【正文】 部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)進行檢索‘可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編學位論文。 畢業(yè)設計（論文）題目 汽車起重機伸縮臂系統(tǒng)設計 學生姓名 肖文濤 學號 2022105334 專業(yè) 機械設計制造及自動化 班級 20221052 指導教師 譚宗柒 評閱教師 完成日期 2022 年 月 日三峽大學學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學士學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果，對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確方式標明。本學位論文屬于：保密□，在 年解密后適用本書授權。臂架的強度決定了最大起重量時整機起重性能，其自重直接影響整機傾覆穩(wěn)定性，因而臂架結構設計的優(yōu)劣，將直接影響整機的性能，如整機重量、整機重心高度和整機穩(wěn)定性等。 Material Engineering, China Three Ges University)Abstract：Boom is the main host of crane ponents. Directly through the jib crane hanging load, to achieve great height and range operations. Arm strength determines the maximum time from the weight lifting machine performance, its weight directly affect the machine overturning stability, structural design and therefore merits of boom, will directly affect the overall performance, such as the weight of the whole machine center of gravity height and machine stability. Thus, to ensure safe working conditions of boom to minimize the weight of boom, which improves overall quality and economy of great practical significance. Mainly based on XCMG truck crane 50 tons of requests to determine the structure and transmission expansion program, and then using the traditional design method is the main arm of the three nodes, the main arm length, arm length, and each section, Boom structure, determine the size of hydraulic cylinders.Keywords：Telescopic boom。因此汽車起重機的伸縮臂架設計技術被作為目前汽車起重機急需解決的主要關鍵技術之一。此技術的優(yōu)點是臂長變化容易、工作臂長種類多、可以帶載伸縮、實用性很強，缺點是自重重、對整機穩(wěn)定性的影響較大。而且我國目前在中小噸位的汽車式起重機的性能已經(jīng)完好，能夠滿足現(xiàn)實生產(chǎn)的要求。中國汽車式起重機已經(jīng)大量使用 PLC 可編程集成控制技術，帶有總線接口的液壓閥塊，液壓馬達，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)了緊密的結合。部分大型汽車式起重機還在伸縮臂上使用了單缸插銷的伸縮技術，通過液壓銷作用，以單個液壓油缸可完成多節(jié)伸臂的運動，并達到各種工況的程度控制和自動伸縮，改變了以往能不油缸加內(nèi)部繩排的作業(yè)方式，使起重機相對更輕，拓展了起重機向更高工作高度發(fā)展的空間。生產(chǎn)的汽車起重機品種有數(shù)百種，90 年代以來，生產(chǎn)，銷售各種噸位的起重機萬余臺。 目前，世界汽車起重機的生產(chǎn)，從技術上講，德國利勃海爾公司略占優(yōu)勢，但從企業(yè)規(guī)模上講，美國格魯公司居世界首位。1987 年，德國克虜伯公司收購了格的瓦爾德公司，稱為當時德國最大的起重機公司，但該公司 1995 年又被美國格魯夫公司收購。國外的制造企業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)達到規(guī)?；纳a(chǎn)，技術含量比較高，而且液壓技術和電子技術在汽車起重機的設計中也已廣泛的應用，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的繼續(xù)發(fā)展占有了更大的優(yōu)勢。該伸縮機構的特點是最末一、二節(jié)伸縮臂采用鋼絲繩伸縮，其它伸縮臂用油缸伸縮，因而最末節(jié)伸縮臂的截面變化較大，大大降低了起重機在大幅度下的起重性能。從 B~aChina2022 年博覽會上可以看出，橢圓形伸縮臂、單缸插銷式伸縮機構、自動伸縮臂系統(tǒng)構成了以德國利勃海爾(UEBHERR)代表的西方先進伸縮臂技術的核心，代表當前世界最高水平，是輪式起重機伸縮臂技術的發(fā)展方向。目前國內(nèi)僅徐工集團徐州重型機械廠一家推出QAY1QAY160、QAY200、QAY2QAY300 五種噸位單缸插銷式伸縮臂技術的全地面起重機，并采用進口高強度鋼板，雙缸加雙繩排的伸縮機構，在吊臂伸縮時，臂節(jié)之間有寬大的滑塊，保證了主臂的同心度，使重量和受力較好的傳遞，增大起重能力。目前，利勃海爾推出的橢圓形截面是全地面起重機針對不同機型，它所設計的截面形狀也有一定的差異?，F(xiàn)在在 100 噸以下的起重機上應用的比較廣泛，其原理如圖，就是簡單的滑輪原理。在過去，徐重、浦沅、長起跟隨 LIEBHERR 技術多年，普遍使用第二種伸縮機構，使用單缸或雙缸加繩排實現(xiàn)四節(jié)或五節(jié)臂的伸縮。其局限性在于最末一、二節(jié)伸縮臂采用鋼絲繩伸縮，其它伸縮臂用油缸伸縮，因而最末伸縮臂的截面變化較大，大大降低了起重機在大幅度下的起重性能；同時，對于大噸位的起重機，對鋼絲繩的要求也非常高，符合要求鋼絲繩非常難加工。利勃海爾將拔銷裝置置于伸縮機構上方，其優(yōu)點是結構簡單，自鎖性強，便于實現(xiàn)；格魯夫GROVE、德馬格（DEMAG） 、多田野（TADANOamp。 此技術采用單缸、互鎖的缸銷和臂銷、精確測長電子技術，優(yōu)點是重量最輕，對整機穩(wěn)定性的影響最小，但技術難度大、成本較高、臂長種類少、7 / 43伸縮時間長、臂長變化時麻煩。但是，與國外汽車式起重機相比，國外汽車式起重機技術得到了飛速發(fā)展，為了降低整機成本，提高性能，整機質(zhì)量越來越小，在起重性能相同的情況下，自重約比十年前降低了２０％左右，由于車輛自重的減小，使車輛采用盡可能少的軸數(shù)（尤其是大噸位起重機） ，這樣，大大簡化了車輛的結構，成本降低，同時提高了起重機的作業(yè)能力及使用經(jīng)濟性，所以，同等噸位的銷售價較前十年有大幅下降，對中國國內(nèi)市場造成了很大沖擊，因此，對我國的汽車式起重機的生產(chǎn)者來說是一個嚴峻的考驗。所以要在保證臂架安全工作的條件下盡量減輕臂架的重量，這對提高整機質(zhì)量和經(jīng)濟性具有很大的現(xiàn)實意義。（1）起重量 起重機起吊重物的質(zhì)量稱為起重量，通常以 Q 表示，單位為 kg 或 t。8 / 43汽車式起重機的額定起重量隨著吊臂的方位（側方、后方、前方三個基本作業(yè)方位）不同而有所變化。 如上所術，由于汽車式起重機的各種工況比較復雜，考慮的因素較多，額定起重量不只一個時，通常稱額定起重量為最大起重量。此時總起升高度 H 為軌面以上的起升高度h2 和 軌面以下的下放深度 h3 之和，H=h2+h3。汽車式起重機的最大起升高度的確定是根據(jù)起重機作業(yè)要求和起重機總體設計的合理性綜合考慮。在臂架變幅平面內(nèi)起重機機體的最外邊至取物中心鉛垂線之間的距離稱為有效幅度，有效幅度可為正值或副值。（4）起重力矩起重力矩是臂架類起重機主要技術數(shù)據(jù)之一，它等于額定起重量 Q 和其相對應的工作幅度 R 的乘積，即 M=QR，起重力矩一般用 t同時參見表 1 可知，基本臂起重力矩為 150 t工作循環(huán)次數(shù)表征起重機的利用程度，是起重10 / 43機分級的基本參數(shù)之一。 B—起重機一年中的工作天數(shù)，取 B=300 天。5U表 起重機利用等級利用等級總的工作循環(huán)次數(shù) N起重機使用情況利用等級總的工作循環(huán)次數(shù) N起重機使用情況0 410?5U5 10?經(jīng)常中等的使用1U 4 61 5不經(jīng)常繁忙使用2 410?不經(jīng)常使用 72 50?3 5 8U4 1繁忙的使用4 經(jīng)常清閑的使用94 5 表 幾種不同類型的起重機的使用等級起重機類型 使用壽命（年）汽車起重機（通用汽車底盤） 1011 / 43小于 16 1116～40 12＞40～100 13輪胎起重機和汽車起重機（專用底盤）大于 100 15小于 10 10塔式起重機起重量（t）等于和大于1011A2 、34525橋式和門式起重機工作級別、6720履帶起重機 10門座和鐵路起重機 25(2) 起重機的載荷狀態(tài)載荷狀態(tài)是起重機分級的另一個基本參數(shù)，它表明起重機的主要機構—起升機構受載的輕重程度。表 起重機工作級別的劃分利用等級載荷狀態(tài) 名義載荷譜系數(shù) QK0U1234U5678U9— AAA— 12345678—— 2A345A678A3 伸縮臂傳動方案和臂架截面的確定 伸縮臂傳動方案的確定主臂的伸縮機構很多，可以從兩種角度進行分類，即按驅(qū)動形式的不同，以及各節(jié)臂間的伸縮次序關系不同進行分類。這幾種方法往往在小于等于三節(jié)臂的情況下使用。13 / 43（3）獨立伸縮：指吊臂在伸縮過程中，各節(jié)臂均能獨立進行伸縮。超過三節(jié)臂時，常用兩個液壓缸加一個滑輪組的伸縮機構，或采用三個液壓缸的伸縮機構，五節(jié)臂時為兩個液壓缸加兩個滑輪組，或最后一節(jié)的伸縮可用手動的或簡單的插銷式伸縮機構。基 本 臂 二 節(jié) 臂 三 節(jié) 臂 四 節(jié) 臂液 壓 缸14 / 43 伸縮臂架截面的確定 伸縮臂架的截面形式分類伸縮臂是受彎為主的雙向壓彎構件，除受有整體強度、剛度、穩(wěn)定性的約束限制外，主要受局部穩(wěn)定性約束。與其他截面形式相比，矩形截面的制造工藝簡單，具有較好的抗彎能力和抗扭剛度，因此，中、小噸位輪式起重機的伸縮臂通常都采用這一形式，但是這種截面沒有充分發(fā)揮材料的承載能力，為了使伸縮臂各節(jié)之間能很好地傳遞扭矩和橫向力，需設附加支承。梯形和倒置梯形截面的伸縮臂通常用于大噸位的輪式起重機。制造這兩種截面形式的吊臂，需要大型軋床，但是隨著工業(yè)的發(fā)展，這兩種形式的吊臂應用會逐漸增多。KATO 采用四邊形截面，也采用加勁筋解決腹板的抗屈曲能力。 。因此我從這個角度來確定吊臂截面，下面是我確定截面為 U 型截面的過程。根據(jù)吊臂材料的發(fā)展趨勢，在最近幾年內(nèi)，材料強度級別的提高將受到限制，更高強度級別的材料將很難面世，U形吊臂技術將是最近幾年內(nèi)的最高水平。作為吊臂來說，總希望在不發(fā)生局部失穩(wěn)的前提下，壁厚設計得薄一點，截面設計大一些。有的為了減輕重量也可在側板上開大孔，并卷邊加強。U 型的截面最危險處為四角焊縫處，該處應力最大，也是最易產(chǎn)生應力集中的地方。U 型側板的上半部拉應力較大，提高了側板的穩(wěn)定系數(shù)。吊臂不同部位可以采用不同強度的鋼材，以充分發(fā)揮鋼材作用，如上蓋板才高強度，下蓋板采用普通鋼。在選取材料時應遵循性價比最高選擇，以優(yōu)化減輕臂架重量為最終目的。主臂尺寸的的確定包含以下的的內(nèi)容：一、 吊臂根部鉸點位置的確定，二、吊臂各節(jié)尺寸的確定，三、變幅液壓缸鉸點的確定，四、臂架的受力計算和分析，五、伸縮臂結構的校核。i0e），（ ii18 / 43則： 2i02i1i heh???? Rsinecosl 21i02i ????）（ 圖 三鉸點有關尺寸圖吊臂根部鉸點的位置與吊臂長度，起升高度和幅度有關。b—吊頭距滑輪組的最短距離，b=?！醣垩鼋?，其值小于最大仰角 =80176。 39。所以取距離 e=。maxl （）??101max()()sin() ?????????式中：H1—最長主臂作業(yè)長度， =38m。 39。339。23ll?234長度，在計算時取同一數(shù)值（a= 米） 。l即 =+（41） 39。通常搭接長度應該短些，以減輕吊臂重量。39。i39。il20 / 43 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=。i1il? 將上述兩式代入式（） ，可得。1il?i已知， = = ， = = ，從上式可知，后一節(jié)的搭接長度，臂前一節(jié)的搭接長39。il1? 此次設計共有 4 節(jié)臂，其最后一節(jié)的搭接長度為 使其等于 1/5 的外伸長度，現(xiàn)在5l和 已經(jīng)得出，則根據(jù)式（） ，吊臂的各節(jié)搭接長度和結構長度分別為，maxl0= +（ca）=（m） = +（ca）=（m）4l 04l= +2（ca）=（m） = +2（ca）=（m）3 3l= +3（ca）=（m） = +3（ca）=（m）2l 02= +4（ca）=（m） = +4（ca）=（m）1 1l各節(jié)臂長度尺寸的驗算 計算的基本臂工作長度 必須滿足