本 科 生 畢 業(yè) 設 計姓 名： 學 號： 學 院： 機電學院 專 業(yè)： 機械工程及自動化　 設計題目： 25t 汽車式液壓起重機設計 專 題： 基于 AMESim 起升機構液壓系統(tǒng)仿真研究 指導教師： 職 稱： 二 O 年 六 月 1畢業(yè)設計任務書學院 機電學院 專業(yè)年級 學生姓名 任 務 下 達 日 期 ： 畢業(yè)設計日期： 畢業(yè)設計題目：25t 汽車式液壓起重機設計畢業(yè)設計主要內(nèi)容和要求：（1）25t 汽車式液壓起重機的總體設計；（2）25t 汽車式液壓起重機的伸縮機構設計，（3）起升機構的設計選型；（4）汽車起重機的回轉(zhuǎn)機構設計；（5）轉(zhuǎn)臺結(jié)構的設計。院長簽字： 指導教師簽字：2畢業(yè)設計指導教師評閱書指導教師評語（①基礎理論及基本技能的掌握；②獨立解決實際問題的能力；③ 研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點；⑤ 工作態(tài)度及工作量；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：成 績： 指導教師簽字：年 月 日3畢業(yè)設計評閱教師評閱書評閱教師評語（①選題的意義；②基礎理論及基本技能的掌握；③ 綜合運用所學知識解決實際問題的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及創(chuàng)新點；⑥寫作的規(guī)范程度；⑦總體評價及建議成績；⑧存在問題；⑨是否同意答辯等）：成 績： 評閱教師簽字：年 月 日4畢業(yè)設計評閱教師評閱書評閱教師評語（①選題的意義；②基礎理論及基本技能的掌握；③ 綜合運用所學知識解決實際問題的能力；④工作量的大?。虎萑〉玫闹饕晒皠?chuàng)新點；⑥寫作的規(guī)范程度；⑦總體評價及建議成績；⑧存在問題；⑨是否同意答辯等）：成 績： 評閱教師簽字：年 月 日5畢業(yè)設計答辯及綜合成績答 辯 情 況回 答 問 題提 出 問 題 正 確基 本正 確有 一般 性錯 誤有 原則 性錯 誤沒 有回 答答辯委員會評語及建議成績：答辯委員會主任簽字： 年 月 日學院領導小組綜合評定成績：學院領導小組負責人： 年 月 日6摘 要隨著我國經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，對汽車起重機需求量越來越大，對其性能的要求也越來越高。國內(nèi)中小型汽車起重機的技術已非常成熟，本文參照現(xiàn)有的成熟產(chǎn)品，設計出QY25 型汽車起重機。設計的主要內(nèi)容有：參考國內(nèi)外同等噸位的成熟產(chǎn)品，進行本機的總體結(jié)構設計，力求總體布局結(jié)構緊湊。起重機伸縮臂的結(jié)構設計，在 ANSYS11.0 中建立基本臂的有限元模型，分析兩種惡劣工況下的應力分布，并依據(jù)分析結(jié)果進行結(jié)構改進。起重機起升機構的選型設計，并在 AMESim 中對整機液壓系統(tǒng)中最重要的起升回路進行動態(tài)仿真，依據(jù)仿真結(jié)果改進液壓系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的動態(tài)響應。起重機回轉(zhuǎn)機構的設計計算，包括回轉(zhuǎn)支承裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置。起重機轉(zhuǎn)臺結(jié)構設計，在 ANSYS11.0 中建立轉(zhuǎn)臺的有限元分析模型，分析兩種惡劣工況下的應力分布，依據(jù)結(jié)果進行結(jié)構改進。主要創(chuàng)新點在于：伸縮機構采用雙缸加一級繩排，不同于國內(nèi)的單缸加一級繩排結(jié)構，系統(tǒng)的安全性更高，各節(jié)臂的運作獨立性更好。對現(xiàn)有起升機構的液壓回路進行了改進，使系統(tǒng)的動態(tài)響應性能更好。關鍵詞：汽車起重機；總體結(jié)構設計；有限元；動態(tài)響應7ABSTRACTThe demand for truck crane is getting bigger and bigger with the rapid development of our country’s economic construction, and the request of its performance is also getting higher and higher.The technology of medium and small truck cranes has been very mature.This article designs QY25 truck crane through the reference of existing mature products.The main contents are:The overall structure design of the crane through the reference of the same tonnage mature products in domestic and foreign to make the entire structure layout compact .The design of the crane’s extension section.This article creats the finite element model of pivot beam in ANASYS11.0,then analyzes the stress distribution of two bad condition and improves the structure according the resuits.The type design of the hoisting mechanism.Carrying out the dynamic simulation of lifting loop which is the most impotant loop in the whole hydraulic system,then improve the dynamic response of the system accoreding the results.The design and calculation of crane’s slew mechanism including the rotary bearing and rotary drive device.The design of slewing platform superstructure. This article creats its finite element model in ANASYS11.0,then analyzes the stress distribution of two bad condition and improves the structure according the results.The innovative design lays on that the extension section adoptes two hydraulic cylinders plus a rope which is different from the one hydraulic cylinder plus two ropes in domestic.In a result the security of the system is higher and the operational independence of beems is better.In addition ,this article improves the existing hydraulic circuit of hoisting mechanism to make the system’s dynamic response better.Key words: truck crane; overall structure design; finite element ; dynamic response8目 錄1 緒 論 ..............................................................................................11.1 概論 .........................................................................................................................11.2 國外汽車起重機的發(fā)展狀況 ....................................................................................21.3 國內(nèi)汽車起重機的發(fā)展狀況 ....................................................................................21.4 汽車起重機的發(fā)展趨勢 ..........................................................................................41.5 個人工作重點 .........................................................................................................52 汽車起重機的總體設計 ....................................................................................................72.1 汽車起重機的底盤選型 ............................................................................................72.1.1 汽車起重機的底盤類型 ...................................................................................72.1.2 汽車起重機的底盤選型 ...................................................................................82.2 汽車起重機的工作級別 ............................................................................................82.2.1 起重機利用等級 ..............................................................................................82.2.2 起重機的載荷狀態(tài) ..........................................................................................92.2.3 起重機工作級別的確定 ...................................................................................92.3 起重機主要技術參數(shù)的確定 ....................................................................................92.3.1 技術參數(shù)簡介 .................................................................................................92.3.2 起重機技術參數(shù)的確定 .................................................................................102.4 起重機質(zhì)心的確定 .................................................................................................122.4.1 主要部件質(zhì)量的確定 .....................................................................................122.4.2 整車質(zhì)心位置的確定 .....................................................................................132.5 起重機三鉸點位置的確定及其優(yōu)化 ........................................................................142.5.1 吊臂根部鉸點位置的確定 .............................................................................142.5.2 變幅液壓缸鉸點位置的確定 ..........................................................................152.5.3 三鉸點位置的優(yōu)化模型 .................................................................................162.6 具體的設計計算 .....................................................................................................202.6.1 主臂起升高度、吊臂仰角的計算 ..................................................................202.6.2 臂架整體受力分析 ........................................................................................202.6.3 變幅油缸受力分析 ........................................................................................242.6.4 轉(zhuǎn)臺結(jié)構受力分析 ........................................................................................253 伸縮式吊臂的設計計算 ..................................................................................................273.1 伸縮臂截面參數(shù)的確定 ..........................................................................................273.1.1 吊臂截面的選取 ............................................................................................273.1.2 吊臂截面的具體參數(shù) ....................................................................................283.2 主臂伸縮機構的設計 ..............................................................................................293.3 主臂機構結(jié)構特征 .................................................................................................3093.4 吊臂各節(jié)尺寸的確定 ..............................................................................................313.5 變幅油缸的設計計算 ..............................................................................................333.6 基本臂有限元分析 .................................................................................................353.6.1 有限元模型 ...................................................................................................353.6.2 計算工況 .......................................................................................................363.6.3 結(jié)果分析 .......................................................................................................364 汽車起重機的提升機構設計 ...........................................................................................394.1 起升機構形式的選擇 ..............................................................................................394.2 起升機構的零部件選擇計算 ...................................................................................394.2.1 滑輪組倍率 ...................................................................................................394.2.2 鋼絲繩的設計計算 ........................................................................................394.3 卷筒的設計計算 .....................................................................................................414.4 起升機構減速裝置的選型計算 ...............................................................................474.5 制動器的選擇 .........................................................................................................484.6 基于 AMESim 起升機構液壓系統(tǒng)仿真研究 ...........................................................484.6.1AMEsim 軟件簡介 .........................................................................................484.6.2 基于 AMEsim 系統(tǒng)仿真模型的建立 ..............................................................494.6.3 起升機構液壓系統(tǒng)仿真結(jié)果分析 ..................................................................514.6.4 起升機構液壓系統(tǒng)改進 .................................................................................545 汽車起重機回轉(zhuǎn)機構設計 ...............................................................................................595.1 回轉(zhuǎn)支承的設計計算 ..............................................................................................595.1.1 回轉(zhuǎn)支承裝置分類 ........................................................................................595.1.2 回轉(zhuǎn)支承裝置的受力分析 .............................................................................605.1.3 回轉(zhuǎn)支承裝置的選型 ....................................................................................635.1.4 回轉(zhuǎn)支承裝置結(jié)構尺寸 .................................................................................645.2 回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的設計計算 ......................................................................................655.2.1 回轉(zhuǎn)阻力矩的計算 ........................................................................................655.2.2 驅(qū)動裝置用液壓馬達選型 .............................................................................685.3 回轉(zhuǎn)中心距的確定 .............................................................................................696 汽車起重機轉(zhuǎn)臺設計 ......................................................................................................706.1 轉(zhuǎn)臺具體結(jié)構設計 .................................................................................................716.2 轉(zhuǎn)臺的有限元分析計算 ..........................................................................................716.2.1 轉(zhuǎn)臺有限元模型 ............................................................................................716.2.2 計算工況 .......................................................................................................726.2.3 計算結(jié)果與分析 ............................................................................................73結(jié)論 ............................................................................................................................76參考文獻 ..........................................................................................................................7710附錄 ............................................................................................................................78外文原文 ........................................................................................................................78中文譯文 ........................................................................................................................84致謝 ............................................................................................................................95111 緒 論1.1 概論 汽車起重機是起升輸送物料的機具，是國民生產(chǎn)各部門提高勞動生產(chǎn)率、生產(chǎn)過程機械化不可或缺的大型機械設備，對提高生產(chǎn)各部門的機械化，縮短生產(chǎn)周期和降低生產(chǎn)成本起著非常重要的作用。汽車起重機可以廣泛應用于工礦企業(yè)、建筑工地、港口碼頭、油田、鐵路、倉庫及貨場等工況下的起重作業(yè)和吊裝工作。隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，汽車起重機在各行業(yè)的作用也越來越大，經(jīng)濟杠桿作用與日俱增。目前，國內(nèi)汽車起重機主要從 8t 300t 不同噸位的 10 多類產(chǎn)品。國內(nèi)比較著名的起重~機生產(chǎn)商有徐州重型機械廠三一重工、中聯(lián)重工等，如圖 1.1 所示為三一重工生產(chǎn)的QY25C 汽車起重機。隨著技術水平的不斷提高，產(chǎn)品噸位也在朝著更大噸位的方向發(fā)展。起重機的設計制造也從一個側(cè)面反映了國家的工業(yè)現(xiàn)代化水平。圖 1.1 三一重工 QY25C 汽車起重機分析國內(nèi)這幾年市場需求情況，8t 產(chǎn)品增長幅度不大， 16t、25t、50t 銷量 2001 年比2000 年分別增長了 33.2%、62.8%、101.6%，這說明市場將更多的需求中大噸位的汽車起重機。為了增加產(chǎn)品的競爭力，錦州重型機械股份有限公司決定研制新型 25t 汽車起重機。新型起重機的特點主要體現(xiàn)在如下幾個方面：（1）吊臂采用易于定心、對腹板抗失穩(wěn)能力、抗扭曲變形能力強的大圓角六邊形截面；（2）轉(zhuǎn)臺采用立板加筋結(jié)構；這種結(jié)構在滿足強度要求的同時減輕了重量，提高起重性能，使材料的機械性能得到進一步的利用； （3）采用前懸下沉全景駕駛室專用汽車底盤。這種底盤車身長，適合較長吊臂的布置（吊臂的增長，使整機的起升高度增加） ，且乘坐舒適、視野開闊。 （4）液壓系統(tǒng)增設回轉(zhuǎn)制動閥、液壓先導閥、液控操縱回路，使回轉(zhuǎn)抗沖擊能力增強、操縱更加方便；（5）液壓輔件采用新型錐面密封與 O 型圈相結(jié)合的雙重密封，提高管路密封壽命； （6）利用現(xiàn)代設計方法和手段，開發(fā)、編制相關的計算軟件，提高設計質(zhì)量和效率，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。軟件要有良好的通用型，已適應其他噸位產(chǎn)品的開發(fā)。121.2 國外汽車起重機的發(fā)展狀況目前世界上約有百余家企業(yè)生產(chǎn)汽車起重機，但著名的也就右十余家，如美國的格魯夫、德國的利勃海爾、徳馬克、日本加藤、多田野等。生產(chǎn)的汽車起重機品種有數(shù)百種，90 年代以來，生產(chǎn)、銷售各種噸位的起重機萬余臺。汽車起重機的市場主要集中在東亞、北美和歐洲。東亞約占銷售量的 40%，北美和歐洲各約占 20%。國外汽車起重機發(fā)展的主要特點可以歸納為：多品種生產(chǎn)，標準化程度高和一機多用。就分布于三大市場的產(chǎn)品而言，以德國為主的歐洲市場，其產(chǎn)品主要特點為：（1）全地面起重機占主導地位，約占市場份額的 80%。（2）大噸位產(chǎn)品為主，利勃海爾公司占銷售額的 70%～80%式 100t 以上的產(chǎn)品。（3）技術先進，及時采用世界最新的技術成果。（4）專用配套件多，這以為歐洲發(fā)展汽車起重機的得天獨厚的條件。以日本為主的東亞市場和以美國為主的北美市場，其產(chǎn)品主要特點有：（1）越野汽車起重機占主導地位，約占 70%～80%，其次為輪式起重機，全地面起重機所占比例較小。（2）多系列生產(chǎn)，中大噸位居多。（3）注重適應性和經(jīng)濟性。在保證產(chǎn)品性能和功能的前提下，大量采用通用配套件，而不強調(diào)追趕新技術，故產(chǎn)品可靠性較好。目前，世界汽車起重機的生產(chǎn)，從技術上講，德國利勃海爾公司略占優(yōu)勢，但從企業(yè)規(guī)模上講，美國格魯公司居世界首位。而生產(chǎn)量則是日本的多田野和藤加最多。市場總的趨勢式供大于求，面對激烈競爭，國外各大公司除了紛紛增加投資、擴大生產(chǎn)、提高自身的競爭能力外，還通過聯(lián)合或兼并來提高在國際市場的份額。如 1984 年，美國格魯夫公司收購了英國老牌企業(yè)科爾斯公司。1987 年，德國克虜伯公司收購了格的瓦爾德公司，稱為當時德國最大的起重機公司，但該公司 1995 年又被美國格魯夫公司收購。1990 年，日本多田野兼并了德國法恩公司等。在起重機行業(yè)內(nèi)，國外的大型汽車起重機的發(fā)展比我國迅速，在技術和運用上已相當成熟，目前國際市場對汽車起重機的需求在不斷增加，從而使國外各大汽車式起重機制企業(yè)在生產(chǎn)中更多的應用優(yōu)化設計，機械自動化和自動化設備，這對起重機行業(yè)的發(fā)展造成了很大的影響。目前國外的起重機企業(yè)主要是生產(chǎn)大噸位的起重機，而且有完善的設計體系，和一批先進的研發(fā)人員，不斷的進行創(chuàng)新和完善。國外的制造企業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)達到規(guī)?；纳a(chǎn)，技術含量比較高，而且液壓技術和電子技術在汽車起重機的設計中也已廣泛的應用，很多企業(yè)的品牌在用戶的心中已經(jīng)打上了堅實的烙印，這也使的國外起重機的繼續(xù)發(fā)展占有了更大的優(yōu)勢。1.3 國內(nèi)汽車起重機的發(fā)展狀況我國在 1957 年生產(chǎn)出了第一臺 5T 機械式起重機，到現(xiàn)在已有 50 多年的歷史，它的生產(chǎn)大致經(jīng)歷了以下幾個階段：1957～1966 年以生產(chǎn) 5t 機械式起重機為主；1967～1976 年以生產(chǎn) 12t 以下的小型液壓起重機為主；1977～1996 年 16t -50t 中大噸位液壓汽車起重機產(chǎn)13品發(fā)展較快。 自 1979 年開始，我國采用進口汽車底盤和關鍵液壓件自行設計生產(chǎn)出 了 6t、 20t 液壓汽車起重機之后，國內(nèi)一些起重機生產(chǎn)廠家采用技貿(mào)結(jié)合方式，分別引進日本多田野、加藤、美國格魯夫和德國利勃海爾、克虜伯的起重機產(chǎn)品技術，以合作生產(chǎn)的方式相繼制造出 25t、35t、45t、50t、80t、125t 汽車起重機和 25t 越野輪胎起重機以及 32t、50t 、70t全路面起重機。這些企業(yè)經(jīng)過多年來對引進技術的消化、吸收、移植，使國產(chǎn)輪式起重機某些新產(chǎn)品的性能水平達到了國際 80 年代初的水平，產(chǎn)品產(chǎn)量也逐年有所提高。由于受客觀條件的限制，當年的技術引進主要著重體現(xiàn)在技術軟件的引進（如產(chǎn)品、圖紙、工藝等） ，而沒有引進全套的先進加工設備，與之相關的配套件的引用沒有同時進行，因此國內(nèi)長時間不能提供高質(zhì)量、高性能的基礎配套件（如液壓元件，電子元件等） ，到了90 年代我國汽車起重機的技術水平與世界先進水平相比曾縮小的差距又拉大了。當前，國內(nèi)汽車起重機廠自行設計的產(chǎn)品技術水平還只相當于國際 70 年代初、中期的水平，只有少數(shù)產(chǎn)品在吸收國外先進技術基礎上，經(jīng)過更新?lián)Q代達到了 80 年代初的水平。隨著國家經(jīng)濟建設的蓬勃發(fā)展，國家重點工廠項目建設的紛紛上馬，一些大型關鍵工程一般都采用國際公開招標的方式采購機械設備。國外新型汽車起重機和二手設備因此大量進入中國市場，使國內(nèi)用戶對國外起重機性能、作業(yè)可靠性、效率等方面有了較深刻的了解，從而也認識到國產(chǎn)起重機無論在制造質(zhì)量、外觀造型等方面，更主要的是技術性能方面與國外汽車起重機的差距較大。國內(nèi)不少用戶為了達到作業(yè)高效率以確保工期按時完成，寧可花較多的錢購買進口起重機或購買國外二手起重機。在這種形勢下，國產(chǎn)汽車起重機當然面臨很大的沖擊和壓力。目前國內(nèi)汽車起重機產(chǎn)品差距主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）質(zhì)量穩(wěn)定性差部分產(chǎn)品發(fā)生早期故障多，保修期內(nèi)返修率高。故障多發(fā)生在液壓系統(tǒng)、底盤、發(fā)動機與傳動件上。液壓系統(tǒng)滲漏問題普遍存在，其主要原因是制造、裝配工藝不良和密封件質(zhì)量問題。國產(chǎn)汽車起重機平均無故障時間僅為 93.4h,最多的為 185h，最少的為 66.6h。整機工作壽命按主要零部件壽命計算，約為 2000-3000h，而國外同類產(chǎn)品一般可達到12500h。（2）產(chǎn)品自動化和智能化的不足目前，國外已將自動化技術與機械傳動技術相結(jié)合，將先進的微電子技術、電力電子控制技術、液壓技術、數(shù)據(jù)總線通信技術等應用到機械驅(qū)動和控制管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了自動化和半自動化控制，從而大大提高了起重機的安全性和可靠性，并且降低了發(fā)動機油耗與排放值。國內(nèi)產(chǎn)品在這方面差距較大，安全保護方面的設備可靠性也較差。（3）材料方面的不足國內(nèi)除部分產(chǎn)品的某些結(jié)構采用了 HG60 或 HQ70 鋼材外，廣泛采用的材料主要為Q235，Q345，Q395 等，而國外已廣泛采用低合金高強鋼和其它輕型材料，并且正醞釀向超高強鋼發(fā)展如概念鋼 960，所以國產(chǎn)汽車起重機一般顯得笨重，性能也受到較大影響。（4）產(chǎn)品結(jié)構不完善由于技術能力有限，國產(chǎn)汽車起重機在產(chǎn)品結(jié)構上也不完善，難以與國外匹敵。中國國際招標網(wǎng)的資料顯示，技術要求較高的全路面起重機和履帶式起重機這兩種產(chǎn)品在我國產(chǎn)能較低，目前只有徐州重型機械廠等少數(shù)幾家行業(yè)內(nèi)的龍頭企業(yè)具備一定的生產(chǎn)能力。14而這兩種產(chǎn)品室起重機眾多類別當中噸位最大的，其價格也遠遠高于普通的汽車或輪胎式起重機，這一領域國內(nèi)產(chǎn)能的匱乏使得我們不得不付給國外廠商更多的成本。（5）技術實力尚不足應該說國內(nèi)的起重機制造技術還是位于世界前列的，眾多產(chǎn)品也在國內(nèi)外擁有廣闊的市場。然而，與歐美日等發(fā)達地區(qū)相比，國內(nèi)的技術實力還是有一定的差距的。根據(jù)中國國際招標網(wǎng)的數(shù)據(jù)顯示，超過 100T 的汽車起重機大多要進行國際招標，這說明目前國內(nèi)在這方面尚不具備大量生產(chǎn)的能力。徐州重型機械公司的 QAY300 型全路面起重機的額定起重量為 300T，這已是目前國內(nèi)之最，與利勃海爾、馬尼托瓦克等國際起重機的行業(yè)巨頭在技術方面還是有很大的差距。1.4 汽車起重機的發(fā)展趨勢（1）提高起重機的起重量由于現(xiàn)代工程項目向大型化發(fā)展，所需構件和配套設備的重量在不斷增加，對超大型起重設備的需求也越來越多。在汽車起重機向大型化發(fā)展過程中，德國始終處于遙遙領先的地位?，F(xiàn)在，最大噸位的輪式起重機為德國利勃海爾公司生產(chǎn)的 LTM11000D 型，最大額定起重量為 1000t，售價為 550 萬美元。（2）微型起重機大量涌現(xiàn)汽車起重機的微型化是適應現(xiàn)代建設工作的需要而出現(xiàn)的一種新的發(fā)展趨勢。走在前面的是日本的神戶制鋼公司，它于 10 多年前開發(fā)的 RK70(7t)型是世界第一臺裝有下俯式臂架的“迷你”越野輪胎式起重機。目前，下俯式臂架已成為“迷你”起重機的重要標志。（3）混合型起重機在發(fā)展混合型起重機是為了特定用途而開發(fā)出來的。如利勃海爾公司生產(chǎn)的 LTL1160 型越野輪胎起重機就是為了維修龐大的斗輪挖掘機而專門研制的。德馬格雙橋 AC25(25t)全路面起重機，結(jié)構非常緊湊，車身長 9m，非常適應城市狹窄地段工作，所以又被稱為城市型起重機。（4）伸縮臂結(jié)構不斷改進利勃海爾公司于 90 年代中期推出的 LTM1092/2(90t)和 LTM1160/2(160t)，裝有 6 節(jié)60m 主臂，采用了裝有 TeleImatik 單缸自動伸縮系統(tǒng)的橢圓形截面的主臂。這種橢圓形截面的主臂對靜、動態(tài)應力的適應性很強，有利于吊臂定心，并且抗扭曲變形能力得以增強，對減輕重量和提高起重性能具有良好的效果。Telematik 單缸伸縮系統(tǒng)主要由 1 個雙作用伸縮液壓缸、1 個與液壓缸底座連鎖的氣動夾緊裝置、將各節(jié)臂互相連鎖的氣控臂架鎖定銷和電子傳感系統(tǒng)等部件組成。（5）數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)得到應用利勃海爾公司的 LTM10302 (30 t )是世界上首臺裝有數(shù)據(jù)總線管理系統(tǒng)的高技術雙橋全路面起重機。它采用 CANBUS(現(xiàn)場總線)，進行發(fā)動機---傳動系各功能塊之間的數(shù)據(jù)傳輸與電子控制。同時 CANBUS 總線以及電氣、液壓、臂長和風力等數(shù)據(jù)又輸入到 LSB(利勃海爾系統(tǒng)總線) 控制裝置中。LSB 控制裝置是 Liccon 起重機控制系統(tǒng)的組成部分，可用于對整個系統(tǒng)的數(shù)字流程和監(jiān)控特性進行編程。采用控制總線管理系統(tǒng)可降低發(fā)動機油耗及排放值，大大簡化布線，提高整機可靠性與維修方便性。（6）靜液壓傳動起重機進入市場15采用靜液壓傳動，安裝的上車發(fā)動機即可以用來驅(qū)動起重機上車各工作裝置，又可以用來驅(qū)動行走裝置。此時將發(fā)動機橫放在上車操縱室后面，使其起到整體式配重的作用。（7）一機多能，擴大工作范圍意大利瑪奇蒂公司于 1995 年推出的 MG10.28（10T）越野輪胎起重機，使用吊鉤時成為 10t 起重機；安裝起重叉后成為 2.5t 級伸縮叉車；安裝雙人作業(yè)平臺后成為高空作業(yè)車。（8）設計、制造的計算機化、自動化隨著電子計算機的廣泛應用，許多起重機制造商從應用起重機輔助設計系統(tǒng)（CAD）,提高到應用計算機進行起重機的模塊設計。起重機采用模塊單元化設計，不僅是一種設計方法的改革，而且將影響總個起重機行業(yè)的技術、生產(chǎn)和管理水平，老產(chǎn)品的更新?lián)Q代，新產(chǎn)品的研制速度都將大大加快。對起重機的改進，只需要改幾個模塊；設計新的起重機只需新的不同模塊組合，提高了通用化程度，可使單件小批量的產(chǎn)品，改成相對批量的模塊生產(chǎn)，能使較少的模塊形式，組合成不同規(guī)格的起重機，滿足市場的需求，增強了競爭力。（9）新材料、新工藝的應用由于鋼鐵工業(yè)新技術的應用，鋼材質(zhì)量得以提高，在設計起重機主梁強度時，可使用較高的許用應力，而不需要較高的安全系數(shù)，以便減少起重機材料用量，從而降低設備的重量和價格，起重機配套的零部件的制造也得益于新材料的不斷產(chǎn)生，使得起重機向更輕、更好的方向發(fā)展。在機加工方面，大量采用少切削的精密鑄件，尤其是鋁合金鑄件居多，加工設備大量采用高精度、高效的加工中心，數(shù)控數(shù)控自動機床等，及保證了質(zhì)量，又提高了勞動生產(chǎn)率，降低了成本，同時在機械線使用機械代替人工操作如焊接機械手和配用機械手等。總而言之，汽車起重機的未來發(fā)展之路是走向?qū)I(yè)化、標準化和系列化，汽車起重機的制造、裝配質(zhì)量和產(chǎn)品的規(guī)格都會有質(zhì)的飛躍。1.5 個人工作重點本次設計的汽車式液壓起重機為國內(nèi)技術發(fā)展較為成熟的額定起重量為 25t 的汽車起重機。通過借鑒國內(nèi)外生產(chǎn)水平較高的廠家同等噸位的產(chǎn)品，結(jié)合現(xiàn)有的先進設計方法，設計出 25T 的汽車式全液壓起重機。工作重點在于：（1）起重機的總體結(jié)構設計，力求總體布局結(jié)構緊湊。然后對總機的穩(wěn)定性進行校核，如果不符和國家標準，應另行設計。（2）起重機的臂架系統(tǒng)的設計，臂架是起重機的主要承載構件，臂架的強度決定了最大起重量時整機起重性能，其自重直接影響整機傾覆穩(wěn)定性，因而臂架結(jié)構設計的優(yōu)劣，將直接影響整機的性能。應參照國內(nèi)外同類產(chǎn)品的臂架系統(tǒng)設計，設計出本機的臂架系統(tǒng)。然后校核是否滿足強度、剛度及穩(wěn)定性要求，在 ansys11.0 中對主臂進行兩種惡劣工況下的校核。（3）起重機的起升機構設計選型，起升機構是實現(xiàn)重物升降運動的機構，通常由原動機、減速器、卷筒、制動器、離合器、鋼絲繩、滑輪組和吊鉤組成。首先選擇起升機構的具體形式，然后根據(jù)具體的設計要求設計出起升機構的零部件和傳動裝置。16（4）在 AMESim 中對起重機液壓系統(tǒng)中最重要的起升回路進行動態(tài)仿真，依據(jù)仿真結(jié)果改進液壓回路，提高系統(tǒng)的動態(tài)響應性能。（5）起重機的回轉(zhuǎn)裝置設計，參照國內(nèi)外同類產(chǎn)品的回轉(zhuǎn)機構的結(jié)構布局，對回轉(zhuǎn)支承裝置進行具體的受力分析，根據(jù)相關國家標準，選擇回轉(zhuǎn)支承裝置的型號并進行校核，然后計算出回轉(zhuǎn)阻力矩，設計出回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置。（6）參考國內(nèi)生產(chǎn)廠家的轉(zhuǎn)臺結(jié)構，設計出本機的轉(zhuǎn)臺，采用立板加筋結(jié)構，然后在ansys11.0 中對轉(zhuǎn)臺進行兩種惡劣工況的校核，并參照分析結(jié)構改進轉(zhuǎn)臺的結(jié)構，使轉(zhuǎn)臺的結(jié)構更加緊湊，加工工藝更為簡便。172 汽車起重機的總體設計2.1 汽車起重機的底盤選型底盤的作用是支承、安裝汽車發(fā)動機及各部件、總成，構成汽車起重機的總體，并接受發(fā)動機的動力。2.1.1 汽車起重機的底盤類型汽車起重機底盤按總體性能可分為通用汽車底盤（圖 2.1a） 、專用汽車底盤（圖 2.1b）兩種。通用汽車底盤指通用汽車的二類底盤。由于原汽車車架的強度和剛度滿足不了起重機在起重作業(yè)時的要求，故需要在原汽車底盤上增設帶有固定支腿和回轉(zhuǎn)支承連接的副車架以實現(xiàn)對上車的支撐，所以總個起重機的重心較高，重量也較大，從而導致整機性能下降。但由于通用底盤的價格較低，在中小噸位的汽車起重機上比較常用。圖 2.1 不同類型底盤示意圖專用的汽車底盤是按起重機要求專門設計制造的。專用底盤軸距較長，車架剛性好，其駕駛室的布置有三種形式，一是正置駕駛室（與通用汽車一樣） ，如圖 2.1a。二是側(cè)置的偏頭式駕駛室（圖 2.1b） ，三是前懸下沉式駕駛室（圖 2.1c） 。正置平頭駕駛室的汽車起重機行駛狀態(tài)，臂架放置在駕駛室上面，所以總車重心較高；側(cè)置偏頭式駕駛室的汽車起重機，其臂架位于駕駛室側(cè)方，行駛狀態(tài)下總機重心大大降低，但駕駛室視野不良；前懸下沉式駕駛室的汽車起重機，盡管臂架置于駕駛室上方，但臂架位置不高，故起重機重心低，其駕駛室懸掛在前橋前面，使車身較長，適合使用較長臂架，且乘坐舒適、視野開闊；不足之處在于駕駛室懸掛在前橋前，故前橋軸荷大，同時使車身增長，接近角減小，通過性18稍差。2.1.2 汽車起重機的底盤選型本機選擇通用汽車底盤，選擇時要根據(jù)載重汽車的承載能力和最大總質(zhì)量來選擇。中、小型汽車起重機總質(zhì)量分別約為額定起重量的 120%和 140%，即將汽車滿載后的總重量乘上 0.70 0.83 得到的數(shù)值為改裝后的起重機最大額定起重量。為了保持原車軸荷的合理分~配，在總布置時可通過改變上車三鉸點位置及配重的重量和距回轉(zhuǎn)中心的位置來調(diào)整。當選用專用底盤時，按起重機總質(zhì)量和底盤的橋荷來確定橋數(shù)，按發(fā)動機取力器來選擇傳動傳動系各總成。專用底盤的變速箱、傳動軸、主傳動和橋箱一般都選用現(xiàn)有的通用汽車底盤部件。汽車起重機的橋荷受到道路、橋梁標準的限制。在一般雙橋起重機底盤中，若前后橋都是單胎，則前、后橋荷各為總重的 50%；若后橋為雙胎，則后橋為 70%的總重。在三橋起著底盤中，雙胎后雙橋總載荷為 2×40%的總重，這主要是按輪胎數(shù)目來確定。由于本機要達到較高的起升高度，主臂較長，故選用前懸下沉式駕駛室底盤?？疾靽鴥?nèi)底盤情況選用泰安汽車底盤廠生產(chǎn)的 TAZ5180J/02 底盤，技術參數(shù)見表 2.1。表 2.1 底盤技術參數(shù)項目名稱 單位 參數(shù)底盤型號 TAZ5281J/02驅(qū)動形式 6×4起重能力 kN·m 25×3.5車輛（長×寬×高） mm 10260×2490×2260底盤整備質(zhì)量（含固定支腿） kg 11200橋荷分配（前軸） kg 4300橋荷分配（中、后橋） kg 6900廠定最大總質(zhì)量 kg 28450前橋最大允許載重質(zhì)量 kg 6500中、后橋最大允許載重質(zhì)量 kg 22000接近角/離去角 ° 16/11最大車速 km/h 70最小轉(zhuǎn)彎直徑 m 12額定功率 kW/(r/min) 206/2200額定扭矩 N·m/(r/min) 880/1400發(fā)動機額定轉(zhuǎn)速 r/min 22002.2 汽車起重機的工作級別劃分起重機的工作級別是為了對起重機金屬結(jié)構和機構設計提供合理的基礎，也為用戶和制造廠家進行協(xié)商時提供一個參考范圍，它能使起重機勝任它需要完成的工作任務。在確定起重機的工作級別時，應考慮兩個因素：利用等級和載荷狀態(tài)。2.2.1 起重機利用等級起重機在有效工作期間有一定總的工作循環(huán)數(shù)，起重機作業(yè)的工作循環(huán)是從準備起吊19物品開始到下一次起吊物品為止的過程。工作循環(huán)次數(shù)表征起重機的利用程度，是起重機分級的基本參數(shù)之一。對于要完成多種不同任務的流動式起重機，只能根據(jù)經(jīng)驗估出適當?shù)臄?shù)值。工作循環(huán)總數(shù)是起重機在規(guī)定使用壽命期間所有工作循環(huán)次數(shù)的總和。確定適當?shù)氖褂脡勖鼤r要考慮經(jīng)濟、技術和環(huán)境等因素，同時還要考慮設備老化的影響。查文獻 [1]，選擇起重機的利用等級為 U5（經(jīng)常斷續(xù)使用） 。2.2.2 起重機的載荷狀態(tài)載荷狀態(tài)是起重機分級的另一個基本參數(shù)，它表明起重機的主要結(jié)構—起升機構受載的輕重程度。載荷狀態(tài)與兩個因素有關：一個是實際起升載荷 Qi 與 額定起升載荷 Qmax 之比，另一個是實際起升載荷 Qi 的作用次數(shù) Ni 與工作循環(huán)總數(shù) N 之比。此次設計的起重機的載荷狀態(tài)可依據(jù)文獻 [1]。選擇其載荷狀態(tài)為 ，名義載荷譜系數(shù)2為 。Q0.25K?2.2.3 起重機工作級別的確定起重機的工作級別是根據(jù)起重機的利用等級