1 概述1.1 隨車起重機的概念隨車起重機是指安裝在汽車底盤上,在一定范圍內垂直提升和水平搬運重物的多動作起重機械，又稱隨車吊，屬于物料搬運機械。隨車起重機是安裝在普通載貨汽車上的一種起重設備，主要由穩(wěn)定支腿、回轉基座、吊臂總成、吊鉤等組成。隨車起重機和載貨汽車操縱系統是完全分開的，所以隨車起重機既能夠實現起重作業(yè)，又不影響汽車底盤的載貨運輸。隨車起重機的應用非常廣泛，因其機動靈活等特點，在許多工況下都可代替中小型汽車起重機進行起重作業(yè)，深受廣大用戶的歡迎。1.2 隨車起重機行業(yè)發(fā)展形勢分析國際環(huán)境：近年來，國際工程機械市場需求景氣指數一直向好發(fā)展。2004 年全球工程機械整機銷售額達到 1050 億美元，增長 20%。目前國際市場發(fā)展表現主要特征為：一是制造基地和市場明顯向中國轉移，零部件采購全球化；二是制造商之間重組整合步伐加快；三是大部分企業(yè)變?yōu)楫a品開發(fā)和組裝廠，關鍵零部件均為外包生產采購；四是 100 馬力以下的小型工程機械發(fā)展迅速；五是租賃市場增長很快。據工程機械權威機構英國工程咨詢公司預測，全球未來 4-5 年內將繼續(xù)保持良好的市場發(fā)展環(huán)境。汽車行業(yè)運行狀況。06 年卡車市場在輕微卡市場的帶動下穩(wěn)步增長，而中重卡市場則還礙著去年調整的余威，在翻身路上舉步維艱。今年一季度卡車市場共計產銷 451062 輛和 421211 輛，同比增長 5.37%和 5.5%。其中，3 月份產銷 204014 輛和 207508 輛，同比增長 6.06%和 2.69%，比 2 月份分別增長了 50.86%和 71.15%。從市場上不難看出，國家實施的宏觀調控壓縮基建投資對中重型卡車的影響的確顯著。此外，就是遲遲沒有恢復啟動的汽車消費信貸對商用車市場的制約影響。從銀行角度來說，商用車消費信貸比轎車消費信貸的情況更復雜，風險也更大。但是對于越來越趨于高端、同時售價也越來越昂貴的中重型卡車來說，卡住了信貸的資金流，無疑就是抑制了消費者的消費需求。影響卡車市場的因素就是執(zhí)行不力、屢禁不止的超載超限現象。這種現象的長期存在，始終動搖著用戶對現有公告產品的信任，動搖著用戶對運輸市場長期投入的信任，進而對卡車的銷售直接產生影響。汽車起重機行業(yè)運行狀況。據國內主要汽車起重機生產廠家分析，2006 年汽車起重機市場將呈現小幅下滑的發(fā)展趨勢。其中 8-12 噸等小噸位汽車起重機市場容量將繼續(xù)保持一定的下降速度，這在一定程度上將有利于大噸位隨車起重機的發(fā)展。但據有關人士分析，專業(yè)吊裝行業(yè)的盈利能力相對高于物流行業(yè)，這又是對隨車起重機市場發(fā)展的不利因素。另外，國內隨車起重機行業(yè)起步較晚，目前的產品與同噸位汽車起重機相比，在技術性能上（如臂長、起升高度等等）還有一定的差距，在一定時期內完全取代小噸位汽車起重機還不可能。從國際看，油價的攀升、國外隨車起重機企業(yè)對國內吞并；從國內看，國家宏觀經濟調控的長期持續(xù)、固定資產投資結構的持續(xù)調整、汽車行業(yè)與起重機行業(yè)的低迷、目前隨車起重機行業(yè)存在的不規(guī)范以及隨車起重機企業(yè)間產品同質化、不正當競爭等，對隨車起重機市場的發(fā)展將帶來一定的風險。隨著國家對基礎建設投入的增加，特別是勞動力成本的提高，將給隨車起重機發(fā)展提供一個機會，其發(fā)展的空間將十分廣闊。另一方面，目前我國隨車起重機的底盤銷量只占卡車銷售量的 1‰，而日本隨車起重機底盤銷量占卡車銷量的 25%左右，歐美也在 20%左右,，隨著我國汽車產業(yè)的快速發(fā)展，將給隨車起重機行業(yè)帶來新的發(fā)展機遇。 目前國內隨車吊的產銷量還比較低，從 2001 年到 2003 年產銷量一直在 1200 臺左右徘徊。從 2004 年的 1-9 月，據我分會統計，銷量已經達到了 1262 臺，比 2003 年同期相比，增長了 30%?？梢哉f這個階段是隨車吊增速最快的一個時期。那么與其他工程機械以及汽車起重機相比，要受到宏觀調控的影響還是較小的。工程起重機產品的結構與發(fā)達國家相比，有很大的不同。我國目前仍然是以汽車起重機為主。數據顯示，從日本我們了解到各大機型，例如隨車吊、汽車越野吊和輪胎吊來看，日本隨車吊占 80%、輪胎吊占 1.9%、越野吊占 7.6%、履帶吊占 2.5%，而在我國今年的市場情況看，今年隨車吊占9.8%、汽車吊占 87%、越野輪胎吊占 1.4%、履帶吊占 1.5%。這是我國產品結構的一個縮影。我國隨車起重機的發(fā)展并不火爆的原因有以下兩點。1）、我國隨車吊的起步比較晚，認識度比較低，宣傳力度不大。2）、我國勞動力成本較低，我國物流發(fā)展程度影響我國的產業(yè)政策，對隨車吊的發(fā)展形成了瓶頸。但是我相信隨車吊這一產業(yè)在我國有比較大的發(fā)展空間，是一個非常有前途的產業(yè)。那么隨著我國經濟的發(fā)展，隨車吊市場會逐步的成熟，會以較快的速度來發(fā)展，現在國外的產品在中國的銷售，將有助于提高我國隨車吊產品的檔次，促進市場的繁榮。我相信我們國內的隨車吊市場會有一個比較好的市場前景。最后祝愿韓國廣林特裝車株式會社和北京宇隆偉業(yè)進出口貿易有限公司興旺發(fā)達，事業(yè)有成。1.3 國內隨車起重機行業(yè)發(fā)展的制約因素一、技術水平落后由于我國隨車起重機起步相對較晚，最初是湖南專用汽車制造廠（大漢汽車制造有限公司）引進日本技術開發(fā)了國內的產品。和國外產品相比，還在技術上還存在一定的差距。1.我國隨車起重機現處于初級發(fā)展階段，品種較少，由于中國載貨汽車以 5-8 噸為主，所以國內企業(yè)隨車起重機產品主要集中的 3-8 噸的品種，中小噸位重復較多，至今尚未形成大、中、小完整的系列，年產量只相當于國外一個廠家的生產能力。2.起重力矩小，技術水平低。我國隨車起重機以直臂卷揚為主，受國內汽車底盤的限制，起重力矩小，其他性能指標也一般低于國外先進產品。目前國內企業(yè)對隨車起重機的研究開發(fā)投入很少，液壓系統、控制系統的技術水平也有一定差距。3.安全裝置不齊全，操作不方便。我國隨車起重機僅裝有起升高度限位及平衡閥、溢流閥等一般安全裝置，全部為手動操作。而國外早已將電子技術廣泛運用到隨車起重機上，如帶有微電腦的力矩限制器及防傾翻保護器等，并且已實現了有線與無線遙控。4.功能單一。我國隨車起重機以起重作業(yè)及運輸功能為主，而國外隨車起重機均有多種附具，主要加裝在吊臂頭部，如工作斗、抓斗、高空作業(yè)平臺、各種抓具、夾具、吊籃、螺旋鉆、板叉、裝輪胎機械手、拔樁器等，使隨車起重機具備了一機多用的功能。另外，國外一些廠家進一步開發(fā)了鐵路專用隨車起重機等專用產品。5.外形不美觀。我國隨車起重機設計單調，忽視了和汽車外形的協調，而國外對隨車起重機的著色非常嚴格，不僅在外形和著色上實現和卡車的一體化，還要求和城市的景觀相協調。二、研發(fā)能力薄弱中國企業(yè)還不夠重視隨車起重機的技術開發(fā)投入，沒有哪一個企業(yè)愿意花費大的人力、物力去開發(fā)和培育市場，這導致隨車起重機的應用價值遠未開發(fā)出來。在歐美等發(fā)達國家的企業(yè)視用戶為上帝，不是流于形式，而是通過仔細的市場研究后，對市場將來需求什么產品有一個預測，然后開發(fā)出更加滿足和符合用戶需求的產品來引導和指導市場消費。他們想在用戶的前面、走在用戶的前面，始終處于主動地位。而國內企業(yè)僅僅是被動地跟著用戶走，缺乏市場開拓意識，主動性不強。隨車起重機在產品的研發(fā)方面沒有取得突破性的進展，其原因主要有：國內企業(yè)制造水平和工藝裝備落后，企業(yè)對制造水平、工藝裝備的投入比較少，新的產品就算是設計出來了也制造不出來。應該說，國內企業(yè)對隨車起重機的研發(fā)多數處在產品系列的擴展和功能擴展水平上，產品的研發(fā)同企業(yè)的經濟效益、國內基礎元器件、產品售價、市場需求量等都有密切的關系。三、產業(yè)政策制約隨著行業(yè)不斷發(fā)展，目前隨車起重機統一執(zhí)行汽車公告與“3C”認證管理制度，同時列入特種設備的管理范疇。國家將隨車起重機列入公告管理是一把雙刃劍：一方面，提高了進入門檻，規(guī)范了產品市場秩序，保護了現有的隨車起重機生產廠商的利益；另一方面，它影響了隨車起重機與汽車底盤的組合，阻礙了隨車起重機的發(fā)展，主要體現在：一種規(guī)格的隨車起重機安裝一種載貨汽車必須上一個產品公告和“3C”認證；隨車起重機只能進行新車的改裝；隨車起重機列入特種設備管理，就面臨著多頭管理、重復檢查。從國外該產品的行業(yè)規(guī)范來看，我國實行的政策確實對隨車起重機發(fā)展有一定的制約，因此目前沒有一個廠家會把所有可用于裝配隨車起重機的底盤都拿去完成公告的申報。而檢測過程的煩瑣、檢測費用的昂貴、公告周期的漫長、效率低下、審批批準的不一致性、執(zhí)行部門的隨意性等問題都影響著隨車起重機廠的生產銷售和用戶的使用。四、品牌意識缺失國內隨車起重機企業(yè)宣傳意識普遍淡薄，很多企業(yè)根本不做宣傳或幾乎沒有什么新的宣傳手段。目前很多物流公司對隨車起重機的了解很有限，有的根本不知其為何物。至于市場上目前都有哪些品牌的隨車起重機，就更無從談起了。國內隨車起重機最大的優(yōu)勢就是價格低廉，但隨著國外隨車起重機企業(yè)以合資等方式不斷入侵，國內企業(yè)僅以原有價格優(yōu)勢將難以與之全面抗衡，國內新興的隨車起重機行業(yè)也面臨重新洗牌的局面。目前，全國生產隨車起重機的主要企業(yè)有徐州徐工隨車起重機公司、石家莊煤礦機械廠、湖北程力起重機有限公司等。另外，近年錦州重型機械股份有限公司與韓國廣林特裝車株式會社組建的合資公司開始涉足隨車起重機領域，常林股份有限公司與奧地利的 PALFINGER 公司也將開始合作生產隨車起重機。因此，面對企業(yè)利潤率不斷下降的微利時代，隨車起重機企業(yè)必須選擇差異化競爭謀求生存發(fā)展的空間，搶占市場占有率、擴大利潤空間，而盡快樹立起國內隨車起重機的自有品牌形象也是當務之急。1.4 產品介紹徐工集團 SQ1ZK2Q 隨車提升機具體數據及設計圖如下:吊機型號最大起升質量最大起重力矩推薦功率液壓系統最大流量液壓系統額定壓力油箱容積回轉角度起重機自重安裝空間SQ1ZK2Q 1000 KG 2 T.M 5.05 KW 16L/MIN 20 MPA 20L 全回轉 450KG 550MM2 隨車起重裝置設計的可行性分析及方案確定2.1 可行性分析可行性研究是運用多種學科的知識，尋求使投資項目達到最好經濟效益的綜合研究方法。它的任務是以市場為前提，以技術為手段，以經濟效益為最終目標，對擬建的投資項目，在投資前期，系統地論證該項目的必要性、可行性、有效性和合理性，做出對項目可行性的評價?？偨Y為三點：技術適用性、經濟合理性、建設上的可能性。在設計隨車起重機之前，有必要對其設計可行性進行一定的分析，鑒于所學知識所限，下面僅對技術可行性和經濟可行性進行簡單的說明。2.1.1 技術可行性的分析我國自古就有借助實物來提升物體的起重機的雛形。經過了很長時期的發(fā)展，我國的起重機行業(yè)有了長足的發(fā)展，起重機的種類日益繁多，再借助不斷發(fā)展的新興科學技術手段，各種各樣的起重機能夠滿足不同場合的需求，以最少的經濟投入實現最大的使用價值。世界上其它國家的起重機行業(yè)也發(fā)展極其迅速，其中以歐洲和日本為主。我國隨車起重機行業(yè)起步于上世紀 70 年代，在多種起重機不斷發(fā)展更新的基礎上，于近十年內有了長足的進步。隨著我國加入 WTO，各種新技術不斷涌入，我們也不斷借鑒了他國起重機設計制造的先進經驗，用于彌補自身起重機行業(yè)發(fā)展的不足，起到了很好的效果。 我國隨車起重機正朝著大型化、多功能化和智能化的方向發(fā)展。安裝隨車起重機的底盤已不再局限于箱式貨車底盤，越來越多的重型平板車也安裝了大噸位隨車起重機，以滿足其自裝卸大型貨物的需要。隨車起重機的作業(yè)裝置也不再局限于吊鉤，各種高空作業(yè)平臺、抓具、夾具、吊籃、螺旋鉆、板叉、裝輪胎機械手、拔樁器等已逐漸被采用。隨著隨車起重機的噸位越來越大，對安全控制、操作方便舒適性的要求也越來越高，智能化也已被提上日程。 徐州徐工隨車起重機有限公司在消化吸收國外先進技術的基礎上生產SQ 系列伸縮臂式、折疊臂式隨車起重機，并于 2005 年在行業(yè)內率先推出第二代隨車起重機產品，產品技術目前處于行業(yè)領先水平，特別在結構設計、人機工程、產品配套、汽車大梁保護等方面引領行業(yè)發(fā)展。其產品批量出口非洲、南美、東南亞、中東等國家和地區(qū)。近兩年來，依靠技術創(chuàng)新取得了較快發(fā)展，以 33%的市場占有率在國內處于領先地位，成為我國隨車起重機行業(yè)的后起之秀。不僅為整個單位創(chuàng)利豐厚，也為我國乃至全世界積累了起重機設計、制造和生產的寶貴經驗?？偨Y多家企業(yè)，可見我國隨車起重機在技術方面有如下性能優(yōu)勢：① 整機性能：由于先進技術和新材料的應用，同種型號的產品，整機重量要輕 20%左右。隨著結構分析應用和先進設備的使用，結構形式更加合理； ② 高性能、高可靠性的配套件，選擇余地大、適應性好,性能得到充分發(fā)揮；③ 電液比例控制系統和智能控制顯示系統的推廣應用； ④ 操作更方便、舒適、安全，保護裝置更加完善； ⑤ 向吊重量適中、起升高度、幅度相當的中小噸位方向發(fā)展。雖然隨車起重機有不少的技術優(yōu)勢，但也不能將我國隨車起重機目前的不足之處視而不見，其中有如下不足的方面：① 品種少、產量低。② 起重力矩小，技術水平低。③ 安全裝置不齊全，操作不方便。④ 功能單一。⑤ 外形不美觀。由以上可見，在隨車起重機的技術方面，我們需要不斷的改進和創(chuàng)新，我國及世界其他國家都日趨成熟和完善，發(fā)展起來有了強有力的技術基礎，遇到的技術障礙也相應地容易消除。基于以上各點，本次論文也有了繼續(xù)深入的必要，在隨車起重機大量參考資料的基礎上，才得以飽滿充實，而不會顯得空洞無力。2.1.2 經濟可行性的分析以前，建筑施工單位較常采用大型的起重設備，例如：橋式起重機、龍門起重機、塔式起重機等大型起重設備。購買時花費大量的財力，施工時不僅體積龐大，占用太多的空間，而且在運行中要花費大量的人力和油耗，即便以上幾點都不成大問題，也很難滿足工程上的特定要求，很難高效的完成限期的工作。而隨車起重機恰恰彌補了這一系列的不足，它體積小，重量輕，耗油量小，使用起來更加地靈活方便，購買時的成本僅是那些大型起重機的幾分之一，甚至是十幾分之一，大大降低了總成本，從而使企業(yè)的經濟效益得到了保障。在市場上，隨車起重機 2005 年 1-10 月已銷售 1483 臺，同比增長7.3%。上半年由于有關標準的變化，一大批隨車起重機產品更換底盤，影響了生產和銷售。徐州徐工隨車起重機有限公司是我國最大的隨車起重機生產企業(yè)，1-10 月已銷售隨車起重機 494 臺，市場占有率約 33%。合資企業(yè)廣林特裝車( 錦州) 有限公司銷售隨車起重機 100 臺，已打開了國內市場。國外隨車起重機在起重機產品中占的比例很大，我國目前僅占 10%，可以預見隨車起重機的發(fā)展空間是很大的。從技術和經濟上進行可行性分析能夠看出，有條件也有必要對現今的隨車起重機進行改造和創(chuàng)新，尤其是對隨車起重機上的隨車起重裝置進行進一步的更新勢在必行。下面就從隨車起重機的方案著手，對其進行具體的設計改造。2.2 隨車起重裝置方案確定隨車起重裝置（如圖 2-1）是安放在載貨汽車上面的一種附加起重設備。圖 2-1 隨車起重裝置外形圖它屬于臂架型起重裝置，其運行支承裝置采用汽輪胎，可以在無軌路面上行駛，與其他起重裝置比較，隨車起重裝置把起重和運輸功能結合起來，不僅節(jié)省勞動力，而且節(jié)約能源、減少費用，也由于設計和制造隨車起重裝置技術的進步，使其生產有了較大的發(fā)展。它主要服務于港口、機場、1265431.起 重 汽 車 2起 升 機 構 3.起 重 臂 4變 幅 油 缸 5.回 轉 機 構 6液 壓 系 統建筑工程、橋梁、隧道工程和國防工程等，是國民經濟建設中必不可少的一種高效、快捷、方便的裝卸機械。隨車起重裝置在搬運物料時，經歷上料、運送、卸料和回到原處的一系列過程，有時運轉，有時停轉，是一種間歇動作的機械。 它通常由四部分構成：工作機構、金屬機構、動力裝置與控制系統。工作機構指機械傳動部分，常見的有：起升機構、運行機構、回轉機構和變幅機構。它們是為了實現起重裝置不同運動要求而設置的，依靠這四個機構的復合運動，可以使起重裝置在所需的任何指定位置進行上料和卸料。由于設計時間和必要性的限制，此次設計僅就起升機構、回轉機構和變幅機構進行設計，對其進行分析與計算。2.2.1 起升機構圖 2-2 起升機構起升機構用于實現貨物的升降，它是任何起重裝置必不可少的部分，是起重裝置中最重要、最基礎、最核心的部分。起升機構工作的好壞，直接影響到整臺起重裝置的工作性能。起升機構（如圖 2-2）主要由取物裝置、鋼絲繩卷繞系統、制動裝置、減速裝置、驅動裝置以及安全裝置等部分。其中不少零件采用標準通用零件。123451.液 壓 馬 達 2減 速 機 3.棘 輪 停 止 器 4卷 筒 5.鋼 絲 繩從發(fā)動機到各工作裝置間的動力傳動，有機械傳動、電力傳動和液壓傳動三種形式。機械傳動的傳動零件都是剛體，傳動可靠，效率高，但整個傳動裝置復雜、笨重。電力傳動型式中的機械零件數量少，總體布置方便，操縱輕便，調速性好。但整個傳動裝置需要電動機數量多，重量大，價格貴。液壓傳動調速方便，傳動平穩(wěn)，操縱方便，結構簡單，重量輕。但傳動效率較低。但對于隨車起重機來說是較合適的傳動類型。故起升結構采用液壓馬達—減速機—卷筒的傳動方案。電動機通過聯軸器同傳動效率較高的漸開線圓柱齒輪減速器相連接，減速器的輸出軸上裝有卷筒，它通過鋼絲繩和吊鉤相聯。這種結構緊湊、易于實現。起升時，馬達逆時針旋轉，摩擦片被松開，卷筒順時針旋轉放下貨物；制動時，馬達停止旋轉，卷筒依靠自重順時針旋轉，使二級齒輪軸順時針旋轉，摩擦片被壓緊，棘爪頂住棘輪，卷筒停止轉動，重物懸吊不動。吊鉤的升降靠馬達改變轉向來實現。2.2.2 回轉機構回轉機構（如圖 2-3）是使起重裝置的回轉部分相對于非回轉部分實現回轉的裝置?；剞D機構包括回轉支承裝置和回轉驅動裝置?；剞D支承裝置為圖 2-3 起升機構起重機的回轉部分提供穩(wěn)固的支撐，并將來自回轉部分的載荷傳遞給基礎構件。回轉驅動裝置的作用是繞起重機的垂直軸線在水平平面內沿圓弧弧線移物品。當起升、變幅和回轉三個機構配合動作時，就可以把所起3121.回 轉 支 承 2蝸 輪 蝸 桿 減 速 機 3.液 壓 馬 達吊的貨物在起重機幅度所能達到的范圍內任意移動，從而擴大了作業(yè)范圍。此次設計采用滾動軸承式單排四點接觸式回轉支承裝置。它由兩個座圈組成，結構簡單，重量輕，尺寸小，能同時承受軸向力、徑向力和傾覆力矩。此次設計采用液壓馬達驅動，由于低速大扭矩馬達成本高，使用可靠性不如高速液壓馬達，且其結構緊湊，所以，設計采用：高速液壓馬達--蝸輪蝸桿減速機--小齒輪 --回轉支承。液壓驅動的小起重量的起重裝置，通過液壓回路和換向閥的相應機能，可以使回轉機構不裝制動器，同時保證回轉部分在任意位置上停止并避免沖擊。2.2.3 變幅機構 變幅機構用以改變從取物裝置中心線到起重機回轉中心線之間的水平距離。其主要部分是起重臂。起重臂是隨車起重裝置的主要受力構件，吊臂的設計合理與否，直接影響隨車起重裝置的承載能力、整機穩(wěn)定性和自重。另外為了能給人以安全、穩(wěn)定、可靠的感覺，吊臂界面的選擇與外觀設計都要合理。臂的形式有直臂式和折臂式兩種。直臂有良好的通過性，它適用于中小噸位輪式的起重裝置。箱形結構制造簡單，具有良好的抗彎和抗扭等優(yōu)點。伸縮油缸與前置式變幅油缸相結合，使臂架受力合理，變幅范圍更大。在此選用伸縮式直臂箱形結構。3 起升機構的設計起升機構是用來使貨物提升或下降的機構,是隨車起重機中最基本的機構。起升機構通常包括：去污裝置、鋼絲繩卷繞系統、制動裝置、減速裝置、驅動裝置以及安全裝置等部分，其中不少零件采用標準通用零件。3.1 起升機構的傳動方案此設計中采用液壓起升機構。起升機構的簡圖如下：1.高速油馬達 2.一級閉式齒輪傳動 3.棘輪停止器4.輸出小齒輪 5.開式大齒輪 6.卷筒 7.鋼絲繩 8.吊鉤圖 3-1 起升機構簡圖液壓馬達的轉速通過減速機傳遞給卷筒,驅動卷筒旋轉,吊鉤升降，繼而實現提升或放下重物。卷筒的正反方向轉動通過改變馬達的旋轉方向實現，而運行機構的停止或使貨物處于懸吊狀態(tài)是依靠棘輪停止器來實現的。3.2 起升機構基本參數計算設定起升參數：額定起重量 Q=5000Kg=50000N起升速度 V 升 ＝15m/min起升高度 h=8m使用場合和工作要求：中小噸位，行駛速度高，機動性好，可根據工作需要變更工作地點，投入使用時間短，結構簡單。3.2.1 起升速度由已知得 V 升 ＝15m/min3.2.2 鋼絲繩速度V 繩 ＝V 升×ɑa—滑輪組倍率 ,取 4V 繩 ＝60 m/min3.2.3 卷筒速度（按纏繞時第三層計算）：n 卷 ＝V 繩 ／[（D+d）×π ]= =112.4 r/min?????1063D—卷筒直徑 D—鋼絲繩直徑3.2.4 初步選定減速比i＝26.69，則馬達轉速n 馬 ＝n 卷 ×i＝112.4×26.69＝3000 r/min3.2.5 卷筒扭矩（按最大計算）M 卷 ＝S ×[D＋6×d]／[2×η 卷 ]S—鋼絲繩單繩拉力η 卷 —卷筒的效率 0.98M 卷 =12820.5×[(160+6×10)×10-3]／2×0.98＝1439 Nm3.2.6 馬達扭矩M 馬 =M 卷 ／(i×η)η=η 卷 ×η 軸承 3×η 開齒 ×η 閉齒η 卷 —卷筒效率η 軸承 —軸承傳動效率η 開齒 —開式齒輪傳動效率η 閉齒 —閉式齒輪傳動效率η=0.98 ×0.993×0.94×0.99M = ＝60.6Nm 由馬達轉速、扭矩選用馬 89.06214?馬達 M-MFB20-US排量 qm=21.10ml/r轉速 100r/min~3200r/min最大輸出扭矩 64N/min3.2.7 油泵的容量Q= mqn??馬n 馬 —馬達轉速q —馬達排量η 馬容 —馬達容積效率Q= ＝65937.5 ml/min96.0123?3.2.8 重物提升功率N 重 =V 升 ×Q 起 =15×5000×6.8／60＝8.5kw3.2.9 油泵驅動功率N 泵 =N 重 ／ηη=η 卷 ×η 輪組 ×η 減 ×η 馬總 ×η 泵總η 卷 —卷筒效率η 輪組 —滑輪組效率η 輪 —導向輪效率η 減 —減速機效率η 馬總 —馬達總效率η 泵總 —油泵總效率η=0.98 ×0.95×0.96×0.94×0.87×0.8＝0.585N 泵 = ＝ 18.31 kw58.0713.2.10 發(fā)動機轉速n 發(fā) =2600r/min3.2.11 泵的排量q = = ＝27.27 ml/rm容發(fā) ??nQ93.02657Q —油泵容量 65937.5ml/minη 容 —容積效率 0.93由泵的排量、驅動功率選用：泵 CB-B-32排量 qm=32ml/r3.3 鋼絲繩的設計鋼絲繩是隨車起重機的重要零件之一。它具有強度高、自重輕、運行平穩(wěn)、彈性較好，極少驟然斷裂等優(yōu)點。因此被廣泛用于起升機構、變幅機構，也用于牽引及回轉機構中。3.3.1 鋼絲繩結構形式的選擇鋼絲繩根據不同的分法有多種具體種類。其中，按鋼絲捻成股和股捻成繩的方向分為：同向捻——它是指絲在股中的捻向與股在繩中的捻向相同。這種繩撓性好、表面光滑、鋼絲繩磨損小，但它有自行扭轉和松散的特點，當自由懸掛重物在繩索一端時，會使重物在空中打轉，所以起升機構中不宜采用。交互捻——它的特點是絲在股中的捻向與股在繩中的捻向相反，使繩和股自行松散的趨勢相反，互相抵消，克服了同向捻繩的缺點?；旌夏怼@種繩是由兩種相反捻向的股捻成，即一半同向捻，一半交互捻，此種繩制造工藝復雜，很少采用。根據鋼絲繩的構造,結合隨車起重機的使用條件和要求(如撓性,耐磨性,抗高溫,抗橫向拉力和防腐蝕性等),選擇中間有合成纖維芯、交互捻鋼絲繩。3.3.2 鋼絲繩直徑的計算下面用 C 值法選擇鋼絲繩的直徑，即根據鋼絲繩所受的最大工作靜拉力和鋼絲繩的抗拉強度來確定鋼絲繩的直徑。 d = c s式中，d—鋼絲繩最小直徑（mm）C—選擇系數，它的取值與機構工作級別和鋼絲繩抗拉強度有關S—鋼絲繩最大工作靜拉力(N)，算得為 12820.5N⑴ 計算 cc = bwkn???4式中， d—鋼絲繩最小直徑（mm）c—選擇系數。它的取值與機構工作級別和鋼絲繩抗拉強度有關Smax—鋼絲繩最大工作靜拉力(N)，算得為 12820.5Nw—鋼絲繩充滿系數，為繩斷面積與毛面積之比，為 0.46n—安全系數 由工作級別（M4）選取 4.5k—鋼絲繩繞制折減系數，選 0.82 σ b—鋼絲繩的抗拉強度，選 1850MPac = ?46.01852.?c=0.0906⑵ 計算 ss = Qα×ηs—最大單繩拉力 （N）Q—起升重量，50000Na—滑輪組倍率 ,4η—滑輪組效率,0.975得 s=12820.5N⑶ 計算 dd = 0.0906× ≈10.26mm5.1280查標準圓整選取：鋼絲繩6 9370-11-1850-特-光-右交 GB1102-74 ?鋼絲繩在使用時需要與其他承載零件連接以傳遞載荷。本設計采用楔形套筒法，查取選用：楔 11#GB5973-86 HT200楔套 11#GB5973-86 ZG200楔形接頭 11#GB5973-86 ZG270-5003.3.3 鋼絲繩使用注意要延長鋼絲繩的壽命,在設計與使用中應考慮以下因素：A 提高安全系統 n，可降低鋼絲繩的應力；B 選用較大的彎曲比（卷筒或滑輪直徑比鋼絲繩直徑），使鋼絲繩避免過分地彎曲，以減少鋼絲繩的彎曲應力。但也不能太大，以免使整個機構尺寸增大；C 卷筒與滑輪的材料硬度要適中，硬度過高或過低都會影響鋼絲繩壽命；D 減小鋼絲繩的彎折次數，即不要使鋼絲繩通過太多的滑輪（選用滑輪型式與倍率時予以考慮），尤其要避免反向彎折次數，因為反向彎折的破壞作用比同向彎折大，會降低鋼絲繩的壽命；E 鋼絲繩的維護保養(yǎng)，應定期潤滑防止銹蝕，成卷鋼絲繩開卷時應避免打結扭曲，切斷時應有防止繩股松散的措施。3.4 吊鉤的設計3.4.1 選材吊鉤組通常由鉤頭、吊鉤螺母、推力軸承、橫梁、滑輪和拉板等零件組成。吊鉤經常受貨載沖擊，為保證吊鉤工作的安全性，盡量避免人身及設備事故，故應要求吊鉤無突然斷裂的危險，重量要盡量輕，有足夠的強度，本次設計中采用 DG20Mn，并主要針對橫梁進行設計計算。3.4.2 構造采用鍛造的單鉤，制造與使用方便，梯形斷面，受力情況合理。選取鉤號 LYD6-MGB10051.5 強度等級 M6。3.4.3 吊鉤掛架采用長型號鉤組，吊鉤支承在單獨的滑輪軸上。為了便于工作，吊鉤應能繞垂直軸線和水平軸線旋律，為此吊鉤螺母與橫梁之間采用止推軸承，吊鉤尾部的螺母壓在其上。吊鉤橫梁的軸端與定軸擋板相配處形成環(huán)形槽，容許橫梁轉動。推力球軸承選：GB301-84.8310校核： C0=S0×P0﹤C 0aS0 —安全系數，取 2P0 —對 a=90°的推力軸承 P0a=Q=50000NC0a—為 126KNC0=2×50000=100 KN﹤C 0a =126KN 合格3.4.4 橫梁只受彎矩，不受轉矩的心軸，采用 45 鋼R = =25000 Na250Mc=Ra× =25000× =18500 Nml2 248.1W= ??43aD???其中， = = =0.4167adD50120W= (1－0.4167 4)=1644493?σ= = =112.5 N/mm ＜275 N/mm ＝ 合MW 16985022???格h=30mm ， ＝35 N/mm???2b = =35.71mm 取 40mmmin??hs433053.5 卷筒的設計卷筒是在起升機構中用來卷繞繩索并傳遞動力的轉動件。3.5.1 卷筒的種類的選擇卷筒按繞繩的層次分為單層繞卷筒和多層繞卷筒。單層繞卷筒表面通常切出螺旋槽，鋼絲繩依次卷繞在槽內，使繩索與卷筒接觸面積增大，單位壓力降低。因為繩槽節(jié)距大于鋼絲繩直徑，所以避免了鋼絲繩之間的相互摩擦，從而延長了鋼絲繩的使用壽命。多層繞卷筒用于起升高度很大，而卷筒長度又受限制的情況，如汽車起重機。它的主要缺點是內層鋼絲繩受到外層鋼絲繩的擠壓，在卷繞過程中相鄰繩圈之間有摩擦，使繩索壽命降低。此外，在繩索拉力不變時，載荷力矩隨卷筒上繩索層數的不同而變化，造成載荷力矩不穩(wěn)定。為改善鋼絲繩在卷筒上的接觸狀態(tài)，提高繩索的壽命，采用切螺旋槽的多層繞卷筒。起重機大多采用多層繞卷筒，其容繩量大。隨著起升高度的增加。起升機構中卷筒的繞繩量相應增加。采用尺寸較小的多層繞卷筒對小機構尺寸是很有利的。其表面做成螺旋繩槽，兩邊有側板以防鋼絲脫出，二級減速大齒輪與卷旋繩槽，兩邊有側板以防鋼絲繩脫出，二級減速大齒輪與卷筒連接在一起。3.5.2 卷筒的主要尺寸的確定⑴卷筒直徑 D卷筒直徑的大小影響鋼絲繩的彎曲程度。為確保鋼絲繩的壽命，卷筒直徑不能太小。按《起重機設計規(guī)范》規(guī)定，卷筒的最小卷繞直徑：Domin = hd (mm)=16×10=160mm卷筒的槽底直徑（即卷筒名義直徑）D 為：D ≥ Domin - d = (h-1)d (mm)=150mm式中，D—卷筒槽底直徑（mm）Domin—按鋼絲繩中心計算的卷筒最小卷繞直徑 (mm)H—與機構工作級別和鋼絲繩有關的系數 ,查得為 16d—鋼絲繩直徑(mm),10mm算得：卷筒名義直徑 D= 160mm ⑵卷筒長度 LL=1.1 )(ndDa???n—卷繞層數 N=5a—滑輪組倍率 a=4D—卷筒直徑 mmH—起升高度 10md—鋼絲繩直徑 10mmL=1.1× =133.45mm)1056(14.3??⑶卷筒厚度 δ本卷筒為鋼卷筒 ZG230-450，可由經驗公式確定 δ≈d，考慮到工藝要求，取 15mm。 I圖 3-2 卷筒示意圖⑷卷筒強度校核最大拉力為 Smax 的鋼絲繩繞上卷筒后，把卷筒箍緊，使卷筒產生壓縮、彎曲和扭轉應力，其中壓縮應力 最大，當 L 3D 時，彎曲和扭轉的合成1??應力不超過壓縮應力的 30%，因此彎曲和扭轉應力可忽略。=A1???yPs???maxA—原與卷筒層數有關的系數，取 2S —鋼絲繩最大拉力 12820.5NmaxP—卷筒節(jié)距 11.5mmδ—卷筒厚度 15mm[σ y]—許用壓應力 = ，其中 σ s=230N/mm25.1s?[σ y]=153 N/mm2σ 1=2× ≈149 N/mm 2.580?σ 1＜ [σ y] 合格3.6 滑輪組的設計滑輪組是改變力和速度的滑輪、繩索系統。它一般作為起升機構的一個組成部分，但也可以單獨作為起重裝置使用。3.6.1 滑輪組的種類選用滑輪組按其構造型式可分為單聯滑輪組和雙聯滑輪組兩種。單聯滑輪組的特點是繞入卷筒的鋼絲繩為一根，其構造簡單，重量輕。雙聯滑輪組的特點是繞入卷筒的繩索是兩根。它相當于兩個相同單聯滑輪組的組合裝置。此設計中，采用 HT150，工藝性好，易于加工、價廉，對鋼絲繩壽命有利。采用單聯滑輪組，它結合導向滑輪使用，這樣可以用較小的拉力吊起較重的物品。3.6.2 滑輪組的倍率的選擇隨車起重機屬于中小噸位起重機，起重量 P≤5t,由滑輪組倍率表選取滑輪組倍率 a=4。3.6.3 滑輪組繩索最大靜拉力計算設定起升載荷為 Q=50000N，設定為滾動軸承型式，則由表《鋼絲繩滑輪組效率》查得：單個滑輪效率為 0.98滑輪組效率為 0.975由公式 S = Qα×ηS—最大單繩拉力 （N ）Q—起升重量，50000Na—滑輪組倍率， 4η—滑輪組效率 0.975得鋼絲繩最大工作靜拉力：S=12820.5N3.6.4 滑輪直徑的計算為了提高繩的壽命，必須降低繩經過滑輪時的彎曲應力的擠壓應力，因此滑輪直徑不能過小。D （h－1） ×d?d—鋼絲繩直徑h—與機構工作級別和鋼絲繩有關的系數D （18－1） ×10?D≥170mm采用繩槽斷面5.5－2ZBJ80006.1-873.6.5 繩最大偏角的計算圖 3-3 繩偏角示意圖鋼絲繩進出滑輪繩槽的偏斜角不能過大，否則增加鋼絲繩阻力，加快鋼絲繩和滑輪的磨損，嚴重時，還可能使鋼絲繩跳槽。因此一般情況下 γ 0=4~6 ，取 5°。本設計取繩槽兩側面夾角 2β=35 ~45 ，取 45°。? ?3.6.6 滑輪軸設計采用 45 鋼，滑輪組工作時只承受彎矩，是心軸。RA= 1483762???SS= = 38462N)2(5.0RB= 6×S－R A = 6×12820.5－38462 = 38461NMC= RA×74－2×S ×42 = 38462×74－2×12820.5×42 =1769Nm[σ]對固定心軸，載荷無變化時d=21.68????M3其中，「σ」＝95 N/mm 2d=21.68 圓整 d=57mm ?9517633.6.7 滑輪軸承的設計與校核各軸承受力相同均勻為 2S=25641N，選用軸承圓柱滾子 32511E，校核：L = （其中 =93500N）h滑 輪n?601310???????pfCtrr= 31025.97??????=7339h 合格3.7 減速器的設計起升結構的減速器傳動采用一級懸掛閉式減速器與一級開式齒輪傳動相結合。為了減小尺寸、節(jié)省材料、延長齒輪壽命，本設計采用硬齒面。3.7.1 總傳動比及其分配⑴總傳動比已知馬達轉速及卷筒轉速，所以總傳動比為i= = ＝26.69卷馬n4.1230⑵傳動比分配傳動比分配的合理，傳動系統結構緊湊、重量輕、成本低，潤滑條件好。由 i1=(1.3~1.4)i2 取 i1=1.3i2 ，得： i1＝5.89i2＝4.5313.7.2 傳動裝置的運動參數計算從減速器的高速軸開始各軸命名為Ⅰ軸、Ⅱ軸、Ⅲ軸。⑴ 各軸轉速計算第Ⅰ軸轉速 =3000r/minIn第Ⅱ軸轉速 = ＝ ＝509 r/minIni189.530第Ⅲ軸轉速 = ＝112.3 r/minI.42?I⑵ 各軸功率計算馬達功率：＝19.04 Kw636105.9105.9???馬馬馬 nTp第Ⅰ軸功率： PⅠ =P 馬 ×η 軸承 =19.04×0.99=18.85 Kw第Ⅱ軸功率： PⅡ =PⅠ ×η 閉齒 =18.85×0.99×0.99=18.47 Kw第Ⅲ軸功率： PⅢ =PⅡ ×η 開齒 ×η 軸承 ×η 卷 ×軸承=18.47×0.96×0.99×0.99×0.975=16.94 Kw⑶ 各軸扭矩計算第Ⅰ軸扭矩：T Ⅰ =9.55×106× =9. 55×106 =60006 NmmInp3085.1?第Ⅱ軸扭矩：T Ⅱ =9.55×106× =9.55×106 = 346539 NmmIP947.第Ⅲ軸扭矩：T Ⅲ =9.55×106× =9.55×106 =1440579 NmmInp3.12?3.7.3 齒輪設計⑴ Ⅰ級齒輪傳動設計① 齒輪材料、熱處理、齒面硬度、精度等級及齒的選用本設計采用硬齒面，采用輪齒彎曲疲勞強度進行設計計算，再進行接觸疲勞強度驗算。由于配對小齒輪齒根薄弱，彎曲應力也較大，且應力循環(huán)次數多，所以小齒輪的強度比大齒輪的硬度高些。小齒輪 20CrMnTi 滲碳淬火大齒輪 40Cr 表面淬火由于采用淬火，齒輪變形小，不易摩削，所以采用 8 級精度。小齒輪數 Z1 在推薦值 20~40 中選取 Z1 =23大齒輪數 Z2：Z2=Z1×i=23×5.89=135齒數比 μ= = =5.8735傳動比誤差 Δμ= =0.0034＜0.05 合格89.57?② 齒根彎曲疲勞強度設計計算m FpdasZYTK?????213m—模數T1—小輪轉矩 60006 Nmmψ d—齒寬系數查表得 0.5K—載荷系數K=KA×Kν ×Kβ ×Kα—使用系數查表得 1—動截荷系數，查表估為 1.14V—齒向載荷分布系數，查表為 1.13?KKα —齒間載荷分配系數，查表為 1.05則載荷初值 Kt=1×1.14×1.13×1.05=1.353—應力修正系數，查圖得saY=1.56； =1.8212saY—齒形系數，查圖得：FaYFa1=2.78；Y Fa2=2.18—重合度由式?=[1.88-3.2（1/Z 1+1/Z2）]a=[1.88-3.2×( + )]35=1.718=0.25+0.75/ ?Ya?=0.25+ 718.50=0.687=Fp?limSNSTY?—彎曲疲勞極限li查圖得，雙向傳動乘以 0.7=920×0.7=644Mpa1limF?=760×0.7=532Mpa2li—彎曲最小安全系數，為 1.4limFSYST—試驗齒輪應力修正系數，為 2YN—彎曲壽命系數 按每天工作 8 小時，每年 300 天，預期壽命 10 年計算：N1=60×n1×j× nL=60×3000×1×10×300×8=4.32×109N2= = 4.32×109／5.87 = 7.36×10 8N1μYN1=YN2=1查圖得：= ×2×1=920Mpa1Fp?6441.4= ×2×1=760Mpa2Fp5321.4則 = =0.00471pSaY??92056.78=0.005276082.12??FpSaY?小齒輪的大，按小齒輪估算： 2335.06871??m29.查表得：第一系列圓整考慮到傳遞動力的模數一般大于 1.5~2， 取 m=2mm， d=m×z=2×23=46mm。③ 驗算齒面接觸疲勞強度σ H=ZH×Zε ×ZE× ?????21dbTK小輪圓周速率：V= = =7.22 m/s106?dn?0643Kv—動載荷系數，1.15 由 ν×Z 1／100= =1.661 2.7K—載荷系數 K= =1.3651.353×1.151.14ZH—節(jié)點區(qū)域系數，查圖得 2.4 Zε —重合度系數Zε = =0.872378.4??a?大齒輪齒寬 b=ψ d×d1=0.5×46=23mm 為了保證足夠的齒寬接觸,補償軸向安裝誤差,大齒輪齒寬 b1=b+(5~10)=30mmZE—彈性系數 ,查表得 195 N/mm2[σ H]—許用接觸應力 [σ H]=σ Hlim×ZN×ZW/SHlimZW—硬化系數均勻硬齒面,為 1SHlim——接觸最小安全系數，為 1σ Hlim—接觸疲勞極限，查圖得：