论文总字数：23026字

摘 要

本文首先分析了随车起重机研究背景及意义，针对随车起重机设计方案进行综述；其次对12t随车起重机的各个部位进行设计计算，包括起升机构、变幅和伸缩机构、回转机构、机架和支腿以及动力装置等，并借助三维建模软件Solidworks2016对随车起重机进行三维建模；再次借助有限元分析软件ANSYS Workbench对吊钩进行有限元分析，得到图像结果和危险截面位置，并进行了强度校核；最后设计了起吊重量监测控制系统和安全预警方案。整体设计的结果对于12t随车起重机的设计和创新具有重要的指导意义。

论文主要研究了12t随车起重机设计校核、有限元分析以及安全系统设计。

研究结果表明：借助计算机软件设计的12t随车起重机具有合理性。

本文的特色：本文通过先综述后计算的方式叙写设计计算过程，计算时按先整体后机构、位置由上而下进行结构设计计算，并在必要的位置配有图片或表格，使表达更为清楚。

关键词：随车起重机；起重臂；Solidworks；重量监测

Abstract

Firstly, this paper analyzes the background and significance of the research on truck crane, and summarizes the design scheme of mobile crane. Secondly, design and calculate each part of the 12t truck crane, including lifting mechanism, luffing and stretching mechanism, rotary mechanism, frame and supporting leg, and power device, etc., and conduct 3d modeling of the truck crane with the help of 3d modeling software Solidworks2016. The finite element analysis of the hook is carried out again with the help of the finite element analysis software ANSYS Workbench. The image result and the position of the dangerous section are obtained, and the strength is checked. Finally, the lifting weight monitoring and control system and safety warning scheme are designed. The results of the overall design have important guiding significance for the design and innovation of 12t truck crane.

This paper mainly studies the design checking, finite element analysis and safety system design of 12t crane.

The results show that the design of 12t truck crane with the help of computer software is reasonable.

Features of this paper: This paper describes the design and calculation process by summarizing and then calculating. During the calculation, structural design and calculation are carried out from top to bottom according to the whole body before the mechanism and the position, and pictures or tables are provided at the necessary positions to make the expression clearer.

Key Words：Truck crane; Hoist boom; Solidworks; Weight monitoring

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外发展现状及趋势 2

第2章 随车起重机总体设计 4

2.1 起重机设计概述 4

2.2变幅机构和伸缩机构 9

2.3回转机构 10

2.4机架和支腿 10

2.5动力装置 11

2.6底盘零部件设计选型 12

2.7整车参数计算 13

2.8起升机构设计计算 14

第3章 变幅机构设计计算 22

3.1变幅机构三铰点设计 22

3.2起重臂设计选用 23

3.3变幅油缸选用 23

第4章 回转机构设计计算 25

4.1回转机构工作载荷计算 25

4.2回转支承强度校核 26

4.3减速机选择 27

4.4回转机构马达选用 28

第5章 支腿液压缸设计计算 30

5.1支腿反力计算 30

5.2垂直缸参数 30

5.3垂直缸需流量计算 31

第6章 起吊重量检测及预警系统设计 32

6.1起吊重量检测装置设计 32

6.2超重预警系统设计 33

第七章 总结与展望 35

参考文献 36

致 谢 37

第1章 绪论

本课题旨在设计一款吨位为12t的随车起重机，并应用在实际的生产实践中，通过合理的起重机总体设计和关键部件设计选用实现随车起重机的基本功能，设计监测系统监测货物的起吊过程，提高其在工作过程中的安全性，从而提高12t随车起重机的实用性。

1.1 研究背景及意义

“随车起重机是由上装起重机和底盘载货车组合在一起的一种可吊可运的特种车辆。”[^[1]]它通常由起重臂、滑轮组、变幅机构、卷扬机构、回转机构、底部支承和取力装置等部分组成，由专用底盘搭载，成为随车起重运输车。在操作上可以实现起重臂伸缩、抬落、绕心360度横向旋转等工作动作，并将起吊、装卸、运输等过程有机结合。

随车起重机占用空间小、可移动性强、易操作。随车起重运输车通过车辆自身动力源带动起重机、通过控制系统从驾驶室和操作台对吊车进行操作和控制、以及安全监测，并可以在运输过程中随车携带起重设备，“有了移动起重机，人总是坐在起重机里面”[^[2]]，既具有移动式起重机的优势又有自身独特的特点，丰富了吊车的使用范围和可适应的工作环境。

按照用途对随车起重机划分，有通用和专业类型；传动方式上可选机械、液压和电力等传动方式；吊臂类型可以根据实际需求设计为伸缩式或者折叠式。“按照起重机相对于汽车的位置,随车起重运输车可分为前置、中置、和后置三种结构型式。”[^[3]]，随车起重机的形式可适应各种各类吊运需要，在现代生产运输领域被广泛使用。

随车起重机在给人们带来巨大方便和经济效益，推动机械解放人力的同时，巨大的市场需求也驱动随车起重机安全性和实用性研究的进步。当前随车起重机在设计和实际生产方面还存在很大提升空间，主要问题有以下几个方面：

“实际上，每个行业都面临着新的竞争水平。为了保持他们的竞争力，他们需要最优的技术”[^[4]]，作为工程机械，想在起吊行业有所扎根，需要领先的技术和优良的性能做基础。“大型化是随车吊的发展趋势，随之而来的，随车吊的整体性能以及底盘的性能技术需要提升。”[^[5]]厂商需着力研发和生产在合适范围内质量利用率高的随车起重机。

智能控制、安全系统以及人性化设计需要更多的研究和实践。一方面是是防超载装置的优化，另一方面起重设备的智能程度逐渐成为衡量产品综合性能的一个标准。

在外观造型方面普遍单一，缺乏创新，没有很好地通过外观来建立特征和品牌形象，影响到企业竞争力，特别是国内企业在出口市场的竞争。

从国际和国内来对比，我国的随车起重机行业想领先的话，在技术和监管方面需要很多的改进和完善。目前由于我国随车起重行业发展不规范，对产品的审核以及相关资质的认证方面存在落后的现象，影响相关企业的正常发展。此外油耗问题也是工程车行业的共同难题，企业和研究人员对此已做很多思考和试验，但仍不够全面和深入。

针对随车起重机存在的问题，本课题设计一台吨位为12t的随车起重机，包括总体设计和起重臂、转台、机架、支腿等部件的设计，结构选最优，完成三维建模，并对关键部件进行有限元分析，确保其性能符合要求；针对超载问题设计起吊重量监测及预警系统。

1.2 国内外发展现状及趋势

国内起重机行业起步较晚，虽然打入国际市场，但还有很大的发展空间；国外企业不断涌现新产品，出现起重巨头。从我国和国际上的规模企业有非常多的出口生意来看，起重机行业有产销全球化趋势。

1.2.1 国内产品举例

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