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随车起重运输车改装设计毕业论文目录前言1第1章绪论21.1 概述21.2 随车起重运输车发展现状21.2.1 随车起重运输车行业发展分析21.2.2 我国随车起重运输车的发展状况51.3 本课题研究的意义7第2章随车起重运输车总体设计92.1 随车起重余数车的总体布置92.1.1 总体布置的设计92.13 取力器的布置112.1.4 轴荷分配122.2 整车性能计算分析142.2.1 静态稳定性计算142.3 本章小结16第3章随车起重运输车结构设计173.1 随车起重运输车的结构173.1.1 随车起重运输车的起重形式173.2 起重臂的设计计算193.2.1 三角点的设计203.2.2 起重臂主要尺寸参数设计计算213.2.3 变幅油缸的计算与选用253.3 回转机构的设计计算263.3.1 回转支承结构的选用263.3.2 回转载荷的计算273.3.3 回转阻力矩的设计计算283.3.4 齿轮齿条设计计算303.4 起吊支腿的设计算313.4.1 支腿形式的选取313.4.2 支腿跨距的确定323.4.3 支腿压力计算和垂直支腿刚缸径选取333.4.4 H支腿设计计算353.5 副车架主要尺寸参数设计计算373.5.1 副车架尺寸设计383.5.2 副车架的选材383.5.3 副车架的校核383.6 本章小结40第4章液压系统414.1 液压系统的设计与分析414.1.1液压缸的选型与设计414.1.2 液压缸的最大载荷424.1.3 确定系统工作压力454.1.4 液压缸的内径计算464.1.5 液压缸缸筒壁厚和外径计算464.1.6 液压缸活塞杆直径的计算494.1.7 液压缸活塞杆强度校核494.1.8 液压缸活塞杆稳定性校核504.1.9 液压缸的工作压力524.1.10 液压缸的流量534.1.11 液压缸选择534.2 液压阀的选型544.2 本章小结54结论55谢辞56参考文献57外文资料翻译59第1章绪论1.1概述改装后的随车起重运输车是一种将起重机构安装于与车架相连接的副车架上的,在随车起重运输车的变幅范围之内垂直起降和水平转动，以快速完成货物装卸的工程机械，又被人们称作随车吊，集起重与运输两大功能的专用机械。对于改装而言，改装后的车辆是于载货汽车上安装起重机构的一种起重设备，相对于载货汽车，随车起重运输车多了起重支腿总成、回转机构、起重臂总成和起重部分的液压回来。随车起重运输车的起重部分和载货部分是两个分开控制，互不干扰的两个部分，所以随车起重运输车不仅仅能够给自身装卸货物，还能独立的为其他的载货汽车提供起重任务。因为这个特点，随车起重运输车具备汽车起重机的性能功用。在一些复杂的环境中，随车起重运输车完全可以代替汽车起重机实现相应的起重作业，充分的发挥随车起重运输车对工况要求不高的特点。1.2随车起重运输车发展现状1.2.1随车起重运输车行业发展分析国际环境：近年来，全球的工程机械市场规模持续收缩。年全球50强工程机械制造商总销售额亿美元，较与年的销售额而言，年下滑明显。眼下国际市场规模将会进入持续市场萎缩的阶段，市场的发展也表现出以下特点：首先是制造基地明显的朝着发展中国家转移，市场也随之转移，制造全球化的特点加深；其次是制造商之间的合作更加的深层次展开，重组整合也在制造商间展开的异常迅速；然后是很多的制造商更加的投入到产品研发上，只进行左后的组装生产，零部件更多的采用外包生产或直接采购；接着是工程机械发展有像两个极端发展的趋势，工程机械在不断最求大马力、大吨位的同时，小马力、小吨位的工程机械发展更是朝着多样化，型号齐全发展；最后是租赁市场的持续增长，相对于工程机械的昂贵价格，对于暂时需要使用工程机械，但又没有必要购买的情况下，租赁市场将是更好的选择，也省去了对工程机械的维护等一系列的相应专业工作相较于购买十分的便捷。目前我国试车市场发展状况：年轻微卡车市场月均销量达到余辆，卡车市场的增长得到了巩固，上半年卡车市场同比增长，累计增长。年重卡市场进一步萎缩，国内重卡市场全年同比增长，同比累计增长。从市场表现可以看出，宏观调控降低基础建设的投资对严重影响了中重型卡车市场。而且，汽车信贷的制约也对商用车市场影响显巨。就放贷方来说，工程机械的消费信贷更加的复杂，风险较于轿车的信贷也更大。中重型卡车来说，吨位的不断加大，设备不断的完善，价格也是越来越昂贵，对于消费者来说，能独立解决资金流问题的消费者只能占少数，信贷被卡住，就客观上的压缩了中重卡的市场规模。导致卡车市场萎缩的原因有司机的违规操作，严重超载现象屡见不鲜，常禁不止。超载也是事故频发的重要原因之一，但用户对于事故的屡发现象，第一反应就是车辆本身的问题，把各种原因首先强加个车辆本身，和车辆品牌的原因，也正应为如此，消费者和预存在的消费者对品牌和产品难以产生坚定的信任，同样对于卡车市场产生明显的影响。就汽车起重机的市场环境看。从国内几家主要的专用车生产制造厂家的生产情况分析，2013年国内起重机市场呈现小幅度萎缩。而且8-12吨位的汽车起重机的下滑幅度明显，由此也给大吨位随车起重运输车腾出了一定的市场空间，促进了大吨位随车起重机的研究开发。根据吊装行业和物流行业的盈利能力来看，专业起重行业的盈利能力较强，这更加抑制于随车起重运输车的发展，这也是随车起重机的不利发展因素。另外，我国随车起重机行业起步较晚，其起重能力相同的情况下，在各方面都存在很大的差距，因此，即使是小吨位的汽车起重机还有很大的生存发展空间。将目光投向国际起重市场，燃油价格的提升，国外的大型专业的随车吊生产公司着手对国内的小型公司进行打压吞并更加壮大了国外公司的实力；反观国内的政策状况，国家宏观经济调控对国内资产投资结构的持续调整、也是导致国内专用车市场低迷，很难提高专用车的销量。并且行业竞争激烈，往往伴随着不正当的竞争手段，同样给随车吊行业的安全发展带来阻碍。投资产业布局的改变，基础行业建设投入日益增加，国民生活水平相较于以前有了长足高，劳动力成本也不再像以前那样的廉价，这将会给随车起重运输车提供一个不错的发展契机，十分具有发展空间。就汽车底盘销量而言，随车起重运输车地盘占汽车地盘的比例在我国和发达国家中有着十分巨大的差异，我国的随车起重运输车底盘不足卡车底盘销量的，而日本却占到了，欧美也已经占到了大约。而就起重市场来说，日本随车吊市场份额高达，汽车起重机在其中所占市场份额不到。但我国的起重市场却截然不同，随车吊市场份额低于10%，汽车起重机占到了绝对性的85%。由此可以看车，我国的随车起重运输车市场还存在长足的发展空间等待开发。国内随车起重机行业的发展艰难，很难有突破性防战有以下两点原因：1、国内随车吊行业还处于刚开发阶段，对随车起重运输车的了解程度不够，企业对自身铲平的宣传力度不够。2、我国人口基数大，劳动人口多，造成了劳动力成本较其他国家而言十分廉价，对于随车起重运输车大量节约劳动成本的优点没有得到充分的展现。无论国内前随车起重运输车行业的现状如何，我对它的发展前景依旧看好。虽然现在有很多的挚肘，但这些客观的外在条件都不是一个能够长期制约，阻碍随车起重运输车发展的因素。只待各方面的技术成熟，宣传力度到位，人们以及企业意识到随车起重运输车将会给人们生活、社会发展带来怎样的便捷，就将会改善目前随车起重运输车发展困难的局面。再加上国外的产品进入到国内，完善国内随车吊型号不全的缺点，将更加促进我国本身的随车吊市场和企业的发展。这也是我坚信我国随车起重运输车必将会发展壮大的根本原因。1.2.2我国随车起重运输车的发展状况1、技术落后因为我国随车起重机的研发工作起步相对于欧美较晚，国内最早开始研发随车吊，是引进了日本的研发技术。和欧美、日本比较而言，还是在某些关键技术上还是缺乏相应的研究经验和研究人员。（1）国内还没有出现一个品牌价值高的随车吊生产公司，品种较少，型号不齐全的阶段。目前主要与我国的匹配，以小吨位为主，尚未形成各吨位齐头研发的生产厂商。很难在国际市场上形成有效的竞争力。（2）样式单一，当前国内随车起重运输车对于新产品研发缓慢，很多公司还停留在很多年前的生产制造的模式下，从最开始生产的直臂卷扬式随车起重运输车，到现在仍然没有改变这种现状。很难追赶上国际先进水平。外加上资金投入不够，研发速度慢，相较于欧美、日本等对随车起重运输车研发较早的国家，还是有相当的差距。（3）目前，我国的随车起重运输车安全性能无法得到确切的保障，安全装置还停留在依靠液压系统，利用平衡阀和溢流阀来实现各液压缸的锁死。国外则是通过电子技术利用微电脑力矩限制器和防侧翻保护器等更加有效的保护措施，相对于液压系统更加有安全保障。（4）我国的随车起重运输车绝大部分都是起到起重和运输的作用，非常少的随车吊附带附件，能够通过附件更换来实现各种各样的功能，例如抓斗、高空作业平台、夹具等一些非常实用的附件。可以实现单量车的多功能化，能更加的适应不同的作业要求。（5）国内的随车吊不论吨位大小外部造型都一个样，现在越来越注重审美造型的时代，即使是工程车辆，同样的性能外型美观的绝对更加受到消费者的青睐。所以在注重技术更新的时候，也应该美化整车外型，争取更多的消费群体。2、研发投入不够国家宏观调控上对汽车行业的投入不够，汽车工业发展了这么多年，还很难在核心技术中站住自己的脚跟。例如ECU和自动变的技术上，国内企业还不能够完全掌握其技术，只能依赖国外技术生产制造，或是直接进口。投入到专用车领域的研发就更加的不够，不论是市场的开发还是铲平的研发都进展缓慢。欧美或日本企业在市场研究开发等方面做足了功课，对于不同地区，不同的子项目上研究十分透彻，就像日本的小轿车面对欧美和亚洲同款车型，在外观和细节造型上有着非常大的差距。这也是日本轿车畅销全球的一个根本原因。国内市场却没有自动掌握市场需求的意识，大部分是够都是走一步看一步，待到市场成型后才慢慢掌握消费者的真实需求。随车吊的研发不能取得很大的进展也和国内相关企业生产水品底下，制造工艺落后，很难面对现代的设计水平，即使设计出先进的装备，却不一定能够生产出来。还是得依赖进口，这也导致了国内许多企业不愿意去研发新产品的重要原因3、行业政策制约汽车公告和“3C”认证管理制度将会是对工程机械的一个很大的限制条例，而且随车吊还受到特种设备的管理限制。把随车吊列入公告管理又好又坏，好的一方面是规范了市场秩序，让随车起重运输车市场拥有更加规范的市场环境，使得现行的随车吊公司能够获得更好的收益。坏的一方面也很突出，它使得随车起重运输车更加的依赖于汽车底盘的发展，随车吊的发展就严重的受到汽车底盘发展的限制。同时受到多层管理就将面临多重的管理检查。从欧美、日本随车起重运输车的市场行业规范来看，我过的多层管理政策在一定程度上制约这随车起重运输车的发展。国内企业很少去完成公告的申报，检测过程繁琐、费用昂贵、公告周期长、效率低下、不同管理部门审批不一致等，都在很大程度上阻碍了随车起重运输车对新产品的研发进程。 4、没有强烈的品牌的意识目前，国内的随车起重运输车制造商大部分都是汽车厂商的下辖公司。汽车公司将大量的精力都投放到了小轿车的宣传上，都希望在现在汽车市场火爆的时候，能将自己的汽车品牌打出去，但这仅仅是在小轿车的领域。在随车起重运输车的宣传上没能产生强烈的品牌意识。很多物流公司也都只是在载货汽车上投入较多，对于随车起重运输车的投入使用却无人问津。我国随车起重运输车研发时间较短，还能利用自身优点，结合我国劳动力成本低廉的特点占据国内的随车起重运输车的市场，但伴随这全球化的越来越深彻。国外的随车吊公司通过合资等形式不断冲击国内市场，价格优势不复将会给国内的随车起重运输车市场带来新的一轮冲击。到时候，国内企业就不能像现在这样还能在随车吊市场游刃有余了。1.3 本课题研究的意义全面掌握有关随车起重运输车发展状况、结构特点等知识，了解行业的国内外情况，提高自己的专业素养，训练自己的独自工作的能力全。随车起重运输车的对工况的要求较低，对不同的作业要求，具有良好的市场发展潜力。在面临我国劳动力短缺的事实上，随车吊很好的弥补了这一缺陷。它能够在市政建设、消防抢险等领域都能发挥很好的建设作用。随车吊能帮助人们解决繁琐的货物装卸等工作，让人们能跟好的享受生活。随车吊节约大量的劳动力，有利于企业和国家劳动力短缺的问题，提高企业效率，节约成本，带动国民经济满足社会需求。因此，对于研究随车起重运输车改装具有很深远的意义，本次课程设计不仅仅能提高学生的工程设计能力，还能为社会带来非常具有实用价值的工程车辆，具有良好的使用意义。第2章随车起重运输车总体设计2.1随车起重余数车的总体布置2.1.1总体布置的设计改装为随车起重运输车，要考虑好改装后的整体布置，对于加装上的起重装置等要做到合理的布置安排。使得支腿总成、起重臂总成、车厢、回转装置和液压回路等附件与汽车底盘相互协调为一个整体。达到任务书对于改装的性能要求。在对整车总体布置时要考虑到以下几点。1、避免改装对汽车底盘各总成的位置改变因为汽车各总成位置出厂是经过了严格的检测和校核，一旦某些总成位置改变，不但会增加改装成本还可能影响到改装后整车的性能不能买足改装设计的性能要求。同样为了买足载货汽车改装成随车吊的作业性能要，也需要对地盘进行相应的更改，如在截断的后悬时对于其他可能影响整车性能参数的部件进行位置调整。2、工作装置要能达到任务要求，使得起重专业功能能够充分的发挥。3、整备质量、轴荷分配等参数的估算和校核为了改装后汽车地盘能够适应承载性能要求，对于整车的总体布置否合理，应该对改装后的随车起重运输车进行相关性能参数的估算与校核。像整备质量和轴荷分配这些参数应该优先考虑，如果不能满足此类性能参数的要求，就应该改变相应的总体布置，来实现相关整车性能。还要考虑到整车的总体布置和起重装置的布置对车架造成载荷的集中效应。4、在整车整备质量确定的同时，要考虑到工作装置的安装质量，满足汽车的总质量的要求由于专用起重总成设备的增加，使得改装后的随车起重运输车相较于改装前汽车的额定质量相应的增加，而汽车的总质量是确定的，汽车的整备质量就应该得到增加。根据统计，随车起重运输车一般要增加15%25%的耗材。汽车底盘的质量利用系数，是尽可能的的减小整备质量，提升底盘的承载能力，也是装用车改装后主要的反应改装是否合理的重要依据之一。5、必须符合我国载货汽车的尺寸要求对于我国的载货汽车长、宽、高尺寸有着明确的要求，不同的载货汽车应当符合国家标准。对于改装后的随车起重运输车不仅要符合任务要求，同时应该满足国家标准。改装后随车起重运输车整车总体布置如图2.1所示。整车布置的相关数据见表2.1和表2.3。图2.1东风金霸随车起重运输车外形图表2.1 东风金霸随车起重运输车计算有关的整车参数名称符号数值与单位发动机最大功率70发动机最大功率时的转速2000发动机最大转矩1430最高车速90发动机最大转矩时的转速1300车轮动力半径0.38车轮滚动半径0.395汽车列车迎风面积A5.63m汽车列车总质量（满载）6495kg2.13 取力器的布置除去少数专用车配备了专门的动力系统外（如采用机械制冷系统的专用车）而绝大数的装用车都是通过取力器直接从底盘上获取动力。本次改装汽车底盘，随车起重运输车液压系统通过取力器获取动力，再经过液压泵将取力器获取的扭矩转化为液压油的压力。从而驱动液压系统中的各液压缸的来回做活塞运动，完成起重任务中的支腿伸缩、回转、变幅、伸缩臂的伸缩等。因此，取力器是连接载货部分和起重部分的关键部位，在本次改装中就显得十分的重要。由于取力器安装位置取决于变速器相对于汽车底盘的位置，取力器的取力方式可根据自身安装的位置分为前置、中置、后置3种基本形式，对于同种安装方式不同的车辆也存在不同的结构形式。结合本次改装设计，随车起重运输车总体设计采用前置式，综合总体布置方式和各方面的性能的要求，取力器的安置方式采用中置式由变速器侧盖取力。2.1.4轴荷分配轴荷分配指的是车辆所有轴对汽车总重量的各自承载的质量或承载质量所占汽车总重的百分比。轴荷分配是轮胎寿命及汽车作业性能的主要参数之一。汽车动力传递方式以及发动机的安置位置都会明显的改变轴荷分配。轴荷分配应当遵循几点：轴荷分配要遵循国家标准，不得超出国家标准的限定值；合理分配载荷，使得不同轴上的轮胎能够有相近的使用寿命，总体提高轮胎的使用寿命；汽车抓地力与驱动桥上的载荷有着密切的关系，是汽车有足够的抓地力，保持汽车能适应更多的工况，驱动桥的载荷应该比从动轴上的载荷要大；EQ1060TJ20D3采用后桥驱动，前桥转向。在保证驱动桥上有足够的载荷的同时，转向桥上的载荷不能太小，否则很难保证汽车操纵性。转向桥载荷太小影响汽车操纵性，存在安全隐患。GB15892004中，明确的对各类底盘轴荷做出了规定，表2.2所示。表2.2 汽车及挂车单轴的最大载荷的最大限值（kg）车辆类型最大允许轴荷最大限值挂车及二轴货车每侧单轮胎6000每侧双轮胎10000客车、半挂牵引车及三轴以上（含三轴）货车每侧单轮胎7000每侧双轮胎非驱动轴10000驱动轴11500随车起重运输车在起重机作业时，当于正前方吊动货物时，此时支腿承载的地面反作用力达到最大值，如图2.2所示。当与正后方吊动货物时，此时后驱动桥受到地面的反向作用力达到最大，如图2.3所示。再经过查找底盘的相关数据，前、后轴载荷分别为、。 图2.2 吊动货物于正前方时，支腿和后轴受力图图2.3吊动货物于正后方时，支腿和后轴受力图j式中：支腿的所受到的地面反向作用力；后轴的轴荷反力；支腿与起吊重物之间的水平距离长度，；支腿与后轴之间的水平长度，；后桥与起吊重物之间的距离，；所以，合格起重机不进行起吊作业时，前、后轴的受力分析如图2.4。图2.4 起重机运输状态时，前轴及后轴受力图式中：前轴收到的地面反作用力；后轴的轴荷反力；起重机所受重力，；起重机距前轴间的长度，；起重机距后轴间的长度，；所以，合格2.2整车性能计算分析2.2.1静态稳定性计算由载货汽车底盘改装为随车起重运输车，改装后质心位置相对于原来位置会有所提高，其原因是由于改装后为了适应高强度的工作载荷，添加了副车架，以及在副车架的基础上还增加了起重会装等工作装置由普通汽车底盘改装成的专用汽车，其整车的质心位置会有所提高，主要是因为在车架上安装了很多的起重设备及副车架。使得原本安装于车架上的零件安装位置提高，因此要对改装后随车起重运输车的静态稳定性进行校核计算。对于某些专用车来说，不仅要对改装后的专用车进行静态稳定性的分析计算，以进行校核，还应该对作业状况下的稳定性进行分析计算，以确保作业状态下的专用车不会侧翻，如自卸车举升车厢时。再看随车起重运输车，进行起吊作业时有支腿保障了随车起重运输车不会侧倾。车辆的静态稳定性指当汽车在坡道上受力平衡时，整车质心做垂直引线，当引线越过同轴上两车轮接触点的连线时，车辆将发生侧倾，而当引线刚好与同轴车轮连线相交时，车辆处于侧倾的临界点上，坡道倾角就是车辆的最大侧翻稳定角。而汽车的最大滑移角同样是指，在坡道上，车辆受力平衡，当车辆受到的摩擦力不足时，车辆沿着坡道向下滑移，同样是车辆失稳的表现，当随着坡道倾斜角度的的不断增加，车辆刚开始出现滑移时，此时的坡道倾斜角度被称为最大滑移角，车辆的最大滑移角仅与附着系数有关，有：（2.1）失稳工况下，侧翻存在非常大的安全隐患。应尽量避免侧翻的出现。根据测滑先于侧翻的条件有：（2.2）选取改装后随车起重运输车车胎与地面间的附着系数，式（2.1）、（2.2）可以求得改装后随车起重运输车的最大倾侧稳定角，最大倾侧稳定角必须大于。当随车起重运输车处于侧倾的临界点时，有：式中：-后轮距（）所以改装后的随车起重运输车的横向稳定性能够得到保证。因为有，所以，所以改装后的随车起重运输车也能够保证其纵向稳定性。2.3本章小结专用车改装是在原来的载货汽车的基础上进行的，所以在改装的过程中，不仅仅要满足一般载货汽车的设计要求，还需要在改装后能够拥有非常好的专用车的专业性能。本次就改装而言，在满足载货运输的同时，还应该要满足起重任务的需求，构成一个协调的整体，要使改装后随车起重运输车具有良好的起吊作业能力和符合运输车辆的通过性。17洛阳理工学院毕业设计（论文）第3章随车起重运输车结构设计3.1随车起重运输车的结构改装后的随车起重运输车是在卡车底盘上加装起重设备，能够实现自身货物的装卸，还能为别的运输车提供起重作业的专用车辆。因为同时具备载货运输和起重两大特点，对于装卸货物和货物的在两车间的装卸都十分的便捷，近年来逐渐获得人们的关注，获得了一定的发展。随车起重运输车主要由液压式与机械式两大类组成。因为机械式起重机一般外形较大，质量重，操作繁琐很难运用于吨位较小的随车起重运输车上，大多数随车吊更偏向装载于结构紧凑的液压式的起重机。3.1.1 随车起重运输车的起重形式由于起重机安装位置的不同，随车起重运输车可根据起重机的位置化分为前、中、后置3种不同的构造模式，如图3.1所示。图3.1 随车起重运输车的整车结构形式1、前置式前置式的起重机安装于车厢前面，如图3.1 (a)所示。前置式一般适用于中、小吨位的随车起重运输车，适用于装卸整体类的货物等。此种形式能有效提高车厢的利用效率，并确保在起重机的幅度范围内和相应的转动下，能够装卸车厢所有位置上的货物。而且，液压泵与支腿液压缸传动距离短，阻力较小，有利于液压泵效率的提高。采用前置式时，要校核前轴的载荷，防止超出最大值。2、中置式起重机安装车厢中部位置，如图3.1 (b)。中置式同样是应用在中小型随车起吊运输车上，中置式对底盘的要求较高，起吊作业时，汽车底盘承载了大部分的载荷。且起重机的变幅范围较小。但中置式随车起重运输车改装比较容易达到载荷分配的规定。3、后置式 起重机安置于车的尾部，如图3.1(c)。后置式一般应用在大型的随车起重运输车上，能够很好的满足其起重要求。但后置式的缺点也很明显，油压系统压力大，后轴载荷明显偏高，不利于驾驶的操纵。本次毕业设计采用第一种结构方案，其结构如图3.2所示。1载货汽车 2支腿 3回转机构 4支架 5支架液压缸 6下节臂 7下节臂液压缸 8伸缩臂液压缸 9上节臂 10吊钩 图3.2 随车起重运输车的整车结构形式3.2起重臂的设计计算起重臂是承载货物与支架间的直接受力部件，对于随车起重运输车来说，起重臂将直接影响改装后随车起重运输车的承载能力和稳定性。本次改装设计将采用折叠臂式起重臂。3.2.1 三角点的设计三铰点定位：由于本次改装设计并没有在起吊高度和最大工作幅度上有具体的要求，暂定起吊高度为7,随车起重运输车的工作幅度为5。由任务书可以确定，折叠臂收起时，支架最高点离地面2950，臂后支架焦点旋转中心距离整个回转中心距离，下节臂最大起升角度，其他的相关的参数做初步设定如下： 变幅缸原始长度mm起重支架上铰点距回转中心的距离；变幅液压缸下节臂铰点距回转中心的距离；变幅缸上节臂铰点距臂后铰点的距离mm。可得：式中 mm变幅缸全伸时的长度mm根据设计经验可知，之间，液压缸应当做得符合设计要求和使用要求，初定值应当合理。3.2.2 起重臂主要尺寸参数设计计算1、起重臂各要素尺寸的粗确定下节臂的总长为，上节臂的总长为，伸缩臂的长度为。2、起重臂各个臂具体结构尺寸确定如图3.3所示，各段臂结构长度为：, ，图3.3 支臂机构图3、支臂液压缸长度计算支架液压缸： 完全收回1420 mm完全伸出折叠液压缸： 完全收回，完全伸出伸缩液压缸：完全收回，完全伸出时4、支臂截面取值如图3.4、图3.5、图3.6分别表示为下节臂、上节臂和伸缩臂的截面尺寸图。图3.4 下节臂截面尺寸图图3.5 上节臂截面尺寸图 图3.6 伸缩臂截面尺寸图5、各工作件质量估算查表知材料Q345的密度为：下节臂的质量为： 取 上节臂的质量为: 取 伸缩臂的质量为： 取 6、起重臂的校核，受力分析图如图3.7所示图3.7 起重臂的受力分析图由国标GB/T707-1988可知 对起重臂上各点的校核：（1)校核点：，合格（2)校核点：，合格（3)校核点：，合格3.2.3变幅油缸的计算与选用1、变幅油缸推力的计算式中：缸推力（）载荷5000臂架自重载荷2000作用在起重臂架上的风载荷200作用在货物上的风载荷150起升臂架长度3170臂架重心到下铰点的距离2100油缸活塞杆铰点到臂架下铰点的距离240起升液压缸的拉力12820起升臂架的仰角（7）变幅油缸轴线和水平线的夹角75算得 2）变幅油缸缸径的计算：代入得，取。3.3回转机构的设计计算3.3.1回转支承结构的选用回转支承是近几十年内开始大量应用的工程机械零部件，其主要包含动、静圈和滚动部件。在涉及到回转的工程车辆上，回转支承得到了广泛应用。目前我国已经形成了行业标准，回转支承得到了标准化。回转支承一般由动圈，静圈和滚动体组成，动圈与上车回转部分相固定，而静圈则是与车架连接在一起。它能有效的保证上车回转部分受到的水平和竖直力的平衡，还能有效的减小倾覆力矩。是各种带有旋转作业的工程机械的重要零部件。此次随车起重运输车改装设计采用单排四点接触球式回转支承，它具有结构简单，体积小，承载能力大等特点。比较适合随车起重运输车的对于回转的性能需求。本设计采用：液压缸齿轮齿条转支承的动力传递路线。由液压系统来驱动齿条，带动纯轮旋转，在通过回转支承带动上车回转部分完成货物的转动需求。3.3.2回转载荷的计算1、垂直载荷式中：超载系数为1.1起重量取起重力矩最大时为500主起重臂重量2000上车不回转其他部分的重量=290则2、水平载荷汽车受到的水平载荷主要是受到风吹的结果，,风作用在随车起重运输车上的作用力,起吊重物旋转时产生的离心力，啮合时，回转支撑所受到的力所组成。由于水平力达不到的10%，按=10%，计算。3、弯矩M（倾覆力矩） =式中：主臂重心到回转中心线距离=1.40.21.2m主臂重心到主臂后铰点距离1.4m主臂仰角0转中心到吊臂后铰点的距离0.20m上车不回转部分的重量重心到回转中心线距离0.08m4、偏心距为 =5、考虑风力时最大工作载荷kg6、静态载荷7、动态载荷tm由起重机设计手册图和JB/T2300-2011选取型号为011.20.200调质后圆周力3.3.3 回转阻力矩的设计计算1、回转支承装置的摩擦阻力矩力计算回转支承装置轨道中心直径2、回转平台倾斜引起的阻力矩3、惯性回转阻力矩4、风压引起的回转阻力矩式中：吊臂迎风面积回转部分迎风面积回转部分形心离回转中心的距离5、回转时最大阻力矩6、额定工况F的回转阻力矩当不计风力，惯性阻力矩和倾斜力矩按计算： 7、校核回转支承经过调制处理后，齿轮所能承载的最大圆周力为本设计中: ，合格。3.3.4 齿轮齿条设计计算1、选择材料及确定许用应力齿轮选用40MnB调质，齿面硬度范围，齿条材料选用ZG35Mn调质，齿面硬度范围，。取2、按齿面接触强度设计设齿轮按8级精度制造。查得随车吊齿轮的载荷系数K=1.5，选择齿宽系数，小齿轮上的转矩取=齿数取模数齿宽，取3、验算齿轮弯曲强度齿形系数，由式 ，安全。3.4起吊支腿的设计算随车起重运输车展开起重任务时，车架在起重装置安装的位置上产生非常大的应力集中现象，为了能保证改装后汽车底盘能够承担足够强度的载荷，应当增加支腿机构。以保证改装后随车起重运输车在在起重作业时承担足够的载荷，并且防止车辆的侧倾，增加工作稳定性。3.4.1支腿形式的选取支腿可分为蛙式支腿、型支腿、型支腿和辐射式支腿等几大类。蛙式支腿对跨距限制较大，型支腿和辐射性支腿虽然稳定型较好，但是支腿的油缸的径向载荷和径向转矩较大，缸径也较粗。由于本次的改装属于小吨位专用车，采用的前置式空间较小，采用型支腿结构，进行起吊作业时发下支腿，运输时收起支腿。其结构如图3.8所示。3.4.2 支腿跨距的确定支腿能有效的确保随车起重运输车起吊作业时的稳定性，支腿一般有左右两个，当起吊重物位于汽车正侧方时，该侧的支腿承受载荷达到最大值，所以要有足够长的距离减轻该侧支腿的载荷，而且能产生足够大的平衡力矩防止汽车的侧倾。当然，支腿的跨距也不是越大越好，如果支腿跨距过就会造成过稳定现象，当操作人员在进行起吊过程中对超出弃掉范围的重物起吊时，过稳定就会造成能够起吊的假象，很容易对弃掉装备造成损伤，且操作人员很难发现，容易造成安全事故。1支撑脚 2垂直固定箱 3水平固定箱 4水平活动箱 5水平液压缸 6支撑小车 7数值液压缸图3.8 H式支腿的结构支腿跨距的确定与起吊重物的重量有关，是指支腿向外伸出足够的距离以确保当起吊重物位于汽车正侧方时保证汽车能够稳定的进行起吊作业。及起吊重物和其他转动部分的质量产生的倾覆力矩与该测支腿产生的平衡力矩处于平衡状态。跨距可由下式初选=式中：a支腿与旋转中心的距离(m)；起重臂质心至旋转中心的距离(m)；随车起重玉树车的工作幅度(m)；起重臂质量(kg)；起吊质量(kg)；去除起重臂质量的整备质量(kg)；动载系数，可取=1.2。3.4.3支腿压力计算和垂直支腿刚缸径选取支腿压力计算和垂直支承缸缸径选取，按最危险工况考虑，即车身被支腿竖直液压缸顶起，与后轴上的车轮形成三点支撑形式。假设三点支撑每个点承载载荷相近，有式中：单个支撑点所承受的载荷(；整车大总质量()。支腿液压缸的内经由 式中：为系统压力差，其中为回油背压，可选取推荐值；液压缸效率，对于橡胶密封圈。取液压缸最大密封压强为式中：液压缸最大载荷()液压缸缸筒内径由液压缸壁厚公式 式中：原液压缸试验压力，此处液压缸内径强度系数，对于无缝钢管取为1考虑壁厚公差和浸蚀的附加厚度，通常取0.0010.002，此处取。缸筒许用应力，其中，为安全系数，取支腿液压缸的壁厚：取 根据活塞杆往返速度比：由起臂时间和收臂时间 支腿液压缸 按GB2348-80取标准值 3.4.4 H支腿设计计算1、水平活动箱的计算设计随车起重运输在执行起重任务时，水平活动箱此时承担非常大的载荷，此时就相当于一个固定的横梁，只起承重作用。推向高度h为式中：按推向支撑点悬伸距离的3/5出最大合成弯矩求得的抗弯截面模量；材料的许用应力；腹板的厚高比，；腹板的厚度；腹板的高度；设计时，按下式确定式中: 临界应力，腹板不丧失局部稳定性的最大极限应力，设计时可初选刚度系数；材料的泊松比；材料的弹性模量，取；板边支撑情况影响系数，可取。取=1.3一般可在之间取值。 取 2、固定水平箱设计水平固定箱是根据水平活动箱的结构尺寸设计的。为了确保随车起重机在不同的工况下能正常的工作，一般要求活动箱与固定箱之间存在一定的活动间隙，既保证了灵活伸缩，又能保证起吊时支腿箱之间不发生较大的折弯现象，一般上下间隙，横向间隙。在两箱之间的接头处，一般都采用加强筋对接口部位进行加强，而活动水平箱的为伸缩出固定箱部分要有足够的长度，一般要保持活动箱伸出部分的。且完全伸出时固定箱与活动箱端口处也要进行加强。3、垂直腿箱设计垂直支腿箱不设活动箱，以液压缸伸出替代活动箱。垂直支腿箱可采用圆柱形结构，竖直支腿箱与水平活动箱之间采用法兰连接，液压缸与垂直支腿箱之间采用紧固螺母连接，确保支腿的正常工作。3.5副车架主要尺寸参数设计计算3.5.1副车架尺寸设计载货汽车改装为专用车，一般要增加副车架以增强车架的承载能力以及延长车架的使用寿命。本次设计采用的副车架结构尺寸如图3.9所示。图3.9 副车架示意图3.5.2副车架的选材目前我国载货运输车已经统一使用低碳钢制造，高强度的合金钢板具有良好的抗拉强度。一般横梁采用、材料，卡拉强度达到。纵梁使用、，抗拉强度可达。3.5.3副车架的校核副车架横梁的 副车架纵梁的 副车架的额定承载质量为3吨。各横梁的受力基本一致，可对其中对一根横梁进行受力分析达到校核。并绘出剪力图和弯矩图。如图3.10所示图3.10 副车架横梁的剪力图和弯矩图副车架横梁的断面尺寸如图3.11所示图3.11 副车架横梁的断面尺寸腹板上切应力 满足 翼缘上切应力 满足综合计算，副车架的设计符合要求。3.6本章小结本章对随车起重机各个部件进行了结构尺寸的确定与校核，对于改装来说，最主要的就是起重装备的尺设计定及连接方式的确定。在不影响整车性能的情况下，应当首先满足改装后性能参数要求。在本次设计中对于专用车辆的结构有了一个全新的了解。相对于轿车和载货汽车来说，专用车更多的是对载荷、弯矩的要求，对于承重零部件刚多的还要考虑到对弯矩承载的要求。专用车是对目前国内大部分的汽车厂商技术的一个考核。40第4章液压系统4.1液压系统的设计与分析改装后增加的液压系统原理图如图4.1所示，此次设计液压部分主要是对各液压缸的选型计算，对于各类标准化的液压元件，只需要进行选型既最后的校核，确保所选液压元件能满足性能要求。另外就是对液压回路的油压设计计算。1、2、4、8-液压缸 3-液压锁 5、14-分配阀 6、9-流量控制阀 7-回转机构10、12-滤清器 11-油箱 13-液压泵 15-安全阀 16-溢流阀图4.1随车起重运输车液压传动系统4.1.1液压缸的选型与设计作为执行原件，液压缸形式多样，其主要包含活塞式。柱塞式和摆动式和摆动式，也可分为单、双作用的形式。双作用的液压缸臂单作用式的要应用广泛。活塞式结构简单，易于拆卸和维修。多用于各种专用车上。此次设计起吊的各液压缸采用双作用活塞式液压缸。4.1.2液压缸的最大载荷1、举升液压缸（1）状态一：如图4.2 所示图 4.2工作状态一(4.1)，（2）状态二：如图4.3所示图 4.3工作状态二 (4.2)，2、折叠液压缸如图 4.4 所示，在图示状态液压缸受力最大（4.3），图 4.4 受力分析图3、伸缩液压缸图4.5 伸缩液压缸此时受到的力最大4、支腿液压缸（1）打开支腿时，如图 4.5 所示支腿跨距的确定（4.4）mm，mmkg，图 4.5 支腿跨距的确定（2）最大载荷时支腿力压力的计算当处于最危险的工况时，随车起重运输车呈现三点支撑状况。假设个支撑点上的载荷相当，则个遏制点上受到的载荷：（4.5）4.1.3 确定系统工作压力查资料可知，油压系统油压一般取1620MPa。随车起重运输车负载不是很大，因此可选取16MPa作为工作压力，即=16MPa4.1.4 液压缸的内径计算由（4.6）式中：系统压力差，其中为回油背压，选择推荐值MPa。故MPa。液压缸的效率，橡胶密封圈的效率。1.举升液压缸内径按GB2348-80,取推荐2.折叠液压缸内径取推荐值3.伸缩液压缸内径推荐直径4.支腿液压缸查手册，取推荐系列4.1.5 液压缸缸筒壁厚和外径计算液压缸最大密封压强为(4.7)式中：液压缸最大载荷，N。液压缸缸筒内径由壁厚(4.8)式中：原液压缸试验压力，此处液压缸内径，m 强度系数，对于无缝钢管取为1。考虑壁厚公差和浸蚀的附加厚度，通常取0.0010.002m，此处取。缸筒许用应力，其中，为安全系数，取，（1）举升液压缸缸筒壁厚和外径计算（2）折叠液压缸缸筒壁厚和外径计算（3）伸缩臂液压缸缸壁厚和外径计算（4）支腿液压缸缸筒壁厚和外径计算mm查表取推荐值：故实际壁厚：举升液压缸：折叠液压缸：伸缩液压缸：支腿液压缸：4.1.6 液压缸活塞杆直径的计算根据活塞杆往返速度比：由起臂时间和收臂时间故（1）举升液压缸mm按取标准值（2）折叠液压缸按GB2348-80取标准值（3）伸缩液压缸按GB2348-80去标准值（3）支腿液压缸按GB2348-80取标准值4.1.7 液压缸活塞杆强度校核 (4.9)式中：液压缸最大载荷，即，N材料的屈服极限，屈服极限安全系数，取1.举升液压缸MPa故举升液压缸活塞杆强度满足强度条件2.折叠液压缸MPa故折叠液压缸活塞杆强度满足强度条件3.支腿液压缸MPa故支腿液压缸活塞杆强度满足强度条件4.1.8 液压缸活塞杆稳定性校核当液压缸支承长度时，需要校核活塞杆弯曲稳定性，液压缸弯曲示意图如图 4.6 所示。(4.10)式中：活塞杆弯曲失稳临界压索力，N E实际弹性模数，MPa活塞杆横截面惯性矩，对于圆形截面液压缸安装及导向系数，查表取为。 深长时的总长度，m 图 4.6 液压缸弯曲图1、举升液压缸（1）状态一：如图4.2 所示，压缩力最大时故，（2）状态二：如图 4.3 所示，液压缸达到最大长度时故，可知，举升液压缸满足稳定性要求。2、折叠液压缸故，折叠液压缸满足稳定性要求。3、对支腿液压缸可见，满足稳定性。4.1.9 液压缸的工作压力 (4.11)式中：液压缸效率，回油背压，取MPa1、举升液压缸MPa2、折叠液压缸MPa3、支腿液压缸MPa4.1.10 液压缸的流量液压缸流量应该按伸缩速度计算，随车起重运输车，可以只按伸出速度计算流量即可，因为采用单泵供油，缩回速度要求不严格7。由 (4.12)式中：液压缸的内径伸出速度，容积效率，取1、举升压缸2、折叠液压缸3、 支腿液压缸4.1.11 液压缸选择选择HSG型工程机械液压缸举升液压缸：尺寸如上折叠液压缸：尺寸如上支腿液压缸：尺寸如上4.2液压阀的选型系统中选取二位二通液压阀、二位三通液压阀、二位四通电磁阀及三位四通电磁阀，同时，由于系统流量小，液压阀的通径选取为10mm的即可满足要求8。4.2 本章小结经过本章的设计我对液压原理进行了深刻的复习，对于以前不太熟悉的部分有了深层次的了解。对于各个液压元件，液压回路的设计过程也有了清晰的思路。对于液压回路的工作原理也有了更深层次的了解。结论随车起重运输车的改装是基于载货汽车的基础上的，但却不能改变原载货汽车的运输能力。类似于起重机，又与起重机有着明显的区别。最明显的就是运输能力是起重机不具备的。随车吊同时拥有运输与起重两大功能，这也是本次改装的意义所在。改装设计过程中，应首先从整车的性能考虑。对改装后的整车布置做出明确的安排，在对整车静态稳定性检测校核。确保改装后并不影响整车操纵性与通过性。然后是对加装的起重设备进行整体布置和各零部件的最后设计与校核。最后是液压系统与各液压元件的计算选型。完成最后的组装组装成一辆全新的随车起重运输车。整个设计过程一般满足从整体到局