汽车起重机的设计【含6张CAD图纸、说明书】本 科 生 毕 业 设 计姓 名： 学 院： 应用技术学院 专 业： 机械工程及自动化 设计题目： 汽车起重机的设计 专 题： 指导教师： 年 6 月 设计任务书学院 应用技术学院 专业年级 学生姓名 任 务 下 达 日 期 ： 毕业设计日期： 毕业设计题目：汽车起重机的设计毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：对汽车起重机的起重装置进行设计，额定起重量 ，起升速度t8，起升高度 。min10m1具体要求：1. 完成图纸量不少于 3 张 A0 图纸;2. 中文摘要 400 字左右；3. 参考文献不少于 20 篇；4. 中文翻译不少于 3000 字；院长签字： 指导教师签字：摘 要汽车起重机属于臂架型起重装置，集起重和运输于一体，结构紧凑、易于操作，不仅节省劳动力，而且极大的降低了工作强度、提高了工作效率。广泛应用于交通运输、港口和仓库中。此次毕业设计在对随车起重机进行调研和可行性分析的基础上，从力学角度，对 8 吨汽车起重装置的起升机构、变幅机构和回转机构进行了具体设计。所设计的起升机构包括、减速机、棘轮停止器和卷筒几部分。减速机用来降低驱动速度，根据变速比，确定了其具体型号。卷筒用于绕进或放出钢丝绳，根据工作条件和起重量，对卷筒和钢丝绳的具体规格进行了设计。棘轮停止器用来防止逆转，根据所受的弯矩和压力，对其进行了设计。变幅机构用来改变起重机幅度，包括臂架系统和变幅传动系统。本文中，采用了伸缩式、箱形结构。箱形结构内装有伸缩油缸，起重装置的变幅可通过液压缸实现。回转机构包括回转支承装置和回转驱动装置，并采用蜗轮蜗杆减速机和。这种结构自重轻，受力合理，运行平稳。 关键词：汽车起重装置 ；起升机构 ；变幅机构 ；回转机构 ；起重臂ABSTRACTTruck Mounted Crane (TMC) belongs to boom-crane. Combining the advantages of booming and transporting together, it has the features of compact structure and easy operation，not only saves the labor force, but also decreases the labor intensity and increases the efficiency of working. It is widely used in traffic transportation, docks and warehouses. In this paper, based on the investigation and feasibility analysis of TMC, the winch mechanism, the arm-changing mechanism and the swing mechanism of the TMC 10T were designed from the mechanics angle.The winch mechanism consists of hydraulic motor, decelerating machine, ratchet wheel stopping machine and reel. Decelerating machine lowers the speed of the hydraulic motor for driving, and its size was defined according to the ratio of the speed variety. The reel is to wind or unwind the load hoisting wire rope. The sizes of the reel and the wire rope were designed according to the work condition and the rise weight. Ratchet wheel stop is used to stop the converse motion, and it was decided by the pressure the gear bears.The arm-changing mechanism is the system that changes the arm range of the boom-crane. It includes the arm system and the arm-changing moving system. In this paper, flexible arm type and box form structure were used. Cylinder bodies are fitted on the boom. The working range of TMC can be realized by the extension or retraction of the cylinder body. The swing mechanism contains swing bearing and swing driver. Bearings, worm-and-wheel steering gear and hydraulic motor were adopted. This structure has the advantages of light weight, reliable force and smooth action. Key words: Truck Mounted Crane ; Winch mechanism ; Arm-changing mechanism ; Swing mechanism ; Boom 目 录1 概述 11.1 起重机械的用途、工作特点及其在经济建设中的地位 .11.2 起重机械的发展简史及发展动向 .11.2.1 起重机械的发展简史 11.2.2 起重机械今后的发展动向 21.3 起重机械的简介 .51.3.1 起重机械的概念 51.3.2 起重机械的分类 61.3.3 起重机械的组成及作用 71.4 起重机简介 .81.4.1 起重机的概念 81.4.2 起重机的组成结构 81.4.3 起重机的种类 91.4.4 起重机的发展趋势 .101.5 起重技术目前在国内、外的发展状况 101.5.1 目前国外起重技术的发展 .111.5.2 国内起重技术的发展 .111.6 汽车起重机行业现状及前景展望 121.6.1 汽车起重机简介 .121.6.2 汽车起重机行业现状 .121.6.3 汽 车起重机前景 132 汽车起重装置设计的可行性分析及方案确定 .142.1 可行性分析 142.1.1 技术可行性的分析 .142.1.2 经济可行性的分析 162.2 汽车起重装置方案确定 162.2.1 起升机构 .172.2.2 回转机构 .182.2.3 变幅机构 .193 起升机构的设计 .193.1 起升机构的传动方案 193.2 起升机构的基本参数 203.2.1 起升速度 .203.2.2 钢丝绳速度 .203.2.3 卷筒速度.203.2.4 初步选定减速比.203.2.5 卷筒扭矩.203.2.6 马达扭矩 203.2.7 油泵的容量 213.2.8 重物提升功率 213.2.9 油泵驱动功率 213.2.10 发动机转速. 223.2.11 泵的排量. 223.3 钢丝绳的设计 223.3.1 钢丝绳结构形式的选择 .223.3.2 钢丝绳直径的计算.233.3.3 钢丝绳使用注意.243.4 吊钩的设计 253.4.1 选材 .253.4.2 构造 .253.4.3 吊钩挂架.253.5 卷筒的设计 263.5.1 卷筒类型的选择 .263.5.2 卷筒的材料 .273.5.3 卷筒尺寸的确定.273.6 滑轮组的设计 293.6.1 滑轮组种类的选用293.6.2 滑轮组倍率的选择.293.6.3 滑轮组绳索最大静拉力计算.293.6.4 滑轮直径的计算.293.6.5 绳最大偏角的计算.304 减速器的设计计算 .304.1 传动装置的总效率 304.2 确定总传动比及传动比分配 304.3 传动装置运动参数计算 304.3.1 各轴转速计算314.3.2 各轴功率计算314.3.3 各轴扭矩计算314.4 传动件设计计算 314.4.1 高速级传动齿轮设计314.4.2 低速级齿轮设计344.5 棘轮的设计 364.5.1 棘轮齿的强度计算374.6 轴的设计计算 384.6.1 轴的设计计算384.6.2 轴的设计计算424.6.3 轴的设计计算.474.7 滚动轴承的选择和计算 534.8 键联接的选择与校核 534.9 箱体的设计 544.10 减速器附件的设计 .554.11 减速器的润滑和密封形式 .565 变幅机构的设计 .565.1 变幅机构的作用 565.2 变幅机构的类型 565.2.1 变幅性质的分类 .565.2.2 变幅方法的分类 .575.3 吊臂的设计 575.3.1 三铰点设计 .575.4 起重臂设计 585.4.1 起重臂基本参数计算与选用 .585.4.2 起重臂的形状及主要计算参数 .595.5 变幅油缸的选用 615.5.1 变幅油缸推力的计算 .615.5.2 变幅油缸缸径的计算 .626 回转机构的设计 .626.1 回转支承的选用 626.1.1 简介 .626.1.2 载荷计算 .636.1.3 阻力矩计算 .646.1.4 校核 .646.1.5 回转减速机输出扭矩 .646.2 回转减速机的选用 656.3 支腿反力计算 656.3.1 平均分配载荷 .666.3.2 垂直缸计算 .666.3.3 垂直缸需流量计算 .66结 论 .67参考文献 .68翻译部分 .69英文原文 69中文译文 74致 谢 .791 概述1.1 起重机械的用途、工作特点及其在经济建设中的地位起重机械是用来对物料进行起重、运输、装卸或安全等作业的机械设备。它在国民经济各部门都有广泛应用，起着减轻体力劳动、节省人力、提高劳动生产率和促进生产过程机械化的作用。例如，一个现代化的大型港口，每年的吞吐量有几千万吨乃至上亿吨，被运送的物料品种繁多，有成件物品，也有散料材料或液态材料。为了尽快地完成如此繁重的装卸任务，如不采取成套的起重运输设备，那是不可想象的。码头边上，吊车林立，成了现代化港口的重要特点。因此说，起重机械在现代化的生产过程中绝决不是可有可无的辅助工具，而是合理组织生产的必不可少的生产设备。起重机械在搬运物料时，经历上料、运送、卸料和回到原处的过程，有时运转，有时停转，所以它是一种间歇动作的机械。通常，起重机械由三大部分构成：工作机构、金属结构、动力装置与控制系统。所谓工作机构是指起重机械的机械传动部分而言，常见的有起升机构、运行机构、回转机构和变幅机构，通常称为“起重机四大机构” 。它是为实现起重机不同运动要求而设置的。依靠这四个机构的复合运动，可以使起重机在所需的任何指定位置进行上料与卸料。轻小型的起重设备以及升降机一般只有起生动作，只需一个工作机构。1.2 起重机械发展简史及发展动向1.2.1 起重机械的发展简史据史料记载，公元前 5000-4000 年的新石器时代末期，为埋葬和纪念死者而修筑石棺和石台时，我国古代劳动人民已能开凿和搬运巨石。公元前 1765-1760 年，我国的商朝时代出现了桔槔，这是一种利用简单杠杆、提水容器和配重组成的汲水工具。它利用杠杆平衡原理，借助配重，大大减轻了人们的体力劳动。到了公园前 1115-1079 年之间，又发明了轱辘，它是一种将垂直运动转换成回转运动并具有省力效果的提水工具，它已具有现代起升机构的基本特点。世界闻名的古埃及金字塔是人类文明的象征。其上的大石块、石碑和雕像的重量，有的甚至达 1000t。据记载，当时采用的起重运输工具为滚子、斜面和杠杆，均用人力驱动。具有几个工作机构又可进行复合运动的起重机最早出现于公元 1490-1550 年之间，在阿格里高拉的著作中对此曾有描述。这是一台人力驱动的并可进行起升、变幅和回转运动的木制起重设备。蒸汽机的出现，推动了第一次工业，起重机械也因之有了较大发展。1827 年，出现了第一台用蒸汽机驱动的固定式回转起重机，从此结束了起重机采用人力驱动的历史。在工业发展中，电力驱动的出现是起重机械蓬勃发展的转折点。1880 年，出现了第一台电力驱动的载客升降机。1885 年，制成了电力驱动的回转起重机，此后制成了电力驱动的桥式起重机和门座起重机等。二次世界大战结束至今已有数十年。这期间，新产品、新材料、新工艺不断出现。例如：由于自动焊接新技术的出现，箱型结构的桥式起重机越来越受到人们的欢迎；由于计算机技术的推广应用，利用计算机进行辅助设计（CAD）和辅助制造（CAM） ，使起重机的整机布置更趋优化，基本部件加紧凑耐用；由于自控技术和数显技术的广泛普及，使起重机的控制和安全保护装置大为改善，保证了操作的安全性和可靠性。我国的起重机械制造行业起步较晚，原有的基础比较薄弱，与工业先进的国家相比，差距不小。但是，经过建国 40 年来的不断发展，目前的差距明显缩小，已经建立自己的起重机研究部门、生产厂和专业人才培养的高等学校，并能够批量生产各种类型的起重机械，不仅初步满足了国内市场的需求，部分产品还打入了国际市场。1.2.2 起重机械今后的发展动向近年来，随着建设工程规模不断扩大，起重安装工程量越来越大，尤其是现代化大型石油、化工、冶炼、电站以及高层建筑的安装工作逐年增多。因此，对起重机，特别是大功率的起重机的需求日益增加。随着现代科学技术的发展，各种新技术、新材料、新结构、新工艺在起重机上得到广泛应用。所以这些因素都有力地促进了起重机的发展。根据国内外现有起重机的产品和技术资料的分析，近年来起重机的发展趋势主要体现在以下几方面。广泛采用液压技术由于液压传动具有体积小、重量轻、结构紧凑、能无极调速、操纵轻便、运转平稳和工作安全可靠等优点，近年来国内外各种类型的起重机广泛的采用了液压传动。我国的主要研制成功并实际应用的有3、5、8、12、20、65、80、125、160、200、250、320、400 等吨级的伸缩臂液压起重机。国外液压起重机在品种和产量方面都有较大的发展，特别是大吨级的液压起重机发展非常迅速。100 吨级以上大型桁架臂式汽车起重机也开始采用液压传动。目前国外已有 400 吨级的液压汽车起重机。随着液压技术和液压元件的发展，液压起重机将会获得进一步发展。通用型起重机以中小型为主，专业起重机向大型大功率发展为了提高建设工程的装卸和安装作业的机械化程度，起重机的发展仍是以轻便灵活的中小型起重机为主。目前国外普遍采用 10-40 吨级的起重机。从数量上看，中小吨位的占多数，因此国外很重视改进、提高中型（16-40吨级）液压起重机的性能。但为了满足大型石油、化工、冶炼设备和高层建筑大型板材、构件的安装，国内外已生产了一些 100-1000 吨级的大型、特大型轮胎式起重机，履带起重机和各类型的塔式起重机。目前超过 100吨级的轮胎式起重机品种逐渐增多。从发展情况看，大型或特大型起重机以发展桁架臂式起重机为主；而伸缩臂式液压起重机，由于受伸缩臂的重量和行驶状态下的长度的限制，它的发展有待技术和材料的进一步研究。由于大型电站、大型高炉、化工建设和高层建筑的需要，塔式起重机的起重量、幅度、工作速度和起升高度都有了大幅度的提高。重视“三化” ，逐步过度采用国际标准目前各国在发展工程起重机新产品的过程中都很重视“三化” （标准化、系列化、通用化） 。一些国家对起重机制定了国家标准，规定了起重量系列。有些国家起重量虽然没有统一的规定，但各制造厂自成系列，注意采用通用零部件，为生产和使用提供有利条件。一些国家按起重机的起升机构、回转机构、驱动桥、转向桥以及中心回转接头等，不论用于汽车起重机还是轮胎起重机，一律进行标准化、系列化、通用化，使一种部件可以用在两种类型不同类型的起重机上。此外，还可采用一些措施使一种部件可以用到起重量大小不同的起重机上，如设计系列化吊臂、小起重量起重机的主臂可作为大起重量起重机的副臂、小起重量液压起重机的基本臂可作为大起重量起重机的二节臂等。有的国家设计时要求相近吨级的起重机基本部件通用化，如 10-16t、24-40t、65-100t 的起重机主副起升机构、回转机构等完全通用。我国对轮胎式起重机和塔式起重机分别制定了基本参数系列，统一了产品型号和等级，1983 年制定了汽车起重机和轮胎起重机基本参数（JB1375-83）以及起重机设计规范（GB3811-83）为了发展新品种、增加产量、提高产品质量和满足现代化专业生产的要求，起重机的“三化”水平将进一步提高。目前世界上许多国家，不仅重视制定本国的产品标准，而且非常重视采用国际标准（ISO） 。有的国家甚至废除了本国国家标准而直接采用 ISO 标准。我国政府也提出：全面加强采用国际标准和国外先进标准，是我国实行开放政策和提高产品质量的一项重大措施，只有这样，才能尽快缩短我国产品质量水平与世界先进水平的差距，才能改变我国产品质量的落后面貌。国际标准化组织（ISO）设有若干个技术委员会，其中与起重机行业直接有关的技术委员会为 TC-96 起重机、起重设备和挖掘设备委员会。该委员会下设有 4 个分技术委员会：TC-96/SCI 起重机设计程序分技术委员会；TC-96/SC2 起重机术语分技术委员会。该 TC-96/SC3 起重机钢丝绳选择分技术委员会；TC-96/SC4 起重机试验方法分技术委员会。该 TC-96 技术委员会已先后制定了起重设备-分类ISO4301-1980;起重机-风载荷的估算ISO4302-1981；起重机的试验规范和程序ISO4301-1981；流动式起重机-稳定性的估算ISO4305-1981；起重机-钢丝绳的选择ISO4308-1981 等标准。发展一机多用产品为了充分发挥起重机的作用，扩大其使用范围，有的国家在设计起重机时重视了产品的多用性。例如在工作装置设计方面，除了使用吊钩外，还设计了配备有电磁吸盘、抓斗、拉铲和木料抓取器等取物装置；有的还设计成用于建筑基础工程中，如装设钻孔装置和掀动打桩装置等的一机多用产品。又如在整机设计方面，近年来出现了自行塔式起重机，即汽车或轮胎塔式起重机和履带塔式起重机以代替固定式或轨道式塔式起重机。这种类型的塔式起重机是在原来轮胎式或履带式动臂起重机的基础上更换或改装吊臂而成的。采用新技术、新材料、新结构、新工艺为了减轻起重机的自重，提高起重性能，保证起重机高效可靠的工作，各国都非常重视采用新技术、新材料、新结构和新工艺。新技术的应用除前述的广泛采用液压传动外，有的起重机还采用液力传动。由于液力变矩器与发动机恰当匹配，可使发动机转矩自动地适应行驶条件，并采用动力换挡变速箱、液压转向装置以减轻司机的操作强度。为了防止起重机超载以至倾翻，近年来研制了电子式起重力矩限制器。这是一种较为完善的安全装置。当载荷接近额定起重量时，自动发出警报信号；当超载时，力矩限制器自动切断起重机工作机构以保证起重机整机稳定安全。采用新技术特别是电子技术更加完善操作条件，是国外发展机械的一个普遍倾向，即所谓机电一体化。起重机也不例外。为了进一步改善司机操作环境，除司机室要坐得宽敞、视野良好、保温隔热和隔声外，还装置有远距离联系设备和工业电视设备等。由于钢铁工业的发展，合金钢强度不断提高，为起重机减轻自重，特别是吊臂自重创造了极为有力的条件。国外在 20 世纪 80 年代就能出现 400吨、500 吨级的轮胎式起重机，可能由于采用了高强度低合金钢。国外有的采用了极限强度达 700-900N/mm2 的高强度合金钢制作箱型伸缩臂。桁架式吊臂普遍采用高强度钢管。支退横梁及底架大梁采用高强度易焊合金钢。为了减轻起重机的自重，除了采用高强度的钢材外，在结构形式方面的改进也是十分重要的。设计进行合理的箱型吊臂引起了各国的重视。近年来，轮胎式起重机出现了盆形底座，起重机的上车通过回转支撑安装在盆形底座上，从盆形底座上在对角方向安装四个辐射式（可摆动）支腿，吊重负荷经由盆形底座直接传递给支腿，而起重机底盘只承受行驶时的自重。这样，起重机可设计的轻一些，此外，还有一些措施，如设计多节支腿横梁加大起重机支撑宽度以提高起重机性能等。新材料、新结构的应用，促使各国采用各种新的加工工艺，国外为了扩大高强度钢材的应用，非常重视高强度钢的焊接工艺等技术的研究。1.3 起重机械的简介1.3.1 起重机械的概念工程起重机和工程机械一样，是真正具有中国特色的名称与概念。我国的工程起重机主要包括塔式起重机、汽车起重机、履带式起重机、施工升降机、桥式起重机、门式起重机、门座起重机、轮胎起重机、桅杆式起重机和缆索式起重机等。我国工程机械在国内已经发展成了机械 10 大行业之一，我国也要进入了工程机械生产大国之列。工程机械用途广泛，市场遍布国民经济各个部门，其中主要有交通运输、能源、原材料、农林水利、城乡发展以及现代化国防六大领域。工程机械是保证各种工程建设实现高速化、高质量和低成本的重要手段。随着我国深化改革、扩大开放和发展社会主义市场经济等一系列重大政策的贯彻实施，工程机械行业在技术水平、科研条件、品种数量、产品质量、专业化生产程度、生产规模、出口创汇、用户服务、企业组织结构优化、高等教育以及人才培养诸方面，均获得了很大进步，在国民经济各领域和国防现代化建设中正发挥着举足轻重的作用。我国已经成为世界贸易正式成员大国，这为工程机械的更大发展提供了新的机遇。有人认为工程机械与建筑机械、筑路机械和水利工程机械等是机械工业中并列的不同行业，这些看法是不对的。从行业发展历史看， “工程机械”是真正具有中国特色的名称。概括的说，凡是土方工程、石方工程、流动起重装卸工程、人货升降输送工程和各种建筑工程的综合机械化施工以及同上述工程相关的工业生产过程机械化作业所必须的机械设备，都成为工程机械。工程机械的用途分为施工和作业，这是两个不同的概念。所谓施工，是针对工程机械在各种建设工程中的工作而言，一旦工程完成了，工程机械走也就撤走了。所谓作业，是针对工程机械在工业生产过程中的工作而言。工程机械产品的分类，是根据产品结构特点、工作对象和主要用途三重标准划分的，分类、组、系列、基型、规格五个层次。工程起重机（械） （construction crane and lifting equipment）又成建筑起重机械，依据建筑机械与设备通用术语 （GB/T7920.1-1996）定义为：建筑工程中，用于在一定空间范围内进行提升和搬运机械作业的机械或设备。工程起重机（械）属于十九类建筑机械与设备（JG/T5093-1997 建筑机械与设备产品分类与型号）中的第二类。起重机械（lifting appliances）依据起重机械名次术语起重机械类型 （GB/6947.1-1986）定义一种间歇、重复工作方式，通过起重吊钩或吊具起升、下降，或升降与搬运与运移重物的机械设备。上述两定义中的“工程”和“建筑”应该广泛地理解，同时考虑机械与机器、机构与机器、设备与机器概念上的差异，工程起重机同样具有施工和作业两方面的用途，给出如下概念。工程起重机（engineering crane）为一种间歇、重复工作方式，通过起重吊钩或吊具起升、下降，或升降与运移重物的机器设备。工程起重机是一种间歇动作的搬运设备，主要用作垂直运输，并兼作短距离水平运输。其工作特性是周期性的，也就是以重复的工作循环来完成提升、转移、回转及多种作业兼作的吊装工作。工程起重机的作用主要表现在减轻工人的繁重体力劳动，加快施工与作业进度，提高劳动生产率，降低施工与作业成本、提高质量等方面。1.3.2 起重机械的分类起重机的品种很多，因此分类方法也很多，主要有一下几种分类分法。按起重机的构造分类 桥架型起重机（overhead type crane） 、缆索起重机（cable crane） 、臂架型起重机（jib type crane） 。按起重机的取物装置和用途分类 吊钩起重机（hook crane） 、抓斗起重机（grabbing crane） 、电磁起重机（magnet） 、冶金起重机（metallurgy crane） 、堆垛起重机（stacking crane） 、集装箱起重机（container crane） 、安装起重机（erection crane） 、救援起重机（salvage crane） 。按起重机的移动方式分类 固定式起重机（fixed based crane） 、运行式起重机（traveling crane） 、爬升式起重机（climbing crane） 、便携式起重机（portable crane） 、随车式起重机（lorry crane） 、辐射式起重机（radial crane） 。按起重机工作机构驱动方式分类 手动式起重机（manual crane） 、电动起重机（electric crane） 、液压起重机（hydraulic crane） 、内燃起重机（diesel crane） 、蒸汽起重机（steam crane） 。按起重机使用场合分类 车间起重机（workshop crane） 、机器房起重机（machine house crane） 、仓库起重机（warehouse crane） 、储料起重机（storage yard crane） 、建筑起重机（building crane） 、工程起重机（construction crane） 、港口起重机（port crane） 、船厂起重机（shipyard crane） 、坝顶起重机（dam crane） 、船用起重机（shipboard crane） 。按起重机回转能力分类 回转起重机（slewing crane） 、非回转起重机（non-slewing crane） ，回转起重机又有全回转起重机（full-circle slewing crane）和非全回转起重机（limited slewing crane）两种。按起重机的支撑方式分类 支撑起重机（supported crane） 、悬挂起重机（underslung crane） 。1.3.3 起重机械的组成及作用为了能正常工作，各种类型的起重机通常都是由工作机构、金属机构、动力装置与控制系统四部分组成的。这四部分的组成及其作用分述如下。 工作机构工作机构是为了实现起重机不同的运动要求而设置的。众所周知，要使一个重物从某一位置运动到空间任一位置，则此重物不外乎要做垂直运动和两个水平方向的运动。起重机要实现重物的这些运动要求，必须设置相应的工作机构。不同类型的起重机，其工作机构稍有差异。例如，厂房内使用的桥式起重机和露天货场使用的龙门起重机，要使重物实现三个方向的运动，则设有起升机构（实现重物垂直运动） 、小车运行和大车运行机构（实习重物沿两个水平方向的运动） ；而对于轮胎式起重机、履带式起重机和塔式起重机，一般设有起升机构、变副机构、回转机构和行走机构。依靠起升机构实现重物的垂直上下运动，依靠变副机构和回转机构实现重物的两个水平方向的移动，依靠行走机构实现重物的起重机所能及的范围内做任意空间运动和使起重机转移工作场所。 金属结构起重机的吊臂、回转平台、人字架、底架（车架大梁、门架、支腿横梁等）和塔式起重机的塔身等金属结构是起重机的重要组成部分。起重机的各工作机构的零部件都是安装或支撑在这些金属结构上的。起重机的金属结构是起重机的骨架，它承受起重机的自重以及作业时的各种外载荷。组成起重机金属结构的构件较多，其重量通常占有整机重量的一半以上，耗钢量大。因此，起重机金属结构的合理设计，对减轻起重机自重、提高起重性能、节约钢材、提高起重机的可靠性都有重要意义。 动力装置与控制系统动力装置是起重机的动力源，是起重机的最重要的组成部分。它在很大程度上决定了起重机的性能和构造特点。不同类型的起重机由不同类型的动力装置组成。轮胎式起重机和履带式起重机的动力装置多为内燃机，可由一台内燃机对上下车各工作机构供应动力；对于大型汽车起重机，有的上下车各设一台内燃机，分别供应其中机构（起升、变幅、回转）的动力和行走机构的动力；塔式起重机以及相对固定在港口码头、仓库料场上工作的一些轮胎起重机的动力装置是外接电源的电动机。起重机的控制系统包括操纵装置和安全装置。动力装置是解决起重机做功所需要的能量。有了这个能源，就能使起重机各机构运动。控制系统则是解决各机构怎样运动的问题，如动力传递的方向，各机构运动速度的快慢，以及使机构突然停止等。相应于这些运动要求，起重机的控制系统设有离合器、制动器、停止器、液压传动中的各种操纵阀，以及各种类型的调速装置和专用的安全装置等部件。通过这些控制系统创造的条件，改变起重机的运动特性，以实现各机构的启动、调速、改向、制动和停止，从而达到起重机作业所要求的各种动作。1.4 起重机简介1.4.1 起重机的概念起重机是在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械，又称吊车。它主要用来吊运成件物品，配备适当吊具后也可吊运散状物料和液态物料。起重机的工作特点是作间歇性运动，即在一个工作循环中取料、运移、卸载等动作的相应机构是交替工作的。各机构经常处于起动、制动和正反方向运转的工作状态。1.4.2 起重机的组成机构起重机一般是由工作机构、金属结构、动力装置与控制系统组成。工作机构工作机构是为实现起重机不同的运动要求而设置的，一般包括以下四大机构：起升机构升降重物的机构。它是起重机的最主要的机构，任何一种起重机械，都有这种机构。运行机构使起重机械或起重小车行走的机构。回转机构使起重机械的回转部分在水平面内，绕回转中心线转动的机构。变幅机构使起重机械臂架倾角变化，改变幅度的机构。金属结构金属结构是起重机械的骨架，主要用来支承工作机构、承受自身重力和作业时的外载荷。动力装置和控制系统动力装置是驱动起重机械运动的动力设备。它在很大程度上决定了起重机的性能和构造特点。一般为电动机或内燃机。控制系统包括操纵装置和安全装置。各机构的起动、调速、改向、制动和停止，都是通过操纵控制系统来实现的。1.4.3 起重机的种类起重机通常按结构分为臂架型起重机和桥架型起重机。臂架型起重机包括门座起重机（如图 1-1） 、塔式起重机（如图 1-2） 、浮游起重机、自行式起重机、由桅杆和臂架组成的桅杆起重机、沿墙壁运行的壁行起重机和装在船舶甲板上的起重机等。图 1-1 门座起重机图 1-2 塔式起重机桥架型起重机包括桥式起重机（如图 1-3） 、龙门起重机。起重机的型式很多，但其主要组成部分都包括起升机构、运行机构、变幅机构和回转机构，以及金属结构等。图 1-3 桥式起重机1.4.4 起重机的发展趋势起重机的主要发展趋势是：研制更合理的金属结构、机构和零部件，以减少金属消耗量；发展大起重量的起重机；提高工作速度、扩大调速范围；研究结构振动问题；提高金属结构和电气设备的可靠性和使用寿命；改善司机操作的条件，自动化控制程度和扩大远距离控制系统的使用范围尤其是把它们应用到作业频繁的仓库堆垛起重机和环境恶劣的冶金起重机上。1.5 起重机技术目前在国内外的发展状况1.5.1 目前国外起重技术的发展 起重机械大型化为了提高一次吊装的重量，目前国外，尤其是西方发达国家都在大力发展大型起重机。据有关资料显示，目前自行式起重机的额定起重量最大达到 2000 吨，自升式龙门桅杆起重机高度达到 100 米，额定起重量达到 1000 吨。随着起重机设计理论的发展和材料、制造工艺、控制技术等的发展，将来还会有更大型的起重机问世。 起重工艺方法联合化起重机械大型化受到起重机设计理论的发展和材料、制造工艺、道路承载能力、使用率、运行和维护成本等一系列因素的限制，不可能无限增大。利用多台较小起重机联合吊装大型设备或结构，是起重技术发展的重要方向。利用多台起重机联合吊装大型设备或结构，可以最大限度地降低施工成本，提高工程进度，但吊装工艺复杂，对各起重机之间的相互协调要求较高，仅靠人工指挥协调，很难达到要求。所以目前国际上在发展多台起重机联合吊装的同时，还在大力发展智能化控制、操作技术。 控制、操作技术智能化采用计算机对起重机的受力状态如倾覆力矩、应力与变形等进行正确的操作，采用计算机对起重工程的全部工艺工程进行控制、操作，可以准确地协调各起重机相互之间的关系，协调起重机、辅助装置与设备之间的工艺动作，以便整个吊装工艺过程能严格按预先设计的工艺步骤进行，减小失误的几率；对于多吊点的设备或构件，尤其是大型结构，采用计算机对其受力状态、变形等进行监控，可以防止设备、构件、大型结构在吊装过程中因变形而损坏。1.5.2 国内起重技术的发展我国起重技术有着悠久的发展历史，如长城、故宫的修建、历代故都钟楼的巨大铸钟和上百吨的雕像等的运输与吊装，都凝聚着我国劳动人民的智慧。但是，我国的现代起重技术起步较晚，仅几十年时间。在短短的几十年时间里，由于广大科技工作者和工程技术人员的努力，使我国的现代起重技术得到了长足的发展。在起重机方面，20 世纪 70 年代我国普遍采用独脚式桅杆、卷扬机和几吨、十几吨的小型自行式起重机，今天已拥有目前亚洲最大的 1250 吨的自行式起重机，1000 吨的自升式龙门桅杆起重机，2000 吨的大型浮式起重机以及其他一系列的起重机械。在吊装工艺和方法方面，广大建设者们创造了许多优秀的整体吊装工艺方法，完成了大量的吊装工程。控制、操作技术智能化也开始在我国应用，如采用多台连续液压千斤顶联合吊装大型结构时，多台连续液压千斤顶之间的协调，就采用了计算机控制技术。1.6 汽车起重机行业现状及前景展望1.6.1 汽车起重机简介自行式动臂起重机是起重机中应用较广泛的一种类型，按行走装置的构造不同，可分为汽车式起重机、轮胎式起重机和履带式起重机三种。其中，汽车起重机(如图 1-4)是在通用或专用载货汽车底盘上装上起重工作装置及设备的起重机。它的通过性好、机动灵活、行驶速度大，可快速转移，到达目的地能马上投入工作等优点。因此，它特别适用于流动性大、不固定的工作场所。汽车起重机以其快速、灵活、高效、便捷、装卸运输合二为一的优势被越来越多的用户所认识并接受，不仅在交通运输、电信电力、油田码头、市政园林、计量检测、市政作业、石油开采、铁路吊装等传统行业上大显身手，还被广泛应用于消防、军队、非开挖作业、工程抢险等行业，显示出其越来越广泛应用领域和无可比拟的实用价值。图 1-4 汽车起重机1.6.2 汽车起重机的行业现状（1）国外汽车起重机发展情况由于国外劳动力成本很高，强调工作效率，施工中基本不采用人工装卸。汽车起重机以使用灵活、技术成熟等特点，在国际市场有着广阔的市场前景。目前，国外汽车起重机已形成了产品功能多元化、品种系列化、性能(机电液气)一体化等多方位多体系的产品构成，除用于普通起重作业外，还广泛用于高空作业、桥梁维修、高空架线及检测等行业。日本和韩国的汽车起重机生产较为发达，产品主要以伸缩臂结构为主，其中日本多田野(TADANO)年产量已超过 6000 台。（2）国内汽车起重机行业概况我国汽车起重机行业起步于上世纪 70 年，于近十年内有了长足的进步。目前国内生产汽车起重机的主要厂家有 10 家左右，其中主要有徐工汽车起重机公司、石家庄煤矿机械厂、湖南浦沅集团有限公司、山西长治清华机械厂、牡丹江专用汽车制造有限公司、广林特装车（锦州）有限公司、大汉、江环、独霸等。徐州徐工汽车起重机有限公司在消化吸收国外先进技术的基础上生产的汽车起重机，并于 2005 年在行业内率先推出第二代汽车起重机产品，产品技术目前处于行业领先水平，特别在结构设计、人机工程、产品配套、汽车大梁保护等方面引领行业发展。其产品批量出口非洲、南美、东南亚、中东等国家和地区。近两年来，依靠技术创新取得了较快发展，以 33%的市场占有率在国内处于领先地位，成为我国随车起重机行业的后起之秀。湖南浦沅集团是国内生产工程机械的大型企业，汽车起重机也只是其子产品系列，该企业凭借着中联重科强大的技术研发能力，使其汽车起重机产品在行业中享有一定的知名度，不仅在湖南、湖北销售良好，在和相关省份地区也有较强的渗透能力。除了传统汽车起重机生产企业外，近年来，一些国外汽车起重机企业纷纷与国内企业合资生产随车起重机，如锦州重型机械股份有限公司与韩国广林特装车株式会社组建的合资公司，其产品主要特点是作业半径大，起升高度高，价格介于进口与国产之间，主要面对国内外一些高端用户。除此之外，以徐州利福特、湖南大汉、江环、独霸等为代表的民营、个体企业，这支以民营、个体企业为主的新生力量正在此行业中大显身手，占据一席之地。 作为一个新兴的行业，汽车起重机行业与国家宏观调控、产业政策以及各种市场环境有着千丝万缕的联系。由于行业技术壁垒比较小，门槛较低，2005 年以来一批民营、个体企业逐步进入行业，再加上来自外部的跨国公司对行业的入侵，加快并购、合资的步伐，使整个汽车起重机行业面临重新洗牌的局面。1.6.3 汽车起重机前景表 1：1999-2005 年汽车起重机市场需求量及 2008 年预测尽管面临着内忧外患，但近年来随着产品技术水平不断更新和功能的不断完善，国内汽车起重机行业取得了长足的进步，2005 年行业销售总量在2000 台左右，2006 年市场需求仍将平稳发展。随着我国汽车产业的快速发展，汽车起重机前景亦非常乐观。在此基础上，此次设计主要针对汽车起重机上的汽车起重装置，进行具体的设计与计算，使其设计最优化，结构合理化，工作节能化和效益最大化。2. 汽车起重装置设计的可行性分析及方案确定2.1 可行性分析可行性研究是运用多种学科的知识，寻求使投资项目达到最好经济效益的综合研究方法。它的任务是以市场为前提，以技术为手段，以经济效益为最终目标，对拟建的投资项目，在投资前期，系统地论证该项目的必要性、可行性、有效性和合理性，做出对项目可行性的评价。总结为三点：技术适用性、经济合理性、建设上的可能性。在设计汽车起重机之前，有必要对其设计可行性进行一定的分析，鉴于所学知识所限，下面仅对技术可行性和经济可行性进行简单的说明。2.1.1 技术可行性的分析我国自古就有借助实物来提升物体的起重机的雏形。经过了很长时期的发展，我国的起重机行业有了长足的发展，起重机的种类日益繁多，再借助不断发展的新兴科学技术手段，各种各样的起重机能够满足不同场合的需求，以最少的经济投入实现最大的使用价值。世界上国家的起重机行业也发展极其迅速，其中以欧洲和日本为主。我国汽车起重机行业起步于上世纪 70 年代，在多种起重机不断发展更新的基础上，于近十年内有了长足的进步。随着我国加入 WTO，各种新技术不断涌入，我们也不断借鉴了他国起重机设计制造的先进经验，用于弥补自身起重机行业发展的不足，起到了很好的效果。 我国汽车起重机正朝着大型化、多功能化和智能化的方向发展。安装汽车起重机的底盘已不再局限于箱式货车底盘，越来越多的重型平板车也安装了大吨位汽车起重机，以满足其自装卸大型货物的需要。汽车起重机的作业装置也不再局限于吊钩，各种高空作业平台、抓具、夹具、吊篮、螺旋钻、板叉、装轮胎机械手、拔桩器等已逐渐被采用。随着汽车起重机的吨位越来越大，对安全控制、操作方便舒适性的要求也越来越高，智能化也已被提上日程。 徐州徐工汽车起重机有限公司在消化吸收国外先进技术的基础上生产的汽车起重机，并于 2005 年在行业内率先推出第二代汽车起重机产品，产品技术目前处于行业领先水平，特别在结构设计、人机工程、产品配套、汽车大梁保护等方面引领行业发展。其产品批量出口非洲、南美、东南亚、中东等国家和地区。近两年来，依靠技术创新取得了较快发展，以 33%的市场占有率在国内处于领先地位，成为我国汽车起重机行业的后起之秀。不仅为整个单位创利丰厚，也为我国乃至全世界积累了起重机设计、制造和生产的宝贵经验。总结多家企业，可见我国汽车起重机在技术方面有如下性能优势： 整机性能：由于先进技术和新材料的应用，同种型号的产品，整机重量要轻 20%左右。随着结构分析应用和先进设备的使用，结构形式更加合理； 高性能、高可靠性的配套件，选择余地大、适应性好,性能得到充分发挥； 电液比例控制系统和智能控制显示系统的推广应用； 操作更方便、舒适、安全，保护装置更加完善； 向吊重量适中、起升高度、幅度相当的中小吨位方向发展。虽然汽车起重机有不少的技术优势，但也不能将我国汽车起重机目前的不足之处视而不见，其中有如下不足的方面： 品种少、产量低。 起重力矩小，技术水平低。 安全装置不齐全，操作不方便。 功能单一。 外形不美观。由以上可见，在汽车起重机的技术方面，我们需要不断的改进和创新，我国及世界其他国家都日趋成熟和完善，发展起来有了强有力的技术基础，遇到的技术障碍也相应地容易消除。基于以上各点，本次论文也有了继续深入的必要，在汽车起重机大量参考资料的基础上，才得以饱满充实，而不会显得空洞无力。2.1.2 经济可行性的分析以前，建筑施工单位较常采用大型的起重设备，例如：桥式起重机、龙门起重机、塔式起重机等大型起重设备。购买时花费大量的财力，施工时不仅体积庞大，占用太多的空间，而且在运行中要花费大量的人力和油耗，即便以上几点都不成大问题，也很难满足工程上的特定要求，很难高效的完成限期的工作。而汽车起重机恰恰弥补了这一系列的不足，它体积小，重量轻，耗油量小，使用起来更加地灵活方便，购买时的成本仅是那些大型起重机的几分之一，甚至是十几分之一，大大降低了总成本，从而使企业的经济效益得到了保障。在市场上，汽车起重机 2005 年 1-10 月已销售 1483 台，同比增长 7.3%。上半年由于有关标准的变化，一大批汽车起重机产品更换底盘，影响了生产和销售。徐州徐工汽车起重机有限公司是我国最大的汽车起重机生产企业，1-10 月已销售汽车起重机 494 台，市场占有率约 33%。合资企业广林特装车(锦州)有限公司销售汽车起重机 100 台，已打开了国内市场。国外汽车起重机在起重机产品中占的比例很大，我国目前仅占 10%，可以预见汽车起重机的发展空间是很大的。从技术和经济上进行可行性分析能够看出，有条件也有必要对现今的汽车起重机进行改造和创新，尤其是对汽车起重机上的随车起重装置进行进一步的更新势在必行。下面就从汽车起重机的方案着手，对其进行具体的设计改造。2.2 汽车起重装置方案确定汽车起重装置（如图 2-1）是安放在载货汽车上面的一种附加起重设备。图 2-1 汽车起重装置外形图它属于臂架型起重装置，其运行支承装置采用汽轮胎，可以在无轨路面上行驶，与其他起重装置比较，汽车起重装置把起重和运输功能结合起来，不仅节省劳动力，而且节约能源、减少费用，也由于设计和制造汽车起重装置技术的进步，使其生产有了较大的发展。它主要服务于港口、机场、建筑工程、桥梁、隧道工程和国防工程等，是国民经济建设中必不可少的一种高效、快捷、方便的装卸机械。汽车起重装置在搬运物料时，经历上料、运送、卸料和回到原处的一系列过程，有时运转，有时停转，是一种间歇动作的机械。 它通常由四部分构成：工作机构、金属机构、动力装置与控制系统。工作机构指机械传动部分，常见的有：起升机构、运行机构、回转机构和变幅机构。它们是为了实现起重装置不同运动要求而设置的，依靠这四个机构的复合运动，可以使起重装置在所需的任何指定位置进行上料和卸料。由于设计时间和必要性的限制，此次设计仅就起升机构、回转机构和变幅机构进行设计，对其进行分析与计算。2.2.1 起升机构1265431.起 重 汽 车 2起 升 机 构 3起 重 臂 4.变 幅 油 缸 回 转 机 构 液 压 系 统12345.液 压 马 达 2减 速 机 3.棘 轮 停 止 器 4卷 筒 5.钢 丝 绳图 2-2 起升机构起升机构用于实现货物的升降，它是任何起重装置必不可少的部分，是起重装置中最重要、最基础、最核心的部分。起升机构工作的好坏，直接影响到整台起重装置的工作性能。起升机构（如图 2-2）主要由取物装置、钢丝绳卷绕系统、制动装置、减速装置、驱动装置以及安全装置等部分。其中不少零件采用标准通用零件。从发动机到各工作装置间的动力传动，有机械传动、电力传动和液压传动三种形式。机械传动的传动零件都是刚体，传动可靠，效率高，但整个传动装置复杂、笨重。电力传动型式中的机械零件数量少，总体布置方便，操纵轻便，调速性好。但整个传动装置需要电动机数量多，重量大，价格贵。液压传动调速方便，传动平稳，操纵方便，结构简单，重量轻。但传动效率较低。但对于随车起重机来说是较合适的传动类型。故起升结构采用减速机卷筒的传动方案。电动机通过联轴器同传动效率较高的渐开线圆柱齿轮减速器相连接，减速器的输出轴上装有卷筒，它通过钢丝绳和吊钩相联。这种结构紧凑、易于实现。起升时，马达逆时针旋转，摩擦片被松开，卷筒顺时针旋转放下货物；制动时，马达停止旋转，卷筒依靠自重顺时针旋转，使二级齿轮轴顺时针旋转，摩擦片被压紧，棘爪顶住棘轮，卷筒停止转动，重物悬吊不动。吊钩的升降靠马达改变转向来实现。2.2.2 回转机构回转机构（如图 2-3）是使起重装置的回转部分相对于非回转部分实现回转的装置。回转机构包括回转支承装置和回转驱装置。回转支承装置为图 2-3 回转机构起重机的回转部分提供稳固的支撑，并将来自回转部分的载荷传递给3121.回 转 支 承 2蜗 轮 蜗 杆 减 速 机 3.液 压 马 达基础构件。回转驱动装置的作用是绕起重机的垂直轴线在水平平面内沿圆弧弧线移物品。当起升、变幅和回转三个机构配合动作时，就可以把所起吊的货物在起重机幅度所能达到的范围内任意移动，从而扩大了作业范围。此次设计采用滚动轴承式单排四点接触式回转支承装置。它由两个座圈组成，结构简单，重量轻，尺寸小，能同时承受轴向力、径向力和倾覆力矩。此次设计采用驱动，由于低速大扭矩马达成本高，使用可靠性不如高速，且其结构紧凑，所以，设计采用：高速-蜗轮蜗杆减速机-小齿轮-回转支承。液压驱动的小起重量的起重装置，通过液压回路和换向阀的相应机能，可以使回转机构不装制动器，同时保证回转部分在任意位置上停止并避免冲击。2.2.3 变幅机构变幅机构用以改变从取物装置中心线到起重机回转中心线之间的水平距离。其主要部分是起重臂。起重臂是汽车起重装置的主要受力构件，吊臂的设计合理与否，直接影响汽车起重装置的承载能力、整机稳定性和自重。另外为了能给人以安全、稳定、可靠的感觉，吊臂界面的选择与外观设计都要合理。臂的形式有直臂式和折臂式两种。直臂有良好的通过性，它适用于中小吨位轮式的起重装置。箱形结构制造简单，具有良好的抗弯和抗扭等优点。伸缩油缸与前置式变幅油缸相结合，使臂架受力合理，变幅范围更大。在此选用伸缩式直臂箱形结构。3.起升机构的设计起升机构是用来使货物提升或下降的机构，是汽车起重机中最基本的机够。起升机构通常包括：取物装置、钢丝绳卷绕系统、制动装置、减速装置、驱动装置以及安全装置等部分，起重不少采用标准通用零件。起升机构的载荷特点： 物品起升或下降时，在驱动机构上由钢丝绳拉力产生的扭矩方向不变，即转矩是单向作用的。 物品悬挂系统由挠性钢丝绳组成，物品惯性引起的附加转矩对机构影响不大，一般不超过静转矩的 10%，使用抓斗时则需另行考虑。 机构起动或制动时间同稳定运动相比是短暂的。因此，可将稳定运动时的起升载荷作为机构的计算载荷。3.1 起升机构的传动方案此次设计中采用液压起升机构，起升机构的简图如下：1. 2.一级闭式齿轮传动 3.棘轮停止器 4.输出小齿轮5.开式大齿轮 6.卷筒 7.钢丝绳 8.吊钩图 3-1 起升机构简图的转速通过减速机传递给卷筒,驱动卷筒旋转,吊钩升降，继而实现提升或放下重物。卷筒的正反方向转动通过改变马达的旋转方向实现，而运行机构的停止或使货物处于悬吊状态是依靠棘轮停止器来实现的。3.2 起升机构的基本参数设定起升参数：额定起重量 Q=8t起升速度 min10V升起升高度 H使用场合和工作要求：中小吨位，行驶速度高，机动性好，可根据工作需要变更工作地点，投入使用时间短，结构简单。3.2.1 起升速度由已知得 in10V升3.2.2 钢丝绳速度由公式： ，a升绳a- 滑轮组倍率，取 3代数得 min30绳3.2.3 卷筒速度（按缠绕时第三层计算）：)(dDVn绳卷=30 /(210+14) 314= in07.rD卷筒直径d钢丝绳直径3.2.4 初步选定减速比i=20.50,则马达转速卷马 ni=2400r/min3.2.5 卷筒扭矩（按最大计算）M 卷 SD6d2 卷 S钢丝绳单绳拉力卷筒的效率，取 0.98卷27210.9(210+614)10-320.98卷=4081N.m3.2.6 马达扭矩)(iM卷马闭 齿开 齿轴 承卷 3卷筒效率卷轴承传动效率轴 承开式齿轮传动效率开 齿闭式齿轮传动效率闭 齿9.049.03M = 223.62Nm 由马达转速、扭矩选用马 8.5241马达 M-MFB45（结构紧凑，转速高，易于变量，能用多种方式自动调节流量，适用范围广）排量 rmlq0.94转速 100r/min2400r/min最大输出扭矩 258/N.m3.2.7 油泵的容量Q= mq马n马达转速马马达排量马达容积效率l236509.5420Q3.2.8 重物提升功率kw1.98.1起升重 VN3.2.9 油泵驱动效率重泵 N泵马减导轮 组卷 卷筒效率卷滑轮组效率轮 组导向轮效率导减速机的效率减马达总效率马油泵总效率泵故， 0.980.950.960.940.870.80.585kw5.18.09泵N3.2.10 发动机转速minr26发n3.2.11 泵的排量rml70.93.26035q容发 QQ油泵容量容积效率，取 0.93由泵的排量、驱动功率选用：泵 YB-B113B排量 rml4.15q3.3 钢丝绳的设计钢丝绳是汽车起重机的重要零件之一。它的使用性能是：具有良好的各方向相同的挠性，使用可靠，无突然断裂的现象，运动速度不受限制，平稳无噪音，耐冲击。具有强度高、自重轻、运行平稳、弹性较好，极少骤然断裂等优点。因此被广泛用于起升机构、变幅机构，也用于牵引及回转机构中。3.3.1 钢丝绳结构形式的选择钢丝绳根据不同的分法有多种具体种类。其中，按钢丝捻成股和股捻成绳的方向分为：同向捻钢丝绳成股的方向和股捻成绳的方向相同称为同向捻。如绳股右捻称为右同向捻，绳股左捻称为左同向捻。这种钢丝绳钢丝之间接触较好，挠性好、表面比较光滑、钢丝绳磨损小，使用寿命较长，但有旋转和易松散的趋向。在自由悬吊的起重机中不宜采用，在不怕松散的情况下有导轨时可以采用，通常用作牵引绳，不宜作起升绳。交互捻钢丝绳成股的方向和股捻成绳的方向相反称为交互捻。绳右捻股左捻称右交互捻，绳左捻股右捻称左交互捻。这种钢丝绳虽然刚性大，使用寿命短，但不易旋转、松散，使绳和股自行松散的趋势相反，互相抵消，克服了同向捻绳的缺点。在起重机中应用广泛。混合捻钢丝绕成股的方向和股捻成绳的方向一部分相同，一部分相反称为混合捻。混合捻具有同向捻和交互捻的特点，但此种绳制造工艺复杂，很少采用。根据钢丝绳的构造,结合汽车起重机的使用条件和要求(如挠性,耐磨性,抗高温,抗横向拉力和防腐蚀性等),选择中间有合成纤维芯（具有较高挠性和弹性，不能耐高温，不能承受横向压力，起重机中广泛应用。 ） 、交互捻钢丝绳。（a） (b) (c) (d)(a) 右交互捻（ZS） (b) 左交互捻(SZ)(c) 右同向捻(ZZ) (d) 左同向捻(SS)图 3-2 钢丝绳按捻法分类3.3.2 钢丝绳直径的计算下面用 C 值法选择钢丝绳的直径，即根据钢丝绳所受的最大工作静拉力和钢丝绳的抗拉强度来确定钢丝绳的直径。 d = c s式中，d钢丝绳最小直径（mm）C选择系数，它的取值与机构工作级别和钢丝绳抗拉强度有关S钢丝绳最大工作静拉力(N)，算得为 27210.9N计算 cc = bwkn4式中， d钢丝绳最小直径（mm）c选择系数。它的取值与机构工作级别和钢丝绳抗拉强度有关Smax钢丝绳最大工作静拉力(N)，算得为 27210.9Nw钢丝绳充满系数，为绳断面积与毛面积之比，为 0.46n安全系数 由工作级别（M4）选取 4.5k钢丝绳绕制折减系数，选 0.85 b钢丝绳的抗拉强度，选 1850MPac = 46.0185.c=0.089 计算 ss = Q s最大单绳拉力 （N）Q起升重量，80000Na滑轮组倍率,3滑轮组效率,0.98得 s=27210.9N 计算 dd = 0.089 14mm9.2710查机械设计手册 （P8-9）圆整选取：钢丝绳 1968/851964 TGBZSFCWNAT钢丝绳在使用时需要与其他承载零件连接以传递载荷。本设计采用楔形套筒法，查机械设计手册8.1-39（P8-32）选用：材料：楔套：ZG270-500楔：HT200公称尺寸为 14 mm（钢丝绳直径 d=14mm）的楔形接头、楔套、楔的标记为：楔形接头 14 GB/T 5973-1986楔套 14 GB/T 5973-1986 楔 14 GB/T 5973-1986 3.3.3 钢丝绳使用注意要延长钢丝绳的寿命,在设计与使用中应考虑以下因素： 提高安全系数 nj9九游会真人游戏第一品牌，可降低钢丝绳的应力； 选用较大的弯曲比（卷筒或滑轮直径比钢丝绳直径） ，使钢丝绳避免过分地弯曲，以减少钢丝绳的弯曲应力，但也不能太大，以免使整个机构尺寸增大； 卷筒与滑轮的材料硬度要适中，硬度过高或过低都会影响钢丝绳寿命； 减小钢丝绳的弯折次数，即不要使钢丝绳通过太多的滑轮（选用滑轮型式与倍率时予以考虑） ，尤其要避免反向弯折次数，因为反向弯折的破坏作用比同向弯折大，会降低钢丝绳的寿命； 钢丝绳的维护保养，应定期润滑防止锈蚀，成卷钢丝绳开卷时应避免打结扭曲，切断时应有防止绳股松散的措施。3. 4 吊钩的设计3.4.1 选材吊钩装置是起重机上应用的最普遍的取物装置。它由吊钩、吊钩螺母、推力轴承、吊钩横梁、滑轮轴以及拉板等零件组成。吊钩经常受货载冲击，为保证吊钩工作的安全性，尽量避免人身及设备事故，故应要求吊钩无突然断裂的危险，重量要尽量轻，有足够的强度。查机械设计手册 ，表8.1-90(P8-73)，选吊钩材料为 DG20Mn.并主要针对横梁进行设计计算。3.4.2 构造采用自由锻造的带凸耳的直柄单钩，制造与使用方便，梯形断面，受力情况合理。查机械设计手册 ，表 8.1-84（P8-69）选取钩号为：LYD10-MGB/T10051.1-1988,强度等级为 M6。3.4.3 吊钩挂架采用长型号钩组，吊钩支承在单独的滑轮轴上。为了便于工作，吊钩应能绕垂直轴线和水平轴线旋律，为此吊钩螺母与横梁之间采用止推轴承，吊钩尾部的螺母压在其上。吊钩横梁的轴端与定轴挡板相配处形成环形槽，容许横梁转动。图 3-3 LYD 锻造直柄吊钩查机械设计课程上机与设计 ，表 13-5（P135）推力球轴承选：51411GB/T301-1995强度校核：C 0=S0P0C 0a式中，S 0 轴承静强度安全系数，查机械设计课程上机与设计 ，表10.8（P162）取, S 0=2P0 对 a=90的推力轴承 P0a=Q=80000NC0a为 182KN代数，得C0=280000=160 KNC 0a =182KN 合格3.4.4 横梁受力计算只受弯矩，不受转矩的心轴，采用 45 钢R = =40000 Na280Mc=Ra =40000 =29600 Nml2 4.1W= 4312aD其中， = = =0.4583adD 05W= (10.4583 4)=162082321= = =182.6 N/mm 355 N/mm 合格MW 1608922h=30mm ， 35 N/mmb = =57.14mm 取 60mmminhs433053.5 卷筒的设计卷筒是在起升机构中用来卷绕绳索并传递动力的转动件。3.5.1 卷筒类型的选择卷筒按绕绳的层次分为单层卷绕单联卷筒和多层卷绕双联卷筒。卷筒表面带有导向螺旋槽，钢丝绳进行单层卷绕。一般情况都采用标准槽，只有当钢丝绳有脱槽危险时（例如抓斗起重机的卷筒和工作中振动较大者）才采用深槽。单层绕卷筒表面通常切出螺旋槽，钢丝绳依次卷绕在槽内，使绳索与卷筒接触面积增大，单位压力降低。因为绳槽节距大于钢丝绳直径，所以避免了钢丝绳之间的相互摩擦，从而延长了钢丝绳的使用寿命。在起重高度较高时，为了缩小卷筒尺寸，可采用表面带导向螺旋槽或光面卷筒，进行多层卷绕，但钢丝绳磨损较快。这种卷筒适用与慢速和工作类型较轻的起重机，如汽车起重机，多采用不带螺旋槽的光面卷筒，钢丝绳可以紧密排列，但实际作业时，钢丝绳排列凌乱，互相交叉挤压，钢丝绳寿命降低。目前，多层卷绕卷筒大多数制成带有绳槽。第一层钢丝绳卷绕入卷筒螺旋槽，第二层钢丝绳以相同的螺旋方向卷绕入内层钢丝绳形成的螺旋沟，钢丝绳的接触情况大为改善，延长了使用寿命。多层卷绕卷筒两端设挡边，以防钢丝绳脱出筒外，其挡边高度应比最外层钢丝绳高出。1.5d多层绕卷筒用于起升高度很大，而卷筒长度又受限制的情况，它的主要缺点是内层钢丝绳受到外层钢丝绳的挤压，在卷绕过程中相邻绳圈之间有摩擦，使绳索寿命降低。此外，在绳索拉力不变时

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