本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)姓 名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 機(jī)電學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 設(shè)計(jì)題目： 25t 汽車式液壓起重機(jī)設(shè)計(jì) 專 題： 基于 AMESim 起升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)仿真研究 指導(dǎo)教師： 職 稱： 二 O 年 六 月 1畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)院 機(jī)電學(xué)院 專業(yè)年級(jí) 學(xué)生姓名 任 務(wù) 下 達(dá) 日 期 ： 畢業(yè)設(shè)計(jì)日期： 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：25t 汽車式液壓起重機(jī)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求：（1）25t 汽車式液壓起重機(jī)的總體設(shè)計(jì)；（2）25t 汽車式液壓起重機(jī)的伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，（3）起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)選型；（4）汽車起重機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；（5）轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。院長(zhǎng)簽字： 指導(dǎo)教師簽字：2畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)閱書指導(dǎo)教師評(píng)語（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力；③ 研究?jī)?nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤ 工作態(tài)度及工作量；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：成 績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字：年 月 日3畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱教師評(píng)閱書評(píng)閱教師評(píng)語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③ 綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)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(diǎn)；⑥寫作的規(guī)范程度；⑦總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑧存在問題；⑨是否同意答辯等）：成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字：年 月 日4畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱教師評(píng)閱書評(píng)閱教師評(píng)語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③ 綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)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(diǎn)；⑥寫作的規(guī)范程度；⑦總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑧存在問題；⑨是否同意答辯等）：成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字：年 月 日5畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及綜合成績(jī)答 辯 情 況回 答 問 題提 出 問 題 正 確基 本正 確有 一般 性錯(cuò) 誤有 原則 性錯(cuò) 誤沒 有回 答答辯委員會(huì)評(píng)語及建議成績(jī)：答辯委員會(huì)主任簽字： 年 月 日學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評(píng)定成績(jī)：學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人： 年 月 日6摘 要隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，對(duì)汽車起重機(jī)需求量越來越大，對(duì)其性能的要求也越來越高。國(guó)內(nèi)中小型汽車起重機(jī)的技術(shù)已非常成熟，本文參照現(xiàn)有的成熟產(chǎn)品，設(shè)計(jì)出QY25 型汽車起重機(jī)。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：參考國(guó)內(nèi)外同等噸位的成熟產(chǎn)品，進(jìn)行本機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，力求總體布局結(jié)構(gòu)緊湊。起重機(jī)伸縮臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(yīng)力分布，并依據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)。起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的選型設(shè)計(jì)，并在 AMESim 中對(duì)整機(jī)液壓系統(tǒng)中最重要的起升回路進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，依據(jù)仿真結(jié)果改進(jìn)液壓系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括回轉(zhuǎn)支承裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。起重機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在 ANSYS11.0 中建立轉(zhuǎn)臺(tái)的有限元分析模型，分析兩種惡劣工況下的應(yīng)力分布，依據(jù)結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于：伸縮機(jī)構(gòu)采用雙缸加一級(jí)繩排，不同于國(guó)內(nèi)的單缸加一級(jí)繩排結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的安全性更高，各節(jié)臂的運(yùn)作獨(dú)立性更好。對(duì)現(xiàn)有起升機(jī)構(gòu)的液壓回路進(jìn)行了改進(jìn)，使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能更好。關(guān)鍵詞：汽車起重機(jī)；總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；有限元；動(dòng)態(tài)響應(yīng)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(guó)外汽車起重機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r ....................................................................................21.3 國(guó)內(nèi)汽車起重機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r ....................................................................................21.4 汽車起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) ..........................................................................................41.5 個(gè)人工作重點(diǎn) .........................................................................................................52 汽車起重機(jī)的總體設(shè)計(jì) ....................................................................................................72.1 汽車起重機(jī)的底盤選型 ............................................................................................72.1.1 汽車起重機(jī)的底盤類型 ...................................................................................72.1.2 汽車起重機(jī)的底盤選型 ...................................................................................82.2 汽車起重機(jī)的工作級(jí)別 ............................................................................................82.2.1 起重機(jī)利用等級(jí) ..............................................................................................82.2.2 起重機(jī)的載荷狀態(tài) ..........................................................................................92.2.3 起重機(jī)工作級(jí)別的確定 ...................................................................................92.3 起重機(jī)主要技術(shù)參數(shù)的確定 ....................................................................................92.3.1 技術(shù)參數(shù)簡(jiǎn)介 .................................................................................................92.3.2 起重機(jī)技術(shù)參數(shù)的確定 .................................................................................102.4 起重機(jī)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(jī)三鉸點(diǎn)位置的確定及其優(yōu)化 ........................................................................142.5.1 吊臂根部鉸點(diǎn)位置的確定 .............................................................................142.5.2 變幅液壓缸鉸點(diǎn)位置的確定 ..........................................................................152.5.3 三鉸點(diǎn)位置的優(yōu)化模型 .................................................................................162.6 具體的設(shè)計(jì)計(jì)算 .....................................................................................................202.6.1 主臂起升高度、吊臂仰角的計(jì)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(tái)結(jié)構(gòu)受力分析 ........................................................................................253 伸縮式吊臂的設(shè)計(jì)計(jì)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(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ..............................................................................................293.3 主臂機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)特征 .................................................................................................3093.4 吊臂各節(jié)尺寸的確定 ..............................................................................................313.5 變幅油缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ..............................................................................................333.6 基本臂有限元分析 .................................................................................................353.6.1 有限元模型 ...................................................................................................353.6.2 計(jì)算工況 .......................................................................................................363.6.3 結(jié)果分析 .......................................................................................................364 汽車起重機(jī)的提升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ...........................................................................................394.1 起升機(jī)構(gòu)形式的選擇 ..............................................................................................394.2 起升機(jī)構(gòu)的零部件選擇計(jì)算 ...................................................................................394.2.1 滑輪組倍率 ...................................................................................................394.2.2 鋼絲繩的設(shè)計(jì)計(jì)算 ........................................................................................394.3 卷筒的設(shè)計(jì)計(jì)算 .....................................................................................................414.4 起升機(jī)構(gòu)減速裝置的選型計(jì)算 ...............................................................................474.5 制動(dòng)器的選擇 .........................................................................................................484.6 基于 AMESim 起升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)仿真研究 ...........................................................484.6.1AMEsim 軟件簡(jiǎn)介 .........................................................................................484.6.2 基于 AMEsim 系統(tǒng)仿真模型的建立 ..............................................................494.6.3 起升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)仿真結(jié)果分析 ..................................................................514.6.4 起升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)改進(jìn) .................................................................................545 汽車起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ...............................................................................................595.1 回轉(zhuǎn)支承的設(shè)計(jì)計(jì)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(gòu)尺寸 .................................................................................645.2 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 ......................................................................................655.2.1 回轉(zhuǎn)阻力矩的計(jì)算 ........................................................................................655.2.2 驅(qū)動(dòng)裝置用液壓馬達(dá)選型 .............................................................................685.3 回轉(zhuǎn)中心距的確定 .............................................................................................696 汽車起重機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì) ......................................................................................................706.1 轉(zhuǎn)臺(tái)具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................................................716.2 轉(zhuǎn)臺(tái)的有限元分析計(jì)算 ..........................................................................................716.2.1 轉(zhuǎn)臺(tái)有限元模型 ............................................................................................716.2.2 計(jì)算工況 .......................................................................................................726.2.3 計(jì)算結(jié)果與分析 ............................................................................................73結(jié)論 ............................................................................................................................76參考文獻(xiàn) ..........................................................................................................................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(jī)是起升輸送物料的機(jī)具，是國(guó)民生產(chǎn)各部門提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、生產(chǎn)過程機(jī)械化不可或缺的大型機(jī)械設(shè)備，對(duì)提高生產(chǎn)各部門的機(jī)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(jī)可以廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、建筑工地、港口碼頭、油田、鐵路、倉庫及貨場(chǎng)等工況下的起重作業(yè)和吊裝工作。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，汽車起重機(jī)在各行業(yè)的作用也越來越大，經(jīng)濟(jì)杠桿作用與日俱增。目前，國(guó)內(nèi)汽車起重機(jī)主要從 8t 300t 不同噸位的 10 多類產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)比較著名的起重~機(jī)生產(chǎn)商有徐州重型機(jī)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(jī)。隨著技術(shù)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(jī)的設(shè)計(jì)制造也從一個(gè)側(cè)面反映了國(guó)家的工業(yè)現(xiàn)代化水平。圖 1.1 三一重工 QY25C 汽車起重機(jī)分析國(guó)內(nèi)這幾年市場(chǎng)需求情況，8t 產(chǎn)品增長(zhǎng)幅度不大， 16t、25t、50t 銷量 2001 年比2000 年分別增長(zhǎng)了 33.2%、62.8%、101.6%，這說明市場(chǎng)將更多的需求中大噸位的汽車起重機(jī)。為了增加產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，錦州重型機(jī)械股份有限公司決定研制新型 25t 汽車起重機(jī)。新型起重機(jī)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：（1）吊臂采用易于定心、對(duì)腹板抗失穩(wěn)能力、抗扭曲變形能力強(qiáng)的大圓角六邊形截面；（2）轉(zhuǎn)臺(tái)采用立板加筋結(jié)構(gòu)；這種結(jié)構(gòu)在滿足強(qiáng)度要求的同時(shí)減輕了重量，提高起重性能，使材料的機(jī)械性能得到進(jìn)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(zhǎng)，適合較長(zhǎng)吊臂的布置（吊臂的增長(zhǎng)，使整機(jī)的起升高度增加） ，且乘坐舒適、視野開闊。 （4）液壓系統(tǒng)增設(shè)回轉(zhuǎn)制動(dòng)閥、液壓先導(dǎo)閥、液控操縱回路，使回轉(zhuǎn)抗沖擊能力增強(qiáng)、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(shè)計(jì)方法和手段，開發(fā)、編制相關(guān)的計(jì)算軟件，提高設(shè)計(jì)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(yīng)其他噸位產(chǎn)品的開發(fā)。121.2 國(guó)外汽車起重機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r目前世界上約有百余家企業(yè)生產(chǎn)汽車起重機(jī)，但著名的也就右十余家，如美國(guó)的格魯夫、德國(guó)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(jī)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(jī)萬余臺(tái)。汽車起重機(jī)的市場(chǎng)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(guó)外汽車起重機(jī)發(fā)展的主要特點(diǎn)可以歸納為：多品種生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化程度高和一機(jī)多用。就分布于三大市場(chǎng)的產(chǎn)品而言，以德國(guó)為主的歐洲市場(chǎng)，其產(chǎn)品主要特點(diǎn)為：（1）全地面起重機(jī)占主導(dǎo)地位，約占市場(chǎng)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(shù)先進(jìn)，及時(shí)采用世界最新的技術(shù)成果。（4）專用配套件多，這以為歐洲發(fā)展汽車起重機(jī)的得天獨(dú)厚的條件。以日本為主的東亞市場(chǎng)和以美國(guó)為主的北美市場(chǎng)，其產(chǎn)品主要特點(diǎn)有：（1）越野汽車起重機(jī)占主導(dǎo)地位，約占 70%～80%，其次為輪式起重機(jī)，全地面起重機(jī)所占比例較小。（2）多系列生產(chǎn)，中大噸位居多。（3）注重適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)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(qiáng)調(diào)追趕新技術(shù)，故產(chǎn)品可靠性較好。目前，世界汽車起重機(jī)的生產(chǎn)，從技術(shù)上講，德國(guó)利勃海爾公司略占優(yōu)勢(shì)，但從企業(yè)規(guī)模上講，美國(guó)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(chǎng)總的趨勢(shì)式供大于求，面對(duì)激烈競(jìng)爭(zhēng)，國(guó)外各大公司除了紛紛增加投資、擴(kuò)大生產(chǎn)、提高自身的競(jìng)爭(zhēng)能力外，還通過聯(lián)合或兼并來提高在國(guó)際市場(chǎng)的份額。如 1984 年，美國(guó)格魯夫公司收購了英國(guó)老牌企業(yè)科爾斯公司。1987 年，德國(guó)克虜伯公司收購了格的瓦爾德公司，稱為當(dāng)時(shí)德國(guó)最大的起重機(jī)公司，但該公司 1995 年又被美國(guó)格魯夫公司收購。1990 年，日本多田野兼并了德國(guó)法恩公司等。在起重機(jī)行業(yè)內(nèi)，國(guó)外的大型汽車起重機(jī)的發(fā)展比我國(guó)迅速，在技術(shù)和運(yùn)用上已相當(dāng)成熟，目前國(guó)際市場(chǎng)對(duì)汽車起重機(jī)的需求在不斷增加，從而使國(guó)外各大汽車式起重機(jī)制企業(yè)在生產(chǎn)中更多的應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)，機(jī)械自動(dòng)化和自動(dòng)化設(shè)備，這對(duì)起重機(jī)行業(yè)的發(fā)展造成了很大的影響。目前國(guó)外的起重機(jī)企業(yè)主要是生產(chǎn)大噸位的起重機(jī)，而且有完善的設(shè)計(jì)體系，和一批先進(jìn)的研發(fā)人員，不斷的進(jìn)行創(chuàng)新和完善。國(guó)外的制造企業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到規(guī)?；纳a(chǎn)，技術(shù)含量比較高，而且液壓技術(shù)和電子技術(shù)在汽車起重機(jī)的設(shè)計(jì)中也已廣泛的應(yīng)用，很多企業(yè)的品牌在用戶的心中已經(jīng)打上了堅(jiān)實(shí)的烙印，這也使的國(guó)外起重機(jī)的繼續(xù)發(fā)展占有了更大的優(yōu)勢(shì)。1.3 國(guó)內(nèi)汽車起重機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r我國(guó)在 1957 年生產(chǎn)出了第一臺(tái) 5T 機(jī)械式起重機(jī)，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(gè)階段：1957～1966 年以生產(chǎn) 5t 機(jī)械式起重機(jī)為主；1967～1976 年以生產(chǎn) 12t 以下的小型液壓起重機(jī)為主；1977～1996 年 16t -50t 中大噸位液壓汽車起重機(jī)產(chǎn)13品發(fā)展較快。 自 1979 年開始，我國(guó)采用進(jìn)口汽車底盤和關(guān)鍵液壓件自行設(shè)計(jì)生產(chǎn)出 了 6t、 20t 液壓汽車起重機(jī)之后，國(guó)內(nèi)一些起重機(jī)生產(chǎn)廠家采用技貿(mào)結(jié)合方式，分別引進(jìn)日本多田野、加藤、美國(guó)格魯夫和德國(guó)利勃海爾、克虜伯的起重機(jī)產(chǎn)品技術(shù)，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(jī)和 25t 越野輪胎起重機(jī)以及 32t、50t 、70t全路面起重機(jī)。這些企業(yè)經(jīng)過多年來對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化、吸收、移植，使國(guó)產(chǎn)輪式起重機(jī)某些新產(chǎn)品的性能水平達(dá)到了國(guó)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(dāng)年的技術(shù)引進(jìn)主要著重體現(xiàn)在技術(shù)軟件的引進(jìn)（如產(chǎn)品、圖紙、工藝等） ，而沒有引進(jìn)全套的先進(jìn)加工設(shè)備，與之相關(guān)的配套件的引用沒有同時(shí)進(jìn)行，因此國(guó)內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間不能提供高質(zhì)量、高性能的基礎(chǔ)配套件（如液壓元件，電子元件等） ，到了90 年代我國(guó)汽車起重機(jī)的技術(shù)水平與世界先進(jìn)水平相比曾縮小的差距又拉大了。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)汽車起重機(jī)廠自行設(shè)計(jì)的產(chǎn)品技術(shù)水平還只相當(dāng)于國(guó)際 70 年代初、中期的水平，只有少數(shù)產(chǎn)品在吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上，經(jīng)過更新?lián)Q代達(dá)到了 80 年代初的水平。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的蓬勃發(fā)展，國(guó)家重點(diǎn)工廠項(xiàng)目建設(shè)的紛紛上馬，一些大型關(guān)鍵工程一般都采用國(guó)際公開招標(biāo)的方式采購機(jī)械設(shè)備。國(guó)外新型汽車起重機(jī)和二手設(shè)備因此大量進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，使國(guó)內(nèi)用戶對(duì)國(guó)外起重機(jī)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(rèn)識(shí)到國(guó)產(chǎn)起重機(jī)無論在制造質(zhì)量、外觀造型等方面，更主要的是技術(shù)性能方面與國(guó)外汽車起重機(jī)的差距較大。國(guó)內(nèi)不少用戶為了達(dá)到作業(yè)高效率以確保工期按時(shí)完成，寧可花較多的錢購買進(jìn)口起重機(jī)或購買國(guó)外二手起重機(jī)。在這種形勢(shì)下，國(guó)產(chǎn)汽車起重機(jī)當(dāng)然面臨很大的沖擊和壓力。目前國(guó)內(nèi)汽車起重機(jī)產(chǎn)品差距主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)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(dòng)機(jī)與傳動(dòng)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(guó)產(chǎn)汽車起重機(jī)平均無故障時(shí)間僅為 93.4h,最多的為 185h，最少的為 66.6h。整機(jī)工作壽命按主要零部件壽命計(jì)算，約為 2000-3000h，而國(guó)外同類產(chǎn)品一般可達(dá)到12500h。（2）產(chǎn)品自動(dòng)化和智能化的不足目前，國(guó)外已將自動(dòng)化技術(shù)與機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的微電子技術(shù)、電力電子控制技術(shù)、液壓技術(shù)、數(shù)據(jù)總線通信技術(shù)等應(yīng)用到機(jī)械驅(qū)動(dòng)和控制管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化和半自動(dòng)化控制，從而大大提高了起重機(jī)的安全性和可靠性，并且降低了發(fā)動(dòng)機(jī)油耗與排放值。國(guó)內(nèi)產(chǎn)品在這方面差距較大，安全保護(hù)方面的設(shè)備可靠性也較差。（3）材料方面的不足國(guó)內(nèi)除部分產(chǎn)品的某些結(jié)構(gòu)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(guó)外已廣泛采用低合金高強(qiáng)鋼和其它輕型材料，并且正醞釀向超高強(qiáng)鋼發(fā)展如概念鋼 960，所以國(guó)產(chǎn)汽車起重機(jī)一般顯得笨重，性能也受到較大影響。（4）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不完善由于技術(shù)能力有限，國(guó)產(chǎn)汽車起重機(jī)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上也不完善，難以與國(guó)外匹敵。中國(guó)國(guó)際招標(biāo)網(wǎng)的資料顯示，技術(shù)要求較高的全路面起重機(jī)和履帶式起重機(jī)這兩種產(chǎn)品在我國(guó)產(chǎn)能較低，目前只有徐州重型機(jī)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(jī)眾多類別當(dāng)中噸位最大的，其價(jià)格也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的汽車或輪胎式起重機(jī)，這一領(lǐng)域國(guó)內(nèi)產(chǎn)能的匱乏使得我們不得不付給國(guó)外廠商更多的成本。（5）技術(shù)實(shí)力尚不足應(yīng)該說國(guó)內(nèi)的起重機(jī)制造技術(shù)還是位于世界前列的，眾多產(chǎn)品也在國(guó)內(nèi)外擁有廣闊的市場(chǎng)。然而，與歐美日等發(fā)達(dá)地區(qū)相比，國(guó)內(nèi)的技術(shù)實(shí)力還是有一定的差距的。根據(jù)中國(guó)國(guó)際招標(biāo)網(wǎng)的數(shù)據(jù)顯示，超過 100T 的汽車起重機(jī)大多要進(jìn)行國(guó)際招標(biāo)，這說明目前國(guó)內(nèi)在這方面尚不具備大量生產(chǎn)的能力。徐州重型機(jī)械公司的 QAY300 型全路面起重機(jī)的額定起重量為 300T，這已是目前國(guó)內(nèi)之最，與利勃海爾、馬尼托瓦克等國(guó)際起重機(jī)的行業(yè)巨頭在技術(shù)方面還是有很大的差距。1.4 汽車起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)（1）提高起重機(jī)的起重量由于現(xiàn)代工程項(xiàng)目向大型化發(fā)展，所需構(gòu)件和配套設(shè)備的重量在不斷增加，對(duì)超大型起重設(shè)備的需求也越來越多。在汽車起重機(jī)向大型化發(fā)展過程中，德國(guó)始終處于遙遙領(lǐng)先的地位?，F(xiàn)在，最大噸位的輪式起重機(jī)為德國(guó)利勃海爾公司生產(chǎn)的 LTM11000D 型，最大額定起重量為 1000t，售價(jià)為 550 萬美元。（2）微型起重機(jī)大量涌現(xiàn)汽車起重機(jī)的微型化是適應(yīng)現(xiàn)代建設(shè)工作的需要而出現(xiàn)的一種新的發(fā)展趨勢(shì)。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(tái)裝有下俯式臂架的“迷你”越野輪胎式起重機(jī)。目前，下俯式臂架已成為“迷你”起重機(jī)的重要標(biāo)志。（3）混合型起重機(jī)在發(fā)展混合型起重機(jī)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(jī)就是為了維修龐大的斗輪挖掘機(jī)而專門研制的。德馬格雙橋 AC25(25t)全路面起重機(jī)，結(jié)構(gòu)非常緊湊，車身長(zhǎng) 9m，非常適應(yīng)城市狹窄地段工作，所以又被稱為城市型起重機(jī)。（4）伸縮臂結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)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(dòng)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(duì)靜、動(dòng)態(tài)應(yīng)力的適應(yīng)性很強(qiáng)，有利于吊臂定心，并且抗扭曲變形能力得以增強(qiáng)，對(duì)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(gè)雙作用伸縮液壓缸、1 個(gè)與液壓缸底座連鎖的氣動(dòng)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(yīng)用利勃海爾公司的 LTM10302 (30 t )是世界上首臺(tái)裝有數(shù)據(jù)總線管理系統(tǒng)的高技術(shù)雙橋全路面起重機(jī)。它采用 CANBUS(現(xiàn)場(chǎng)總線)，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)---傳動(dòng)系各功能塊之間的數(shù)據(jù)傳輸與電子控制。同時(shí) CANBUS 總線以及電氣、液壓、臂長(zhǎng)和風(fēng)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(jī)控制系統(tǒng)的組成部分，可用于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)字流程和監(jiān)控特性進(jìn)行編程。采用控制總線管理系統(tǒng)可降低發(fā)動(dòng)機(jī)油耗及排放值，大大簡(jiǎn)化布線，提高整機(jī)可靠性與維修方便性。（6）靜液壓傳動(dòng)起重機(jī)進(jìn)入市場(chǎng)15采用靜液壓傳動(dòng)，安裝的上車發(fā)動(dòng)機(jī)即可以用來驅(qū)動(dòng)起重機(jī)上車各工作裝置，又可以用來驅(qū)動(dòng)行走裝置。此時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)多能，擴(kuò)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(jī)，使用吊鉤時(shí)成為 10t 起重機(jī)；安裝起重叉后成為 2.5t 級(jí)伸縮叉車；安裝雙人作業(yè)平臺(tái)后成為高空作業(yè)車。（8）設(shè)計(jì)、制造的計(jì)算機(jī)化、自動(dòng)化隨著電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，許多起重機(jī)制造商從應(yīng)用起重機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)（CAD）,提高到應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行起重機(jī)的模塊設(shè)計(jì)。起重機(jī)采用模塊單元化設(shè)計(jì)，不僅是一種設(shè)計(jì)方法的改革，而且將影響總個(gè)起重機(jī)行業(yè)的技術(shù)、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(duì)起重機(jī)的改進(jìn)，只需要改幾個(gè)模塊；設(shè)計(jì)新的起重機(jī)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(duì)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(jī)，滿足市場(chǎng)的需求，增強(qiáng)了競(jìng)爭(zhēng)力。（9）新材料、新工藝的應(yīng)用由于鋼鐵工業(yè)新技術(shù)的應(yīng)用，鋼材質(zhì)量得以提高，在設(shè)計(jì)起重機(jī)主梁強(qiáng)度時(shí)，可使用較高的許用應(yīng)力，而不需要較高的安全系數(shù)，以便減少起重機(jī)材料用量，從而降低設(shè)備的重量和價(jià)格，起重機(jī)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(jī)向更輕、更好的方向發(fā)展。在機(jī)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(shè)備大量采用高精度、高效的加工中心，數(shù)控?cái)?shù)控自動(dòng)機(jī)床等，及保證了質(zhì)量，又提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了成本，同時(shí)在機(jī)械線使用機(jī)械代替人工操作如焊接機(jī)械手和配用機(jī)械手等?？偠灾?，汽車起重機(jī)的未來發(fā)展之路是走向?qū)I(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，汽車起重機(jī)的制造、裝配質(zhì)量和產(chǎn)品的規(guī)格都會(huì)有質(zhì)的飛躍。1.5 個(gè)人工作重點(diǎn)本次設(shè)計(jì)的汽車式液壓起重機(jī)為國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展較為成熟的額定起重量為 25t 的汽車起重機(jī)。通過借鑒國(guó)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(jìn)設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出 25T 的汽車式全液壓起重機(jī)。工作重點(diǎn)在于：（1）起重機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，力求總體布局結(jié)構(gòu)緊湊。然后對(duì)總機(jī)的穩(wěn)定性進(jìn)行校核，如果不符和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)另行設(shè)計(jì)。（2）起重機(jī)的臂架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，臂架是起重機(jī)的主要承載構(gòu)件，臂架的強(qiáng)度決定了最大起重量時(shí)整機(jī)起重性能，其自重直接影響整機(jī)傾覆穩(wěn)定性，因而臂架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，將直接影響整機(jī)的性能。應(yīng)參照國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的臂架系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出本機(jī)的臂架系統(tǒng)。然后校核是否滿足強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性要求，在 ansys11.0 中對(duì)主臂進(jìn)行兩種惡劣工況下的校核。（3）起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)選型，起升機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)重物升降運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，通常由原動(dòng)機(jī)、減速器、卷筒、制動(dòng)器、離合器、鋼絲繩、滑輪組和吊鉤組成。首先選擇起升機(jī)構(gòu)的具體形式，然后根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)出起升機(jī)構(gòu)的零部件和傳動(dòng)裝置。16（4）在 AMESim 中對(duì)起重機(jī)液壓系統(tǒng)中最重要的起升回路進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，依據(jù)仿真結(jié)果改進(jìn)液壓回路，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。（5）起重機(jī)的回轉(zhuǎn)裝置設(shè)計(jì)，參照國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布局，對(duì)回轉(zhuǎn)支承裝置進(jìn)行具體的受力分析，根據(jù)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，選擇回轉(zhuǎn)支承裝置的型號(hào)并進(jìn)行校核，然后計(jì)算出回轉(zhuǎn)阻力矩，設(shè)計(jì)出回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。（6）參考國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家的轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出本機(jī)的轉(zhuǎn)臺(tái)，采用立板加筋結(jié)構(gòu)，然后在ansys11.0 中對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行兩種惡劣工況的校核，并參照分析結(jié)構(gòu)改進(jìn)轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)，使轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)更加緊湊，加工工藝更為簡(jiǎn)便。172 汽車起重機(jī)的總體設(shè)計(jì)2.1 汽車起重機(jī)的底盤選型底盤的作用是支承、安裝汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及各部件、總成，構(gòu)成汽車起重機(jī)的總體，并接受發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力。2.1.1 汽車起重機(jī)的底盤類型汽車起重機(jī)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(qiáng)度和剛度滿足不了起重機(jī)在起重作業(yè)時(shí)的要求，故需要在原汽車底盤上增設(shè)帶有固定支腿和回轉(zhuǎn)支承連接的副車架以實(shí)現(xiàn)對(duì)上車的支撐，所以總個(gè)起重機(jī)的重心較高，重量也較大，從而導(dǎo)致整機(jī)性能下降。但由于通用底盤的價(jià)格較低，在中小噸位的汽車起重機(jī)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(jī)要求專門設(shè)計(jì)制造的。專用底盤軸距較長(zhǎng)，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(jī)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(jī)，其臂架位于駕駛室側(cè)方，行駛狀態(tài)下總機(jī)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(jī)，盡管臂架置于駕駛室上方，但臂架位置不高，故起重機(jī)重心低，其駕駛室懸掛在前橋前面，使車身較長(zhǎng)，適合使用較長(zhǎng)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(shí)使車身增長(zhǎng)，接近角減小，通過性18稍差。2.1.2 汽車起重機(jī)的底盤選型本機(jī)選擇通用汽車底盤，選擇時(shí)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(jī)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(jī)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(shí)可通過改變上車三鉸點(diǎn)位置及配重的重量和距回轉(zhuǎn)中心的位置來調(diào)整。當(dāng)選用專用底盤時(shí)，按起重機(jī)總質(zhì)量和底盤的橋荷來確定橋數(shù)，按發(fā)動(dòng)機(jī)取力器來選擇傳動(dòng)傳動(dòng)系各總成。專用底盤的變速箱、傳動(dòng)軸、主傳動(dòng)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(jī)的橋荷受到道路、橋梁標(biāo)準(zhǔn)的限制。在一般雙橋起重機(jī)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?yàn)殡p胎，則后橋?yàn)?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(jī)要達(dá)到較高的起升高度，主臂較長(zhǎng)，故選用前懸下沉式駕駛室底盤?？疾靽?guó)內(nèi)底盤情況選用泰安汽車底盤廠生產(chǎn)的 TAZ5180J/02 底盤，技術(shù)參數(shù)見表 2.1。表 2.1 底盤技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目名稱 單位 參數(shù)底盤型號(hào) TAZ5281J/02驅(qū)動(dòng)形式 6×4起重能力 kN·m 25×3.5車輛（長(zhǎng)×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(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速 r/min 22002.2 汽車起重機(jī)的工作級(jí)別劃分起重機(jī)的工作級(jí)別是為了對(duì)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提供合理的基礎(chǔ)，也為用戶和制造廠家進(jìn)行協(xié)商時(shí)提供一個(gè)參考范圍，它能使起重機(jī)勝任它需要完成的工作任務(wù)。在確定起重機(jī)的工作級(jí)別時(shí)，應(yīng)考慮兩個(gè)因素：利用等級(jí)和載荷狀態(tài)。2.2.1 起重機(jī)利用等級(jí)起重機(jī)在有效工作期間有一定總的工作循環(huán)數(shù)，起重機(jī)作業(yè)的工作循環(huán)是從準(zhǔn)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(jī)的利用程度，是起重機(jī)分級(jí)的基本參數(shù)之一。對(duì)于要完成多種不同任務(wù)的流動(dòng)式起重機(jī)，只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估出適當(dāng)?shù)臄?shù)值。工作循環(huán)總數(shù)是起重機(jī)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(dāng)?shù)氖褂脡勖鼤r(shí)要考慮經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和環(huán)境等因素，同時(shí)還要考慮設(shè)備老化的影響。查文獻(xiàn) [1]，選擇起重機(jī)的利用等級(jí)為 U5（經(jīng)常斷續(xù)使用） 。2.2.2 起重機(jī)的載荷狀態(tài)載荷狀態(tài)是起重機(jī)分級(jí)的另一個(gè)基本參數(shù)，它表明起重機(jī)的主要結(jié)構(gòu)—起升機(jī)構(gòu)受載的輕重程度。載荷狀態(tài)與兩個(gè)因素有關(guān)：一個(gè)是實(shí)際起升載荷 Qi 與 額定起升載荷 Qmax 之比，另一個(gè)是實(shí)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(shè)計(jì)的起重機(jī)的載荷狀態(tài)可依據(jù)文獻(xiàn) [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(jī)工作級(jí)別的確定起重機(jī)的工作級(jí)別是根據(jù)起重機(jī)的利用等級(jí)