随车起重机伸缩臂架的优化设计【全套CAD图纸+毕业答辩论文】

买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 目 录 摘 要 前 言 1. 概述 车起重机用途和特点 号意义 语解释 构原理 . 伸缩臂架的计算 缩臂架的作用载荷及分析 缩臂架的临界力的计算 缩臂架的刚度校核 缩臂架的强度校核 缩臂局部稳定性校核 缩臂的整体稳定性校核 . 回转机构的选型 转支承的受载情况 转支承选型所需技术参数 . 液压系统的设计计算 26 述 6 作原理 能分析 压缸主要尺寸的确定 压泵的选择 1 箱的选择 件 3 5. 结论与展望 5 论 车起重机的发展趋势 . 毕业设计总结 8 7. 致谢 . 参考文献 文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 摘 要 本文概述了国内外伸缩式随车起重机的现状，并就有关型号的国内外随车起重机进行了比较。介绍了我国伸缩 式随车起重机的结构特点及各部分的工作原理。着重对 4吨两节伸缩式随车起重机的伸缩臂架和液压系统进行了优化设计。运用金属结构的设计方法验证了 金属结构部分主要是两节伸缩臂架的计算原理；另外，对回转机构也作了选型和设计。最后对随车起重机的发展趋势作了简单分析。 关键词 ： 伸缩式， 随车起重机， 臂架， 优化，液压系统， 回转机构 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 an of a It of of on is a of of In is it of a 文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 绪论 随车起重机是将起重作业部分装在载重货车上的一种起重机。随车起重机由于具备既能起重、又能载货、机动灵活这一独特的优点，而广泛应用于交通运输、土木建筑业（包括建筑工程、公路桥梁工程、市政修建工程、机械化基础工程等 ）电业、野外作业、石材业、码头的货物装卸及远距离转移货物，加装附加装置后，还可用于桥梁维修、高空架线及检测等作业中。随着国家基础建设的规模不断加大，随车起重机在起重运输行业和野外作业发挥的作用也将越来越大。 一、国外随车起重机的发展现状 目前，国际上有瑞典、意大利、奥地利、德国、美国、日本、加拿大等国家的十几家公司生产的几十种规模型号的随车起重机，主要以欧洲为主。欧洲从 20 世纪 40 50年代开始生产随车起重机，主要厂商有 典）、 大利）、 大利）、地利）、 国）、 大利）等；亚洲生产随车起重机厂商主要有加藤（日本）、多田野（日本）、由尼克（日本）；美洲生产随车起重机厂商主要有。这些都是世界知名的生产随车起重机的公司，各公司都形成了功能多元化、品种系列化、机电液控制一体化的产品体系，最大起 重量已超过 60，吊臂长度已超过30，最大起重力矩已超过 1000。下面就几家著名的随车起重机厂家的产品特点进买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 行具体分析。 世界上较早生产随车起重机的国家 位于瑞典 司，是近五十年来世界上居 领先地位的、最富有创造力的随车起重机制造公司，早在 1947年就生产了第一台起重 机。该公司在丹麦、荷兰、西班牙设有分厂，并在 60 多个国家建立了完备的销售和服务网。司生产的一般用途折臂式随车起重机，设计十分紧凑，行驶状态时的外形尺寸较小。 除生产一般用途的随车起重机外， 司还生产伐木随车起重机、船用起重机、铁路轨道车随车起重机。此外 司还配备了多种附加装置如抓斗、吊篮、钻头、特殊板叉、装轮胎机械手等，使随车起重机除起重作业 外还可完成散装物料装卸、钻孔、高空作业、成堆建筑板料装卸以及大型轮胎拆装等项工作，实现了一机多用。 世界上随车起重机生产厂家最多的国家 意大利随车起重机年产量达万台，而且 50供出口。该国的生产特点是：工厂小、产量大、品种全、出口多。共有 等十多家生产厂，规模从几十人到一百多人，但每个工厂的年产量都在千台以上，且各厂均有自己较完善的系列产品。 建立了对随车起重机综合评价的新概念 维修业与建 筑业的繁荣，致使日本国内市场对随车起重机的需求量大增，加藤、多田野、由尼克三家公司，是日本随车起重机的主要生产厂，它们的产品结构相似，因此只重点介绍一下多田野株式会社的产品。 多田野生产直臂式、折臂式两种随车起重机，以直臂式为主。直臂式产品的特点是：吊臂为五边形断面，采用全动力伸缩，转台以 3支点方式固定在车架上，此种支撑方式，能分散起重机在不平路面上行驶时产生在车架上的扭转应力，还配备了高起动力矩轴向柱塞马达的起升机构，能保证顺利起吊易于损坏的货物，其支腿可全伸或半伸，这样就使在狭窄工地上作业成为 可能。此外备有幅度指示器、重量显示、过卷报警、吊钩安全止动销等多种安全装置。日本人根据当今的市场需求，建立了对随车起重机产品特征综合评价的新概念，即美观、安全、舒适、简单。 大公司同样重视随车起重机的生产和发展 司是美国最大的轮式起重机制造商，主要生产汽车起重机、越野式轮胎起 重机、全路面起重机，而 是 公司以生产直臂式随车起重机见长，近几年又重点开发了铰接的折臂式起重机。该公司买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 生产的直臂式随车起重机为后 置式，设计风格独特，采用了一种全液压高支点弧线摆出式斜伸支腿，支腿的支撑点很高，摆出后成字形，这种支腿有较大的跨距，并能在不平的路面上有效地调平。吊臂断面为矩形，采用高强度钢制造，节数 2 4 节，可以装设 1 2节副臂，副臂在主臂侧面折叠存放。吊臂为全动力伸缩，回转结构有齿轮齿条式和回转支承小齿轮式两种，后一种是由一个抗剪切滚珠轴承和低速大扭矩马达带动的小齿轮组成。近几年该公司还注意发展了铰接的折臂式随车起重机，其支腿均为型，起升机构以背包式安装在吊臂后端。该公司生产的随车起重机均可装配 1 人用吊篮、 2 人用吊 篮、集装箱抓具、螺旋钻、遥控装置等，以扩大用途。 二、国内随车起重机发展现状 我国随车起重机的生产起步较晚，到 70 年代末，全国生产的随车起重机产品品种还很单一，生产规模很小，到 80 年代，随车起重机产品的品种及产量均呈增长趋势，近几年来，随车起重机在国内市场的产销总量增长势头更猛，从行业统计结果可以看出， 1999 年市场总量为 1000 台左右， 2000 年市场总量约为 1300 台， 2001 年市场总量约为 1700 台，目前的市场总量约为 2000 台。全国生产随车起重机的厂家约有 10 多家，主要企业有徐州随 车起重机公司、石家庄煤矿机械厂、山西长治清华机械厂、武汉汽车起重机厂、湖南专用汽车制造厂等。另外，近年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也开始涉足随车起重机领域，且发展势头良好；常林股份有限公司与奥地利的公司也将开始合作生产随车起重机。 徐州随车起重机公司组建于 2001 年 9 月，在消化吸收国外先进技术的基础上生产 列伸缩臂式、折叠臂式随车起重机，并由航天部定点生产国防工程专用随车起重运输装填车、雷达车等产品，其产品曾批量出口伊拉克等国家。近两年来 ，依靠技术创新，取得了较快发展， 2002 年开发了近 20 个新产品，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。石家庄煤矿机械厂是我国较早生产直臂卷扬随车起重机的工厂，其产品风格和日本多田野 23 系列相似，具有一定的市场覆盖率。山西长治清华机械厂是航空航天部直属企业，早期生产直臂式随车起重机。该厂引进瑞典希亚伯（ 司生产技术后，生产折臂式产品，无起升机构，采用变幅方式进行重物升降，具有欧洲产品的风 格。武汉汽车起重机厂是较早生产随车起重机的厂家，其产品为直臂式卷扬起重机，与东风、解放及黄 河汽车配套，可在汽车底盘的尾部又加装了 10液压绞盘，特别适合于电业部门抢险与施工需要。湖南专用汽车制造厂始建于 1950 年，系湖南省机械行业重点企 业，是国家计委、国家经贸委和机械工业部在全国唯一定点的随车起买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 重运输车生产基地。主 要产品有随车起重运输车、自卸车、厢式车、运输加油车、后装压缩式垃圾车等。 由于我国随车起重机起步于 70 年代，相对较晚，而且发展速度不快，只是近几年才有 较大发展，和国外相比，还有很大的差距。具体表现在： 1 品种少、产量低 我国随车起重机现处于初级发展阶段，品种较少 。中小吨位重复较多，至今尚未形成大、中、小完整的系列，年产量只相当于国外一个厂家的生产能力。 2起重力矩小，技术水平低 我国随车起重机以直臂卷扬为主，受国内汽车底盘的限制，起重力矩小，其他性能指标 也一般低于国外先进产品。目前国内企业对随车起重机的研究开发投入很少，液压系统、控制系统的技术水平也有一定差距。 3安全装置不齐全，操作不方便 我国随车起重机仅装有起升高度限位及平衡阀、溢流阀等一般安全装置，全部为手动操作。而国外早已将电子技术广泛运用到随车起重机上，如带 有微电脑的力矩限制器及防倾翻保护器等，并且已实现了有线与无线遥控。 4功能单一 我国随车起重机以起重作业及运输功能为主，而国外随车起重机均有多种附具，主要加 装在吊臂头部，如工作斗、抓斗、高空作业平台、各种抓具、夹具、吊篮、螺旋钻、板叉、装轮胎机械手、拔桩器等，使随车起重机具备了一机多用的功能。另外，国外一些厂家进一步开发了铁路专用随车起重机等专用产品。 5外形不美观 我国随车起重机设计单调，忽视了和汽车外形的协调，而国外对随车起重机的着色非常 严格，不仅在外形和 着色上实现和卡车的一体化，还要求和城市的景观相协调。 三、随车起重机的发展趋势 从产品的市场情况来看，需求量越来越大。目前，随着科学技术进步的加快，世界各国随车起重机的生产有了较大的发展，从最初的小型单一产品，已发展成全系列、大力矩、多功能、外型美观、操作简单、使用安全，并能进行有线或无线遥控的先进产品，可以说随车起重机的发展已进入了成熟期。由于国外劳动力费用高，强调工作效率，施工中基本不存在人工装卸，随车起重机有使用灵活、技术成熟等特点，所以在欧洲市场随车买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 起重机市场前景广阔。我国随车起 重机起步较晚，但随着科学技术的进步和市场需求的增加，我国随车起重机的生产水平将会日益发展和完善，产品将具有更大的市场潜力。目前，在沿海城市和地区，随车起重机的销售形势正逐步好转，特别是大吨位随车起重机，正受到南方个体用户的青睐，并有向内地推进的趋势。 从产品的技术特点来看，随车起重机正朝着大型化、多功能化和智能化的方向发展。安装随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随 车起重机，以满足其自装卸大型货物的需要。随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。随着随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。 近年来，随车起重机的发展可谓日新月异，汽车起重机生产企业已从 16以下市场逐步撤离，可以预言，随着我国公路建设的发展和随车起重机技术水平的不断提高及产量的扩大，今后小吨位汽车起重机必将被性能先进、功能齐全的大吨位随车起重机所取代 。 1 概 述 车起重机的用途几特点 随车起重机是配装载重量 4 吨 及其以上载货汽车上的一种辅助起重设备。通常安装在司机室与货箱之间。具有结构紧凑、重量轻、操作简便、作业效率高、可装自卸等特点 ,广泛应用于各行各业的起重运输作业。 号意义 4 伸缩臂节数 起重最大质量 随车起重机 语解释 (1)工作幅度 :指的是从水平旋转的中心线到吊钩中心线的距离。 (2)边幅角度 :吊臂与水平面的夹角。 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 (3)起升高度 :从地面到吊钩中心的高度。 (4)额定载荷 :是指相应工作半径和变副角度所允许的最大起升载荷。 (5)回转角度 :吊臂回转在水平面上的范围。 (6)起升速度 :用卷扬机构使载荷起升的速度。 构原理 4随车起重机主要由吊臂、卷扬机构、变副油缸、回转机构、支腿油缸、输油器、液压系统、安全装置、吊钩组以及衡梁、立柱等结构组成。他们的工作原理是 :利用外来动力驱动液压油泵向液压系统提供高压油液 ,通过操纵手柄转阀和多路换向阀将油液分配到各个工作组件 ,以完成起重作业所需要的各种动作。 吊臂为钢结构的无边形等截面箱形套装结构。其作用主要是用来支撑载荷并改变起重机作业半径的大小。它由基本臂、各级伸缩臂、伸缩油缸等组成。吊臂动作时按一定顺序进行 ,外伸时先伸二节臂后伸顶节臂 ,回缩时则相反 ;顺序动作靠顺序阀控制。 主要由卷扬马达、减速箱和卷筒等组成。它安装在立柱上 ,由柱塞马达驱动减速器带动卷筒转动。从而实现重物的起升、下降和随意停止。 变幅油缸主要由缸体、活塞杆、活塞、端盖及密封件组成。其原理是利用液体的流 动来完成油缸的伸缩动作。起作用是调节吊臂的起伏角度。 回转机构由回转减速器和液压马达组成。其原理是利用液压动力驱动液压马达转动 ,带动回转减速器的蜗杆 ,涡轮转动。其作用是驱动起重机上部立柱和吊臂绕回转中心回转。 4由前后支腿机构组成。支腿机构由支腿架、支腿架伸缩油缸和支腿油缸组成。其原理是利用液压的流动来完成油缸的伸缩动作。作用是在起重作业时稳定和支撑作用，减轻底盘汽车大梁所受的载荷。 输油缸主要由输油器壳、旋转接头体、密封体及其触头、导线等 组成。其原理是输油器和旋转接头体发生相对运动时，其油路电路关系不变。作用是解决油路及电路下部和固定部分和上部回转部分过渡。 为了保证起重机的作业性能及操作者和设备的安全 ，本机设有多项安全装置。 在起升机构的吊臂伸缩油缸上，均设有性能优良的单项平衡阀，以保证作业过程中的平衡性及系统发生意外时载荷在空中的可靠停置。 在支腿机构的垂直支撑油缸上均设有双向液压锁 ,以保证作业及驾驶的安全。 当起重机做起升动作时 ,如不慎发生钢丝绳 过卷 ,与汽车喇叭相连的报警装置会自动鸣笛示警 ,提醒操作者停止作业或向安全状态操作。 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 2 伸缩臂架的设计 缩臂架的作用载荷及受力分析 伸缩臂架主要是由基本臂，伸缩臂和两部分组成。其中伸缩臂包括两节伸缩臂以及伸缩液压缸。当伸缩系统工作时，各节伸缩臂在导向元件上滑动，臂架长度逐渐变化，致使臂架达到最大最小长度。为分析方便本课题所研究的臂架不包括副架。 臂架的仰角是靠变幅油缸伸缩来实现的，变幅油缸的下铰点在转台上，上铰点在基本臂上 。臂架的重量由根部铰点和变幅油缸来支撑。臂架在起升或回转作业时，它在两个方向上均处于悬臂状态，并承受压缩和弯曲的组合作用。 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 臂架上所受的载荷又起升载荷，臂架重力，惯性载荷及风载荷等。 升载荷 起升质量 此构成起升载荷 考虑起吊时的动力影响，应乘以动载系数 2 =计算的起升载荷 为： 2 2 中 额定起升载荷， 000 10=40000N； g 一 重力加速度； 架 重力 臂架重力 了方便计算可近似的假定为 作用在臂架顶端， 2 作用在臂架根部，考虑自重所受的动力影响，应乘以冲击系数 1 = 载荷 为了计算简便，将侧向风力折算为作用在臂架部的集中 载荷，其值近似取 为臂架的总风力。 缩臂架的临界力计算 1) 回转平面 变幅液压缸一端铰接在基本臂上，大约在基本臂的（21 31）长度处，另一端铰接在回转平台上。 1 为支承方式长度系数，对于一端固定，一端自由， 1 =2； 2 为变截面长度 系数，查材料表 11由 2 =21 ，买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 3=32 查教材 2 = 则 221 12 = 52752 N 2） 变幅平面 1 查徐克晋主编的金属结构表， , 线性插值得 1 = ，2 由 1 = 2 = 2 =21，查徐克晋主编的金属结构表 11 B， 2 = ，则 22112 = 2752 缩臂架刚度校 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 2 - 2 3 - 31710474.5 472 1028.3 x 473 10035.2 x 17106521.2 710654.1 3710021.1 1510445.2 2510562.1 353 1013.1 x 351 10473.1 y 352 100 53.1 y 353 1062.7 y 1）臂架折算截面惯性矩 根据 ( 3 13111上图可得：= 对 y 轴的折算惯性矩： L 5520， 1r = 1 ， 2r = ，3r= ， 04 r 3433313332213231111 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 47433337101 7 8 2 ， 对 X 轴的折算惯性矩： = (5520 5285 1r =1 r2 = ,r3= , r4 =0 3433313332213231111 47433337103 0 8 2) 横向载荷产生的扰度 , 2323223 2323 3) 考虑到各节伸缩臂间的间隙 ，位移的非线性增大，由轴向和横向载荷引起的臂端挠度 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 450330 11526 回转平面内 式中 y， x常各节臂间隙大致相同，可取 =13 为从第二节臂开始有间隙，所以上面计算至涉及到 臂； 1i+1 节臂至臂端的长度； 1 基本符合要求。 缩臂的强度校核 1）伸缩臂的弯矩 在变截平面，外载荷对各节臂危险截面 A， B， C 的 X 轴产生的弯矩（此时臂端的基本位移 。 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 8 52827c o 0 04956572 3 5 2 8 521 4 5 0c o 0 03 0 2 56 5 72 3 5 2 8 523 7 5 0c o 0 01 9 8 96 5 72 3 5 2 回转平面，外载荷对 Y 轴产生的弯矩（臂端基本位移 2 023 2 51c o 0 04 9 52 0 0 2022 5 85c o 003 0 25200 2480 0c 198 9200 臂架所承扭矩 0， 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 2) 伸缩臂非重叠部分的强度校核。伸缩臂受双向弯矩及扭矩作用，而轴向力由伸缩油缸直接承担，但弯矩仍存在非线性增大，考虑到约束弯曲和约束扭转的影响，则： 而 0. 98103. 590. 99100. 80. 1面 111) 2面； 222) 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 3面 333) C =00022 其余截面剪应力更小，可以忽略不计。 3） 伸缩臂重叠部分的强度校核。 根据计算可以看出： 2面为 最危险截面，伸缩臂套接处滑块沿臂长间距 L=420基本臂（第一节臂）滑块受力： 2F= N 5 4 1 9)657420 6 F= 2709N ，因为 2面插套在 1面内，可算出 =18.4 选取滑块中心附近 x 20的点， b =（ 137 131 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 整体弯曲应力： 2 2()556组合应力； 22 2由于剪应力很小，可以忽略不计。 伸缩臂局部稳定性校核 验算第二节伸缩臂的腹板 区格板边应力 ; (买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 腹极下边 1上边 2 =格应力比12 = 因为 0 1 查徐克晋主编的金属结构教材表 7号 3 公式 单位 m c 位 =1 对边受强劲的翼缘板或强纵向加劲肋嵌固时取较大值； E 位 下式计算， ； 式中， 的厚度； 格宽或板宽； K决于板的边长比，和板边应力状态，对于用钢性加劲肋分隔的局部区格板，按材料里的表 7式计算，对于用柔性加劲肋分隔的带肋板按材料表 7 式计算。 K 110)1( 设 区 格 比 边 长 比 ,1，买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 1 ； 假设支承力 F 全部作用于腹板边缘上设滑块长度 0 ，则支承力 F 在腹板边缘上的分布长度 5020 c= 050102 ，腹板边缘局部压应力 ; = , 查徐克晋主编的金属结构教材表 7号 5，因 =1 ， , 25.= 51 ， m c r= ， 腹板间剪应力很小，可略去。腹板边缘正应力 1 界复合应力； i e r=2211112122143413c =111221 = 2 ， 应予修正： 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 21222 局部稳定性验算合格。 伸缩臂的整体稳定性校核 基本臂受力： N=4000N， 3.7 510 基本臂截面性质： A= 26240288033602406212180102 W 1X = 10 ， W 51 800000 ， 考虑轴向力和双向弯矩作用，按下式计算 ; 11 整体稳定性亦合格。 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 3 回转支承选型计算 转支承受载情况 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 回转支承在使用过程中，一般要承受轴向力 径向力 及倾覆力矩 M 的共同作用，对不同的应用场合，由于主机的工作方式及结构形式不同，上述三种荷载的作用组合情况将有所变化，有时可能是两种载荷的 共同作用，有时也有可能仅仅是一个载荷的单独作用。 通常，回转支承的安装方式有以下两种形式 座式安装和悬挂式安装。两种安装形式支承承受的载荷示意如下：转支承选型所需的技术参数 回转支承承受的载荷 每种载荷及其所占有作业时间的百分比 在每种载荷作用下回转支承的转速或转数 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 作用在齿轮上 的圆周力 回转支承的尺寸 其他的运转条件 静态选型 态 参照载荷 和 M 的计算方法： 动态安全系数，他必须结合动态承载曲线使用（动态承载曲线不包 含次样本中）。它来源于经验和实验。是基于