【文章內(nèi)容簡介】 市場發(fā)生了根本性的變化，微機性能大幅提高，而價格一路下滑，微機卓越的性能足以運行三維 CAD軟件。為了開發(fā)世界空白的基于微機平臺的三維 CAD系統(tǒng)，1993年 PTC公司的技術(shù)副總裁與 CV公司的副總裁成立 SolidWorks公司，并于 1995年成功推出了 SolidWorks軟件，引起世界相關(guān)領(lǐng)域的一片贊嘆。在 SolidWorks軟件的促動下， 1998年開始，國內(nèi)、外也陸續(xù)推出了相關(guān)軟件；原來運行在 UNIX操作系統(tǒng)的工作站 CAD軟件，也從1999年開始，將其程序移植到 Windows操作系統(tǒng)中。由于 SolidWorks出色的技術(shù)和市場表現(xiàn)，不僅成為 CAD行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對象。終于在 1997年由法國達索公司以三億一千萬的高額市值將 SolidWorks全資并購。公司原來的風(fēng)險投資商和股東，以原來一千三百萬美元的風(fēng)險投資，獲得了高額的回報，創(chuàng)造了 CAD行業(yè)的世界紀(jì)錄。并購后的 SolidWorks以原來的品牌和管理技術(shù)隊伍繼續(xù)獨立運作，成為 CAD行業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司。功能描述（ 1） 、 Top Down(自頂向下 )的設(shè)計（ 2） 、 Down Top (自下向上 )的設(shè)計（ 3） 、配置管理（ 4） ．易用性及對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)格式的支持（ 5） ．零部件鏡像（ 6） .裝配特征（ 7） ．工程圖7 / 75（ 8） ． eDrawing（ 9） ．鈑金設(shè)計（ 10） ． 3D草圖（ 11） .曲面設(shè)計（ 12） ．基于 INTERNET的協(xié)同工作（ 13）動畫功能 ——Animator 本課題內(nèi)容及重要意義課題內(nèi)容：學(xué)習(xí) solid works軟件，能熟練應(yīng)用軟件進行建模，并進行裝配。通過計算確定基本參數(shù)，對各節(jié)臂的尺寸進行確定，對臂的鉸點進行確定。主臂運動方案的確定，大臂采用形式，伸縮方式以及鋼絲繩繞線方式等。在 solid works環(huán)境下進行機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，建立 50噸汽車起重機的基本臂的三維模型課題重要意義： 近年來，隨著社會的發(fā)展，社會生活中對起重機的需求越來越大，所以起重機的研發(fā)越來越緊迫，由于汽車式起重機轉(zhuǎn)場靈活，從而方便快捷，所以進幾年我國的汽車式起重機發(fā)展很快。但是，與國外汽車式起重機相比，國外汽車式起重機技術(shù)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(jié)構(gòu)，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(yán)峻的考驗。基本臂是起重機的最主要的部件，它的優(yōu)劣直接關(guān)系到起重機的性能，所以加大對汽車式起重機的基本臂結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究，努力創(chuàng)新和借鑒外國經(jīng) 驗是當(dāng)務(wù)之急。8 / 752 50噸汽車式起重機的主要技術(shù)參數(shù)和工作級別 50噸汽車式起重機的主要技術(shù)參數(shù) 起重機的技術(shù)參數(shù)表征起重機的作業(yè)能力，汽車式起重機的主要技術(shù)參數(shù)包括起重量、起升高度、幅度、起重力矩等。這些參數(shù)表名起重機工作性能和技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，它是設(shè)計起重機的技術(shù)依據(jù)，也是生產(chǎn)使用中選擇起重機技術(shù)性能的依據(jù)。（ 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。起重機的起重參數(shù)通常是以額定起重量表示的。所謂額定起重量是指起重機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。帶有吊鉤的起重機的額定起重量不包括吊鉤和滑輪組的自重。汽車式起重機的額定起重量隨著吊臂的方位（側(cè)方、后方、前方三個基本作業(yè)方位）不同而有所變化。汽車式起重機的額定起重量還分支腿全伸、不用支腿吊臂行駛 3種情況。起重機吊重行使時，起重臂必須前置。起重機不用支腿作業(yè)和吊重行使時的額定起重量決定于輪胎、車橋（或輪對轉(zhuǎn)向架）的承載能力。 如上所術(shù)，由于汽車式起重機的各種工況比較復(fù)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。此次設(shè)計的是 50噸汽車式起重機的主臂，所以取起重量為 Q=50t。（ 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。如果取物裝置能下落到地面或軌面以下，從地面或軌面至取物裝置最低下放位置間的鉛垂距離稱為下放深度。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。 由于汽車式起重機的起升高度隨著臂架仰角和臂架長度變化，在各種臂長和不同臂架仰角時可得相應(yīng)的起升高度曲線。汽車式起重機起升高度的選擇按作業(yè)要求而定。在確定起升高度時，應(yīng)考慮配屬的吊具、路基和汽車高度保證起重機能將最大高度的物品裝入車內(nèi)。9 / 75 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(shè)計的合理性10 / 75綜合考慮。參見 《 起重機設(shè)計手冊 》 汽車式起重機技術(shù)參數(shù)表，如表 ， 50噸汽車式起11 / 75重機的基本臂的范圍為 ∕ （米） ，最長主臂范圍為 32∕24 （米） ，及徐工生產(chǎn)的 50噸汽12 / 75車起重機的參考值，選擇起升高度為基本臂作業(yè) ，最長主臂作業(yè) 32米。圖 汽車 起重機起升高度圖。表 汽車式起重機和輪胎式起重機技術(shù)參數(shù)圖 13 / 75（ 3）幅度旋轉(zhuǎn)臂架式起重機處于水平位置時，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） 。幅度的最小值 Rmax和最大值 Rmin根據(jù)作業(yè)要求而定。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。汽車式起重機有效幅度通常是指使用支腿工作，臂架位于側(cè)向最小幅度時，取物裝置中心鉛垂線至該側(cè)兩支腿中心連線的水平距離，它表示汽車式起重機在最小幅度時工作的可能性。汽車式起重機的幅度 R 如圖 。參見表 ，此次汽車式起重機的幅度 R=3m。（ 4）起重力矩起重力矩是臂架類起重機主要技術(shù)數(shù)據(jù)之一，它等于額定起重量 Q和其相對應(yīng)的工作幅度R的乘積，即 M=QR，起重力矩一般用 tm為單位。參見表 1， Q=50t， R=3m,此次設(shè)計的汽車式起重機的起重力矩為 M=QR=503=150tm。同時參見表 1可知，基本臂起重力矩為 150 tm，最長主臂的起重力矩為 85 tm。 50噸汽車起重機的工作級別（ 1） 起重機利用等級 起重機在有效工作期間有一定總工作循環(huán)數(shù)，起重機作業(yè)的工作循環(huán)是從準(zhǔn)備其吊物品開始到下一次其吊物品為止的過程。工作循環(huán)次數(shù)表征起重機的利用程度，是起重機分級的基本參數(shù)之一。確定適當(dāng)?shù)氖褂脡勖鼤r要考慮經(jīng)濟，技術(shù)和環(huán)境等因素，同時還要考慮設(shè)備老化的影響。 工作循環(huán)次數(shù)除了可根據(jù)經(jīng)驗確定，還可根據(jù)下式進行計算： （ ）5360B3601()30Q= ??????年 （ 天 ） 8（ 小 時 ） （ 次 ）（ 秒 ）式中 : Y—起重機的使用壽命以年計算，與起重機的類型、用途、環(huán)境、技術(shù)、經(jīng)濟因素有關(guān)。 由于本設(shè)計為 50噸，參見 《 起重機設(shè)計手冊 》 不同類型起重機使用壽命表，如表 ，可知 Y=13年。 B—起重機一年中的工作天數(shù)，取 B=300天。 H—起重機每天工作小時數(shù)，取 H=8小時。 T—起重機一個工作循環(huán)的時間，設(shè)定為 T=300秒。根據(jù)以上計算所得出的數(shù)據(jù)， (次 ) 5Q=?參見 《 起重機設(shè)計手冊 》 起重機利用等級表，如表 ，可以選擇起重機的利用等級14 / 75為 ，起重機的 使用情況為 ，經(jīng)常中等的使用。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 61 不經(jīng)常繁忙使用2 4不經(jīng)常使用 72 53 51084 0繁忙的使用4?經(jīng)常清閑的使用 94 51? 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） 10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 10 11A2 、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(gòu) —起升機構(gòu)受載的輕重程度。載荷狀態(tài)與兩個因素有關(guān)：一個是實際起升載荷 ，與額定起升載荷 之比，令1QmaxQ一個是實際起升載荷 的作用次數(shù) N1，與工作循環(huán)次數(shù) N之比。1Q此次設(shè)計根據(jù)實際情況及汽車式起重機實際的使用情況， ，可根據(jù)表 =，K即很少吊起額定載荷，一般起吊輕載荷。15 / 75表 起重機的載荷狀態(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— 很少起升額定載荷，一般起升輕微載荷— 有時起升額定載荷，一般起升中等載荷— 經(jīng)常起升額定載荷，一般起升重載荷— 頻繁的起升額定載荷(3) 起重機工作級別的確定劃分起重機的工作級別，示為了對起重機金屬結(jié)構(gòu)和機構(gòu)設(shè)計提供了合理的基礎(chǔ)，它能使起重機勝任它需要完成的工作任務(wù)，起重機的工作級別使根據(jù)起重機的利用等級和起重機的載荷狀態(tài)而確定，根據(jù) 《 起重機設(shè)計手冊 》 中，起重機工作級別的劃分，如表 ，可以確定，此汽車式起重機的工作級別為 A4。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—— 2A345A678A16 / 753 50噸汽車起重機主臂尺寸的確定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、截面的選擇及截面尺寸的確定。由于此次設(shè)計的 50噸汽車式起重機的起升高度為 32米，參見表 ，選擇吊臂的節(jié)數(shù)為 5。表 起重機吊臂節(jié)數(shù)最大起升高度 H(m) 10～ 15 16～ 19 20～ 29 30～ 40吊臂節(jié)數(shù) K 3 2～ 3 3～ 4 4～ 5 吊臂跟部鉸點位置的確定吊臂根部鉸點的位置與吊臂長度，起升高度和幅度有關(guān)。設(shè)吊臂的工作長度為 lw。即： （ ）??01()()sin(.) m?????????從而得出 =。0式中： H—基本臂的起升高度， H=。b—吊頭距滑輪組的最短距離， b=。、 —根部鉸點和頭部滑輪軸心離吊臂基本截面軸心的距離，并帶有正負號，在0e1中心線以下者為正，以上為負。由于 此項數(shù)值較小，所以在計算01()cose??時可以不計。h—根部鉸點離地距離，參見徐州重型的 h值，取 h=。—吊臂仰角，其值小于最大仰角 =80176。，即 =。即 =56176。?max?39。 39。吊臂根部離鉸點的距離 e （ ）39。 39。0min01cos()()elRm??????得出吊臂根部離鉸點的距離 e=。所以取距離 e=。吊臂根部鉸點離回轉(zhuǎn)平面的高度 為0h==?式中： ——為回轉(zhuǎn)支承裝置的高度， = 。2h ——為起重機汽車底盤的高度， =。1 1h17 / 75將最大起升高度 H1帶入公式得出主吊臂最大長度 。maxl （ ）??01max()()sin() ?????????式中： H1—最長主臂作業(yè)長度， H1=32m。a， 5， b， h 同上。 吊臂各節(jié)尺寸的確定 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。maxl il即 （ ）0039。 39。 39。 39。max1234512345()()()()l lalal?????? 式中 ﹑ ﹑﹑ ﹑ 為各節(jié)伸縮臂的伸縮長度，在設(shè)計當(dāng)中，伸縮長度往往取同一數(shù)值，39。239。339。l39。即 。則外伸長度 ， ﹑ ﹑ ﹑ 為二，三，四，五節(jié)臂縮回后外漏部分39。l 39。23l?2345的長度，在計算時取同一數(shù)值（ a=） 。若假設(shè) 為臂頭滑輪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0a 0a作長度。 = + = +l10la而 = + + + =（ K1）02345將上式帶入式（ ）可得= （ K1） +（ K1）maxl0al = +（ K1） +（ K1） = +（ K1） （ ）139。l039。l即 =+（ 51） 39。l從中可以得出 =（ m） 。39。l式中： K為吊臂的節(jié)數(shù)。 從而得出外伸長度為 =（ m） 。39。23lla??? 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39。il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)39。il 39。il39。長度為 ，則0il= + +a = +