【正文】 加工設(shè)備大量采用高精度，高效的加工中心，數(shù)控自動機(jī)床等，及保證了質(zhì)量，又提高了勞動生產(chǎn)率，降低了成本，同時在機(jī)械線使用機(jī)械代替人工操作如焊接機(jī)械手和配用機(jī)械手等。通過先導(dǎo)比例手柄實現(xiàn)比例輸送多種負(fù)荷的無級調(diào)速，有效防止起重作業(yè)時的二次下滑現(xiàn)象，極大的提高了起重作業(yè)的安全性、可靠性和作業(yè)效率[1,2]。在不久的將來，我國的汽車式起重機(jī)行業(yè)一定會發(fā)展成為一個發(fā)展穩(wěn)定，市場化程度高的成熟產(chǎn)業(yè)。國外的制造企業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到規(guī)?；纳a(chǎn)，技術(shù)含量比較高，而且液壓技術(shù)和電子技術(shù)在汽車起重機(jī)的設(shè)計中也已廣泛的應(yīng)用，很多企業(yè)的品牌在用戶的心中已經(jīng)打上了堅實的烙印，這也使的國外起重機(jī)的繼續(xù)發(fā)展占有了更大的優(yōu)勢。關(guān)鍵詞 汽車起重機(jī)；吊臂；結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化；運(yùn)動學(xué)仿真ABSTRCATTruck crane, as a development branch of elevating machinery, has received increasing attention. The main part of truck crane is a boom, through the investigation and study, we can get basic principle of lifting and stretchingandback of the truck crane boom, and determine the loading conditions of the boom, using crane design manual, we have finished a threearm stretchingandback boom’s design whose fixed lifting capacity is 8 main content of this design includes: the establishment of each boom’s size, the selection of the telescopic hydraulic cylinder, wire rope, pulley and block and tackle. By CAD software we get the threedimensional modle and twodimensional engineering graphics. According to the research about the relation between the telescopic and amplituding’s speed and time, we have peleted the boom’s kinematic simulation in working condition.In this project, we can establish the mechanical model of the boom through analysising the extreme condition of the boom and the state of its loading distribution. we use the finite element analysis software ANSYS to finish the modling of the reasonable simplified model of the truck crane boom. Through exerting actual constraints and loads of actual conditions, and finite element analysising of dangerous condition, we can get the Displacement vector sum and von Mises stress, using the results, we can analysis the feasibility of the boom’s weight loss.Keywords：the truck crane；crane boom；structural analysis and optimization；kinematic simulation第1章 緒 論 課題背景 目前世界上約有百余家企業(yè)生產(chǎn)汽車起重機(jī)，但著名的也就有十余家，如美國的格魯夫、德國的利勃海爾、徳馬克、日本加藤、多田野等。汽車起重機(jī)的主要工作部分是吊臂，通過調(diào)研了解吊臂伸縮與起升的基本原理和確定吊臂所受的載荷狀態(tài)，利用起重機(jī)設(shè)計手冊完成對一個額定起重量為8噸的3節(jié)伸縮式吊臂的設(shè)計，該設(shè)計內(nèi)容主要包括：各節(jié)吊臂尺寸的確立，伸縮液壓缸、鋼絲繩和滑輪及滑輪組的選擇。并用CAD軟件對吊臂進(jìn)行三維零件圖及裝配圖和二維工程圖的繪制，根據(jù)調(diào)研所得吊臂伸縮和變幅速度與時間關(guān)系完成吊臂工作時的運(yùn)動學(xué)仿真。生產(chǎn)的汽車起重機(jī)品種有數(shù)百種，90年代以來，生產(chǎn)，銷售各種噸位的起重機(jī)萬余臺。中國的汽車式起重機(jī)誕生于上世紀(jì)的70年代，經(jīng)過了近40年的發(fā)展，期間有過3次主要的技術(shù)改進(jìn)，分別為70年代引進(jìn)蘇聯(lián)的技術(shù)，80年代引進(jìn)日本的技術(shù)，90年代引進(jìn)德國的技術(shù)。中國汽車式起重機(jī)已經(jīng)大量使用PLC可編程集成控制技術(shù)，帶有總線接口的液壓閥塊，液壓馬達(dá)，油泵等控制和執(zhí)行元件已較為成熟，液壓和電器已實現(xiàn)了緊密的結(jié)合。 國內(nèi)外汽車起重機(jī)的發(fā)展趨勢國外汽車起重機(jī)發(fā)展趨勢為：（1）設(shè)計、制造的計算機(jī)化、自動化。國外起重機(jī)的未來發(fā)展之路是走向?qū)I(yè)化，標(biāo)準(zhǔn)化，和系列化，只有這樣才能最快的制造和裝配出品種多樣化的產(chǎn)品。（2）增大起重力矩。 項目研究的背景和意義目前汽車起重機(jī)主要存在一下幾個問題：（1）汽車起重機(jī)設(shè)計主要以經(jīng)驗設(shè)計為主，缺乏科學(xué)的數(shù)值分析。鑒于這種目的，人們希望將工程領(lǐng)域里廣泛應(yīng)用的有限元分析方法與CAD技術(shù)相集成，共同實現(xiàn)“設(shè)計—評價—再設(shè)計”任務(wù)的自動化，以縮短設(shè)計和分析的循環(huán)周期，增加產(chǎn)品和工程的可靠性，采用優(yōu)化設(shè)計，降低材料的消耗和成本。一般認(rèn)為，大噸位型起重機(jī)能保證好的起重性能，但同時給吊臂的強(qiáng)度、剛度以及整車的穩(wěn)定性帶來了嚴(yán)峻的強(qiáng)度問題。 論文組織結(jié)構(gòu)本文將由緒論開始，介紹本文的研究背景、國內(nèi)外現(xiàn)狀、研究的意義及主要研究內(nèi)容。 本章小結(jié)本章通過介紹國內(nèi)外汽車起重機(jī)發(fā)展概況和趨勢，了解該項目研究的背景，并指出當(dāng)前汽車起重機(jī)存在的主要問題，通過介紹有限元分析的意義，最終得出用ANSYS分析軟件對吊臂進(jìn)行有限元分析的必要性。 汽車起重機(jī)的分類（1）按起重量大小分類起重量312t為小型；1650t為中型；65125t為大型；125t以上為特大型。 汽車起重機(jī)的結(jié)構(gòu)組成起重汽車完成起重工作時，其作業(yè)循環(huán)通常是起吊—回轉(zhuǎn)—卸貨—返回，有時還需作間歇短距離的行駛。（4）行走裝置包括汽車的底盤、汽車駕駛室和支腿裝置等。吊臂的伸縮是利用伸縮液壓缸和鋼絲繩聯(lián)合驅(qū)動的。基礎(chǔ)吊臂下端用軸鉸接在轉(zhuǎn)臺架上，而吊臂中后部由變幅液壓缸鉸接，變幅液壓缸下端用軸也支承在轉(zhuǎn)臺架上?？煞譃橐簤?、油壓機(jī)械和人力驅(qū)動三種。實際上，三節(jié)和三節(jié)以上的伸縮機(jī)構(gòu)，往往是上述幾種伸縮機(jī)構(gòu)的綜合，三節(jié)伸縮時，往往采用一個液壓缸加上滑輪組系統(tǒng)的同步伸縮機(jī)構(gòu)，超過三節(jié)伸縮臂時，常用兩個液壓缸加上滑輪系統(tǒng)的伸縮機(jī)構(gòu)，或采用三個液壓缸的伸縮機(jī)構(gòu)[6]。圖22 三節(jié)伸縮臂原理圖 本章小結(jié)本章內(nèi)容主要講述了汽車起重機(jī)的分類方法，包括按起重量大小、臂架形式、底盤的特點和傳動裝置的形式；其結(jié)構(gòu)組成為起重裝置、回轉(zhuǎn)裝置、傳動裝置和行走裝置；詳細(xì)闡述了起重機(jī)吊臂的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和吊臂的伸縮原理，為汽車起重機(jī)吊臂的設(shè)計打下基礎(chǔ)。（d）最大額定總起重量：起重機(jī)用基本臂處于最小額定幅度，用支腿進(jìn)行起吊的額定總起重量，以此作為起重機(jī)的名義起重量。（c）最小工作幅度：起重臂處于允許的最大仰角時的工作幅度。（4）起升范圍取物裝置向上、向下的垂直移動距離，如圖31所示。（d）基本臂起升高度：基本臂處于允許的最大仰角時，起重鉤升到最高位置，從鉤口中心到支承地面的距離。（7）起升速度在平穩(wěn)運(yùn)動時，起吊物品的垂直位移速度[9]。（d）起重鉤的額定起升(下降)速度：額定鋼絲繩單繩速度除以起升滑輪組倍率得到的值。工作循環(huán)次數(shù)表征起重機(jī)的利用程度，是起重機(jī)分級的基本參數(shù)之一。B—起重機(jī)一年中的工作天數(shù)，取B=300天。表31 幾種不同類型的起重機(jī)的使用等級起重機(jī)類型使用壽命（年）汽車起重機(jī)（通用汽車底盤）10輪胎起重機(jī)和汽車起重機(jī)（專用底盤）起重量（t）小于161116～4012＞40～10013大于10015塔式起重機(jī)小于1010等于和大于1016橋式和門式起重機(jī)工作級別、220履帶起重機(jī)10門座和鐵路起重機(jī)25表32 起重機(jī)利用等級利用等級總的工作循環(huán)次數(shù)N起重機(jī)使用情況利用等級總的工作循環(huán)次數(shù)N起重機(jī)使用情況5經(jīng)常中等的使用1不經(jīng)常繁忙使用不經(jīng)常使用24繁忙的使用經(jīng)常清閑的使用4（2）起重機(jī)的載荷狀態(tài)載荷狀態(tài)是起重機(jī)分級的另一個基本參數(shù)，它表明起重機(jī)的主要機(jī)構(gòu)—起升機(jī)構(gòu)受載的輕重程度。表34 起重機(jī)工作級別的劃分載荷狀態(tài)名義載荷譜系數(shù)利用等級—輕—中—重—特重 汽車起重機(jī)主臂尺寸的確定經(jīng)調(diào)研，得知起重機(jī)吊臂的材料大部分采用高強(qiáng)度合金鋼，主要為16Mn。主臂尺寸的的確定包含以下的的內(nèi)容：；；。主吊臂的最長長度是由基本臂結(jié)構(gòu)長度和外伸長度所組成。得出=6900mm。在此，暫取搭接長度均為1000mm。（3）吊臂截面尺寸確定伸縮吊臂的截面形狀由很多種，主要包括：矩形、正梯形、倒梯形、六邊形、槽形、角鋼組合式等。整個箱形吊臂也可做成頭稍細(xì)，根稍粗的棱錐體狀，但大多采用貼加強(qiáng)板的方法來改變截面的面積特性，在局部高應(yīng)力處采用局部加強(qiáng)板局部加強(qiáng)?？傻贸觯篸=；參見表38，選擇d=45mm。D—缸筒內(nèi)徑D=63mm。即所得缸筒壁厚為17mm。選擇系數(shù)C的確定與機(jī)構(gòu)的工作級別由關(guān)，可通過下式確定。本項目采用雙聯(lián)滑輪組，其最大工作靜拉力S為 （35）式中：即。將式（34）和式（35）所得數(shù)值代入式（33