本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計姓 名： 學(xué) 院： 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動化 設(shè)計題目： 汽車起重機(jī)的設(shè)計 專 題： 指導(dǎo)教師： 年 6 月 設(shè)計任務(wù)書學(xué)院 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專業(yè)年級 學(xué)生姓名 任 務(wù) 下 達(dá) 日 期 ： 畢業(yè)設(shè)計日期： 畢業(yè)設(shè)計題目：汽車起重機(jī)的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計專題題目：畢業(yè)設(shè)計主要內(nèi)容和要求：對汽車起重機(jī)的起重裝置進(jìn)行設(shè)計，額定起重量 ，起升速度t8，起升高度 。min10m1具體要求：1. 完成圖紙量不少于 3 張 A0 圖紙;2. 中文摘要 400 字左右；3. 參考文獻(xiàn)不少于 20 篇；4. 中文翻譯不少于 3000 字；院長簽字： 指導(dǎo)教師簽字：摘 要汽車起重機(jī)屬于臂架型起重裝置，集起重和運輸于一體，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)用于交通運輸、港口和倉庫中。此次畢業(yè)設(shè)計在對隨車起重機(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 8 噸汽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。所設(shè)計的起升機(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。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。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現(xiàn)?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)支承裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，并采用蝸輪蝸桿減速機(jī)和液壓馬達(dá)。這種結(jié)構(gòu)自重輕，受力合理，運行平穩(wěn)。 關(guān)鍵詞：汽車起重裝置 ；起升機(jī)構(gòu) ；變幅機(jī)構(gòu) ；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) ；起重臂ABSTRACTTruck 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 10T 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 11.1 起重機(jī)械的用途、工作特點及其在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的地位 .11.2 起重機(jī)械的發(fā)展簡史及發(fā)展動向 .11.2.1 起重機(jī)械的發(fā)展簡史 11.2.2 起重機(jī)械今后的發(fā)展動向 21.3 起重機(jī)械的簡介 .51.3.1 起重機(jī)械的概念 51.3.2 起重機(jī)械的分類 61.3.3 起重機(jī)械的組成及作用 71.4 起重機(jī)簡介 .81.4.1 起重機(jī)的概念 81.4.2 起重機(jī)的組成結(jié)構(gòu) 81.4.3 起重機(jī)的種類 91.4.4 起重機(jī)的發(fā)展趨勢 .101.5 起重技術(shù)目前在國內(nèi)、外的發(fā)展?fàn)顩r 101.5.1 目前國外起重技術(shù)的發(fā)展 .111.5.2 國內(nèi)起重技術(shù)的發(fā)展 .111.6 汽車起重機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀及前景展望 121.6.1 汽車起重機(jī)簡介 .121.6.2 汽車起重機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀 .121.6.3 汽 車起重機(jī)前景 132 汽車起重裝置設(shè)計的可行性分析及方案確定 .142.1 可行性分析 142.1.1 技術(shù)可行性的分析 .142.1.2 經(jīng)濟(jì)可行性的分析 162.2 汽車起重裝置方案確定 162.2.1 起升機(jī)構(gòu) .172.2.2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) .182.2.3 變幅機(jī)構(gòu) .193 起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計 .193.1 起升機(jī)構(gòu)的傳動方案 193.2 起升機(jī)構(gòu)的基本參數(shù) 203.2.1 起升速度 .203.2.2 鋼絲繩速度 .203.2.3 卷筒速度.203.2.4 初步選定減速比.203.2.5 卷筒扭矩.203.2.6 馬達(dá)扭矩 203.2.7 油泵的容量 213.2.8 重物提升功率 213.2.9 油泵驅(qū)動功率 213.2.10 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速. 223.2.11 泵的排量. 223.3 鋼絲繩的設(shè)計 223.3.1 鋼絲繩結(jié)構(gòu)形式的選擇 .223.3.2 鋼絲繩直徑的計算.233.3.3 鋼絲繩使用注意.243.4 吊鉤的設(shè)計 253.4.1 選材 .253.4.2 構(gòu)造 .253.4.3 吊鉤掛架.253.5 卷筒的設(shè)計 263.5.1 卷筒類型的選擇 .263.5.2 卷筒的材料 .273.5.3 卷筒尺寸的確定.273.6 滑輪組的設(shè)計 293.6.1 滑輪組種類的選用293.6.2 滑輪組倍率的選擇.293.6.3 滑輪組繩索最大靜拉力計算.293.6.4 滑輪直徑的計算.293.6.5 繩最大偏角的計算.304 減速器的設(shè)計計算 .304.1 傳動裝置的總效率 304.2 確定總傳動比及傳動比分配 304.3 傳動裝置運動參數(shù)計算 304.3.1 各軸轉(zhuǎn)速計算314.3.2 各軸功率計算314.3.3 各軸扭矩計算314.4 傳動件設(shè)計計算 314.4.1 高速級傳動齒輪設(shè)計314.4.2 低速級齒輪設(shè)計344.5 棘輪的設(shè)計 364.5.1 棘輪齒的強(qiáng)度計算374.6 軸的設(shè)計計算 384.6.1 軸Ⅰ的設(shè)計計算384.6.2 軸Ⅱ的設(shè)計計算424.6.3 軸Ⅲ的設(shè)計計算.474.7 滾動軸承的選擇和計算 534.8 鍵聯(lián)接的選擇與校核 534.9 箱體的設(shè)計 544.10 減速器附件的設(shè)計 .554.11 減速器的潤滑和密封形式 .565 變幅機(jī)構(gòu)的設(shè)計 .565.1 變幅機(jī)構(gòu)的作用 565.2 變幅機(jī)構(gòu)的類型 565.2.1 變幅性質(zhì)的分類 .565.2.2 變幅方法的分類 .575.3 吊臂的設(shè)計 575.3.1 三鉸點設(shè)計 .575.4 起重臂設(shè)計 585.4.1 起重臂基本參數(shù)計算與選用 .585.4.2 起重臂的形狀及主要計算參數(shù) .595.5 變幅油缸的選用 615.5.1 變幅油缸推力的計算 .615.5.2 變幅油缸缸徑的計算 .626 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計 .626.1 回轉(zhuǎn)支承的選用 626.1.1 簡介 .626.1.2 載荷計算 .636.1.3 阻力矩計算 .646.1.4 校核 .646.1.5 回轉(zhuǎn)減速機(jī)輸出扭矩 .646.2 回轉(zhuǎn)減速機(jī)的選用 656.3 支腿反力計算 656.3.1 平均分配載荷 .666.3.2 垂直缸計算 .666.3.3 垂直缸需流量計算 .66結(jié) 論 .67參考文獻(xiàn) .68翻譯部分 .69英文原文 69中文譯文 74致 謝 .791 概述1.1 起重機(jī)械的用途、工作特點及其在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的地位起重機(jī)械是用來對物料進(jìn)行起重、運輸、裝卸或安全等作業(yè)的機(jī)械設(shè)備。它在國民經(jīng)濟(jì)各部門都有廣泛應(yīng)用，起著減輕體力勞動、節(jié)省人力、提高勞動生產(chǎn)率和促進(jìn)生產(chǎn)過程機(jī)械化的作用。例如，一個現(xiàn)代化的大型港口，每年的吞吐量有幾千萬噸乃至上億噸，被運送的物料品種繁多，有成件物品，也有散料材料或液態(tài)材料。為了盡快地完成如此繁重的裝卸任務(wù)，如不采取成套的起重運輸設(shè)備，那是不可想象的。碼頭邊上，吊車林立，成了現(xiàn)代化港口的重要特點。因此說，起重機(jī)械在現(xiàn)代化的生產(chǎn)過程中絕決不是可有可無的輔助工具，而是合理組織生產(chǎn)的必不可少的生產(chǎn)設(shè)備。起重機(jī)械在搬運物料時，經(jīng)歷上料、運送、卸料和回到原處的過程，有時運轉(zhuǎn)，有時停轉(zhuǎn)，所以它是一種間歇動作的機(jī)械。通常，起重機(jī)械由三大部分構(gòu)成：工作機(jī)構(gòu)、金屬結(jié)構(gòu)、動力裝置與控制系統(tǒng)。所謂工作機(jī)構(gòu)是指起重機(jī)械的機(jī)械傳動部分而言，常見的有起升機(jī)構(gòu)、運行機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)，通常稱為“起重機(jī)四大機(jī)構(gòu)” 。它是為實現(xiàn)起重機(jī)不同運動要求而設(shè)置的。依靠這四個機(jī)構(gòu)的復(fù)合運動，可以使起重機(jī)在所需的任何指定位置進(jìn)行上料與卸料。輕小型的起重設(shè)備以及升降機(jī)一般只有起生動作，只需一個工作機(jī)構(gòu)。1.2 起重機(jī)械發(fā)展簡史及發(fā)展動向1.2.1 起重機(jī)械的發(fā)展簡史據(jù)史料記載，公元前 5000-4000 年的新石器時代末期，為埋葬和紀(jì)念死者而修筑石棺和石臺時，我國古代勞動人民已能開鑿和搬運巨石。公元前 1765-1760 年，我國的商朝時代出現(xiàn)了桔槔，這是一種利用簡單杠桿、提水容器和配重組成的汲水工具。它利用杠桿平衡原理，借助配重，大大減輕了人們的體力勞動。到了公園前 1115-1079 年之間，又發(fā)明了轱轆，它是一種將垂直運動轉(zhuǎn)換成回轉(zhuǎn)運動并具有省力效果的提水工具，它已具有現(xiàn)代起升機(jī)構(gòu)的基本特點。世界聞名的古埃及金字塔是人類文明的象征。其上的大石塊、石碑和雕像的重量，有的甚至達(dá) 1000t。據(jù)記載，當(dāng)時采用的起重運輸工具為滾子、斜面和杠桿，均用人力驅(qū)動。具有幾個工作機(jī)構(gòu)又可進(jìn)行復(fù)合運動的起重機(jī)最早出現(xiàn)于公元 1490-1550 年之間，在阿格里高拉的著作中對此曾有描述。這是一臺人力驅(qū)動的并可進(jìn)行起升、變幅和回轉(zhuǎn)運動的木制起重設(shè)備。蒸汽機(jī)的出現(xiàn)，推動了第一次工業(yè)革命，起重機(jī)械也因之有了較大發(fā)展。1827 年，出現(xiàn)了第一臺用蒸汽機(jī)驅(qū)動的固定式回轉(zhuǎn)起重機(jī)，從此結(jié)束了起重機(jī)采用人力驅(qū)動的歷史。在工業(yè)發(fā)展中，電力驅(qū)動的出現(xiàn)是起重機(jī)械蓬勃發(fā)展的轉(zhuǎn)折點。1880 年，出現(xiàn)了第一臺電力驅(qū)動的載客升降機(jī)。1885 年，制成了電力驅(qū)動的回轉(zhuǎn)起重機(jī)，此后制成了電力驅(qū)動的橋式起重機(jī)和門座起重機(jī)等。二次世界大戰(zhàn)結(jié)束至今已有數(shù)十年。這期間，新產(chǎn)品、新材料、新工藝不斷出現(xiàn)。例如：由于自動焊接新技術(shù)的出現(xiàn)，箱型結(jié)構(gòu)的橋式起重機(jī)越來越受到人們的歡迎；由于計算機(jī)技術(shù)的推廣應(yīng)用，利用計算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計（CAD）和輔助制造（CAM） ，使起重機(jī)的整機(jī)布置更趨優(yōu)化，基本部件加緊湊耐用；由于自控技術(shù)和數(shù)顯技術(shù)的廣泛普及，使起重機(jī)的控制和安全保護(hù)裝置大為改善，保證了操作的安全性和可靠性。我國的起重機(jī)械制造行業(yè)起步較晚，原有的基礎(chǔ)比較薄弱，與工業(yè)先進(jìn)的國家相比，差距不小。但是，經(jīng)過建國 40 年來的不斷發(fā)展，目前的差距明顯縮小，已經(jīng)建立自己的起重機(jī)研究部門、生產(chǎn)廠和專業(yè)人才培養(yǎng)的高等學(xué)校，并能夠批量生產(chǎn)各種類型的起重機(jī)械，不僅初步滿足了國內(nèi)市場的需求，部分產(chǎn)品還打入了國際市場。1.2.2 起重機(jī)械今后的發(fā)展動向近年來，隨著建設(shè)工程規(guī)模不斷擴(kuò)大，起重安裝工程量越來越大，尤其是現(xiàn)代化大型石油、化工、冶煉、電站以及高層建筑的安裝工作逐年增多。因此，對起重機(jī)，特別是大功率的起重機(jī)的需求日益增加。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝在起重機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。所以這些因素都有力地促進(jìn)了起重機(jī)的發(fā)展。根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有起重機(jī)的產(chǎn)品和技術(shù)資料的分析，近年來起重機(jī)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾方面。①廣泛采用液壓技術(shù)由于液壓傳動具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、能無極調(diào)速、操縱輕便、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)和工作安全可靠等優(yōu)點，近年來國內(nèi)外各種類型的起重機(jī)廣泛的采用了液壓傳動。我國的主要研制成功并實際應(yīng)用的有3、5、8、12、20、65、80、125、160、200、250、320、400 等噸級的伸縮臂液壓起重機(jī)。國外液壓起重機(jī)在品種和產(chǎn)量方面都有較大的發(fā)展，特別是大噸級的液壓起重機(jī)發(fā)展非常迅速。100 噸級以上大型桁架臂式汽車起重機(jī)也開始采用液壓傳動。目前國外已有 400 噸級的液壓汽車起重機(jī)。隨著液壓技術(shù)和液壓元件的發(fā)展，液壓起重機(jī)將會獲得進(jìn)一步發(fā)展。②通用型起重機(jī)以中小型為主，專業(yè)起重機(jī)向大型大功率發(fā)展為了提高建設(shè)工程的裝卸和安裝作業(yè)的機(jī)械化程度，起重機(jī)的發(fā)展仍是以輕便靈活的中小型起重機(jī)為主。目前國外普遍采用 10-40 噸級的起重機(jī)。從數(shù)量上看，中小噸位的占多數(shù)，因此國外很重視改進(jìn)、提高中型（16-40噸級）液壓起重機(jī)的性能。但為了滿足大型石油、化工、冶煉設(shè)備和高層建筑大型板材、構(gòu)件的安裝，國內(nèi)外已生產(chǎn)了一些 100-1000 噸級的大型、特大型輪胎式起重機(jī)，履帶起重機(jī)和各類型的塔式起重機(jī)。目前超過 100噸級的輪胎式起重機(jī)品種逐漸增多。從發(fā)展情況看，大型或特大型起重機(jī)以發(fā)展桁架臂式起重機(jī)為主；而伸縮臂式液壓起重機(jī)，由于受伸縮臂的重量和行駛狀態(tài)下的長度的限制，它的發(fā)展有待技術(shù)和材料的進(jìn)一步研究。由于大型電站、大型高爐、化工建設(shè)和高層建筑的需要，塔式起重機(jī)的起重量、幅度、工作速度和起升高度都有了大幅度的提高。③重視“三化” ，逐步過度采用國際標(biāo)準(zhǔn)目前各國在發(fā)展工程起重機(jī)新產(chǎn)品的過程中都很重視“三化” （標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化） 。一些國家對起重機(jī)制定了國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了起重量系列。有些國家起重量雖然沒有統(tǒng)一的規(guī)定，但各制造廠自成系列，注意采用通用零部件，為生產(chǎn)和使用提供有利條件。一些國家按起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動橋、轉(zhuǎn)向橋以及中心回轉(zhuǎn)接頭等，不論用于汽車起重機(jī)還是輪胎起重機(jī)，一律進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，使一種部件可以用在兩種類型不同類型的起重機(jī)上。此外，還可采用一些措施使一種部件可以用到起重量大小不同的起重機(jī)上，如設(shè)計系列化吊臂、小起重量起重機(jī)的主臂可作為大起重量起重機(jī)的副臂、小起重量液壓起重機(jī)的基本臂可作為大起重量起重機(jī)的二節(jié)臂等。有的國家設(shè)計時要求相近噸級的起重機(jī)基本部件通用化，如 10-16t、24-40t、65-100t 的起重機(jī)主副起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等完全通用。我國對輪胎式起重機(jī)和塔式起重機(jī)分別制定了基本參數(shù)系列，統(tǒng)一了產(chǎn)品型號和等級，1983 年制定了汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)基本參數(shù)（JB1375-83）以及起重機(jī)設(shè)計規(guī)范（GB3811-83）為了發(fā)展新品種、增加產(chǎn)量、提高產(chǎn)品質(zhì)量和滿足現(xiàn)代化專業(yè)生產(chǎn)的要求，起重機(jī)的“三化”水平將進(jìn)一步提高。目前世界上許多國家，不僅重視制定本國的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，而且非常重視采用國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO） 。有的國家甚至廢除了本國國家標(biāo)準(zhǔn)而直接采用 ISO 標(biāo)準(zhǔn)。我國政府也提出：全面加強(qiáng)采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，是我國實行開放政策和提高產(chǎn)品質(zhì)量的一項重大措施，只有這樣，才能盡快縮短我國產(chǎn)品質(zhì)量水平與世界先進(jìn)水平的差距，才能改變我國產(chǎn)品質(zhì)量的落后面貌。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）設(shè)有若干個技術(shù)委員會，其中與起重機(jī)行業(yè)直接有關(guān)的技術(shù)委員會為 TC-96 起重機(jī)、起重設(shè)備和挖掘設(shè)備委員會。該委員會下設(shè)有 4 個分技術(shù)委員會：TC-96/SCI 起重機(jī)設(shè)計程序分技術(shù)委員會；TC-96/SC2 起重機(jī)術(shù)語分技術(shù)委員會。該 TC-96/SC3 起重機(jī)鋼絲繩選擇分技術(shù)委員會；TC-96/SC4 起重機(jī)試驗方法分技術(shù)委員會。該 TC-96 技術(shù)委員會已先后制定了《起重設(shè)備-分類》ISO4301-1980;《起重機(jī)-風(fēng)載荷的估算》ISO4302-1981；《起重機(jī)的試驗規(guī)范和程序》ISO4301-1981；《流動式起重機(jī)-穩(wěn)定性的估算》ISO4305-1981；《起重機(jī)-鋼絲繩的選擇》ISO4308-1981 等標(biāo)準(zhǔn)。④發(fā)展一機(jī)多用產(chǎn)品為了充分發(fā)揮起重機(jī)的作用，擴(kuò)大其使用范圍，有的國家在設(shè)計起重機(jī)時重視了產(chǎn)品的多用性。例如在工作裝置設(shè)計方面，除了使用吊鉤外，還設(shè)計了配備有電磁吸盤、抓斗、拉鏟和木料抓取器等取物裝置；有的還設(shè)計成用于建筑基礎(chǔ)工程中，如裝設(shè)鉆孔裝置和掀動打樁裝置等的一機(jī)多用產(chǎn)品。又如在整機(jī)設(shè)計方面，近年來出現(xiàn)了自行塔式起重機(jī)，即汽車或輪胎塔式起重機(jī)和履帶塔式起重機(jī)以代替固定式或軌道式塔式起重機(jī)。這種類型的塔式起重機(jī)是在原來輪胎式或履帶式動臂起重機(jī)的基礎(chǔ)上更換或改裝吊臂而成的。⑤采用新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝為了減輕起重機(jī)的自重，提高起重性能，保證起重機(jī)高效可靠的工作，各國都非常重視采用新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)和新工藝。新技術(shù)的應(yīng)用除前述的廣泛采用液壓傳動外，有的起重機(jī)還采用液力傳動。由于液力變矩器與發(fā)動機(jī)恰當(dāng)匹配，可使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩自動地適應(yīng)行駛條件，并采用動力換擋變速箱、液壓轉(zhuǎn)向裝置以減輕司機(jī)的操作強(qiáng)度。為了防止起重機(jī)超載以至傾翻，近年來研制了電子式起重力矩限制器。這是一種較為完善的安全裝置。當(dāng)載荷接近額定起重量時，自動發(fā)出警報信號；當(dāng)超載時，力矩限制器自動切斷起重機(jī)工作機(jī)構(gòu)以保證起重機(jī)整機(jī)穩(wěn)定安全。采用新技術(shù)特別是電子技術(shù)更加完善操作條件，是國外發(fā)展機(jī)械的一個普遍傾向，即所謂機(jī)電一體化。起重機(jī)也不例外。為了進(jìn)一步改善司機(jī)操作環(huán)境，除司機(jī)室要坐得寬敞、視野良好、保溫隔熱和隔聲外，還裝置有遠(yuǎn)距離聯(lián)系設(shè)備和工業(yè)電視設(shè)備等。由于鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，合金鋼強(qiáng)度不斷提高，為起重機(jī)減輕自重，特別是吊臂自重創(chuàng)造了極為有力的條件。國外在 20 世紀(jì) 80 年代就能出現(xiàn) 400噸、500 噸級的輪胎式起重機(jī)，可能由于采用了高強(qiáng)度低合金鋼。國外有的采用了極限強(qiáng)度達(dá) 700-900N/mm^2 的高強(qiáng)度合金鋼制作箱型伸縮臂。桁架式吊臂普遍采用高強(qiáng)度鋼管。支退橫梁及底架大梁采用高強(qiáng)度易焊合金鋼。為了減輕起重機(jī)的自重，除了采用高強(qiáng)度的鋼材外，在結(jié)構(gòu)形式方面的改進(jìn)也是十分重要的。設(shè)計進(jìn)行合理的箱型吊臂引起了各國的重視。近年來，輪胎式起重機(jī)出現(xiàn)了盆形底座，起重機(jī)的上車通過回轉(zhuǎn)支撐安裝在盆形底座上，從盆形底座上在對角方向安裝四個輻射式（可擺動）支腿，吊重負(fù)荷經(jīng)由盆形底座直接傳遞給支腿，而起重機(jī)底盤只承受行駛時的自重。這樣，起重機(jī)可設(shè)計的輕一些，此外，還有一些其它措施，如設(shè)計多節(jié)支腿橫梁加大起重機(jī)支撐寬度以提高起重機(jī)性能等。新材料、新結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，促使各國采用各種新的加工工藝，國外為了擴(kuò)大高強(qiáng)度鋼材的應(yīng)用，非常重視高強(qiáng)度鋼的焊接工藝等技術(shù)的研究。1.3 起重機(jī)械的簡介1.3.1 起重機(jī)械的概念工程起重機(jī)和工程機(jī)械一樣，是真正具有中國特色的名稱與概念。我國的工程起重機(jī)主要包括塔式起重機(jī)、汽車起重機(jī)、履帶式起重機(jī)、施工升降機(jī)、橋式起重機(jī)、門式起重機(jī)、門座起重機(jī)、輪胎起重機(jī)、桅桿式起重機(jī)和纜索式起重機(jī)等。我國工程機(jī)械在國內(nèi)已經(jīng)發(fā)展成了機(jī)械 10 大行業(yè)之一，我國也要進(jìn)入了工程機(jī)械生產(chǎn)大國之列。工程機(jī)械用途廣泛，市場遍布國民經(jīng)濟(jì)各個部門，其中主要有交通運輸、能源、原材料、農(nóng)林水利、城鄉(xiāng)發(fā)展以及現(xiàn)代化國防六大領(lǐng)域。工程機(jī)械是保證各種工程建設(shè)實現(xiàn)高速化、高質(zhì)量和低成本的重要手段。隨著我國深化改革、擴(kuò)大開放和發(fā)展社會主義市場經(jīng)濟(jì)等一系列重大政策的貫徹實施，工程機(jī)械行業(yè)在技術(shù)水平、科研條件、品種數(shù)量、產(chǎn)品質(zhì)量、專業(yè)化生產(chǎn)程度、生產(chǎn)規(guī)模、出口創(chuàng)匯、用戶服務(wù)、企業(yè)組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化、高等教育以及人才培養(yǎng)諸方面，均獲得了很大進(jìn)步，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域和國防現(xiàn)代化建設(shè)中正發(fā)揮著舉足輕重的作用。我國已經(jīng)成為世界貿(mào)易正式成員大國，這為工程機(jī)械的更大發(fā)展提供了新的機(jī)遇。有人認(rèn)為工程機(jī)械與建筑機(jī)械、筑路機(jī)械和水利工程機(jī)械等是機(jī)械工業(yè)中并列的不同行業(yè)，這些看法是不對的。從行業(yè)發(fā)展歷史看， “工程機(jī)械”是真正具有中國特色的名稱。概括的說，凡是土方工程、石方工程、流動起重裝卸工程、人貨升降輸送工程和各種建筑工程的綜合機(jī)械化施工以及同上述工程相關(guān)的工業(yè)生產(chǎn)過程機(jī)械化作業(yè)所必須的機(jī)械設(shè)備，都成為工程機(jī)械。工程機(jī)械的用途分為施工和作業(yè)，這是兩個不同的概念。所謂施工，是針對工程機(jī)械在各種建設(shè)工程中的工作而言，一旦工程完成了，工程機(jī)械走也就撤走了。所謂作業(yè)，是針對工程機(jī)械在工業(yè)生產(chǎn)過程中的工作而言。工程機(jī)械產(chǎn)品的分類，是根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點、工作對象和主要用途三重標(biāo)準(zhǔn)劃分的，分類、組、系列、基型、規(guī)格五個層次。工程起重機(jī)（械） （construction crane and lifting equipment）又成建筑起重機(jī)械，依據(jù)《建筑機(jī)械與設(shè)備通用術(shù)語》 （GB/T7920.1-1996）定義為：建筑工程中，用于在一定空間范圍內(nèi)進(jìn)行提升和搬運機(jī)械作業(yè)的機(jī)械或設(shè)備。工程起重機(jī)（械）屬于十九類建筑機(jī)械與設(shè)備（JG/T5093-1997 建筑機(jī)械與設(shè)備產(chǎn)品分類與型號）中的第二類。起重機(jī)械（lifting appliances）依據(jù)《起重機(jī)械名次術(shù)語——起重機(jī)械類型》 （GB/6947.1-1986）定義一種間歇、重復(fù)工作方式，通過起重吊鉤或其它吊具起升、下降，或升降與搬運與運移重物的機(jī)械設(shè)備。上述兩定義中的“工程”和“建筑”應(yīng)該廣泛地理解，同時考慮機(jī)械與機(jī)器、機(jī)構(gòu)與機(jī)器、設(shè)備與機(jī)器概念上的差異，工程起重機(jī)同樣具有施工和作業(yè)兩方面的用途，給出如下概念。工程起重機(jī)（engineering crane）為一種間歇、重復(fù)工作方式，通過起重吊鉤或其它吊具起升、下降，或升降與運移重物的機(jī)器設(shè)備。工程起重機(jī)是一種間歇動作的搬運設(shè)備，主要用作垂直運輸，并兼作短距離水平運輸。其工作特性是周期性的，也就是以重復(fù)的工作循環(huán)來完成提升、轉(zhuǎn)移、回轉(zhuǎn)及多種作業(yè)兼作的吊裝工作。工程起重機(jī)的作用主要表現(xiàn)在減輕工人的繁重體力勞動，加快施工與作業(yè)進(jìn)度，提高勞動生產(chǎn)率，降低施工與作業(yè)成本、提高質(zhì)量等方面。1.3.2 起重機(jī)械的分類起重機(jī)的品種很多，因此分類方法也很多，主要有一下幾種分類分法。①按起重機(jī)的構(gòu)造分類 橋架型起重機(jī)（overhead type crane） 、纜索起重機(jī)（cable crane） 、臂架型起重機(jī)（jib type crane） 。②按起重機(jī)的取物裝置和用途分類 吊鉤起重機(jī)（hook crane） 、抓斗起重機(jī)（grabbing crane） 、電磁起重機(jī)（magnet） 、冶金起重機(jī)（metallurgy crane） 、堆垛起重機(jī)（stacking crane） 、集裝箱起重機(jī)（container crane） 、安裝起重機(jī)（erection crane） 、救援起重機(jī)（salvage crane） 。③按起重機(jī)的移動方式分類 固定式起重機(jī)（fixed based crane） 、運行式起重機(jī)（traveling crane） 、爬升式起重機(jī)（climbing crane） 、便攜式起重機(jī)（portable crane） 、隨車式起重機(jī)（lorry crane） 、輻射式起重機(jī)（radial crane） 。④按起重機(jī)工作機(jī)構(gòu)驅(qū)動方式分類 手動式起重機(jī)（manual crane） 、電動起重機(jī)（electric crane） 、液壓起重機(jī)（hydraulic crane） 、內(nèi)燃起重機(jī)（diesel crane） 、蒸汽起重機(jī)（steam crane） 。⑤按起重機(jī)使用場合分類 車間起重機(jī)（workshop crane） 、機(jī)器房起重機(jī)（machine house crane） 、倉庫起重機(jī)（warehouse crane） 、儲料起重機(jī)（storage yard crane） 、建筑起重機(jī)（building crane） 、工程起重機(jī)（construction crane） 、港口起重機(jī)（port crane） 、船廠起重機(jī)（shipyard crane） 、壩頂起重機(jī)（dam crane） 、船用起重機(jī)（shipboard crane） 。⑥按起重機(jī)回轉(zhuǎn)能力分類 回轉(zhuǎn)起重機(jī)（slewing crane） 、非回轉(zhuǎn)起重機(jī)（non-slewing crane） ，回轉(zhuǎn)起重機(jī)又有全回轉(zhuǎn)起重機(jī)（full-circle slewing crane）和非全回轉(zhuǎn)起重機(jī)（limited slewing crane）兩種。⑦按起重機(jī)的支撐方式分類 支撐起重機(jī)（supported crane） 、懸掛起重機(jī)（underslung crane） 。1.3.3 起重機(jī)械的組成及作用為了能正常工作，各種類型的起重機(jī)通常都是由工作機(jī)構(gòu)、金屬機(jī)構(gòu)、動力裝置與控制系統(tǒng)四部分組成的。這四部分的組成及其作用分述如下。① 工作機(jī)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)是為了實現(xiàn)起重機(jī)不同的運動要求而設(shè)置的。眾所周知，要使一個重物從某一位置運動到空間任一位置，則此重物不外乎要做垂直運動和兩個水平方向的運動。起重機(jī)要實現(xiàn)重物的這些運動要求，必須設(shè)置相應(yīng)的工作機(jī)構(gòu)。不同類型的起重機(jī)，其工作機(jī)構(gòu)稍有差異。例如，廠房內(nèi)使用的橋式起重機(jī)和露天貨場使用的龍門起重機(jī)，要使重物實現(xiàn)三個方向的運動，則設(shè)有起升機(jī)構(gòu)（實現(xiàn)重物垂直運動） 、小車運行和大車運行機(jī)構(gòu)（實習(xí)重物沿兩個水平方向的運動） ；而對于輪胎式起重機(jī)、履帶式起重機(jī)和塔式起重機(jī)，一般設(shè)有起升機(jī)構(gòu)、變副機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)。依靠起升機(jī)構(gòu)實現(xiàn)重物的垂直上下運動，依靠變副機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實現(xiàn)重物的兩個水平方向的移動，依靠行走機(jī)構(gòu)實現(xiàn)重物的起重機(jī)所能及的范圍內(nèi)做任意空間運動和使起重機(jī)轉(zhuǎn)移工作場所。② 金屬結(jié)構(gòu)起重機(jī)的吊臂、回轉(zhuǎn)平臺、人字架、底架（車架大梁、門架、支腿橫梁等）和塔式起重機(jī)的塔身等金屬結(jié)構(gòu)是起重機(jī)的重要組成部分。起重機(jī)的各工作機(jī)構(gòu)的零部件都是安裝或支撐在這些金屬結(jié)構(gòu)上的。起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)是起重機(jī)的骨架，它承受起重機(jī)的自重以及作業(yè)時的各種外載荷。組成起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的構(gòu)件較多，其重量通常占有整機(jī)重量的一半以上，耗鋼量大。因此，起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計，對減輕起重機(jī)自重、提高起重性能、節(jié)約鋼材、提高起重機(jī)的可靠性都有重要意義。③ 動力裝置與控制系統(tǒng)動力裝置是起重機(jī)的動力源，是起重機(jī)的最重要的組成部分。它在很大程度上決定了起重機(jī)的性能和構(gòu)造特點。不同類型的起重機(jī)由不同類型的動力裝置組成。輪胎式起重機(jī)和履帶式起重機(jī)的動力裝置多為內(nèi)燃機(jī)，可由一臺內(nèi)燃機(jī)對上下車各工作機(jī)構(gòu)供應(yīng)動力；對于大型汽車起重機(jī)，有的上下車各設(shè)一臺內(nèi)燃機(jī)，分別供應(yīng)其中機(jī)構(gòu)（起升、變幅、回轉(zhuǎn)）的動力和行走機(jī)構(gòu)的動力；塔式起重機(jī)以及相對固定在港口碼頭、倉庫料場上工作的一些輪胎起重機(jī)的動力裝置是外接電源的電動機(jī)。起重機(jī)的控制系統(tǒng)包括操縱裝置和安全裝置。動力裝置是解決起重機(jī)做功所需要的能量。有了這個能源，就能使起重機(jī)各機(jī)構(gòu)運動。控制系統(tǒng)則是解決各機(jī)構(gòu)怎樣運動的問題，如動力傳遞的方向，各機(jī)構(gòu)運動速度的快慢，以及使機(jī)構(gòu)突然停止等。相應(yīng)于這些運動要求，起重機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)有離合器、制動器、停止器、液壓傳動中的各種操縱閥，以及各種類型的調(diào)速裝置和專用的安全裝置等部件。通過這些控制系統(tǒng)創(chuàng)造的條件，改變起重機(jī)的運動特性，以實現(xiàn)各機(jī)構(gòu)的啟動、調(diào)速、改向、制動和停止，從而達(dá)到起重機(jī)作業(yè)所要求的各種動作。1.4 起重機(jī)簡介1.4.1 起重機(jī)的概念起重機(jī)是在一定范圍內(nèi)垂直提升和水平搬運重物的多動作起重機(jī)械，又稱吊車。它主要用來吊運成件物品，配備適當(dāng)?shù)蹙吆笠部傻踹\散狀物料和液態(tài)物料。起重機(jī)的工作特點是作間歇性運動，即在一個工作循環(huán)中取料、運移、卸載等動作的相應(yīng)機(jī)構(gòu)是交替工作的。各機(jī)構(gòu)經(jīng)常處于起動、制動和正反方向運轉(zhuǎn)的工作狀態(tài)。1.4.2 起重機(jī)的組成機(jī)構(gòu)起重機(jī)一般是由工作機(jī)構(gòu)、金屬結(jié)構(gòu)、動力裝置與控制系統(tǒng)組成。①工作機(jī)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)是為實現(xiàn)起重機(jī)不同的運動要求而設(shè)置的，一般包括以下四大機(jī)構(gòu)：起升機(jī)構(gòu)——升降重物的機(jī)構(gòu)。它是起重機(jī)的最主要的機(jī)構(gòu)，任何一種起重機(jī)械，都有這種機(jī)構(gòu)。運行機(jī)構(gòu)——使起重機(jī)械或起重小車行走的機(jī)構(gòu)?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)——使起重機(jī)械的回轉(zhuǎn)部分在水平面內(nèi)，繞回轉(zhuǎn)中心線轉(zhuǎn)動的機(jī)構(gòu)。變幅機(jī)構(gòu)——使起重機(jī)械臂架傾角變化，改變幅度的機(jī)構(gòu)。②金屬結(jié)構(gòu)金屬結(jié)構(gòu)是起重機(jī)械的骨架，主要用來支承工作機(jī)構(gòu)、承受自身重力和作業(yè)時的外載荷。③動力裝置和控制系統(tǒng)動力裝置是驅(qū)動起重機(jī)械運動的動力設(shè)備。它在很大程度上決定了起重機(jī)的性能和構(gòu)造特點。一般為電動機(jī)或內(nèi)燃機(jī)。控制系統(tǒng)包括操縱裝置和安全裝置。各機(jī)構(gòu)的起動、調(diào)速、改向、制動和停止，都是通過操縱控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1.4.3 起重機(jī)的種類起重機(jī)通常按結(jié)構(gòu)分為臂架型起重機(jī)和橋架型起重機(jī)。臂架型起重機(jī)包括門座起重機(jī)（如圖 1-1） 、塔式起重機(jī)（如圖 1-2） 、浮游起重機(jī)、自行式起重機(jī)、由桅桿和臂架組成的桅桿起重機(jī)、沿墻壁運行的壁行起重機(jī)和裝在船舶甲板上的起重機(jī)等。圖 1-1 門座起重機(jī)圖 1-2 塔式起重機(jī)橋架型起重機(jī)包括橋式起重機(jī)（如圖 1-3） 、龍門起重機(jī)。起重機(jī)的型式很多，但其主要組成部分都包括起升機(jī)構(gòu)、運行機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，以及金屬結(jié)構(gòu)等。圖 1-3 橋式起重機(jī)1.4.4 起重機(jī)的發(fā)展趨勢起重機(jī)的主要發(fā)展趨勢是：研制更合理的金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)和零部件，以減少金屬消耗量；發(fā)展大起重量的起重機(jī)；提高工作速度、擴(kuò)大調(diào)速范圍；研究結(jié)構(gòu)振動問題；提高金屬結(jié)構(gòu)和電氣設(shè)備的可靠性和使用壽命；改善司機(jī)操作的條件，自動化控制程度和擴(kuò)大遠(yuǎn)距離控制系統(tǒng)的使用范圍尤其是把它們應(yīng)用到作業(yè)頻繁的倉庫堆垛起重機(jī)和環(huán)境惡劣的冶金起重機(jī)上。1.5 起重機(jī)技術(shù)目前在國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r1.5.1 目前國外起重技術(shù)的發(fā)展① 起重機(jī)械大型化為了提高一次吊裝的重量，目前國外，尤其是西方發(fā)達(dá)國家都在大力發(fā)展大型起重機(jī)。據(jù)有關(guān)資料顯示，目前自行式起重機(jī)的額定起重量最大達(dá)到 2000 噸，自升式龍門桅桿起重機(jī)高度達(dá)到 100 米，額定起重量達(dá)到 1000 噸。隨著起重機(jī)設(shè)計理論的發(fā)展和材料、制造工藝、控制技術(shù)等的發(fā)展，將來還會有更大型的起重機(jī)問世。② 起重工藝方法聯(lián)合化起重機(jī)械大型化受到起重機(jī)設(shè)計理論的發(fā)展和材料、制造工藝、道路承載能力、使用率、運行和維護(hù)成本等一系列因素的限制，不可能無限增大。利用多臺較小起重機(jī)聯(lián)合吊裝大型設(shè)備或結(jié)構(gòu)，是起重技術(shù)發(fā)展的重要方向。利用多臺起重機(jī)聯(lián)合吊裝大型設(shè)備或結(jié)構(gòu)，可以最大限度地降低施工成本，提高工程進(jìn)度，但吊裝工藝復(fù)雜，對各起重機(jī)之間的相互協(xié)調(diào)要求較高，僅靠人工指揮協(xié)調(diào)，很難達(dá)到要求。所以目前國際上在發(fā)展多臺起重機(jī)聯(lián)合吊裝的同時，還在大力發(fā)展智能化控制、操作技術(shù)。③ 控制、操作技術(shù)智能化采用計算機(jī)對起重機(jī)的受力狀態(tài)如傾覆力矩、應(yīng)力與變形等進(jìn)行正確的操作，采用計算機(jī)對起重工程的全部工藝工程進(jìn)行控制、操作，可以準(zhǔn)確地協(xié)調(diào)各起重機(jī)相互之間的關(guān)系，協(xié)調(diào)起重機(jī)、輔助裝置與設(shè)備之間的工藝動作，以便整個吊裝工藝過程能嚴(yán)格按預(yù)先設(shè)計的工藝步驟進(jìn)行，減小失誤的幾率；對于多吊點的設(shè)備或構(gòu)件，尤其是大型結(jié)構(gòu)，采用計算機(jī)對其受力狀態(tài)、變形等進(jìn)行監(jiān)控，可以防止設(shè)備、構(gòu)件、大型結(jié)構(gòu)在吊裝過程中因變形而損壞。1.5.2 國內(nèi)起重技術(shù)的發(fā)展我國起重技術(shù)有著悠久的發(fā)展歷史，如長城、故宮的修建、歷代故都鐘樓的巨大鑄鐘和上百噸的雕像等的運輸與吊裝，都凝聚著我國勞動人民的智慧。但是，我國的現(xiàn)代起重技術(shù)起步較晚，僅幾十年時間。在短短的幾十年時間里，由于廣大科技工作者和工程技術(shù)人員的努力，使我國的現(xiàn)代起重技術(shù)得到了長足的發(fā)展。在起重機(jī)方面，20 世紀(jì) 70 年代我國普遍采用獨腳式桅桿、卷揚機(jī)和幾噸、十幾噸的小型自行式起重機(jī)，今天已擁有目前亞洲最大的 1250 噸的自行式起重機(jī)，1000 噸的自升式龍門桅桿起重機(jī)，2000 噸的大型浮式起重機(jī)以及其他一系列的起重機(jī)械。在吊裝工藝和方法方面，廣大建設(shè)者們創(chuàng)造了許多優(yōu)秀的整體吊裝工藝方法，完成了大量的吊裝工程?？刂啤⒉僮骷夹g(shù)智能化也開始在我國應(yīng)用，如采用多臺連續(xù)液壓千斤頂聯(lián)合吊裝大型結(jié)構(gòu)時，多臺連續(xù)液壓千斤頂之間的協(xié)調(diào)，就采用了計算機(jī)控制技術(shù)。1.6 汽車起重機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀及前景展望1.6.1 汽車起重機(jī)簡介自行式動臂起重機(jī)是起重機(jī)中應(yīng)用較廣泛的一種類型，按行走裝置的構(gòu)造不同，可分為汽車式起重機(jī)、輪胎式起重機(jī)和履帶式起重機(jī)三種。其中，汽車起重機(jī)(如圖 1-4)是在通用或?qū)Ｓ幂d貨汽車底盤上裝上起重工作裝置及設(shè)備的起重機(jī)。它的通過性好、機(jī)動靈活、行駛速度大，可快速轉(zhuǎn)移，到達(dá)目的地能馬上投入工作等優(yōu)點。因此，它特別適用于流動性大、不固定的工作場所。汽車起重機(jī)以其快速、靈活、高效、便捷、裝卸運輸合二為一的優(yōu)勢被越來越多的用戶所認(rèn)識并接受，不僅在交通運輸、電信電力、油田碼頭、市政園林、計量檢測、市政作業(yè)、石油開采、鐵路吊裝等傳統(tǒng)行業(yè)上大顯身手，還被廣泛應(yīng)用于消防、軍隊、非開挖作業(yè)、工程搶險等行業(yè)，顯示出其越來越廣泛應(yīng)用領(lǐng)域和無可比擬的實用價值。圖 1-4 汽車起重機(jī)1.6.2 汽車起重機(jī)的行業(yè)現(xiàn)狀（1）國外汽車起重機(jī)發(fā)展情況由于國外勞動力成本很高，強(qiáng)調(diào)工作效率，施工中基本不采用人工裝卸。汽車起重機(jī)以使用靈活、技術(shù)成熟等特點，在國際市場有著廣闊的市場前景。目前，國外汽車起重機(jī)已形成了產(chǎn)品功能多元化、品種系列化、性能(機(jī)電液氣)一體化等多方位多體系的產(chǎn)品構(gòu)成，除用于普通起重作業(yè)外，還廣泛用于高空作業(yè)、橋梁維修、高空架線及檢測等行業(yè)。日本和韓國的汽車起重機(jī)生產(chǎn)較為發(fā)達(dá)，產(chǎn)品主要以伸縮臂結(jié)構(gòu)為主，其中日本多田野(TADANO)年產(chǎn)量已超過 6000 臺。（2）國內(nèi)汽車起重機(jī)行業(yè)概況我國汽車起重機(jī)行業(yè)起步于上世紀(jì) 70 年，于近十年內(nèi)有了長足的進(jìn)步。目前國內(nèi)生產(chǎn)汽車起重機(jī)的主要廠家有 10 家左右，其中主要有徐工汽車起重機(jī)公司、石家莊煤礦機(jī)械廠、湖南浦沅集團(tuán)有限公司、山西長治清華機(jī)械廠、牡丹江專用汽車制造有限公司、廣林特裝車（錦州）有限公司、大漢、江環(huán)、獨霸等。徐州徐工汽車起重機(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)的汽車起重機(jī)，并于 2005 年在行業(yè)內(nèi)率先推出第二代汽車起重機(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、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。湖南浦沅集團(tuán)是國內(nèi)生產(chǎn)工程機(jī)械的大型企業(yè)，汽車起重機(jī)也只是其子產(chǎn)品系列，該企業(yè)憑借著中聯(lián)重科強(qiáng)大的技術(shù)研發(fā)能力，使其汽車起重機(jī)產(chǎn)品在行業(yè)中享有一定的知名度，不僅在湖南、湖北銷售良好，在和相關(guān)省份地區(qū)也有較強(qiáng)的滲透能力。除了傳統(tǒng)汽車起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)外，近年來，一些國外汽車起重機(jī)企業(yè)紛紛與國內(nèi)企業(yè)合資生產(chǎn)隨車起重機(jī)，如錦州重型機(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，其產(chǎn)品主要特點是作業(yè)半徑大，起升高度高，價格介于進(jìn)口與國產(chǎn)之間，主要面對國內(nèi)外一些高端用戶。除此之外，以徐州利福特、湖南大漢、江環(huán)、獨霸等為代表的民營、個體企業(yè)，這支以民營、個體企業(yè)為主的新生力量正在此行業(yè)中大顯身手，占據(jù)一席之地。 作為一個新興的行業(yè)，汽車起重機(jī)行業(yè)與國家宏觀調(diào)控、產(chǎn)業(yè)政策以及各種市場環(huán)境有著千絲萬縷的聯(lián)系。由于行業(yè)技術(shù)壁壘比較小，門檻較低，2005 年以來一批民營、個體企業(yè)逐步進(jìn)入行業(yè)，再加上來自外部的跨國公司對行業(yè)的入侵，加快并購、合資的步伐，使整個汽車起重機(jī)行業(yè)面臨重新洗牌的局面。1.6.3 汽車起重機(jī)前景表 1：1999-2005 年汽車起重機(jī)市場需求量及 2008 年預(yù)測盡管面臨著內(nèi)憂外患，但近年來隨著產(chǎn)品技術(shù)水平不斷更新和功能的不斷完善，國內(nèi)汽車起重機(jī)行業(yè)取得了長足的進(jìn)步，2005 年行業(yè)銷售總量在2000 臺左右，2006 年市場需求仍將平穩(wěn)發(fā)展。隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，汽車起重機(jī)前景亦非常樂觀。在此基礎(chǔ)上，此次設(shè)計主要針對汽車起重機(jī)上的汽車起重裝置，進(jìn)行具體的設(shè)計與計算，使其設(shè)計最優(yōu)化，結(jié)構(gòu)合理化，工作節(jié)能化和效益最大化。2. 汽車起重裝置設(shè)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(xué)科的知識，尋求使投資項目達(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)，對擬建的投資項目，在投資前期，系統(tǒng)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。總結(jié)為三點：技術(shù)適用性、經(jīng)濟(jì)合理性、建設(shè)上的可能性。在設(shè)計汽車起重機(jī)之前，有必要對其設(shè)計可行性進(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物來提升物體的起重機(jī)的雛形。經(jīng)過了很長時期的發(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)投入實現(xiàn)最大的使用價值。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。我國汽車起重機(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)計制造的先進(jìn)經(jīng)驗，用于彌補自身起重機(jī)行業(yè)發(fā)展的不足，起到了很好的效果。 我國汽車起重機(jī)正朝著大型化、多功能化和智能化的方向發(fā)展。安裝汽車起重機(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汽車起重機(jī)，以滿足其自裝卸大型貨物的需要。汽車起重機(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。隨著汽車起重機(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。 徐州徐工汽車起重機(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)的汽車起重機(jī)，并于 2005 年在行業(yè)內(nèi)率先推出第二代汽車起重機(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、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，成為我國汽車起重機(jī)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(jī)設(shè)計、制造和生產(chǎn)的寶貴經(jīng)驗?？偨Y(jié)多家企業(yè)，可見我國汽車起重機(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。雖然汽車起重機(jī)有不少的技術(shù)優(yōu)勢，但也不能將我國汽車起重機(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，在汽車起重機(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，本次論文也有了繼續(xù)深入的必要，在汽車起重機(jī)大量參考資料的基礎(chǔ)上，才得以飽滿充實，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。而汽車起重機(jī)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(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，汽車起重機(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，一大批汽車起重機(jī)產(chǎn)品更換底盤，影響了生產(chǎn)和銷售。徐州徐工汽車起重機(jī)有限公司是我國最大的汽車起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，1-10 月已銷售汽車起重機(jī) 494 臺，市場占有率約 33%。合資企業(yè)廣林特裝車(錦州)有限公司銷售汽車起重機(jī) 100 臺，已打開了國內(nèi)市場。國外汽車起重機(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)見汽車起重機(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)今的汽車起重機(jī)進(jìn)行改造和創(chuàng)新，尤其是對汽車起重機(jī)上的隨車起重裝置進(jìn)行進(jìn)一步的更新勢在必行。下面就從汽車起重機(jī)的方案著手，對其進(jìn)行具體的設(shè)計改造。2.2 汽車起重裝置方案確定汽車起重裝置（如圖 2-1）是安放在載貨汽車上面的一種附加起重設(shè)備。圖 2-1 汽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，汽車起重裝置把起重和運輸功能結(jié)合起來，不僅節(jié)省勞動力，而且節(jié)約能源、減少費用，也由于設(shè)計和制造汽車起重裝置技術(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。汽車起重裝置在搬運物料時，經(jīng)歷上料、運送、卸料和回到原處的一系列過程，有時運轉(zhuǎn)，有時停轉(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)。它們是為了實現(xiàn)起重裝置不同運動要求而設(shè)置的，依靠這四個機(jī)構(gòu)的復(fù)合運動，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)計時間和必要性的限制，此次設(shè)計僅就起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，對其進(jìn)行分析與計算。2.2.1 起升機(jī)構(gòu)1265431.起 重 汽 車 2起 升 機(jī) 構(gòu) 3起 重 臂 4.變 幅 油 缸 回 轉(zhuǎn) 機(jī) 構(gòu) 液 壓 系 統(tǒng)12345.液 壓 馬 達(dá) 2減 速 機(jī) 3.棘 輪 停 止 器 4卷 筒 5.鋼 絲 繩圖 2-2 起升機(jī)構(gòu)起升機(jī)構(gòu)用于實現(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。但整個傳動裝置需要電動機(jī)數(shù)量多，重量大，價格貴。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、易于實現(xiàn)。起升時，馬達(dá)逆時針旋轉(zhuǎn)，摩擦片被松開，卷筒順時針旋轉(zhuǎn)放下貨物；制動時，馬達(dá)停止旋轉(zhuǎn)，卷筒依靠自重順時針旋轉(zhuǎn)，使二級齒輪軸順時針旋轉(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)部分實現(xiàn)回轉(zhuǎn)的裝置?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)支承裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)裝置?；剞D(zhuǎn)支承裝置為圖 2-3 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)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3121.回 轉(zhuǎn) 支 承 2蝸 輪 蝸 桿 減 速 機(jī) 3.液 壓 馬 達(dá)基礎(chǔ)構(gòu)件?；剞D(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)三個機(jī)構(gòu)配合動作時，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)計采用滾動軸承式單排四點接觸式回轉(zhuǎn)支承裝置。它由兩個座圈組成，結(jié)構(gòu)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(shè)計采用液壓馬達(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。起重臂是汽車起重裝置的主要受力構(gòu)件，吊臂的設(shè)計合理與否，直接影響汽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。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)計起升機(jī)構(gòu)是用來使貨物提升或下降的機(jī)構(gòu)，是汽車起重機(jī)中最基本的機(jī)夠。起升機(jī)構(gòu)通常包括：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，起重不少采用標(biāo)準(zhǔn)通用零件。起升機(jī)構(gòu)的載荷特點：① 物品起升或下降時，在驅(qū)動機(jī)構(gòu)上由鋼絲繩拉力產(chǎn)生的扭矩方向不變，即轉(zhuǎn)矩是單向作用的。② 物品懸掛系統(tǒng)由撓性鋼絲繩組成，物品慣性引起的附加轉(zhuǎn)矩對機(jī)構(gòu)影響不大，一般不超過靜轉(zhuǎn)矩的 10%，使用抓斗時則需另行考慮。③ 機(jī)構(gòu)起動或制動時間同穩(wěn)定運動相比是短暫的。因此，可將穩(wěn)定運動時的起升載荷作為機(jī)構(gòu)的計算載荷。3.1 起升機(jī)構(gòu)的傳動方案此次設(shè)計中采用液壓起升機(jī)構(gòu)，起升機(jī)構(gòu)的簡圖如下：1.液壓馬達(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現(xiàn)的。3.2 起升機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)設(shè)定起升參數(shù)：額定起重量 Q=8t起升速度 min10V?升起升高度 H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，投入使用時間短，結(jié)構(gòu)簡單。3.2.1 起升速度由已知得 in10V?升3.2.2 鋼絲繩速度由公式： ，a?升繩a- 滑輪組倍率，取 3代數(shù)得 min30?繩3.2.3 卷筒速度（按纏繞時第三層計算）：])[(???dDVn繩卷=30 /[(210+14) ]314= in07.rD—卷筒直徑d—鋼絲繩直徑3.2.4 初步選定減速比i=20.50,則馬達(dá)轉(zhuǎn)速卷馬 ni??=2400r/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—卷筒的效率，取 0.98卷?27210.9×[(210+6×14)×10-3]／2×0.98?卷=4081N.m3.2.6 馬達(dá)扭矩)(?iM卷馬閉 齒開 齒軸 承卷 ???3—卷筒效率卷—軸承傳動效率軸 承—開式齒輪傳動效率開 齒—閉式齒輪傳動效率閉 齒9.049.03???M = ＝223.62Nm 由馬達(dá)轉(zhuǎn)速、扭矩選用馬 8.5241馬達(dá) M-MFB45（結(jié)構(gòu)緊湊，轉(zhuǎn)速高，易于變量，能用多種方式自動調(diào)節(jié)流量，適用范圍廣）排量 rmlq0.94?轉(zhuǎn)速 100r/min～2400r/min最大輸出扭矩 258/N.m3.2.7 油泵的容量Q= mq??馬n—馬達(dá)轉(zhuǎn)速馬—馬達(dá)排量—馬達(dá)容積效率l236509.5420???Q3.2.8 重物提升功率kw1.98.1?起升重 VN3.2.9 油泵驅(qū)動效率?重泵 N?泵馬減導(dǎo)輪 組卷 ???—卷筒效率卷—滑輪組效率輪 組—導(dǎo)向輪效率導(dǎo)—減速機(jī)的效率減?—馬達(dá)總效率馬—油泵總效率泵故， 0.98×0.95×0.96×0.94×0.87×0.8＝0.585?kw5.18.09?泵N3.2.10 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速minr26發(fā)n3.2.11 泵的排量rml70.93.26035q????容發(fā) ?QQ—油泵容量—容積效率，取 0.93由泵的排量、驅(qū)動功率選用：泵 YB-B113B排量 rml4.15q?3.3 鋼絲繩的設(shè)計鋼絲繩是汽車起重機(jī)的重要零件之一。它的使用性能是：具有良好的各方向相同的撓性，使用可靠，無突然斷裂的現(xiàn)象，運動速度不受限制，平穩(wěn)無噪音，耐沖擊。具有強(qiáng)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(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—鋼絲繩成股的方向和股捻成繩的方向相同稱為同向捻。如繩股右捻稱為右同向捻，繩股左捻稱為左同向捻。這種鋼絲繩鋼絲之間接觸較好，撓性好、表面比較光滑、鋼絲繩磨損小，使用壽命較長，但有旋轉(zhuǎn)和易松散的趨向。在自由懸吊的起重機(jī)中不宜采用，在不怕松散的情況下有導(dǎo)軌時可以采用，通常用作牽引繩，不宜作起升繩。交互捻—鋼絲繩成股的方向和股捻成繩的方向相反稱為交互捻。繩右捻股左捻稱右交互捻，繩左捻股右捻稱左交互捻。這種鋼絲繩雖然剛性大，使用壽命短，但不易旋轉(zhuǎn)、松散，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。在起重機(jī)中應(yīng)用廣泛?；旌夏怼摻z繞成股的方向和股捻成繩的方向一部分相同，一部分相反稱為混合捻?；旌夏砭哂型蚰砗徒换ツ淼奶攸c，但此種繩制造工藝復(fù)雜，很少采用。根據(jù)鋼絲繩的構(gòu)造,結(jié)合汽車起重機(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（具有較高撓性和彈性，不能耐高溫，不能承受橫向壓力，起重機(jī)中廣泛應(yīng)用。 ） 、交互捻鋼絲繩。（a） (b) (c) (d)(a) 右交互捻（ZS） (b) 左交互捻(SZ)(c) 右同向捻(ZZ) (d) 左同向捻(SS)圖 3-2 鋼絲繩按捻法分類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(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 s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 27210.9N①計算 cc = bwkn???4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 27210.9Nw—鋼絲繩充滿系數(shù)，為繩斷面積與毛面積之比，為 0.46n—安全系數(shù) 由工作級別（M4）選取 4.5k—鋼絲繩繞制折減系數(shù)，選 0.85 σ b—鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度，選 1850MPac = ?46.0185.?c=0.089② 計算 ss = Qα ×ηs—最大單繩拉力 （N）Q—起升重量，80000Na—滑輪組倍率,3η—滑輪組效率,0.98得 s=27210.9N③ 計算 dd = 0.089× ≈14mm9.2710查《機(jī)械設(shè)計手冊》 （P8-9）圓整選?。轰摻z繩 1968/851964 ???TGBZSFCWNAT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(shè)計采用楔形套筒法，查《機(jī)械設(shè)計手冊》8.1-39（P8-32）選用：材料：楔套：ZG270-500楔：HT200公稱尺寸為 14 mm（鋼絲繩直徑 d=14mm）的楔形接頭、楔套、楔的標(biāo)記為：楔形接頭 14 GB/T 5973-1986楔套 14 GB/T 5973-1986 楔 14 GB/T 5973-1986 3.3.3 鋼絲繩使用注意要延長鋼絲繩的壽命,在設(shè)計與使用中應(yīng)考慮以下因素：① 提高安全系數(shù) n，可降低鋼絲繩的應(yīng)力；② 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，以免使整個機(jī)構(gòu)尺寸增大；③ 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；④ 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予以考慮） ，尤其要避免反向彎折次數(shù)，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；⑤ 鋼絲繩的維護(hù)保養(yǎng)，應(yīng)定期潤滑防止銹蝕，成卷鋼絲繩開卷時應(yīng)避免打結(jié)扭曲，切斷時應(yīng)有防止繩股松散的措施。3. 4 吊鉤的設(shè)計3.4.1 選材吊鉤裝置是起重機(jī)上應(yīng)用的最普遍的取物裝置。它由吊鉤、吊鉤螺母、推力軸承、吊鉤橫梁、滑輪軸以及拉板等零件組成。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，重量要盡量輕，有足夠的強(qiáng)度。查《機(jī)械設(shè)計手冊》 ，表8.1-90(P8-73)，選吊鉤材料為 DG20Mn.并主要針對橫梁進(jìn)行設(shè)計計算。3.4.2 構(gòu)造采用自由鍛造的帶凸耳的直柄單鉤，制造與使用方便，梯形斷面，受力情況合理。查《機(jī)械設(shè)計手冊》 ，表 8.1-84（P8-69）選取鉤號為：LYD10-MGB/T10051.1-1988,強(qiáng)度等級為 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(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。圖 3-3 LYD 鍛造直柄吊鉤查《機(jī)械設(shè)計課程上機(jī)與設(shè)計》 ，表 13-5（P135）推力球軸承選：51411GB/T301-1995強(qiáng)度校核：C 0=S0×P0﹤C 0a式中，S 0 —軸承靜強(qiáng)度安全系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計課程上機(jī)與設(shè)計》 ，表10.8（P162）取, S 0=2P0 —對 a=90°的推力軸承 P0a=Q=80000NC0a—為 182KN代數(shù)，得C0=2×80000=160 KN﹤C 0a =182KN 合格3.4.4 橫梁受力計算只受彎矩，不受轉(zhuǎn)矩的心軸，采用 45 鋼R = =40000 Na280Mc=Ra× =40000× =29600 Nml2 4.1W= ??4312aD???其中， = = =0.4583adD 05W= (1－0.4583 4)=162082321??σ= = =182.6 N/mm ＜355 N/mm ＝ 合格MW 1608922???h=30mm ， ＝35 N/mm???b = =57.14mm 取 60mmmin??hs433053.5 卷筒的設(shè)計卷筒是在起升機(jī)構(gòu)中用來卷繞繩索并傳遞動力的轉(zhuǎn)動件。3.5.1 卷筒類型的選擇卷筒按繞繩的層次分為單層卷繞單聯(lián)卷筒和多層卷繞雙聯(lián)卷筒。卷筒表面帶有導(dǎo)向螺旋槽，鋼絲繩進(jìn)行單層卷繞。一般情況都采用標(biāo)準(zhǔn)槽，只有當(dāng)鋼絲繩有脫槽危險時（例如抓斗起重機(jī)的卷筒和工作中振動較大者）才采用深槽。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。在起重高度較高時，為了縮小卷筒尺寸，可采用表面帶導(dǎo)向螺旋槽或光面卷筒，進(jìn)行多層卷繞，但鋼絲繩磨損較快。這種卷筒適用與慢速和工作類型較輕的起重機(jī)，如汽車起重機(jī)，多采用不帶螺旋槽的光面卷筒，鋼絲繩可以緊密排列，但實際作業(yè)時，鋼絲繩排列凌亂，互相交叉擠壓，鋼絲繩壽命降低。目前，多層卷繞卷筒大多數(shù)制成帶有繩槽。第一層鋼絲繩卷繞入卷筒螺旋槽，第二層鋼絲繩以相同的螺旋方向卷繞入內(nèi)層鋼絲繩形成的螺旋溝，鋼絲繩的接觸情況大為改善，延長了使用壽命。多層卷繞卷筒兩端設(shè)擋邊，以防鋼絲繩脫出筒外，其擋邊高度應(yīng)比最外層鋼絲繩高出。??1~.5d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，它的主要缺點是內(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