【正文】 主吊臂的最長(zhǎng)長(zhǎng)度 是由基本臂結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度和外伸長(zhǎng)度 所組成。2h2h ——為起重機(jī)汽車(chē)底盤(pán)的高度， =。 39。即 =56176。由于 此項(xiàng)數(shù)值較小，所以在計(jì)算01()cose??時(shí)可以不計(jì)。即： （）??01()()sin(). m????????從而得出 =。設(shè) 是鉸點(diǎn) O 至基本臂截面中0e心線距離，設(shè)下標(biāo) i 表示不同位置的 值的序號(hào)（i=1，2，…，n）當(dāng)?shù)?i 個(gè) 值為0e 0e時(shí)，鉸點(diǎn) O 的位置為 。17 / 43圖 臂架截面尺寸圖根據(jù)公式 = + ， 四節(jié)的尺寸依次為：1l2l2l455660、420600、3855350480 （ mm）見(jiàn)圖 4 伸縮臂設(shè)計(jì)計(jì)算 起重機(jī)伸縮臂尺寸的確定此次設(shè)計(jì)的 50 噸汽車(chē)式起重機(jī)的起升高度為 38 米，臂架材料選用 HG6O。QAY50 全地面起重機(jī)的舉升臂主體材料為合金結(jié)構(gòu)鋼適當(dāng)?shù)倪x取 16Mn 進(jìn)行加固。這樣以來(lái)可以采用更薄鋼板，而充分利用鋼板的厚度，特別在采用高強(qiáng)度鋼材時(shí)。確定 U 型為較合理的形狀。具體到每節(jié)臂的優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題，我們考慮兩個(gè)非常重要的工況:基本臂工況和全伸臂工況。其高寬比在 ~范圍之內(nèi)。為了提高起重作業(yè)性能，減輕自重，起重臂截面形狀采用“U”形截面。但在材料確定的條件下，只能改進(jìn)吊臂的形狀，也就是吊臂截面的形狀，來(lái)改進(jìn)吊臂的性能。因此，在滿足各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)的前提下，采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡可能降低吊臂自重，尤其對(duì)大噸位起重機(jī)具有十分重要的意義。目前，橢圓形起重臂的技術(shù)代表最高水平，其優(yōu)勢(shì)很明顯，由于不需采用加筋，因而每節(jié)臂截面的變化很小，有利于減輕起重臂的重量，提高起重機(jī)的起重能力。DEMAG 也使用橢圓形吊臂截面形式。前后滑塊均支承在四角處，伸縮臂各板不產(chǎn)生局部彎曲，且能較好地傳遞扭矩與橫向力，因此這兩種截面形式的伸縮臂能較好的發(fā)揮材料機(jī)械性能，減輕結(jié)構(gòu)自重。梯形截面的扭轉(zhuǎn)剛度和橫向剛度均較矩形截面大，但是，這種截面的下翼緣板寬，對(duì)局部穩(wěn)定不利，材料性能得不到充分發(fā)揮，且需設(shè)側(cè)15 / 43向支承裝置，這是梯形截面的缺點(diǎn)。以下是目前伸縮式吊臂常見(jiàn)的截面形式(如圖 所示): .歸納起來(lái)，伸縮臂可以制成幾種典型箱形截面:矩形、梯形、倒置梯形、五邊形、六邊形、八邊形、大圓角矩形以及橢圓形截面等。即，用一個(gè)液壓缸加兩個(gè)滑輪組的伸縮方式。在現(xiàn)實(shí)中，三節(jié)伸縮臂或三節(jié)以上的伸縮機(jī)構(gòu)，往往式上述幾種伸縮機(jī)構(gòu)的中和，而很少單獨(dú)采用某一種伸縮機(jī)構(gòu)。（1）順序伸縮：指吊臂在伸縮過(guò)程中，各節(jié)伸縮臂必須按一定先后順序，完成伸縮動(dòng)作。采用液壓驅(qū)動(dòng)時(shí)，執(zhí)行元件選用液壓油缸，利用缸體和活塞桿的相對(duì)運(yùn)動(dòng)推動(dòng)，推動(dòng)下節(jié)臂的伸縮，在設(shè)計(jì)三節(jié)臂伸縮機(jī)構(gòu)時(shí)，為了減輕重量，還可以利用吊臂之間的伸縮比例，采用鋼絲繩和滑輪組實(shí)現(xiàn)第三節(jié)臂的伸縮，以實(shí)現(xiàn)第三節(jié)臂的伸縮，這就形成了液壓機(jī)械驅(qū)動(dòng)。maxQ1Q此次設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際情況及汽車(chē)式起重機(jī)實(shí)際的使用情況， ，可根據(jù)表 選擇=，即很少吊起額定載荷，一般起吊輕載荷。 T—起重機(jī)一個(gè)工作循環(huán)的時(shí)間，設(shè)定為 T=300 秒。工作循環(huán)次數(shù)除了可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，還可根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算： （）5360B3601()30Q= ??????年 （ 天 ） 8（ 小 時(shí) ） （ 次 ）（ 秒 ）式中 : Y—起重機(jī)的使用壽命以年計(jì)算，與起重機(jī)的類型、用途、環(huán)境、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)因素有關(guān)。m。參見(jiàn)表 1，Q=50t，R=3m,此次設(shè)計(jì)的汽車(chē)式起重機(jī)的起重力矩為 M=QR=503=150t汽車(chē)式起重機(jī)的幅度 R 如圖 所示。圖 所示為汽車(chē)起重機(jī)起升高度圖9 / 43圖 汽車(chē)起重機(jī)起升高度圖 （3）幅度旋轉(zhuǎn)臂架式起重機(jī)處于水平位置時(shí)，回轉(zhuǎn)中心線與取物裝置中心線垂直之間的水平距離稱為幅度（R） 。汽車(chē)式起重機(jī)起升高度的選擇按作業(yè)要求而定。（2）起升高度起升高度是指從地面或軌道頂面至取物裝置最高起生位置的鉛垂距離（吊鉤取取鉤環(huán)中心） ，單位為米。起重機(jī)吊重行使時(shí)，起重臂必須前置。所謂額定起重量是指起重機(jī)在各種工況下安全作業(yè)所容許的起吊重物的最大質(zhì)量的值，它是隨著幅度的加大而減小的。2 QAY50 汽車(chē)起重機(jī)主要技術(shù)參數(shù)和工作級(jí)別 QAY50 起重機(jī)主要技術(shù)參數(shù)起重機(jī)的技術(shù)參數(shù)表征起重機(jī)的作業(yè)能力，汽車(chē)式起重機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)包括起重量、起升高度、幅度、起重力矩等。起重機(jī)通過(guò)臂架直接吊載，實(shí)現(xiàn)大的作業(yè)高度與幅度。由于此技術(shù)對(duì)于電液的要求較高，尤其是在自動(dòng)伸縮的 PLC 控制和伸縮系統(tǒng)的液壓回路的設(shè)計(jì)上，國(guó)內(nèi)企業(yè)的技術(shù)還不是太成熟，可靠性還不是太高，還有較長(zhǎng)的路去走。缸銷(xiāo)則都布置在伸縮機(jī)構(gòu)的側(cè)方。 單缸插銷(xiāo)系統(tǒng)單缸插銷(xiāo)式伸縮臂技術(shù)是典型的機(jī)、電、為例，作為伸縮臂伸縮的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要由（見(jiàn)圖）1．伸縮缸、2．拔銷(xiāo)機(jī)構(gòu)、3．缸銷(xiāo)等組成，為保證伸縮臂伸縮過(guò)程的安全性、可靠性，該機(jī)構(gòu)采用內(nèi)置式互鎖系統(tǒng)即在伸縮油缸上裝的彈簧驅(qū)動(dòng)缸銷(xiāo)銷(xiāo)定伸縮臂后，才機(jī)械釋放該節(jié)臂和其他節(jié)臂的連接。北起、泰起、錦重等廠家采用第一種伸縮機(jī)構(gòu)（多個(gè)單級(jí)缸加一級(jí)繩排） ，但由于技術(shù)落后，第二缸、第三缸的進(jìn)回油依靠軟管卷筒輸送。DEMAG 和 TADANO 部分產(chǎn)品采用第一種伸縮機(jī)構(gòu)，這種伸縮機(jī)構(gòu)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(jí)缸或多個(gè)單級(jí)缸或多級(jí)缸和單級(jí)缸套用等方式直接用液壓缸伸縮。表 國(guó)外主要起重機(jī)制造廠商選用的吊臂截面形式及特點(diǎn)公司 截面形式 截面特點(diǎn) Grove Gottwald σc=700Mpa 調(diào)制合金鋼，八角形壓型后焊接 五邊形， “V”型底部突緣，重量輕而堅(jiān)固，受壓穩(wěn)定性好，側(cè)向移動(dòng)小KATOσ1=700Mpa，高強(qiáng)鋼，焊接工藝先進(jìn)Liebherr兩塊不同厚度板壓制成大圓角槽形，在中線拼焊，受力合理高強(qiáng)鋼四角鋼加固，側(cè)板較薄，大強(qiáng)度/重量比，吊臂垂直于側(cè)向繞度較小6 / 43 伸縮臂機(jī)構(gòu)形式介紹 繩排系統(tǒng) 繩排系統(tǒng)在中國(guó)已經(jīng)應(yīng)用的比較成熟，也是一種歷史比較悠久的技術(shù)。5 / 43高強(qiáng)度鋼四板拼焊，腹板薄，制有大量密集重孔，孔邊鑲固，孔之間加筋，自重輕，承載力大，垂直方向及側(cè)向繞度小輪式起重機(jī)的伸縮式吊臂是一個(gè)雙向壓彎構(gòu)件，除受有整體強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的約束外，主要受局部穩(wěn)定性約束，因此把伸縮臂制成為箱形截面是合理的。GROVE 和 TADANO 采用大圓弧六邊形截面，根據(jù)需要，腹板上設(shè)計(jì)橫向和縱向加強(qiáng)筋，提高腹板的抗屈曲能力。西方發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn) 50 噸以上的中、大噸位輪式起重機(jī)時(shí)，普遍采用單缸插銷(xiāo)形式的伸縮機(jī)構(gòu)。因此，伸縮臂的性能對(duì)大噸位輪式起重機(jī)在大幅度、高起升高度情況下性能的影響至關(guān)重要，而伸縮臂的關(guān)鍵技術(shù)在于伸縮機(jī)構(gòu)的形式和臂架截面形式。在起重機(jī)行業(yè)內(nèi)，國(guó)外的大型汽車(chē)起重機(jī)的發(fā)展比我國(guó)迅速，在技術(shù)和運(yùn)用上已相4 / 43當(dāng)成熟，目前國(guó)際市場(chǎng)對(duì)汽車(chē)起重機(jī)的需求在不斷增加，從而使國(guó)外各大汽車(chē)式起重機(jī)制企業(yè)在生產(chǎn)中更多的應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)，機(jī)械自動(dòng)化和自動(dòng)化設(shè)備，這對(duì)起重機(jī)行業(yè)的發(fā)展造成了很大的影響。市場(chǎng)總的趨勢(shì)式供大于求，面對(duì)激烈競(jìng)爭(zhēng)，國(guó)外各大公司除了紛紛增加投資、擴(kuò)大生產(chǎn)、提高自身的競(jìng)爭(zhēng)能力外，還通過(guò)聯(lián)合或兼并來(lái)提高在國(guó)際市場(chǎng)的份額。東亞約占銷(xiāo)售量的 40%，北美和歐洲各約占 20%。這都為中國(guó)汽車(chē)式起重機(jī)行業(yè)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。 當(dāng)前我國(guó)新一代汽車(chē)起重機(jī)產(chǎn)品，起重作業(yè)的操作方式，大面積應(yīng)用先導(dǎo)比例控制，具有良好的微調(diào)性能和精控性能，操作力小，不易疲勞。 許多專家認(rèn)為，高速發(fā)展的市場(chǎng)，是中國(guó)汽車(chē)式起重機(jī)產(chǎn)業(yè)各個(gè)廠商有利的技術(shù)創(chuàng)新基礎(chǔ)和環(huán)境。1 緒論 國(guó)內(nèi)外汽車(chē)起重機(jī)發(fā)展概況及趨勢(shì) 國(guó)內(nèi)汽車(chē)起重機(jī)發(fā)展概況及趨勢(shì)中國(guó)的汽車(chē)式起重機(jī)誕生于上世紀(jì)的 10 年代，經(jīng)過(guò)了近 30 年的發(fā)展，期間有過(guò) 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(guó)的技術(shù)。目前伸縮臂機(jī)構(gòu)有兩種形式，繩排系統(tǒng)和單缸插銷(xiāo)式。 Structure of boom ；ansys2 / 43前言近年來(lái)，隨著社會(huì)的發(fā)展，社會(huì)生活中對(duì)起重機(jī)的需求越來(lái)越大，但是，與國(guó)外汽車(chē)起重機(jī)相比，國(guó)外汽車(chē)起重機(jī)技術(shù)得到了飛速發(fā)展，所以國(guó)內(nèi)起重機(jī)的研發(fā)越來(lái)越緊迫。本文主要根據(jù) QAY50 噸汽車(chē)起重機(jī)工作要求來(lái)確定伸縮機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)方案，進(jìn)而采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法對(duì)主臂的三鉸點(diǎn)、主臂的長(zhǎng)度、及每節(jié)臂的長(zhǎng)度、臂架的結(jié)構(gòu)、液壓缸尺寸進(jìn)行確定，對(duì)臂架進(jìn)行受力分析，利用有限元對(duì)臂架進(jìn)行分析。（請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“√” ） 目 錄前言……………………………………………………………………… 1摘要……………………………………………………………………… 2 1 緒論 .........................................................................................................................2 國(guó)內(nèi)外汽車(chē)起重機(jī)發(fā)展概況及趨勢(shì) .................................................................2 伸縮臂結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀 .........................................................................................4 伸縮臂機(jī)構(gòu)形式介紹 .........................................................................................6 本課題內(nèi)容及重要意義 .....................................................................................72 QAY50 汽車(chē)起重機(jī)主要技術(shù)參數(shù)和工作級(jí)別 ............................................7 QAY50 起重機(jī)主要技術(shù)參數(shù) .............................................................................7 QAY50 汽車(chē)起重機(jī)的工作級(jí)別 .........................................................................93 伸縮臂傳動(dòng)方案和臂架截面的確定 ............................................................12 伸縮臂傳動(dòng)方案的確定 ...................................................................................12 伸縮臂架截面的確定 .......................................................................................144 伸縮臂設(shè)計(jì)計(jì)算 .................................................................................................17 起重機(jī)伸縮臂尺寸的確定 .......................................17 臂架伸縮液壓缸的計(jì)算及選擇 ...................................22 伸縮臂受力計(jì)算 ...............................................255 伸縮臂有限元分析 ............................................................................................31 伸縮吊臂有限元模型建立 .......................................32 計(jì)算結(jié)果與分析 ...............................................34總結(jié) ..........................................................................................................37致謝 ..........................................................................................................38參考文獻(xiàn) ..................................................................................................391 / 43汽車(chē)起重機(jī)伸縮臂系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 生：肖文濤指導(dǎo)老師：譚宗柒三峽大學(xué)機(jī)械與材料學(xué)院摘 要：臂架是起重機(jī)的主要承載構(gòu)件。 學(xué)位論文作者簽名： 日 期： 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