【正文】 生產(chǎn)的汽車起重機(jī)品種有數(shù)百種，90年代以來，生產(chǎn)，銷售各種噸位的起重機(jī)萬余臺。東亞約占銷售量的40%，北美和歐洲各約占20%。就分布于三大市場的產(chǎn)品而言，以德國為主的歐洲市場，其產(chǎn)品主要特點為：（1） 全地面起重機(jī)占主導(dǎo)地位，約占市場份額的80%。（3） 技術(shù)先進(jìn)，及時采用世界最新的技術(shù)成果。 以日本為主的東亞市場和以美國為主的北美市場，其產(chǎn)品主要特點有：（1） 越野汽車起重機(jī)占主導(dǎo)地位，約占70%～80%，其次為輪式起重機(jī)，全地面起重機(jī)所占比例較小。（3） 注重適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性。 目前，世界汽車起重機(jī)的生產(chǎn)，從技術(shù)上講，德國利勃海爾公司略占優(yōu)勢，但從企業(yè)規(guī)模上講，美國格魯公司居世界首位。市場總的趨勢式供大于求，面對激烈競爭，國外各大公司除了紛紛增加投資、擴(kuò)大生產(chǎn)、提高自身的競爭能力外，還通過聯(lián)合或兼并來提高在國際市場的份額。1987年，德國克虜伯公司收購了格的瓦爾德公司，稱為當(dāng)時德國最大的起重機(jī)公司，但該公司1995年又被美國格魯夫公司收購。在起重機(jī)行業(yè)內(nèi)，國外的大型汽車起重機(jī)的發(fā)展比我國迅速，在技術(shù)和運用上已相當(dāng)成熟，目前國際市場對汽車起重機(jī)的需求在不斷增加，從而使國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，機(jī)械自動化和自動化設(shè)備，這對起重機(jī)行業(yè)的發(fā)展造成了很大的影響。國外的制造企業(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)打上了堅實的烙印，這也使的國外起重機(jī)的繼續(xù)發(fā)展占有了更大的優(yōu)勢。起重機(jī)采用模塊單元化設(shè)計，不僅是一種設(shè)計方法的改革，而且將影響整個起重機(jī)行業(yè)的技術(shù)、生產(chǎn)和管理水平，老產(chǎn)品的更新?lián)Q代，新產(chǎn)品的研制速度都將大大加快。（2） 起重機(jī)控制元件的革新與應(yīng)用 起重機(jī)的定位精度是對起重機(jī)的重要要求，多數(shù)采用轉(zhuǎn)角碼盤，齒輪鏈，激光頭與鋼板孔帶來保證，定位精度通常為177。在起重機(jī)起升速度和制動器方面的改進(jìn)，則使用低速運行的起重機(jī)吊鉤精確定位，起重機(jī)的剎車系統(tǒng)也應(yīng)用微處理進(jìn)行控制和監(jiān)視工作。遙控器的使用不僅節(jié)省人力，提高工作效率，而且使操作者的工作條件有所改善。（3） 新材料、新工藝的應(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)控自動機(jī)床等，及保證了質(zhì)量，又提高了勞動生產(chǎn)率，降低了成本，同時在機(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。它在誕生之初主要基于工作站，但隨著PC硬件的發(fā)展和個人用戶的迅速增長，在PC上的應(yīng)用取得了迅猛的增長，目前已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計的一個主流應(yīng)用。UG NX是一個在二和三維空間無結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上使用自適應(yīng)多重網(wǎng)格方法開發(fā)的一個靈活的數(shù)值求解偏微分方程的軟件工具。因此軟件可對許多不同的應(yīng)用再利用。然而，所有這些技術(shù)在復(fù)雜應(yīng)用中的使用并不是太容易。最終軟件的實現(xiàn)變得越來越復(fù)雜，以致于超出了一個人能夠管理的范圍。 　　UG的目標(biāo)是用最新的數(shù)學(xué)技術(shù)，即自適應(yīng)局部網(wǎng)格加密、多重網(wǎng)格和并行計算，為復(fù)雜應(yīng)用問題的求解提供一個靈活的可再使用的軟件基礎(chǔ)。通過計算確定基本參數(shù)，對各節(jié)臂的尺寸進(jìn)行確定，對臂的鉸點進(jìn)行確定。在UG環(huán)境下進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，建立50噸汽車起重機(jī)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(jī)的需求越來越大，所以起重機(jī)的研發(fā)越來越緊迫，由于汽車式起重機(jī)轉(zhuǎn)場靈活，從而方便快捷，所以進(jìn)幾年我國的汽車式起重機(jī)發(fā)展很快?；颈凼瞧鹬貦C(jī)的最主要的部件，它的優(yōu)劣直接關(guān)系到起重機(jī)的性能，所以加大對汽車式起重機(jī)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。這些參數(shù)表名起重機(jī)工作性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，它是設(shè)計起重機(jī)的技術(shù)依據(jù)，也是生產(chǎn)使用中選擇起重機(jī)技術(shù)性能的依據(jù)。起重機(jī)的起重參數(shù)通常是以額定起重量表示的。帶有吊鉤的起重機(jī)的額定起重量不包括吊鉤和滑輪組的自重。汽車式起重機(jī)的額定起重量還分支腿全伸、不用支腿吊臂行駛2種情況。起重機(jī)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。此次設(shè)計的是50噸汽車式起重機(jī)的主臂，所以取起重量為Q=50t。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。 由于汽車式起重機(jī)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。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(jī)能將最大高度的物品裝入車內(nèi)。參見《起重機(jī)設(shè)計手冊》汽車式起重機(jī)技術(shù)參數(shù)表，∕（米），最長主臂范圍為32∕24（米），及徐工生產(chǎn)的50噸汽車起重機(jī)的參考值，最長主臂作業(yè)32米。幅度的最小值Rmax和最大值Rmin根據(jù)作業(yè)要求而定。汽車式起重機(jī)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(jī)在最小幅度時工作的可能性。（4）起重力矩起重力矩是臂架類起重機(jī)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t參見表1，Q=50t，R=3m,此次設(shè)計的汽車式起重機(jī)的起重力矩為M=QR=503=150t同時參見表1可知，基本臂起重力矩為150 tm。工作循環(huán)次數(shù)表征起重機(jī)的利用程度，是起重機(jī)分級的基本參數(shù)之一。 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(jìn)行計算： （3）幅度旋轉(zhuǎn)臂架式起重機(jī)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）。在臂架變幅平面內(nèi)起重機(jī)機(jī)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。此次汽車式起重機(jī)的幅度R=3m。m為單位。m。m，最長主臂的起重力矩為85 t 50噸汽車起重機(jī)的工作級別（1） 起重機(jī)利用等級 起重機(jī)在有效工作期間有一定總工作循環(huán)數(shù)，起重機(jī)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。確定適當(dāng)?shù)氖褂脡勖鼤r要考慮經(jīng)濟(jì)，技術(shù)和環(huán)境等因素，同時還要考慮設(shè)備老化的影響。 由于本設(shè)計為50噸，參見《起重機(jī)設(shè)計手冊》不同類型起重機(jī)使用壽命表，可知Y=13年。 H—起重機(jī)每天工作小時數(shù)，取H=8小時。根據(jù)以上計算所得出的數(shù)據(jù)，(次) 參見《起重機(jī)設(shè)計手冊》起重機(jī)利用等級表，可以選擇起重機(jī)的利用等級為，起重機(jī)的 使用情況為 ，經(jīng)常中等的使用。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。 起重機(jī)的載荷狀態(tài)及其名義載荷譜系數(shù)載荷狀態(tài)名義載荷譜系數(shù)說明—輕很少起升額定載荷，一般起升輕微載荷—中有時起升額定載荷，一般起升中等載荷—重經(jīng)常起升額定載荷，一般起升重載荷—特重頻繁的起升額定載荷(3) 起重機(jī)工作級別的確定劃分起重機(jī)的工作級別，示為了對起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)設(shè)計提供了合理的基礎(chǔ)，它能使起重機(jī)勝任它需要完成的工作任務(wù)，起重機(jī)的工作級別使根據(jù)起重機(jī)的利用等級和起重機(jī)的載荷狀態(tài)而確定，根據(jù)《起重機(jī)設(shè)計手冊》中，起重機(jī)工作級別的劃分，可以確定，此汽車式起重機(jī)的工作級別為A4。由于此次設(shè)計的50噸汽車式起重機(jī)的起升高度為32米，選擇吊臂的節(jié)數(shù)為5。設(shè)吊臂的工作長度為lw。式中：H—基本臂的起升高度，H=。、 —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(fù)號，在中心線以下者為正，以上為負(fù)。h—根部鉸點離地距離，參見徐州重型的h值，取h=。即=。吊臂根部離鉸點的距離e （）得出吊臂根部離鉸點的距離e=。吊臂根部鉸點離回轉(zhuǎn)平面的高度為==式中：——為回轉(zhuǎn)支承裝置的高度，= 。將最大起升高度H1帶入公式得出主吊臂最大長度。a，5， b，h同上。即 （） 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，即。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作長度。式中：K為吊臂的節(jié)數(shù)。 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 =+ （） 搭接長度應(yīng)該短些，以減輕吊臂重量。因此，搭接部分要根據(jù)實際經(jīng)驗和優(yōu)化設(shè)計而定，一般為伸縮臂外伸長度的1/4—1/5。 因此前后兩節(jié)臂由這樣的關(guān)系 =+ca （）從式36可知，=++a =++a 將上述兩式代入式（），可得。上述為所計算出的各節(jié)臂的長度尺寸，參考徐州重型50噸汽車起重機(jī)設(shè)計各節(jié)臂尺寸的確定，最終確定長度為:=（m）、=（m）、 =（m）、 =（m）、 =（m）。采用雙作用液壓缸，其鉸點離回轉(zhuǎn)中心的距離f取決于雙缸間的距離B,可通過下式算得： （）由于回轉(zhuǎn)支撐裝置D和吊臂寬度B都與起重能力有關(guān)，一般取D=(～)B。從而可以得出鉸點已經(jīng)確定。因為鉸點離滾道面的距離式構(gòu)造所定，一般取=。鉸點的取得要滿足下述條件，在變幅缸縮回時， 吊臂位在行駛狀態(tài)，變幅液壓缸長度為最短長度；而當(dāng)全伸時吊臂位在最大仰角狀態(tài)，液壓缸長度達(dá)到最大長度。在中，在中，.面角是與水平線的夾角，它可由下式求得： （） 式中：=，=，=，=。 在和確定后，用三角公式求得的位置，在中，其邊角關(guān)系為： 在中， 已知，=（～），并帶入上述2式并消去、可得的二次方程式， （）式中：=，=80176。 的值是根據(jù)實際的情況而定，在設(shè)計中，大體是所設(shè)計的鉸點應(yīng)位于基本臂工作長度的中點處，由利于起重機(jī)的受力分布，使支點能夠達(dá)到最大的作用效果。 根據(jù)上述計算，汽車起重機(jī)鉸點的位置已經(jīng)確定。其在總體設(shè)計中，～，側(cè)板一般選用薄鋼板，～10范圍內(nèi)，側(cè)板薄一些對減輕吊臂重量極為有效，但必須考慮其局部失穩(wěn)的問題，有的在鋼板上格一段距離扎一條橫向筋，或者在側(cè)板受壓區(qū)設(shè)置縱向筋，以增加其抗屈曲能力。下地板一般做的臂上底板后些，一方面可以使截面中性軸下移，從而減少下底板上的壓縮應(yīng)力，一方面滿足下底板局部應(yīng)力的需要，為了減輕自重，吊臂應(yīng)盡量做成等強(qiáng)度式梁。矩形的箱形截面的最危險處為四角焊縫處，該處應(yīng)力最大，也是最容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的地方，為了改善應(yīng)力狀況最號選用其它形式。吊臂下截面做成圓形或其它折線狀（即槽形和六邊形），都是為了提高下底板的抗局部失穩(wěn)的能力，和減小側(cè)板的計算寬度，這樣一來可以采用更薄的鋼板，而充分利用鋼板的強(qiáng)度，特別在采用高強(qiáng)度鋼材時。角鋼組合式截面正像桁架臂炫桿那樣，將材料集中在四各受力最大的角上，同時將焊縫移至中部，大大改善了應(yīng)力集中現(xiàn)象，該截面工藝復(fù)雜，制造成本高。以相同起重能力為條件，以矩形截面為比較標(biāo)準(zhǔn)，將其它截面的截面面積的下降百分比數(shù)（即耗鋼量） 各種截面形狀的比較表正梯形倒梯形六邊形角鋼組合式槽形20%5%25%24%35%通過上述所述，選擇所設(shè)計的截面形狀為槽形。同時在槽形截面中，滑塊的布置能使伸縮臂在滑塊上自動對中，減少了回轉(zhuǎn)切向平面內(nèi)的側(cè)向間隙饒度，這可以大大改善吊臂的受力情況。其余各節(jié)臂尺寸，如下圖所示， 各節(jié)臂截面尺寸的確定4 主臂伸縮機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 臂架伸縮機(jī)構(gòu)的驅(qū)動形式主臂的伸縮機(jī)構(gòu)很多，可以從兩種角度進(jìn)行分類，即按驅(qū)動形式的不同，以及各節(jié)臂間的伸縮次序關(guān)系不同進(jìn)行分類。采用液壓驅(qū)動時，執(zhí)行元件選用液壓油缸，利用缸體和活塞桿的相對運動推動，推動下節(jié)臂的伸縮，在設(shè)計三節(jié)臂伸縮機(jī)構(gòu)時，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現(xiàn)第三節(jié)臂的伸縮，以實現(xiàn)第三節(jié)臂的伸縮，這就形成了液壓機(jī)械驅(qū)動。這幾種方法往往在小于等于三節(jié)臂的情況下使用。（1）順序伸縮：指吊臂在伸縮過程中，各節(jié)伸縮臂必須按一定先后順序，完成伸縮動作。（3）獨立伸縮：指吊臂在伸縮過程中，各節(jié)臂均能獨立進(jìn)行伸縮。在現(xiàn)實中，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