本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)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(dòng)化 設(shè)計(jì)題目： 汽車起重機(jī)的設(shè)計(jì) 專 題： 指導(dǎo)教師： 年 6 月 設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)院 應(yīng)用技術(shù)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：汽車起重機(jī)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)專題題目：畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求：對(duì)汽車起重機(jī)的起重裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，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(zhǎng)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(yùn)輸于一體，結(jié)構(gòu)緊湊、易于操作，不僅節(jié)省勞動(dòng)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(yùn)輸、港口和倉(cāng)庫(kù)中。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)在對(duì)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(duì) 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(jì)。所設(shè)計(jì)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(dòng)速度，根據(jù)變速比，確定了其具體型號(hào)。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(duì)卷筒和鋼絲繩的具體規(guī)格進(jìn)行了設(shè)計(jì)。棘輪停止器用來防止逆轉(zhuǎn)，根據(jù)所受的彎矩和壓力，對(duì)其進(jìn)行了設(shè)計(jì)。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(dòng)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(shí)現(xiàn)。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)支承裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)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(yùn)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(diǎn)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(jiǎn)史及發(fā)展動(dòng)向 .11.2.1 起重機(jī)械的發(fā)展簡(jiǎn)史 11.2.2 起重機(jī)械今后的發(fā)展動(dòng)向 21.3 起重機(jī)械的簡(jiǎn)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(jiǎn)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(shì) .101.5 起重技術(shù)目前在國(guó)內(nèi)、外的發(fā)展?fàn)顩r 101.5.1 目前國(guó)外起重技術(shù)的發(fā)展 .111.5.2 國(guó)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(jiǎn)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(jì)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(jì) .193.1 起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)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(dòng)功率 213.2.10 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速. 223.2.11 泵的排量. 223.3 鋼絲繩的設(shè)計(jì) 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(jì)算.233.3.3 鋼絲繩使用注意.243.4 吊鉤的設(shè)計(jì) 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(jì) 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(jì) 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(jì)算.293.6.4 滑輪直徑的計(jì)算.293.6.5 繩最大偏角的計(jì)算.304 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 .304.1 傳動(dòng)裝置的總效率 304.2 確定總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比分配 304.3 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算 304.3.1 各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算314.3.2 各軸功率計(jì)算314.3.3 各軸扭矩計(jì)算314.4 傳動(dòng)件設(shè)計(jì)計(jì)算 314.4.1 高速級(jí)傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)314.4.2 低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)344.5 棘輪的設(shè)計(jì) 364.5.1 棘輪齒的強(qiáng)度計(jì)算374.6 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 384.6.1 軸Ⅰ的設(shè)計(jì)計(jì)算384.6.2 軸Ⅱ的設(shè)計(jì)計(jì)算424.6.3 軸Ⅲ的設(shè)計(jì)計(jì)算.474.7 滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算 534.8 鍵聯(lián)接的選擇與校核 534.9 箱體的設(shè)計(jì) 544.10 減速器附件的設(shè)計(jì) .554.11 減速器的潤(rùn)滑和密封形式 .565 變幅機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .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(jì) 575.3.1 三鉸點(diǎn)設(shè)計(jì) .575.4 起重臂設(shè)計(jì) 585.4.1 起重臂基本參數(shù)計(jì)算與選用 .585.4.2 起重臂的形狀及主要計(jì)算參數(shù) .595.5 變幅油缸的選用 615.5.1 變幅油缸推力的計(jì)算 .615.5.2 變幅油缸缸徑的計(jì)算 .626 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .626.1 回轉(zhuǎn)支承的選用 626.1.1 簡(jiǎn)介 .626.1.2 載荷計(jì)算 .636.1.3 阻力矩計(jì)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(jì)算 656.3.1 平均分配載荷 .666.3.2 垂直缸計(jì)算 .666.3.3 垂直缸需流量計(jì)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(diǎn)及其在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的地位起重機(jī)械是用來對(duì)物料進(jìn)行起重、運(yùn)輸、裝卸或安全等作業(yè)的機(jī)械設(shè)備。它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門都有廣泛應(yīng)用，起著減輕體力勞動(dòng)、節(jié)省人力、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和促進(jìn)生產(chǎn)過程機(jī)械化的作用。例如，一個(gè)現(xiàn)代化的大型港口，每年的吞吐量有幾千萬(wàn)噸乃至上億噸，被運(yùn)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(yùn)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(diǎn)。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(wú)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(yùn)物料時(shí)，經(jīng)歷上料、運(yùn)送、卸料和回到原處的過程，有時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，有時(shí)停轉(zhuǎn)，所以它是一種間歇?jiǎng)幼鞯臋C(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(dòng)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(dòng)部分而言，常見的有起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)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(shí)現(xiàn)起重機(jī)不同運(yùn)動(dòng)要求而設(shè)置的。依靠這四個(gè)機(jī)構(gòu)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，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(dòng)作，只需一個(gè)工作機(jī)構(gòu)。1.2 起重機(jī)械發(fā)展簡(jiǎn)史及發(fā)展動(dòng)向1.2.1 起重機(jī)械的發(fā)展簡(jiǎn)史據(jù)史料記載，公元前 5000-4000 年的新石器時(shí)代末期，為埋葬和紀(jì)念死者而修筑石棺和石臺(tái)時(shí)，我國(guó)古代勞動(dòng)人民已能開鑿和搬運(yùn)巨石。公元前 1765-1760 年，我國(guó)的商朝時(shí)代出現(xiàn)了桔槔，這是一種利用簡(jiǎn)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(dòng)。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(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)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(diǎn)。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(shí)采用的起重運(yùn)輸工具為滾子、斜面和杠桿，均用人力驅(qū)動(dòng)。具有幾個(gè)工作機(jī)構(gòu)又可進(jìn)行復(fù)合運(yùn)動(dòng)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(duì)此曾有描述。這是一臺(tái)人力驅(qū)動(dòng)的并可進(jìn)行起升、變幅和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的木制起重設(shè)備。蒸汽機(jī)的出現(xiàn)，推動(dòng)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(tái)用蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng)的歷史。在工業(yè)發(fā)展中，電力驅(qū)動(dòng)的出現(xiàn)是起重機(jī)械蓬勃發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。1880 年，出現(xiàn)了第一臺(tái)電力驅(qū)動(dòng)的載客升降機(jī)。1885 年，制成了電力驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)起重機(jī)，此后制成了電力驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(jì)算機(jī)技術(shù)的推廣應(yīng)用，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)（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(guó)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(guó)家相比，差距不小。但是，經(jīng)過建國(guó) 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(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，部分產(chǎn)品還打入了國(guó)際市場(chǎng)。1.2.2 起重機(jī)械今后的發(fā)展動(dòng)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(duì)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(guó)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(shì)主要體現(xiàn)在以下幾方面。①?gòu)V泛采用液壓技術(shù)由于液壓傳動(dòng)具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、能無(wú)極調(diào)速、操縱輕便、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)和工作安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，近年來國(guó)內(nèi)外各種類型的起重機(jī)廣泛的采用了液壓傳動(dòng)。我國(guó)的主要研制成功并實(shí)際應(yīng)用的有3、5、8、12、20、65、80、125、160、200、250、320、400 等噸級(jí)的伸縮臂液壓起重機(jī)。國(guó)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(jí)的液壓起重機(jī)發(fā)展非常迅速。100 噸級(jí)以上大型桁架臂式汽車起重機(jī)也開始采用液壓傳動(dòng)。目前國(guó)外已有 400 噸級(jí)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(huì)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(guó)外普遍采用 10-40 噸級(jí)的起重機(jī)。從數(shù)量上看，中小噸位的占多數(shù)，因此國(guó)外很重視改進(jìn)、提高中型（16-40噸級(jí)）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(guó)內(nèi)外已生產(chǎn)了一些 100-1000 噸級(jí)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(jí)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(zhǎng)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)目前各國(guó)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(guó)家對(duì)起重機(jī)制定了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了起重量系列。有些國(guó)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(guó)家按起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)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(jì)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(guó)家設(shè)計(jì)時(shí)要求相近噸級(jí)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(guó)對(duì)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(hào)和等級(jí)，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(jì)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(guó)家，不僅重視制定本國(guó)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，而且非常重視采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO） 。有的國(guó)家甚至廢除了本國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)而直接采用 ISO 標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)政府也提出：全面加強(qiáng)采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，是我國(guó)實(shí)行開放政策和提高產(chǎn)品質(zhì)量的一項(xiàng)重大措施，只有這樣，才能盡快縮短我國(guó)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(guó)產(chǎn)品質(zhì)量的落后面貌。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）設(shè)有若干個(gè)技術(shù)委員會(huì)，其中與起重機(jī)行業(yè)直接有關(guān)的技術(shù)委員會(huì)為 TC-96 起重機(jī)、起重設(shè)備和挖掘設(shè)備委員會(huì)。該委員會(huì)下設(shè)有 4 個(gè)分技術(shù)委員會(huì)：TC-96/SCI 起重機(jī)設(shè)計(jì)程序分技術(shù)委員會(huì)；TC-96/SC2 起重機(jī)術(shù)語(yǔ)分技術(shù)委員會(huì)。該 TC-96/SC3 起重機(jī)鋼絲繩選擇分技術(shù)委員會(huì)；TC-96/SC4 起重機(jī)試驗(yàn)方法分技術(shù)委員會(huì)。該 TC-96 技術(shù)委員會(huì)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(yàn)規(guī)范和程序》ISO4301-1981；《流動(dòng)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(guó)家在設(shè)計(jì)起重機(jī)時(shí)重視了產(chǎn)品的多用性。例如在工作裝置設(shè)計(jì)方面，除了使用吊鉤外，還設(shè)計(jì)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(jì)成用于建筑基礎(chǔ)工程中，如裝設(shè)鉆孔裝置和掀動(dòng)打樁裝置等的一機(jī)多用產(chǎn)品。又如在整機(jī)設(shè)計(jì)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(dòng)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(guó)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(dòng)外，有的起重機(jī)還采用液力傳動(dòng)。由于液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)恰當(dāng)匹配，可使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩自動(dòng)地適應(yīng)行駛條件，并采用動(dòng)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(shí)，自動(dòng)發(fā)出警報(bào)信號(hào)；當(dāng)超載時(shí)，力矩限制器自動(dòng)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(guó)外發(fā)展機(jī)械的一個(gè)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(guó)外在 20 世紀(jì) 80 年代就能出現(xiàn) 400噸、500 噸級(jí)的輪胎式起重機(jī)，可能由于采用了高強(qiáng)度低合金鋼。國(guó)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(jì)進(jìn)行合理的箱型吊臂引起了各國(guó)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(duì)角方向安裝四個(gè)輻射式（可擺動(dòng)）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(shí)的自重。這樣，起重機(jī)可設(shè)計(jì)的輕一些，此外，還有一些其它措施，如設(shè)計(jì)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(guó)采用各種新的加工工藝，國(guó)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(jiǎn)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(guó)特色的名稱與概念。我國(guó)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(guó)工程機(jī)械在國(guó)內(nèi)已經(jīng)發(fā)展成了機(jī)械 10 大行業(yè)之一，我國(guó)也要進(jìn)入了工程機(jī)械生產(chǎn)大國(guó)之列。工程機(jī)械用途廣泛，市場(chǎng)遍布國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，其中主要有交通運(yùn)輸、能源、原材料、農(nóng)林水利、城鄉(xiāng)發(fā)展以及現(xiàn)代化國(guó)防六大領(lǐng)域。工程機(jī)械是保證各種工程建設(shè)實(shí)現(xiàn)高速化、高質(zhì)量和低成本的重要手段。隨著我國(guó)深化改革、擴(kuò)大開放和發(fā)展社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)等一系列重大政策的貫徹實(shí)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(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域和國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)中正發(fā)揮著舉足輕重的作用。我國(guó)已經(jīng)成為世界貿(mào)易正式成員大國(guó)，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(duì)的。從行業(yè)發(fā)展歷史看， “工程機(jī)械”是真正具有中國(guó)特色的名稱。概括的說，凡是土方工程、石方工程、流動(dòng)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(gè)不同的概念。所謂施工，是針對(duì)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(duì)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(diǎn)、工作對(duì)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(gè)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(yǔ)》 （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(yùn)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(hào)）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(yǔ)——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(yùn)與運(yùn)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(shí)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(yùn)移重物的機(jī)器設(shè)備。工程起重機(jī)是一種間歇?jiǎng)幼鞯陌徇\(yùn)設(shè)備，主要用作垂直運(yùn)輸，并兼作短距離水平運(yùn)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(dòng)，加快施工與作業(yè)進(jìn)度，提高勞動(dòng)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(dòng)方式分類 固定式起重機(jī)（fixed based crane） 、運(yùn)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(dòng)方式分類 手動(dòng)式起重機(jī)（manual crane） 、電動(dòng)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(chǎng)合分類 車間起重機(jī)（workshop crane） 、機(jī)器房起重機(jī)（machine house crane） 、倉(cāng)庫(kù)起重機(jī)（warehouse crane） 、儲(chǔ)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(dòng)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(shí)現(xiàn)起重機(jī)不同的運(yùn)動(dòng)要求而設(shè)置的。眾所周知，要使一個(gè)重物從某一位置運(yùn)動(dòng)到空間任一位置，則此重物不外乎要做垂直運(yùn)動(dòng)和兩個(gè)水平方向的運(yùn)動(dòng)。起重機(jī)要實(shí)現(xiàn)重物的這些運(yùn)動(dòng)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?jī)?nèi)使用的橋式起重機(jī)和露天貨場(chǎng)使用的龍門起重機(jī)，要使重物實(shí)現(xiàn)三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，則設(shè)有起升機(jī)構(gòu)（實(shí)現(xiàn)重物垂直運(yùn)動(dòng)） 、小車運(yùn)行和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)（實(shí)習(xí)重物沿兩個(gè)水平方向的運(yùn)動(dòng)） ；而對(duì)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(shí)現(xiàn)重物的垂直上下運(yùn)動(dòng)，依靠變副機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)重物的兩個(gè)水平方向的移動(dòng)，依靠行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)重物的起重機(jī)所能及的范圍內(nèi)做任意空間運(yùn)動(dòng)和使起重機(jī)轉(zhuǎn)移工作場(chǎng)所。② 金屬結(jié)構(gòu)起重機(jī)的吊臂、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、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(shí)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(jì)，對(duì)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(dòng)力裝置與控制系統(tǒng)動(dòng)力裝置是起重機(jī)的動(dòng)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(diǎn)。不同類型的起重機(jī)由不同類型的動(dòng)力裝置組成。輪胎式起重機(jī)和履帶式起重機(jī)的動(dòng)力裝置多為內(nèi)燃機(jī)，可由一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)對(duì)上下車各工作機(jī)構(gòu)供應(yīng)動(dòng)力；對(duì)于大型汽車起重機(jī)，有的上下車各設(shè)一臺(tái)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(dòng)力和行走機(jī)構(gòu)的動(dòng)力；塔式起重機(jī)以及相對(duì)固定在港口碼頭、倉(cāng)庫(kù)料場(chǎng)上工作的一些輪胎起重機(jī)的動(dòng)力裝置是外接電源的電動(dòng)機(jī)。起重機(jī)的控制系統(tǒng)包括操縱裝置和安全裝置。動(dòng)力裝置是解決起重機(jī)做功所需要的能量。有了這個(gè)能源，就能使起重機(jī)各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)?？刂葡到y(tǒng)則是解決各機(jī)構(gòu)怎樣運(yùn)動(dòng)的問題，如動(dòng)力傳遞的方向，各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度的快慢，以及使機(jī)構(gòu)突然停止等。相應(yīng)于這些運(yùn)動(dòng)要求，起重機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)有離合器、制動(dòng)器、停止器、液壓傳動(dòng)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(yùn)動(dòng)特性，以實(shí)現(xiàn)各機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)、調(diào)速、改向、制動(dòng)和停止，從而達(dá)到起重機(jī)作業(yè)所要求的各種動(dòng)作。1.4 起重機(jī)簡(jiǎn)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(yùn)重物的多動(dòng)作起重機(jī)械，又稱吊車。它主要用來吊運(yùn)成件物品，配備適當(dāng)?shù)蹙吆笠部傻踹\(yùn)散狀物料和液態(tài)物料。起重機(jī)的工作特點(diǎn)是作間歇性運(yùn)動(dòng)，即在一個(gè)工作循環(huán)中取料、運(yùn)移、卸載等動(dòng)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(dòng)、制動(dòng)和正反方向運(yùn)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(dòng)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(shí)現(xiàn)起重機(jī)不同的運(yùn)動(dòng)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(yùn)行機(jī)構(gòu)——使起重機(jī)械或起重小車行走的機(jī)構(gòu)。回轉(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(dòng)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(shí)的外載荷。③動(dòng)力裝置和控制系統(tǒng)動(dòng)力裝置是驅(qū)動(dòng)起重機(jī)械運(yùn)動(dòng)的動(dòng)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(diǎn)。一般為電動(dòng)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(dòng)、調(diào)速、改向、制動(dòng)和停止，都是通過操縱控制系統(tǒng)來實(shí)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(yùn)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(yùn)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(shì)起重機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì)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(dòng)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(dòng)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(cāng)庫(kù)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(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r1.5.1 目前國(guó)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(guó)外，尤其是西方發(fā)達(dá)國(guó)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(jì)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(huì)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(jì)理論的發(fā)展和材料、制造工藝、道路承載能力、使用率、運(yùn)行和維護(hù)成本等一系列因素的限制，不可能無(wú)限增大。利用多臺(tái)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(tái)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(duì)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(guó)際上在發(fā)展多臺(tái)起重機(jī)聯(lián)合吊裝的同時(shí)，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(jì)算機(jī)對(duì)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(jì)算機(jī)對(duì)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(dòng)作，以便整個(gè)吊裝工藝過程能嚴(yán)格按預(yù)先設(shè)計(jì)的工藝步驟進(jìn)行，減小失誤的幾率；對(duì)于多吊點(diǎn)的設(shè)備或構(gòu)件，尤其是大型結(jié)構(gòu)，采用計(jì)算機(jī)對(duì)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(guó)內(nèi)起重技術(shù)的發(fā)展我國(guó)起重技術(shù)有著悠久的發(fā)展歷史，如長(zhǎng)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(yùn)輸與吊裝，都凝聚著我國(guó)勞動(dòng)人民的智慧。但是，我國(guó)的現(xiàn)代起重技術(shù)起步較晚，僅幾十年時(shí)間。在短短的幾十年時(shí)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(guó)的現(xiàn)代起重技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。在起重機(jī)方面，20 世紀(jì) 70 年代我國(guó)普遍采用獨(dú)腳式桅桿、卷?yè)P(yáng)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?、操作技術(shù)智能化也開始在我國(guó)應(yīng)用，如采用多臺(tái)連續(xù)液壓千斤頂聯(lián)合吊裝大型結(jié)構(gòu)時(shí)，多臺(tái)連續(xù)液壓千斤頂之間的協(xié)調(diào)，就采用了計(jì)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(jiǎn)介自行式動(dòng)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(dòng)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(diǎn)。因此，它特別適用于流動(dòng)性大、不固定的工作場(chǎng)所。汽車起重機(jī)以其快速、靈活、高效、便捷、裝卸運(yùn)輸合二為一的優(yōu)勢(shì)被越來越多的用戶所認(rèn)識(shí)并接受，不僅在交通運(yùn)輸、電信電力、油田碼頭、市政園林、計(jì)量檢測(cè)、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(duì)、非開挖作業(yè)、工程搶險(xiǎn)等行業(yè)，顯示出其越來越廣泛應(yīng)用領(lǐng)域和無(wú)可比擬的實(shí)用價(jià)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(guó)外汽車起重機(jī)發(fā)展情況由于國(guó)外勞動(dòng)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(diǎn)，在國(guó)際市場(chǎng)有著廣闊的市場(chǎng)前景。目前，國(guó)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(cè)等行業(yè)。日本和韓國(guó)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(tái)。（2）國(guó)內(nèi)汽車起重機(jī)行業(yè)概況我國(guó)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(zhǎng)足的進(jìn)步。目前國(guó)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(zhǎng)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(dú)霸等。徐州徐工汽車起重機(jī)有限公司在消化吸收國(guó)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(jì)、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(guó)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(chǎng)占有率在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，成為我國(guó)隨車起重機(jī)行業(yè)的后起之秀。湖南浦沅集團(tuán)是國(guó)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(guó)外汽車起重機(jī)企業(yè)紛紛與國(guó)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(guó)廣林特裝車株式會(huì)社組建的合資公司，其產(chǎn)品主要特點(diǎn)是作業(yè)半徑大，起升高度高，價(jià)格介于進(jìn)口與國(guó)產(chǎn)之間，主要面對(duì)國(guó)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(dú)霸等為代表的民營(yíng)、個(gè)體企業(yè)，這支以民營(yíng)、個(gè)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(gè)新興的行業(yè)，汽車起重機(jī)行業(yè)與國(guó)家宏觀調(diào)控、產(chǎn)業(yè)政策以及各種市場(chǎng)環(huán)境有著千絲萬(wàn)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(yíng)、個(gè)體企業(yè)逐步進(jìn)入行業(yè)，再加上來自外部的跨國(guó)公司對(duì)行業(yè)的入侵，加快并購(gòu)、合資的步伐，使整個(gè)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(chǎng)需求量及 2008 年預(yù)測(cè)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(guó)內(nèi)汽車起重機(jī)行業(yè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，2005 年行業(yè)銷售總量在2000 臺(tái)左右，2006 年市場(chǎng)需求仍將平穩(wěn)發(fā)展。隨著我國(guó)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(jì)主要針對(duì)汽車起重機(jī)上的汽車起重裝置，進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)與計(jì)算，使其設(shè)計(jì)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(jì)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(yùn)用多種學(xué)科的知識(shí)，尋求使投資項(xiàng)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(chǎng)為前提，以技術(shù)為手段，以經(jīng)濟(jì)效益為最終目標(biāo)，對(duì)擬建的投資項(xiàng)目，在投資前期，系統(tǒng)地論證該項(xiàng)目的必要性、可行性、有效性和合理性，做出對(duì)項(xiàng)目可行性的評(píng)價(jià)。總結(jié)為三點(diǎn)：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(jì)汽車起重機(jī)之前，有必要對(duì)其設(shè)計(jì)可行性進(jìn)行一定的分析，鑒于所學(xué)知識(shí)所限，下面僅對(duì)技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)可行性進(jìn)行簡(jiǎn)單的說明。2.1.1 技術(shù)可行性的分析我國(guó)自古就有借助實(shí)物來提升物體的起重機(jī)的雛形。經(jīng)過了很長(zhǎng)時(shí)期的發(fā)展，我國(guó)的起重機(jī)行業(yè)有了長(zhǎng)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(chǎng)合的需求，以最少的經(jīng)濟(jì)投入實(shí)現(xiàn)最大的使用價(jià)值。世界上其它國(guó)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(guó)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(zhǎng)足的進(jìn)步。隨著我國(guó)加入 WTO，各種新技術(shù)不斷涌入，我們也不斷借鑒了他國(guó)起重機(jī)設(shè)計(jì)制造的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，用于彌補(bǔ)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(guó)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(tái)、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(duì)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(guó)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(jì)、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(guó)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(chǎng)占有率在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，成為我國(guó)汽車起重機(jī)行業(yè)的后起之秀。不僅為整個(gè)單位創(chuàng)利豐厚，也為我國(guó)乃至全世界積累了起重機(jī)設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)的寶貴經(jīng)驗(yàn)?？偨Y(jié)多家企業(yè)，可見我國(guó)汽車起重機(jī)在技術(shù)方面有如下性能優(yōu)勢(shì)：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(hào)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(shì)，但也不能將我國(guó)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(guó)及世界其他國(guó)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(diǎn)，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(shí)，而不會(huì)顯得空洞無(wú)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(gòu)買時(shí)花費(fèi)大量的財(cái)力，施工時(shí)不僅體積龐大，占用太多的空間，而且在運(yùn)行中要花費(fèi)大量的人力和油耗，即便以上幾點(diǎn)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(bǔ)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(gòu)買時(shí)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(chǎng)上，汽車起重機(jī) 2005 年 1-10 月已銷售 1483 臺(tái)，同比增長(zhǎng) 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(guó)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(tái)，市場(chǎng)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(tái)，已打開了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。國(guó)外汽車起重機(jī)在起重機(jī)產(chǎn)品中占的比例很大，我國(guó)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(duì)現(xiàn)今的汽車起重機(jī)進(jìn)行改造和創(chuàng)新，尤其是對(duì)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(shì)在必行。下面就從汽車起重機(jī)的方案著手，對(duì)其進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)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(yùn)行支承裝置采用汽輪胎，可以在無(wú)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(yùn)輸功能結(jié)合起來，不僅節(jié)省勞動(dòng)力，而且節(jié)約能源、減少費(fèi)用，也由于設(shè)計(jì)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(chǎng)、建筑工程、橋梁、隧道工程和國(guó)防工程等，是國(guó)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(yùn)物料時(shí)，經(jīng)歷上料、運(yùn)送、卸料和回到原處的一系列過程，有時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，有時(shí)停轉(zhuǎn)，是一種間歇?jiǎng)幼鞯臋C(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(dòng)力裝置與控制系統(tǒng)。工作機(jī)構(gòu)指機(jī)械傳動(dòng)部分，常見的有：起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)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(shí)現(xiàn)起重裝置不同運(yùn)動(dòng)要求而設(shè)置的，依靠這四個(gè)機(jī)構(gòu)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，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(jì)時(shí)間和必要性的限制，此次設(shè)計(jì)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(jì)，對(duì)其進(jìn)行分析與計(jì)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(shí)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(tái)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(dòng)裝置、減速裝置、驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)到各工作裝置間的動(dòng)力傳動(dòng)，有機(jī)械傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)三種形式。機(jī)械傳動(dòng)的傳動(dòng)零件都是剛體，傳動(dòng)可靠，效率高，但整個(gè)傳動(dòng)裝置復(fù)雜、笨重。電力傳動(dòng)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(gè)傳動(dòng)裝置需要電動(dòng)機(jī)數(shù)量多，重量大，價(jià)格貴。液壓傳動(dòng)調(diào)速方便，傳動(dòng)平穩(wěn)，操縱方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕。但傳動(dòng)效率較低。但對(duì)于隨車起重機(jī)來說是較合適的傳動(dòng)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(dòng)方案。電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器同傳動(dòng)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(shí)現(xiàn)。起升時(shí)，馬達(dá)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，摩擦片被松開，卷筒順時(shí)針旋轉(zhuǎn)放下貨物；制動(dòng)時(shí)，馬達(dá)停止旋轉(zhuǎn)，卷筒依靠自重順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使二級(jí)齒輪軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，摩擦片被壓緊，棘爪頂住棘輪，卷筒停止轉(zhuǎn)動(dòng)，重物懸吊不動(dòng)。吊鉤的升降靠馬達(dá)改變轉(zhuǎn)向來實(shí)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(duì)于非回轉(zhuǎn)部分實(shí)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(dòng)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(gè)機(jī)構(gòu)配合動(dòng)作時(shí)，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(dòng)，從而擴(kuò)大了作業(yè)范圍。此次設(shè)計(jì)采用滾動(dòng)軸承式單排四點(diǎn)接觸式回轉(zhuǎn)支承裝置。它由兩個(gè)座圈組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，尺寸小，能同時(shí)承受軸向力、徑向力和傾覆力矩。此次設(shè)計(jì)采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，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(jì)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(dòng)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(dòng)器，同時(shí)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(jì)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(jì)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(jiǎn)單，具有良好的抗彎和抗扭等優(yōu)點(diǎn)。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(jì)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(dòng)裝置、減速裝置、驅(qū)動(dòng)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(diǎn)：① 物品起升或下降時(shí)，在驅(qū)動(dòng)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(duì)機(jī)構(gòu)影響不大，一般不超過靜轉(zhuǎn)矩的 10%，使用抓斗時(shí)則需另行考慮。③ 機(jī)構(gòu)起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間同穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)相比是短暫的。因此，可將穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)的起升載荷作為機(jī)構(gòu)的計(jì)算載荷。3.1 起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案此次設(shè)計(jì)中采用液壓起升機(jī)構(gòu)，起升機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)圖如下：1.液壓馬達(dá) 2.一級(jí)閉式齒輪傳動(dòng) 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(jiǎn)圖液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速通過減速機(jī)傳遞給卷筒,驅(qū)動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn),吊鉤升降，繼而實(shí)現(xiàn)提升或放下重物。卷筒的正反方向轉(zhuǎn)動(dòng)通過改變馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向?qū)崿F(xiàn)，而運(yùn)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(shí)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(chǎng)合和工作要求：中小噸位，行駛速度高，機(jī)動(dòng)性好，可根據(jù)工作需要變更工作地點(diǎn)，投入使用時(shí)間短，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shí)第三層計(jì)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(jì)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(dòng)效率軸 承—開式齒輪傳動(dòng)效率開 齒—閉式齒輪傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)功率選用：泵 YB-B113B排量 rml4.15q?3.3 鋼絲繩的設(shè)計(jì)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(wú)突然斷裂的現(xiàn)象，運(yùn)動(dòng)速度不受限制，平穩(wěn)無(wú)噪音，耐沖擊。具有強(qiáng)度高、自重輕、運(yùn)行平穩(wěn)、彈性較好，極少驟然斷裂等優(yōu)點(diǎn)。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(zhǎng)，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(shí)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(shì)相反，互相抵消，克服了同向捻繩的缺點(diǎn)。在起重機(jī)中應(yīng)用廣泛。混合捻—鋼絲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(diǎn)，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(jì)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(jí)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(jì)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(jí)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(jí)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(jì)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(jì)算 dd = 0.089× ≈14mm9.2710查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 （P8-9）圓整選?。轰摻z繩 1968/851964 ???TGBZSFCWNAT鋼絲繩在使用時(shí)需要與其他承載零件連接以傳遞載荷。本設(shè)計(jì)采用楔形套筒法，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(zhǎng)鋼絲繩的壽命,在設(shè)計(jì)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(gè)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(huì)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(shí)予以考慮） ，尤其要避免反向彎折次數(shù)，因?yàn)榉聪驈澱鄣钠茐淖饔帽韧驈澱鄞?，?huì)降低鋼絲繩的壽命；⑤ 鋼絲繩的維護(hù)保養(yǎng)，應(yīng)定期潤(rùn)滑防止銹蝕，成卷鋼絲繩開卷時(shí)應(yīng)避免打結(jié)扭曲，切斷時(shí)應(yīng)有防止繩股松散的措施。3. 4 吊鉤的設(shè)計(jì)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(wú)突然斷裂的危險(xiǎn)，重量要盡量輕，有足夠的強(qiáng)度。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 ，表8.1-90(P8-73)，選吊鉤材料為 DG20Mn.并主要針對(duì)橫梁進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)手冊(cè)》 ，表 8.1-84（P8-69）選取鉤號(hào)為：LYD10-MGB/T10051.1-1988,強(qiáng)度等級(jí)為 M6。3.4.3 吊鉤掛架采用長(zhǎng)型號(hào)鉤組，吊鉤支承在單獨(dú)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(dòng)。圖 3-3 LYD 鍛造直柄吊鉤查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程上機(jī)與設(shè)計(jì)》 ，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(jì)課程上機(jī)與設(shè)計(jì)》 ，表10.8（P162）取, S 0=2P0 —對(duì) 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(jì)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(jì)卷筒是在起升機(jī)構(gòu)中用來卷繞繩索并傳遞動(dòng)力的轉(zhuǎn)動(dòng)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(xiǎn)時(shí)（例如抓斗起重機(jī)的卷筒和工作中振動(dòng)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?yàn)槔K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(zhǎng)了鋼絲繩的使用壽命。在起重高度較高時(shí)，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(shí)際作業(yè)時(shí)，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(zhǎng)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(zhǎng)度又受限制的情況，它的主要缺點(diǎn)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(shí)