SQ6.3噸隨車起重機(jī)設(shè)計(jì),SQ6.3噸隨車起重機(jī)設(shè)計(jì),sq6,噸隨車,起重機(jī),設(shè)計(jì) 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院2013屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 隨車起重機(jī)屬于臂架型起重裝置，集起重和運(yùn)輸于一體，結(jié)構(gòu)緊湊、易于操作，不僅節(jié)省勞動力，而且極大的降低了工作強(qiáng)度、提高了工作效率。廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、港口和倉庫中。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)在對隨車起重機(jī)進(jìn)行調(diào)研和可行性分析的基礎(chǔ)上，從力學(xué)角度，對6.3噸隨車起重裝置的起升機(jī)構(gòu)變幅機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了具體設(shè)計(jì)。 所設(shè)計(jì)的起升機(jī)構(gòu)包括液壓馬達(dá)、減速機(jī)、棘輪停止器和卷筒幾部分。減速機(jī)用來降低液壓馬達(dá)驅(qū)動速度，根據(jù)變速比，確定了其具體型號。卷筒用于繞進(jìn)或放出鋼絲繩，根據(jù)工作條件和起重量，對卷筒和鋼絲繩的具體規(guī)格進(jìn)行了設(shè)計(jì)。棘輪停止器用來防止逆轉(zhuǎn)，根據(jù)所受的彎矩和壓力，對其進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 變幅機(jī)構(gòu)用來改變起重機(jī)幅度，包括臂架系統(tǒng)和變幅傳動系統(tǒng)。本文中，采用了伸縮式、箱形結(jié)構(gòu)。箱形結(jié)構(gòu)內(nèi)裝有伸縮油缸，起重裝置的變幅可通過液壓缸實(shí)現(xiàn)。 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)支承裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，并采用渦輪旋桿減速機(jī)和液壓馬達(dá)。這種結(jié)構(gòu)自重輕，受力合理，運(yùn)行平穩(wěn)。 關(guān)鍵詞：隨車起重機(jī)；起升機(jī)構(gòu)；變幅機(jī)構(gòu)；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；吊臂 ABSTRACT Truck Mounted Crane (TMC) belongs to boom-crane. Combining the advantages of booming and transporting together, it has the features of compact structure and easy operation，not only saves the labor force, but also decreases the labor intensity and increases the efficiency of working. It is widely used in traffic transportation, docks and warehouses. In this paper, based on the investigation and feasibility analysis of TMC, the winch mechanism, the arm-changing mechanism and the swing mechanism of the TMC 6.3T were designed from the mechanics angle. The winch mechanism consists of hydraulic motor, decelerating machine, ratchet wheel stopping machine and reel. Decelerating machine lowers the speed of the hydraulic motor for driving, and its size was defined according to the ratio of the speed variety. The reel is to wind or unwind the load hoisting wire rope. The sizes of the reel and the wire rope were designed according to the work condition and the rise weight. Ratchet wheel stop is used to stop the converse motion, and it was decided by the pressure the gear bears. The arm-changing mechanism is the system that changes the arm range of the boom-crane. It includes the arm system and the arm-changing moving system. In this paper, flexible arm type and box form structure were used. Cylinder bodies are fitted on the boom. The working range of TMC can be realized by the extension or retraction of the cylinder body. The swing mechanism contains swing bearing and swing driver. Bearings, worm-and-wheel steering gear and hydraulic motor were adopted. This structure has the advantages of light weight, reliable force and smooth action. Key words: Truck Mounted Crane; Winch mechanism; Arm-changing mechanism; Swing mechanism; Boom 目 錄 1 概述........................... ......................................................................................1 1.1起重機(jī)的概念 1 1.2隨車起重機(jī)行業(yè)發(fā)展形勢分析 1 1.3國內(nèi)隨車提升機(jī)行業(yè)發(fā)展的制約因素 3 1.4產(chǎn)品介紹 4 2 隨車起重裝置設(shè)計(jì)的可行性分析及方案確定 7 2.1可行性分析 8 2.2隨車起重裝置方案確定 10 3 起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 13 3.1起升機(jī)構(gòu)的傳動方案 14 3.2起升機(jī)構(gòu)基本參數(shù)計(jì)算 14 3.3鋼絲繩的設(shè)計(jì) 17 3.4吊鉤的設(shè)計(jì) 18 3.5卷筒的設(shè)計(jì) 20 3.6滑輪組的設(shè)計(jì) 23 3.7減速器的設(shè)計(jì) 23 4 變幅機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 43 4.1三鉸點(diǎn)設(shè)計(jì) 43 4.2起重臂設(shè)計(jì) 44 4.3變幅油缸的選用 48 5 回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 49 5.1回轉(zhuǎn)支承的選用 49 5.2回轉(zhuǎn)減速機(jī)的選用 51 5.3支腿反力計(jì)算 52 6 結(jié)論 53 參考文獻(xiàn) 54 致 謝 55 1 概述 1.1隨車起重機(jī)的概念 隨車起重機(jī)是指安裝在汽車底盤上,在一定范圍內(nèi)垂直提升和水平搬運(yùn)重物的多動作起重機(jī)械，又稱隨車吊，屬于物料搬運(yùn)機(jī)械。 隨車起重機(jī)是安裝在普通載貨汽車上的一種起重設(shè)備，主要由穩(wěn)定支腿、回轉(zhuǎn)基座、吊臂總成、吊鉤等組成。隨車起重機(jī)和載貨汽車操縱系統(tǒng)是完全分開的，所以隨車起重機(jī)既能夠?qū)崿F(xiàn)起重作業(yè)，又不影響汽車底盤的載貨運(yùn)輸。隨車起重機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，因其機(jī)動靈活等特點(diǎn)，在許多工況下都可代替中小型汽車起重機(jī)進(jìn)行起重作業(yè)，深受廣大用戶的歡迎。 1.2隨車起重機(jī)行業(yè)發(fā)展形勢分析 國際環(huán)境：近年來，國際工程機(jī)械市場需求景氣指數(shù)一直向好發(fā)展。2005年全球工程機(jī)械整機(jī)銷售額達(dá)到1350億美元，增長19%。目前國際市場發(fā)展表現(xiàn)主要特征為：一是制造基地和市場明顯向中國轉(zhuǎn)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(chǎn)品開發(fā)和組裝廠，關(guān)鍵零部件均為外包生產(chǎn)采購；四是100馬力以下的小型工程機(jī)械發(fā)展迅速；五是租賃市場增長很快。據(jù)工程機(jī)械權(quán)威機(jī)構(gòu)英國工程咨詢公司預(yù)測，全球未來5-8年內(nèi)將繼續(xù)保持良好的市場發(fā)展環(huán)境。 汽車行業(yè)運(yùn)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(diào)整的余威，在翻身路上舉步維艱。今年一季度卡車市場共計(jì)產(chǎn)銷451062輛和421211輛，同比增長5.37%和5.5%。其中，3月份產(chǎn)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(shí)施的宏觀調(diào)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(fù)啟動的汽車消費(fèi)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(fèi)信貸比轎車消費(fèi)信貸的情況更復(fù)雜，風(fēng)險(xiǎn)也更大。但是對于越來越趨于高端、同時(shí)售價(jià)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(fèi)者的消費(fèi)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(xiàn)象。這種現(xiàn)象的長期存在，始終動搖著用戶對現(xiàn)有公告產(chǎn)品的信任，動搖著用戶對運(yùn)輸市場長期投入的信任，進(jìn)而對卡車的銷售直接產(chǎn)生影響。 汽車起重機(jī)行業(yè)運(yùn)行狀況。據(jù)國內(nèi)主要汽車起重機(jī)生產(chǎn)廠家分析，2009年汽車起重機(jī)市場呈現(xiàn)小幅下滑的發(fā)展趨勢。其中8-12噸等小噸位汽車起重機(jī)市場容量繼續(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(jī)的發(fā)展。但據(jù)有關(guān)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(jī)市場發(fā)展的不利因素。另外，國內(nèi)隨車起重機(jī)行業(yè)起步較晚，目前的產(chǎn)品與同噸位汽車起重機(jī)相比，在技術(shù)性能上（如臂長、起升高度等等）還有一定的差距，在一定時(shí)期內(nèi)完全取代小噸位汽車起重機(jī)還不可能。 從國際看，油價(jià)的攀升、國外隨車起重機(jī)企業(yè)對國內(nèi)吞并；從國內(nèi)看，國家宏觀經(jīng)濟(jì)調(diào)控的長期持續(xù)、固定資產(chǎn)投資結(jié)構(gòu)的持續(xù)調(diào)整、汽車行業(yè)與起重機(jī)行業(yè)的低迷、目前隨車起重機(jī)行業(yè)存在的不規(guī)范以及隨車起重機(jī)企業(yè)間產(chǎn)品同質(zhì)化、不正當(dāng)競爭等，對隨車起重機(jī)市場的發(fā)展將帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)。 隨著國家對基礎(chǔ)建設(shè)投入的增加，特別是勞動力成本的提高，將給隨車起重機(jī)發(fā)展提供一個(gè)機(jī)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(jī)的底盤銷量只占卡車銷售量的1‰，而日本隨車起重機(jī)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(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，將給隨車起重機(jī)行業(yè)帶來新的發(fā)展機(jī)遇。 目前國內(nèi)隨車吊的產(chǎn)銷量還比較低，從2001年到2003年產(chǎn)銷量一直在1200臺左右徘徊。從2004年的1-9月，據(jù)我分會統(tǒng)計(jì)，銷量已經(jīng)達(dá)到了1262臺，比2003年同期相比，增長了30%?？梢哉f這個(gè)階段是隨車吊增速最快的一個(gè)時(shí)期。那么與其他工程機(jī)械以及汽車起重機(jī)相比，要受到宏觀調(diào)控的影響還是較小的。 工程起重機(jī)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與發(fā)達(dá)國家相比，有很大的不同。我國目前仍然是以汽車起重機(jī)為主。數(shù)據(jù)顯示，從日本我們了解到各大機(jī)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(chǎn)品結(jié)構(gòu)的一個(gè)縮影。 我國隨車起重機(jī)的發(fā)展并不火爆的原因有以下兩點(diǎn)。 1）、我國隨車吊的起步比較晚，認(rèn)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(chǎn)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(chǎn)業(yè)在我國有比較大的發(fā)展空間，是一個(gè)非常有前途的產(chǎn)業(yè)。那么隨著我國經(jīng)濟(jì)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(xiàn)在國外的產(chǎn)品在中國的銷售，將有助于提高我國隨車吊產(chǎn)品的檔次，促進(jìn)市場的繁榮。我相信我們國內(nèi)的隨車吊市場會有一個(gè)比較好的市場前景。 1.3國內(nèi)隨車起重機(jī)行業(yè)發(fā)展的制約因素 技術(shù)水平落后：由于我國隨車起重機(jī)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(jìn)日本技術(shù)開發(fā)了國內(nèi)的產(chǎn)品。和國外產(chǎn)品相比，還在技術(shù)上還存在一定的差距。我國隨車起重機(jī)現(xiàn)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(nèi)企業(yè)隨車起重機(jī)產(chǎn)品主要集中的3-12噸的品種，中小噸位重復(fù)較多，至今尚未形成大、中、小完整的系列，年產(chǎn)量只相當(dāng)于國外一個(gè)廠家的生產(chǎn)能力。 　　起重力矩小，技術(shù)水平低。我國隨車起重機(jī)以直臂卷揚(yáng)為主，受國內(nèi)汽車底盤的限制，起重力矩小，其他性能指標(biāo)也一般低于國外先進(jìn)產(chǎn)品。目前國內(nèi)企業(yè)對隨車起重機(jī)的研究開發(fā)投入很少，液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的技術(shù)水平也有一定差距。 　　安全裝置不齊全，操作不方便。我國隨車起重機(jī)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(shù)廣泛運(yùn)用到隨車起重機(jī)上，如帶有微電腦的力矩限制器及防傾翻保護(hù)器等，并且已實(shí)現(xiàn)了有線與無線遙控。 　　功能單一。我國隨車起重機(jī)以起重作業(yè)及運(yùn)輸功能為主，而國外隨車起重機(jī)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(jī)械手、拔樁器等，使隨車起重機(jī)具備了一機(jī)多用的功能。另外，國外一些廠家進(jìn)一步開發(fā)了鐵路專用隨車起重機(jī)等專用產(chǎn)品。 　　外形不美觀。我國隨車起重機(jī)設(shè)計(jì)單調(diào)，忽視了和汽車外形的協(xié)調(diào)，而國外對隨車起重機(jī)的著色非常嚴(yán)格，不僅在外形和著色上實(shí)現(xiàn)和卡車的一體化，還要求和城市的景觀相協(xié)調(diào)。 　　研發(fā)能力薄弱：中國企業(yè)還不夠重視隨車起重機(jī)的技術(shù)開發(fā)投入，沒有哪一個(gè)企業(yè)愿意花費(fèi)大的人力、物力去開發(fā)和培育市場，這導(dǎo)致隨車起重機(jī)的應(yīng)用價(jià)值遠(yuǎn)未開發(fā)出來。 　　在歐美等發(fā)達(dá)國家的企業(yè)視用戶為上帝，不是流于形式，而是通過仔細(xì)的市場研究后，對市場將來需求什么產(chǎn)品有一個(gè)預(yù)測，然后開發(fā)出更加滿足和符合用戶需求的產(chǎn)品來引導(dǎo)和指導(dǎo)市場消費(fèi)。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(nèi)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(qiáng)。 　　隨車起重機(jī)在產(chǎn)品的研發(fā)方面沒有取得突破性的進(jìn)展，其原因主要有：國內(nèi)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(chǎn)品就算是設(shè)計(jì)出來了也制造不出來。應(yīng)該說，國內(nèi)企業(yè)對隨車起重機(jī)的研發(fā)多數(shù)處在產(chǎn)品系列的擴(kuò)展和功能擴(kuò)展水平上，產(chǎn)品的研發(fā)同企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、國內(nèi)基礎(chǔ)元器件、產(chǎn)品售價(jià)、市場需求量等都有密切的關(guān)系。 　　產(chǎn)業(yè)政策制約：隨著行業(yè)不斷發(fā)展，目前隨車起重機(jī)統(tǒng)一執(zhí)行汽車公告與“3C”認(rèn)證管理制度，同時(shí)列入特種設(shè)備的管理范疇。 　　國家將隨車起重機(jī)列入公告管理是一把雙刃劍：一方面，提高了進(jìn)入門檻，規(guī)范了產(chǎn)品市場秩序，保護(hù)了現(xiàn)有的隨車起重機(jī)生產(chǎn)廠商的利益；另一方面，它影響了隨車起重機(jī)與汽車底盤的組合，阻礙了隨車起重機(jī)的發(fā)展，主要體現(xiàn)在：一種規(guī)格的隨車起重機(jī)安裝一種載貨汽車必須上一個(gè)產(chǎn)品公告和“3C”認(rèn)證；隨車起重機(jī)只能進(jìn)行新車的改裝；隨車起重機(jī)列入特種設(shè)備管理，就面臨著多頭管理、重復(fù)檢查。 　　從國外該產(chǎn)品的行業(yè)規(guī)范來看，我國實(shí)行的政策確實(shí)對隨車起重機(jī)發(fā)展有一定的制約，因此目前沒有一個(gè)廠家會把所有可用于裝配隨車起重機(jī)的底盤都拿去完成公告的申報(bào)。而檢測過程的煩瑣、檢測費(fèi)用的昂貴、公告周期的漫長、效率低下、審批批準(zhǔn)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(jī)廠的生產(chǎn)銷售和用戶的使用。 　　品牌意識缺失：國內(nèi)隨車起重機(jī)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(jī)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(jī)，就更無從談起了。 　　國內(nèi)隨車起重機(jī)最大的優(yōu)勢就是價(jià)格低廉，但隨著國外隨車起重機(jī)企業(yè)以合資等方式不斷入侵，國內(nèi)企業(yè)僅以原有價(jià)格優(yōu)勢將難以與之全面抗衡，國內(nèi)新興的隨車起重機(jī)行業(yè)也面臨重新洗牌的局面。 　　目前，全國生產(chǎn)隨車起重機(jī)的主要企業(yè)有徐州徐工隨車起重機(jī)公司、石家莊煤礦機(jī)械廠、湖北程力起重機(jī)有限公司等。另外，近年錦州重型機(jī)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(jī)領(lǐng)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(chǎn)隨車起重機(jī)。因此，面對企業(yè)利潤率不斷下降的微利時(shí)代，隨車起重機(jī)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(kuò)大利潤空間，而盡快樹立起國內(nèi)隨車起重機(jī)的自有品牌形象也是當(dāng)務(wù)之急。 1.4產(chǎn)品介紹 圖1-1 SQ6.3噸隨車起重機(jī) SQ6.3SA2隨車提升機(jī)具體數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)圖如下： 表1-1 SQ6.3SA2隨車提升機(jī)具體數(shù)據(jù) 吊機(jī) 型號 最大起 升質(zhì)量 最大起 重力矩 推薦 功率 液壓系統(tǒng) 最大流量 液壓系統(tǒng) 額定壓力 油箱 容積 回轉(zhuǎn) 角度 起重機(jī) 自重 安裝 空間 SQ6.3SA2 6.00 KG 12.6 T.M 15 KW 40 L/MIN 20 MPA 100 L 全回轉(zhuǎn) 2250 KG 1070 MM 圖1-2 SQ6.3SA2隨車起重機(jī)技術(shù)參數(shù)圖(參考圖） 2 隨車起重裝置設(shè)計(jì)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(yùn)用多種學(xué)科的知識，尋求使投資項(xiàng)目達(dá)到最好經(jīng)濟(jì)效 益的綜合研究方法。它的任務(wù)是以市場為前提，以技術(shù)為手段，以經(jīng)濟(jì)效益為最終目標(biāo)，對擬建的投資項(xiàng)目，在投資前期，系統(tǒng)地論證該項(xiàng)目的必要性、可行性、有效性和合理性，做出對項(xiàng)目可行性的評價(jià)?？偨Y(jié)為三點(diǎn)：技術(shù)適用性、經(jīng)濟(jì)合理性、建設(shè)上的可能性。 在設(shè)計(jì)隨車起重機(jī)之前，有必要對其設(shè)計(jì)可行性進(jìn)行一定的分析，鑒于 所學(xué)知識所限，下面僅對技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)可行性進(jìn)行簡單的說明。 2.1.1技術(shù)可行性的分析 我國自古就有借助實(shí)物來提升物體的起重機(jī)的雛形。經(jīng)過了很長時(shí)期的發(fā)展，我國的起重機(jī)行業(yè)有了長足的發(fā)展，起重機(jī)的種類日益繁多，再借助不斷發(fā)展的新興科學(xué)技術(shù)手段，各種各樣的起重機(jī)能夠滿足不同場合的需求，以最少的經(jīng)濟(jì)投入實(shí)現(xiàn)最大的使用價(jià)值。 世界上其它國家的起重機(jī)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(jī)行業(yè)起步于上世紀(jì)70年代，在多種起重機(jī)不斷發(fā)展更新的基礎(chǔ)上，于近十年內(nèi)有了長足的進(jìn)步。隨著我國加入WTO，各種新技術(shù)不斷涌入，我們也不斷借鑒了他國起重機(jī)設(shè)計(jì)制造的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，用于彌補(bǔ)自身起重機(jī)行業(yè)發(fā)展的不足，起到了很好的效果。 我國隨車起重機(jī)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(jī)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(jī)，以滿足其自裝卸大型貨物的需要。隨車起重機(jī)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(jī)械手、拔樁器等已逐漸被采用。隨著隨車起重機(jī)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(jī)有限公司在消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上生產(chǎn) SQ系列伸縮臂式、折疊臂式隨車起重機(jī)，并于2005年在行業(yè)內(nèi)率先推出第二代隨車起重機(jī)產(chǎn)品，產(chǎn)品技術(shù)目前處于行業(yè)領(lǐng)先水平，特別在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、人機(jī)工程、產(chǎn)品配套、汽車大梁保護(hù)等方面引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。其產(chǎn)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(shù)創(chuàng)新取得了較快發(fā)展，以33%的市場占有率在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位，成為我國隨車起重機(jī)行業(yè)的后起之秀。不僅為整個(gè)單位創(chuàng)利豐厚，也為我國乃至全世界積累了起重機(jī)設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)的寶貴經(jīng)驗(yàn)。 總結(jié)多家企業(yè)，可見我國隨車起重機(jī)在技術(shù)方面有如下性能優(yōu)勢： ① 整機(jī)性能：由于先進(jìn)技術(shù)和新材料的應(yīng)用，同種型號的產(chǎn)品，整機(jī) 重量要輕20%左右。隨著結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用和先進(jìn)設(shè)備的使用，結(jié)構(gòu)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(yīng)性好,性能得到充分 發(fā)揮； ③ 電液比例控制系統(tǒng)和智能控制顯示系統(tǒng)的推廣應(yīng)用；? ④ 操作更方便、舒適、安全，保護(hù)裝置更加完善；? ⑤ 向吊重量適中、起升高度、幅度相當(dāng)?shù)闹行嵨环较虬l(fā)展。雖然隨 車起重機(jī)有不少的技術(shù)優(yōu)勢，但也不能將我國隨車起重機(jī)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(chǎn)量低。 ② 起重力矩小，技術(shù)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(jī)的技術(shù)方面，我們需要不斷的改進(jìn)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(qiáng)有力的技術(shù)基礎(chǔ)， 遇到的技術(shù)障礙也相應(yīng)地容易消除?；谝陨细鼽c(diǎn)，本次論文也有了繼續(xù)深 入的必要，在隨車起重機(jī)大量參考資料的基礎(chǔ)上，才得以飽滿充實(shí)，而不會 顯得空洞無力。 2.1.2經(jīng)濟(jì)可行性的分析 以前，建筑施工單位較常采用大型的起重設(shè)備，例如：橋式起重機(jī)、龍門起重機(jī)、塔式起重機(jī)等大型起重設(shè)備。購買時(shí)花費(fèi)大量的財(cái)力，施工時(shí)不僅體積龐大，占用太多的空間，而且在運(yùn)行中要花費(fèi)大量的人力和油耗，即便以上幾點(diǎn)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(jī)恰恰彌補(bǔ)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(shí)的成本僅是那些大型起重機(jī)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(jīng)濟(jì)效益得到了保障。 在市場上，隨車起重機(jī)2005年1-10月已銷售1483臺，同比增長7.3%。上半年由于有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的變化，一大批隨車起重機(jī)產(chǎn)品更換底盤，影響了生產(chǎn)和銷售。徐州徐工隨車起重機(jī)有限公司是我國最大的隨車起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，1-10月已銷售隨車起重機(jī)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(jī)100臺，已打開了國內(nèi)市場。國外隨車起重機(jī)在起重機(jī)產(chǎn)品中占的比例很大，我國目前僅占10%，可以預(yù)見隨車起重機(jī)的發(fā)展空間是很大的。 從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行可行性分析能夠看出，有條件也有必要對現(xiàn)今的隨車起重機(jī)進(jìn)行改造和創(chuàng)新，尤其是對隨車起重機(jī)上的隨車起重裝置進(jìn)行進(jìn)一步的更新勢在必行。下面就從隨車起重機(jī)的方案著手，對其進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)改造。 2.2隨車起重裝置方案確定 圖2-1 隨車起重裝置外形圖 1.汽車底盤 2.起升機(jī)構(gòu) 3.起重臂 4.變幅油缸 5.回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 6.液壓系統(tǒng) 如圖2-1 隨車起重裝置 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(shè)備。 它屬于臂架型起重裝置，其運(yùn)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(yùn)輸功能結(jié)合起來，不僅節(jié)省勞動力，而且節(jié)約能源、減少費(fèi)用，也由于設(shè)計(jì)和制造隨車起重裝置技術(shù)的進(jìn)步，使其生產(chǎn)有了較大的發(fā)展。它主要服務(wù)于港口、機(jī)場、建筑工程、橋梁、隧道工程和國防工程等，是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中必不可少的一種高效、快捷、方便的裝卸機(jī)械。 隨車起重裝置在搬運(yùn)物料時(shí)，經(jīng)歷上料、運(yùn)送、卸料和回到原處的一系列過程，有時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，有時(shí)停轉(zhuǎn)，是一種間歇動作的機(jī)械。 它通常由四部分構(gòu)成：工作機(jī)構(gòu)、金屬機(jī)構(gòu)、動力裝置與控制系統(tǒng)。 工作機(jī)構(gòu)指機(jī)械傳動部分，常見的有：起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 和變幅機(jī)構(gòu)。它們是為了實(shí)現(xiàn)起重裝置不同運(yùn)動要求而設(shè)置的，依靠這四個(gè)機(jī)構(gòu)的復(fù)合運(yùn)動，可以使起重裝置在所需的任何指定位置進(jìn)行上料和卸料。 由于設(shè)計(jì)時(shí)間和必要性的限制，此次設(shè)計(jì)僅就起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對其進(jìn)行分析與計(jì)算。 2.2.1起升機(jī)構(gòu) 圖2-2 起升機(jī)構(gòu) 起升機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)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(chǔ)、最核心的部分。起升機(jī)構(gòu)工作的好壞，直接影響到整臺起重裝置的工作性能。 起升機(jī)構(gòu)（如圖2-2）主要由取物裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、制動裝置、 減速裝置、驅(qū)動裝置以及安全裝置等部分。其中不少零件采用標(biāo)準(zhǔn)通用零件。 從發(fā)動機(jī)到各工作裝置間的動力傳動，有機(jī)械傳動、電力傳動和液壓傳 動三種形式。 機(jī)械傳動的傳動零件都是剛體，傳動可靠，效率高，但整個(gè)傳動裝置復(fù) 雜、笨重。 電力傳動型式中的機(jī)械零件數(shù)量少，總體布置方便，操縱輕便，調(diào)速性好。但整個(gè)傳動裝置需要電動機(jī)數(shù)量多，重量大，價(jià)格貴。 液壓傳動調(diào)速方便，傳動平穩(wěn)，操縱方便，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕。但傳動效率較低。但對于隨車起重機(jī)來說是較合適的傳動類型。 故起升結(jié)構(gòu)采用液壓馬達(dá)—減速機(jī)—卷筒的傳動方案。電動機(jī)通過聯(lián)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(lián)。這種結(jié)構(gòu)緊湊、易于實(shí)現(xiàn)。起升時(shí)，馬達(dá)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，摩擦片被松開，卷筒順時(shí)針旋轉(zhuǎn)放下貨物；制動時(shí)，馬達(dá)停止旋轉(zhuǎn)，卷筒依靠自重順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使二級齒輪軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，摩擦片被壓緊，棘爪頂住棘輪，卷筒停止轉(zhuǎn)動，重物懸吊不動。吊鉤的升降靠馬達(dá)改變轉(zhuǎn)向來實(shí)現(xiàn)。 2.2.2回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（如圖2-3）是使起重裝置的回轉(zhuǎn)部分相對于非回轉(zhuǎn)部分實(shí)現(xiàn) 圖2-3 起升機(jī)構(gòu) 回轉(zhuǎn)的裝置。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)支承裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置?；剞D(zhuǎn)支承裝置為起重機(jī)的回轉(zhuǎn)部分提供穩(wěn)固的支撐，并將來自回轉(zhuǎn)部分的載荷傳遞給基礎(chǔ)構(gòu)件。回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的作用是繞起重機(jī)的垂直軸線在水平平面內(nèi)沿圓弧弧線移物品。當(dāng)起升、變幅和回轉(zhuǎn)三個(gè)機(jī)構(gòu)配合動作時(shí)，就可以把所起吊的貨物在起重機(jī)幅度所能達(dá)到的范圍內(nèi)任意移動，從而擴(kuò)大了作業(yè)范圍。 此次設(shè)計(jì)采用滾動軸承式單排四點(diǎn)接觸式回轉(zhuǎn)支承裝置。它由兩個(gè)座圈 組成，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，尺寸小，能同時(shí)承受軸向力、徑向力和傾覆力矩。 此次設(shè)計(jì)采用液壓馬達(dá)驅(qū)動，由于低速大扭矩馬達(dá)成本高，使用可靠性不如 高速液壓馬達(dá)，且其結(jié)構(gòu)緊湊，所以，設(shè)計(jì)采用：高速液壓馬達(dá)--蝸輪蝸桿 減速機(jī)--小齒輪--回轉(zhuǎn)支承。液壓驅(qū)動的小起重量的起重裝置，通過液壓回路 和換向閥的相應(yīng)機(jī)能，可以使回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)不裝制動器，同時(shí)保證回轉(zhuǎn)部分在任 意位置上停止并避免沖擊。 2.2.3變幅機(jī)構(gòu) 變幅機(jī)構(gòu)用以改變從取物裝置中心線到起重機(jī)回轉(zhuǎn)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(gòu)件，吊臂的設(shè)計(jì)合理與否，直接影響隨車起重裝置的承載能力、整機(jī)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(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)制造簡單，具有良好的抗彎和抗扭等優(yōu)點(diǎn)。伸縮油缸與前置式變幅油缸相結(jié)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(jié)構(gòu)。 3 起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 起升機(jī)構(gòu)是用來使貨物提升或下降的機(jī)構(gòu),是隨車起重機(jī)中最基本的機(jī)構(gòu)。起升機(jī)構(gòu)通常包括：去污裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、制動裝置、減速裝置、驅(qū)動裝置以及安全裝置等部分，其中不少零件采用標(biāo)準(zhǔn)通用零件。 3.1起升機(jī)構(gòu)的傳動方案 此設(shè)計(jì)中采用液壓起升機(jī)構(gòu)。起升機(jī)構(gòu)的簡圖如下： 1.高速油馬達(dá) 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(jī)構(gòu)簡圖 液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速通過減速機(jī)傳遞給卷筒,驅(qū)動卷筒旋轉(zhuǎn),吊鉤升降，繼而實(shí)現(xiàn)提升或放下重物。卷筒的正反方向轉(zhuǎn)動通過改變馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向?qū)崿F(xiàn)，而運(yùn)行機(jī)構(gòu)的停止或使貨物處于懸吊狀態(tài)是依靠棘輪停止器來實(shí)現(xiàn)的。 3.2起升機(jī)構(gòu)基本參數(shù)計(jì)算 設(shè)定起升參數(shù)： 額定起重量 Q=6300Kg=63000N 起升速度 V升＝15m/min 起升高度 h=11.5m 使用場合和工作要求：中小噸位，行駛速度高，機(jī)動性好，可根據(jù)工作需要變更工作地點(diǎn)，投入使用時(shí)間短，結(jié)構(gòu)簡單。 3.2.1起升速度 由已知得V升＝15m/min 3.2.2鋼絲繩速度 V繩＝V升×ɑ a—滑輪組倍率,取4 V繩＝60 m/min 3.2.3卷筒速度（按纏繞時(shí)第三層計(jì)算）： n卷＝V繩／[（D+d）×π] ==112.4 r/min D—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(dá)轉(zhuǎn)速 n馬＝n卷×i＝112.4×26.69＝3000 r/min 3.2.5卷筒扭矩（按最大計(jì)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0.98 M卷=12820.5×[(160+6×10)×10-3]／2×0.98＝1685 Nm 3.2.6馬達(dá)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=0.98×0.993×0.94×0.99 M=＝78.3Nm由馬達(dá)轉(zhuǎn)速、扭矩選用 馬達(dá)M-MFB20-US 排量qm=32ml/r 轉(zhuǎn)速 100r/min~3200r/min 最大輸出扭矩 86N/min 3.2.7油泵的容量 Q= n馬 —馬達(dá)轉(zhuǎn)速 q —馬達(dá)排量 η馬容—馬達(dá)容積效率 Q=＝65937.5 ml/min 3.2.8重物提升功率 N重=V升×Q起=15×6300×6.8／60＝10.7kw 3.2.9油泵驅(qū)動功率 N泵=N重／η η=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(dǎo)向輪效率 η減 —減速機(jī)效率 η馬總—馬達(dá)總效率 η泵總 —油泵總效率 η=0.98×0.95×0.96×0.94×0.87×0.8＝0.585 N泵= ＝18.31 kw 3.2.10發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 n發(fā)=2600r/min 3.2.11泵的排量 q==＝27.27 ml/r Q —油泵容量65937.5ml/min η容 —容積效率0.93 由泵的排量、驅(qū)動功率選用： 泵 CB-B-32 排量 qm=32ml/r 3.3鋼絲繩的設(shè)計(jì) 鋼絲繩是隨車起重機(jī)的重要零件之一。它具有強(qiáng)度高、自重輕、運(yùn)行平穩(wěn)、彈性較好，極少驟然斷裂等優(yōu)點(diǎn)。因此被廣泛用于起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)，也用于牽引及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中。 3.3.1鋼絲繩結(jié)構(gòu)形式的選擇 鋼絲繩根據(jù)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(zhuǎn)和松散的特點(diǎn)，當(dāng)自由懸掛重物在繩索一端時(shí)，會使重物在空中打轉(zhuǎn)，所以起升機(jī)構(gòu)中不宜采用。 交互捻——它的特點(diǎn)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(diǎn)。 混合捻——這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(fù)雜，很少采用。 根據(jù)鋼絲繩的構(gòu)造,結(jié)合隨車起重機(jī)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(jì)算 下面用C值法選擇鋼絲繩的直徑，即根據(jù)鋼絲繩所受的最大工作靜拉力和鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度來確定鋼絲繩的直徑。 d = c 式中，d—鋼絲繩最小直徑（mm） C—選擇系數(shù)，它的取值與機(jī)構(gòu)工作級別和鋼絲繩抗拉強(qiáng) 度有關(guān) S—鋼絲繩最大工作靜拉力(N)，算得為12820.5N ⑴ 計(jì)算c c= 式中， d—鋼絲繩最小直徑（mm） c—選擇系數(shù)。它的取值與機(jī)構(gòu)工作級別和鋼絲繩抗拉強(qiáng)度有關(guān) Smax—鋼絲繩最大工作靜拉力(N)，算得為12820.5N w—鋼絲繩充滿系數(shù)，為繩斷面積與毛面積之比，為0.46 n—安全系數(shù) 由工作級別（M4）選取4.5 k—鋼絲繩繞制折減系數(shù)，選0.82 σb—鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度，選1850MPa c = c=0.0906 ⑵ 計(jì)算s s = s—最大單繩拉力 （N） Q—起升重量，63000N a—滑輪組倍率,4 η—滑輪組效率,0.975 得 s=12820.5N ⑶ 計(jì)算d d = 0.0906×≈10.26mm 查標(biāo)準(zhǔn)圓整選?。轰摻z繩 69370-11-1850-特-光-右交GB1102-74 鋼絲繩在使用時(shí)需要與其他承載零件連接以傳遞載荷。本設(shè)計(jì)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 ZG270-500 3.3.3鋼絲繩使用注意 要延長鋼絲繩的壽命,在設(shè)計(jì)與使用中應(yīng)考慮以下因素： A 提高安全系統(tǒng)n，可降低鋼絲繩的應(yīng)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(yīng)力。但也不能太大，以免使整個(gè)機(jī)構(gòu)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(shù)，即不要使鋼絲繩通過太多的滑輪（選用滑輪型式與倍率時(shí)予以考慮），尤其要避免反向彎折次數(shù)，因?yàn)榉聪驈澱鄣钠茐淖饔帽韧驈澱鄞?，會降低鋼絲繩的壽命； E 鋼絲繩的維護(hù)保養(yǎng)，應(yīng)定期潤滑防止銹蝕，成卷鋼絲繩開卷時(shí)應(yīng)避免打結(jié)扭曲，切斷時(shí)應(yīng)有防止繩股松散的措施。 3.4吊鉤的設(shè)計(jì) 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(jīng)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(shè)備事故，故應(yīng)要求吊鉤無突然斷裂的危險(xiǎn)，重量要盡量輕，有足夠的強(qiáng)度，本次設(shè)計(jì)中采用DG20Mn，并主要針對橫梁進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 3.4.2構(gòu)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(qiáng)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(dú)的滑輪軸上。為了便于工作，吊鉤應(yīng)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(zhuǎn)動。推力球軸承選：GB301-84.8310 校核： C0=S0×P0﹤C0a S0 —安全系數(shù)，取2 P0 —對a=90°的推力軸承P0a=Q=63000N C0a—為158KN C0=2×63000=126 KN﹤C0a =158KN 合格 3.4.4橫梁 只受彎矩，不受轉(zhuǎn)矩的心軸，采用45鋼 R==31500 N Mc=Ra×=31500×=23310 Nm W= 其中，= ==0.4167 W= (1－0.41674)=164449 σ= = =112.5 N/mm＜275 N/mm＝ 合格 h=30mm ，＝35 N/mm b==35.71mm 取40mm 3.5卷筒的設(shè)計(jì) 卷筒是在起升機(jī)構(gòu)中用來卷繞繩索并傳遞動力的轉(zhuǎn)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(nèi)，使繩索與卷筒接觸面積增大，單位壓力降低。因?yàn)槔K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(jī)。它的主要缺點(diǎn)是內(nèi)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(shí)，載荷力矩隨卷筒上繩索層數(shù)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(jī)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(jī)構(gòu)中卷筒的繞繩量相應(yīng)增加。采用尺寸較小的多層繞卷筒對小機(jī)構(gòu)尺寸是很有利的。其表面做成螺旋繩槽，兩邊有側(cè)板以防鋼絲脫出，二級減速大齒輪與卷旋繩槽，兩邊有側(cè)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(jī)設(shè)計(jì)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(jì)算的卷筒最小卷繞直徑(mm) H—與機(jī)構(gòu)工作級別和鋼絲繩有關(guān)的系數(shù),查得為16 d—鋼絲繩直徑(mm),10mm 算得：卷筒名義直徑 D= 160mm ⑵卷筒長度L L=1.1 n—卷繞層數(shù)N=5 a—滑輪組倍率a=4 D—卷筒直徑mm H—起升高度10m d—鋼絲繩直徑10mm L=1.1×=133.45mm ⑶卷筒厚度δ 本卷筒為鋼卷筒ZG230-450，可由經(jīng)驗(yàn)公式確定δ≈d，考慮到工藝要求，取15mm。 圖3-2 卷筒示意圖 ⑷卷筒強(qiáng)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(chǎn)生壓縮、彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，其中壓縮應(yīng)力最大，當(dāng)L3D時(shí)，彎曲和扭轉(zhuǎn)的合成應(yīng)力不超過壓縮應(yīng)力的30%，因此彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力可忽略。 =A A—原與卷筒層數(shù)有關(guān)的系數(shù)，取2 S—鋼絲繩最大拉力12820.5N P—卷筒節(jié)距11.5mm δ—卷筒厚度15mm [σy]—許用壓應(yīng)力=，其中σs=230N/mm2 [σy]=153 N/mm2 σ1=2×≈149 N/mm2 σ1＜[σy] 合格 3.6滑輪組的設(shè)計(jì) 滑輪組是改變力和速度的滑輪、繩索系統(tǒng)。它一般作為起升機(jī)構(gòu)的一個(gè)組成部分，但也可以單獨(dú)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(gòu)造型式可分為單聯(lián)滑輪組和雙聯(lián)滑輪組兩種。 單聯(lián)滑輪組的特點(diǎn)是繞入卷筒的鋼絲繩為一根，其構(gòu)造簡單，重量輕。 雙聯(lián)滑輪組的特點(diǎn)是繞入卷筒的繩索是兩根。它相當(dāng)于兩個(gè)相同單聯(lián)滑輪組的組合裝置。 此設(shè)計(jì)中，采用HT150，工藝性好，易于加工、價(jià)廉，對鋼絲繩壽命有利。采用單聯(lián)滑輪組，它結(jié)合導(dǎo)向滑輪使用，這樣可以用較小的拉力吊起較重的物品。 3.7減速器的設(shè)計(jì) 起升結(jié)構(gòu)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(jié)合。為了減小尺寸、節(jié)省材料、延長齒輪壽命，本設(shè)計(jì)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(dá)轉(zhuǎn)速及卷筒轉(zhuǎn)速，所以總傳動比為 i==＝26.69 ⑵傳動比分配 傳動比分配的合理，傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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＝5.89 i2＝4.531 3.7.2傳動裝置的運(yùn)動參數(shù)計(jì)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(zhuǎn)速計(jì)算 第Ⅰ軸轉(zhuǎn)速 =3000r/min 第Ⅱ軸轉(zhuǎn)速 =＝＝509 r/min 第Ⅲ軸轉(zhuǎn)速 =＝112.3 r/min ⑵ 各軸功率計(jì)算 馬達(dá)功率： ＝19.04 Kw 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 Kw ⑶ 各軸扭矩計(jì)算 第Ⅰ軸扭矩：TⅠ=9.55×106×=9. 55×106=60006 Nmm 第Ⅱ軸扭矩：TⅡ=9.55×106×=9.55×106= 346539 Nmm 第Ⅲ軸扭矩：TⅢ=9.55×106×=9.55×106=1440579 Nmm 3.7.3齒輪設(shè)計(jì) ⑴ Ⅰ級齒輪傳動設(shè)計(jì) ① 齒輪材料、熱處理、齒面硬度、精度等級及齒的選用 本設(shè)計(jì)采用硬齒面，采用輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，再進(jìn)行接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算。由于配對小齒輪齒根薄弱，彎曲應(yīng)力也較大，且應(yīng)力循環(huán)次數(shù)多，所以小齒輪的強(qiáng)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(shù)Z1在推薦值20~40中選取Z1 =23 大齒輪數(shù)Z2： Z2=Z1×i=23×5.89=135 齒數(shù)比μ===5.87 傳動比誤差Δμ= =0.0034＜0.05 合格 ② 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 m m—模數(shù) T1—小輪轉(zhuǎn)矩60006 Nmm ψd—齒寬系數(shù)查表得0.5 K—載荷系數(shù) K=KA×Kν×Kβ×Kα —使用系數(shù)查表得1 —動截荷系數(shù)，查表估為1.14 —齒向載荷分布系數(shù)，查表為1.13 Kα—齒間載荷分配系數(shù)，查表為1.05 則載荷初值 Kt=1×1.14×1.13×1.05=1.353 —應(yīng)力修正系數(shù)，查圖得 =1.56；=1.82 —齒形系數(shù)，查圖得： YFa1=2.78；YFa2=2.18 —重合度由式 =[1.88-3.2（1/Z1+1/Z2）] =[1.88-3.2×(+)] =1.718 =0.25+0.75/ =0.25+ =0.687 = —彎曲疲勞極限 查圖得，雙向傳動乘以0.7 =920×0.7=644Mpa =760×0.7=532Mpa —彎曲最小安全系數(shù)，為1.4 YST—試驗(yàn)齒輪應(yīng)力修正系數(shù)，為2 YN—彎曲壽命系數(shù) 按每天工作8小時(shí)，每年300天，預(yù)期壽命10年計(jì)算： N1=60×n1×j× =60×3000×1×10×300×8 =4.32×109 N2= = 4.32×109／5.87 = 7.36×108 YN1=YN2=1 查圖得： =×2×1=920Mpa =×2×1=760Mpa 則 ==0.0047 =0.0052 小齒輪的大，按小齒輪估算： 查表得：第一系列圓整考慮到傳遞動力的模數(shù)一般大于1.5~2， 取m=2mm，d=m×z=2×23=46mm。 ③ 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 σH=ZH×Zε×ZE× 小輪圓周速率： V===7.22 m/s Kv—動載荷系數(shù)，1.15 由 ν×Z1／100= =1.661 K—載荷系數(shù) K= =1.365 ZH—節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，查圖得2.4 Zε—重合度系數(shù) Zε==0.872 大齒輪齒寬 b=ψd×d1=0.5×46=23mm　 為了保證足夠的齒寬接觸,補(bǔ)償軸向安裝誤差,大齒輪齒寬 b1=b+(5~10)=30mm ZE—彈性系數(shù),查表得195 N/mm2 [σH]—許用接觸應(yīng)力 [σH]=σHlim×ZN×ZW/SHlim ZW—硬化系數(shù)均勻硬齒面,為1 SHlim——接觸最小安全系數(shù)，為1 σHlim—接觸疲勞極限，查圖得： σHlim1=1480Mpa σHlim2=1200Mpa [σH]1= =1480Mpa [σH]2= =1200Mpa σH=2.4×195×0.872× =810 Mpa＜1200Mpa合格 ④ 尺寸計(jì)算（主要幾何尺寸） 小輪分度圓直徑 d1=m×Z1=2×23=46mm 大輪分度圓直徑 d=m×Z=2×135=270mm 根圓直徑 df1=d1－2.5×m=46－2.5×2=41mm df2=d1－2.5×m=270－2.5×2=265mm 中心距 a = ×(d1+d2)=×(46+270)=158mm ⑵ Ⅱ級齒輪傳動設(shè)計(jì) ① 齒輪材料、熱處理、齒面硬度、精度等級及齒數(shù) 本設(shè)計(jì)采用硬齒面 小齒輪40Cr 調(diào)質(zhì)及表面淬火 大齒輪45鋼 調(diào)質(zhì)及表面淬火 由于采用淬火，輪齒變形小，不易摩削，所以采用8級精度。 小輪齒數(shù)Z1在推薦值20~40中選取25 大齒輪數(shù)： Z2=Z1×i=25×4.531=113.275≈113 齒數(shù)比μ： μ=Z2／Z1= =4.52 傳動比誤差Δμ： Δμ= =0.0024＜0.05 合格 ② 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 m T2—小輪轉(zhuǎn)矩，346539 Nmm Ψd—齒寬系數(shù)，查表得0.4 K—載荷系數(shù) K=KA×Kν×Kβ×Kα KA—使用系數(shù)，查表得1 Kν—動載荷系數(shù)，初估其值為1.12 Kβ—齒向載荷分布系數(shù)，查圖得為1.13 Kα—齒向載荷分配系數(shù)，查圖得為1.04 則載荷初值 Kt=1×1.12×1.13×1.14=1.443 Y—應(yīng)力修正系數(shù)，查圖Ysa1=1.56，Ysa2=1.84 Y—齒形系數(shù)，查圖Y1=2.75，Y2=2.18 Yε—重合度 εa=[1.88－3.2(1／Z1+1／Z2)] =[1.88－3.2×(1／25+1／113)] =1.724 Yε=0.25+0.75／εa=0.25+ =0.685 σ=σ／S×Yst×Yn σ—彎曲疲勞極限 查圖并且雙向傳動乘以0.7 σ1=760×0.7=532 σ2=740×0.7=518 S—彎曲最小安全系數(shù)，1.4 Yst—試驗(yàn)齒輪應(yīng)力修正系數(shù)，2 Yn—彎曲壽命系數(shù)，按每天工作8小時(shí)，每年300天，預(yù)期 壽命10年 N1=60×n1×j×Ln =60×509×1×10×300×8 =7.33×108 N2=N1／μ=7.33×108／4.52 =1.62×108 查圖得： σFp1= ×2×1=760 Mpa σFP2= ×2×1=740 Mpa 則 ==0.00564 小齒輪的大，按小齒輪估算： 按表第一系列圓整，取m=3，d=m×z=3×25=75mm ③ 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 σH=ZH×Zε×ZE× 小輪圓周速度： V==1.998 m/s Kv—動載荷系數(shù)，查表得1.12 VZ／100=1.998×25／100=0.4995 K—動載系數(shù) K= =1.