【正文】 車起重機(jī)的品種和產(chǎn)量都有很大發(fā)展。我國主要工程起重機(jī)生產(chǎn)廠的產(chǎn)品多是液壓起重機(jī)，包括3t、5t、8t、12t、20t、65t、80t、125t等噸級(jí)的伸縮臂式液壓起重機(jī)。目前國外普遍使用10～40t級(jí)的工程起重機(jī)。一些國家對(duì)工程起重機(jī)制訂了國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了起重量系列。如設(shè)計(jì)系列化吊臂，小起重量起重機(jī)的主臂可作為大起重量起重機(jī)的副臂；小起重量液壓起重機(jī)基本臂可作為打起重量起重機(jī)的二節(jié)臂等。有的還設(shè)計(jì)成用于建筑基礎(chǔ)工程中，如鉆孔裝置等。為了防止起重機(jī)超載以致傾翻，近年來研制了電子式起重力矩限制器。汽車起重機(jī)最初是以誕生于1869年的蒸汽軌道式起重機(jī)發(fā)展而來的，經(jīng)歷了軌道式、實(shí)心輪胎式、充氣輪胎式的發(fā)展變化過程。隨著60年代中期液壓技術(shù)的發(fā)展，液壓伸縮臂輪式起重機(jī)得到迅速發(fā)展。全路面起重機(jī)綜合了汽車起重機(jī)高速行駛和越野輪胎起重機(jī)吊重行走及高通過性的特點(diǎn)，在近20多年得到很大發(fā)展。亞洲約占世界年銷售臺(tái)數(shù)的40%，北美和歐洲各占20%，世界其它地區(qū)占20%。在美國市場上，越野輪胎起重機(jī)占主導(dǎo)地位，約占市場份額的65%，其次是工業(yè)輪胎起重機(jī)和汽車起重機(jī)，全路面起重機(jī)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(jī)生產(chǎn)國，也是全路面起重機(jī)的發(fā)源地，多年來他在開發(fā)大型、特大型輪式起重機(jī)方面一直處于領(lǐng)先地位。電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)硬件設(shè)備性能得以提高，各種硬件設(shè)備不僅已形成了產(chǎn)品，而且己成為CAD的一般配置。 有限元設(shè)計(jì)是根據(jù)變分原理求解數(shù)學(xué)、物理問題的一種數(shù)值計(jì)算方法。國外近年來在起重機(jī)設(shè)計(jì)中采用了動(dòng)態(tài)仿真設(shè)計(jì)的新方法，即用計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)在各種工況下承受載荷進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)隨時(shí)間變化過程的仿真模擬，得到仿真輸出參數(shù)和結(jié)果，以此來估計(jì)和推斷實(shí)際運(yùn)行的各種數(shù)據(jù)，并在對(duì)起重機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析計(jì)算時(shí)采用。我國對(duì)于汽車起重機(jī)發(fā)展?jié)摿ο喈?dāng)看好。這種結(jié)構(gòu)在滿足強(qiáng)度要求的同時(shí)減輕了重量，提高起重性能，使材料的機(jī)械性能得到進(jìn)一步利用。軟件要有良好的通用型，己適應(yīng)其他噸位產(chǎn)品的開發(fā)。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。 QY16U型汽車起重機(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) : 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(jì)算時(shí)取同一數(shù)值a=若假設(shè)為臂頭中心離基本臂端面的距離，則基本臂結(jié)構(gòu)長度加上即為基本臂的工作長度而= = =+= 10+=31解得L39。 各節(jié)伸縮臂插入前一節(jié)都留有一段距離c，這是結(jié)構(gòu)上的需要，在此距離內(nèi)要設(shè)置伸縮油缸的鉸支座和其它的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其大小視情況而定，在此次設(shè)計(jì)中選擇c=。③ 獨(dú)立伸縮:各節(jié)臂均能獨(dú)立進(jìn)行伸縮。但是除了伸縮的開始和終了，在其它位置上，當(dāng)臂長相等時(shí)，同步伸縮的臂架重心距回轉(zhuǎn)中心較近，所以相同的臂架，如果采用同步伸縮，在中長臂時(shí)，起重性能可以提高，如圖31。圖 33 四節(jié)臂的同步伸縮方式 伸縮臂截面形式的分析比較及選擇伸縮式吊臂多數(shù)制成矩形截面的箱形結(jié)構(gòu)，箱形結(jié)構(gòu)內(nèi)裝有伸縮油缸，吊臂根部與轉(zhuǎn)臺(tái)鉸接，靠近吊臂根部裝有變幅油缸，在吊臂的每個(gè)外節(jié)段內(nèi)裝有支承內(nèi)節(jié)段的滾子或滑塊支座。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與抗扭剛度，因此，中、小噸位輪式起重機(jī)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，以及為了使伸縮臂各節(jié)間能很好地傳遞扭矩和橫向力，需設(shè)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(jī)。制造這兩種截面形式的吊臂，需要大型壓床，但是隨著工業(yè)的發(fā)展，這兩種形式吊臂的應(yīng)用會(huì)逐漸增多。⑧ U型截面所具備的性能與橢圓形截面相似，承壓能力僅次于橢圓形，但其制造工藝要比前者簡單許多，而且經(jīng)濟(jì)造價(jià)也低于前者。作用在臂架上的載荷:自重、吊重、慣性力、風(fēng)力等。載荷組合情況:自重+考慮動(dòng)載系數(shù)的吊重+吊臂切向水平慣性力+吊重偏載引起的水平力(包括風(fēng)力)。截面在吊臂各節(jié)中部時(shí)為Si =H)、:分別為上蓋板、下蓋板、腹板剪應(yīng)力H:臂架端部的橫向力Li:各節(jié)臂外伸長度Li*:該截面處搭接長度Ω:臂架截面板中心線所包容的面積圖36 吊臂長度系數(shù)計(jì)算圖在臂架的導(dǎo)向滑塊處和上下蓋板的邊棱附近產(chǎn)生附加的局部彎曲縱向應(yīng)力(圖37 )可用半經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。下蓋板承受線性分布的壓應(yīng)力及剪切應(yīng)力。：正應(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)。臨界應(yīng)力：使用應(yīng)力：復(fù)合臨界應(yīng)力：局部穩(wěn)定性許用應(yīng)力：局部穩(wěn)定性驗(yàn)算：計(jì)算結(jié)果表明截面處穩(wěn)定性通過其他伸縮臂腹板及翼緣板均通過穩(wěn)定性的校核。SolidWorks 不僅提供如此強(qiáng)大的功能，同時(shí)對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來說，操作簡單方便、易學(xué)易用。使用SolidWorks ，用戶能在比較短的時(shí)間內(nèi)完成更多的工作，能夠更快地將高質(zhì)量的產(chǎn)品投放市場。 Solidworks在本設(shè)計(jì)中的作用運(yùn)用Solidworks軟件進(jìn)行三維實(shí)體設(shè)計(jì)，主要是分析吊臂設(shè)計(jì)過程中的配合問題，防止各臂之間出現(xiàn)裝配沖突，或者空隙過大造成應(yīng)力不均。各節(jié)臂之間可以相對(duì)滑動(dòng)，靠它們搭接的上下滑塊來傳遞作用力。其上半部為大圓角過渡形，下半部為壓折U板形。故我們應(yīng)用此法，并采用功能強(qiáng)大、技術(shù)上非常成熟的商用有限元軟件ANSYS為工具來進(jìn)行分析。各節(jié)臂的筒體由薄板構(gòu)成，取中面尺寸造型?？紤]到臂體都有搭接部分，不易選中，且大部分板厚都不一樣，若是每塊板逐個(gè)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，效率低下，容易出錯(cuò)，為此我們先在實(shí)體模型上指定屬性，即賦予所有實(shí)體需劃分的單元、材料特性、實(shí)常數(shù)等，然后由程序一次對(duì)所有板、塊進(jìn)行網(wǎng)格劃分，同時(shí)也避免了在網(wǎng)格劃分操作中重復(fù)設(shè)置屬性。工作時(shí)，滑塊與吊臂保持接觸，但它們之間沿接觸面有相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)，故相對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)間沿接觸面的法向自由度必須藕合，而切向自由度則不能藕合，應(yīng)當(dāng)釋放。約束處理:基本臂尾部與轉(zhuǎn)臺(tái)鉸接處，約束3個(gè)方向平移自由度()和兩個(gè)力一向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度()。吊臂上應(yīng)力值較大的區(qū)域?yàn)?臂座與臂體連接處。有限元分析的結(jié)果可為實(shí)際設(shè)計(jì)提供有價(jià)值的參考。經(jīng)過本次設(shè)計(jì)，對(duì)汽車起重機(jī)吊臂的發(fā)展趨勢(shì)有了一些了解，在以后的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)力求做到:① 應(yīng)用新材料起重機(jī)臂架重量直接影響起重性能，中型起重機(jī)臂架重約為整機(jī)重量的1520%，如有機(jī)械性能滿足要求且密度小的新材料代替，將有助于起重性能提高。吊臂是汽車起重機(jī)最重要的工作部件，吊臂的設(shè)計(jì)直接影響著起重機(jī)的起重性能。⑵改進(jìn)吊臂結(jié)構(gòu)，采用多邊形(甚至大圓弧、橢圓形)吊臂來替代四邊形吊臂。由于本次設(shè)計(jì)采用了計(jì)算機(jī)繪圖軟件CAD以及Ansys軟件對(duì)吊臂的強(qiáng)度進(jìn)行校核，其結(jié)果應(yīng)該比常規(guī)的解析法更準(zhǔn)確、可靠，且可獲得解析法難以分析的局部區(qū)域應(yīng)力分布，同時(shí)應(yīng)用solidworks軟件進(jìn)行三維實(shí)體設(shè)計(jì)，主要是分析吊臂設(shè)計(jì)過程中的配合問題，防止各臂之間出現(xiàn)裝配沖突，或者空隙過大造成應(yīng)力不均，及時(shí)的解決這些裝配問題，能為實(shí)際生產(chǎn)帶來很大的便利，利用Solidworks軟件的全參數(shù)化設(shè)計(jì)，對(duì)修改設(shè)計(jì)過程中的數(shù)據(jù)非常方便，一改具改，防止了因圖量過大而產(chǎn)生的遺漏。第七章 汽車起重的發(fā)展中國的汽車起重機(jī)產(chǎn)業(yè)誕生于上世紀(jì)70年代，經(jīng)過了近30年的發(fā)展，期間有過三輪主要的技術(shù)改進(jìn)，分別為70年代引進(jìn)蘇聯(lián)技術(shù)、80年代初的日本技術(shù)和90年代初的德國技術(shù)。近幾年來，中國汽車起重機(jī)產(chǎn)業(yè)除一些較小的企業(yè)與日本起重機(jī)品牌廠家進(jìn)行合資以外，其余主力廠商在加速追趕國外先進(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)外國技術(shù)的做法，也使得中國汽車起重機(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)上擁有明顯的中國特質(zhì)。 中國汽車起重機(jī)底盤到目前已經(jīng)應(yīng)用了CAN總線控制系統(tǒng)，達(dá)到點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（成組）及全局廣播集中方式傳送和接受數(shù)據(jù)，達(dá)到了防抱死防滑轉(zhuǎn)、電噴發(fā)動(dòng)機(jī)控制、自動(dòng)變速，扭矩實(shí)時(shí)控制、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行速度等的自動(dòng)計(jì)算控制，提高了操縱的自動(dòng)性、系統(tǒng)的可靠性、人機(jī)界面的可視性，達(dá)到了真正意義上的信息集成和智能化。通過先導(dǎo)比例手柄實(shí)現(xiàn)比例輸出、多種復(fù)合動(dòng)作的無級(jí)調(diào)速，有效防止起重作業(yè)時(shí)的二次下滑現(xiàn)象，極大地提高了起重機(jī)作業(yè)的安全性、可靠性和作業(yè)效率。汽車起重機(jī)產(chǎn)業(yè)屬于大型裝備制造業(yè)，主機(jī)廠制造體系的裝備工藝水平，是決定主機(jī)品質(zhì)的重要基礎(chǔ)性因素。產(chǎn)品和部件涂裝也均已使用大型涂裝作業(yè)線或?qū)I(yè)涂裝單元來完成。最近幾年，許多終端裝備制造業(yè)企業(yè)，都深感中國工業(yè)基礎(chǔ)水平已成為企業(yè)提升產(chǎn)品品質(zhì)的主要瓶頸。隨著國產(chǎn)汽車起重機(jī)產(chǎn)業(yè)制造水平的全面提升，中國汽車起重機(jī)產(chǎn)品開始在國際市場上體現(xiàn)出明顯的競爭力，隨著國內(nèi)市場需求的趨穩(wěn)，行業(yè)在國際市場拓展上出現(xiàn)了前所未有的好的形勢(shì)。當(dāng)遇到難以解決的問題時(shí)，那種好似煎熬的痛苦，是言語無法表達(dá)的。就算設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，但所做的設(shè)計(jì)題目仍然歷歷在目，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我大學(xué)的最后的一門課程。 二0一二年