zhí)行元件回油管和液壓泵吸油腔直接連通，減少了空氣及臟物進入系統(tǒng)的機會，但油液的冷卻條件差，需要輔助泵進行換油冷卻和補償漏油，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。一般情況下，閉式系統(tǒng)中的執(zhí)行元件若采用雙作用單活塞桿液壓缸時，由于兩腔流量不等，在工作中會使功率利用下降。所以閉式系統(tǒng)的執(zhí)行元件一般為馬達。 選用定量單泵開式系統(tǒng)計算項目計算與說明結(jié)果單泵多泵系統(tǒng)節(jié)流控制系統(tǒng)3.1.2單泵、多泵系統(tǒng)按系統(tǒng)中的液壓泵數(shù)量，液壓系統(tǒng)可分為單泵系統(tǒng)和多泵系統(tǒng)。單泵系統(tǒng)是指

36、由一個液壓泵向一個或一組執(zhí)行元件供油的液壓系統(tǒng)單泵系統(tǒng)適合于不需要進行多種復(fù)合動作的工程機械，如推土機等鏟土運輸機械的液壓系統(tǒng)。多泵系統(tǒng)是多個單泵系統(tǒng)的組合。每臺泵可以分別向各自回路中的執(zhí)行元件供油。每臺泵的功率是根據(jù)各自回路中的功率而定。例如:當(dāng)系統(tǒng)中只需要進行單個動作而又要充分利用發(fā)動機功率時，可采用合流供油方式，即幾個液壓泵流量同時供給一個執(zhí)行元件，這樣可使工作機構(gòu)的運動速度加快。3.2液壓系統(tǒng)的控制3.2.1定量節(jié)流控制系統(tǒng)定量系統(tǒng)是指采用定量泵的液壓系統(tǒng)。定量系統(tǒng)所用的液壓泵為齒輪泵、葉片泵或柱塞泵。由于定量泵，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速一定時，流量也一定。而壓力是根據(jù)工作循環(huán)中需要克服的最大阻力

37、確定的，因此液壓系統(tǒng)工作時，液壓泵功率是隨工作阻力變化而變化的。在一個工作循環(huán)中液壓泵達到滿功率的情況是很少的，這就造成了發(fā)動機的功率損耗。在定量系統(tǒng)中，執(zhí)行元件的速度是由控制元件以節(jié)流方式控制的，如圖3-la，泵輸出的流量一定，進入油缸的油液流量大小由換向閥控制，當(dāng)需要控制液壓缸的速度時，操縱換向閥使閥芯與閥體之間的流油通道變小，從而減少計算項目計算與說明結(jié)果變量系統(tǒng)各機構(gòu)油路組成及其特點流入液壓缸的油量，減少的部分通過溢流閥流回油箱，從而不可避免的造成能量損耗。定量節(jié)流控制系統(tǒng)特點：結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、價格便宜、發(fā)動機的功率有一定的損耗。3.2.2變量系統(tǒng)變量系統(tǒng)是指采用變量泵的液壓系統(tǒng)。

38、如變量系統(tǒng)中用到的恒功率控制的軸向柱塞泵。柱塞泵的功率調(diào)節(jié)器中控制活塞右面有壓力油作用，控制活塞左面有彈簧力作用，當(dāng)泵的出口壓力低于彈簧裝置的預(yù)緊壓力時，彈簧裝置未被壓縮，液壓泵擺角處于最大擺角位置，此時泵的排量最大。隨著液壓泵出口壓力的增高，彈簧被壓縮，液壓泵的擺角也就隨之減小，排量也隨之減少。當(dāng)液壓泵出口壓力大于起調(diào)壓力時，由于調(diào)節(jié)器中彈簧壓縮力與其行程有近似雙曲線的變化關(guān)系，因而在轉(zhuǎn)數(shù)恒定的情況下，液壓泵與流量也呈近似雙曲線關(guān)系，這樣液壓泵在調(diào)節(jié)范圍之內(nèi)始終保持恒功率特性。由于液壓泵工作壓力隨外載荷大小而變化，因此，可使工作機構(gòu)的速度隨外載荷的增大而變小，或隨外載荷的減小而增大，使發(fā)動機

39、功率在液壓泵調(diào)定范圍內(nèi)得到充分的利用。其缺點是結(jié)構(gòu)和制造工藝復(fù)雜、成本高。3.3液壓系統(tǒng)設(shè)計(一)各機構(gòu)油路組成及其特點 QY10型汽車起重機工作機構(gòu)包括起升機構(gòu)、臂架變幅機構(gòu)、臂架伸縮機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、液壓支腿等。各工作機構(gòu)油路組成及特點如下：計算項目計算與說明結(jié)果1.起升油路：用以提升和放下重物。應(yīng)具有：(1)一定的提升能力和提升速度。通常單繩速度在48-160m/min，卷筒的力矩應(yīng)能從零逐步增加到最大值。(2)工作平穩(wěn)，尤其重物下降時，應(yīng)防止由于載荷的自重作用導(dǎo)致超速降落。(3)微動性能好，防止載荷就位時發(fā)生沖擊，微動速度不大于0.25-0.4m/min。(4)調(diào)速方便，能夠?qū)崿F(xiàn)重載低速

40、、輕載高速的起升、下落功能。為滿足上述要求，起升油路應(yīng)具有下列特點：(1)在重物下降時有限速措施目前主要有兩種方法，用平衡閥限速及用單向節(jié)流閥和液控單向閥限速。平衡閥限速特點是工作平穩(wěn)，安全可靠，但能量損失大，并轉(zhuǎn)換成熱能使液壓系統(tǒng)油溫升高。單向節(jié)流閥和液控單向閥限速特點是元件簡單，體積小，安全可靠，能量損失低；但起閉動作較快，使工作平穩(wěn)性較差。現(xiàn)國內(nèi)主要采用平衡閥限速。(2)速度可調(diào)節(jié)調(diào)速方法有三種：一、調(diào)節(jié)發(fā)動機油門改變轉(zhuǎn)速，控制液壓泵輸出流量和控制換向閥節(jié)流開度的聯(lián)合調(diào)速。二、利用變量液壓馬達調(diào)速。三、通過多泵有級調(diào)速。(3)起升機構(gòu)用液壓馬達驅(qū)動起升機構(gòu)的液壓馬達有高速和低速馬達之分，

41、兩者各有利弊。目前國內(nèi)多采用前一種，因為其工藝性好、性能穩(wěn)定、工作壽命長、制動器尺寸小、價格較低。低速馬達因歷史較短、工藝性較差、國內(nèi)制造經(jīng)驗不足、容積效率較低、價格較高等原因使用的較少，但它可直接驅(qū)動卷筒，使起升機構(gòu)大為簡化。2.變幅油路：變幅機構(gòu)用以改變作業(yè)幅度和作業(yè)高度。要求能帶負載變幅，變幅動作要平穩(wěn)可靠，變幅速度在1.082.5rad/min左右。由于落臂時與負載運動方向一致，有自動增速的趨勢，要采取限速措施。變幅液壓缸有單缸、雙缸之分，單缸使用一個平衡閥，容易調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡單；雙缸采用兩個平衡閥不易調(diào)整一致，很難保證同步，常在兩個液壓缸的進油口用油管連通或借助臂架的剛度，保證雙缸同步

42、。3.伸縮油路：臂架伸縮機構(gòu)主要用以改變作業(yè)高度和作業(yè)幅度以及減小起重運輸狀態(tài)下整體長度，提高機動能力。要求吊臂伸出作業(yè)時，伸縮液壓缸不能縮回，帶載回縮時，伸縮油缸不能超速縮回，所以也要有限速措施，設(shè)置平衡閥組成平衡回路。4.回轉(zhuǎn)油路：回轉(zhuǎn)機構(gòu)用以改變工作方位?？紤]到載荷的擺動會造成傾翻的危險，對微動性和平穩(wěn)性要求較高。液壓驅(qū)動的回轉(zhuǎn)機構(gòu)有高速方案和低速方案之分。高速方案采用高速液壓馬達，通過減速裝置降速，增大扭矩，以驅(qū)動回轉(zhuǎn)機構(gòu)的回轉(zhuǎn)；低速方案采用低速液壓馬達以驅(qū)動回轉(zhuǎn)機構(gòu)的回轉(zhuǎn)。5.支腿油路：液壓支腿在起重機工作時，支撐著整個機重和外載荷重量，要求安全可靠。如發(fā)生支腿自鎖，就有使整個起重機

43、傾翻的危險。因此在支腿油=1m計算項目計算與說明結(jié)果液壓系統(tǒng)壓力的選擇液壓系統(tǒng)型式的選擇油路組合路上設(shè)置雙向液壓鎖元件，且直接安裝在垂直液壓缸上，防止管路破壞或液壓缸活塞密封圈損壞時可能發(fā)生的事故。為了提高效率及整機調(diào)平需要，單個水平液壓缸、垂直液壓缸即可同時伸縮又可單獨伸縮。(二)液壓系統(tǒng)壓力選擇汽車起重機液壓系統(tǒng)有向高壓發(fā)展的趨勢，但液壓元件在克服漏油、軟管爆破方面存在一定的困難，特別是大直徑的軟管困難更大，同時考慮齒輪泵的額定壓力在22MPa左右，現(xiàn)多采用系統(tǒng)壓力為16MPa。(三)液壓系統(tǒng)型式的選擇考慮QY10型汽車起重機起重噸位比較小，系統(tǒng)最大工作壓力要求不高，采用單個齒輪泵就能比較

44、好的滿足使用要求，因此采用單泵系統(tǒng)。在變量系統(tǒng)中，雖然發(fā)動機功率在液壓泵調(diào)定范圍內(nèi)可得到充分的利用，但是其成本太高，性能價格比體現(xiàn)得不明顯。而定量系統(tǒng)中，用控制油門大小來改變發(fā)動機的轉(zhuǎn)速所得到的變量與控制換向閥開度進行旁路節(jié)流相結(jié)合可獲得適當(dāng)范圍的無級調(diào)速，能滿足起重機微調(diào)性能的要求，其性能價格比與變量系統(tǒng)比要高。開式系統(tǒng)與閉式系統(tǒng)相比結(jié)構(gòu)簡單，液壓油能夠得到較好的冷卻，油液中雜質(zhì)易沉淀，價格便宜，便于維修而選用。綜上所述，系統(tǒng)選用定量一單泵一開式系統(tǒng)。（四)油路組合QY10汽車起重機要求各機構(gòu)獨立工作，因此液壓S=2.2mm計算項目計算與說明結(jié)果系統(tǒng)采用串連方式，液壓系統(tǒng)圖見圖3.2（液壓系

45、統(tǒng)圖），液壓原理圖說明如下：液壓泵從油箱吸油首先通過下車的三位四通換向閥進入水平支腿油缸，水平支腿油缸完全伸出后，使三位四通換向閥恢復(fù)中位。分別操縱控制四個垂直支腿的三位四通換向閥完成垂直支腿的伸出，然后手動操縱使換向閥恢復(fù)中位。在此過程中，可以隨時手動控制換向閥，控制支腿伸縮，保證整車的平衡。垂直支腿油路中使用了雙向液壓鎖，防止起重機工作時發(fā)生支腿縮回的現(xiàn)象。雙向液壓鎖的作用機理，雙向液壓鎖是兩個串連的液控單向閥，液控單向閥的控制油口達到一定壓力后，就能反向流通。當(dāng)控制油口接油箱即控制壓力接近零時，就很難實現(xiàn)反向開啟，此時該液控單向閥就只能正向流通，達到了鎖死油路的目的。起重機支腿達到工作位

46、置后，液壓油通過中央回轉(zhuǎn)接頭進入上車的換向閥，上車各個工作機構(gòu)是串連的，在控制室操縱換向閥就能實現(xiàn)相應(yīng)機構(gòu)的動作。在起升、變幅、動臂伸縮油路中使用了平衡閥，保證動臂不會在自身重力下失去控制而快速下落、起升、回轉(zhuǎn)、變幅、動臂伸縮。=計算項目計算與說明結(jié)果支腿油路的設(shè)計3.4支腿油路的設(shè)計在QY10型汽車起重機中各機構(gòu)的工作載荷、運動速度和工作頻率程度差別較大，為了更好的利用和分配動力及實現(xiàn)動作組合和調(diào)速，要采用并聯(lián)油路根據(jù)以上設(shè)計QY10型汽車起重機支腿機構(gòu)液壓原理如圖示支腿油路設(shè)計見圖3-1下車組合操縱閥由溢流閥、換向閥和四片選擇閥組成。溢流閥控制泵和支腿油路的最大工作壓力，它的調(diào)定壓力為16

47、MPa?，F(xiàn)以一組水平液壓缸和垂直液壓缸動作為例，說明支腿回路動作原理：搬動選擇閥、換向閥至下閥，泵高壓油經(jīng)換向閥、選擇閥至水平液壓缸無桿腔，水平液壓缸伸出，待水平液壓缸全伸出后搬動換向閥至上位，垂直液壓缸伸出；若收支腿時先后搬動選擇閥、換向閥至上位，計算項目計算與說明結(jié)果支腿形式的選擇則泵的高壓油經(jīng)換向閥、選擇閥、雙向液壓鎖至液壓缸有桿腔，垂直液壓缸縮回，再搬動選擇閥至下位，高壓油進入水平液壓缸有桿腔水平液壓缸縮回。由于此油路是并聯(lián)油路，同時搬動四個選擇閥至同一位，可實現(xiàn)四組支腿的同時運動，提高了效率。每個垂直液壓缸均有一雙向液壓鎖，它能保證起重機支腿在負載作用下不會縮回，此外，若油管破裂時，

48、液壓油缸的活塞桿也不會突然回縮，防止發(fā)生翻車事故，當(dāng)行駛或停放時，支腿不會在重力的作用下自動下降，保證起重機作業(yè)、行駛的安全。第四章 支腿機構(gòu)的設(shè)計和校核計算4.1支腿形式的選擇汽車起重機支腿從機構(gòu)特點上可分為四類.1蛙式支腿：結(jié)構(gòu)簡單，液壓缸數(shù)量少（一條腿一個液壓缸）、重量輕。由于支腿搖臂尺寸有限，支腿跨距就不能很大，蛙式支腿在小型起重機上使用。計算項目計算與說明結(jié)果支腿壓力的計算 2H型支腿：此支腿外伸距離大，每一條腿有兩個液壓缸，即水平伸縮和垂直支承液壓缸，支腿呈H形。為保證有足夠的距離，左右支腿相互叉開。H式支腿對地面的適應(yīng)性好，易于調(diào)平，廣泛應(yīng)用在中、大型起重機上。但H式支腿高度高，影響作業(yè)空間。3X式支腿：X式支腿的垂直支承液壓缸作用在活動支腿的中間，活動支腿外伸端直接支承在地面上，使支承更加穩(wěn)定。但X式支腿離地間隙小，在支腿向下運動時端部有水平位移。4輻射式支腿：此結(jié)構(gòu)適合大型輪胎起重機上，由于大型起重機支腿反力大。為了減輕車架重量，減少車架變形，將支腿做成輻射式的，可以使回轉(zhuǎn)支承裝置承受的全部力和力矩直接作用在支腿結(jié)構(gòu)上，這樣處理可減輕整個底盤重量的5%1