【正文】 就算設(shè)計已經(jīng)完成，但所做的設(shè)計題目仍然歷歷在目，畢業(yè)設(shè)計是我大學(xué)的最后的一門課程。隨著國產(chǎn)汽車起重機產(chǎn)業(yè)制造水平的全面提升，中國汽車起重機產(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。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。通過先導(dǎo)比例手柄實現(xiàn)比例輸出、多種復(fù)合動作的無級調(diào)速，有效防止起重作業(yè)時的二次下滑現(xiàn)象，極大地提高了起重機作業(yè)的安全性、可靠性和作業(yè)效率。近幾年來，中國汽車起重機產(chǎn)業(yè)除一些較小的企業(yè)與日本起重機品牌廠家進(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產(chǎn)業(yè)在達(dá)到和接近國際先進(jìn)水平的同時，在產(chǎn)品技術(shù)上擁有明顯的中國特質(zhì)。由于本次設(shè)計采用了計算機繪圖軟件CAD以及Ansys軟件對吊臂的強度進(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，同時應(yīng)用solidworks軟件進(jìn)行三維實體設(shè)計，主要是分析吊臂設(shè)計過程中的配合問題，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，及時的解決這些裝配問題，能為實際生產(chǎn)帶來很大的便利，利用Solidworks軟件的全參數(shù)化設(shè)計，對修改設(shè)計過程中的數(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。吊臂是汽車起重機最重要的工作部件，吊臂的設(shè)計直接影響著起重機的起重性能。有限元分析的結(jié)果可為實際設(shè)計提供有價值的參考。約束處理:基本臂尾部與轉(zhuǎn)臺鉸接處，約束3個方向平移自由度()和兩個力一向的轉(zhuǎn)動自由度()?？紤]到臂體都有搭接部分，不易選中，且大部分板厚都不一樣，若是每塊板逐個進(jìn)行網(wǎng)格劃分，效率低下，容易出錯，為此我們先在實體模型上指定屬性，即賦予所有實體需劃分的單元、材料特性、實常數(shù)等，然后由程序一次對所有板、塊進(jìn)行網(wǎng)格劃分，同時也避免了在網(wǎng)格劃分操作中重復(fù)設(shè)置屬性。故我們應(yīng)用此法，并采用功能強大、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)臂之間可以相對滑動，靠它們搭接的上下滑塊來傳遞作用力。使用SolidWorks ，用戶能在比較短的時間內(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。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)定性驗算：計算結(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。：正應(yīng)力單獨作用時的板局部失穩(wěn)的臨界應(yīng)力。截面在吊臂各節(jié)中部時為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)驗公式計算。作用在臂架上的載荷:自重、吊重、慣性力、風(fēng)力等。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)用會逐漸增多。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。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，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，起重性能可以提高，如圖31。 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)計中選擇c=。4 起升高度:吊鉤起升到最高位置時，鉤口中心到支撐地面的距離。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)。我國對于汽車起重機發(fā)展?jié)摿ο喈?dāng)看好。 有限元設(shè)計是根據(jù)變分原理求解數(shù)學(xué)、物理問題的一種數(shù)值計算方法。在美國市場上，越野輪胎起重機占主導(dǎo)地位，約占市場份額的65%，其次是工業(yè)輪胎起重機和汽車起重機，全路面起重機所占份額較小，不到10%.德國市場 : 德國是歐洲最大的輪式起重機生產(chǎn)國，也是全路面起重機的發(fā)源地，多年來他在開發(fā)大型、特大型輪式起重機方面一直處于領(lǐng)先地位。全路面起重機綜合了汽車起重機高速行駛和越野輪胎起重機吊重行走及高通過性的特點，在近20多年得到很大發(fā)展。汽車起重機最初是以誕生于1869年的蒸汽軌道式起重機發(fā)展而來的，經(jīng)歷了軌道式、實心輪胎式、充氣輪胎式的發(fā)展變化過程。有的還設(shè)計成用于建筑基礎(chǔ)工程中，如鉆孔裝置等。一些國家對工程起重機制訂了國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了起重量系列。我國主要工程起重機生產(chǎn)廠的產(chǎn)品多是液壓起重機，包括3t、5t、8t、12t、20t、65t、80t、125t等噸級的伸縮臂式液壓起重機。因能力有限，說明書中不妥或錯誤之處，敬請老師和各位同學(xué)批評指正。隨著經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展，我國的基礎(chǔ)建設(shè)力度正逐漸加大，道路交通，機場，港口，水利水電，市政建設(shè)等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)規(guī)模也越來越大，汽車起重機的市場需求也隨之增加。本文對QY16U型汽車起重機的吊臂伸縮機構(gòu)的設(shè)計和計算方法做出闡述。但汽車起重機也有其弱點，主要是起重機總體布局布置受汽車底盤的限制，一般車身較長，轉(zhuǎn)彎半徑大，并且只能在起重機左右兩側(cè)和后方作業(yè)。從數(shù)量上來看，中小噸級的占多數(shù)，因此，國外很重視改進(jìn)、提高中型（16～40t級）液壓起重機的性能。有些國家要求相近噸級的起重機基本部件通用化，如10～16t、24～40t、65～100t的起重機主副卷揚機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)等完全通用。這是一種較為完善的安全裝置。到80年代末，中小噸位的輪式起重機已多數(shù)采用液壓伸縮式臂架，僅有一部分大噸位汽車起重機仍采用析架式臂架。日本市場 : 從年總產(chǎn)量上講，日本生產(chǎn)的輪式起重機居世界首位。目前，計算機輔助設(shè)計方法已成為工程技術(shù)人員進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計活動不可缺少的手段。 課題背景在中國移動式起重機領(lǐng)域，汽車起重機占有80%以上的市場份額。③ 采用前懸下沉全景駕駛室專用汽車底盤。2 工作幅度:在額定起重量下，起重機回轉(zhuǎn)中心的軸線距吊鉤中心的距離。= L’=+= +=在第i節(jié)臂退回后，除外露部分長度a外，在前節(jié)（i1）節(jié)臂中的長度加上伸出后仍在前節(jié)臂中的那部分搭接長度，第i節(jié)臂插在前節(jié)臂內(nèi)的長度為（+），假設(shè)第i節(jié)臂的結(jié)構(gòu)長度為，則=++a =+ 26 搭接長度應(yīng)該短些，以減輕吊臂重量。顯然，獨立伸縮機構(gòu)可以完成順序伸縮動作。汽車起重機的伸縮式吊臂是一個雙向壓彎構(gòu)件，除受有整體強度、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。④ 八邊形和大圓角矩形截面的下翼緣板和腹板的實際計算寬度較小，有利于提高抗失穩(wěn)的能力。結(jié)合以上幾種截面的特點，根據(jù)實際情況本次設(shè)計選擇U形截面，U型截面相對于其他界面承壓較高，僅次于橢圓形截面，但是由于橢圓形造價較高，制作工藝繁瑣，考慮到經(jīng)濟性，故選用U型。將吊臂在變幅平面內(nèi)和回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的載荷，包括考慮動載的吊重重量、起升繩拉力、分布在臂架上的自重載荷，轉(zhuǎn)化到吊臂端部(如圖35)，分別為:圖36 臂架在變幅平面內(nèi)、回轉(zhuǎn)切向平面內(nèi)手力情況變幅平面內(nèi)： 回轉(zhuǎn)切向平面內(nèi)： 其中:e1, e2:起升繩導(dǎo)向滑輪軸心和吊鉤定滑輪軸心到吊臂中性軸線的距離z:吊鉤滑輪組倍率η:滑輪組效率γp:慣性力的轉(zhuǎn)化系數(shù)，γb:均布載荷的轉(zhuǎn)化系數(shù):動載系數(shù)(根據(jù)起重機設(shè)計規(guī)范=1+:起升速度m/s) 臂架強度驗算設(shè)臂架任一截面上的彎矩為、扭矩為軸向壓力為N橫向剪力為、吊臂截面凈面積為A抗彎模量為、截面的最大壓應(yīng)力最大拉應(yīng)力為。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。為了減輕吊臂自重，通常將翼緣板和腹板的厚度取得很薄。 對于熟悉微軟的Windows系統(tǒng)的用戶，基本上就可以用SolidWorks 來搞設(shè)計了。而且運用Solidworks的模型模擬運動功能，防止吊臂在回轉(zhuǎn)過程中與車架之間發(fā)生碰撞，及時的解決這些裝配問題，能為實際生產(chǎn)帶來很大的便利，利用Solidworks軟件的全參數(shù)化設(shè)計，對修改設(shè)計過程中的數(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。吊臂的設(shè)計計算通常的力一般是將吊臂結(jié)構(gòu)視為梁模型進(jìn)行強度及剛度等力一面的分析。基于基本臂的尾部及四節(jié)臂的頭部結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜且剛性很大，故將其簡化成實體，利用ANSYS強大的造型功能。為了達(dá)到此目的，首先要旋轉(zhuǎn)節(jié)點坐標(biāo)系，旋轉(zhuǎn)角度即為仰角θ,利用各節(jié)臂與滑塊在同一位置節(jié)點(Coincident Node)間的藕合，可方便地實現(xiàn)12個滑塊與吊臂對應(yīng)節(jié)點的藕合。最大應(yīng)力發(fā)生在臂端前臂箍下滑塊處。② 優(yōu)化設(shè)計引用結(jié)構(gòu)形式優(yōu)化。隨著大噸位起重機產(chǎn)品的不斷開發(fā)，高強度鋼板被大量應(yīng)用，吊臂強度也大幅上升，但若發(fā)揮全部材料的強度，吊臂結(jié)構(gòu)變形也會加大。但總體來，中國的汽車起重機產(chǎn)業(yè)始終走著一條自主創(chuàng)新的道路，有著自己清晰的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)。上車起重機部分已經(jīng)大量應(yīng)用PLC可編程集成控制技術(shù)，帶有總線接口的液壓閥塊、馬達(dá)、油泵等控制和執(zhí)行元件已較為成熟，液壓和電氣已實現(xiàn)了真正緊密的接合。近幾年來，以整個產(chǎn)業(yè)的主機企業(yè)為龍頭，帶動了整個產(chǎn)業(yè)制造水平的提升。而國內(nèi)汽車起重機主機廠商，則較早地開始了解決這一問題的實際行動。而且在這幾個月的學(xué)習(xí)過程里，深深的體會到了作為一個工程設(shè)計人員應(yīng)該具有的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，如果一個問題馬虎的蒙混過關(guān)，也許明天的新