12T汽车起重机起升机构设计毕业论文

12T汽车起重机起升机构设计学 院机电工程学院专 业机械设计制造及其自动化班 级04060104学 号2010040601162姓 名王珣指导教师负责教师 沈阳航空航天大学2014年6月沈阳航空航天大学毕业设计（论文）摘要起重设备是用于起重机械的材料，运输，搬运和安装机械。它可以完成由人类行为不能完成的材料处理，以减轻人们的身体疲劳和提高生产效率，在工厂，港口，建筑工地，水电领域和其他行业一直被广泛的应用，随着生产规模的增加，特别是各种各样的现代化，专业化的生产需求，各种特殊用途的起重机已在许多重要的领域生产应用，不仅在生产，辅助机械的过程中，而且已成为流水作业生产线,国民经济发展机械和设备建设的关键起到了积极的推动作用。汽车起重机是装在普通汽车底盘或特制汽车底盘上的一种起重机，其行驶驾驶室与起重操纵室分开设置，其优点是机动性好，转移迅速。缺点是工作时需支腿，不能负荷行驶，也不适合在松软和泥泞的场地上工作。本次设计的内容是12吨汽车起重机，本文讨论了汽车起重机的整体设计，主要设计起重机的一部分，包括起重机、起重机起升机构、变幅机构、回转机构设计,通过分析各种组件来完成的整体设计起重机。关键字：起升机构 ；变幅机构； 回转机构；支腿；AbstractLifting equipment is used for lifting materials, transportation, handling and installation of machinery. It can be completed by the material handling of human action can not be completed in order to alleviate peoples physical and boost production efficiency, In mines, ports, construction sites, warehouses, the area of hydropower and other sectors has been widely used, With the increasing scale of production, in particular the type of modernization, specialization of production needs, a variety of special purpose cranes have been produced, in many important sectors, not only in the process of production, auxiliary machinery, and has become an assembly-line production line production essential for its development machinery and equipment building on the national economy plays a positive role in promoting.Mobile crane is a kind of crane that is set on common mobile Chassis whose cab is not together with control room. It do well in moving easily but it cant move when moving and it also cant work at soft place. The content of the design is 12T truck crane ,This article discusses the overall design of truck crane, mainly picking up on the crane part of the design, including the crane, cranes, luffing mechanism, hoisting mechanism, slewing mechanism design, through analysis of the various components to to complete the overall design of a crane. Keyword：luffing mechanism ; hoisting mechanism ; slewing mechanism; Outrigger目录1.绪 论11.2起重机械的工作特点和作用21.2.1汽车起重机的基本特点21.2.2汽车起重机在生活和经济上的作用.21.3.1国内汽车起重机的发展趋势31.3.2国外汽车起重机的发展趋势41.4基本构成61.5主要技术指标72.总体设计82.1概述：82.2设计要求92.3起重机的主要性能参数92.4总体计算102.4.1吊臂几何尺寸的确定102.4.2 变幅油缸的长度132.4.3 起升机构计算152.4.4 旋转机构计算172.4.5 滑轮计算192.4.6 支腿装置193.吊臂设计计算213.1 设计计算213.1.1计算参数213.1.2 设计计算234.整体稳定性计算334.1前言：334.2基本臂稳定性计算334.2.1计算工况334.2.2侧方稳定334.2.3后方稳定性354.3全伸臂时稳定性计算364.3.1计算工况364.3.2侧方稳定性364.3.3后方稳定性37设计总结39参考文献40致 谢41III绪 论1.1汽车起重机的发展历程中国的汽车式起重机诞生于上世纪的10年代，经过了近30年的发展，期间有过3次主要的技术改进，分别为70年代引进苏联的技术，80年代引进日本的技术，90年代引进德国的技术。但是总体来说，中国的汽车式起重机产业始终走着自主创新的道路，有着自己清晰的发展脉络，尤其是近几年，中国的汽车式起重机产业取得了长足的发展，虽然与国外相比还有一定的差距，但是这个差距正在逐渐的缩小。而且中国在中小吨位的汽车式起重机的性能已经完好，能够满足现实生产的要求。在不久的将来，中国的汽车式起重机行业一定会发展成为一个发展稳定，市场化程度高的成熟产业。许多专家认为，高速发展的市场，是中国汽车式起重机产业各个厂商有利的技术创新基础和环境。近几年，中国汽车式起重机产业除了一家较小的公司与日本起重机品牌厂家合资以外，其余厂家一直在追赶国外先进水平的进程中，一直坚持自主的技术创新道路，基本上没有整体引进国外技术的做法，也使的中国汽车式起重机产业在达到和接近国际先进水平的同时，在产品技术上有明显的中国特质。中国汽车式起重机已经大量使用PLC可编程集成控制技术，带有总线接口的液压阀块、液压马达、油泵等控制和执行元件已较为成熟，液压和电器已实现了紧密的结合。可通过软件实现控制性能的调整，大幅度简化控制系统，减少液压元件，提高系统的稳定性，具备了实现故障自动诊断，远程控制的能力。当前中国新一代汽车起重机产品，起重作业的操作方式，大面积应用先导比例控制，具有良好的微调性能和精控性能，操作力小，不易疲劳。通过先导比例手柄实现比例输送多种负荷的无级调速，有效防止起重作业时的二次下滑现象，极大的提高了起重作业的安全性、可靠性和作业效率。部分大型汽车式起重机还在伸缩臂上使用了单缸插销的伸缩技术，通过液压销作用，以单个液压油缸可完成多节伸臂的运动，并达到各种工况的程度控制和自动伸缩，改变了以往能不油缸加内部绳排的作业方式，使起重机相对更轻，拓展了起重机向更高工作高度发展的空间。在走向国际市场的过程中，中国汽车式起重机产业近几年品质水平的快速提高，也得到了国际拥护的高度肯定，由于产品使用规范，用户的专业素质较高，出口产品的质量反馈比在过内有了明显的减少，产品反映较好。这都为中国汽车式起重机行业的发展打下了良好的基础。1.2起重机械的工作特点和作用1.2.1汽车起重机的基本特点 汽车起重机是装在普通汽车底盘或特制汽车底盘上的一种起重机，其行驶驾驶室与起重操纵室分开设置。这种起重机的优点是机动性好，转移迅速。缺点是工作时须支腿，不能负荷行驶，也不适合在松软或泥泞的场地上工作。1.2.2汽车起重机在生活和经济的作用起重机械式用来对物料进行起重、运输、装卸和安装作业的机械。它可以完成靠人力无法完成的物料搬运动作，以减轻人们的体力劳动，提高生产效率，在工厂、车站、矿山、港口、建筑工地、仓库、水电站等多个领域的部门中得到了广泛的应用，随着生产规模日益扩大，特别式现代化、专业化的生产需求，各种专门用途的起重机相继产生，在许多重要的部门中，不仅式生产过程中的辅助机械，而且已成为生产流水作业生产线上不可缺少的重要机械设备它的发展对国民经济建设起着积极的促进作用。起重机式一种循环的，间歇运动的，短程搬运物料的机械，一个工作循环，一般包括上料，运送，卸料及回到原位的过程，即取物装置从取物地点，由起升机构吧物料提起，由运行回转或变幅机构把物料移位，然后物料在指定的地点下放，接着进行相反的动作，使取物装置回到原位，以便进行下一步的工作循环，在两个工作循环之间一般由短暂的停歇。起重机工作时，各机构经常是处于启动，制动，正向，反向，等相互交替的运动状态之中。在高层建筑，冶金，化工，电站等大型项目的建设中，需要吊装和搬运的工程量日益增多，其中不少组合件的吊装和搬运重量达到几百吨。因此必须选用一些大型的起重机进行诸如锅炉及厂房设备的吊装工作。通常采用的大型起重机有龙门起重机，门座式起重机，塔式起重机，履带起重机，轮式起重机以及厂房内装置的桥式起重机等。在公路，桥梁，水利电力等建设施工中，起重机的使用范围更式极为广泛，无论式装载设备器材，吊装厂房构件，安装电站设备，调运浇筑混凝土，模板，开挖废渣及其它建筑材料等均需使用起重机械，尤其式水电工程施工，不但工程规模浩大，而且地理条件特殊，施工季节性强，工程本身又很复杂，而且吊装搬运的设备，建筑材料量大品种多。除了上面介绍的起重机外，在水电工程中还采用一些其它的大型设备，如缆索起重机，浮式起重机等，在电站厂房及建筑物上安装各种类型的起重机，供检修机组，启闭闸门，及起吊拦污栏之用，这些起重机由大型龙门起重机，固定卷扬起重机以及弧形闸门起重机等。这些专门用途的起重机一般吨位较大，如用起吊闸门的龙门起重机，和固定卷扬起重机，起到了工程起重机的作用，起重机在未来的国家建设当中，还将起到更大的作用。1.3汽车起重机的发展趋势1.3.1国内汽车起重机的发展趋势我国的汽车式起重机的生产企业要想在本领域生存与发展，需要做的事情还很多，由于市场需求的增大，也要求生产企业不断创新，在保证起重机性能的基础上还要不断开发出更大吨位的新产品，满足市场的需求。只有这样才能从市场中获得养分和活力使自己生存，在生存中发展，在发展中壮大。主要的发展趋势应该有以下几点： （1）扩大产品的品种。在企业内部应建立完善的产品研究和开发体系，使产品系列化，品种齐全，要形成大中小完整系列，增多产品数量，使生产规模不断的扩展。（2）增大起重力矩。目前我国生产的汽车式起重机大多是50吨以下的中小吨位的起重机，大吨位生产的很少，而，随着社会的发展，对机动灵活的大型起重机械的需求越来越大，这都是汽车式起重机发展的养分，所以增大其中力矩迫在眉睫。（3）增加起重机功能。随着国民经济的快速发展，用户对汽车式起重机的使用上的要求越来越多，希望能够一机多用，已经不仅仅是在搬运重物时使用，而是满足在不同环境和工种的使用，这些都为未来起重机的发展找清了方向。（4）全力打造自己的品牌。目前中国的汽车起重机生产企业，缺少自己的专业研究人员和开发队伍，而是去模仿别人生产的成品，没有发展方向和竞争力。未来经济的全球化以及由此引发的一系列问题，使得竞争手段从传统的产品，价格等层次转嫁到品牌的竞争上来。所以各大汽车式生产企业应该 努力打造自己的品牌，从而使自己发展壮大。（5）开创自我空间占领市场。我国的各大汽车式起重机生产企业要不断创新，大胆进行运行急智的改革，面向市场，结构优化，人员重组，引进设备，进行刻苦的技术研发，在不断完善自我的前提下，占领市场。1.3.2国外汽车起重机的发展趋势目前世界上约有百余家企业生产汽车起重机，但著名的也就右十余家，如美国的格鲁夫、德国的利勃海尔、徳马克、日本加藤、多田野等。生产的汽车起重机品种有数百种，90年代以来，生产，销售各种吨位的起重机万余台。汽车起重机的市场主要集中在东亚、北美和欧洲。东亚约占销售量的40%，北美和欧洲各约占20%。国外汽车起重机发展的主要特点可以归纳为：多品种生产，标准化程度高和一机多用。就分布于三大市场的产品而言，以德国为主的欧洲市场，其产品主要特点为：（1）全地面起重机占主导地位，约占市场份额的80%。（2）大吨位产品为主，利勃海尔公司占销售额的70%80%式100吨以上的产品。（3）技术先进，及时采用世界最新的技术成果。（4）专用配套件多，这以为欧洲发展汽车起重机的得天独厚的条件。 以日本为主的东亚市场和以美国为主的北美市场，其产品主要特点有：（1）越野汽车起重机占主导地位，约占70%80%，其次为轮式起重机，全地面起重机所占比例较小。（2）多系列生产，中大吨位居多。（3）注重适应性和经济性。在保证产品性能和功能的前提下，大量采用通用配套件，而不强调追赶新技术，故产品可靠性较好。 目前，世界汽车起重机的生产，从技术上讲，德国利勃海尔公司略占优势，但从企业规模上讲，美国格鲁公司居世界首位。而生产量则是日本的多田野和藤加最多。市场总的趋势式供大于求，面对激烈竞争，国外各大公司除了纷纷增加投资、扩大生产、提高自身的竞争能力外，还通过联合或兼并来提高在国际市场的份额。如1984年，美国格鲁夫公司收购了英国老牌企业科尔斯公司。1987年，德国克虏伯公司收购了格的瓦尔德公司，称为当时德国最大的起重机公司，但该公司1995年又被美国格鲁夫公司收购。1990年，日本多田野兼并了德国法恩公司等。在起重机行业内，国外的大型汽车起重机的发展比我国迅速，在技术和运用上已相当成熟，目前国际市场对汽车起重机的需求在不断增加，从而使国外各大汽车式起重机制企业在生产中更多的应用优化设计，机械自动化和自动化设备，这对起重机行业的发展造成了很大的影响。目前国外的起重机企业主要是生产大吨位的起重机，而且有完善的设计体系，和一批先进的研发人员，不断的进行创新和完善。国外的制造企业现在已经达到规模化的生产，技术含量比较高，而且液压技术和电子技术在汽车起重机的设计中也已广泛的应用，很多企业的品牌在用户的心中已经打上了坚实的烙印，这也使的国外起重机的继续发展占有了更大的优势。主要的趋势有如下几点：1.设计、制造的计算机化、自动化近年来，随着电子计算机的广泛应用， 许多国外起重机制造商从应用起重机辅助设计系统（CAD），提高到应用计算机进行起重机的模块设计。起重机采用模块单元化设计，不仅是一种设计方法的改革，而且将影响整个起重机行业的技术、生产和管理水平，老产品的更新换代，新产品的研制速度都将大大加快。对起重机的改进，只需更改几个模块；设计新的起重机只需新的不同模块进行组合，提高了通用化程度，可使单件小批量的产品，改成相对批量的模块生产，能使较少的模块形式，组合成不同规格的起重机，满足市场的需求，增强了竞争力。2.起重机控制元件的革新与应用起重机的定位精度是对起重机的重要要求，多数采用转角码盘，齿轮链，激光头与钢板孔带来保证，定位精度通常为3，高于1mm的精度需另加定位系统。在起重机起升速度和制动器方面的改进，则使用低速运行的起重机吊钩精确定位，起重机的刹车系统也应用微处理进行控制和监视工作。遥控系统用于汽车式起重机及其他移动式起重机械，这种系统包括在控制者身上的控制器，和安装在起重机上的接收器 ，控制器具有电磁辐射发生器，接收器与作用在起重机传动装置的操纵机械的转换部分相连。遥控器的使用不仅节省人力，提高工作效率，而且使操作者的工作条件有所改善。起重机的距离检测防撞装置，采用无线电信号型的防撞装置，防撞系统由三相系统组成，用来监控起重机前端行使距离，一般首先发出信号警示，接着将大车车速减小到50%，最后切断电机电源，将大车制动。3新材料、新工艺的应用由于钢铁工业新技术的应用，刚才质量得以提高，在设计起重机主梁强度时，可使用较高的许用应力，而不需要较高的安全系数，以便减少起重机材料用量，从而降低设备的重量和价格，起重机配套的零部件的制造也得益于新材料的不断产生，使得起重机向更轻，更好的方向发展。在机加工方面，大量采用少切削的精密铸件，尤其是铝合金铸件见多，加工设备大量采用高精度，高效的加工中心，数控自动机床等，及保证了质量，又提高了劳动生产率，降低了成本，同时在机械线使用机械代替人工操作如焊接机械手和配用机械手等。国外起重机的未来发展之路是走向专业化，标准化，和系列化，只有这样才能最快的制造和装配出品种多样化的产品1.4基本构成 汽车起重机的总体机构由上车部分（吊钩，起重臂，提升机构，变幅机构和回转机构）。下车部分（行走部分.液压泵及支腿）等构成。液压汽车起重机的液压系统采用液压泵、定量或变量马达实现起重机起升回转、变幅、起重臂伸缩及支腿伸缩并可单独或组合动作。起重臂的伸缩方式一种是顺序伸缩，另一种是同步伸缩。汽车起重机使用汽车底盘，具有行驶速度高.转移方便的特点。操纵部分采用两个司机室，结构分布合理，操作环境舒适，适用于在较长距离的工作场地之间移动和作业。1.5主要技术指标 最大起重量： 额定起重量12T（在4个水平支腿全部伸出，整机由4个垂直支腿支撑的状态下，工作半径为3.0M）最大起升高度：全伸臂12M. 半伸臂10M. 全缩臂7.5M支腿跨距：4.8M起重力矩：全伸臂28T*M. 全缩臂36T*M速度参数：吊钩起升速度0.25 m/s(m=6). 回转速度0.5-1.5 R/MIN.2.总体设计2.1概述：本设计题目的12 吨汽车起重机是全液压全回转箱型伸缩臂式起重机，上车部分安装在专用汽车底盘上，驾驶室为侧置式窄型驾驶室，使起重臂在行驶状态下能够放在驾驶室的旁侧，从而降低了整车的重心。该车具有良好的通过性能，机动灵活，行驶速度高，可实现快速转移，转移到作业场地后又能快速投入到工作中去。因此，特别适用于流动性大，不固定的作业场所。该车各工作机构均采用液压传动和操纵。具有结构紧凑，操纵省力，元件尺寸小。在工作时候可以实现无级调速，工作平稳，安全可靠，适用于各种安装和装卸作业。下面是对各主要部分的综述：变幅机构：变幅机构采用液压油缸变幅，它具有结构紧凑，自重小，工作平稳。易于布置等优点。前置式变幅油缸使得变幅推力小，可采用小直径油缸。臂架悬臂部分短，对臂架受力有利，可明显改善吊臂受力状况，但臂架下方有效空间小，不易于小幅度吊起大体积重物等特点。起升机构：提升机构采用高速液压马达（变量轴向柱塞马达）通过减速器带动提升卷筒，具有重量轻，体积小，容积效率高，可与驱动油泵互换以及可采用批量生产的标准减速器等特点。起升机构采用的减速器为两级圆柱齿轮减速器具有结构紧凑，传动比大，重量轻，功率范围大等特点。起升卷筒与减速器的连接是将减速器输出轴加长，卷筒直接固定在轴上，其联结结构简单，扭矩通过卷筒轴传至卷筒，对卷筒受力较为有利。提升机构采用液压传动的单卷筒单轴式起升机构，机构紧凑，有利于整个机构的布置，可提高生产率或进行辅助工作，并且维修和调整均较方便。制动器装在低速轴上，制动力矩大，但制动平稳。起重臂： 该机起重臂才用箱型三节式，其中有两节是套装的伸缩臂，这两节臂的伸缩均靠装在一节臂中的一个单级伸缩油缸完成的，起重臂的伸缩是在作业前完成的，在工作过程中起重臂不能随意伸缩。在行驶状态时，起重臂缩回。这种伸缩形式可整体提高起重性能，且搭接处的支反力较小。考虑受力因素以及重心对起重性能的影响易采用同步伸缩机构，各节伸缩臂同时以相同的行程比率进行伸缩。由于同步伸缩的摩擦力是愈来愈大的，在接近全伸时摩擦力明显升高，所以有采用滚动摩擦的要求。臂杆采用低合金高强度结构钢板焊接成箱型。回转机构：回转机构的驱动装置采用低速大扭矩马达，这样就省去了减速装置，使得结构边的紧凑。回转支承装置采用交叉滚柱式内啮合回转支承装置。这种支承装置的回转摩擦阻力距小，承载能力大，高度低，可以降低整车重心，从而增大起重机的稳定性能。支腿机构：为了增加起重机稳定性和减轻轮胎负荷，采用 H 型支腿，该支腿具有很高的稳定性，用于大中型车辆。液压油控制各支腿水平缸和垂直缸的动作，并且采用自动调平装置，适合于不同路面作业。上述各部分结构似的该机具有了许多优点。2.2设计要求1. 采用专用汽车底盘。2. 起重作业部分的传动形式为液压驱动。3. 吊臂截面为箱型结构，且三节臂实现同步伸缩。4. 伸缩机构采用一级油缸加滑轮组以减轻自重。5. 变幅机构采用单缸前置式。6. 起升机构采用高速马达驱动带动二级圆柱齿轮减速器的传动形式。7. 回转机构采用低速大扭矩马达直接驱动小齿轮。8.底架采用 H 型液压伸缩支腿。2.3起重机的主要性能参数1. 最大起重量：额定起重量 12 t(r=3m)2. 最大起升高度：全伸臂 12m. 半伸臂 10 m. 全缩臂 7.5 m.3. 支腿跨距： 4.8 m4. 起重力矩：全伸臂 24 t*m. 全缩臂 36 t*m5. 速度参数：吊钩起升速度 0.25 m/s(m=6)6.回转速度： 0.5-1.5 r/min2.4总体计算2.4.1吊臂几何尺寸的确定在已知参数 Rmin=3.0 m 时起升高度为 7.5 m （全缩臂）和 Rmin=5.0 m 起升高度为 12 m(全伸臂) 的条件下，通过几何作图确定三铰点的位置，通过作图得出动臂的相关尺寸如下：图 1-1上图中各尺寸如下： e1=390mm. e2=240mm e3=420mm e0=390mm e=854mm. b=1500mm H1=9000mm. h=2235mm h-h0=1470mm R=3000mm(全缩臂) 4000(半伸臂) 5000（全伸臂）。1. 基本臂工作时由图1-1可计算得出基本臂长：l= =7795 毫米u1 =tg-1(H1+b-h)/(e+Rmin) =tg-1(7500+1500-2235)/(3000+854)所以得： u1=670 2.半伸臂工作时：l= =10460 mmu=tg-1( H+b-h)/（e+Rmin） =tg-1 (10000+1500-2235)/(854+4000)所以得：u=69.283.全伸臂工作时： l= = =12695 mm u3=tg-1 (H+b-h)/(e+Rmin) =tg-1 (12000+1500-2235)/(854+5000)所以得： u=69.49l1=7795mm u1=67 l2=10460mm u2=69.28 l3=12695mm u3=69.494. 起重臂机构尺寸的确定：见图1-2。图 1-2 基本臂工作长度l 基本臂结构长度在图1-3中： 伸缩臂的伸缩长度为 =(=(12695-7195-600)/2=2450mm 第二节臂外伸长度为 =+=2450+200=2650mm 第三节臂外伸长度为=+=2450+400=2850mm第二节臂搭接长度为=1558mm第三节臂搭接长度为=1358mm第二节臂结构长度 =1558+2650 =4208mm第三节臂结构长度 =1358+2850 =4208mm一二节臂间的结构空距 =7795-4208-400 =3187mm二三节臂间的结构空距 =4208+400-4208 =400mm图 1-32.4.2 变幅油缸的长度要求；动臂摆角 069.49。由整机和工厂的工艺要求以及变幅油缸的工作压力决定三铰点最佳位置如下图所示： 图 1-4a3=ctg-1 h0/l =ctg-1 765/1575 =64.09a2=tg-1 (e3-e0)/lo =tg-1( 420-390)/4350 =0.395a1=90-a2-a3 =90变幅油缸的长度l5=其中 a=由图知： d= = =4350.10 mm所以：l= =2870.76 mm.取整得 l=2870mm 即油缸缩回时长度。由l5值重新确定角度a1. a=cos-1( a =cos-1(1750.957 =25.477油缸全伸时的长度l5为l5= =4965.35 mm取整后得l=4970 mm重新确定吊臂工作时的最大仰角：u =74.777吊臂摆角 u=0变幅油缸行程 L=l=4970-2870=2100 mm变幅油缸的伸缩比 c=l=4970/2870=1.732油缸类型的选取：由受力分析可知，当基本臂起吊最大额定起重量时，变幅油缸的工作压力值最大。此时，Q吊具自重为G.起重臂自重为G=33.81KN。变幅油缸的工作压力为：T=(R =(3000+854)1.2(156.8+3.92)+1/3 *33.81/2120 =371.1 KN查机械手册，应选取推力为407.15KN缸径为180mm的标准工程液压缸作为变幅油缸。2.4.3 起升机构计算起升机构是起重机械的主要机构，用以实现重物的升降运动。本设计采用液压传动的起升机构，由高速油马达传动通过减速器带动起升卷筒减速器选用二级圆柱齿轮标准减速器，起传动比i=40。1.钢丝绳直径的确定： 选取单联卷筒滑轮组倍率m=36,取m=6,x=1(多层卷绕)，。 由已知条件得： 而(拉力) 钢丝绳直径,因工作级别为M5，选取c=0.100()。 所以d=14.68mm. 取d=15mm,(线接触钢丝绳6*37股)。2. 根据起重量选取起重量为12tf的单钩，其主要尺寸为： D=150mm,S=120mm,。（查机械设计手册） 该吊钩截面为梯形，材料为20钢。3.确定卷筒尺寸: . 卷筒长度,多层卷绕取n=4, 所以L=1.1*6*12000*15/3.14*4*(300+4*15)=262.8mm.,取L=350mm.卷筒壁厚：强度校核:对于HT300的铸铁材料,抗压强度极限抗拉强度极限.。因是多层卷绕，钢丝绳卷绕箍紧对卷筒产生的压应力，强度合格。钢丝绳卷绕产生的弯曲正应力，其中M=1/4*SL=1/4*21560*270=1455300所以，合成应力：所以：4.各层卷绕直径的确定： 第一层 第二层 第三层 第四层 5.起升油马达的选择： 选取二级卧式减速器传动比i=40,减速箱为ZQH型标准减速箱。 起升速度V=12m/min=0.2m/s 。(1),满载起升时需要油马达输出的力矩 =1.2（117.6+2.94）300+（2*4-1）*15/（2*6*40*0.9） =167.4N*m(2).油马达工作压力 选取MCY14-1B型油马达，q马=63ml/r（3）.根据起升速度确定油马达轴转速 （4）.油马达进出口流量 (5).各卷绕层起升速度的确定： 第一层 同理， 第二层 第三层 第四层 起升速度：2.4.4 旋转机构计算此次设计的12t全液压起重机采用的旋转机构的驱动装置为低速大扭矩马达来代替高速马达配减速装置的机构。虽然低速大扭矩马达本身重量和尺寸都较大，但省去了多级的减速装置。低速大扭矩马达直接驱动小齿轮旋转，从而通过旋转支承装置实现旋转机构的旋转运动，采用低速大扭矩马达使得结构显得紧凑，工作平稳，并可实现多周旋转，但低速大扭矩马达成本高。回转支承装置采用交叉滚柱式内啮合回转支承装置。这种支承装置的回转摩擦阻力距小，承载能力大，高度低，可以降低整车重心，从而增大起重机的稳定性能。交叉滚柱式旋转支承装置滚动轴承的一列滚子中，轴线交叉布置，分别承受向上与向下的轴向力，故受力滚柱为总滚柱数的一半，但由于滚柱与滚道间的挤压接触面积大，故承载能力并不降低。布置形式是将驱动机构放在起重机回转部分上，大齿轮固定在起重机非旋转部分上，不运动，与其啮合的小齿轮既自转也围绕大齿轮公转。其目的是让在行驶过程中回转平台不会左右摆动，从而增加整车的稳定性。 1.旋转支承装置的选择： 交叉滚柱式选择支承装置：.（查起重机设计手册）。 2.作用在支承装置上的等效弯矩为： 其中G=33.81KN,C=600mm,G=53%*23*9.8=119.462KN.M=(117.6+2.94)*3000+33.81*(7795*cos65-854)-119.42*600=372779KN*mm V= 因为 所以 其中， 图1-5 (摩擦阻力矩) R=3000mm,L=4560mm;所以倾斜阻力矩其中所以： 3.液压马达的计算：(1).油马达需要输出的最大力矩： （2）.油马达的工作压力： （3）.油马达的转速: 选取IJMD-125型径向柱塞马达，q马=6140ml/r, n马=10r/min, P马=16Mpa。2.4.5 滑轮计算2.4.6 支腿装置为了增加起重机稳定性和减轻轮胎负荷，采用“H”型支腿，该支腿具有对地面适应行好，易于调平并有很高的稳定性，用于大中型车辆。液压油控制各支腿水平缸和垂直缸的动作。该支腿采用自动调平装置，保证了起重机在不平场地工作时能够自动保持水平状态，从而提高了起重机的稳定性，这对提高起重量和增加吊臂长度有利。该机构是将支腿油缸接地和底架倾斜联系起来而达到底架调平的，这不但防止了用三个支腿油缸来支承底架的危险，而且能够在支腿油缸伸出最小行程的情况下来使底架保持水平。此外，当底架水平接地时，本装置亦可将其指示出来，所以比起其他调平方法极大的提高了安全性。3.吊臂设计计算3.1 设计计算箱形伸缩式吊臂应按最小幅度吊起最大起重量的工况进行计算。而最大幅度吊起最小起重量是由整机稳定性决定的。3.1.1计算参数见图2-1基本参数有：e e 吊具重3.92KN. 吊臂重33.81KN. 起升滑轮组倍率6. 起升滑轮组效率0.952吊臂材料取40Mn，其屈服极限, 弹性模量E= 吊臂倾角u=. 图 2-1取截面特性： 图2-2（基本臂）A=2(360*5+540*5)=9000=1.449*10二节臂 图2-3（二节臂）=1.176*10三节臂=0.93*10 图2-4 （三节臂）3.1.2 设计计算1.基本臂工况一：额定起重量工作幅度为基本臂工作时，臂架倾角制动，工作最大风压，风向垂直于变幅平面。（1）.计算简图及计算载荷图2-5（2）.吊臂在变幅平面承受的载荷1. 垂直载荷Q 取 Q =1.2(117.6+2.94)+1/3*1*33.81 =155.918KN2.起升绳拉力S =1.2(117.6+2.94)/6*0.952=25.32KN3.轴向力P =25.32*1+155.918* =166.63KN4.横向力 =155.918*cos650 =65.89KN5.由垂直力Q和起升绳拉力S对吊臂轴线偏心引起的力矩 =1.2(117.6+2.94)*390sin65-25.32*240*cos0 =48.559KN*m(3).吊臂在旋转平面承受的载荷： 1作用于臂端的侧向力=,在此处影响很小，可以忽略不计，因此，= =（ =(117.6+2.94)tg3 =6.32KN2.臂端力矩 =6.32*390 =2.4648KN*m3.载荷Q在吊臂方向分力R R=Qsinu =155.918sin65 =141.31KN4.变方向轴向力 = =25.32KN(4).临界力计算；1.变幅平面 因为：=4350/7795 =0.558 可得 = =5.23* = =1.175 2.旋转平面： 在式中通过下图计算： 图2-6 AD= = (5). 强度校核 1应力计算： a.变幅平面内力图. 图2-7 b.旋转平面内力图。 图2-8 c.正应力计算及校核. 强度合格。（6）.刚度校核： 1.计算载荷： =(117.6+2.94)+1/3*33.81=131.81KN变幅平面水平力T=Qcosu=131.81*cos65=55.71KN旋转平面水平力T=8.423KN 2.刚度校核: a.变幅平面: ,其中所以f=L/50=5020/50=138.9mm b.旋转平面： 所以 折算成（6）.局部稳定性验算： 取n=1.2计算结果列表如下：（单位：Mpa）腹板A1-A1A2-A2477.12538.28138.84407.79397.60448.57在腹板面,局部稳定性通过。表3.4 翼缘稳定性验算表翼缘A1-A1A2-A2547.41668.98136.52407.01456.18557.48在翼缘面,局部稳定性通过。4.整体稳定性计算4.1前言：起重机的稳定性表示起重机在各种情况下抵抗倾翻保持稳定的能力。当起重机承受的升力（包括自身的重力）对支承平面的倾覆轴线产生的倾覆力矩大雨稳定力矩时，起重机就绕倾覆轴线倾翻。统计资料表明，在臂架式运行起重机的重大事故中，丧失稳定的倾翻事故约占60%。起重机倾翻必然导致机器和货物破损，人身伤亡，后果极其严重。因此，在设计起重机时，必须保证起重机有足够的抗倾覆稳定性。4.2基本臂稳定性计算4.2.1计算工况 根据GB-3811-83规定，按起重机的特征分，汽车起重机属流动性很大的起重机（工组）。验算工况是在最小幅度最大起重量，支腿全伸时的侧方和后方稳定性，根据.4.2.2侧方稳定 图3-1其中，a=4800mm, b=854mm,c=600mm,G=33.81KN. 故 =702508.86KN*mm1.无风静载工况： 所以稳定性合格。2.有风动载工况： 载荷系数 因吊重钢丝绳相对于铅垂线的偏摆角所引起的重物水平分力为： 起重臂水平惯性力为： 与倾覆同向的风力为： 所以： =1.15*156.8（3000-4800/2）+（8.423+0.291）*9000+4.275*（9000-9120*/2） =207425.436KN*mm因为： 所以稳定性合格。1.突然卸载或吊具脱落工况：此时载荷系数为倾覆力矩为： =-14112KN*mm0所以稳定性合格。终上所述，均大于0，侧方稳定性合格。4.2.3后方稳定性基本臂工作起吊最大额定起重量时，其受力简图如下，倾覆轴线为后支腿中心连线。基本参数：b=854mm, c=600mm, d=1770mm, 。 图3-2其中 G根=12.09KN所以 =539206.56KN*mm1.无风倾载工况：所以 故 稳定性合格。 2.有风动载工况： =321027.036KN*mm故 稳定性合格。3.突然卸载或吊具脱落工况： =-38572.8KN*mm0 所以 稳定性合格。 综上所述：后方稳定性验算合格。4.3全伸臂时稳定性计算4.3.1计算工况 根据GB3811-83规定，可知验算工况是指最大起重量，支腿全伸时的侧方和后方稳定性。依据，在此仅验算静载无风工况。4.3.2侧方稳定性图如下： 图3-3其中 =670367.08KN*mm 其中 所以 故 侧方稳定性验算通过。4.3.3后方稳定性 见图3-2 =225.4*（600+1770）+14.02*（854+1770）-19.79*（5000-1770） =507064.78KN*mm 所以 后方稳定性合格。 设计总结经过老师的细心的指导、同学热心的帮助以及我自身的努力，我成功完成了本次毕业设计内容，同时也也为美好的大学生活画上了圆满的句号。毕业设计对我来说是一次充实而丰富的历练，他培养了我的多方面能力，如查资料的能力，画图的能力，使用cad能力，以及联合四年学习的专业知识的综合能力，总而言之，通过这次毕业设计我受益匪浅，同时此次汽车起重机设计培养了我独立工作能力和创造能力，让我在以后的设计中，更注重细节和容易犯错的地方。从而为我走向工作岗位做了完美的过度，让我在以后工作时能够更好的融入和更好的学习做铺垫。毕设过程中，从最终的无从下手，通过查阅各种资料，开始自己的设计，反复的遇到问题，反复的查阅资料解决问题，有的问题实在没有查到或疑惑不清的问题就请教老师来详细的讲解，通过老师的详细的讲解解决了很多棘手的问题。此外，通过老师的讲解我还学到了很多书本上学不到的经验和方法，使自己受益匪浅。通过设计计算与CAD绘图，我更加巩固了有关于力学、机械设计、液压传动等多方面的知识，基本上掌握了CAD的试用和绘图方法。总的来说，这次次毕业设计是对我所学所学专业知识的一次复习与巩固，更重要的是他把我所学的知识更好的连接到一个整体，使自己更加了解机械设计方面的专业知识，队以后工作实践中有非常大的帮助。本次毕业设计设计包括对汽车起重机的起升机构、回转机构、变幅机构、起重臂、支腿机构。毕业设计中也存在着一些不足之处，如起升机构减速器输出齿轮与卷筒安装在同一根轴上，使得结构简化，并减小了其外形尺寸，但输出轴为超静定的三点支承轴，安装调整困难，这是由于在设计中缺乏经验和考虑不周造成的，若将减速器的圆柱齿轮改为行星齿轮就可以避免这个问 题。以后我会更加完善的补充这些专业知识，积累更加的经验，以后更好的设计和改进机械部件。参考文献1张质文 虞和谦 王金诺 包起帆 起重机设计手册中国铁道出版社 20012工程起重机中国建筑工业出版社3黄金新 国外轮式起重机 中国建筑工业出版社.19824王金诺 于兰峰 起重运输机金属结构中国铁道出版社5成大先 机械设计手册化学工业出版社 1994.56贾文福 全液压汽车起重机上海交通大学出版社1998.117 甘永立 陈晓华 机械精度设计基础.吉林人民出版社，2001.28 8 甘永立 几何公差与检测.上海科学技术出版社9 于骏一 邹青 机械