【正文】 本章小結(jié)本章通過(guò)介紹國(guó)內(nèi)外汽車起重機(jī)發(fā)展概況和趨勢(shì)，了解該項(xiàng)目研究的背景，并指出當(dāng)前汽車起重機(jī)存在的主要問(wèn)題，通過(guò)介紹有限元分析的意義，最終得出用ANSYS分析軟件對(duì)吊臂進(jìn)行有限元分析的必要性。其次完成了吊臂的三維模型和力學(xué)模型的建立，并用有限元分析軟件ANSYS分析了吊臂在極端工況下的應(yīng)力與位移分布狀況。 論文組織結(jié)構(gòu)本文將由緒論開(kāi)始，介紹本文的研究背景、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀、研究的意義及主要研究?jī)?nèi)容。所以利用有效的有限元分析方法對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，特別對(duì)其具有代表意義的工況下工作的吊臂進(jìn)行應(yīng)力與應(yīng)變的分析，尋求解決其起重量與強(qiáng)度、剛度之間的矛盾的方法。一般認(rèn)為，大噸位型起重機(jī)能保證好的起重性能，但同時(shí)給吊臂的強(qiáng)度、剛度以及整車的穩(wěn)定性帶來(lái)了嚴(yán)峻的強(qiáng)度問(wèn)題。本項(xiàng)目所研究的對(duì)象是額定載重量為8噸吊臂，三節(jié)伸縮式箱形吊臂同步伸縮的吊臂結(jié)構(gòu)。鑒于這種目的，人們希望將工程領(lǐng)域里廣泛應(yīng)用的有限元分析方法與CAD技術(shù)相集成，共同實(shí)現(xiàn)“設(shè)計(jì)—評(píng)價(jià)—再設(shè)計(jì)”任務(wù)的自動(dòng)化，以縮短設(shè)計(jì)和分析的循環(huán)周期，增加產(chǎn)品和工程的可靠性，采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低材料的消耗和成本。（3）汽車起重機(jī)在保證強(qiáng)度和節(jié)約材料之間沒(méi)有達(dá)到平衡，可以進(jìn)一步優(yōu)化。 項(xiàng)目研究的背景和意義目前汽車起重機(jī)主要存在一下幾個(gè)問(wèn)題：（1）汽車起重機(jī)設(shè)計(jì)主要以經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為主，缺乏科學(xué)的數(shù)值分析。（4）全力打造自己的品牌。（2）增大起重力矩。只有這樣才能從市場(chǎng)中獲得養(yǎng)分和活力使自己生存，在生存中發(fā)展，在發(fā)展中壯大[3]。國(guó)外起重機(jī)的未來(lái)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。（3）新材料、新工藝的應(yīng)用。 國(guó)內(nèi)外汽車起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)國(guó)外汽車起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì)為：（1）設(shè)計(jì)、制造的計(jì)算機(jī)化、自動(dòng)化。當(dāng)前我國(guó)新一代汽車起重機(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。中國(guó)汽車式起重機(jī)已經(jīng)大量使用PLC可編程集成控制技術(shù)，帶有總線接口的液壓閥塊，液壓馬達(dá)，油泵等控制和執(zhí)行元件已較為成熟，液壓和電器已實(shí)現(xiàn)了緊密的結(jié)合。而且我國(guó)目前在中小噸位的汽車式起重機(jī)的性能已經(jīng)完好，能夠滿足現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的要求。中國(guó)的汽車式起重機(jī)誕生于上世紀(jì)的70年代，經(jīng)過(guò)了近40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)。目前國(guó)外的起重機(jī)企業(yè)主要是生產(chǎn)大噸位的起重機(jī)，而且有完善的設(shè)計(jì)體系，和一批先進(jìn)的研發(fā)人員，不斷的進(jìn)行創(chuàng)新和完善。生產(chǎn)的汽車起重機(jī)品種有數(shù)百種，90年代以來(lái)，生產(chǎn)，銷售各種噸位的起重機(jī)萬(wàn)余臺(tái)。利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)合理簡(jiǎn)化后的吊臂進(jìn)行建模，并添加實(shí)際工況下的各種約束和載荷，進(jìn)行在危險(xiǎn)工況下的有限元分析，得出應(yīng)力分布云圖和位移云圖，利用所得結(jié)果對(duì)吊臂結(jié)構(gòu)減重可行性進(jìn)行分析。并用CAD軟件對(duì)吊臂進(jìn)行三維零件圖及裝配圖和二維工程圖的繪制，根據(jù)調(diào)研所得吊臂伸縮和變幅速度與時(shí)間關(guān)系完成吊臂工作時(shí)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。畢 業(yè) 論 文 汽車起重機(jī)吊臂結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化 學(xué) 院 年級(jí)專業(yè) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 專業(yè)負(fù)責(zé)人 答辯日期 57 / 68目 錄摘 要 I第1章 緒 論 1 課題背景 1 國(guó)內(nèi)外汽車起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 2 項(xiàng)目研究的背景和意義 2 論文組織結(jié)構(gòu) 3 本章小結(jié) 3第2章 汽車起重機(jī)簡(jiǎn)介 5 汽車起重機(jī)的分類和結(jié)構(gòu)組成 5 汽車起重機(jī)的分類 5 汽車起重機(jī)的結(jié)構(gòu)組成 5 汽車起重機(jī)吊臂的結(jié)構(gòu)與工作原理 6 汽車起重機(jī)吊臂的結(jié)構(gòu) 6 汽車起重機(jī)吊臂的工作原理 7 本章小結(jié) 8第3章 QY8型汽車起重機(jī)吊臂設(shè)計(jì) 9 9 9 11 汽車起重機(jī)主臂尺寸的確定 13 主臂零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 16 主臂伸縮臂液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 16 鋼絲繩的計(jì)算和選擇 18 20 本章小結(jié) 22第4章 起重機(jī)吊臂力學(xué)模型建立和求解 23 起重機(jī)計(jì)算載荷的確定 23 各節(jié)吊臂受力模型的分析 27 27 30 32 本章小結(jié) 33第5章 基于ANSYS的吊臂力學(xué)模型結(jié)構(gòu)分析 35 35 35 36 吊臂力學(xué)模型的結(jié)構(gòu)分析 37 37 42 44 本章小結(jié) 46第6章 吊臂運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真與減重可行性分析 47 吊臂的建模與裝配 47 吊臂組成零件的建模 47 吊臂的裝配 47 吊臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真 48 吊臂的減重可行性分析 49 第三節(jié)吊臂的減重可行性分析 50 第二節(jié)吊臂的減重可行性分析 52 本章小結(jié) 55第7章 結(jié)論與展望 57 57 57參考文獻(xiàn) 59致 謝 61摘 要汽車起重機(jī)作為起重運(yùn)輸機(jī)械的一個(gè)發(fā)展分支，已經(jīng)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。汽車起重機(jī)的主要工作部分是吊臂，通過(guò)調(diào)研了解吊臂伸縮與起升的基本原理和確定吊臂所受的載荷狀態(tài)，利用起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)完成對(duì)一個(gè)額定起重量為8噸的3節(jié)伸縮式吊臂的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：各節(jié)吊臂尺寸的確立，伸縮液壓缸、鋼絲繩和滑輪及滑輪組的選擇。本項(xiàng)目通過(guò)分析吊臂的極端工況，利用其所受載荷分布狀態(tài)，建立各節(jié)吊臂的力學(xué)模型。關(guān)鍵詞 汽車起重機(jī)；吊臂；結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化；運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真ABSTRCATTruck crane, as a development branch of elevating machinery, has received increasing attention. The main part of truck crane is a boom, through the investigation and study, we can get basic principle of lifting and stretchingandback of the truck crane boom, and determine the loading conditions of the boom, using crane design manual, we have finished a threearm stretchingandback boom’s design whose fixed lifting capacity is 8 main content of this design includes: the establishment of each boom’s size, the selection of the telescopic hydraulic cylinder, wire rope, pulley and block and tackle. By CAD software we get the threedimensional modle and twodimensional engineering graphics. According to the research about the relation between the telescopic and amplituding’s speed and time, we have peleted the boom’s kinematic simulation in working condition.In this project, we can establish the mechanical model of the boom through analysising the extreme condition of the boom and the state of its loading distribution. we use the finite element analysis software ANSYS to finish the modling of the reasonable simplified model of the truck crane boom. Through exerting actual constraints and loads of actual conditions, and finite element analysising of dangerous condition, we can get the Displacement vector sum and von Mises stress, using the results, we can analysis the feasibility of the boom’s weight loss.Keywords：the truck crane；crane boom；structural analysis and optimization；kinematic simulation第1章 緒 論 課題背景 目前世界上約有百余家企業(yè)生產(chǎn)汽車起重機(jī)，但著名的也就有十余家，如美國(guó)的格魯夫、德國(guó)的利勃海爾、徳馬克、日本加藤、多田野等。在起重機(jī)行業(yè)內(nèi)，國(guó)外的大型汽車起重機(jī)的發(fā)展比我國(guó)迅速，在技術(shù)和運(yùn)用上已相當(dāng)成熟，目前國(guó)際市場(chǎng)對(duì)汽車起重機(jī)的需求在不斷增加，從而使國(guó)外各大汽車式起重機(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。國(guó)外的制造企業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到規(guī)?；纳a(chǎn)，技術(shù)含量比較高，而且液壓技術(shù)和電子技術(shù)在汽車起重機(jī)的設(shè)計(jì)中也已廣泛的應(yīng)用，很多企業(yè)的品牌在用戶的心中已經(jīng)打上了堅(jiān)實(shí)的烙印，這也使的國(guó)外起重機(jī)的繼續(xù)發(fā)展占有了更大的優(yōu)勢(shì)。但是總體來(lái)說(shuō)，中國(guó)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(guó)的汽車式起重機(jī)產(chǎn)業(yè)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，雖然與國(guó)外相比還有一定的差距，但是這個(gè)差距正在逐漸的縮小。在不久的將來(lái)，我國(guó)的汽車式起重機(jī)行業(yè)一定會(huì)發(fā)展成為一個(gè)發(fā)展穩(wěn)定，市場(chǎng)化程度高的成熟產(chǎn)業(yè)?？赏ㄟ^(guò)軟件實(shí)現(xiàn)控制性能的調(diào)整，大幅度簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)，減少液壓元件，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，具備了實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)診斷，遠(yuǎn)程控制的能力。通過(guò)先導(dǎo)比例手柄實(shí)現(xiàn)比例輸送多種負(fù)荷的無(wú)級(jí)調(diào)速，有效防止起重作業(yè)時(shí)的二次下滑現(xiàn)象，極大的提高了起重作業(yè)的安全性、可靠性和作業(yè)效率[1,2]。（2）起重機(jī)控制元件的革新與應(yīng)用。在機(jī)加工方面，大量采用少切削的精密鑄件，尤其是鋁合金鑄件見(jiàn)多，加工設(shè)備大量采用高精度，高效的加工中心，數(shù)控自動(dòng)機(jī)床等，及保證了質(zhì)量，又提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了成本，同時(shí)在機(jī)械線使用機(jī)械代替人工操作如焊接機(jī)械手和配用機(jī)械手等。我國(guó)的汽車式起重機(jī)的