本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)QY20B 汽車起重機(jī)卷筒機(jī)構(gòu)及其液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)系部名稱：專業(yè)班級(jí)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：職 稱：The Graduation Design for Bachelor's DegreeThe Design of QY20B Truck Crane’s Creel Mechanism and Hydrahlic System.Candidate：摘 要近兩年，我國(guó)的起重機(jī)發(fā)展迅速，在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也日趨廣泛，但與世界先進(jìn)水平還有一定的差距，主要原因是國(guó)內(nèi)配套零部件落后，材質(zhì)差，再有就是制造工藝水平低。本文對(duì) QY20B 汽車起重機(jī)的設(shè)計(jì)做了研究，就汽車起重機(jī)整車做了大概的分析和論述，就汽車起重機(jī)卷筒機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對(duì)于中、小型汽車起重機(jī)的發(fā)展具有一定的積極意義QY20B 型汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是該型起重機(jī)設(shè)計(jì)過程中最關(guān)鍵的一步。本文根據(jù)液壓系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行整體方案設(shè)計(jì)，對(duì)其功能和工作原理進(jìn)行分析，初步確定了系統(tǒng)各回路的基本結(jié)構(gòu)及主要元件，按照所給機(jī)構(gòu)性能參數(shù)和液壓性能參數(shù)進(jìn)行元件的選擇計(jì)算，通過對(duì)系統(tǒng)性能的驗(yàn)算和發(fā)熱校核，以滿足該起重機(jī)所要達(dá)到的要求。關(guān)鍵字: 汽車起重機(jī)；卷筒機(jī)構(gòu)；汽車起重機(jī)；液壓系統(tǒng)；性能參數(shù)。 ABSTRACTIn the recent two years, our country hoist crane development rapid, in each domain application also day by day widespread, but also has the certain disparity with the world advanced level, the main reason is the domestic necessary spare part backward, material quality bad, again has is makes the technological level to be low.This article has done the research to the QY20B autohoist design, the autohoist entire vehicle has made the general analysis and the elaboration, the autohoist rotation organization has carried on the design, , regarding the center, the small autohoist development had the certain positive sense.Model QY20B automobile crane hydraulic pressure systematic design this type hoist the most key one of the design process.This text analyses , demand to carry on the scheme to work out on this performance systematic in hydraulic pressure.Prove to its function and operation principle have confirmed the basic structure of system every return circuit and main component tentatively. According to giving the organization performance parameters and choice of carrying on the component of performance parameter of hydraulic pressure to calculate .Through to the checking computations and generating heat to check of systematic function, in order to respond to the request that this hoist should reach Key words: Autohoist reel mechanism Crane truck Hydraulic pressure system Performance parameter 目 錄摘要………………………………………………………………………………………ⅠAbstract ………………………………………………………………………………Ⅱ第 1 章 緒論………………………………………………………………………11.1 國(guó)內(nèi)汽車起重機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)……………………………………………11.1.1 國(guó)內(nèi)汽車起重機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀………………………………………………11.1.2 國(guó)內(nèi)汽車起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)………………………………………………21.2 國(guó)外汽車起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用情況……………………………………………21.3 汽車起重機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)………………………………………………………31.4 課題背景……………………………………………………………………………41.5 課題任務(wù)……………………………………………………………………………5第 2 章卷筒的設(shè)計(jì)計(jì)算及強(qiáng)度校核…………………………………………………62.1 卷筒的結(jié)構(gòu)與材料 ………………………………………………………………62.2 卷筒的鋼絲繩 ……………………………………………………………………62.3 卷筒的主要尺寸 …………………………………………………………………72.3.1 卷筒直徑 D…………………………………………………………………72.3.2 卷筒的長(zhǎng)度 L ………………………………………………………………72.3.3 卷筒的厚度…………………………………………………………………72.4 滾筒受力分析 ……………………………………………………………………82.5 滾筒強(qiáng)度校核 ……………………………………………………………………8第 3 章軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及強(qiáng)度校核……………………………………………………103.1 按扭矩初算軸徑…………………………………………………………………103.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………113.3 軸的受力分析……………………………………………………………………113.4 軸承的選擇及校核計(jì)算…………………………………………………………133.5 鍵連接的選擇及校核計(jì)算………………………………………………………143.6 聯(lián)軸器的選擇及校核計(jì)算………………………………………………………143.7 鍵的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………15第 4 章 起升機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) …………………………………………………164.1 液壓傳動(dòng)應(yīng)用于汽車起重機(jī)上的優(yōu)缺點(diǎn)………………………………………164.1.1 優(yōu)點(diǎn) ………………………………………………………………………164.1.2 缺點(diǎn) ………………………………………………………………………164.2 液壓系統(tǒng)的類型…………………………………………………………………164.3 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)功能、組成和工作特點(diǎn)…………………………………174.4 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)的運(yùn)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)…………………………………174.5 整機(jī)主要性能參數(shù)………………………………………………………………184.6 主副卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)……………………………………………………………………194.6.1 性能要求 …………………………………………………………………204.6.2 主要元件 …………………………………………………………………204.6.3 主要回路 …………………………………………………………………214.6.4 工作原理 …………………………………………………………………214.7 液壓系統(tǒng)類型選擇………………………………………………………………234.7.1 本機(jī)液壓系統(tǒng)分析 ………………………………………………………234.8 各種執(zhí)行元件的選擇……………………………………………………………234.9 液壓系統(tǒng)工作參數(shù)和各機(jī)構(gòu)主要參數(shù)…………………………………………244.9.1 作機(jī)構(gòu)主要參 ……………………………………………………………244.10 液壓系統(tǒng)參數(shù)……………………………………………………………………254.11 液壓元件選擇計(jì)算………………………………………………………………264.11.1 副卷?yè)P(yáng)回路………………………………………………………………264.11.2 主卷?yè)P(yáng)回路………………………………………………………………284.12 液壓閥的選擇……………………………………………………………………304.13 液壓輔助元件選擇………………………………………………………………334.13.1 油路的通徑………………………………………………………………334.13.2 油箱選擇…………………………………………………………………34結(jié)論……………………………………………………………………………………35參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………36致謝……………………………………………………………………………………370第 1 章 緒 論1.1 國(guó)內(nèi)汽車起重機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1.1.1 國(guó)內(nèi)汽車起重機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，我國(guó)的基礎(chǔ)建設(shè)力度正逐漸加大，道路交通，機(jī)場(chǎng)，港口，水利水電，市政建設(shè)等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)規(guī)模也越來(lái)越大，市場(chǎng)汽車起重機(jī)的需求也隨之增加。中國(guó)的汽車起重機(jī)誕生于上世紀(jì)的 10 年代，經(jīng)過了近 30 年的發(fā)展，期間有過 3次主要的技術(shù)改進(jìn)，分別是 70 年代引進(jìn)蘇聯(lián)的技術(shù)，80 年代引進(jìn)日本的技術(shù)，90 年代引進(jìn)德國(guó)的技術(shù)。但是總體來(lái)說(shuō)，中國(guó)的汽車起重機(jī)產(chǎn)業(yè)始終走著自主創(chuàng)新的道路，有著自己清晰的發(fā)展脈絡(luò)，尤其是進(jìn)幾年，中國(guó)的汽車式起重機(jī)產(chǎn)業(yè)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，雖然與國(guó)外相比還有一定的差距，但是這個(gè)差距正在逐漸的縮小。而且我國(guó)目前在中小噸位的汽車式起重機(jī)的性能已經(jīng)完好，能夠滿足現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的需求。在不久的將來(lái)，我國(guó)的汽車式起重機(jī)行業(yè)一定會(huì)發(fā)展成為一個(gè)發(fā)展穩(wěn)定，市場(chǎng)化程度高的成熟產(chǎn)業(yè)。 中國(guó)汽車式起重機(jī)已經(jīng)大量使用ＰＬＣ可編程集成控制技術(shù)，帶有總線接口的液壓閥塊，液壓馬達(dá)，油泵等控制和執(zhí)行元件已較為成熟，液壓和電器已實(shí)現(xiàn)了緊密的結(jié)合?？赏ㄟ^軟件實(shí)現(xiàn)控制性能的調(diào)整，大幅度簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)，減少液壓元件，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，具備了實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)診斷，遠(yuǎn)程控制的能力。 當(dāng)前我國(guó)新一代汽車起重機(jī)產(chǎn)品，起重作業(yè)的操作方式，大面積應(yīng)用先導(dǎo)比例控制，具有良好的微調(diào)性能和精控性能，操作力小，不易疲勞。通過先導(dǎo)比例手柄實(shí)現(xiàn)比例輸送多種負(fù)荷的無(wú)級(jí)調(diào)速，有效防止起重作業(yè)時(shí)的二次下滑現(xiàn)象，極大的提高了起重作業(yè)的安全性、可靠性和作業(yè)效率。 部分大型汽車式起重機(jī)還在伸縮臂上使用了單缸插銷的伸縮技術(shù)，通過液壓銷作用，以單個(gè)液壓油缸可完成多節(jié)伸臂的運(yùn)動(dòng)，并達(dá)到各種工況的程序控制和自動(dòng)伸縮，改變了以往不能油缸加內(nèi)部繩排的作業(yè)方式，使起重機(jī)相對(duì)更輕，拓展了起重機(jī)向更高工作高度發(fā)展的空間。 在走向國(guó)際市場(chǎng)的過程中，我國(guó)汽車式起重機(jī)產(chǎn)業(yè)近幾年品質(zhì)水平的快速提高，也得到了國(guó)際擁護(hù)的高度肯定，由于產(chǎn)品使用規(guī)范，用戶的專業(yè)素質(zhì)較高，出口產(chǎn)品1的質(zhì)量反饋比在國(guó)內(nèi)有了明顯的減少，產(chǎn)品反映較好。這都為中國(guó)汽車式起重機(jī)行業(yè)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。 我國(guó)的汽車式起重機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)要想在本領(lǐng)域生存與發(fā)展，需要做的事情還很多，由于市場(chǎng)需求的增大，也要求生產(chǎn)企業(yè)不斷創(chuàng)新，在保證起重機(jī)性能的基礎(chǔ)上還要不斷開發(fā)出更大噸位的新產(chǎn)品，滿足市場(chǎng)的需求。只有這樣才能從市場(chǎng)中獲得養(yǎng)分和活力使自己生存，在生存中發(fā)展，在發(fā)展中壯大。 1.1.2 國(guó)內(nèi)汽車起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)主要的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該有以下幾點(diǎn)： 擴(kuò)大產(chǎn)品的品種。在企業(yè)內(nèi)部應(yīng)建立完善的產(chǎn)品研究和開發(fā)體系，使產(chǎn)品系列化，品種齊全，要形成大中小完整系列，增多產(chǎn)品數(shù)量，使生產(chǎn)規(guī)模不斷的擴(kuò)展。 增大起重力矩。目前我國(guó)生產(chǎn)的汽車式起重大多是50噸以下的中小噸位的起重機(jī)，大噸位生產(chǎn)的很少，而隨著社會(huì)的發(fā)展，對(duì)機(jī)動(dòng)靈活的大型起重機(jī)械的需求越來(lái)越大，這都是汽車式起重機(jī)發(fā)展的養(yǎng)分。所以增大其中力矩迫在眉睫。 增加起重機(jī)功能。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用戶對(duì)汽車式起重機(jī)的使用上的要求越來(lái)越多，希望能夠一機(jī)多用，已經(jīng)不僅僅是在搬運(yùn)重物時(shí)使用，而是滿足在不同環(huán)境和工種和使用，這些都為未來(lái)起重機(jī)的發(fā)展打清了方向。 全力打造自己的品牌。目前中國(guó)的汽車起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，缺少自己的專業(yè)研究人員和開發(fā)隊(duì)伍，而是去模仿別人生產(chǎn)的成品，沒有發(fā)展方向和競(jìng)爭(zhēng)力。未來(lái)經(jīng) 濟(jì)的全球化以及由此引發(fā)的一系列問題，使得競(jìng)爭(zhēng)手 段從傳統(tǒng)的產(chǎn)品，價(jià)格等層次轉(zhuǎn)嫁到品牌的競(jìng)爭(zhēng)上來(lái)。 所以各大汽車式生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該努力打造自己的品牌，從而使自己發(fā)展壯大。 開創(chuàng)自我空間占領(lǐng)市場(chǎng)。我國(guó)的各大汽車式起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)要不斷創(chuàng)新，大膽進(jìn)行急智的改革，面向市場(chǎng)，結(jié)構(gòu)優(yōu)化，人員重組，引進(jìn)設(shè)備，進(jìn)行刻苦的技術(shù)研發(fā)，在不斷完善自我的前提下，占領(lǐng)市場(chǎng)。 近年來(lái)，隨著社會(huì)的發(fā)展，社會(huì)生活中對(duì)起重機(jī)的需求越來(lái)越大，所以起重機(jī)的研發(fā)越來(lái)越緊迫，由于汽車式起重機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)靈活，從而方便快捷，所以進(jìn)幾年我國(guó)的汽車式起重機(jī)發(fā)展很快1.2 國(guó)外汽車起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用情況國(guó)外工程起重機(jī)從整體情況分析，領(lǐng)先國(guó)內(nèi) 10-20 年(不同類型產(chǎn)品有所不同)。隨著國(guó)外經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度趨于平穩(wěn)，工程起重機(jī)向智能、高性能、靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、多功能方向發(fā)展。25t 以下基本上不生產(chǎn)，產(chǎn)品向高附加值、大噸位發(fā)展，如利勃海爾2公司汽車起重機(jī)基本退出市場(chǎng)，目前市場(chǎng)主導(dǎo)產(chǎn)品為全地面起重機(jī)，最小噸位是35t，而 80t 和 160t 是主導(dǎo)產(chǎn)品；格魯夫公司：主導(dǎo)產(chǎn)品是全地面起重機(jī)和輪胎起重機(jī)，最小噸位是 25t；多田野公司：汽車起重機(jī)只占 20%，主導(dǎo)產(chǎn)品是全地面起重機(jī)和輪胎起重機(jī)，最小噸位 16t。因此行業(yè)配套也與國(guó)內(nèi)有所不同：1） 下車主要是 300kW 以上柴油大功率發(fā)動(dòng)機(jī)，與之配套的液力變矩器和自動(dòng)換檔變速箱、12 噸級(jí)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向橋及越野輪胎。2） 上車：高強(qiáng)度材料、大扭矩的起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)支承。3） 液壓系統(tǒng)：變量泵、變量馬達(dá)、電磁換向先導(dǎo)閥及主閥、平衡閥、懸掛系統(tǒng)閥、液壓鎖、液壓缸及管路標(biāo)準(zhǔn)配套件。4） 智能控制系統(tǒng)：力限器顯示控制、記憶通訊及單缸順序伸縮自動(dòng)控制。由于國(guó)外工程機(jī)械起步較早，形成了成熟的配套件體系。如力士樂的泵馬達(dá)、閥、起升、回轉(zhuǎn)、行走機(jī)構(gòu)；貝林格的主閥、先導(dǎo)閥、平衡閥；哈威的主閥、先導(dǎo)閥、平衡閥；ZF 的變速箱、分動(dòng)箱；凱斯蘭的橋；PAT 的力限器等等。配套廠能與主機(jī)廠協(xié)作密切，聯(lián)合開發(fā)，再加上主機(jī)廠家的專有技術(shù)，能形成很強(qiáng)的核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，能夠保證主機(jī)性能的發(fā)揮和可靠性的提高。1.3 汽車起重機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)自90年代以來(lái)，國(guó)外工程機(jī)械進(jìn)入了一個(gè)新階段，目前我國(guó)汽車起重機(jī)在工程機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)是：1、在廣泛應(yīng)用新技術(shù)的同時(shí)，不斷涌現(xiàn)出新結(jié)構(gòu)和新產(chǎn)品。2、繼續(xù)完成提高整機(jī)可靠性。3、技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)在于增加產(chǎn)品的電子信息技術(shù)含量，在集成電路、微處理器、微型計(jì)算機(jī)及電子監(jiān)控技術(shù)等方面都有廣泛的應(yīng)用。4、努力完善產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，改善駕駛?cè)藛T的工作條件，向節(jié)能、環(huán)保方向發(fā)展，可靠性、安全性、舒適性、環(huán)保性得到了高度重視。5、向大型化和微型化方向發(fā)展。借鑒國(guó)外工程機(jī)械產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)，并結(jié)合我國(guó)實(shí)際，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)水平不能與國(guó)外相提并論，所以我們必須在產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品創(chuàng)新上下大功夫才能與國(guó)外大型公司競(jìng)爭(zhēng)。我國(guó)工程機(jī)械產(chǎn)品的發(fā)展走勢(shì)應(yīng)是：31 系列化、特大型化系列化是工程機(jī)械發(fā)展的重要趨勢(shì)。國(guó)外著名大公司逐步實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)品系列化進(jìn)程，形成了從微型到特大型不同規(guī)格的產(chǎn)品。與此同時(shí)，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期明顯縮短。特大型工程機(jī)械產(chǎn)品特點(diǎn)是科技含量高，研制與生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，投資大市場(chǎng)容量有限，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)主要集中少數(shù)幾家公司。因此我國(guó)必須在此加大研發(fā)力度才不至于在此受制于國(guó)外。2 多用途、微型化為了全方位地滿足不同用戶的需求，國(guó)外工程機(jī)械在朝著系列化、特大型化方向發(fā)展的同時(shí)，已進(jìn)入多用途、微型化發(fā)展階段。一方面，工作機(jī)械通用性的提高，可使用戶在不增加投資的前提下充分發(fā)揮設(shè)備本身的效能，能完成更多的工作；另一方面，為了盡可能地用機(jī)器作業(yè)替代人力勞動(dòng)，提高生產(chǎn)效率，適應(yīng)城市狹窄施工場(chǎng)所以及在貨棧、碼頭、倉(cāng)庫(kù)、艙位、農(nóng)舍、建筑物層內(nèi)和地下工程作業(yè)環(huán)境的使用要求，小型及微型工程機(jī)械有了用武之地，并得到了較快的發(fā)展。為占領(lǐng)這一市場(chǎng)，各生產(chǎn)廠商都相繼推出了多用途、小型和微型工程機(jī)械。3 電子化與信息化互動(dòng)以微電子、Internet為重要標(biāo)志的信息時(shí)代，不斷研制出集液壓、微電子及信息技術(shù)于一體的智能系統(tǒng)，并廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械的產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的性能及高科技含量。4 安全、舒適、可靠 駕駛室將逐步實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，配裝冷暖空調(diào)。全密封及降噪處理的“安全環(huán)保型”駕駛室，采用人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)的司機(jī)座椅可全方位調(diào)節(jié)，以及功能集成的操縱手柄、全自動(dòng)換擋裝置及電子監(jiān)控與故障自診斷系統(tǒng)，以改善司機(jī)的工作環(huán)境，提高作業(yè)效率。大型工程機(jī)械安裝有閉路監(jiān)視系統(tǒng)以及超聲波后障礙探測(cè)系統(tǒng)，為司機(jī)安全作業(yè)提供音頻和視頻信號(hào)。微機(jī)監(jiān)控和自動(dòng)報(bào)警的集中潤(rùn)滑系統(tǒng)，大大簡(jiǎn)化了機(jī)器的維修程序，縮短了維修時(shí)間。大型工程機(jī)械的使用壽命達(dá)2.05萬(wàn)小時(shí)，最高可達(dá)2.5萬(wàn)小時(shí)。 5 節(jié)能與環(huán)保為提高產(chǎn)品的節(jié)能效果和滿足日益苛刻的環(huán)保要求，主要從降低發(fā)動(dòng)機(jī)排放、提高液壓系統(tǒng)效率和減振、降噪等方面入手。1.4 課題背景汽車起重機(jī)是各種工程建設(shè)廣泛運(yùn)用的重要起重設(shè)備，是用來(lái)對(duì)物料進(jìn)行起重、運(yùn)輸、裝卸或安裝等作業(yè)的機(jī)械設(shè)備，在工業(yè)和民用建筑中作為主要施工機(jī)械而得到4廣泛運(yùn)用。在國(guó)內(nèi)汽車起重機(jī)行業(yè)，關(guān)鍵部位的制造工藝已經(jīng)成為行業(yè)的熱點(diǎn)。通過對(duì)QY20B汽車起重機(jī)的液壓系統(tǒng)入手，結(jié)合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)汽車起重機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)，本著最大限度提高卷筒組的安全系數(shù)，對(duì)其卷筒進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造，爭(zhēng)取為我國(guó)汽車起重機(jī)卷筒的制造工藝做出一定的貢獻(xiàn)。為了加快我國(guó)工程機(jī)械前進(jìn)的步伐，促進(jìn)多元化的起重產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，且檢驗(yàn)自己四年所學(xué)，在工作之前對(duì)自己進(jìn)行一次檢閱，我選了QY20B汽車起重機(jī)卷筒機(jī)構(gòu)及其液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)這個(gè)題目，希望為我四年大學(xué)學(xué)習(xí)生活畫上一個(gè)圓滿的句號(hào)。1.5 課題任務(wù)通過對(duì)汽車起重機(jī)卷筒機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原理及技術(shù)要求的分析，最大起重量為20T，最大起升高度為16M，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)的需要，在現(xiàn)有的資料的基礎(chǔ)上，對(duì)多種方案進(jìn)行分析比較，從而初步確定汽車起重機(jī)卷筒機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)框架。在此基礎(chǔ)上，設(shè)定參數(shù)，通過設(shè)計(jì)、計(jì)算、校核、反復(fù)對(duì)照比較，最終完成整個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)。其中包括：QY20B汽車起重機(jī)卷筒機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，QY20B汽車起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選擇離合器與制動(dòng)器使卷筒機(jī)構(gòu)具有較高的安全系數(shù)。要求對(duì)液壓油路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其效率更高。5第 2 章 卷筒的設(shè)計(jì)計(jì)算及強(qiáng)度校核2.1 卷筒的結(jié)構(gòu)與材料卷筒的結(jié)構(gòu)分為筒體部分和支架部分，筒體部分通過軸支承在支架上，支架用4枚螺栓固定在起重機(jī)上。支架一般鑄造制成，本設(shè)計(jì)選用45鋼，卷筒為保證良好的抗彎強(qiáng)度和抗扭強(qiáng)度選用鑄鋼，本設(shè)計(jì)選用45鋼。卷筒的制造可分為鑄造和焊接兩種。在一般載荷的起重機(jī)中采用灰口鑄鐵，對(duì)于重要的卷筒可用球墨鑄鐵，對(duì)于重載荷的卷筒，可采用鑄鋼。對(duì)于有重量要求的機(jī)構(gòu)，采用鑄造卷筒。2.2 卷筒的鋼絲繩卷筒在起升機(jī)構(gòu)或牽引機(jī)構(gòu)中用來(lái)卷繞鋼絲繩，將螺旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)。卷筒通常是圓柱形的，特殊的卷筒也有制成圓錐形或曲線形的。卷筒有單層和多層2種，一般的起重機(jī)采用單層卷筒。單層卷筒通常表面切出螺旋槽，是為了增加鋼絲繩的接觸面積和防止相鄰鋼絲繩的磨損。繩槽分為標(biāo)準(zhǔn)槽和深槽兩種（圖2.1），其尺寸為R≈0.55d。圖 2.1 卷筒槽形標(biāo)準(zhǔn)槽： c1≈（0.3~0.4 ）d，t 1=（2~4） （mm）深槽： c2≈0.6d，t 2=d+（6~8 ） （mm ）6一般采用標(biāo)準(zhǔn)槽，由于節(jié)距小，機(jī)構(gòu)緊湊，深槽的特點(diǎn)是不易脫槽，但節(jié)距大，增加卷筒長(zhǎng)度。2.3 卷筒的主要尺寸2.3.1 卷筒直徑 D卷筒直徑 D 與滑輪直徑一樣，是以槽底計(jì)算的直徑。卷筒直徑的確定方法與滑輪完全相同，即 D0min=hd。式中 D0min——按鋼絲繩中心計(jì)算的滑輪最小卷繞直徑，mm；h——與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩的有關(guān)的系數(shù)，d——鋼絲繩的直徑，mm?！?D≥D 0min= hd≈350mm2.3.2 卷筒的長(zhǎng)度 L 卷筒的長(zhǎng)度（圖 2.2）L=L0+l1+2 l2 （2.1） 圖 2.2 卷筒的長(zhǎng)度式中 L——卷筒總長(zhǎng)度； L0——繩槽部分長(zhǎng)度，其值為 L0 = 0HantD????????（2.2）式中 H——起升高度； a——滑輪組倍率；D0——卷筒卷繞直徑；t——繩槽節(jié)距； n——附加安全圈數(shù)，n=1.5~3 圈； l1——固定鋼絲繩所需要的長(zhǎng)度，l 1=3t； l2——兩端的邊緣長(zhǎng)度。 得 L0≈500mm ∴ L= L0+2 l2=500+40=540mm 7（2.3）2.3.3 卷筒的厚度按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，對(duì)于鑄鐵卷筒，δ=0.02D+（6~10） （mm） ；對(duì)于鋼卷筒，δ≈d。然后進(jìn)行強(qiáng)度校核，鑄鐵壁厚不宜小于 12mm。這里取材料為 45 鋼，筒壁厚為 22mm。2.4 滾筒體受力分析滾筒體作簡(jiǎn)支梁，兩端支撐的端蓋在水平及垂直面內(nèi)均為鉸支。作用在筒體上的載荷有鋼絲繩對(duì)滾筒的張力 F、圓周驅(qū)動(dòng)力 Fu 以及鋼絲繩軸向位移產(chǎn)生的軸向力，該力與前兩項(xiàng)的相對(duì)比值較小，故忽略不計(jì)，滾筒筒體受力及分析見圖 2.3。圖中 F 1——起升拉力，N；Fu——圓周驅(qū)動(dòng)力，N；M3——滾筒所受之扭矩， （N/m） ；M3=Fu （N/m ） ；502DPv?M——彎矩 ；Mmax （N/m） ??N/m284qlFl??（2.4）σ——正應(yīng)力， （N/mm 2） 圖 2.3 卷筒受力分析 （N/mm 2） （2.5）=MW?τ——剪切應(yīng)力， （N/mm 2） （N/mm 2） 3nMW??（2.6）σh——合成應(yīng)力， （N/mm 2） σh= （N/mm 2） ??23????（2.7）82.5 滾筒強(qiáng)度校核圓周驅(qū)動(dòng)力 F u=1000 =52500（N） （2.8）6310.2Pv?鋼絲繩張力 F =Fu =52500（N） （2.9）扭矩 M 3= Fu （N/m ） 0.3952127.5D?（2.10）彎矩 Mmax= （N/m ） .4.4Fl??（2.11）正應(yīng)力 σ= （N/mm 2） 237.105.098.965（2.12）剪切應(yīng)力 τ= （N/mm 2） （2.13）2103754.86??將計(jì)算的 σ、τ 值代入式（3-6）：（N/mm 2）48000h 366 81010270.710.8.hCL hn?????????????????（3.16）∴此軸承合格，預(yù)期壽命足夠。3.5 鍵連接的選擇及校核計(jì)算3.5.1 聯(lián)軸器與輸入軸鍵連接的選擇聯(lián)軸器與輸入軸連接采用平鍵連接軸徑d1=50mm，L1=114mm查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》P53 表4-1 選用C型平鍵，得：b=14 h=9 L=70即：鍵C14×70 GB/T 1096-2003 l=L-b=114-14=100mm T=23.947N·m （3.17） 15根據(jù)教材P106式6-1得65 m/minM最大起升力矩 1340 kN.m最大回轉(zhuǎn)速度 3r/min最高行駛速度 75 km/h最大爬坡度 35%最小轉(zhuǎn)彎半徑 20m行駛狀態(tài)總重 26.02t外形尺寸 12.4×2.5×3.3m支腿距離(縱向×橫向) 4.97×5.4m20發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) SC8DK260Q3 最大功率 192KW（2200rpm）最大扭矩 1100Nm(1400rpm)4.6 主副卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)主副卷?yè)P(yáng)回路如圖 4.2 所示：圖 4.2 主副卷?yè)P(yáng)回路主副卷?yè)P(yáng)油路由雙向電液比例排量調(diào)節(jié)泵和雙向定量馬達(dá)構(gòu)成兩個(gè)容積調(diào)速閉式油路，在主卷?yè)P(yáng)單動(dòng)情況下，副卷?yè)P(yáng)泵通過一電磁換向驅(qū)動(dòng)一液壓換向閥向主卷?yè)P(yáng)油路供油，兩泵合流，提高主卷?yè)P(yáng)作業(yè)速度。通過操作先導(dǎo)手柄可以雙向改變油泵排量，調(diào)節(jié)馬達(dá)轉(zhuǎn)速?；芈分性O(shè)置有功率限制器，從而限制油泵最大功率，防止發(fā)動(dòng)機(jī)過載。為避免二次起升下滑和下降下滑，回路中設(shè)置有壓力記憶閥。4.6.1 性能要求21副卷?yè)P(yáng)不工作或低壓輕負(fù)載時(shí)，主泵合流工作；起、制動(dòng)平穩(wěn)，微動(dòng)性好；重物停在空中任意位置能可靠制動(dòng)。4.6.2 主要元件泵 1（2）、馬達(dá) 5（6）、冷卻閥 13-1（13-2）、益流閥 12-1（12-2）、壓力記憶閥 8-1（8-2）、單向可調(diào)節(jié)流閥 9-1（9-2）、制動(dòng)油缸 10-1（10-2）、二位三通液壓先導(dǎo)換向閥 11-1（11-2）、或門型梭閥 16-1（16-2）、功率限制器 17-1（17-2）、三位四通液壓先導(dǎo)換向閥 14、三位六通電磁換向閥 15。4.6.3 主要回路油主路（含補(bǔ)油油路）、冷卻油路、防過載油路、記憶閥油路、合流控制油路、防二次下滑油路。4.6.4 工作原理1. 主卷?yè)P(yáng)泵與副卷?yè)P(yáng)泵合流工作狀態(tài)(起升)如圖 4.6-1 所示A）控制油路（含電路） 17-1（左移） 電流 1-4（下） （1-4 上移）1-4 油箱泵 1 1-2 1-4 1-3（下）1-3（上） 油箱 （1-1 輸出流量）17-2（左移） 電流 2-4（下） （2-4 上移）泵 2 2-4 油箱2-2 2-4 2-3（下）2-3（上） 油箱 （2-1 輸出流量）制動(dòng)器打開：12 11-1（上） 9-1 10-1 （10-1 制動(dòng)打開）B 路（↑） 8-1（+）B）主油路主泵：11 5泄油 13-1（左） 12-1 油箱副泵 2-1 14（下） 52-2 DF2（+） 泄油 13-1（左） 12-1 油箱2. 主卷?yè)P(yáng)泵與副卷?yè)P(yáng)泵合流狀態(tài)（下降）22A）路（含電路）17-4（右移）電流 1-4（上） （1-4 下移）1-4 油箱泵 1 1-2 1-4 1-3（上）1-3（下） 油箱 （1-1 輸出流量）（由于利用換向閥 14 可以在下降時(shí)不必對(duì)副泵進(jìn)行換向控制）18-3（左移） 電流 2-4（下） （2-4）上移泵 2 2-4 油箱2-2 2-4 2-3（下）2-3（上） 油箱 （2-1 輸出流量）制動(dòng)器打開油路與起升狀態(tài)相同。B）主油路主泵：11 5泄油 13-1（右） 12-1 油箱副泵 2-1 14（上） 52-2 DF1(上) 泄油 13-1（右） 12-1 油箱3. 主卷?yè)P(yáng)回路分流狀態(tài)主卷?yè)P(yáng)回路分流起升、控制都和合流時(shí)的相同，下降時(shí)的工作狀態(tài)跟起升時(shí)的操作方式基本相同，只是泵的操作方式跟起升時(shí)相反而已。4. 副卷?yè)P(yáng)回路分流狀態(tài)（起升）A)控制油路（含電路）38-3（左移）電流 2-4（下） （2-4 上移）泵 2 2-4 油箱2-2 2-4 2-3（下）2-3（上） 油箱 （2-1 輸出流量）制動(dòng)器打開：22 15(常) 11-2(上) 9-2 10-2 （ 10-2 的剎車打開）B 路（↑） 8-2（+）A)主油路泵 2：21 6泄油 13-2（左） 12-2 油箱235. 副卷?yè)P(yáng)回路分流狀態(tài)（下降）下降時(shí)跟起升時(shí)相同，只是泵的操作方向跟起升時(shí)相反。6. 恒功率控制如 4.3 所示：圖 4.3 功率控制回路壓力過高 17-1-1 左移 17-1-2 開口變大 控制油壓力降低 泵的傾角變小，流量降低；壓力過低 17-1-1右移 17-1-2開口減小 控制油壓力升高 泵的傾角變大，流量變大。4.7 液壓系統(tǒng)類型選擇4.7.1 本機(jī)液壓系統(tǒng)分析根據(jù)開式和閉式系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)、典型工況，結(jié)合國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的具體情況，上車液壓系統(tǒng)決定選用多泵多回路和多種型式的高壓變量系統(tǒng)。在起升（主、副卷?yè)P(yáng)）、回轉(zhuǎn)、伸縮、變幅、支腿和控制 6 個(gè)液壓回路中，起升和回轉(zhuǎn)采用獨(dú)立閉式油路，變幅、伸縮和支腿采用開式油路。起升油路分主卷?yè)P(yáng)油路和副卷?yè)P(yáng)油路，液壓泵采用具有壓力切斷功能的雙向電液比例排量調(diào)節(jié)泵，此泵能實(shí)現(xiàn)排量與輸入電壓信號(hào)成正比的控制功能，用手動(dòng)比例電壓控制閥來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，它與定量馬達(dá)構(gòu)成了兩個(gè)獨(dú)立的容積調(diào)速回路。副卷?yè)P(yáng)油路可通過合流閥向主卷?yè)P(yáng)油路自動(dòng)合流。主副卷?yè)P(yáng)回路中設(shè)有壓力記憶閥，防止二次起升下墜，緩沖補(bǔ)油和自動(dòng)冷熱油交換等裝置。由于本機(jī)屬于中型起重機(jī)，回轉(zhuǎn)比較頻繁，所以回轉(zhuǎn)油路由雙向電液比例排量調(diào)節(jié)泵和定量馬達(dá)組成，除采用緩沖補(bǔ)油和冷熱油自動(dòng)交換措施外，還采用了防止“打?，F(xiàn)象”（在回轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)打停后再回轉(zhuǎn)現(xiàn)象）和防止臂桿因外力（風(fēng)力等）引起的自由擺動(dòng)的特殊閥。控制回路采用電控方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。主、副卷?yè)P(yáng)回路，回轉(zhuǎn)回路均采用了電液比例排