隨車起重機轉臺結構設計開題報告

1、<p>　　畢業(yè)設計（論文）前期報告</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）題目：隨車起重機轉臺結構設計</p><p>　　一.課題研究目的和意義</p><p>　　該題目涉及機電一體化，滿足本專業(yè)的要求。題目來源于現實生產應用當中，綜合性強。通過完成折臂式隨車起重機的轉臺結構設計可以培養(yǎng)在設計中的思維、邏輯方法、創(chuàng)新能力及科學態(tài)度，還可以提高學生的綜合

2、專業(yè)技能及素質。</p><p>　　二.本課題國內外研究現狀和發(fā)展趨勢</p><p>　　起隨車起重機是將起重作業(yè)部分裝在載重貨車上的一種起重機。隨車起重機由于具備既能起重又能載貨、機動靈活這一獨特的優(yōu)點，而廣泛應用于交通運輸、土木建筑、電力、電訊、外作業(yè)、石材業(yè)和碼頭等的貨物裝卸、搶險救援及遠距離轉移貨物，加裝附加裝置后，還可于橋梁維修、高空架線及檢測等作業(yè)。隨著國家基礎建設的規(guī)模不

3、斷加大，隨車起重機在重運輸行業(yè)和野外作業(yè)發(fā)揮的作用也將越來越大。</p><p><b>　　圖1 隨車起重機</b></p><p>　　而隨車起重機轉臺是重中之重，它用于安裝吊臂、起升機構、變幅機構、旋轉機構、配重、發(fā)動機和司機室的機架結構它通過旋轉支撐裝置裝在起重機的車架上。為了保證起重機的正常作業(yè) ,轉臺應具有足夠的強度和剛度。隨著現代科學技術的迅速發(fā)展，工業(yè)

4、生產規(guī)模的擴大和自動化程度的提高，起重機在現代化生產過程中應用越來越廣，作用愈來愈大，對起重機的轉臺結構的要求也越來越高。</p><p>　　1、國外隨車起重機發(fā)展現狀</p><p>　　目前，國際上有瑞典、意大利、奧地利、德國、美國、日本、加拿大等國家的十幾家公司生產的幾十種規(guī)模型號的隨車起重機，主要以歐洲為主。歐洲從20世紀40－50年代開始生產隨車起重機，主要廠商有HIAB（瑞典

5、）、FASSI(意大利）、FERRARI（意大利）、PALFINGER（奧地利）、TIRRE（德國）、HEILA（意大利）等；亞洲生產隨車起重機廠商主要有加藤（日本）、多田野（日本）、古河UNIC（日本）；美洲生產隨車起重機廠商主要有GROVE等。這些都是世界知名的生產隨車起重機的公司，各公司都形成了功能多元化、品種系列化、機電液控制一體化的產品體系，最大起重量已超過60t，吊臂長度已超過30m，最大起重力矩已超過1000kNm。<

6、;/p><p>　　下面就幾家著名的隨車起重機廠家的產品特點進行具體分析。</p><p>　　瑞典——世界上較早生產隨車起重機的國家 位于瑞典HUDIKSVALI城的希亞伯（HIAB）公司，是近五十年來世界上居領先地位的、最富有創(chuàng)造力的隨車起重機制造公司，早在1947年就生產了第一臺起重機。該公司在丹麥、荷蘭、西班牙設有分廠，并在60多個國家建立了完備的銷售和服務網。HIAB公司生產的一般用

7、途折臂式隨車起重機，設計十分緊湊，行駛狀態(tài)時的外形尺寸較小。 除生產一般用途的隨車起重機外，HIAB公司還生產伐木隨車起重機、船用起重機、鐵路軌道車隨車起重機。此外HIAB公司還配備了多種附加裝置如抓斗、吊籃、鉆頭、特殊板叉、裝輪胎機械手等，使隨車起重機除起重作業(yè)外還可完成散裝物料裝卸、鉆孔、高空作業(yè)、成堆建筑板料裝卸以及大型輪胎拆裝等項工作，實現了一機多。</p><p>　　圖2 黑亞波 XS800 &

8、lt;/p><p>　　(2) 意大利——世界上隨車起重機生產廠家最多的國家 意大利隨車起重機年產量達萬臺，而且50%供出口。該國的生產特點是：工廠小、產量大、品種全、出口多。共有FERRARI、PESCI、CORMACH、HEILA等十多家生產廠，規(guī)模從幾十人到一百多人，但每個工廠的年產量都在千臺以上，且各廠均有自己較完善的系列產品。 </p><p>　　1）. FERRARI公司 設在意

9、大利艾米利亞（EMILIA）的FERRARI公司，從1970年以來就制造隨車起重機，1998年以后該公司建立了一個完整的鉸接的折臂式隨車起重機“S”系列。 </p><p>　　2). PESCI公司 PESCI公司建廠于1860年，現在是專門生產鉸接的折臂式隨車起重機的公司，有SL、SM、SP三個系列品種。PESCI公司的產品，具有多節(jié)起重臂，并且可裝有多種形式的附加伸長臂，并可選用種類繁多的附件，如鋼絲繩卷揚

10、機、抓斗、吊桶、遙控裝置等。</p><p>　　3). CORMACH公司 CORMACH公司的一般用途隨車起重機可用于拖曳和起吊集裝箱。特殊用途的隨車起重機可用作伸縮臂救險車。CORMACH公司產品的特點是吊臂伸縮采用了多級復合油缸，車架裝設了前后H型支腿，四支點保證整車具有良好的穩(wěn)定性。 </p><p>　　4). HEILA公司 HEILA公司的產品品種比較齊全，其特點是起重臂為

11、折臂加伸縮式，并可加裝副臂，以擴大其工作范圍。 圖3 130/145.11.4S 型液壓隨車起重機</p><p>　　(3) 日本——建立了對隨車起重機綜合評價的新概念 維修業(yè)與建筑業(yè)的繁榮，致使日本國內市場對隨車起重機的需求量大增，古河UNIC、加藤、多田野三家公司是日本隨車起重機的主要生產廠，它們的產品結構相似，因此只重點介紹一下古河U

12、NIC機械金屬株式會社的產品。古河UNIC生產直臂式、折臂式兩種隨車起重機，以直臂式為主。</p><p>　　圖4 多田野TM-ZR363隨車起重機</p><p>　　直臂式產品的特點是：吊臂為六邊形斷面，采用全動力伸縮，轉臺以3支點方式固定在車架上，此種支撐方式，能分散起重機在不平路面上行駛時產生在車架上的扭轉應力，還配備了高起動力矩軸向柱塞馬達的起升機構，能保證順利起吊易于損壞的貨

13、物，其支腿可全伸或半伸，這樣就使在狹窄工地上作業(yè)成為可能。此外備有幅度指示器、重量顯示、過卷報警、吊鉤安全止動銷等多種安全裝置。日本人根據當今的市場需求，建立了對隨車起重機產品特征綜合評價的新概念，即美觀、安全、舒適、簡單。 </p><p>　　1). 美觀：古河UNIC隨車起重機的外觀設計，要求和城市的景觀相協調，因此采用了帶圓角的造型，以減輕人們過去對起重機的威壓感。在著色上，實現了與卡車的一體化。 <

14、;/p><p>　　2). 安全：古河UNIC隨車起重機的安全裝置，基本上是按照與汽車起重機相同而配置的。最近該公司又推出一種整機穩(wěn)定性報警裝置，它是根據液壓支腿反力，測定出油缸的內腔壓力，然后與規(guī)定值進行比較、運算，當出現傾翻危險時，發(fā)出聲光或語言報警。自動收鉤裝置，是古河UNIC的又一創(chuàng)新。這種方法是將吊鉤水平收緊在吊臂的下平面上，當起重機行駛時，吊鉤和繩索不會妨礙駕駛員的視線，在雨天行駛還可減少鋼索的油水飛濺到

15、駕駛室正面的玻璃上，提高了行駛的安全性，也可防止以往的鋼索固定方法，由于鋼索收的過緊，造成車架變形的不良影響。 </p><p>　　3). 舒適：古河UNIC隨車起重機的全部操作，都能用位于車架兩側的操作桿加以控制，操作極其輕便，不會使人感到疲勞，在升降、伸縮、回轉、起落、支腿伸縮五個操作手柄上，均貼有明顯的形象化標記，而且在回轉手柄上切有細槽，因此即使在夜間也極易識別。還配置無線遙控裝置，操作者可一手拿按鈕，

16、另一只手扶重物，準確地進行起重作業(yè)。 </p><p>　　(4) 美國——大公司同樣重視隨車起重機的生產和發(fā)展 GROVE公司是美國最大的輪式起重機制造商，主要生產汽車起重機、越野式輪胎起重機、全路面起重機，而NATIONALCRANE則是GROVE專門生產隨車起重機的子公司，該公司以生產直臂式隨車起重機見長，近幾年又重點開發(fā)了鉸接的折臂式起重機。 該公司生產的直臂式隨車起重機為后置式，設計風格獨特，采用了一種

17、全液壓高支點弧線擺出式斜伸支腿，支腿的支撐點很高，擺出后成A字形，這種支腿有較大的跨距，并能在不平的路面上有效地調平。吊臂斷面 圖5 美國折臂式起重機-52/380 為矩形，采用高強度鋼制造，節(jié)數2～4節(jié)，可以裝設1～2節(jié)副臂，副臂在主臂側面折疊存放。吊臂為全動力伸縮，回轉結構有齒輪齒條式和回轉支承小齒

18、輪式兩種，后一種是由一個抗剪切滾珠軸承和低速大扭矩馬達帶動的小齒輪組成。 近幾年該公司還注意發(fā)展了鉸接的折臂式隨車起重機，其支腿均為H型，起升機構以背包式安裝在吊臂后端。該公司生產的隨車起重機均可裝配1人</p><p>　　2、國內隨車起重機發(fā)展現狀</p><p>　　我國隨車起重機的生產起步較晚，到70年代末，全國生產的隨車起重機產品品種還很單一，生產規(guī)模很小，到80年代，隨車起重機

19、產品的品種及產量均呈增長趨勢，近幾年來，隨車起重機在國內市場的產銷總量增長勢頭更猛，從行業(yè)統計結果可以看出，1999年市場總量為1000臺左右，2000年市場總量約為1300臺，2001年市場總量約為1700臺，目前的市場總量約為2000臺。 全國生產隨車起重機的廠家約有10多家，主要企業(yè)有徐州隨車起重機公司、石家莊煤礦機械廠、山西長治清華機械廠、武漢汽車起重機廠、湖南專用汽車制造廠等。另外，近年泰安東岳重工機械有限公司（原泰安起重機廠

20、）與日本古河UNIC機械金屬株式會社合資成立了泰安古河機械有限公司；常林股份有限公司與奧地利的PALFINGER公司也將開始合作生產隨車起重機。 </p><p>　　徐州隨車起重機公司組建于2001年9月，在消化吸收國外先進技術的基礎上生產SQ系列伸縮臂式、折疊臂式隨車起重機，并由航天部定點生產國防工程專用隨車起重運輸裝填車、雷達車等產品，其產品曾批量出口伊拉克等國家。近兩年來，依靠技術創(chuàng)新，取得了較快發(fā)展，2

21、002年開發(fā)了近20個新產品，在國內處于</p><p>　　圖 6 徐隨SQ16ZA4J2隨車起重機 </p><p>　　領先地位，成為我國隨車起重機行業(yè)的后起之秀。 </p><p>　　石家莊煤礦機械廠是我國較早生產直臂卷揚隨車起重機的工廠。 </p><p>　　山西長

22、治清華機械廠是航空航天部直屬企業(yè)，早期生產直臂式隨車起重機。該廠引進瑞典黑亞波（HIAB）公司生產技術后，生產折臂式產品，無起升機構，采用變幅方式進行重物升降，具有歐洲產品的風格。 </p><p>　　武漢汽車起重機廠是較早生產隨車起重機的廠家，其產品為直臂式卷揚起重機，與東風、解放及黃河汽車配套，可在汽車底盤的尾部又加裝了10t液壓絞盤，特別適合于電業(yè)部門搶險與施工需要。 </p><p&

23、gt;　　湖南專用汽車制造廠始建于1950年，系湖南省機械行業(yè)重點企業(yè)，是國家計委、國家經貿委和機械工業(yè)部在全國唯一定點的隨車起重運輸車生產基地。主要產品有隨車起重運輸車、自卸車、廂式車、運輸加油車、后裝壓縮式垃圾車等。</p><p>　　由于我國隨車起重機起步于70年代，相對較晚，而且發(fā)展速度不快，只是近幾年才有較大發(fā)展，和國外相比，還有很大的差距。具體表現在： </p><p>　　

24、(1)．品種少、產量低 我國隨車起重機現處于初級發(fā)展階段，品種較少。中小噸位重復較多，至今尚未形成大、中、小完整的系列，年產量只相當于國外一個廠家的生產能力。 </p><p>　　(2)．起重力矩小，技術水平低 我國隨車起重機以直臂卷揚為主，受國內汽車底盤的限制，起重力矩小，其他性能指標也一般低于國外先進產品。目前國內企業(yè)對隨車起重機的研究開發(fā)投入很少，液壓系統、控制系統的技術水平也有一定差距。 </p&

25、gt;<p>　　(3)．安全裝置不齊全，操作不方便 我國隨車起重機僅裝有起升高度限位及平衡閥、溢流閥等一般安全裝置，全部為手動操作。而國外早已將電子技術廣泛運用到隨車起重機上，如帶有微電腦的力矩限制器及防傾翻保護器等，并且已實現了有線與無線遙控。 </p><p>　　(4)．功能單一 我國隨車起重機以起重作業(yè)及運輸功能為主，而國外隨車起重機均有多種附具，主要加裝在吊臂頭部，如工作斗、抓斗、高空作

26、業(yè)平臺、各種抓具、夾具、吊籃、螺旋鉆、板叉、裝輪胎機械手、拔樁器等，使隨車起重機具備了一機多用的功能。另外，國外一些廠家進一步開發(fā)了鐵路專用隨車起重機等專用產品。 </p><p>　　(5) 外形不美觀 我國隨車起重機設計單調，忽視了和汽車外形的協調，而國外對隨車起重機的著色非常嚴格，不僅在外形和著色上實現和卡車的一體化，還要求和城市的景觀相協調隨宜。</p><p><b>

27、　　本課題主要研究內容</b></p><p>　　本課題主要以隨車起重機的轉臺結構為研究對象，通過對國內外隨車起重機的了解，對隨車起重機的轉臺結構加以改進，設計出隨車起重機轉臺結構圖，并利用ANSYS軟件對其進行有限元分析，建立工況與承載分析，轉臺有限元模型建立及分析，然后根據轉臺結構受應力、應變分析情況，對轉臺機構進行改進，以增加結構的局部強度和局部剛度，根據分析結果做合理的改進和調整。</

28、p><p>　　四.可能遇到的問題和擬采用的解決問題辦法</p><p>　　1.傳統的計算方法將轉臺簡化為懸臂梁處理, 計算誤差極大。采用有限元方法是計算回轉臺的有效途徑可以取得滿意的結果。</p><p>　　2.轉臺是隨車起重機關鍵結構件總成之一，其結構設計的合理性直接影響整車的工作性能。通過有限元分析后發(fā)現，最大應力多集中在變幅缸下鉸點、吊臂后鉸點及轉臺底板等區(qū)

29、域，故在轉臺施工設計中，應對上述區(qū)域采取局部加強的方式，既減輕了轉臺自重、有利于整車輕量化，又滿足汽車起重機各種工況對轉臺結構的。</p><p>　　3.當轉臺為臥式放置時"工件及轉臺重量對支承件作用的只是向下的正壓力"而不會產生彎矩，而將轉臺立放時"工件及轉臺重量對支承件除了有向下的壓力外"還會有附加的彎矩產生， 特別是在工件及其夾具無法實現輔助支承的條件下"

30、向下的壓力和附加的彎矩會更大，加大立式轉臺的尺寸是提高剛性的辦法"但是由于立轉臺是安裝在臥式轉臺上面"所以立轉臺的尺寸受到限制。如何在適當尺寸的條件下讓立轉臺可以承受重載是我們在設計中需要解決的問題。</p><p>　　轉臺是由伺服電動機經傳動件帶動旋轉的"當電動機型號一定時"中間傳動件的降速比越小"則轉臺的轉速越高(而中間傳動件的降速比越大"轉臺所獲

31、得的轉矩就越大。如何設置適當的降速比"使立轉臺既可高速旋轉"又可承受大的加工轉矩是我們在設計中需要解決的問題。</p><p><b>　　計劃進度表</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 胡宗武 汪西應 汪春生.起重機設計與實例[M]. 北京：機械工業(yè)出版

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