1、 JZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）0JZX52235JQZ(QY16H)汽 车 起 重 机总 体 设 计（计 算 书）锦州重型机械股份有限公司技术中心二四年八月二十九日JZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）1一、 整机主要技术性能参数二、 总体计算参数的确定三、 坐标系的建立四、 行驶状态整机重心及轴荷计算五、 变幅机构三铰点计算六、 起重作业吊臂仰角、起升高度计算七、 吊臂伸缩机构计算八、 吊臂强度起重量计算九、 稳定性起重量计算十、 吊臂强度校核计算十一、 支腿反力计算十二、 回转支承计算十三、 回转机构计算十四、 起升机构计算十五、
2、整机作业稳定性及行驶稳定性计算十六、 活动支腿危险截面强度校核计算JZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）2一、 整机主要性能参数1.最大额定起重量（t） 162.最大额定起重力矩（tm） 603.基本臂最大起升高度（m） 9.84.全伸臂最大起升高度（m） 305.主臂加副臂最大起升高度（m） 37.56.支腿跨距（纵向横向） （m） 4.75.67.主钩满载最大起升速度（m/min） （单绳） 708.副钩满载最大起升速度（m/min） 659.额定回转速度（r/min） 2.510.底盘型号 CA5241JQZ11.驱动型式 6412.发动机型号 CA6DE2-22
3、额定功率 kw/rpm： 162/240013.轴距（mm） 4065+127014.接近角 16.215.离去角 10.316.最小转弯直径（m） 2017.最高行驶速度（km/h） 7018.最大爬坡度% 2419.整机外型尺寸（m） （长宽高） 11.9712.4903.220.整机重量 （t） 23.42底盘主要技术性能参数：车辆长（m） 9.532车辆宽（m） 2.490车辆高（m） 2.342前轮距（m） 2.024后轮距（m） 1.854底盘整备质量（kg） 8570前 轴（kg） 3820中后桥 （kg） 4750厂定最大总质量 （kg） 24000前轴允许最大载重质量（kg）
4、 6000后轴允许最大载重质量（kg） 18000最小离地间隙 （mm） 250JZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）3车架满载上平面距地高度（mm） 1345二、 总体计算参数的确定1、 整机行驶状态下车部分重量、重心参数名 称 Gi(kg) Xi(cm) Yi(cm) Zi(cm)底盘 8570 210 90固定支腿总成 2390 15 55吊臂支架 93 362 127主吊钩 216 135 156下车液压系统 521 145 86液压油 434 180 80侧防护 28 355 -5 油泵装置 83 284 29 走台板 373 130 83 工具箱 131 -
5、163 36 总 计 12708 注：底盘整备质量 其中： G 前 3820kg G 底 8570kgG 后 4750kg 行驶状态下车重量、重心计算下车总重G 下 Gi 12708kg重心至双后桥中心线水平距离X 下 166cmiX重心至地面的垂直距离Y 下 84cmGiY重心至纵向中心线右侧的距离JZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）4Z 下 0GiZ2、 上车固定部分重量、重心参数名 称 Gi(kg) Xi(cm) Yi(cm) Zi(cm)转台及配重 3193 200 36.6 1.5操纵机构 28 28 40 73上车液压系统 214 89 33 51主、副起
6、升机构 718 238 73 7回转支承 539 0 6 0回转机构 111 45 36 0操纵室及座椅 217 3 95 75总计 5020上车固定部分坐标系为回转支承下平面与回转中心之交点为原点行驶状态上车固定部分重量、重心计算：上车固定部分总重G 上固 Gi 5020kg上车固定部分重心至回转中心水平距离X 上固 166cm （上车坐标原点后方）iX上车固定部分重心至回转支承下平面垂直距离Y 上固 41cm (上车坐标原点上方)GiY上车固定部分重心至整机纵向中心线距离Z 上固 8cm (整机行驶方向左侧)iZ3、整机行驶状态上车活动部分重量、重心参数名 称 Gi(kg) Xi(cm)
7、Yi(cm) Zi(cm)吊臂总成 4302 503 178 55变幅油缸 549 317 -47 0JZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）5总计 4896上车活动部分坐标系原点为吊臂后铰点中心行驶状态上车活动部分重量、重心计算：上车活动部分重量G 上活 Gi 4896kg上车活动部分重心距吊臂后铰点水平距离X 上活 477cm （上车坐标系）iX上车活动部分重心距吊臂后铰点垂直距离Y 上活 151cmGiY上车活动部分重心距整机纵向中心线距离Z 上活 48cm iZ4、整机上、下车几何参数的确定上车回转中心距双后桥中心的水平距离 X 0回转支承下平面中心距双后桥轮胎中
8、心垂直距离 Y 0变幅油缸后铰点中心距上车回转中心的水平距离 X 1变幅油缸后铰点中心距回转支承下平面中心垂直距离 Y 1 吊臂后铰点中心距回转中心的水平距离 X 2吊臂后铰点中心距回转支承下平面中心垂直距离 Y 2 伸缩油缸后铰点距吊臂后铰点的水平距离 X 3伸缩油缸后铰点距吊臂后铰点的垂直距离 Y 3后支腿中心距回转中心的水平距离 X 4后支腿中心距回转支承下平面的垂直距离 Y 4吊臂后铰点距吊臂轴线的距离 C 1吊臂头部滑轮中心距吊臂轴线距离 C 2JZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）6副臂根部中心到吊臂轴线距离 C 3变幅油缸上铰点距吊臂轴线距离 C 4吊臂头
9、部滑轮中心距吊钩中心距离 C 5钢丝绳到吊臂后铰点的力臂 C 6吊臂初始状态仰角 A 0副臂工作时吊臂轴线距副臂轴线夹角 A 1底盘轴距 L 2底盘轮距 L L支腿横向跨距 H K支腿纵向跨距 Z K基本臂长 L 0吊臂上两铰点距离 L 1副臂臂长 L 2中长臂长 L Z全伸臂长 L M动载系数 K 2静载系数 K 1水平力影响系数 K 3液压油密度 M 0基本臂额定仰角 A A中长臂额定仰角 A B AC AD全伸臂额定仰角 A E基本臂额定起重量 Q A中长臂额定起重量 Q B QC QD全伸臂额定起重量 Q E主臂+副臂额定起重量 Q b下车重量 G 下上车固定部分重量 G 上固上车活动
10、部分重量 G 上活JZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）7全车重量 G 全变幅油缸重量 G 变变幅油缸缸筒重量 G 变筒变幅油缸缸杆重量 G 变杆伸缩油缸重量 G 伸伸缩油缸缸筒重量 G 伸筒伸缩油缸缸杆重量 G 伸杆副臂重量 G 副吊钩重量 G 钩基本臂重心（包括伸缩油缸及副臂） l b1中长臂重心 lb2 lb3 lb4全伸臂重心 l b5JZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）8三、 坐标系的建立O 下车坐标系 O 0 上车坐标系O1 吊臂坐标系 O 2 变幅铰点坐标系在下车坐标系内的上车坐标位置 X 0 Y0 Z0在上车坐标系内变幅油缸后铰
11、点位置 X 1 Y1 Z1在上车坐标系内吊臂后铰点位置 X 2 Y2 Z2在吊臂坐标系内伸缩油缸后铰点位置 X 3 Y3 Z3 JZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）9上车坐标系（回转支承上平面原点） 下车坐标系（双后桥中心原点）四、行驶状态整机重心及前后轴荷计算行驶状态上车重量、重心计算：G 上 G 上固 +G 上活 5020+4896=9916kgX 上 (其中 X 上活 130- X 上活 )上 上 活上 活上 固上 固 X 10648)73(952-81cm (负号表示在上车坐标原点左侧)行驶状态整机重心及前后轴荷计算(以全车坐标系双后桥中心线左侧为正)X 全
12、车 下下上上 GX 车 下下上上 0 23416788196112cm行驶状态整机重量: G 车 23420kg整车重心: X 车 112cm前轴轴荷: P 前JZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）10后桥桥荷: P 后轴距: L L470cm P 后 LL G 车 (LL X 全 ) P 后 L全车 470122317839kgP 前 G 车 - P 后 23421-178395582kgY 全 = =85cm全 下下上上 Y2341870956五、 变幅机构三铰点计算1、 变幅机构三铰点的合理确定几何参数的计算L0980cm Y 0163.5cm L1468cm a
13、 269.5 a 角的变化范围 -380X140cm a 020.5 X2130cm O 1O2181.5cmJZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）112、 变幅油缸安装长度及油缸行程的计算变幅油缸安装长度32OaOOcos2313121 5.47.685.7.4685.296.4cm (其中 )o0a3、 变幅油缸行程 HH - H227.6cm (其中 H68.8cm)32O4、 变幅油缸全伸长度 + H 524cm 32325、 变幅油缸最大仰角arccosmax min31221 aO80 (其中 取-3)mina6、 变幅油缸推力计算F LSGXRQBcos2
14、L 321sinOa式中: F：变幅油缸推力 kgQ：额定起重量 kgR：额定工作幅度 mX2： 回转中心至吊臂后铰点的距离 mGB：吊臂自重 kgJZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）12SB：吊臂重心至吊臂后铰点的水平距离 m：吊臂任意位置时 之夹角ia312O与L：变幅油缸力臂 m：额定起重量工况下吊臂仰角L 1.85m739.45.80sin86.1其中 60+20.580.5 4.739mia 32O基本臂工况下变幅油缸推力计算:F kg46085.1cos4.3027.3160 式中: Q16000kg R3.75m G B3919kgSB2.345m 60
15、 L1.85maSB15.67m W50kg L 01.79m变幅油缸最大工作压力 P 变P 变 12.8Mpa42DF360主臂全伸、副臂展开处于水平位置时，且空载工况下变幅油缸最大推力F0 kg35779.16.38500 LSGWBBJZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）13六、 起重作业、吊臂仰角、起升高度计算吊臂仰角： LCarctgCLXRa 21212rcos起升高度：H= 21222 H式中： R ：额定工作幅度.L ：臂长C1：吊臂后铰点到吊臂轴线的垂直距离（205）C2: 吊臂端部滑轮中心到吊臂轴线的垂直距离（485）H1: 吊臂后铰点到地面的高度（
16、2572）H2：吊钩中心到吊臂端部滑轮组中心的垂直距离（1200）X2：吊臂后铰点到回转中心的水平距离（1500）其中： C 1=0.205m C2=0.485m H1=2.427cm H2=1.3m基本臂工况:取臂长 L=9.8m 额定工作幅度 R=38mJZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）14中长臂工况():取臂长 L=16.7m 额定工作幅度 R=414m中长臂工况():取臂长 L=23.6m 额定工作幅度 R=520m全伸臂工况:取臂长 L=30.05m 额定工作幅度 R=622m工作幅度-吊臂仰角-起升高度计算表臂长(m) 9.8 16.7 23.6 30.
17、5工作幅度(m) H H H H33.53.75 4.04.55.05.56.07.08.09.010.012.014.016.018.020.022.0 666161595552484434209.99.79.59.498.68.27.76.34.2727169676561575348382516.916.716.516.316.115.615.014.213.411.27.7787675747370686562575144362724.124.023.823.723.523.222.822.321.820.619.017.114.711.2777573716965615652474130.
18、730.430.129.829.428.527.526.224.522.920.8JZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）15七、 吊臂伸缩机构计算JZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）16伸缩机构伸缩力分析图1、 计算参数Q=4000kg （限吊臂带载伸缩 4000kg）=70(全伸臂工况)aQsin =3760kgQcos =1368kgG4 =489kgG3 =585kgG2 =780kgG1 =1045kgG4sin =460kgaG4cos =167kgG3sin =550kgG3cos =200kgaG2sin =733kgG2cos
19、=267kg 四节臂受力分析JZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）17已知：L=8329mm；L 1=4939mm；L =1071mm；C=151mm；C=95mm；e=287mm； a=602mm； H4=483mm； G 1=483mm；=70 Q=4000kg；f=0.05； S=2000kg 三节臂受力分析JZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）18已知：L 2=1188mm；L 2=4092mm；H 3=534mm；b 2=180mm；C 2=185mm；d2=80mm；f=0.05；Z 1=14996kg；G 2=586kg；=70 二
20、节臂受力分析已知：H 2=575mm；E=4mm；e=18mm；L B=1790mm；L G=4100mm；G 2=778mmZ 2=3150kg；=70；f=0.05；=70 四节臂伸缩力 Z1 计算：Z1- F1- E1 S-(G4+Q)sin =0aB1-A1-(G4+Q)cos =0fAE10cossinsico1414 aLaQeLGCSlBHCF A1=JZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）19 LCHff LCHfGQSaLQeLG4 4414 cossincosinco 代入数据得:A 1 =12030kg；B 1 =13565kg；Z 1 =7498k
21、g 三节臂伸缩力 Z2 计算：Z2- E2- F2 Z1-G 3sin=0E2 =B2fF2 =A2fB2 -A2-G2cos =0a 0sincos2222 bGCZlGFdLkgdfLafGA 1896icos2222 B2=2097(kg)kgZffZ157sin22 二节臂伸缩力 Z3 计算：Z3- E3- F3 Z2 -G2sin=0E3 =B3fF3 =A3fB3-A3+G2cos=0 0sincos2223 EeGLeHFeEL 求得：JZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）20kgeHfLeHf EGfGAGB902cos2sincos2223 B3=A3
22、+G2cos=1257(kg)代入数据得：Z 3=32340(kg) （缸底、活塞杆受力） 伸缩液压缸缸筒（无杆腔）工作压力计算：F= 42DPP= = =169kgf/cm22F95.016.342速比:= = =2.52dD2.2、 伸缩液压缸稳定性计算(缸筒): 用非等截面法计算临界载荷： )(12690207.381639.022 NLJEKP 式中：K形状系数。 ；59.1J 8.1L查表：K=0.39E活塞杆材料的弹性模量，对于钢 E=2.06105MpaJ活塞杆横截面惯性矩（mm 4）J1缸筒横截面惯性矩（mm 4）L液压缸的安装长度（mm）L1活塞杆的安装长度（mm）P：液压缸
23、工作腔最大压力 (Pa)活塞杆承受最大负载力：JZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）21Fmax= )(42016.0216 NAP2349maxnK稳定性合格活塞杆强度校核压杆不失稳的液压缸不一定就不会破坏，还有活塞杆的强度问题，因此必须按下式作强度校核。= )(21maxmaxFrdAFk2S420169350.5.70962=77Mpa =180Mpas算得活塞杆的强度校核合格。式中：计算应力（MPa） S活塞杆材料屈服极限，对于 45 号钢 S=360Mpaa由配合间隙和自重引起的液压缸初挠度，通常取 0.5%Fmax 、A、F k、 d、L 意义同前。 八、
24、吊臂强度起重量计算吊臂强度起重量计算见图,计算分四种工况：1、 基本臂工况：最大起重力矩：60tm （16t3.75m）臂长 L=9.8m 幅度 R=3.75m 仰角 =61a2、 中长臂工况()：最大起重力矩：47.7tm （8.2t7m）臂长 L=16.7m 幅度 R=7m 仰角 =613、 中长臂工况()：最大起重力矩：49.5tm JZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）22（5.3t9m）臂长 L=23.6m 幅度 R=9m 仰角 =65a4、 全伸臂工况：最大起重力矩：39.6tm （3.3t12m）臂长 L=30.5m 幅度 R=12m 仰角 =65按下式计
25、算吊臂强度起重量: xbbbQ WleRGleRlTleRlP 22其中: alcosalsin22式中： 动载系数 取 =1.25L 工况臂长 取 L=9.8m、16.7m、23.6m、30.5mLb 吊臂重心距吊臂后铰点的距离L吊臂重心距变幅铰点的距离R 吊臂强度起重量额定工作幅度 e 回转中心距吊臂后铰点距离 e=X 2=1.3mT 吊臂头部水平力 T= =0.08QPGb 吊臂总重WX 危险截面对 X 横轴的抗弯模量钢材的基本许用应力= =nb35.0. .1s吊臂材料选用 HG60 其中: =650Mpa =450MpabS所以取 =300Mpa 或 =3000kg/cm2吊臂强度起
26、重量计算公式整理后:PQ =leRleRl lGWbbX 22吊臂强度起重量计算图：JZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）23吊臂强度起重量计算表(1)臂长 980cm 额定起重量 16000kg 额定幅度 375cm工作幅度（m） 吊臂仰角 PQ（A1-A1） PQ（A-A）3 61 36260 265103.5 61 32970 241103.75 61 31550 23080JZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）244.0 59 30240 221204.5 55 27940 204505.0 52 25980 190205.5 48 24
27、280 177806.0 44 22810 167007.0 34 20380 149308.0 20 18510 13580吊臂强度起重量计算表(2)臂长 1670cm 额定起重量 8200kg 额定幅度 700cm工作幅度(m) 吊臂仰角 PQ（A-A） PQ（A-A） PQ（B-B） PQ（C-C） PQ（D-D）4.0 72 19530 13140 12380 14350 186204.5 71 18080 12160 11490 13320 172805.0 69 16830 11310 10720 12430 161205.5 67 15730 10570 10050 11650
28、151106.0 65 14770 9922 9462 10970 142307.0 61 13150 8830 8471 9819 127408.0 57 11840 7950 7673 8893 115409.0 53 10770 7225 7016 8132 1055010.0 48 9874 6619 6467 7496 972412.0 38 8462 5666 5605 6496 8427吊臂强度起重量计算表(3)臂长 2360cm 额定起重量 5300kg 额定幅度 900cm工作幅度（m）吊臂仰角 PQ（A1-A1） PQ（ A-A） PQ（B-B） PQ（C-C） PQ（D-
29、D）5.0 75 14040 9111 8977 8776 11780JZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）255.5 74 13160 8527 8441 8253 110806.0 73 12360 8009 7967 7790 104507.0 70 11050 7131 7162 7006 94028.0 67 9965 6415 6507 6368 85459.0 65 9067 5821 5964 5838 783410.0 62 8309 5320 5505 5390 723412.0 56 7107 4521 4775 4678 627814.0 50
30、6183 3914 4220 4137 555216.0 44 5463 3436 3785 3714 4983吊臂强度起重量计算表(4)臂长 3050cm 额定起重量 4000kg 额定幅度 800cm工作幅度（m） 吊臂仰角 PQ（A-A） PQ（ A1-A1） PQ（B-B） PQ（C-C） PQ（D-D）6.0 77 11040 7016 8207 8413 118007.0 75 9890 6260 7380 7601 106608.0 73 8943 5639 6700 6933 97209.0 71 8151 5119 6131 6374 893710.0 69 7478 467
31、8 5648 5900 827212.0 65 6398 3968 4872 5138 720414.0 60 5569 3423 4276 4554 638516.0 56 4912 2992 3805 4092 573718.0 51 4379 2642 3423 3717 521220.0 46 3939 2352 3107 3408 4779九、 稳定性起重量计算临界起重量（正侧方）：JZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）26Qcr= =aRgrGMbs 22KKbKHRgrGX下上 固上 固临界起重量（正后方）Qcr= 4XRgrbs=4 440XRgXrGG
32、Gb下下上 固上 固其中：r= 2cosalb上式中：G 上固 =5327kg G 下 =13060kg Gb=4885kg lb1=468cmlb2=663cm lb3=849cm H =280cm 2KX2=130cm X 上固 =144cm X 上固 =181cm X4=180cm X 下 =178cm X0=30cm lb4=1035cm lb5=1223cmR:不同工况时稳定起重量工作幅度静稳定起重计算图(正侧方):JZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）27静稳定起重计算图(正后方): JZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）28稳定性起
33、重量计算表(1)JZX5235JQZ(QY16H)汽车起重机总体设计（计算书）29臂长 L=980cm工作幅度（m） 吊臂仰角 P Q1(正侧方) P Q2(正后方)3.5 61 70820 299403.75 61 52180 258904.0 59 40690 224604.5 55 28180 177905.0 52 21350 146105.5 48 16850 121706.0 44 14110 106007.0 34 10250 81168.0 20 7877 6441稳定性起重量计算表(2)臂长 L=1670cm工作幅度（m） 吊臂仰角 P Q1(正侧方) P Q2(正后方)4.0 72 42930 237404.5 71 30040 190005.0 69 22910 157205.5 67 18420 133506.0 65 15330 115607.0 61 11380 90418.0 57 8930 73399.0 53 7278 612010.0 48 6045 516812.0 38 4434 3872稳定性起重量计算表(3)
