随车起重运输车方案设计

摘要随着时间的推移，人类思想在进步，科技在发展，社会在进步。人们的生活水平也随之提高了，这种种事迹是在证明匠心精神的重要性。随着技术的发展，起重运输车的功能也开始多种多样，它不仅能完成最基本的运输功能，还可以对货物进行装载和卸货的功能。当然也不仅仅局限于本车的操作，它还能完成两辆或者多辆起重运输车之间的配合工作。它在人们的日常生活中起着重要的作用，多用在仓库、野外、工地等机械施工的场所。此次设计的目的对随车起重运输车进行设计和改装。使随车起重运输车具有更多的功能，应用于各行各业的服务中。为此做了充足的准备查找了很多的相关资料，大体包括怎样选择运输车的地盘，运输车整体的设计尺寸，各种元件如何选择以及稳定性的判断。本次设计中主要的模块是起重装置如何选择以及基本数据的计算，这些数据包括能够升起多大的重量，在运行时的速度等。起吊支腿的计算也是不可忽视的，主要选择什么形式的支腿还有支腿之间的距离的确定。然而本次设计的重点是液压装置的选择，最后在不断地运算和选择中使实验数据可实用性高，设计出符合实际情况的随车起重运输车。关键词：起重车改装和设计；大体的布局；起重装置；液压系统；底盘的选择

ABSTRACTNotonlydoesthelifttruckhastransportfunctionsofordinarylorrytruck,butalsohasliftingcranesloadingandunloadingfunctions.Itcancompleteloadingandunloadinggoodsofitsown,inadditionitalsocancompleteloadingandunloadinggoodsbetweentrucksandtrucks.

Thisdesigndiscussedthemodificationoflifttruck.Thisdesignisbasedonlookingforalargenumberrelevantinformation.Themaincontentsare:theselectionoftwotypesofchassis;generallayout;selectionofliftinggeardesigncalculations;selectionofdesignandcalculationofhydraulicequipment;supportsystemdesign;vehicleperformanceanalysis.Whichfocusesonthedesignselectionofliftingequipmentdesigncalculations,completedinthispartofthemainparametersoftheoptions,including:fromtheweight,liftingheight,amplitudeandworkingspeed.Thereareliftingoutriggerdesigncalculations,including:theselectionoflegtype,thedeterminationoflegspan,outriggercylinderpressurecalculationandsupportingchoice.Onedesign,calculationandselectionofhydraulicdevicesisthedifficultyofthisdesign.Finally,afteroverallcalculationandanalysis,thestructuralperformanceisreasonable,meetingthetechnicalrequirementsoflorrycranetruck.Keyword:Conversiondesignofthesewageship;Generalarrangement;Liftinggear;Hydraulicsystem;Chassistype

目录摘要………………………ⅠAbstract…………………Ⅱ第1章绪论………………11.1选题背景、研究目的及意义………11.2随车起重运输车的发展与前景…………………11.3本设计的目标和主要内容………31.4本设计的方法……………………4第2章随车起重运输车方案设计与分析…………52.1随车起重运输车的结构………52.1.1随车起重运输车的概念…….…52.1.2随车起重运输车的分类……………….………52.1.3随车起重运输车的组成………….……………62.2随车起重车参数的估算……………62.2.1随车起重运输车的整车基本参数的估算……62.2.2随车起重运输车起重装置的参数选择………72.3随车起重运输车底盘的选取………72.3.1汽车底盘选型要求……………….……………72.3.2底盘选型……………….………72.3.3底盘的选取……………….……82.4本章小结……………8第3章随车起重运输车工作装置的设计…………93.1副车架的改装设计…………93.1.1副车架外形设计……………93.1.2副车架选材………………….93.2起重机机架的设计……………103.2.1机架的外形计……………..103.2.2机架选材……………103起重臂的设计计算及校核…………………….103.3.1相关参数估计………………103.3.2起重机起重臂的运动学分析………………113.3.3起重机起重臂的校核……………………133.4起重机回转机构的设计……………………143.4.1回转机构外形设计………143.4.2回转机构选型………14本章小结………………………14第4章液压系统的设计与选型……………………154.1副车架的改装设计……………154.1.1液压缸的选型与设计………154.1.2液压缸的最大载荷…………164.1.3确定系统工作压力………….184.1.4液压缸的内径计算………….184.1.5液压缸缸筒壁厚和外径计算……………….194.1.6液压缸活塞杆直径的计算………………….214.1.7液压缸活塞杆强度校核…………………….214.1.8液压缸活塞杆稳定性校核………………….224.1.9液压缸的工作压力………….244.1.10液压缸的流量………………254.2液压阀的选择………….25本章小结…………25第5章随车起重运输车主要性能计算…………275.1动力性计算………………275.1.1发动机外特性………………275.1.2汽车的行驶方程式…………285.1.3动力性评价指标..…………305.1.4随车起重运输车整车动力性计算…………………315.2燃油经济性计算………………345.3随车起重运输车稳定性计算……………………355.4本章小结………….375.2燃油经济性计算………………345.3随车起重运输车稳定性计算……………………355.4本章小结………….37结论………………………38参考文献………………39致谢………………………40附录………………………41PAGE1PAGE1第1章绪论1.1确定选题的依据和方向在这个快速发展的时代，交通越来越便利，信息也逐渐的数字化和媒体化，人们对各方面的的需求也越来越大，这些需求推动着技术的进步和发展。我们可以足不出户就能买到自己喜欢的美食，在手机也可以买到自己喜欢的衣服，避免了逛街的劳累。越来越多人性化的发展让我们享受着优质的生活品质。在此，不得不提及我们生活中扮演着重要角色的交通工具-随车起重运输车。因为它在我们生活中有着重要的作用，帮助人们完成一些依靠人类的力量不能完成的事情。因为它具有运输的效率高，并且产出的废物并不会对环境完成污染等多方面的优点。因为伸缩臂式具有很多的优点，所以人们使用最多的是伸缩臂式随车起重运输车，它的多种功能也越来越齐全。1.2随车起重运输车的未来趋势1.3本设计的目标和主要内容本次设计的研究对象是重量为4t的随车起重运输车，对它进行重新改装制造。要尽可能的保证设计参数与实际随车起重运输车相同。它的作用主要是用来运输和装卸货物。所以本次设计的重点内容为：起重装置的选择；压装置的选择；性能分析；底盘的选择；起重车的整体布置。重要的设计环节包括：随车起重运输车具体参数的计算和选择，包括两轴之间的距离、车轮之间的距离、汽车外部的形状等等。还有其他数据的选择例如专用车的最大总质量。重要的是液压装置选择，在这里我们要考虑到起重机的工作机构，还有支腿回路和变幅回路以及伸缩回路等等多种形式。最后我们需要对起重运输车展开数据的校核，判断它的稳定性是否符合标准，能否被直接使用。1.4设计的主要策略随车起重运输车的外部条件也不可忽视，考虑阻力经济动力等因素，对汽车整体进行改装，并对轴荷进行设计计算，使其满足强度需求，并在最后绘制出运输车的示意图。随车起重运输车方案设计与分析2.1随车起重运输车的构造形式2.1.1什么是随车起重运输车随车起重运输车是具有运输和装卸功能的交通工具。此外，也可以操作汽车解决两车甚至多车之间的配合工作，提高工作效率。2.1.2随车起重运输车有多少种形式它可以分为前、中、后置三大种类，此种分类的主要依据是起重机的安装位置不同，小型起重运输车起重能力都很小，所以采用前置起重机。适用于一些便于装卸的货物。前置式的起重机能量消耗的小，工作效率高，并且液压传动比也很高，所以本次设计采取的是此类起重机。图2-1伸缩臂式随车起重运输车整车图

起重装置的按照结构形式的不同可以分为伸缩臂起重式和折臂起重式。图2-1为伸缩臂式示意图，但是它的起重装置不是由单独的元件构成，所以结构复杂。图2-2折叠臂式随车起重运输车整车图2.1.3随车起重运输车的重要组成部分起重运输车是由两大部分组成的。起重装置是包括回转机构、起重臂、液压系统、动力系统等，是起重运输车的重要组成部分。2.2随车起重运输车参数的估算2.2.1随车起重运输车的整车基本参数的估算1.整车尺寸参数我们需要确定车体的大体尺寸，例如长、宽、高，并且这些数据一定要满足有关条例的规定，所以本次设计的长为7440mm、宽为2250mm、高为3108mm。2.整车质量参数质量是保证随车起重运输车正常运输的重要数据。所以，规定车辆额定起重质量定为2000kg，整车整备质量估算为8000kg，所以本设计的总质量估算为10000kg。2.2.2随车起重运输车起重装置的参数选择与设计为了满足实际情况的需要，并且根据有关规定要求，我们设改装汽车的重要数据有20000kg的起重量和5637mm的起升高度。2.3随车起重运输车底盘的选取为了满足人们日常生活的需求，在已经确定好的二类底盘的基础上对车身进行改装和设计，提高使用性能，满足各行各业的具体要求，使设计理念与实际生活相匹配，得到消费者的认可。2.3.1汽车底盘选型要求汽车底盘应该具有以下性能：（1）适用性保证起重运输车的功能要求，在一定基础上改装设计。（2）可靠性一定要保障专用汽车的安全性，要满足足够的强度需求，降低在使用年限内发生危险的可能性。（3）先进性在选择底盘时，还要考虑是否满足国家标准以及成本费的高低，性价比是否合理等其他决定性因素。（4）方便性为了方便检查和维修，也要考虑到拆装是否方便，是否需要留出合理的拆装空间。2.3.2底盘选型二类底盘是没有厢体的底盘，除去货箱和驾驶室的为三类底盘，四类底盘则是在三类底盘上再去掉车架总成后剩余的散件，所以底盘可以分为二类、三类和四类。底盘的选取是很重要的，因为它决定了专用汽车的性能。所以我们在选择底盘时要考虑装载货物的质量，使用的条件以及装载车的外部尺寸等等多方面的问题。2.3.3底盘的选取根据实际情况的要求，所采用的底盘主要参数如下：主要技术参数外形尺寸(长X宽X高)(mm)：长：7435宽：2250高：3095,2895,2695货厢栏板内尺寸(长X宽X高)(mm)：长：4650宽：2050高：550

续表总质量(kg)：8395额定载质量(kg)：3250,3450,3600整备质量(kg)：4950,4750,4600,4350准拖挂车总质量(kg)：载质量利用系数：半挂车鞍座最大允许承载质量(kg)：驾驶室准乘人数(人)：3额定载客(含驾驶员)(人)：接近角/离去角(°)：18/14轴荷(kg)：2800/5595前悬/后悬(mm)：1110/2225最高车速(km/h)：95底盘相关信息：底盘ID号：底盘型号：底盘类别：底盘名称：1213546EQ1081T40DJ4A二类东风汽车股份有限公司本章小结第二章主要是对随车起重运输车的基本数据的计算，并且根据数据计算结果选择底盘EQ1081T40DJ4A。

第3章随车起重运输车工作装置的设计3.1副车架的改装设计3.1.=1\*Arabic1副车架外形设计为了保证车架的使用寿命，提高车架承受载荷的能力，在主车架的基础上添加副车架，形状和主车架相同，并且在主副车架之间放置松置木条，它们之间用止推连接板进行连。副车架简图见图3-1。图3-13.1.=2\*Arabic2副车架选材零件的制造形式也不是单一的，副车架主要采用冲压成型的零件，并且具有互换性高，稳定性强，生产率高等优点。为了使提车装载更多的货物、在使用年限内减少故障的发生、减少汽车本身的重量和减少生产使用的能量和材料和稳定作业的要求，在生产过程中设计了许多的横梁和纵梁。我国当前制造横梁和纵梁的材料均为低合金高强度钢钢板。横梁和纵梁分别采用材料为B510L的钢板和B420L的钢板。3.2起重机机架的设计3.2.1机架的外形设计汽车的机架简图大概如图3.2所示，主题部分为横梁3和13、纵梁4和14。其次还有连接螺栓孔，对称焊有托架15和支腿支架10，U形螺栓6、垫板5和7。图3-2随车起重运输车起重机架图3.2.2机架选材考虑设计中能够出现的各种问题和因素的影响，我们使用Q345工程用钢材为机架的主要材料。3.3起重臂的设计计算及校核3.3.1参数的确定1.确定吊臂长度，图3.2所示：下节臂的距离mm上节臂的距离mm仰角图3-3状态一2.确定吊臂各段长度，图3.4所示：mmmmmmmmmmmm图3-4状态二3.质量估计初选用18号槽钢kgkg3.3.2起重机起重臂的运动学分析虽然对起重机的要求很高，但是它只有两个基本的动作。包括：以立臂上孔为中心旋转运动、以下节臂右端孔为中心旋转运动。确定固定点的安装位置是整体布局了重要环节。1、旋转运动的运动学分析（1）翻转运动的位置分析我们以、点为基准点,固定铰接点,使机构中存在平面四杆机构,完成翻转运动，如图4.1所示。从图中可以看出点为固定机架的铰接点，点为与铰接点，、、点为铰接点。在此运动运算中我们采取复数的形式。在平面四杆机构中，我们要确定每一个符号所代表的意义，以及大小写之间的差别。设为角位移、为角速度、为角加速度，为角位移、为角速度、为角加速度，。为缸活塞杆相对于液压缸的速度。，，，。初始位置。建立直角坐标系，以点为坐标原点。逆时针为负，顺时针为正。对该机构建立矢量方程（3-1）在、轴上取投影，算出（3-2）求出（3-3）（3-4）（3-5）（2）旋转运动的速度分析对时间求导，得（3-6）得（3-7）为（3-8）式中—系统所需要的油量，mm3/s；——关门缸直径的大小，mm。（3）旋转运动的加速度分析得（3-9）3.3.3起重机起重臂的校核1、销的校核起重臂大多采用销连接，它的屈服强度为MPa，保证正常运行的安全系数为2，最大强度的许用剪切应力MPa。铰接点处销轴直径大小为20mm，其最大剪切应力为MPaMPa（3-10）上节臂与下节臂铰接处点的销轴直径为20mm，其最大剪切应力为MPaMPa（3-11）点处销轴直径大小为20mm，其最大剪切应力为MPaMPa（3-12）点处的销轴直径大小为20mm，其最大剪切应力为MPaMPa（3-13）点处销轴直径大小为20mm，其最大剪切应力为MPaMPa（3-14）综上所述，此种型号的销符合规定要求可以被使用2、起重臂的校核本次设计中规定起重臂的屈服强度为MPa，正常运行的安全系数为2，工作时能承受的许用剪切应力MPa。它的截面尺寸为15mmmm，最大剪切应力为MpaMPa(3-15)计算到此过程时，起重臂的强度校核已经结束。3.4起重机回转机构设计3.4.1回转机构外形设计如果想要起重机能够将货物运输到任意位置，起重机一定要能够做回转运动。图3.5为回转机构。液压马达驱动是使蜗轮蜗杆传动或行星齿轮传动的减速，所以也可以采用液压马达驱动。图3-5齿轮齿条式回转机构3.4.2回转机构选材考虑环境，工作条件等各种因素的影响，我们选取灰口铸铁HT200为箱体和端盖的材料，齿轮齿条选用20CrMTi，选用45号钢为转台和回转支撑的材料。本章小结第三章主要是对副车架的选材和尺寸设计，并对起重过程进行了受力分析，保证了起重机的准确运行，并对起重机的数据进行校核，使其满足相关规定的要求。

第4章液压系统的设计与选型4.1液压系统设计分析所以本章主要是对液压系统进行分析，比如选用什么类型的液压元件，以及对相关数据的计算和设计。由于液压系统已经逐步标准化和系统化，所以我们只需要计算液压原件的选型。主要为液压泵的工作压力、液压阀的通径、以及油箱的容积，液压缸的直径等。由于并没有生产处符合本次设计的增压缸，在设计中需要重新设计。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不同的划分形式可以分出不同的液压缸，如果按照结构特点划分，我们可以把液压缸分为活塞式、柱塞式和摆动式三种。如果按照作用当时划分，可以分为单作用和双作用两种方式。双作用活塞式机构不复杂、安全性高、便于检修等优点，所以它的应用最多。它主要应用于机械工业的液压传动系统中。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图4-2工作状态一KN(4-1)mm，mm，mmkg，kg（2）状态二：如图4-3图4-3工作状态二KN(4-2)mm，mm，mmkg，kg2、折叠液压缸如图4.4，此状态下液压缸受力最大KN（4-3）mm，mmkg，kg图4-4受力分析图3、支腿液压缸（1）打开液压缸的支腿时，可以根据图4.5所画得出支腿之间的距离为m（4-4）mm，mm，mmkg，kgkg图4.5支腿跨距的确定（2）最大载荷时支腿力压力的计算我们需要考虑当不安全的情况发生时的支撑载荷FZ有：N（4-5）4.1.3确定系统工作压力从实际经验中得知，大负载机械一般取16～20MPa。当起重车承重较小时，可取较小的工作压力，所以=16MPa4.1.4液压缸的内径计算由（4-6）式中:——系统中不同压力的差值，，为回油背压，MPa。MPa。——为其工作时的效率，橡胶密封圈。举升液压缸内径mm根据GB2348-80,取mm。折叠液压缸内径mmmm3、支腿液压缸mm根据经验总结出mm4.1.5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——开始测试时的液缸压力，，——液压缸内部直径的大小，m——为液压缸的强度系数——。——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mmmm（2）折叠液压缸缸筒壁厚和外径计算mmmmmmmm在资料中找出：所以液压缸的厚度：举升液压缸的厚度：mm折叠液压缸的厚度：mm支腿液压缸的厚度：mm4.1.6液压缸活塞杆大小的选择活塞杆来回的速度不同，它们之间的比值为：根据起臂时间和收臂时间所以（1）举升液压缸mm根据GB2348-80取值mm（2）折叠液压缸mm根据GB2348-80取值mm（3）支腿液压缸mm根据GB2348-80取值mm4.1.7液压缸活塞杆强度检查(4-9)式中:——液压缸最大载荷，即，N——制造液压缸材料的屈服强度，——为正常工作的安全系数，取举升液压缸MPa2、折叠液压缸MPa3、支腿液压缸MPa这三种情况都满足安全设计的要求。4.1.8液压缸活塞杆稳定性检查它的示意图如4.6所示。(4-10)图4-6液压缸弯曲图1、举升液压缸（1）状态一：图4.2，压缩力最大时故，（2）状态二：图4.3，液压缸达到最大长度时故，综上所述，满足相关要求。2、折叠液压缸故，所以折叠液压缸满足要求。3、对支腿液压缸由此可知，，符合要求。4.1.9液压缸正常工作的压力(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液压缸的流量若采用单泵供油，缩回速度可以忽略不计，只按伸出速度计算，此种情况在计算液压缸的流量。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、折叠液压缸支腿液压缸本章小结本章的目的是确定液压缸的类型，及液压阀的相关计算。并对各个原件进行了参数的分析，以及计算，分别计算了举升液压缸，折叠液压缸，支腿液压缸的压力，最大载荷，流量，以及活塞杆的强度，从而保证随车起重运输车能够在安全稳定的情况下作业。第5章随车起重运输车主要性能计算第五章主要是对动力性和经济性及稳定性的计算，目的是为了检验选用参数是否符合标准，在整体的设计中是必不可少的阶段。5.1动力性计算5.1.1发动机外特性发动机外特性也可以由公式算出，即(5-1)式中：——发动机的输出转矩，（N·m）；——发动机的输出转速，（r/min）；、、——待定系数，1.根据曲线确定出外特性方程首先我们确定待定系数、、，然后再已有的曲线图上选取三个点，即、，、，、，依拉氏插值三项式有:（5-2）最后与（5.1）式联立解出三个待定系数、、。2、按照计算模拟出外特性曲线当我们知道了最大输出功率和该发动机的最大转矩及相应转速的确定值时，发动机的外特性可以用下面公式描述:（5-3）根据公式（5.1）及公式（5.3），可以列出（5-4）5.1.2汽车的行驶方程式整理以上公式得：当时，，又因，所以可以算出：（5-19），公式为：（5-20）3、加速度在水平路面上行驶的专用汽车的加速度的计算公式如下：（5-21）最大加速度可由的极值点求出，令极值点的车速为（5-22）在此种情况下最大加速度可以由以下公式算出：（5-23）5.1.4随车起重运输车整车动力性计算表5-1与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193KW发动机最大功率时的转速2400r/min发动机最大转矩860N·m发动机最大转矩时的转速1500r/min

续表车轮动力半径0.530m车轮滚动半径0.556m主减速比5.571汽车列车迎风面积5.80m2汽车列车总质量(满载)25000Kg表5.2随车起重运输车变速器速比挡位1234567倒挡9.2046.0823.9822.5061.5861.000.8299.059系数、、、和的确定结果如表5-3所列表5-3动力性计算需确定的有关系数名称符号数值发动机外特性修正系数0.90直接挡时传动系效率0.89其它挡时传动系效率0.87空气阻力系数0.564滚动阻力系数0.0110.00022表5-4质量换算系数的计算结果挡位1234567倒挡3.57142.13971.50571.21841.10551.061.05063.49202、确定发动机外特性曲线的数学方程由公式可以计算出：N·m即得发动机外特性的数学方程如下：3、计算各挡位时的系数、、、和的值表5-5各挡位的、、、和的计算结果挡位1－0.55340.60110.4667－2500000.13572－0.19640.33240.2999－2500000.58483－0.63470.12780.1964－2500000.26504－0.14590.59210.1236－2500000.93535－0.54300.20140.7822－2500000.43546－0.13470.64230.5046－2500000.18277－0.69390.17500.4089－2500000.9570倒挡－0.54360.78540.4468－2500000.13044、计算随车起重运输车的最高车速若用、、、和值代入公式（5.13），得最高车速为km/h5、计算最大坡度将最低挡、、、的值代入公式（5.22），得出：将E值代入公式（5-13），可得：随车起重运输车的最大爬坡度为：6、计算最大加速度将各挡的、、的值代入公式（5.23），有：计算结果如表（5.6）所示。表5-6各挡的最大加速度挡位1234567倒挡1.0110.9940.81540.60220.43110.29870.19320.98925.2经济实际的计算在通常情况下，汽车在混凝土或者沥青路上行驶，所以它的百公里耗油量Q可以根据发动机的