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共IV页第I页63吨随车起重机设计摘要随车起重机属于集起重和运输于一体的重要设备之一。在对随车起重机原基础上，从力学角度，主要设计63吨随车起重机的起升机构，变幅机构和回转机构进行了具体设计。这种随车起重机自重轻，结构紧凑，受力合理，运行平稳，提高了工作效率。关键词随车起重机；起升机构；变幅机构；回转机构；吊臂。共IV页第II页ABSTRACTTRUCKMOUNTEDCRANETMCBELONGSTOBOOMCRANECOMBININGTHEADVANTAGESOFBOOMINGANDTRANSPORTINGTOGETHER,ITHASTHEFEATURESOFCOMPACTSTRUCTUREANDEASYOPERATION，NOTONLYSAVESTHELABORFORCE,BUTALSODECREASESTHELABORINTENSITYANDINCREASESTHEEFFICIENCYOFWORKINGITISWIDELYUSEDINTRAFFICTRANSPORTATION,DOCKSANDWAREHOUSESINTHISPAPER,BASEDONTHEINVESTIGATIONANDFEASIBILITYANALYSISOFTMC,THEWINCHMECHANISM,THEARMCHANGINGMECHANISMANDTHESWINGMECHANISMOFTHETMC63TWEREDESIGNEDFROMTHEMECHANICSANGLETHEWINCHMECHANISMCONSISTSOFHYDRAULICMOTOR,DECELERATINGMACHINE,RATCHETWHEELSTOPPINGMACHINEANDREELDECELERATINGMACHINELOWERSTHESPEEDOFTHEHYDRAULICMOTORFORDRIVING,ANDITSSIZEWASDEFINEDACCORDINGTOTHERATIOOFTHESPEEDVARIETYTHEREELISTOWINDORUNWINDTHELOADHOISTINGWIREROPETHESIZESOFTHEREELANDTHEWIREROPEWEREDESIGNEDACCORDINGTOTHEWORKCONDITIONANDTHERISEWEIGHTRATCHETWHEELSTOPISUSEDTOSTOPTHECONVERSEMOTION,ANDITWASDECIDEDBYTHEPRESSURETHEGEARBEARSTHEARMCHANGINGMECHANISMISTHESYSTEMTHATCHANGESTHEARMRANGEOFTHEBOOMCRANEITINCLUDESTHEARMSYSTEMANDTHEARMCHANGINGMOVINGSYSTEMINTHISPAPER,FLEXIBLEARMTYPEANDBOXFORMSTRUCTUREWEREUSEDCYLINDERBODIESAREFITTEDONTHEBOOMTHEWORKINGRANGEOFTMCCANBEREALIZEDBYTHEEXTENSIONORRETRACTIONOFTHECYLINDERBODYTHESWINGMECHANISMCONTAINSSWINGBEARINGANDSWINGDRIVERBEARINGS,WORMANDWHEELSTEERINGGEARANDHYDRAULICMOTORWEREADOPTEDTHISSTRUCTUREHASTHEADVANTAGESOFLIGHTWEIGHT,RELIABLEFORCEANDSMOOTHACTIONKEYWORDSTRUCKMOUNTEDCRANEWINCHMECHANISMARMCHANGINGMECHANISMSWINGMECHANISMBOOM共IV页第III页目录摘要IABSTRACTII目录III前言1第1章绪论211随车起重机的概念212随车起重机行业发展形势分析213国内随车起重机行业发展的制约因素314产品介绍5第2章63吨随车起重装置设计的可行性分析及方案确定721可行性分析7211技术可行性的分析7212经济可行性的分析822随车起重装置方案确定9221起升机构10222回转机构11223变幅机构11第3章起升机构的设计1331起升机构的传动方案1332起升机构基本参数计算1333钢丝绳的设计16331钢丝绳结构形式的选择16332钢丝绳直径的计算16333钢丝绳使用注意1734吊钩的设计18341选材18342构造18343吊钩挂架18344横梁1835卷筒的设计19351卷筒的种类的选择19352卷筒的主要尺寸的确定19共IV页第IV页36滑轮组的设计21361滑轮组的种类选用2137减速器的设计21371总传动比及其分配21372传动装置的运动参数计算22373齿轮设计22374棘轮设计29375轴的设计303751轴的设计303752轴II的设计323753轴III的设计37第4章变幅机构的设计3941三铰点设计3942起重臂设计40421起重臂基本参数计算与选用40422起重臂的形状及主要计算参数4143变幅油缸的选用43431变幅油缸推力的计算43432变幅油缸缸径的计算44第5章回转结构的设计4551回转支承的选用45511简介45512载荷计算45513阻力矩计算46514校核47515回转减速机输出扭矩4752回转减速机的选用4853支腿反力计算49531按最危险的工况考虑49532垂直缸计算49533垂直缸需流量计算49结论50致谢51参考文献52共53页第1页前言随车起重机是指安装在汽车底盘上,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，又称随车吊，属于物料搬运机械。随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。随车起重机和载货汽车操纵系统是完全分开的，所以随车起重机既能够实现起重作业，又不影响汽车底盘的载货运输。随车起重机的应用非常广泛，因其机动灵活等特点，在许多工况下都可代替中小型汽车起重机进行起重作业，深受广大用户的欢迎。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，随车起重装置把起重和运输功能结合起来，也由于设计和制造随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、隧道工程和国防随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。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。此次设计对于运输行业有一定的意义，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、节约能源、减少费用。在第1章绪论介绍了随车起重机的技术现状和应用情况以及发展趋势，还有关于63吨随车起重机装置的设计参数的确定和任务的说明。第2章选择方案对比及63吨随车起重装置设计的可行性分析及方案确定，第3章到第5章分别为起升机构的设计和参数计算、变幅机构的设计、回转机构的设计。由于本人水平有限，加之时间仓促，本设计论文有不少不尽人意之处，恳请各位老师和同学批评指正。共53页第2页第1章绪论11随车起重机的概念随车起重机是指安装在汽车底盘上,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，又称随车吊，属于物料搬运机械。随车起重机是安装在普通载货汽车上的一种起重设备，主要由稳定支腿、回转基座、吊臂总成、吊钩等组成。随车起重机和载货汽车操纵系统是完全分开的，所以随车起重机既能够实现起重作业，又不影响汽车底盘的载货运输。随车起重机的应用非常广泛，因其机动灵活等特点，在许多工况下都可代替中小型汽车起重机进行起重作业，深受广大用户的欢迎。12随车起重机行业发展形势分析国际环境近年来，国际工程机械市场需求景气指数一直向好发展。2005年全球工程机械整机销售额达到1350亿美元，增长19。目前国际市场发展表现主要特征为一是制造基地和市场明显向中国转移，零部件采购全球化；二是制造商之间重组整合步伐加快；三是大部分企业变为产品开发和组装厂，关键零部件均为外包生产采购；四是100马力以下的小型工程机械发展迅速；五是租赁市场增长很快。据工程机械权威机构英国工程咨询公司预测，全球未来58年内将继续保持良好的市场发展环境。汽车行业运行状况。06年卡车市场在轻微卡市场的带动下稳步增长，而中重卡市场则还碍着去年调整的余威，在翻身路上举步维艰。今年一季度卡车市场共计产销451062辆和421211辆，同比增长537和55。其中，3月份产销204014辆和207508辆，同比增长606和269，比2月份分别增长了5086和7115。从市场上不难看出，国家实施的宏观调控压缩基建投资对中重型卡车的影响的确显著。此外，就是迟迟没有恢复启动的汽车消费信贷对商用车市场的制约影响。从银行角度来说，商用车消费信贷比轿车消费信贷的情况更复杂，风险也更大。但是对于越来越趋于高端、同时售价也越来越昂贵的中重型卡车来说，卡住了信贷的资金流，无疑就是抑制了消费者的消费需求。影响卡车市场的因素就是执行不力、屡禁不止的超载超限现象。这种现象的长期存在，始终动摇着用户对现有公告产品的信任，动摇着用户对运输市场长期投入的信任，进而对卡车的销售直接产生影响。共53页第3页汽车起重机行业运行状况。据国内主要汽车起重机生产厂家分析，2009年汽车起重机市场呈现小幅下滑的发展趋势。其中812吨等小吨位汽车起重机市场容量继续保持一定的下降速度，这在一定程度上将有利于大吨位随车起重机的发展。但据有关人士分析，专业吊装行业的盈利能力相对高于物流行业，这又是对随车起重机市场发展的不利因素。另外，国内随车起重机行业起步较晚，目前的产品与同吨位汽车起重机相比，在技术性能上（如臂长、起升高度等等）还有一定的差距，在一定时期内完全取代小吨位汽车起重机还不可能。从国际看，油价的攀升、国外随车起重机企业对国内吞并；从国内看，国家宏观经济调控的长期持续、固定资产投资结构的持续调整、汽车行业与起重机行业的低迷、目前随车起重机行业存在的不规范以及随车起重机企业间产品同质化、不正当竞争等，对随车起重机市场的发展将带来一定的风险。目前国内随车吊的产销量还比较低，从2001年到2003年产销量一直在1200台左右徘徊。从2004年的19月，据我分会统计，销量已经达到了1262台，比2003年同期相比，增长了30。可以说这个阶段是随车吊增速最快的一个时期。那么与其他工程机械以及汽车起重机相比，要受到宏观调控的影响还是较小的。工程起重机产品的结构与发达国家相比，有很大的不同。我国目前仍然是以汽车起重机为主。数据显示，从日本我们了解到各大机型，例如随车吊、汽车越野吊和轮胎吊来看，日本随车吊占80、轮胎吊占19、越野吊占76、履带吊占25，而在我国今年的市场情况看，今年随车吊占98、汽车吊占87、越野轮胎吊占14、履带吊占15。这是我国产品结构的一个缩影。我国随车起重机的发展并不火爆的原因有以下两点。1）、我国随车吊的起步比较晚，认识度比较低，宣传力度不大。2）、我国劳动力成本较低，我国物流发展程度影响我国的产业政策，对随车吊的发展形成了瓶颈。但是我相信随车吊这一产业在我国有比较大的发展空间，是一个非常有前途的产业。那么随着我国经济的发展，随车吊市场会逐步的成熟，会以较快的速度来发展，现在国外的产品在中国的销售，将有助于提高我国随车吊产品的档次，促进市场的繁荣。我相信我们国内的随车吊市场会有一个比较好的市场前景。13国内随车起重机行业发展的制约因素技术水平落后由于我国随车起重机起步相对较晚，最初是湖南专用汽车制造厂（大汉汽车制造有限公司）引进日本技术开发了国内的产品。和国外产品相比，还在技术上还存在一定的差距。我国随车起重机现处于初级发展阶段，品种较少，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共53页第4页严格，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。研发能力薄弱中国企业还不够重视随车起重机的技术开发投入，没有哪一个企业愿意花费大的人力、物力去开发和培育市场，这导致随车起重机的应用价值远未开发出来。在欧美等发达国家的企业视用户为上帝，不是流于形式，而是通过仔细的市场研究后，对市场将来需求什么产品有一个预测，然后开发出更加满足和符合用户需求的产品来引导和指导市场消费。他们想在用户的前面、走在用户的前面，始终处于主动地位。而国内企业仅仅是被动地跟着用户走，缺乏市场开拓意识，主动性不强。随车起重机在产品的研发方面没有取得突破性的进展，其原因主要有国内企业制造水平和工艺装备落后，企业对制造水平、工艺装备的投入比较少，新的产品就算是设计出来了也制造不出来。应该说，国内企业对随车起重机的研发多数处在产品系列的扩展和功能扩展水平上，产品的研发同企业的经济效益、国内基础元器件、产品售价、市场需求量等都有密切的关系。产业政策制约随着行业不断发展，目前随车起重机统一执行汽车公告与“3C”认证管理制度，同时列入特种设备的管理范畴。国家将随车起重机列入公告管理是一把双刃剑一方面，提高了进入门槛，规范了产品市场秩序，保护了现有的随车起重机生产厂商的利益；另一方面，它影响了随车起重机与汽车底盘的组合，阻碍了随车起重机的发展，主要体现在一种规格的随车起重机安装一种载货汽车必须上一个产品公告和“3C”认证；随车起重机只能进行新车的改装；随车起重机列入特种设备管理，就面临着多头管理、重复检查。从国外该产品的行业规范来看，我国实行的政策确实对随车起重机发展有一定的制约，因此目前没有一个厂家会把所有可用于装配随车起重机的底盘都拿去完成公告的申报。而检测过程的烦琐、检测费用的昂贵、公告周期的漫长、效率低下、审批批准的不一致性、执行部门的随意性等问题都影响着随车起重机厂的生产销售和用户的使用。品牌意识缺失国内随车起重机企业宣传意识普遍淡薄，很多企业根本不做宣传或几乎没有什么新的宣传手段。目前很多物流公司对随车起重机的了解很有限，有的根本不知其为何物。至于市场上目前都有哪些品牌的随车起重机，就更无从谈起了。国内随车起重机最大的优势就是价格低廉，但随着国外随车起重机企业以合资等方式不断入侵，国内企业仅以原有价格优势将难以与之全面抗衡，国内新兴的随车起重机行业也面临重新洗牌的局面。目前，全国生产随车起重机的主要企业有徐州徐工随车起重机公司、石家庄煤矿机械厂、湖北程力起重机有限公司等。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开始涉足随车起重机领域，常林股份有限公司与奥地利的PALFINGER公司也将开始合作生产随车起重机。因此，面对企业利润率不断下降的微利时代，随车起重机企业必须选择差异化竞争谋求生存发展的空间，抢占市场占有率、共53页第5页扩大利润空间，而尽快树立起国内随车起重机的自有品牌形象也是当务之急。14产品介绍图1163吨随车起重机63吨随车起重机具体数据及设计图如下表1163吨随车起重机具体数据吊机型号最大起升质量最大起重力矩推荐功率液压系统最大流量液压系统额定压力油箱容积回转角度起重机自重安装空间SQ63SA26000KG126TM15KW40L/MIN20MPA100L全回转2250KG1070MM共53页第6页图1263吨随车起重机技术参数图参考图）主要对63吨起重机的起升机构、回转机构和变幅机构进行设计共53页第7页第2章63吨随车起重装置设计的可行性分析及方案确定21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。在设计随车起重机之前，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。211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。世界上其它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。我国随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。徐州徐工随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SQ系列伸缩臂式、折叠臂式随车起重机，并于2005年在行业内率先推出第二代随车起重机产品，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共53页第8页先地位，成为我国随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，可见我国随车起重机在技术方面有如下性能优势1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；2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；3电液比例控制系统和智能控制显示系统的推广应用；4操作更方便、舒适、安全，保护装置更加完善；5向吊重量适中、起升高度、幅度相当的中小吨位方向发展。虽然随车起重机有不少的技术优势，但也不能将我国随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，在随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，在随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。212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。而随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，随车起重机2005年110月已销售1483台，同比增长73。上半年由于有关标准的变化，一大批随车起重机产品更换底盘，影响了生产和销售。徐州徐工随车起重机有限公司是我国最大的随车起重机生产企业，110月已销售随车起重机494台，共53页第9页市场占有率约33。合资企业广林特装车锦州有限公司销售随车起重机100台，已打开了国内市场。国外随车起重机在起重机产品中占的比例很大，我国目前仅占10，可以预见随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随车起重机进行改造和创新，尤其是对随车起重机上的随车起重装置进行进一步的更新势在必行。下面就从随车起重机的方案着手，对其进行具体的设计改造。22随车起重装置方案确定1汽车底盘2起升机构3起重臂4变幅油缸5回转机构6液压系统图21随车起重装置随车起重装置（如图21）是安放在载货汽车上面的一种附加起重设备。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，随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，也由于设计和制造随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。随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、金属机共53页第10页构、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。图22起升机构221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22）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。故起升结构采用液压马达减速机卷筒的传动方案。电动机通过联轴123451液压马达2减速机3棘轮停止器4卷筒5钢丝绳共53页第11页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。222回转机构回转机构（如图23）是使起重装置的回转部分相对于非回转部分实现图23起升机构回转的装置。回转机构包括回转支承装置和回转驱动装置。回转支承装置为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。此次设计采用液压马达驱动，由于低速大扭矩马达成本高，使用可靠性不如高速液压马达，且其结构紧凑，所以，设计采用高速液压马达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。223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。起重臂是随车起重装置的主要受力构件，吊臂的设计合理与否，直接影响随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3121回转支承2蜗轮蜗杆减速机3液压马达共53页第12页造简单，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。第3章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,是随车起重机中最基本的机构。起升机构通常包括去污装置、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。31起升机构的传动方案此设计中采用液压起升机构。起升机构的简图如下1高速油马达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31起升机构简图液压马达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。32起升机构基本参数计算设定起升参数共53页第13页额定起重量Q6300KG63000N起升速度V升15M/MIN起升高度H115M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。321起升速度由已知得V升15M/MIN322钢丝绳速度V绳V升（31）A滑轮组倍率,取4V绳60M/MIN323卷筒速度（按缠绕时第三层计算）N卷V绳（DD）（32）1124R/MIN1063D卷筒直径D钢丝绳直径324初步选定减速比I2669，则马达转速N马N卷I112426693000R/MIN325卷筒扭矩（按最大计算）M卷SD6D2卷（33）S钢丝绳单绳拉力卷卷筒的效率098M卷12820516061010320981685NM326马达扭矩M马M卷I（34卷轴承3开齿闭齿卷卷筒效率轴承轴承传动效率开齿开式齿轮传动效率闭齿闭式齿轮传动效率0980993094099M783NM由马达转速、扭矩选用马8906215共53页第14页马达MMFB20US排量QM32ML/R转速100R/MIN3200R/MIN最大输出扭矩86N/MIN327油泵的容量Q35MQN马N马马达转速Q马达排量马容马达容积效率Q659375ML/MIN960123328重物提升功率N重V升Q起1563006860107KW329油泵驱动功率N泵N重36卷轮组减马总泵总卷卷筒效率轮组滑轮组效率轮导向轮效率减减速机效率马总马达总效率泵总油泵总效率098095096094087080585N泵1831KW580713210发动机转速N发2600R/MIN3211泵的排量Q2727ML/RM容发Q9302657Q油泵容量659375ML/MIN容容积效率093由泵的排量、驱动功率选用泵CBB32共53页第15页排量QM32ML/R33钢丝绳的设计钢丝绳是随车起重机的重要零件之一。它具有强度高、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。331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它是指丝在股中的捻向与股在绳中的捻向相同。这种绳挠性好、表面光滑、钢丝绳磨损小，但它有自行扭转和松散的特点，当自由悬挂重物在绳索一端时，会使重物在空中打转，所以起升机构中不宜采用。交互捻它的特点是丝在股中的捻向与股在绳中的捻向相反，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。混合捻这种绳是由两种相反捻向的股捻成，即一半同向捻，一半交互捻，此种绳制造工艺复杂，很少采用。根据钢丝绳的构造,结合随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、交互捻钢丝绳。332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。DC37S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128205N计算CCBWKN438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共53页第16页SMAX钢丝绳最大工作静拉力N，算得为128205NW钢丝绳充满系数，为绳断面积与毛面积之比，为046N安全系数由工作级别（M4）选取45K钢丝绳绕制折减系数，选082B钢丝绳的抗拉强度，选1850MPAC4601852C00906计算SS39QS最大单绳拉力（N）Q起升重量，63000NA滑轮组倍率,4滑轮组效率,0975得S128205N计算DD009061026MM51280查标准圆整选取钢丝绳69370111850特光右交GB110274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，查取选用楔11GB597386HT200楔套11GB597386ZG200楔形接头11GB597386ZG270500333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A提高安全系统N，可降低钢丝绳的应力；B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；C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；D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；E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，共53页第17页切断时应有防止绳股松散的措施。34吊钩的设计341选材吊钩组通常由钩头、吊钩螺母、推力轴承、横梁、滑轮和拉板等零件组成。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，本次设计中采用DG20MN，并主要针对横梁进行设计计算。342构造采用锻造的单钩，制造与使用方便，梯形断面，受力情况合理。选取钩号LYD6MGB100515强度等级M6。343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。推力球轴承选GB301848310校核C0S0P0C0A310S0安全系数，取2P0对A90的推力轴承P0AQ63000NC0A为158KNC0263000126KNC0A158KN合格344横梁只受弯矩，不受转矩的心轴，采用45钢R31500NA263MCRA3150023310NML2481W43AD其中，04167ADD50120W10416741644493共53页第18页1125N/MM275N/MM合格MW164985022H30MM，35N/MM2B3571MM取40MMMINS4330535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。351卷筒的种类的选择卷筒按绕绳的层次分为单层绕卷筒和多层绕卷筒。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。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，如汽车起重机。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，载荷力矩随卷筒上绳索层数的不同而变化，造成载荷力矩不稳定。为改善钢丝绳在卷筒上的接触状态，提高绳索的寿命，采用切螺旋槽的多层绕卷筒。起重机大多采用多层绕卷筒，其容绳量大。随着起升高度的增加。起升机构中卷筒的绕绳量相应增加。采用尺寸较小的多层绕卷筒对小机构尺寸是很有利的。其表面做成螺旋绳槽，两边有侧板以防钢丝脱出，二级减速大齿轮与卷旋绳槽，两边有侧板以防钢丝绳脱出，二级减速大齿轮与卷筒连接在一起。352卷筒的主要尺寸的确定卷筒直径D卷筒直径的大小影响钢丝绳的弯曲程度。为确保钢丝绳的寿命，卷筒直径不能太小。按起重机设计规范规定，卷筒的最小卷绕直径DOMINHDMM3111610160MM卷筒的槽底直径（即卷筒名义直径）D为DDOMINDH1DMM150MM共53页第19页式中，D卷筒槽底直径（MM）DOMIN按钢丝绳中心计算的卷筒最小卷绕直径MMH与机构工作级别和钢丝绳有关的系数,查得为16D钢丝绳直径MM,10MM算得卷筒名义直径D160MM卷筒长度LL11312）NDDAN卷绕层数N5A滑轮组倍率A4D卷筒直径MMH起升高度10MD钢丝绳直径10MML1113345MM1056143卷筒厚度本卷筒为钢卷筒ZG230450，可由经验公式确定D，考虑到工艺要求，取15MM。I图32卷筒示意图卷筒强度校核最大拉力为SMAX的钢丝绳绕上卷筒后，把卷筒箍紧，使卷筒产生压缩、弯曲和扭转应力，其中压缩应力最大，当L3D时，弯曲和扭转的合成应力不超过压缩应力的30，1因此弯曲和扭转应力可忽略。A（313）1YPSMAX共53页第20页A原与卷筒层数有关的系数，取2S钢丝绳最大拉力128205NMAXP卷筒节距115MM卷筒厚度15MMY许用压应力，其中S230N/MM251SY153N/MM212149N/MM25801Y合格36滑轮组的设计滑轮组是改变力和速度的滑轮、绳索系统。它一般作为起升机构的一个组成部分，但也可以单独作为起重装置使用。361滑轮组的种类选用滑轮组按其构造型式可分为单联滑轮组和双联滑轮组两种。单联滑轮组的特点是绕入卷筒的钢丝绳为一根，其构造简单，重量轻。双联滑轮组的特点是绕入卷筒的绳索是两根。它相当于两个相同单联滑轮组的组合装置。此设计中，采用HT150，工艺性好，易于加工、价廉，对钢丝绳寿命有利。采用单联滑轮组，它结合导向滑轮使用，这样可以用较小的拉力吊起较重的物品。37减速器的设计起升结构的减速器传动采用一级悬挂闭式减速器与一级开式齿轮传动相结合。为了减小尺寸、节省材料、延长齿轮寿命，本设计采用硬齿面。371总传动比及其分配总传动比已知马达转速及卷筒转速，所以总传动比为I2669卷马N41230传动比分配共53页第21页传动比分配的合理，传动系统结构紧凑、重量轻、成本低，润滑条件好。由I11314I2取I113I2，得I1589I24531372传动装置的运动参数计算从减速器的高速轴开始各轴命名为轴、轴、轴。各轴转速计算第轴转速3000R/MININ第轴转速509R/MINII189530第轴转速1123R/MININ42I各轴功率计算马达功率1904KW63610591059马马马NTP第轴功率PP马轴承19040991885KW第轴功率PP闭齿18850990991847KW第轴功率PP开齿轴承卷轴承184709609909909751694KW各轴扭矩计算第轴扭矩T95510695510660006NMMINP30851第轴扭矩T955106955106346539NMMIP947第轴扭矩T9551069551061440579NMMINP312373齿轮设计级齿轮传动设计齿轮材料、热处理、齿面硬度、精度等级及齿的选用本设计采用硬齿面，采用轮齿弯曲疲劳强度进行设计计算，再进行接触疲劳强度验算。由于配对小齿轮齿根薄弱，弯曲应力也较大，且应力循环次数多，所以小齿轮的强度比大齿轮的硬度高些。小齿轮20CRMNTI渗碳淬火大齿轮40CR表面淬火共53页第22页由于采用淬火，齿轮变形小，不易摩削，所以采用8级精度。小齿轮数Z1在推荐值2040中选取Z123大齿轮数Z2Z2Z1I23589135齿数比58735传动比误差00034005合格897齿根弯曲疲劳强度设计计算M（314）FPDASZYTK213M模数T1小轮转矩60006NMMD齿宽系数查表得05K载荷系数KKAKKK使用系数查表得1动截荷系数，查表估为114V齿向载荷分布系数，查表为113KK齿间载荷分配系数，查表为105则载荷初值KT11141131051353应力修正系数，查图得SAY156；1821S2SAY齿形系数，查图得FAYYFA1278；YFA2218重合度由式18832（1/Z11/Z2）A共53页第23页1883223151718025075/YA025718500687（315）FPLIMSNSTY弯曲疲劳极限LI查图得，双向传动乘以0792007644MPA1LIMF76007532MPA2LI弯曲最小安全系数，为14LIMFSYST试验齿轮应力修正系数，为2YN弯曲寿命系数按每天工作8小时，每年300天，预期寿命10年计算N160N1JNL6030001103008432109N2432109587736108N1YN1YN21查图得21920MPA1FP6441421760MPA253214则000471FPSAY9056780005222A共53页第24页小齿轮的大，按小齿轮估算233506870612M9查表得第一系列圆整考虑到传递动力的模数一般大于152，取M2MM，DMZ22346MM。验算齿面接触疲劳强度HZHZZE21DBTK小轮圆周速率V722M/S106DN0643KV动载荷系数，115由Z1100166127K载荷系数K13651353115114ZH节点区域系数，查图得24Z重合度系数Z08723784A大齿轮齿宽BDD1054623MM为了保证足够的齿宽接触,补偿轴向安装误差,大齿轮齿宽B1B51030MMZE弹性系数,查表得195N/MM2H许用接触应力HHLIMZNZW/SHLIMZW硬化系数均匀硬齿面,为1SHLIM接触最小安全系数，为1HLIM接触疲劳极限，查图得HLIM11480MPAHLIM21200MPAH11480MPA1480111共53页第25页H21200MPA1200111H241950872875462310810MPA1200MPA合格尺寸计算（主要几何尺寸）小轮分度圆直径D1MZ122346MM大轮分度圆直径DMZ2135270MM22根圆直径DF1D125M4625241MMDF2D125M270252265MM中心距AD1D246270158MM1212级齿轮传动设计齿轮材料、热处理、齿面硬度、精度等级及齿数本设计采用硬齿面小齿轮40CR调质及表面淬火大齿轮45钢调质及表面淬火由于采用淬火，轮齿变形小，不易摩削，所以采用8级精度。小轮齿数Z1在推荐值2040中选取25大齿轮数Z2Z1I254531113275113齿数比Z2Z145253传动比误差00024005合格4齿根弯曲疲劳强度设计计算M316321FPDASZYTKT2小轮转矩，346539NMMD齿宽系数，查表得04K载荷系数KKAKKKKA使用系数，查表得1K动载荷系数，初估其值为112K齿向载荷分布系数，查图得为113K齿向载荷分配系数，查图得为104共53页第26页则载荷初值KT11121131141443Y应力修正系数，查图YSA1156，YSA2184SAY齿形系数，查图Y1275，Y2218FFAFAY重合度A188321Z11Z21883212511131724Y025075A0250685724150SYSTYNFPLIMLIF弯曲疲劳极限LI查图并且双向传动乘以07176007532LIMF274007518LIS弯曲最小安全系数，14LIMFYST试验齿轮应力修正系数，2YN弯曲寿命系数，按每天工作8小时，每年300天，预期寿命10年N160N1JLN605091103008733108N2N1733108452162108查图得FP121760MPA4532FP221740MPA51814则0005641FPSAY7602共53页第27页0542748122FPSAY小齿轮的大，按小齿轮估算325068639M492按表第一系列圆整，取M3，DMZ32575MM验算齿面接触疲劳强度HZHZZE31721DBTK小轮圆周速度V1998M/S06759106DNKV动载荷系数，查表得112VZ100199825100049951K动载系数K13161316112112M3MMZH节点区域系数,查图得25Z重合度系数Z0871372414A大齿轮齿宽BDD1047530MM为了保证足够的齿宽接触，补偿轴向安装误差,小齿轮齿宽BB51037MM1ZE弹性系数,查表得195N/MM2H许用接触应力HZNZW/S（318）LIMLIMHZW硬化系数，均为硬齿面，为1SHLIM接触最小安全系数，为1HLIM接触疲劳极限HLIM11200MPA共53页第28页HLIM21150MPAH11480MPA1480111H21480MPA1480111H251950871524731692982MPA1200MPA尺寸计算（主要几何尺寸）小轮分度圆直径D1MZ132575MM大轮分度圆直径D2MZ23113339MM根圆直径DF1D125M75253675MMDF2D225M3392533315MM顶圆直径DA1D12M752381MMDA2D22M33923345MM中心距ADD75339207MM1212均A图34大齿轮374棘轮设计为了防止逆转，本设计在齿轮轴上安装棘轮停止器。棘轮的齿形已经标准化，周节T根据齿顶圆来考虑，步数越多，冲击越小，但尺寸越大。设计齿形时，要保证棘爪啮合性能可靠，通常将齿轮工作齿面做成与棘轮半径成1520）的夹角，本设计取180。棘轮的材料选为Q235,齿数取为20。棘轮模数按齿受弯曲计算确定M（319）3751ZCMWM所传递的力矩，346539NMM共53页第29页CC，为12，取15BMB棘轮的宽度W棘轮的许用弯曲应力，100N/MM2M取10MM582013469751棘轮模数按齿受挤压进行验算（320）PCZM32P许用单位线压力35N/M
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