【正文】 重量液壓起重機基本臂可作為打起重量起重機的二節(jié)臂等。有些國家要求相近噸級的起重機基本部件通用化，如10～16t、24～40t、65～100t的起重機主副卷揚機構、回轉機構等完全通用。為了充分發(fā)揮工程起重機的作用，擴大其使用范圍，有的國家在設計起重機時重視產(chǎn)品的多用性。例如，在工作裝置設計方面，除了使用吊鉤外，還設計了配置有電磁吸盤、抓斗、拉鏟和木料抓取器等取物裝置。有的還設計成用于建筑基礎工程中，如鉆孔裝置等。、新材料、新結構、新工藝為了減輕起重機的自重，提高起重性能，保證起重機高效可靠的工作，各國都非常重視采用新技術、新材料、新結構和新工藝。新技術的應用除廣泛采用液壓傳動外，有的起重機還采用液力傳動。由液力變矩器與發(fā)動機恰當匹配，使發(fā)動機扭矩自動適應行駛條件；采用動力換擋變速箱、液壓轉向裝置，以減輕司機的操作強度。為了防止起重機超載以致傾翻，近年來研制了電子式起重力矩限制器。這是一種較為完善的安全裝置。當載荷接近額定起重量時，自動發(fā)出警報信號。當超載時，力矩限制器自動切斷起重機的工作機構，以保證起重機整機穩(wěn)定安全。汽車起重機最初是以誕生于1869年的蒸汽軌道式起重機發(fā)展而來的，經(jīng)歷了軌道式、實心輪胎式、充氣輪胎式的發(fā)展變化過程。充氣輪胎式起重機是20世紀30年代隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的。由于汽車起重機具有機動靈活、操作方便、效率高等特點，在二戰(zhàn)后修復戰(zhàn)爭創(chuàng)傷和經(jīng)濟建設中得到廣泛應用。早期的汽車起重機大多采用機械傳動的析架式臂架。隨著60年代中期液壓技術的發(fā)展，液壓伸縮臂輪式起重機得到迅速發(fā)展。到80年代末，中小噸位的輪式起重機已多數(shù)采用液壓伸縮式臂架，僅有一部分大噸位汽車起重機仍采用析架式臂架。20世紀60年代末期，特別是從70年代開始，隨著大型建筑、石油化工、水電站等大型工程的發(fā)展，對輪式起重機的性能、工作效率和安全性提出了更高的要求。由于當時液壓技術、電子技術、汽車工業(yè)的發(fā)展及新型高強度鋼材的不斷出現(xiàn)，使輪式起重機開始向大型化發(fā)展，并且在普通輪胎式起重機的基礎上開發(fā)出越野輪胎起重機，隨后又開發(fā)出全路面起重機。全路面起重機綜合了汽車起重機高速行駛和越野輪胎起重機吊重行走及高通過性的特點，在近20多年得到很大發(fā)展。目前國外汽車起重機生產(chǎn)國主要有日本、美國、德國、法國、意大利等。生產(chǎn)廠商有100多個，最著名的僅有10來家。世界輪式起重機市場主要劃分為以日本為主的亞洲市場、以美國為主的北美市場、以德國為主的歐洲市場。亞洲約占世界年銷售臺數(shù)的40%，北美和歐洲各占20%，世界其它地區(qū)占20%。日本市場 : 從年總產(chǎn)量上講，日本生產(chǎn)的輪式起重機居世界首位。在1995年4月一1998年3月間，日本輪式起重機平均年銷售量為8140臺，其中越野輪胎式起重機約占日本市場的60%，其次為汽車起重機，全路面起重機占比重很小，但年銷量在不斷上升。美國市場 : 美國是輪式起重機的生產(chǎn)大國，在起重機制造能力及規(guī)模上居世界首位。在美國市場上，越野輪胎起重機占主導地位，約占市場份額的65%，其次是工業(yè)輪胎起重機和汽車起重機，全路面起重機所占份額較小，不到10%.德國市場 : 德國是歐洲最大的輪式起重機生產(chǎn)國，也是全路面起重機的發(fā)源地，多年來他在開發(fā)大型、特大型輪式起重機方面一直處于領先地位。 汽車起重機現(xiàn)代設計方法概述隨著計算機技術的廣泛應用和系統(tǒng)工程、優(yōu)化工程、價值工程、人機工程等現(xiàn)代設計理論的不斷發(fā)展，促使許多跨學科的現(xiàn)代設計方法出現(xiàn)，使起重機設計進入高質量、高效率的階段。(CAD)計算機輔助設計是隨著計算機及其外圍設備發(fā)展而迅速形成的一門新興的現(xiàn)代設計方法。它的發(fā)展與應用，對提高設計質量和效率、提高產(chǎn)品的市場生存和競爭力發(fā)揮十分明顯的作用。電子技術和計算機技術的發(fā)展使計算機輔助設計硬件設備性能得以提高，各種硬件設備不僅已形成了產(chǎn)品，而且己成為CAD的一般配置。目前，計算機輔助設計方法已成為工程技術人員進行創(chuàng)造性設計活動不可缺少的手段。模塊化設計是根據(jù)模塊化原則，設計一些基本的模塊單元，通過不同的組合形成不同的產(chǎn)品，以滿足用戶的多種需要。起重機模塊化設計以功能分析為基礎，將起重機上同一功能的基本部件、元件、零件設計成具有不同用途、不同功能的模塊，這些模塊具有相同的連接要素，可以互換，選用不同的模塊進行組合可形成不同類型和規(guī)格的產(chǎn)品。 有限元設計是根據(jù)變分原理求解數(shù)學、物理問題的一種數(shù)值計算方法。它能整體、全面、多功能隨意組合，進行靜力、動力、電場、磁場等分析。對完成結構復雜的系統(tǒng)分析十分有效，現(xiàn)己在起重機結構計算中應用。優(yōu)化設計方法可根據(jù)產(chǎn)品要求，合理的確定和計算各種參數(shù)，以其達到最佳的設計目的。國外近年來在起重機設計中采用了動態(tài)仿真設計的新方法，即用計算機對機構與結構在各種工況下承受載荷進行運行狀態(tài)隨時間變化過程的仿真模擬，得到仿真輸出參數(shù)和結果，以此來估計和推斷實際運行的各種數(shù)據(jù)，并在對起重機進行動態(tài)分析計算時采用。 課題背景在中國移動式起重機領域，汽車起重機占有80%以上的市場份額。20002009年十年間中國汽車起重機取得了20%以上的復合增長率；2008年銷量成功突破20000臺；2009年在國家大規(guī)模工程項目投資的拉動下，汽車起重機不但抵制住了金融危機的不利影響，銷量更是取得了大幅增長，在移動起重機中的份額進一步提升。　　 由于國情和所處發(fā)展階段不同，歐洲、美國和日本的移動起重機市場結構與我國有很大區(qū)別，歐洲的移動式起重機市場以價格昂貴的全路面起重機和大噸位履帶式起重機為主，美國以隨車起重機、全路面起重機和越野輪胎起重機為主，而日本是以隨車起重機和越野輪胎起重機為主，這些世界上最主要的移動式起重機生產(chǎn)地區(qū)都較少發(fā)展汽車起重機。我國對于汽車起重機發(fā)展?jié)摿ο喈斂春?。積極研發(fā)新型汽車起重機。目前起重機的特點主要體現(xiàn)在如下幾方面:① 吊臂采用易于定心、對腹板抗失穩(wěn)能力、抗扭曲變形能力強的大圓角形截面。② 轉臺采用立板加筋結構。這種結構在滿足強度要求的同時減輕了重量，提高起重性能，使材料的機械性能得到進一步利用。③ 采用前懸下沉全景駕駛室專用汽車底盤。這種底盤車身長，適合較長吊臂的布置(吊臂的增長，使整機的起升高度增加)，且乘坐舒適、視野開闊。④ 液壓系統(tǒng)增設回轉制動閥、液壓先導控制閥、液控操縱回路，使回轉抗沖擊能力增強、操縱更加方便:⑤ 液壓輔件采用新型錐面密封與0型圈相結合的雙重密封，提高管路密封壽命；⑥ 利用現(xiàn)代設計方法和手段，開發(fā)、編制相關的計算軟件，提高設計質量和效率，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。軟件要有良好的通用型，己適應其他噸位產(chǎn)品的開發(fā)。 課題任務QY16U汽車起重機吊臂伸縮機構三維實體及有限元設計該題目結合實際，對QY16U汽車起重機吊臂伸縮機構進行設計。主要內(nèi)容包括：① 吊臂伸縮載荷的確定；② 吊臂結構型式的選擇設計；③ 吊臂伸縮機構伸縮方式的選擇設計；④ 吊臂結構的設計。第二章 吊臂技術參數(shù)的確定 吊臂主要性能參數(shù)汽車起重機的主要性能參數(shù)是起重機工作性能指標，也是設計的依據(jù)，主要包括起重量、工作幅度、起重力矩、起升高度等。1 額定起重量:汽車起重機額定起重量是在各種工況下安全作業(yè)所容許起吊重量的最大質量值，包括取物裝置重量。2 工作幅度:在額定起重量下，起重機回轉中心的軸線距吊鉤中心的距離。工作幅度決定起重機的工作范圍。3 起重力矩:起重機的工作幅度與相應起重量的乘積為起重力矩，它是綜合起重量與幅度兩個因數(shù)的參數(shù)，能比較全面和確切地反映起重機的起重能力。4 起升高度:吊鉤起升到最高位置時，鉤口中心到支撐地面的距離。在標定起重機性能參數(shù)時，通常以額定起升高度表示。額定起升高度是指滿載時吊鉤上升到最高極限位置時從鉤口中心至支撐地面的跟離。對于動臂式起重機，當?shù)醣坶L度一定時，起升高度隨幅度的減小而增加。 QY16U型汽車起重機吊臂主要參數(shù)最大額定起重量(kN) : 170最大起重量力矩(kN ? m): 706基本臂長度(m) : 10全伸臂長度(m): 31主臂節(jié)數(shù): 4 主臂最大起升高度(m) : 主吊臂的最長長度是由基本臂結構長度和外伸長度所組成即，=其中 為各節(jié)伸縮臂的伸縮長度伸縮長度取同一數(shù)值，即為則外伸長度， 為二 三 四節(jié)臂縮回后外露部分的長度，在計算時取同一數(shù)值a=若假設為臂頭中心離基本臂端面的距離，則基本臂結構長度加上即為基本臂的工作長度而= = =+= 10+=31解得L39。= L’=+= +=在第i節(jié)臂退回后，除外露部分長度a外，在前節(jié)（i1）節(jié)臂中的長度加上伸出后仍在前節(jié)臂中的那部分搭接長度，第i節(jié)臂插在前節(jié)臂內(nèi)的長度為（+），假設第i節(jié)臂的結構長度為，則=++a =+ 26 搭接長度應該短些，以減輕吊臂重量。但是，太短將搭接部分反力增大了，引起搭接部分吊臂的蓋板或側板局部失穩(wěn)，同時，也是吊臂的間隙變形增大。因此，搭接部分要根據(jù)實際經(jīng)驗和優(yōu)化設計而定，一般為伸縮臂外伸長度的1/4—1/5。 各節(jié)伸縮臂插入前一節(jié)都留有一段距離c，這是結構上的需要，在此距離內(nèi)要設置伸縮油缸的鉸支座和其它的結構構件，其大小視情況而定，在此次設計中選擇c=。在第二節(jié)臂退回后，除外露部分長度a外，在前一節(jié)臂中的長度加上伸出后仍在前節(jié)臂中的那部分搭接長度。 因此前后兩節(jié)臂有這樣的關系， 27由式26帶入27可得，已知，從上式可知，后一節(jié)的搭接長度比前一節(jié)的