QY8汽车式起重机液压及其起升机构的毕业设计【图纸丢失、只有论文】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 本科生毕业设计  车式起重机液压及其起升机构的设计  系      （部）： 机电工程系  专         业： 机械设计制造及其自动化  学         号：  学生姓 名：  指导教 师：  年        月  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘   要  本文着重对 汽车起重机的液压系统、变幅液压缸 、起升机构 三个部分做了研究和设计。对液压系统的调速回路和回转回路进行了改良设计，调速系统采用了 更为合理 的双泵分合流开式系统，并且优化了起升机构的结构，选用体积小、传动比大的专用卷扬行星减速机 ，使起升机构结构更为紧凑。回转系统加转了动态稳定性较好的平衡阀，减少了冲击，提高了操作精度。 对变幅液压缸进行结构和参数设计，具体进行了三铰点受力模型的建立和分析，变幅 液压 缸稳定性的校核等工作。对起升机构进行了初步设计，主要对组合式焊接铸造卷筒作了结构设计，运用完整的理论 进行 了筒壁 的 强度校核。  关键词：液压系统，变幅液压缸， 起升机构， 双泵分合流    买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 on Y8 of a to so to a a of On of to of so on a of of a of    买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目   录  摘   要  . 2 . 3 第一章   绪论  . - 汽车起重机简介  . - 5 - 液压传动应用于汽车起重机上的优缺点  . - 5 - 点  . - 6 - 点  . - 6 - 国内汽车起重机行业发展现状  . - 7 - 车起重机产品分类  . - 7 - 车起重机 市场的规模  . - 8 - 内汽车起重机市场结构  . - 8 - 场竞争格局  . - 9 - 本课题来源及任务要求  . - 9 - 本课题主要研究工作  . - 10 - 第 2 章   液压系统性能分析与原理设计  . - 11 - 型工况分析及对液压系统要求  . - 11 - 型工况的分析  . - 11 - 液压系统要求  . - 11 - 对 压系统各主要回路的分析  . - 12 - 液压系统类型的拟定  . - 17 - 机液压系统分析  . - 17 - 机构动作组合、分配及控制  . - 17 - 汽车起重机液压系统的工作原理总成  . - 19 - 腿收放回路  . - 20 - 臂变幅回路  . - 21 - 臂伸缩回路  . - 21 - 台回转回路  . - 22 - 重起升回路  . - 23 - 汽车起重机液压系统的工作情况表  . - 23 - 汽车起重机液压系统的特点  . - 24 - 第 3 章   液压系统计算  . - 25 - 要液压元件的选择  . - 25 - 8 吨液压汽车起重机的主要技术参数的初定  . - 25 - 起升马达的计算和选择  . - 25 - 液压泵的计算和选择  . - 27 -  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 液压系统发热温升计算  . - 28 - 算液压系统的发热功率  . - 28 - 算液压系统的散热功率  . - 29 - 第 4 章   变幅液压缸设计  . - 31 - 变幅液压缸的结构设计  . - 31 - 体端部连接结构  . - 31 - 塞与活塞杆的连接方式  . - 32 - 塞杆头部结构  . - 33 - 体安装形式  . - 33 - 压缸的缓冲装置  . - 34 - 气装置  . - 34 - 三铰点变幅油缸的受力分析  . - 35 - 变幅油缸主要几何的计算  . - 37 - 缸内径 计算  . - 38 - 塞杆直径计算  . - 38 - 塞杆弯曲稳定性的校核  . - 38 - 压缸行程 s 的确定  . - 39 - 小导向长度的确定  . - 39 - 筒壁厚的计算  . - 40 - 底厚度计算  . - 40 - 第 5 章  起升机构设计  . - 42 - 升机构的传动方案的分析  . - 42 - 升机构的调速  . - 44 - 升机构设计计算  . - 44 - 升机构  . - 44 - 升机构的零部件选择计算  . - 45 - 筒设计  . - 47 - 筒尺寸的确定  . - 47 - 筒的强度校核  . - 51 - 筒筒壁的稳定性验算  . - 52 - 升机构制动器设计  . - 53 - 升机构制动器相关参数选择  . - 54 - 升机构制动器的设计计算  . - 54 - 升机构传动装置减速器选择及传动比的验算  . - 56 - 结论  . - 57 - 参考文献  . - 58 - 附   录  . - 59 - 致   谢  . 错误 !未定义书签。    买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第一章   绪论  车起重机简介  汽车起重机是一种将起重作业部分安装在汽车通用或专用底盘上、具有载重汽车行驶性能的轮式起重机。根据吊臂结构可分为定长臂、接长臂和伸缩臂三种，前两种多采用桁架结构臂，后一种采用箱形结构臂。根据动力传动，又可分为机械传动、液压传 动和电力传动三种。因其机动灵活性好，能够迅速转移场地，广泛用于土木工程。  现在普遍使用的汽车起重机多为液压伸缩臂汽车起重机，液压伸缩臂一般有 24节，最下 (最外 )一节为基本臂，吊臂内装有液压伸缩机构控制其伸缩。  图 示为  型汽车起重机的外形，该机采用黄河牌 汽车底盘，由起升、变幅、回转、吊臂伸缩相交腿机构等组成，全为液压传动。  图 Y 8型汽车起重机  汽车起重机作业时必须先打支腿，以增大机械的支承面积，保证必要的稳定性。因此，汽车起重机不能负荷行驶。  汽车起重机的主 要技术性能有最大起重量、整机质量、吊臂全伸长度、吊臂全缩长度、最大起升高度、最小工作半径、起升速度、最大行驶速度等。  压传动应用于汽车起重机上的优缺点  液压系统要实现其工作目的必须经过动力源控制机构机构三个环节。其中动力源主要是液压泵 ,传输控制装置主要是一些输油管和各种阀的连接机构 ,执行机构主要是液压马达和液压缸。这三种机构的不同组合就形成了不同功能的液压回路。  泵 马达回路是起重机液压系统的主要回路，按照泵循环方式的不同有开式回路和闭式回路两种。  开式回路中马达的回油直接通回油箱，工作油在油箱 中冷却及沉淀过滤后再由液压买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 泵送入系统循环，这样可以防止元件的磨损。但油箱的体积大，空气和油液的接触机会多，容易渗入。  闭式回路中马达的回油直接与泵的吸油口相连，结构紧凑，但系统结构复杂，散热条件差，需设辅助泵补充泄漏和冷却。而且要求过滤精度高，但油箱体积小，空气渗入油中的机会少，工作平稳。  点  1在起重机的结构和技术性能上的优点：  来自汽车发动机的动力经油泵转换到工作机构，其间可以获得很大的传动比，省去了机械传动所需的复杂而笨重的传动装置。不但使结构紧凑，而且使整机重量大大的减轻，增加了整机的 起重性能。同时还很方便的把旋转运动变为平移运动，易于实现起重机的变幅和自动伸缩。各机构使用管路联结，能够得到紧凑合理的速度，改善了发动机的技术特性。便于实现自动操作，改善了司机的劳动强度和条件。由于元件操纵可以微动，所以作业比较平稳，从而改善了起重机的安装精度，提高了作业质量。  采用液压传动，在主要机构中没有剧烈的干摩擦副，减少了润滑部位，从而减少了维修和技术准备时间。  2在经济上的优点：  液压传动的起重机，结构上容易实现标准化，通用化和系列化，便于大批量生产时采用先进的工艺方法和设备。此种起重机作业效率 高，辅助时间短，因而提高了起重机总使用期间的利用率，对加速实现四个现代化大有好处。  点  液压传动的主要缺点是漏油问题难以避免。为了防止漏油问题，元件的制造精度要求比较高。油液粘度和温度的变化会影响机构的工作性能。液压元件的制造和系统的调试需要较高的技术水平。  从液压传动的优缺点来看，优点大于缺点，根据国际上起重机的发展来看，不论大小吨位都采用液压传动系统。纵观众多用户的反馈意见，液压式汽车起重机深受他们的欢迎和好评。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 内 汽车起重机 行业发展 现状  车起重机产品分类  汽车起重机按结 构和性能分为普通汽车起重机、全地面汽车起重机和随车起重运输车。  汽车起重机  全地面起重机  随车起重运输车  图片  产品定义  采用汽车通用底盘或专用底盘的起重机，悬架为板簧结构  悬架为油气结构的起重机  具有吊重功能的载重汽车  适宜吨位范围  5 130T 80 500T 1 20T 目前市场需求容量  20000 辆左右  100 辆左右  5000左右  主要用途  物流仓储转运、道路桥梁、建筑、电力 /煤炭建设等  林业、油田、物流等  国际上，汽车起重机的底盘性能等同于同样整车总重的载重 汽车，符合公路车辆的技术要求，起重量的范围很大，可从 8吨到 1000 吨，底盘的车轴数可从  2到 10根，是产量最大、使用最广泛的起重机类型。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 车起重机市场的规模  全球起重机市场（包括叉车、工程起重机械在内）总销售额约为 1350 亿美元左右，主要分布在北美、日本、中国、俄罗斯 、西欧等几个主要区域。  近年来，中东、东南亚及其他发展中国家及新兴市场伴随城市化进程，固定资产投资巨大，吊装等作业总量呈现迅速提高的趋势；而对路面及作业环境要求不高，使汽车起重机持续景气。中国汽车起重机市场规模相对较小，但由于产品附加值高，年总销售额在 40亿元人民币左右。  内汽车起重机市场结构  国内主要的汽车起重机生产企业包括：重庆大江工业 (集团 )有限责任公司、徐州工程机械集团有限公司、四川长江工程起重机有限责任公司、沈阳北方交通工程公司、三一汽车制造有限公司、马尼托瓦克东岳重工有限公司、长沙中 联重工科技发展股份有限公司、北起多田野 (北京 )起重机有限公司、安徽柳工起重机有限公司、泰安工程机械总厂等。其中，徐州工程机械集团有限公司、长沙中联重工科技发展股份有限公司是行业内规模较大的企业。  从底盘供应企业来看，徐州工程机械集团有限公司、长沙中联重工科技发展股份有限公司基本上用本单位生产的底盘，其底盘涵盖了各个吨位的产品，偶尔也采购部分底盘。中国第一汽车集团公司、中国重型汽车集团泰安五岳专用汽车有限公司、东风汽车有限公司、东风汽车公司、湖北三环汉阳特种汽车有限公司（汉阳特种汽车制造厂）生产起重机底盘。  从历年销售情况看，汽车起重机市场主要集中在山东、江苏、河北等中东部地势平买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 坦、矿产资源丰富、交通发达的地区。  经过几年的发展，汽车起重机市场用户群体发生了较大的变化，由最初的以施工单位用户为主逐渐转变为以个体用户为主。   场竞争格局  国内汽车起重机市场一直呈现徐重独领风骚，中联浦沅紧随的竞争格局，近年来，三一成为汽车起重机行业的黑马。徐重、浦沅集中在 16、 20和 25吨的竞争区间，长起和泰起集中在 8吨产品。  当前，汽车起重机行业的市场竞争呈现以下态势：  兼有起重和运输的双重功能将发展成为市场热点；  地面起重机成为企业追求利润的增长点；      课题来源  汽车起重机的液压系统起着驱动和控制汽车起重机各机构动作的作用。其性能好坏对起重机有着十分重要的影响。目前，我国生产 8吨汽车起重机的厂家较多，品种也很杂，不同的厂家和不同的品种，其液压系统和液压元 件都不一致，给生产、使用及维修带来很多麻烦，同时其性能也较低，不适于现代智能高效小型汽车起重机发展的需要。为此对传统型  8 吨汽车起重机都是采用单泵单马达（定量式 )、串联油路、开式系统，所有的工作机构都靠一个油源供油，难于同时满足不同机构的速度和功率匹配的需要，例如起升机构为了满足起升速度的要求，需要较大的流量，而伸缩、变幅、回转及支腿则需要较小的流量即可，因此只好靠控制发动机的油门及在机构上采取一些措施解决这一矛盾，但这是有一定限度的。还存在一些问题，起升速 度低，最高起升速度只有 8m 升速度调节范围小。  如下式所示 9：   (式 1买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 式中： D        03  11i 的减速比    2i          301     n 由上式可见，起升速度的大小，主要靠发动机 的油门调节，当油门过小时，发动机的动力特性较差，容易灭火，轻载及空载时，速度太慢，生产率低。  新型 用了双泵单马达、分合流油路、开式系统，根据各机构的不同速度和功率的要求，变幅、伸缩、回转及支腿用小泵 2供油，起升用大泵 升与其余各机构都可以进行联合动作，提高工作效率，同时起升轻载及空载时，泵 2与泵 高起升速度，扩大调速范围，如下式所示 9：  式中：1 的排量       2q 的排量       01及泵 2的容积效率  由上式可见，除发动机的油门调节起升速度外，还可以通过分合流型式调节起升速度，当重载时，用分流方式，即泵 2不参与起升工作，此时提升速度为低速；当空载或轻载时用合流方式。  课题主要研究工作  本课题主要针对汽车起重机的功能、组成和工作特点，结合国内外汽车起重机的运用现状和发展趋势，设 计一款能够适应国内外工程建设的轻型汽车起重机（ 压系统。在设计本机液压系统时，明确设计任务和设计要求，不要偏离题目；仔细研究设计方案，理清设计思路，使设计过程清晰化。在做好以上两点的基础上。进行以下研究工作：  1、分析已有的汽车起重机， 结合本设计任务，了解其优缺点，把握其发展方向。   2、对 当下具有成熟技术的 液压回路 进行 分析 研究和学习 。  3、根据本机液压系统工作 特点，在满足高效节能的功能前提下可以进行液压系统原理创新设计。  4、 对设计好的液压原理系统进行计算，选择合适的 液压元件 ，并对其 性能进行验算， 包括压力损失和系统发热 等 。  5、对起升机构进行分析计算和结构设计 ，使其结构紧凑 合理 ，寿命长 。  6、选取变幅液压缸进行计算设计 ，提高其可靠性 。  注：整机基本参数应符合汽车起重机基本参数标准 。  213030121 )( (式 1买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 2 章   液压系统性能分析与原理设计  型工况分析及对液压系统要求  型工况的分析  根据起重机试验规范，以及很多操作者的实际经验，可确定表 三种工况，作为轻型汽车起重机的典型工况。设计液压系统时要求各系统的动作能够满足这些工况要求。  表 车起重机典型工况表  序号  工    况  一次循环内容  特   点  1 基本臂；  相应的工作幅度  吊重起升回转下降起升回转下降（中间制动一次）  起重吨位大，动作单一，很少与回转等机构组合动作  2 全长臂  相应的工作幅度  卷扬起升回转卷扬下降卷扬起升回转卷扬下降  （中间制动一次）  运用较多的情况，能满足小吨位的工作  3 最长臂；  主臂加副臂；相应的工作幅度；  （起升回转）变幅下降（起升回转）下降（中间制动一次）  起重吨位小，一般在一到两吨之间  液压系统要求  根据汽车起重机的典型 工作状况对系统的要求主要反映在对以下几个液压回路的要求上。  1. 起升回路  （ 1）能方便的实现合分流方式转换，保证工作的高效安全。  （ 2）要求卷扬机构微动性好，起、制动平稳，重物停在空中任意位置能可靠制动，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 即二次下滑问题，以及二次下降时的重物或空钩下滑问题，即二次下降问题。  2. 回转回路  （ 1）具有独立工作能力。  （ 2）回转制动应兼有常闭制动和常开制动（可以自由滑转对中），两种情况。  3. 变幅回路  （ 1）带平衡阀并设有二次液控单向阀锁住保护装置。  （ 2）要求起落臂平稳，微动性好，变幅在任意允许幅值位置能 可靠锁死。  （ 3）要求在有载荷情况下能微动。  （ 4）平衡阀应备有下腔压力传感器接口，作为力矩限制器检测星号源。  4. 伸缩回路  本机伸缩机构采用三节臂（含有两个液压缸），由于本机为轻型起重机为了使本机运用广泛，实现各节臂顺序伸缩。各节臂能按顺序伸缩，但不能实现同步伸缩。  5. 控制回路  （ 1）为了使操纵方便总体要求操纵手柄限制为两个。  （ 2）操纵元件必须具有 45方向操纵两个机构联动能力。  6. 支腿回路  （ 1）要求垂直支腿不泄漏，具有很强的自锁能力（不软腿）。  （ 2）要求前后组支腿可以进行单独调整。  （ 3）要求支腿能够承载最大起重时的压力，并且有足够的防倾翻力矩。  （ 4）起重机行走时不产生掉腿现象。  对 压系统 各主要 回路的分析  汽车起重机液压系统一般由起升、变幅、伸缩、回转、 支腿和 控制 六 个主回路组成 。从图 个回路之间具有不同的功能、组成和工作特点。  图 车起重机各回路工作状态  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985   起升回路起到使重物升降的作用。起升回路的分析 详 见第五章起升回路的设计。   回转回路起到使吊臂回转，实现重物水平移动的作用。 回转回路主要由液压泵、换向阀、平衡阀、液压离合器和液压马达组成。  回转机构使重物水平移动的范围有限，  但所需功率小，所以一般汽车起重机都设计成全回转式的，即可在左右方向任意进行回转。  液压驱动的小起重量起重机，通过液压回路和换向阀的合适机能，可以使回转机构不装制动器，同时保证回转部分在任意位置上停住，并避免冲击。高速液压马达的驱动形式，在汽车式、轮胎式和铁路起重机上应用广泛。如图 速大扭矩液压马达的转速每分钟在 0此，可以直接在油马达轴上安装回转机构的小齿轮，如马达输出扭矩不满足传 动要求，可以加装机械减速装置。该形式在一些小吨位汽车起重机上有所应用。可以在液压马达输出轴上加装制动器。    图 采用低速大扭矩液压马达可以省去或减小减速装置，因此机构很紧凑。但低速大扭矩液压马达成本高，使用可靠性不如高速液压马达，加之可以采用结构紧凑、 传动比大的行星传动或蜗轮传动，高速液压马达在起重机的回转机构中使用广泛。综上所述， 基本回路如下图  图 回转回路   买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 绝大部分工程起重机为了满足重物装、卸工作位置的要求，充分利用其起吊能力（幅度减小能提高起重量），需要经常改变幅度。变幅回路则是实现改变幅度的液压工作回路，用来扩大起重机的工作范围，提高起重机的生产率。变幅回路主要由液压泵、换向阀、平衡阀和变幅液压缸组成（图   图 变幅回路  工程起重机变幅按其工 作性质可分为非工作性变幅和工作性变幅两种。非工作性变幅指只是在空载条件下改变幅度。它在空载时改变幅度，以调整取物装置的位置，而在重物装卸移动过程中，幅度不改变。这种变幅次数一般较少，而且采用较低的变幅速度，以减少变幅机构的驱动功率，这种变幅的变幅机构要求简单。工作性变幅能在带载的条件下改变幅度。为了提高起重机的生产率和更好地满足装卸工作的需要，常常要求在吊装重物时改变起重机的幅度，这种类型的变幅次数频繁，一般采用较高的变幅速度以提高生产率。工作性变幅驱动功率较大，而且要求安装限速和防止超载的安全装置。与非工 作性变幅相比，这种变幅要求的变幅机构较复杂，自重也较大，但工作机动性却大为改善。汽车起重机由于使用了支腿，除了吊非常轻的重物之外，必须带载变幅。   具有臂架伸缩机构的起重机，不需要接臂和拆臂，缩短了辅助作业时间。臂架全部缩回以后，起重机外形尺寸减小，提高了机动性和通过性。臂架采用液压伸缩机构，可以实现无级伸缩和带载伸缩，扩大了汽车和轮胎起重机、铁路救援起重机在复杂使用条件下的使用功能。  伸缩回路主要由液压泵、换向阀、液压缸和平衡阀组成，根据伸缩高度和方式不同其液压缸的节数结构也就大不相同。  具 有三节或三节以上的吊臂，各节臂的伸缩基本有三种形式：顺序伸缩、同步伸缩和独立伸缩。  顺序伸缩就是各节伸缩臂按一定先后次序完成伸缩动作。同步伸缩是指各节伸缩臂  以相同的行程比率同时伸缩。独立伸缩是指各节伸缩臂无关联地独立进行伸缩动作。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 显然，独立伸缩机构同样也可以完成顺序伸缩或同步伸缩的动作。如图  图 臂架伸缩方式  （ a）  （ b） 为了使起重机各节伸缩臂伸出后的载荷和起重机的起重量特性相适应，伸臂的顺序为 2（ 二节臂 ） 3（ 三节臂 ）的顺序伸 出， 1 为基本臂，而缩回按相反的顺序，即 3 2的顺序缩回。下面介绍实现顺序伸缩的几种方案。  图 即号伸缩油缸活塞面积大， .号伸缩油缸活塞面积逐次减小。各活塞腔是联通的，各油缸活塞杆腔也是联通的。很显然次是号和号伸缩油缸伸出。平衡阀 时还可以防止因泄漏或管道破裂而造成吊臂回落。此外为了保证吊臂回缩时按预定的顺序，不至因自重和滑动阻力变化等因素影响。平衡阀的开启压力应该设定为足  图 用 单向顺序阀控制顺序的一种方案。扳动操纵阀 S，使 A 与 P 接通，同时B 与 O 也通，此时伸缩油缸 I 伸出。油缸 I 伸出到位后，随着活塞腔油压力的升高，单向顺序阀 是伸缩油缸伸出。  油缸伸出到位后，油压继续升高单向顺序阀 是伸缩油缸量开始伸出。该机构缩回过程同前一方案。与前一方案比较，此方案对油缸面积无特殊要求，有利于减轻自重。图中的双单向阀  作用是使顺序阀中的溢流流入主油道，这样可以省去两根回油管和软管卷简。  图 动操纵阀 S， 、 B 和 压力油经电液换向阀 平衡阀 活塞腔，伸缩油缸 I 开始伸出。若电液换向阀 位，则压力油改道上行，经电液换向阀 平衡阀 入伸缩油缸，于是伸缩油缸 E 开始伸出。若电液换向阀 位，则压力油二次改道上行，进入伸缩油缸伸出。  与前述方案比较，由于该机构装有电液阀，从而需要设置电线和电线卷简，但该方案的伸缩顺序有可靠保证。综上所述  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 差积式顺序伸缩原理   图 向顺序阀顺序伸缩原理    图 、      321 .平衡阀；      、  321 .平衡阀。          、        腿回路主要由液压泵、水平液压缸、垂直液压缸和换向阀组成。  起重机设置支腿机构，目的是增加起重机的稳 定性及起重能力。支腿机构在作业时承受整机的自重和吊重，要求结构坚固，动作可靠。  目前支腿大都采用液压支腿。支腿机构有三种基本形式：蛙式支腿、 型支腿（如图 蛙式支腿结构简单，跨距小，只适用于中小吨位起重机上使用。  图                              图   12             12345汽车起 重机设置支腿可以大大提高起重机的起重能力。为了使起重机在吊重过程中安全可靠，支腿要求坚固可靠，伸缩方便。在行驶时收回，工作时外伸撑地。还可以根据地面情况对各支腿进行单独调节。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 压系统类型 的拟定  机液压系统分析  根据开式和闭式系统的优缺点、典型工况，结合国内外同类产品的具体情