东风小霸王随车起重车的设计说明书.doc

本科学生毕业论文 东风小霸王随车起重运输车 系部名称： 汽车 与交通工程学院 专业班级： 车辆工程 学生姓名： 指导教师： 职 称： 讲师 The Graduation Design for Bachelors Degree Design of Dongfeng Little Overlord Accessory Lifting Truck Candidate： Bai Jincheng Specialty： Vehicle Engineering Class： B07-5 Supervisor： Lecturer Lv Degang Heilongjiang Institute of Technology I摘 要 随车起重运输车是指装有随车起重机，能实现货物自行装卸和运输的专用汽车。它既有普通载货汽车的运输功能，又具有起重机的起吊装卸功能；除能完成本车货物的装卸之外，还能完成车与车之间的货物装卸。因此，使用随车起重运输车，可以大大提高运输效率，降低运输成本，减轻疲劳强度，保障作业安全，故近年来得到较大发展。 随车起重运输车有良好的起重能力和运输能力，具有轻便、迅速、经济 等 优点 ,所以对随 车起重车的改装是很重要和实用的。 在本次设计 主要是 对起重装置的设计、计算、选型和校核 及改装后整车的性能计算 。起重装置是 湖北程力汽车有限公司 生产的成品，通过计算完成了对起重机的选型以及改装后对整车性能的分析和校核。同时也完成了对液压装置的设计、计算、选型 ，二类底盘的选择以及其他一些附件的设计计算。二类底盘采用 东风小霸 EQ1032T51DJ3型底盘，根据 东风小霸王原车 规定的技术参数对其进行部分改装。改装后对整个底盘进行了安全性校核。 关键词： 二类底盘； 起重 运输 车；起重装置；液压装置 IIABSTRACT The accessory lifting transporter means can realize with the accessory crane to handling and transportation of goods specialized automobile. It has both ordinary bills, and transportation function of car with a crane hookon loading and unloading function; Besides can finish this vehicle goods of loading and unloading besides, still can finish between the car and car cargo handling. Therefore, using the accessory lifting transporters, can greatly improve transport efficiency, reduce the transportation cost, reduce fatigue strength, security work safety, so in recent years to get bigger development. The accessory lifting transporters have good hoisting capacity and transportation capabilities, a lightweight, rapid, economic and other advantages, so for the accessory van modified is very important and useful. In this design is mainly to the lifting device design, calculation, selection and checking and calculating the performance of modified vehicle. Lifting device is hubei chengli automobile Co., LTD. Is the production of finished products through calculation and completion of the crane selection and adapted to the vehicle performance after the analysis and checking. Also completed the design of hydraulic device, calculation, selection, the choice and other category chassis design calculation of some accessories. By dongfeng little overlord category chassis EQ1032T51DJ3 type chassis, according to the provisions of dongfeng little overlord of car on the part of technical parameters of modifications. For the whole chassis modified the security check. Key words: Type Chassis； Lifting Truck； Lifting Device； Hydraulic Equipment 1目 录 摘要 . Abstract . 第 1 章 绪论 .1 1.1 选题的目的及意义 .1 1.2 随车起重车的发展历史及课题研究现状、发展趋势 . .1 1.2.1 发展历史 . . . .1 1.2.2 课题研究现状 . . 2 1.2.3 发展趋势 . . 3 1.3 本次设计的主要内容、拟解决问题 . .4 第 2章 总体布置及分析 . . 5 2.1 总体布置原则 . .5 2.2 整车基本参数的选择 . .5 2.2.1 整车尺寸参数 . .5 2.2.2 整车质量参数 . .6 2.3 二类底盘的选型与分析 . .6 2.3.1 总成选型满足要求 . .6 2.3.2 二类底盘的参数 . .7 2.4 整车总布置 .8 2.4.1 起重机的选择 .8 2.4.2 参数选择 . .8 2.4.3 起吊支腿的设计计算 . .9 2.4.4 支撑液压缸的计算 . 11 2.5 随车起重运输车的结构 .11 2.5.1 随车起重运输车的结构形式 . 11 2.5.2 随车起重运输车的结构特点 . 13 2.5.3 回转机构的说明 . 17 22.5.4 液压传动系统的说明与分析 . 17 2.6 本章小结 . .19 第 3 章 液压装置的参数 . . .20 3.1 液压传动系统的概述 . 20 3.2 液压传动系统的设计 . 20 3.2.1 液压缸的选型计算 . .20 3.2.2 液压泵的选型计算 . .23 3.3 取力器的说明与选择 . 25 3.4 本章小结 . 27 第 4 章 随车起重运输车整车稳定性校核 . .28 4.1 轴载质量分配 .28 4.1.1 起重 臂处于驾驶室上方轴载 . .28 4.1.2 起重臂处于驾驶室与车厢之间轴载 . .30 4.2 稳定性分析 . 30 4.3 稳定性校核 . 31 4.4 本章小结 . 33 第 5 章 随车起重运输车主要性能参数计算 . 34 5.1 动力性计算 .3 4 5.1.1 发动机外特性 . .34 5.1.2 汽车的行驶方程式 .36 5.1.3 动力性评价指标的计算 . .39 5.1.4 整车动力性计算 .41 5.2 燃油经济性计算 . 43 5.3 本章小结 . 44 结论 . . . 45 参考文献 .46 致谢 . . 47 附录 . 48 1第 1 章 绪 论 1.1 选题的目的及意义 随车起重车是一种 集起重、运输为一体的新型高效起重运输装备，广泛适用于交通运输、电信电力、油田码头、市政园林等领域。目前国外随车起重车市场比较成熟，生产厂家比较多，像意大利的费拉里、日本的多田野、瑞典的 HIAB 等。各企业实力比较雄厚，技术相对成熟， 随车吊价格偏高，但产品质量与性能也较为稳定，而国内市场产品单一，技术水平也相对落后，但随车吊价格便宜。有业内专家分析指出，国内随车起重车厂商应加强对符合用户需求、技术含量高、附加值高的边缘型产品的开发，培育新的增长点。目前，国内企业产品型号以中小吨位为主，不仅品种少，而且产量低， 年产量只相当于国外一个企业的产量。产品同化现象比较严重，存在外形单调、功能单一、操作不方便、安全性能低等问题。随车起重车的设计和开发，可以弥补其不足。增加产品种类，适应不同场所的工作需要。 1.2 随车起重车的发展历史及课题 研究 现 状 、发展趋势 1.2.1 发展历史 我国随车起重运输车的生产起步于 70 年代，到 80 年代随车起重运输车产品的品种及产量呈增长趋势。近几年来，随车起重运输车在国内市场的产销总量增长势头更猛，有数据显示 1999 年市场总销量为 1000 台左右， 2000 年市场总销量约为 1300 台，2007 年市场总销量达到 2030 台。 2004 年以前，国内随车起重运输车销量每年均保持在 15%-20%的增速，这一阶段是一个平稳增长过程，也是国内随车起重运输车行业从无到有、从弱到强、从小到大的过程。 2004 年下半年开始，在国家宏观调控、GB1589-2004 新标准法规的出台及国家大治理超载超限的力度下，随车起重运输车市场结束了连续三年的增长态势，整个行业的需求下降。 2006 年行业开始反弹，全年实现 2716 台的总销量， 2007 年一路飘红，全年总量达到 2008 台， 2007 年我国宏观经济继续保持快速增长， GDP 同比 增 11.4%。固定资产投资 137239 亿元，同比增长 24.8%。同时， 2007 年全国商用汽车行业总产销量均创历史新高，达到 250 万量，同比增长 22%。作为作为商用汽车行业中的一个子行业，2007 年随车起重运输车行业取得了巨大的突破，全年销量达 3400 台，同比增长 21%。 21.2.2 课题研究现状 尽管 随车起重车 在我国已有近 20 年的发展历史，但由于市场对该产品的认识及厂家的重视不够，目前在国内它还是一个成长中的产业。我国现有随车起重车生产企业 10 余家，其中徐工集团随车起重车公司、湖北程力专用汽 车有限公司、牡丹江专汽、山西长治清华机械厂、湖南浦沅集团等企业有较强实力。欧洲从上个世纪四五十年代开始生产随车起重车，产品现已达到 100 吨米以上，形成了系列化、多功能化和机电液一体化的格局，与国外相比国内市场还停留在市场导入阶段 随着现代化建设的稳步前进和计算机技术的迅速发展，现代先进设计技术在我国制造业的应用也越来越广泛。随车起重运输车作为工程机械的一个分支也紧跟该产业设计制造的发展趋势，不断应用新技术对产品进行创新设计，提高企业生产力，缩短产品设计周期，减少上市时间和减低成本，提高了企业产品的 竞争力 随车起重车在汽车工业中的地位和作用十分重要。它所产生的经济效益不只是限于起重车设计制造本身，而且还集中表现在汽车流通和使用的全过程中，促进了汽车运输业及相关行业的发展。另一方面由于社会的不断进步，人们对起重车的工作效率、经济性以及各种功能和性能的要求也越来越高，同时诸如建筑、环保等行业的不断进步也促进了起重车的不断发展。因此，我国起重车行业发展的空间是巨大的，在新形势下，专用汽车企业应根据自身特点和发展目标制订切实可行的近中长期发展战略，并认真付诸实施，以争取在竞争中占据优势。 前几年 国内企业 产品型号以中小吨位为主，中大吨位所占比例不大，不仅品种少，而且产量低，年产量只相当于国外一个企业的产量。如 2003 年国内随车起重车企业产销量只有 1300 台左右，而 2003 年日本的随车起重车产量达到 1.6 万多台。国产产品同质化现象比较严重，存在外形单调、功能单一、操作不方便、安全性能低等问题。有资料显示，国外随车起重车早已广泛应用电子技术，如带有微电脑的力矩限制器及防倾翻保护等，而且实现了有线与无线遥控，而国内产品仅装有起升高度限位及平衡阀、溢流阀等一般安全装置，全部为托运操作；国外产品均有多种附具，主要加装 在吊臂头部，如工作斗、抓斗、高空作业平台、集装箱抓具、夹具、吊篮、螺旋钻板叉、装轮胎机械手、拔桩器等，使之具备了一机多用的功能，而国内产品则仅以起重作业和运输功能为主。 国内随车起重车生产企业大多不太重视技术研发，自主研发资金投入少，使产品整体技术水平不高，尤其在液压系统和控制系统方面与国外产品有一定差距。但国内企业已经认识到，随着外资企业的不断进入，国内市场的竞争将越来越激烈，产品的技术水平将成为重中之重。大多数国内企业积极引进技术与国外公司开展合资合作， 3提高自己产品的技术含量。像锦州重型机械股份有限公司 与韩国广林特装车株式会社组建的合资公司， 东风随车吊与奥地利的帕尔菲克公司合作，泰安起重车厂与日本UNIC 公司合作成立的泰安古河机械有限公司也开始生产随车起重车，且发展速度很快。也有的企业专门成立了企业技术中心，像徐工随车起重车厂就制定了以技术创新支撑企业快速做大做强的发展思路，把产品开始作为企业的头等大事来抓，投入资金、人力，在消化吸收国外先进技术的基础上，开发生产 SQ 系列伸缩臂式、折叠臂式随车起重车，两年开发了几十个系列的产品，并向中大吨位和多功能拓展，形成了 120吨的系列化产品，目前企业正加快新产品 的开发步伐，完善产品型谱，尽快完成原有产品的统型改造，实现产品的制造切换和市场切换，提升市场形象，提高市场份额。 最近几年，随车起重运输车产品朝大吨位方向发展， 2007 年 6.3 吨以上的产品达1380 台左右，占整个行业总销量的 40.6%，其中 16 吨以上的占 20%，这一比重比 2006年上升了 3%。由此可见，大吨位产品仍然是行业的发展方向。 从近期的资料分析看，随车起重车业的市场发展潜力巨大 ， 在沿海经济发达地区如广东株三角等地，这些在全国率先进入后工业化时代的地区随车起重车市场发展很快。有资料称，在深圳和东莞的随 车起重车 产量剧增 。在当地，随车起重车受青睐的原因有：首先是随车 起重车 能吊能拉，装卸作业方便；其次是随着工业化进程加快，物流业增大，原料和工具模具的增重，而且每天都要用车转移，人工作业很难完成 在谈到随车起重车行业现状时，徐工集团随车起重车公司总经理陈维认为： “随车起重车与汽车产业有很大的相关性， 2003 年中国卡车销量为 122 万辆，随车起重车只占 1而日本随车起重车占卡车产量的分四之一。随着我国经济的发展和劳动力成本的提高，随车起重车的春天很快就会到来。目前随车起重车使用量最大的是广东等经济发达地区，而且国内 一些 812 吨汽车起重车的市场已逐渐被随车起重车所取代 。 1.2.3 发展趋势 (1)起重车朝个性化、安全性和节能环保趋势发展 随车起重运输车底盘的设计越来越人性化，一时充分考虑舒适性，为驾驶员提供更好的工作环境；二是允许个性化设置性能参数。随着社会的进步，技术水平的提高，汽车设计的安全越来越受人们的重视，保证驾驶员的安全成为设计人员的考虑问题，处停车、行车制动等基本安全措施外，通过配备功能齐全的监控系统，防侧翻系统，以及采用电控、液压、机械 3 套独立制动系统，大大提高了整车的安全可靠性。同时，电子技术的发展 与运用，使车辆安全性研究向智能化方向发展 。 （ 2）合资合作、资产重组趋势 从国际形势来看，发达国家因受劳动力价格及经济低迷状况的制约，近年来制作 4也纷纷外移，给我国随车起重车进入国际市场提供了一定的机遇。一方面，国内对车起重运输车靠价格的优势在东南亚、中东、非洲、中亚及俄罗斯市场不断增加市场份额，为我国随车起重车进入国际市场奠定了良好的基础；另一方面，国外专用汽车企业为寻求新的经济增长点，将会积极开拓海外市场，在高端产品方面占据绝对优势，通过合资合作，将会对促进我国高附加值产品的开发起到一定的积极作用 。 (3)区域化的产业集中趋势 国家鼓励优势企业牵强联合，形成有较强综合竞争实力的规模企业发展政策，这一政策将推动行业重新配置，有实力的企业将进一步整合行业产品结构，提高专用汽车产品行业生产集中度。 我国起重车的发展经历了快速发展过程，虽然存在不少困难和问题，但随着我国经济的进一步发展，以及国家各项政策的落实，在全行业的共同努力下，我国随车起重车生产一定会走上更加健康的发展之路，赶上世界发达国家的发展水平在国际市场扮演更加重要的角色。 1.3 本次设计的主要内容、拟解决的主要问题 1.3.1 主要内容 （ 1）随车起重车不同结构形式的比较； （ 2）对东风小霸王二类底盘进行参数确定； （ 3）对车厢等主要部件进行设计； （ 4）对液压举升机构等部件进行设计； 1.3.2 拟解决的主要问题 （ 1）起重运输车二类底盘的选择、分析及其改装设计 （ 2）随车起重运输车的总体布置及分析 （ 3）起重机起重臂的主要结构 （ 4）随车起重运输车整车的参数选择及总体布置 5第 2 章 总体布置及方案分析 2.1 总体布置的原则 专用车总体布置的任务是正确选定整车参数，合理布置工作装置和附件， 达到设计任务书所提出的整车基本性能和专用性能的要求。 在进行总体布置时应按照以下原则： （ 1）尽量避免 变动 汽车底盘各总成位置。总成部件位置的变动，不 紧 会增加成本，而且也可能影响到整车性能。但有时为了满足专用工作装置的 特殊 性能要求，也需要作一些改动，如截短原汽车底盘的后悬 ， 燃油箱和备胎架的位置做适当的调整等。但改变的原则是不 影响 整车的性能。 （ 2） 尽量 满足专用工作装置性能的要求，充分发挥 专用功能 。 所以 在 进行 总布置时要 从多方面综合 考虑。 （ 3） 必须对 装载质量、轴载分配等参数 进行 估算和 校 核。为 满足 汽车底盘或总成件的承载能力和整车性能的要求，在总布置初步完成后应对某些参数 进行必要的估算和校核， 其中最主要涉及的 是 装载质量的确定和 轴荷 分配 。因为 这些参数对整车性能有 很 大影响 ，如果不满足要求，就应修改总体布置方案 。 （ 4）应避免工作装置的布置对车架造成集 中 载荷。 如 采用具有 足够 刚性的副车架，可将这种集中载荷转化成均布载荷，有利于改善主车架纵梁的强度和寿命。 （ 5）应尽量减少专用汽车的整车整备质量。由于 专用汽车 增加 了工作装置 ，使得 其 整备质量比同类底盘普通货车要增加 ，影 响装载质量。 因此 减少整备质量，增大质量利用系数 ， 这 是专用汽车改装设计过程中要追求的主要指标之一。 （ 6）应符合有关法规的要求。 例如 GB1589 2004道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值规定了 整车的 外廓尺寸、前后悬等尺寸，以及轴荷限值，设计时 一定 要符合标准的要求， 不能超出。 2.2 整车基本 参数的 选择 2.2.1 整车 尺寸参数 随车起重运输车都是在二类底盘的的基础上进行改装而成，主要尺寸参数 必须符合 GB 7258 1997机动车运行安全技术条件中有关车辆外廓尺寸限制的规定， 原则上应于原车底盘尺寸相 同，保证性能参数与原车基本保持不变。 62.2.2 整车 质量参数 (1) 最大总质量 ma 由于随车起重运输车是载货汽车二类底盘上改装而成，因而其最大总质量 ma 应和载货汽车的厂定最大总质量相同 本次设计中 ma =4050kg (2) 装载质量 me 本设计多采用的东风小霸王 EQ1032T51DJ3 型汽车额定装载质量 me = 1500kg (3) 整车整备质量 m0 整车整备质量是指专用汽车带有全部工作装置及底盘所有的附属设备，加满油和水，但未载人和载货时整车质量。 本次设计中 m0 = 2420kg (4) 质量利用 系数 因随车起重运输车属运输型专用车，故应考虑改装后的质量利用系数。显然，在质量利用系数较低的货车上改装随车起重运输车是不经济的。据有关统计，随车起重运输车的质量利用系数一般为 0.730.84 2.3 二类底盘的选型与分析 2.3.1 总成选型 满足要求 1 适用性 对货运车用的总成应适应货运要求，保证货运安全无损；对乘用车用的总成应适用于乘客的要求，达到乘座安全舒适；对各种专用车的总成应适用于专用汽车特殊功能的要求，并以此为主要目标进行改装选型设计，例如各种取力器的输出接口等。 2 可靠性 所选用的 各总成工作应可靠，出现故障的 概率小 ，零部件要有足够的强度和寿命，同一车型各总成 零 部件的寿命应趋于均衡。 3 先进性 所选用的底盘或总成，应使整车在动力性、经济性、制动性、操纵 平顺 性 以 及通过性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平 ， 而且在专用性能上要满足国家或行业标准的要求。 4 方便性 所 选 用的各总成要便于安装、检查、保养和维修。处理好结构紧凑与装配调试空间合理 之间 矛盾。 在选用专用汽车底盘时，除 上述 因素外，还有以下两个很重要的方面 ： 一是汽车底盘价格，它是专用汽车购置成本中 占 很大的部分，一定要考 虑到用户可以接受 ， 这也涉及到专用汽车产品能否很快的占有市场、企业能否增加效益等问题。二是汽车底盘供货要有 可靠 来源，要同生产汽车底盘的主机厂有明确的协议或合同，无论汽车底盘滞销或紧 俏 ，一定要按时供货。 72.3.2 二类底盘的参数 1 概述 本次设计 底盘以给定为东风小霸王 EQ1032T51DJ3 型底盘。 EQ1032T51DJ3 采用 湖北程力 汽车有限公司成熟总成，经过优化设计，各总成匹配合理，通用性强，达到国家法规的要求。该底盘装备 YN4100QBZL 型柴 油发动机，采用无分电器电脑点火、空燃比闭环控制系统、装有三 元催化器、环保型 柴 油机。采用 325 螺旋弹簧离合器，五档变速器，速比为 5.25 的加强型后桥。驱动方式 42。 2 底盘参数 底盘在整个改装过程中是最重要的部件，选择的起重装置、液压装置都需要满足底盘的承受能力以及一些技术参数，底盘决定整个改装车的性能。 表 2.1 EQ1032T51DJ3 底盘的参数 底盘型号 单位代号 EQ1032T51DJ3 空载 整备质量 kg 2420 前轴空载质量 kg 1339 后轴 空 载质量 kg 1081 额定轴载质量 允许最大总质量 kg 4050 允许前 轴最大轴载质量 kg 1612 允许后轴最大轴载质量 kg 2438 最高车速 Km/h 90 外形尺寸 尺寸参数（ mm） 总长 OL 5995 总宽 OW 1980 高 OH 2670 车厢尺寸 长 OL 3700 宽 OW 1880 高 OH 400 轴距 WB 3300 前悬 FOH 962 后悬 ROH 1733 轮距 前轮 N1 1780 后轮 N2 1880 车架外宽 N3 750 车架可用长度 M0 4500 前轮中心到车架上平面距离 K1 300 后轮中心到车架上平面距离 K2 310 轮胎静力半径 RC 326 接近角（度） 19 离去角（度） 15 82.4 整车 总布置 2.4.1 起重机的选择 起重机由 随车起重运输车起重机 机架（汽车主车架和起重机的连接架）、起重臂支架、起重臂、回转机构、液压 传动系统、液压支腿等主 要部件组成。 根据任务书所给的数据，本次设计的随车起重运输车实际吨位为 2.3 吨，经一些改装汽车厂的介绍 和上网查询 ，常选用的起重机以徐工为主，被广泛使用。所以初步选择了徐工生产的起重机中的型号为 SQ2SA1Q 的起重机 ， 自重为 350kg。符合设计要求 实际吨位 2.3t 的要求。再通过计算，看是否符合二类底盘的使用要求。该型号起重机的详细参数见表 2.2。 表 2.2 起重机参数 最大起升质量 2300kg 最大起重力矩 4.2T.M 推荐功率 9kw 液压系统最大流量 25L/min 液压系统额定压力 16Mpa 油箱容积 25L 回转角度 全回转 起重机自重 350kg 安装空间 800mm 2.4.2 参数选择 起重装置的参数，决定了起重举升汽车的工作特性，其选择应根据使用要求和实际生产条件确定，并 须 考虑相 关的标准和规定。起重装置的主要参数有： 1 起重量 起重量是指起重臂在一定长度和幅度下，保证随车起重运输车的起重稳定性的最大起升质量。在起重臂短和幅度最小时，其最大起重量称为标定起重量。 本次设计 起重量为 2300 kg。 2 起升高度 起升高度是指从地面到吊钩钩环中心极限位置的距离。起升高度也随臂长和幅度而 变化，通常以最大起升高度表示。本次设计的随车起重车的起升高度为 6300mm 3 幅度 幅度是指起重臂前端吊钩钩环中心到立柱转台回转中心线间的距离。随车起重运 9输车不移动时的工作范围，由最大幅度和最小幅度决定 。 最小幅度为： 3650mm 最大幅度为： 4300mm 4 工作速度 起重装置的工作速度，应根据工作要求确定。起重工作速度包含以下主要内容 ： （ 1）起升速度 货物起升速度与起重量和起升高度有关。对起吊小吨位货物时，可采用较高的起升速度。但要考虑起升高度不大时，起动和制动过程所占的比例相对较大，过分的提高起升速度将增大动载荷，反而达不到提高工作效率的目的。 一般 设计采用的起升速度是 0.3m/s （ 2）回转速度 立柱的回转速度受旋转起动或制动时切向惯性力的限制，在 10 米左右的幅度内，回转速度不应超过 3r/min。回转速度过高，货物在切线方向的摆动大，对作业效率反而产生不利影响。 一般 设计采用的回转速度为 2.5r/min。 （ 3）变 幅 速度 对于 折叠 臂式随车起重运输汽车，起重臂变 幅 速度是指起重臂在 变幅液压缸作用下，其角度的改变速度，一般小于 12/s。对于伸缩臂式，起重臂变幅速度是指起重臂在水平方向的直线运动速度 本次设计采用的变 幅 速度为 10/s。 （ 4）支腿伸缩速度 支腿的伸缩速度均用时间来表示，伸腿时间一般为 1520s，缩腿时间为伸腿时间的 1/2。 本次设计采用的伸腿时间为 20s，缩腿时间为 10s。 2.4.3 起吊 支腿的设计计算 随车起重运输车起吊作业时，主车架将受到较大的附加集中载荷，为了保证车架的强度和提高整车的起重能力，必须设置支腿。此外，支腿还对起吊作业是整车的工作稳定性有很大的影响。 1支腿形式的选取 通常采用 H 形支腿，即左右各一个支撑。每个支腿各有一个水平液压缸，一个垂直支撑液压缸。起吊作业时支腿外伸呈 H 形，行驶时收回，如图 2.1a 所示。为保证支腿收回时不超出车辆行驶时的宽度标准，外伸时又有足够的支撑距离，可将左右支 10腿的水平液压缸过开放，如图 2.1b 所示。 图 2.1 H 型支腿 1 垂直支撑液压缸 2 水平伸缩液压缸 支腿必须与起重装置的横梁牢固连接，以保证支腿工作可靠，使整车起吊作业稳定。 2 支腿跨距 的确定 起重装置在臂架强度允许的起重量范围内工作时，要保证整车的稳定，即整车的侧向稳定性，也就是要求最大起重量和其他各重力对该侧支腿支撑中心线作用的倾覆力矩小于整车的稳定力矩，如图 2.2 图 2.2 支腿跨距的确定 由于力矩平衡方程式可以得到支腿横向外伸跨距的最小值 a 为： （ 2.1） 1011KQmmK Q RLmakkk 11式中 a支腿 支撑中心 与 立柱 中心的距离 （ m） ； Lk1起重臂质心至立柱中心的距离 （ m） ； R起重 臂 的工作幅度 （ m） ； mk1起重臂质量 (kg)； Q起 吊 质量 (kg)； m0不包 括起重臂质量的整车整备质量 (kg)； K动载系数 ,可取 K=1.2。 2.4.4 支承液压缸的 计算 应该按最危险的工况考虑，即随车运输车的大部分 车轮 被支承液压缸顶起 ,整车 为三点支承状态。设载荷平均分配在三个支承点上，则每个支腿上所受到的支承载荷zF有 zF=G/3 （ 2.2） 式中 G整车满载时的重力（ N） 。 根据zF和液压系统工作压力 P（可按中、高压系统选 p=816Mpa） ，即可确定支承液压缸的缸径。 42 PDFz （ 2.3） 式中：zF每个支腿承受的载荷 （ N） ； P液压系统工作压力 （ Pa） ； D支承液压缸刚径 （ mm） 。 由上公式，得液压缸缸径为 4 4 1 3 5 0 0 8 5 . 9 8 72 2 3 . 1 4 1 0zFD P （ 2.4） 2.5 随车起重运输车的结构 2.5.1 随车起重运输车的结构形式 1根据 起重机 的安装位置不同 ，随车起重运输车可分为前置、中置、和后置三种结构形 式。 如 图 2.3 所示 。 （ 1）前置式 前置式的起重机安装在汽车驾驶室和车厢之间，如图 2.3（ a）所示。 多为起重能 12力 13t 的中、小型随车起重运输车所采用， 适用于装卸包装成件的货物和集装箱等。这种布置 形 式可充分利用货厢面积，并保证起重臂在允许的伸出长度内和相应的运动条件下，能达到车厢的所有位置。此外，因液压泵安装 在汽车前部的发动机处，到起重机液压缸的管道较短， 功率损失 小，液压传动效率比其 他 布置型式高。所以，这种结构 形 式 得到广泛采用 。在进行这种车型的整车布置时，要注意防止前轴超载。 （ 2）中置式 中置式的起重机安装 在 汽车车厢中间 ， 如图 2.3（ b）所示。 起重能力在 310t 范围内，且 采用加长的大、中型 货 车底盘 ， 这种布置型式的特点是起重臂短，轴荷分配易于满足要求，基本可保持原车的质心位置，适于装卸和运输长度整齐的管材、建筑材料、条状物件及木材等，货物沿车厢纵向安放。 但由于起重机布置在车厢中部，使车厢面积的利用率降低。 （ 3）后置式 后置式的起重机安装在汽车车厢后部，如图 2.3（ c）所示，这种布置适用于带有挂车的随车起重运输车，其优点是车厢面积利用率高，起重臂能完成汽车和挂车之间的装卸作业。 但 由于这种布置是起重机安放在车辆的尾部， 会 改变了原车的轴荷分配，使操纵性变差。 2 结构 形 式的分析 （ 1）现决定采用起重机前置式型式。原因如下：网上 查找 的车型和根据现实中的实用价值使得前置式车型居多。根据湖北程力专用汽车有限公司的销售服务人员介绍：对于小吨位 的随车起重运输车一般都采用起重机前置式。这样上下方便。易于装卸起重。 （ 2）而起重 机中置式的型式在现实使用中几乎是不存在的。这种情况只是在理论中出现。中置式的不仅在机构上使得车身整体布局更加复杂，而且装卸货物十分不方便，且起重时危险性很高，最关键是对底盘的要求很高，会使成本增加很多。在经济上不划算。 13图 2.3 随车起重运输车的整车结构型式 （ a）前置式（ b）中置式（ c）后置式 （ 3）起重机后置式的型式决定了装卸货物不方便，同时又增加了改装设计的难度，即车身重心问题需要很好的解决。增加了科技含量，同时使得成本增加很多，销售市场会相对教小。同时使用范围也教小，通常只是 在一些矿山上开采矿石，或者在一些油田上开采石油时使用较多。 综合上述三点，考虑到现实的实际使用问题和经济成本以及销售市场等各方面的因素，决定采用起重机前置式为本次改装设计的主体型式。 2.5.2 随车起重运输车的 结构特点 随车起重运输车因选择的汽车底盘和对加装的起重机要求及布置不同而有差异，但部件结构基本相同或相似 ，均由机架 (汽车主车架和起重机的连接架 )、起重臂支架、起重臂、回转机构、液压支腿、液压缸等主要部件组成。 14如图 2.4（ a） 为折叠臂式随车起重运输车整车图，有折叠臂 1、吊钩 2、回转机构等折叠起吊装 置。 图 2.4(a) 折叠臂式随车起重运输车整车图 1支架 ； 2下节臂 ； 3上节臂 ； 4伸缩液压缸 ； 5伸缩臂 ； 6吊钩 7中间臂 ； 8附加钓钩 ； 9折叠液压缸 10载荷限位杆 ； 11举升液压缸 ； 12操纵阀 ； 13回转机构 ； 14机架 ； 15支腿 如图 2.4(b) 为折叠臂式起重机总成外形图，这种起重机起吊作业结束后，臂架可折叠成倒三角形橫置于驾驶室与车厢之间。因此，折叠臂式随车起重运输车具有质心较低、行驶稳定性好等优点，有取代伸缩臂式起重机的趋势。 图 2.4(b) 折叠臂式起重机总成外形图 1主臂 2中间臂 3端臂 4液压缸 151 随车起重运输车起重机机架 图 2.5 为本次设计采用的随车起重运输车的机架， 材料选用湖北程力汽车提供专用材料， 它由横梁 3 和 13、纵梁 4 和 14 等组成。机架中部设计有安装回转机构的连接螺栓孔，对称焊有托架 15 和支腿支架 10，随车起重运输车机架借助 U 型螺栓 6、垫板 5 和 7 固定在汽车主车架上。 图 2.5 随车起重运输车起重机机架 1螺旋顶杆； 2垫木； 3、 13横梁； 4、 14纵梁； 5、 7垫板； 6U 型螺栓； 8固定板； 9软垫； 10支腿支架； 11液压箱安放处； 12固定座； 15托架； 16缓冲垫 2 起重 臂支架 图 2.6 所示为装有单向举升液压缸的起重臂支架。 悬臂 1 焊接在外壳 10 上，在活塞杆 17 的上端固连有铰接连杆用的支架 2。 起重 机 作业时，压力油经管接头 18 进入液压缸推动活塞杆上升，而活塞杆下降由压力油卸载、自身重力、起重机臂和载荷的作用下 完成。 为了排除渗入液压系统的空气，在举升液压缸上部装有堵头 7.起重臂支架 19 与外壳 10 焊接成一个整体，并借助楔块 16 等固定在回转机构的支柱 12 上。 3起重臂 起重臂是起重机构的重要组成部分。折叠式起重臂常见的为三，因折叠式的起重臂起重能力较大，但本设计的起吊吨数较小，所以针对本次设计的车型，装载质量为 161.5t 的随车吊。所以采用三节式折叠臂。 如图 2.7 图 2.6 举升液压缸的起重臂支架 1悬臂； 2连杆支架； 3毛毡防尘圈； 4盖； 5密封圈； 6、 9导向套； 7堵 头； 8支承套； 10外壳； 11托架； 12回转机构支柱； 13连接盖； 14螺栓； 15端板； 16楔块； 17活塞杆； 18管 接头； 19起重臂支架 图 2.7 三节式起重臂结构 1支架 ； 2起重臂液压缸 ； 3螺栓 ； 4垫圈 ； 5下节 ； 6中节折叠液压缸 ； 7中节 ； 178上节折叠液压缸 ； 9上节 ； 10吊钩 ； 11楔销 2.5.3 回转机构的说明 随车起重运输车在作业时要将货物送到一定范围内的任意一空间位置，故回转运动是必不可少的 ，因此，起重机的起重臂必须具有回转功能。在回转机构中，主臂的下端加工成齿轮，与回转机构的齿条啮合，齿条由液压缸中的活塞驱动。当左液压缸进油，右液压缸排油时，就推动齿条向右移动，从而带动主臂逆时针回转；反之，当右液压缸进油，左液压缸排油时，则推动齿条向左移动，并带动主臂顺时针回转。 如图 2.8 所示： 图 2.8 折叠式起重臂的回转机构 1齿条 ； 2活塞 ； 3液压缸 也可采用液压马达驱动，通过蜗轮蜗杆传动或行星齿轮传动的减速回转机构，最后驱动转盘的内齿圈实现回转。 本 次 设计选择的是齿轮齿条式 回转机构 。 2.5.4 液压传动系统的说明与分析 1 液压传动系统的说明 液压传动系统的作用是将 由 取力器取出的发动机动力，通过液压泵转换成液压能，然后经液压系统的各种装置，如液压缸、液压马达等 ， 将液压能转换成机械能，使随车起重运输车的工作装置作业，如液压支腿的伸缩 ， 起重臂的仰俯、伸缩、回转 和折 18叠 等。该车的液压 传动 系统 回路如 图 2.9 所示 。 工作液压油从液压泵 13 进入由溢流阀 16 和安全阀 15 串联起来的控制回路中的三位四通分配阀 14 和 5 中。 滑阀在中立位置时，工作液压油打开溢流阀 16， 经漏斗式滤清器 10 流回液压油箱 11。 操作分配阀 14 的滑阀 和 ，工作液压油进入液压缸 1 和 2 相应的腔内，控制伸出的支腿升起或落下。当随车起重运输车进行起吊作业时，伸出的支腿必须停止在原来支承的位置上。为了工作可靠，在伸出的支腿液压缸 1、 2 顶部装有液压锁 3，用来关闭高压腔中工作液压油的出口。 操作分配阀 5 的滑阀 ，工作液压油进入回转机构 7 的液压缸相应腔内，驱动起重运输车的起重臂回转。 操纵分配阀 ，通 过液压缸 8 可使起重臂举起或靠货物重力和活塞杆的自 身质量落下，或保持一定的举升高度。操纵分配阀 ，通过液压缸 4 可使上节起重臂折叠。 为预防液压系统过载，将安全阀 15 调到预定的压力。安全阀为随车起重运输 车 起吊质量限制器。 图 2.9 随车起重运输车液压传动系统 1、 2、 4、 8液压缸； 3液压锁； 5、 14分配阀； 6、 9流量控制阀 7回转机构； 10、 12滤清器； 11油箱 ； 13液压泵； 15安全阀； 16溢流阀 、 、 、 、 方向控制阀 （滑阀） 2 液压传动系统的 工作原理 液压传动是利用 密闭系统中的受压液体来传递运动核动力的一种方式。分析液压 19千斤顶的工作过程，可知液压传动是以液体作为工作介质来传动的；它依靠密闭容积的变化传递运动，依靠液体内部压力（有外界负载所引起）传递动力。液压传动装置本质上是一种能量转换装置，它先将机械能转换为便于输送的液压能，随后又将液压能转换为机械能而做功。 3 液压传动系统的 特点 液压传动与其他传动形式相比较，有以下特点： （ 1） 功率密度（即单位体积所具有的功率）大，结构紧凑，重量轻。 （ 2） 传动平稳，能实现无极调速，且调速范围大。 （ 3） 液压元件质量轻，惯性矩小 ，变速性能好。可实现高频率的换向，因而在汽车电控系统