随车起重运输车改装设计.docx

目录摘要IABSTRACTII第1章绪论11.1 目的、意义11.2 研究现状11.2.1 国外的随车起重运输车的情况21.2.2 国内随车起重运输车各方面的情况31.3 随车起重运输车的未来的发展方向31.4 主要研究内容4第2章 随车起重运输车总体布置52.1 总体布置原则52.2 二类底盘的选择52.2.1 专用汽车底盘52.2.2 选择底盘62.3 起重机选择及整车总体布置72.3.1 随车起重机总成的选择72.3.2参数选择82.3.3起重臂支架的连接82.4 随车起重运输车的结构92.4.1 随车起重运输车的结构形式92.4.2 随车起重运输车的结构特点112.5本章小结12第3章 起吊支腿的设计计算133.1支腿形式选取133.2支腿跨距的确定143.3 支承液压缸的计算153.4活动支腿危险截面计算163.5本章小结17第4章 回转机构设计184.1 随车起重运输车回转机构简介184.2 回转机构的布置形式184.3 回转支承选型184.3.1 回转支承184.3.2 回转支承装置的强度计算204.4 回转机构驱动装置的设计214.4.1回转驱动力矩计算214.4.2 回转机构的小齿轮的设计234.5 本章小结24第5章 液压系统的设计265.1 液压系统的型式265.1.1 开式和闭式系统265.1.2 单泵和多泵系统265.2 液压系统的控制265.2.1 定量节流控制系统265.2.2 变量系统275.3 下车液压系统的设计275.3.1 各机构油路组成及其特点275.3.2 液压系统的压力选择285.3.3 下车液压系统型式的选择285.4 液压缸的选择285.4.1 缸体与缸盖连接结构285.4.2 活塞与活塞杆连接结构295.4.3 导向套结构295.4.4 缓冲结构295.4.5液压缸的选择295.4.6液压缸主要零部件材料及技术要求315.5 其他液压元件的选择325.5.1 液压泵的选型与计算325.5.2 阀的选择325.6 液压系统性能验算325.7 本章小结35第6章 副车架及车厢的设计366.1 副车架的设计366.1.1 副车架的截面形状及尺寸366.1.2 加强板的布置376.1.3 副车架的前端形状及安装位置376.1.4 副车架与主车架的连接396.2 车厢的设计396.3 本章小结40第7章 起重车稳定性分析417.1 不利工况的情况417.1.1 起重车最不利工况417.1.2 起运车最不利工况位置的整车质量417.2 稳定性校核427.2.1 动稳定性校核计算427.2.2 静稳定性校核计算437.3 本章小结45结论46参考文献47致谢48第1章 绪 论1.1 目的、意义虽然随车起重运输车在日常生活中处于越来越重要的地位，应用范围越来越广泛，但是在使用中我们要选择合适的车型，以达到经济实用的效果。因此我设计这款随车起重运输车主要是用来起吊和运输零担货物以及小吨位的货物，满足市场上这方面的需求。此次设计我需要综合地运用几年来所学的知识，并融会贯通，使自己动手能力和知识的运用能力得到提高。随着随车起重运输车行业的迅速发展，它所拥有的市场更大，发展的机遇更多。随之而来的是它在市场上的需求量会越来越大，而且对各种载重的随车起重运输车的需求更会达到一个新的高度。随车起重运输车是集起重和运输于一体，一辆车可以完成两项工作，使其工作起来更加的方便，因为这一特色使它很快的受到大众的欢迎，并且带动了国内随车起重运输车市场的发展，同时也推进了整个专用车市场的拓展，使随车起重运输车的功能越来越向智能化、多极化、重型化方面发展。1.2 研究现状随着国家交通运输相关管理政策实施的逐步到位，地区间地方保护主义政策的逐渐撤销，高效、经济、节能、环保的物流运输汽车越来越受到人们的欢迎。如国家对基础设施的投入将会持续增加，商品流通量会与日俱增，货币流通量及其安全性也会进一步提高，因此，用于物流运输的随车起重运输车将会继续成为市场的热点。据专用汽车协会发布的信息预测，2010年，我国专用汽车产品将超过6000个品种，年产量达到90万辆，占当年载货车产量的60%。未来几年，高速公路运输车辆将会成为市场的主角。高速公路的不断发展对随车起重运输车提出了更高要求，如除要求安全性高、封闭性、减振性好之外，还要求产品能够具备系列化，技术含量高、附加值高等特点，因此，适于高等级公路运输的重型随车起重运输车将成为今后几年市场的热点之一。随着汽车载货吨位的加大，使用柴油发动机的优点更加突出。我国也在大力发展大功率柴油汽车。柴油机不论在经济性能、环保性能上都具有广阔的前景，国外重型运输车已全部采用柴油机，我国随车起重运输车的柴油化进程今后必将进一步加快。随车起重运输车产品呈现的发展趋势：一是重型化、多轴化趋势；二是轻量化、高技术化发展趋势。美国和西欧的一些国家是最早开始发展专用汽车产品的国家，日本和前苏联等国家在第二次世界大战后才慢慢发展起来。20世纪70年代末，汽车工业遇到了世界范围的萧条和滞销，发展专用汽车成了当时各个国家摆脱危机的一根救命稻草。于是，专用汽车就在世界范围内迅速发展起来了。现在，在一些发达国家中，专用汽车的年产量已占载货汽车总量的80%以上，被广泛应用于社会生活的各个领域当中。世界各国对专用汽车的需求量逐年在增长，专用汽车增长率均大于载货车增长率，各国专用车的产量的比例逐年递增。近几年随车起重运输车不断的受到重视，是由于它不仅具备载货汽车的功能，还具有起重机的吊装功能，它既可以完成本车的吊装，还能完成车与车之间的吊装。随车起重运输车广泛的应用于各种行业，如交通运输、土木建筑、电力等行业的货物运输及远距离移动货物，而且通过改装和加上附加装置还可以应用于消防、军队及工程抢险等领域中。该车兼有起重作业和运输两种功能，在国外已经有非常广泛应用了，在国内也会有更加广阔的发展。1.2.1 国外的随车起重运输车的情况在20世纪40年代开始，随车起重运输车就在欧洲开始出现，逐渐被广泛使用。随着社会的发展和科技的进步，随车起重运输车起重能力不断被提高，工作的幅度也不断的加大，逐渐的要取代小吨位起重机的实力，而在2007年4月德国宝马展上展出的产品中，最大的起重力矩已经达到140N·m，几乎接近50t的汽车起重机，这些虽然在起重性能上和起升高度上还不能代替汽车起重机，但是多功能的辅助和优秀的产品结构，在加上随车起重机自身快速、高效、便捷的优点，使其在中小吨位起重机市场占有一席之地，影响力越来越大。随车起重运输车的使用功能在不断的扩展，在各个领域都有所使用，经过改装，加上附加的装置后使用的范围更宽。目前国外随车起重运输车越来越注重对辅助装置的开发，以拓展功能、扩大使用范围。随着随车起重运输车的功能不断扩展，用户可以选择的余地也越来越大，从常用的运输起吊货物到消防、军队、工程抢险等领域中，使用户在体验随车起重运输车带来高效率的同时享受种种想不到的便利。近几年在产品的结构上不断改善，以提高其效率，同时产品的安全问题在全球范围内也得到重视，个人人身安全更是所有工作的前提，因此随车起重运输车各种安全的报警系统应运而生，从根本上解决安全问题。各控制系统也逐渐采用集成或半集成的有线或无线的遥控系统，这些技术使随车起重运输车的各方面的性能和安全等问题更好的解决，操作也更快捷。在世界起重技术领域中，奥地利的帕尔菲格集团不仅是市场的领先者，而且以技术领先者的地位领导起重技术的发展潮流。奥地利帕尔菲格起重技术公司，在世界的五大洲都建有生产基地，在全球范围内设有一千四百多个服务网点，为保持技术的领先地位，该公司每年会抽掉部分资金投入到技术研究和发展中。如今，帕尔菲格来到了中国，2003年帕尔菲格公司与中国的常林股份有限公司正式合作，常林成为帕尔菲格在中国的最大合作伙伴，帕尔菲格的到来也推动了中国起重市场的发展。1.2.2 国内随车起重运输车各方面的情况我国的随车起重运输车的生产始于20世纪70年代，到80年代的时候，随车起重运输车产品的品种及产量就在不断的增长，使用量不断加大。虽然随车起重运输车进入中国市场只有短短的30几年的时间，但随着产品技术的不断更新，产品功能不断变化和增加，产品用途不断的放宽和拓展，近几年，国内的随车起重运输车行业取得了较好的成绩，未来将会迎来更好的发展机会。在近10年里，随车起重运输车生产企业不断努力的调整自身和不懈的开发市场，目前随车起重运输车已广泛的被用户所认可，并赢得市场的青睐。虽然在国家汽车产业结构中，随车起重运输车是被列为限制类项目中的，但是数据显示，到2007年为止，我国能够生产随车起重运输车的厂家就达到38家，其中较大型的企业主要有徐工集团、石家庄煤矿机械厂、牡丹江专用汽车制造公司、大汉汽车制造有限公司、武汉汽车起重机厂等。2007年随车起重运输车行业整体的趋势是强者会更强，而弱者则被淘汰。在经历了市场的一番考验后，以徐工集团为代表的一些实力强、规模大的企业占据了更大的市场份额，拥有更强的市场竞争力，而那些实力弱、规模又小的企业则逐渐被市场淘汰。2007年随车起重运输车销量在前五名的企业，他们所占有的市场份额达到了90%，市场在慢慢的向实力较强的企业靠拢，其中徐工和石家庄煤矿机械厂的销量都突破1000台，两家企业共占市场份额的42%，由此也说明了强者更强，弱者更弱。在国内，随车起重运输车各方面的技术和性能在不断的改进，又因国内市场的不断细分，对市场产品的开发能力和技术要求也不断提出更高的要求，以满足不同的使用用途和各领域的需求。然而随着随车起重运输车的发展不断壮大，一些不具备生产研发能力的企业也纷纷挤入这个行业，但是他们的各方面的实力还不能与大企业相比，因此他们会抄袭，改进其他企业的产品，从而造成了市场的混乱，也造成随车起重运输车的质量不能被保证。因此，此时要冷静思考怎样使随车起重运输车的市场更具有竞争力，能够拥有更大的发展空间。面对不断增长的市场，好的产品质量和良好的售后服务是不容忽视的，它不仅体现了企业的实力，更有利的证明了我国随车起重运输车的生产实力。而企业不仅要考虑近期的利益，更要考虑更加长远的利益，使随车起重运输车的市场更具实力与竞争力。1.3 随车起重运输车的未来的发展方向目前，从产品的市场情况来看，随车起重运输车的需求量越来越大。随着科学技术的不断进步，世界各国随车起重运输车的生产有个较大的发展，从最开始的小型单一的产品，到现在已发展成为全系列、大力矩、多功能、操作简单、安全性能高等有点，可以这样说，随车起重运输车的发展已进入了一个新的阶段。由于国外的劳动力费用较高，并且强调工作效率，施工中完全由随车起重机来完成，它具有使用灵活、技术成熟等特点，所以在欧洲市场随车起重运输车的发展前景是广阔的。我国的随车起重运输车的生产水平在日益的发展和完善，产品将更具有市场竞争力。从产品技术特点看，随车起重运输车向大型化、多功能化和智能化的方向发展，其吨位越来越大，安全性、操作方便性等要求也越来越高。但就目前的情况来说，国内的技术还不是很成熟，要将随车起重运输车发展到一定先进的程度，还需要时间。因此未来几年，国内随车起重运输车应增强科技创新能力，加强附加装置的研究工作，逐步将我国的随车起重运输车向大型化、多功能化和智能化方面发展。1.4 主要研究内容本次设计为一款吊装能力3.2吨、装载能力不小于3.5吨的随车起重运输车。随车起重运输车主要的设计内容包括：进行底盘的选择；起重机的选择及总体布置；起吊支腿设计计算；起重装置回转机构设计；液压系统的设计；对整车性能分析。第2章 随车起重运输车总体布置2.1 总体布置原则专用汽车总体布置的任务是正确选定整车参数，合理布置工作装置和附件，以达到设计任务书所提出的整车基本性能和专用性能的要求。在进行总体布置时应遵循以下原则。1.尽量避免对汽车底盘各总成的变动，变动总成部件的位置会增加成本，同时可能会影响到整车性能。2.应满足专用工作装置性能要求，使专用功能得到充分发挥。3.对装载质量、轴载质量分配等参数的估算和校核，为适应汽车底盘或总成件的承载能力和整车性能要求。4.应避免工作装置的布置对车架所造成集中载荷，有利于改善主车架纵梁的强度和寿命。5.应尽量减少专用汽车的整车整备质量，提高装载质量。减少整备质量，充分利用底盘的装载质量，增大质量利用系数，是专用汽车改装设计过程中要追求的主要指标之一。6.应符合有关法规的要求。例如对整车的长、宽、高后悬等尺寸在有关法规中有明确的规定，一定不能超出指标的要求。2.2 二类底盘的选择2.2.1 专用汽车底盘专用汽车与普通汽车的区别主要在于所选定的地盘上，改装具有装用功能的上装部分，用以完成某些特殊的运输和作业功能。因此，专用汽车底盘的性能对专用车性能有着决定性的作用。目前，改装专用车选用的底盘主要是二类和三类汽车底盘，也有的是专用汽车设计的专用底盘。汽车底盘的选择或设计专用底盘主要根据专用汽车的类型、用途、装载质量、使用条件、专用汽车的性能指标、专用设备或装置的外型尺寸、动力匹配等来决定。目前我国对于常规的厢式车、罐式车、自卸车等通常是采用二类汽车底盘进行改装设计。这也是目前专用汽车设计中选用底盘形式最多的一种。所谓二类汽车底盘即在基本型整车的基础上，去掉货箱。改装设计总布置是，在没有货箱的汽车底盘上，加装所需要的工作装置或特种车身。采用二类汽车底盘进行改装设计时，重点是整车总体布置和工作装置设计。设计时若严格控制整车总质量、轴载质量分配、质心高度位置等，则基本上能保持原车型的主要性能。但是，还要对改装后的整车重新做出性能分析和计算。对于客车、客货两用车、厢式货车等则通常采用三类汽车底盘改装设计。所谓三类汽车底盘一般是在基本型车的基础上，去掉货箱和驾驶室。近年来，我国乘用车发展很快，对乘用车使用性能的要求也不断提高，再用原来的三类底盘改装的客车已经越来越不受欢迎。目前在进行普通汽车底盘改装设计时，把更换发动机的底盘，也当作三类汽车底盘处理。无论选用二类或三类汽车底盘，很难完全满足某些专用汽车的性能要求。例如用普通汽车底盘改装厢式货车，存在质心过高、轴荷分配不合理的问题；改装消防车，首先是底盘车速达不到要求；改装客厢式专用车，存在平顺性差的问题。因此，若要使我国的专用汽车上质量、上档次，一定要开发出一些具有特点的专用汽车底盘。在专用汽车底盘或总成选型方面，一般应满足下述要求。1.适用性对各种专用改装车的总成应适于专用汽车特殊功能的要求。并要以此作为主要的目标进行改装设计。2.可靠性所选用的各总成工作应可靠，出现故障率小，零部件要有足够的强度和寿命，且同一车型各总成零部件的寿命应趋于均衡。3.先进性所选用的底盘或总成，应使整车在动力性、经济性、制动性、操纵稳定性、行驶平顺性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同类型车型的先进水平，而且在专用性能上要满足国家或行业标准的要求。4.方便性所选用的各总成要便于安装、检查、保养和维修。处理好结构紧凑与装配调试空间合理的矛盾。2.2.2 选择底盘在选用专用汽车底盘时，除了上述因素外，还有以下两个很重要的方面：一是汽车底盘价格，它是专用汽车购置成本中很大的部分，要考虑用户是否能够接受；二是汽车底盘供货要有来源要与生产汽车底盘的主机厂有明确的协议或合同，无论汽车底盘滞销或紧销，一定要按时降低盘供货。根据以上要求，本次设计选用EQ1092FJ1作为随车起重运输车车的底盘，其主要技术参数如下，表2.1所示。表2.1 底盘参数底盘型号EQ1092FJ1轴距（mm）4700底盘整备质量（kg）3500最大承载质量（kg）9870接近角/离去角（°）34/16底盘规格:长×宽×高（mm）7855×2364×2370车辆长×宽×高（mm）7995×2470×2940前轮距(mm)1810后轮距（mm）1800最高车速（km/h）902.3 起重机选择及整车总体布置2.3.1 随车起重机总成的选择起重机是一种能在一定范围内垂直起升和水平移动物品的机械，动作间歇性和作业循环性事起重机工作的特点。根据其中结构的不同，随车起重机（上装）部分分为直臂式和折叠臂式。起重车液压起重装置通常由支腿、回转、变幅和起升等机构组成。由于随车起重装置的回转、变幅和起升运动是由起重机总成中的相应机构来实现的，所以一般只作选型和进行总布置。而支腿机构，除了保证正常起吊作业外，还对整车稳定性有很大的影响，因而要对支腿作重点设计计算。根据要求，本次选用SQ3.2SK2Q随车起重机，其主要参数如表2.2，表2.3所示。表 2.2 SQ3.2SK2Q随车起重机参数型号SQ3.2SK2Q最大起升质量3200kg最大重力矩 6.72起重机自重1316kg安装空间850mm工作幅度2.1m回转角度(全回转)表2.3 SQ3.2SK2Q随车起重机参数幅度/m2.1003.3655.4657.565起重量/kg320018009005002.3.2参数选择起重机的参数，决定了起重举升汽车的工作特性，其选择应根据使用要求和实际生产条件确定，并需要考虑相关标准和规定。起重装置的主要参数如下：1.起重量起重量是指起重臂在一定长度和幅度下，保证起重举升汽车的稳定性的最大起升质量。在起重臂最短和幅度最小时，其最大起重量为标准起重量。Q=3200kg2.起升高度起升高度是指从地面到吊钩钩环中心极限位置的距离。起升高度也随臂长和幅度变化，通常以最大起升高度表示。本次设计选起升高度10.5m。3.幅度幅度是指起重臂前端吊钩钩环中心到立柱转台中心线间的距离。随车起重运输车不移动时的工作范围由最大幅度和最小幅度决定。本次设计选为m。4.工作速度起重装置的工作速度应根据工作要求确定。起重工作速度包括以下主要内容：（1）起升速度。货物起升速度与起重量和起升高度有关。起吊小吨位时，可采用较高的起升速度。但要考虑起升高度不大时，启动和制动过程所占的比例相对较大，过分的提高起升速度将增加动载荷，反而达不到提高工作效率的目的。一般可取0.3m/s左右。（2）回转速度。立柱的回转速度受旋转启动或制动时切向惯性力的限制。在10m左右的幅度内，回转速度不应超过3r/min。回转速度过高，货物在切向方向的摆动大，对作业效率反而产生不利影响。一般可取2.5r/min。（3）变幅速度。对于折叠臂式，起重臂蝙蝠速度是指起重臂在变幅液压缸作用下，其角度的改变速度，一般小于120/s。对于伸缩臂式，起重臂变幅速度是指起重臂在水平方向的直线运动速度，可参照起升速度选取。本次设计变幅速度取10o/s。（4）支腿伸缩速度。支腿伸缩速度均用时间来表示，伸缩时间一般为1520s，缩腿时间为伸缩时间的1/2。本次采用伸腿时间为20s,缩腿时间为10s。2.3.3起重臂支架的连接如图2.1所示为起重臂支架。悬臂1焊接在外壳10上，在活塞杆17的上端固定连有铰接连杆用的支架2。起重机作业时，压力油经管接头18进入液压缸推动活塞杆上升，而活塞杆下降由压力油卸载、自身重力、起重机臂和载荷的作业下完成。为了排除渗入液压系统的空气，在举升液压缸上部装有堵头7。起重臂支架19与外壳10焊接成一个整体，并借助楔块16等固定在回转机构的支柱上。图2.1 起重臂支架1悬臂 2连杆支架 3.毛毡防尘圈 4盖 5密封圈 6、9导向套 7堵头 8支承套 10外壳 11托架 12回转机构支柱13连接盖 14螺栓 15端板 16楔块 17活塞杆 18管接头 19起重臂支架2.4 随车起重运输车的结构2.4.1 随车起重运输车的结构形式根据起重机安装位置不同，随车起重运输车可分为前置式、中置式、后置式三种结构形式，如图2.2所示。本次设计为前置式随车起重运输车。（1）前置式起重机安装在汽车驾驶室和车厢之间，如图2.2（a）。多为起重能力小于1t的中、小型随车起重运输车，适用于装卸包装成件的货物和集装箱等。这种布置形式可充分利用货箱面积，并保证起重臂在允许的伸出长度内和相应的运动条件下，能达到车厢的所有位置。此外，因液压泵安装在汽车前部的发动机处，故从液压泵到起重机液压缸的管道较短，流动阻力小，液压传动效率比其他布置形式高。所以，所采用这种结构形式。但在进行这种车型的整车布置时，要注意防止前轴超载。（2）中置式起重机安装在汽车车厢中间，如图2.2（b），多为起重能力在1t到3t的范围内，且采用加长的大、中型汽车底盘。这种布置形式的特点是起重臂短，轴荷分配易于满足要求，基本可保存原车的质心位置，适用于装卸和运输长度整齐的管材、建筑材料、条状物件及木材等，货物沿车厢纵向安放。但由于起重机布置在车厢中间，使得车厢面积的利用率较低。（3）后置式起重机布置在汽车车厢后部，如图2.2（c），适用于带有挂车的随车起重运输车，其特点是车厢面积利用率高，起重臂能完成主车和挂车之间的装卸作业。但由于这种布置是将起重机安放在车辆的尾部，因此带来的不利影响是改变了原车的轴荷分配，后周易超载，并使整车的操纵性变差。此外，主车架需作改装设计，否则在起伏不平的路面上行驶时会出现超应力。本次设计选为前置式随车起重运输车。图2.2 随车起重运输车结构形式2.4.2 随车起重运输车的结构特点随车起重运输车因选择的汽车底盘和对加装的起重机要求及布置不同而有差异。但部分结构基本相同或相似，均由机架（汽车主车架和起重机的连接架）、起重臂支架、起重臂、回转机构、液压支腿液压缸等主要部件组成。本次设计为伸缩臂式随车起重运输车。图2.3为伸缩臂式随车起重运输车整车图，有伸缩臂1、吊钩2、回转机构3、卷扬装置4、机架5等伸缩起吊装置。由于起重臂不能折叠，吊放物体须由卷扬机经钢索带动吊钩来完成，在操作性、功能性和安全性等方面存在许多不足，特点是结构简单、成本较低、操作简便等。图2.4为折叠臂式随车起重运输车整车图，有支架1、上下节臂2、3和伸缩臂5等折叠起吊装置，通过举升液压缸11、折叠臂液压缸9和伸缩液压缸4实现重物的举升、一位和安放，也可以直接用吊钩进行吊运。这种车型的随车起重机由于是液压操作，可以与很多的液压属具(抓、叉、钻、夹、抱)相配，共同完成更为复杂的作业，作业完毕，全机折叠成“4”字型，宽与高都在2500mm范围内。折臂式随车起重运输车的特点是质心低、自质量轻、功能多等。适用于包括各种复杂作业在内的很多作业场合，并在逐步占领部分直臂式随车起重机市场和扩大自身市场。图2.3 伸缩臂式随车起重运输车1伸缩臂 2吊钩 3回转机构 4圈养装置 5机架 6支腿 7伸缩臂支架 8起伏液压缸图2.4 折叠臂式随车起重运输车1支架 2下节臂 3上节比 4伸缩液压缸 5伸缩臂 6吊钩 7中间臂 8附加吊钩 9折叠液压缸 10载荷限位杆 11举升液压缸 12操纵阀 13回转机构 14机架 15支腿2.5本章小结本章介绍了专用汽车的总体布置原则；选择专用汽车底盘，选择合适的二类底盘为改装车基础是很重要的；选择随车起重运输车的起重机总成；随车起重运输车的结构形式及结构特点。第3章 起吊支腿的设计计算3.1支腿形式选取随车起重运输车起吊工作时，主车架将受到较大的附加集中载荷，为了保证车架的强度和提高整车起重能力，必须设置支腿。此外，支腿还对起吊作业时整车的工作稳定性有很大影响。为了提高随车起重机的起重能力，增加整车的稳定性，在车的底架上装有可以收放和伸缩的支腿，按其结构可以分为以下四种形式：1.蛙式支腿如图3.1 是蛙式支腿的构造，其特点是结构简单，只有一个油缸，所以自重较轻。由于蛙式支腿摇臂尺寸不能过大，这样就限制了支腿的跨距。蛙式支腿多用于中小型起重机上。图3.1 蛙式支腿1摇臂 2销轴3伸缩油缸 4脚板2.H型支腿如图3.2是H型支腿的构造图，支腿外伸后是H型。其主要特点是：固定支腿与车架固接，从而加强了车架，也能够改善车架的受力情况。H型支腿跨距较大，适应性好，易于调平。运动轨迹明确、平稳，制造起来方便，且质量较轻。因此，大中型汽车起重机几乎都采用此类支腿。3.X型支腿如图3.3是X型支腿的构造图。X型支腿的特点是：垂直油缸行程短，油缸的负荷大，缸径较粗，支腿离地间隙小，脚板着地后有水平位移，但稳定性较好，而且在工作工程中，不必装卸脚板。4.辐射式支腿此结构适合大型轮胎起重机上，由于大型轮胎起重机支腿反力非常大，所以车架结构的高度大。为了减轻车架重量，减少车架变形，将支腿做成辐射式，使回转支承装置承受的全部力和力矩直接作用在支腿结构上，这样处理可减轻整个底盘重量5-10%。而对回转支撑装置处的变形可比通常的形式减轻一半左右。图3.2 H型支腿1车架 2外伸支腿 3垂直油缸 4水平油缸 5固定支腿 6脚板图3.3 X型支腿1垂直油缸 2水平油缸 4车架铰接的支腿 5伸缩支腿 7脚板5.支腿形式的选取本设计采用H形支腿，即左右各一个支承。每个支腿各有一个水平伸缩液压缸和一个垂直支承液压缸。起吊作业时支腿外伸呈H形，如图2.1所示，行驶时收回。为保证支腿收回时不超过车辆行驶的宽度标准，外伸时要有足够的支承距离，可将左右支腿的水平液压缸错开安放，如图2.2所示。支腿必须与起重装置的横梁牢固连接，以保证支腿结构体系的稳定。3.2支腿跨距的确定由于随车起重运输车通常只有左右两个支腿，故只需要确定横向跨距。确定的原则是：起重装置在臂架强度允许的起重量范围内工作时，起重车的稳定性要达到规定的要求。跨距大虽然有利于起重工况的稳定性，但过大的稳定性是不必要的，有时甚至是有害的。因为超载时，过大的稳定性使操作人员感觉不到超载的危险，当无自动报警装置时，有可能使臂架损坏。支腿横向外伸跨距的最小值是要保证起重臂在侧向工作时整车的稳定性，即最大起重量和其他各重力对该侧支腿中心作用的倾覆力矩和稳定力矩处于平很状态（图3.4）。跨距可由下式初选 (3.1)式中：支腿与立柱中心的距离（m）；lk1起重臂质心到力主中心的距离（m）；R起重装置的工作幅度（m）；Mk起重臂质量（kg）；Q起吊质量（m）；m0不包括起重臂质量的整车整备质量（kg）；K动载系数。图3.4 支腿跨距取=1.05，R=2.1，=171kg，Q=3.2kg，=4644kg，K=1.2代入公式得 3.3 支承液压缸的计算应该按危险的工况考虑，即随车起重运输车的大部分车轮别支承液压缸顶起，整车为三点支承状态。设载荷平均分配在三个支撑点上，则每个支撑点上所受到的载荷FZ有 (3.2)式中G为整车满载时自重（N）。 （3.3）根据FZ和液压系统工作压力P（可按中、高系统选816Mpa），即可确定支承液压缸缸径。本次设计初选P=16Mpa （3.4）式中：FZ每个支腿承受载荷（N）；P液压缸工作压力（Pa）；D支承液压缸缸径（mm）。由上式公式，得液压缸缸径为 =0.082m （3.5）3.4活动支腿危险截面计算活动支腿危险截面为固定支腿与活动支腿的搭接处，对其强度和腹板的稳定性需要进行校核计算。截面尺寸及其余条件如下：支腿最大反力：支腿反力到危险截面的距离：危险截面对于X轴上部抗弯模量：腹板的高度：H0=0.3m危险截面对于X轴下部抗弯模量：腹板的厚度：=0.012m许用应力(材料选用HG60)：=322Mpa由于：所以强度满足设计要求。截面腹板局部稳定性验算：由于：查表得：MPa所以截面局部不失稳。3.5本章小结本章主要介绍了随车起重运输车常用支腿的几种类型及其结构特点，每一种支腿都有它自己的特点，有它能够适合的车辆类型，但是每一种支腿有它的优点也必然有它的缺点；对支腿的选取、支腿跨距的确定，支腿压力的计算；活动支腿截面计算。第4章 回转机构设计4.1 随车起重运输车回转机构简介随车起重运输车在作业时要将货物送到一定范围内的任意空间位置，故回转运动是必不可少的，因此，起重机的起重臂必须具有回转功能。回转机构由回转支承装置和回转驱动装置两部分组成。前者将起重机的回转部分支持在固定部分上，后者驱动回转部分相对于固定部分回转。回转机构将整个回转平台（包括起重臂、起升部分的其他机构等）在回转支承装置上作360°全回转。回转运动可以在左右方向上任意进行。全回转的回转机构由下面几部分组成：1.回转机构的驱动装置。它是整个回转部分中传动分流装置中的一个传动元件，在机械传动中是某根轴，在电力传动中是电动机，在液压传动中是液压马达。他的动力是由起重机的总动力源内燃机供给，并经过机械传动、或电能、或液压能变换而来的。2.回转机构的机械传动装置。一般起到减速的作用。3.回转小齿轮。回转机构通过它和回转支承装置上的大齿圈啮合，以实现回转平台的回转运动。4.2 回转机构的布置形式回转机构的布置形式有两种。一种是将回转机构布置在回转平台上，并随回转平台一起绕回转支承回转。回转支承装置有大齿圈，大齿圈的滚圈固定在底盘车架上。回转小齿轮既做自转运动又做公转运动，推动大齿圈回转。这种布置对回转机构的维修比较方便。第二种布置形式是将回转机构固定在底盘车架上，因转动小齿轮带动大齿圈回转，而大齿圈的滚圈与回转平台连在一起。这种布置对回转机构的维修不方便，但回转平台上显得比较整洁。此次设计中选择第二种布置形式。4.3 回转支承选型4.3.1 回转支承常用回转支承的结构形式有四种：单排球式、交叉滚柱式、双排球式、三排柱式。由经验和计算可知：相同外形的回转支承，单排球式的承载能力高于交叉滚柱式和三排球式。在倾覆力矩小于160吨米载荷时，选用单排球式回转支承其性价比高于三排柱式回转支承，为所选形式。单排回转支承选择在国内，目前单排球式回转支承有三个系列：HS系列，Q系列和01系列。各系列特点分别如下：（1）HS系列单排球式回转支承是历史的延续。以前，国内生产的回转支承的主要形式为交叉滚柱式，后来生产单排球式回转支承后，交叉滚柱式回转支承被取代，为了保持安装主机的尺寸不受影响，设计了外形及安装尺寸与原来交叉滚柱式回转支承完全相同但内部结构改为单排球式的HS系列单排球式回转支承。其特点是外形尺寸大，制造成本比相同承载能力的Q系列和01系列回转支承高10%以上，同国外相同承载能力的回转支承相差更远。（2）01系列单排球式回转支承是1984年原机械部推出的以轴承编号为基准的回转支承系列。其安装螺栓孔数较多，比较合理但是滚到参数存在不合理匹配，例如011.45.1400与011.35.1400回转支承其外型尺寸和安装尺寸完全相同，其制造成本基本相同，但是011.45.1400使用的是直径45mm的钢球，而011.35.1400使用的是直径35mm的钢球，后者的承载能力降低了22%。所以选着01系列的回转支承应该选择钢球直径较大的规格。（3） Q系列单排球式回转支承是1986年建设部在参考了01系列回转支承参数后，经过优化后设计的单排球式回转支承系列，形同承载能力的回转支承的截面尺寸更紧凑，质量更轻，具有更好的性价比。综上三点，本次设计初选JB230084的Q系列QW.1000.25 A单排四点球回转支承，其参数如表4.1所示。表4.1 单排球式回转支承参数钢球直径d0=25mm内螺栓中心圆直径D2=936mm滚道中心圆直径=1000mm接触角=45°螺栓直径=24mm齿数Z=115螺栓孔个数n=244.3.2 回转支承装置的强度计算1.载荷的计算单排球式回转支承上的外载荷是组合后的总载荷 P=G+1.25Q=（1316+1.25×3200）×9.8=N （4.1）水平力H：同时水平力H一般达不到10%的P，所以取H=0.1P，则总倾覆力矩M根据图4.1承载能力曲线得出M=38.5×104N·mm图4.1承载能力曲线2.单排球式回转支承当量静容量其公式： （4.2） 式中：C0当量静容量 N；f0静容量系数N/mm2 ；d0钢球的公称直径 mm；公称接触角取 45°；z钢球个数。可由公式 （4.3）代入数值得，Z=107。座圈材料选用50Mn,滚道表面硬度HRC=55，查表4.2得到，则： （4.4）根据组合后的外载荷，计算当量轴向载荷 （4.5）式中：Cp当量轴向载荷 N；、系数，其中=4.37，=3.44。表4.2 静容量系数f0滚道表面硬度HRC6059585756555351504846静容量系数5853494440383125221610单排球式回转支承应满足下式要求 （4.6）式中：单排球式回转支承的安全系数，查表得出在之间。f的实际值在取值范围内，所以选取的型号满足回转支承要求。4.4 回转机构驱动装置的设计4.4.1回转驱动力矩计算起重机回转时要克服回转支承装置中的各种阻力矩，其计算公式如下： （4.7） 式中：T回转阻力矩，N·m； 回转支撑装置中的摩擦阻力矩，N·m； 风力阻力矩，N·m； 回转平台倾斜时引起的回转阻力矩，N·m； 回转惯性引起的回转力矩，N·m。（1）回转支承装置摩擦阻力矩Mf滚动轴承式回转支承装置在回转启动时产生的摩擦阻力矩根据下式计算：