【正文】 件對吊臂進(jìn)行三維建模。 起重機(jī)械是用來對物料進(jìn)行起重、運(yùn)輸、裝卸和安裝作業(yè)的機(jī)械。起重機(jī)工作時(shí)，各機(jī)構(gòu)經(jīng)常是處于啟動(dòng)，制動(dòng)，正向，反向，等相互交替的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之中。 在公路、橋梁、水利電力等建設(shè)施工中，起重機(jī)的使用范圍更式極為廣泛，無論式裝載設(shè)備器材，吊裝廠房構(gòu)件，安裝電站設(shè)備，調(diào)運(yùn)澆筑混凝土，模板，開挖廢渣及其它建筑材料等均需使用起重機(jī)械，尤其式水電工程施工，不但工程規(guī)模浩大，而且地理?xiàng)l 件特殊，施工季節(jié)性強(qiáng)，工程本身又很復(fù)雜，而且吊裝搬運(yùn)的設(shè)備，建筑材料量大品種多。但是總體來說，中國的汽車式起重機(jī)產(chǎn)業(yè)始終走著自主創(chuàng)新的道路，有著自己清晰的發(fā)展脈絡(luò)，尤其是進(jìn)幾年，中國的汽車式起重機(jī)產(chǎn)業(yè)取得了長足的發(fā)展，雖然與國外相比還有一定的差距，但是這個(gè)差距正在逐漸的縮小。近幾年，中國汽車式起重機(jī)產(chǎn)業(yè)除了一家較小的公司與日本起重機(jī)品牌廠家合資以外，其余廠家一直在追趕國外先進(jìn)水平的進(jìn)程中，一直堅(jiān)持自主的技術(shù)創(chuàng)新道路，基本上沒有整體引進(jìn)國外技術(shù)的做法，也使的中國汽車式起重機(jī)產(chǎn)業(yè)在達(dá)到和接近國際先進(jìn)水平的同時(shí)，在產(chǎn)品技術(shù)上有明顯的中國特質(zhì)。通過先導(dǎo)比例手柄實(shí)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(shí)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。 二〇一三屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（工程機(jī)械）專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 國內(nèi)汽車起重機(jī)發(fā)展趨勢 我國的汽車式起重機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)要想在本領(lǐng)域生存與發(fā)展，需要做的事情還很多，由于市 場需求的增大，也要求生產(chǎn)企業(yè)不斷創(chuàng)新，在保證起重機(jī)性能的基礎(chǔ)上還要不斷開發(fā)出更大噸位的新產(chǎn)品，滿足市場的需求。 （ 2）增大起重力矩。 （ 4）全力打造自己的品牌。 （ 5）開創(chuàng)自我空間占領(lǐng)市場。 XXX： QY16 汽車起重機(jī)工作裝置設(shè)計(jì) 6 汽車起重機(jī)的市場主要集中在東亞、北美和歐洲。 （ 2） 大噸位產(chǎn)品為主，利勃海爾公司占銷售額的 70%～ 80%式 100 噸以上的產(chǎn)品。 （ 2） 多系列生產(chǎn)，中大噸位居多。而生產(chǎn)量則是日本的多田野和藤加最多。 1990 年，日本多田野兼并了德國法恩公司等。 國外汽車起重機(jī)發(fā)展趨勢 （ 1）設(shè)計(jì)、制造的計(jì)算機(jī)化、自動(dòng)化 二〇一三屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（工程機(jī)械）專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 近年來，隨著電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用， 許多國外起重機(jī)制造商從應(yīng)用起重機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)（ CAD），提高 到應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行起重機(jī)的模塊設(shè)計(jì)。 3 ㎜，高于 1mm 的精度需另加定位系統(tǒng)。 起重機(jī)的距離檢測防撞裝置，采用無線電信號型的防撞裝置，防撞系 統(tǒng)由三相系統(tǒng)組成，用來監(jiān)控起重機(jī)前端行使距離，一般首先發(fā)出信號警示，接著將大車車速減小到 50%，最后切斷電機(jī)電源，將大車制動(dòng)。 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 XXX： QY16 汽車起重機(jī)工作裝置設(shè)計(jì) 8 AutoCAD 軟件的介紹 CAD （ Computer Aided Design ）的含義是指計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，是計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域。這些領(lǐng)域中包括建筑、機(jī)械、測繪、電子以及航空航天等。 (3)可以采用多種方式進(jìn)行二次開發(fā)或用戶定制。 通過計(jì)算確定基本參數(shù)，對各節(jié)臂的尺寸進(jìn)行確定，對臂的鉸點(diǎn)進(jìn)行確定?；颈凼瞧鹬貦C(jī)的最主要的部件，它的優(yōu)劣直接關(guān)系到起重機(jī)的性能，所以加大對汽車式起重機(jī)的基本臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究，努力創(chuàng)新和借鑒外國經(jīng)驗(yàn)是當(dāng)務(wù)之急 。伸縮臂、變幅和支腿油路中，均裝有平衡閥和液壓鎖，可以防止發(fā)生墜臂和由于支腿縮回而發(fā)生的翻車事故。 圖 QY16 汽車起重機(jī)外形 圖 汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)示意圖 1可調(diào)式節(jié)流閥 2主操縱閥 3制動(dòng)閥 4回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá) 5伸縮液壓缸 6平衡閥 7變幅液壓缸 8卷筒液壓馬達(dá) 9卷筒制動(dòng)液壓缸 10單項(xiàng)阻尼閥 1 15支腿液壓缸 12穩(wěn)定器液壓缸 13旋閥 14雙向液壓鎖 16主液壓泵 17安全閥 二〇一三屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（工程機(jī)械）專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 18支腿操縱閥 19中心回轉(zhuǎn)接頭 表 QY16 汽車起重機(jī)額定起重量 QY16 汽車起重機(jī)吊臂主要技術(shù)參數(shù) 汽車起重機(jī)的吊臂是起重機(jī)最重要的部分，起重機(jī)是利用吊臂頂端的滑輪組支承卷揚(yáng)鋼絲繩懸掛重物，利用吊臂的長度和傾角的變化改變起升高度和工作半徑。隨著汽車起重機(jī)的發(fā)展，現(xiàn)在大部分的汽車起重機(jī)主吊臂都是箱型結(jié)構(gòu)，只有少部分是桁架結(jié)構(gòu)。 二、汽車起重機(jī)的吊臂伸縮原理 （一）汽車起重機(jī)的吊臂伸縮形式有以下幾種： 順序伸縮機(jī)構(gòu) 伸縮臂的各節(jié)臂以一定的先后次序逐節(jié)伸縮。 （二）汽車起重機(jī)按伸縮機(jī)構(gòu)的技術(shù)分，可以分為無銷全液壓伸縮機(jī)構(gòu)和自動(dòng)插銷式伸縮機(jī)構(gòu)。 多液壓缸加一級繩排的特點(diǎn)是最末一節(jié)伸縮臂采用鋼絲繩伸縮，其它伸縮臂采用多級缸或多個(gè)單級缸或多級缸和單級缸套用等方式直接 用油缸伸縮。 自動(dòng)插銷式伸縮機(jī)構(gòu)采用單缸、互鎖的缸銷和臂銷、精確測長電子技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是重量輕，對整機(jī)穩(wěn)定性的影響最小，伸縮速度較快、吊臂截面變化小、吊重剛度好，但技術(shù)難度大，成本較高，臂長種類少。 (1) 額定起重量 : 汽車起重機(jī)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(zhì)量值，包括取物裝置重量。 (4) 起升高度 : 吊鉤起升到最高位置時(shí)，鉤口中心到支撐地面的距離。 QY16 汽車起重機(jī)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) : QY16 汽車起重機(jī)的工作級別 (1) 起重機(jī)利用等級 起重機(jī)在有效工作期間有一定總工作循環(huán)數(shù)，起重機(jī)作業(yè)的工作循環(huán)是從準(zhǔn)備其吊物品開始到下一次起吊物品為止的過程。參見《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊》不同類型起重機(jī)使用壽命表，如表 所示，可知 Y=12年。 根據(jù)以上計(jì)算所得出的數(shù)據(jù)， Q= 105 (次 ) 參見《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊》起重機(jī)利用等級表，如表 所示，可以選擇起重機(jī)的利用等級為 5U ，起重機(jī)的 使用情況為 ，經(jīng)常中等的使用。 表 起重機(jī)的載荷狀態(tài)及其名義載荷譜系數(shù) QK 載荷狀態(tài) 名義載荷譜系數(shù) 說明 1Q — 輕 很少起升額定載荷，一般起升輕微載荷 2Q — 中 有時(shí)起升額定載荷，一般起升中等載荷 二〇一三屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（工程機(jī)械）專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 3Q — 重 經(jīng)常起升額定載荷，一般起升重載荷 4Q — 特重 頻繁的起升額定載荷 (3) 起重機(jī)工作級別的確定 劃分起重機(jī)的工作級別，是為了對起重機(jī) 金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提供合理的基礎(chǔ)，它能使起重機(jī)勝任它需要完成的工作任務(wù)，起重機(jī)的工作級別是根據(jù)起重機(jī)的利用等級和起重機(jī)的載荷狀態(tài)而確定，根據(jù)《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊》中，起重機(jī)工作級別的劃分，如表 所示，可以確定，此汽車式起重機(jī)的工作級別為 A4。 失穩(wěn)可能發(fā)生在兩個(gè)方面上，或與行駛軌跡平行，或與行駛軌跡垂直這兩種狀態(tài)下的穩(wěn)定性，我們分別稱之為縱向行駛穩(wěn)定性和橫向行駛穩(wěn)定性。主要原因是轉(zhuǎn)彎速度大、半徑小，產(chǎn)生較大離心力，或在橫坡或路面傾斜的道路上行駛時(shí)，速度過快所致。 （ 1）傾覆線 傾覆線是最外側(cè)支腿或輪胎的連線如果起重機(jī)發(fā)生傾翻，一般都是沿臂架所在方向的傾覆線傾翻。一般情況下，后方的穩(wěn)定性大于側(cè)方，側(cè)方的穩(wěn)定性大于前方。 。由于此次設(shè)計(jì)的 QY16 型汽車式起重機(jī)的起升高度為 米，參見表 ，選擇吊臂的節(jié)數(shù)為 4。 式中： H— 基本臂的起升高度， H=。 h— 根部鉸點(diǎn)離地距離，參見徐州重型的 h值，取 h=。即 39。0 m i n 0 1c o s ( ) s i n 1 0 . 8 c o s 5 6 3 1 . 7 3 ( )e l R e e m??? ? ? ? ? ? ? ? （式 ） 得出吊臂根部離鉸點(diǎn)的距離 e=。 將最大起升高度 1H 帶入公式得出主吊臂最大長度 maxl 。4339。2L 39。= L’ = 從而得到外伸長度 ????? aLLLL 39。il +39。39。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(cè)板局部失穩(wěn)，同時(shí)，也是吊臂的間隙變形增大。 ????????? iiii LLaLLLi （式 ） 因此前后兩節(jié)臂有這樣的 acll ii ??? ?0 10 關(guān)系， 由式 帶入 可得， cllall iiii ????? ?? 139。 139。下地板一般做的臂上底板后些，一方面可以使截面中性軸下移，從而減少下底板上的壓縮應(yīng)力，一方面滿足下底板局部應(yīng)力的需要，為了減輕自重，吊臂應(yīng)盡量做成等強(qiáng)度式梁。吊臂下截面做成圓形或其它折線狀（即槽形和六邊形），都是為了提高下底板的抗局部失穩(wěn)的能力，和減小側(cè)板的計(jì)算寬度，這樣一來可以采用更薄的鋼板，而充分利用鋼板的強(qiáng)度，特別在采用高強(qiáng)度鋼材時(shí)。以相同起重能力為條件，以矩形截面為比較標(biāo)準(zhǔn)，將其它截面的截面面積的下降百分比數(shù)（即耗鋼量）列于表 中。吊臂截面尺寸如下圖所示， 二〇一三屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（工程機(jī)械）專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 吊臂截面尺寸示意圖 根據(jù)公式 1l = 2l + 2l ， 四節(jié)的尺寸依次為： 455660、 420600、 3855 350480 （ mm） 表 QY16 汽車起重機(jī)截面尺寸 單位（ mm） L h δ 1 δ2 基本臂端 590 670 6 7 一伸臂端 496 623 6 7 二伸臂端 454 582 5 6 三伸臂端 340 537 5 5 XXX： QY16 汽車起重機(jī)工作裝置設(shè)計(jì) 22 第四章 臂架計(jì)算 載荷的確定和組合 臂架的支撐情況 :根部與回轉(zhuǎn)平臺由水平銷軸聯(lián)接，可以在垂直平面 (變幅平面 )內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。因吊臂可伸縮，可不驗(yàn)算非工作狀態(tài)下的強(qiáng)度。xM 、 39。1 ????? ?? 1211 2)( bZbbxb MbS ???? ??????? yyLxx WMWMAN 39。3 ????? ?? XXX： QY16 汽車起重機(jī)工作裝置設(shè)計(jì) 24 yyLxx WMWMAN 39。時(shí)取 :在吊臂仰角大于 60186。yM ＝ 39。 圖 塊上集中力對下蓋板引起的局部彎曲 )2c o s (1)2c o s (1lo g4131 2????????babapbm???????? 式中 :γ :材料泊桑比 a:導(dǎo)向滑塊中心離側(cè)板中心的距離 P:導(dǎo)向滑塊傳遞的集中力 因?yàn)槭蔷植康?，一?a較小，故可忽略不計(jì)。下蓋板和腹板之間的支承即不是鉸接支承 (簡支 )，也不是固接支承，而是介于兩者之間的彈性嵌固支承。δ：板厚 , b：板寬 22111 )/( bKKcr ?? ???? 2b? ：剪應(yīng)力單獨(dú)作用時(shí)的板局部失穩(wěn)的臨界應(yīng)力。 n:安全系數(shù)，取 。 臨界應(yīng)力： M P abKK crcr 5 5)1 0 0(19 211 ???? ????? ? M P abKK crcr 5 0 3)1 0 0。有可能在承載時(shí)，吊臂的某個(gè)板件喪失穩(wěn)定而發(fā)生局部翹曲變形，退出工作所以需要對翼緣板與腹板的局部穩(wěn)定性進(jìn)行校核。 2K ：薄板穩(wěn)定系數(shù)： 0≤ ? 1 時(shí)： )( ?? ?K 1≤ ? 0 時(shí)： 22 ??? ??K 39。在腹板中 Ф＝σ 4/σ 1， 1Ф 0，由于壓縮應(yīng)力大于拉伸應(yīng)力那一側(cè)腹板比拉伸力大于壓縮應(yīng)力的一側(cè)容易失穩(wěn)，所以校核壓縮應(yīng)力大的一側(cè)。腹板存在拉、壓 及剪切應(yīng)力 。11 ????? ??? kLL iiki ??? oxf :吊臂各節(jié)的側(cè)向間隙所造成的端部撓度 ε :每節(jié)臂搭接處的側(cè)向間隙，ε = oyf :吊臂在變幅平面內(nèi)，各臂節(jié)的底部間隙所造成的端部撓度，因吊臂伸出后由于滑塊的負(fù)間隙造成吊臂上翹可消除間隙變形，故 oyf 可取 0 k:吊臂節(jié)數(shù) k＝ 4 Li:i十 1 節(jié)臂插入 i 節(jié)臂的長度 α i:吊臂長度系數(shù)見圖 Si:截面處的剪力 截面位于吊臂各節(jié)兩端的搭接部分時(shí) Si =H (L1+ L1+1+… + Lk )/ Li*。xM ＝ 39。4 ????? ?? hzhyh MbH ??? ??????? 22 式中 : N?? :為截面上的軸向壓力，α在吊臂仰角 45186。2 ????? ?? 2212 2)( bzbbxb MbS ???? ??????? yyLxx WMWMAN 39。則該截面上的壓、拉應(yīng)力及剪應(yīng)力 :