【正文】 （ m）4l 4l= +2（ ca） =（ m） =+2（ ca） =（ m）3l 03l= +3（ ca） =（ m） =+3（ ca） =（ m）2l 2l= +4（ ca） =（ m） =+4（ ca） =（ m）1l 01l各節(jié)臂長度尺寸的驗算 計算的基本臂工作長度 必須滿足下面的式子，所計算的各節(jié)臂的長度值才能滿足需要，0l = + （ K1） ≥ +（ K1） c=（ + ） +（ K1） c （ ）0l1a39。a 即式（ ）成立，所計算各節(jié)臂的長度滿足要求。05l 變幅液壓缸鉸點的確定 變幅液壓缸的焦點如圖 ，變幅液壓缸根部鉸點（ ）的位置，一般使其落在回轉(zhuǎn)支1O19 / 75撐裝置的滾道上，從而改變了平臺的受力情況。則從式 310得出， ???式中： D起重機底盤直徑， D=2m。1O鉸點 在求得 和 已經(jīng)確定即 =， e=，所以認定鉸點 已經(jīng)確定。?在圖 ，只有在基本臂上固定的鉸點 尚未確定。連接吊臂鉸點（ ） ，變幅缸鉸點（ ）和（1） ，形成 或 。12O12?1maxO??????39。1?????圖 20 / 75 （ ）10()htgef????? 式中： =， =， =， =。 在 和 確定后，用三角公式求得 的位置，在 中，其邊角關系為：O1 2O12O?211 1cos???? 在 中，39。39。 39。2 39。12O可得 的二次方程式，2O ??21 ()()0O????????????（ ）式中： =， =80176。2210()()hef??ax 的值是根據(jù)實際的情況而定，在設計中，大體是所設計的鉸點應位于基本臂工作長度 的? 0l中點處，由利于起重機的受力分布，使支點能夠達到最大的作用效果。2O1 2 根據(jù)上述計算，汽車起重機鉸點的位置已經(jīng)確定。其在總體設計中，高度比一般在 ～ ，側(cè)板一般選用薄鋼板，厚度在～ 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21 / 75使截面中性軸下移，從而減少下底板上的壓縮應力，一方面滿足下底板局部應力的需要，為了減輕自重，吊臂應盡量做成等強度式梁。矩形的箱形截面的最危險處為四角焊縫處，該處應力最大，也是最容易產(chǎn)生應力集中的地方，為了改善應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度，特別在采用高強度鋼材時。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，大大改善了應力集中現(xiàn)象，該截面工藝復雜，制造成本高。以相同起重能力為條件，以矩形截面為比較標準，將其它截面的截面面積的下降百分比數(shù)（即耗鋼量）列于表 表 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)圖 各節(jié)臂截面尺寸的確定22 / 75臂尺寸，如下圖所示，4 主臂伸縮機構的設計計算 臂架伸縮機構的驅(qū)動形式主臂的伸縮機構很多，可以從兩種角度進行分類，即按驅(qū)動形式的不同，以及各節(jié)臂間的伸縮次序關系不同進行分類。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，在設計三節(jié)臂伸縮機構時，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)臂均能獨立進行伸縮。在現(xiàn)實中，三節(jié)伸縮臂或三節(jié)以上的伸縮機構，往往式上述幾種伸縮機構的中和，而很少單獨采用某一種伸縮機構。超過三節(jié)臂時，常用兩個液壓缸加一個滑輪組的伸縮機構，或采用三各液壓缸的伸縮機構，五節(jié)臂時為兩個液壓缸加兩個滑輪組，或最后一節(jié)的伸縮可用手動的或簡單的插銷式伸縮機構。即，用兩個液壓缸加兩個滑輪組的伸縮方式。圖中液壓缸 14的活塞桿與二節(jié)臂由銷軸 11相接，液壓缸 14的缸體與三節(jié)臂由銷軸 13相接；鋼絲繩13一端通過銷軸 11與二節(jié)臂相接，繞過伸繩滑輪 17，另一端通過銷軸 16與四節(jié)臂相接；鋼絲繩 18一端通過銷軸 14與三節(jié)臂相接，繞過伸繩滑輪 20，另一端與五節(jié)臂相接。上述過程綜合在一起是一個聯(lián)動的過程，彼此相連，同時運動，從而達到了同步伸縮的目的。 臂架伸縮液壓缸的計算及選擇 缸筒內(nèi)徑計算主臂液壓缸定為 2節(jié)，尺寸形狀可按如下進行設計計算，當主臂仰角為 56176。表 41 缸桶內(nèi)徑選擇表8 10 12 16 20 25 32 40 5063 80 100 125 160 200 250 320 400 活塞桿直徑 （ 1） 計算活塞桿直徑 d一般按液壓缸往復運動速度比 計算，公式如下：? （ ）1dD?? 式中： D—液壓缸直徑 往復運動速度比，參見表 ，選擇 =2。表 速度比 選擇壓力 MPa ≤10 ～ 20 ≥20速度比 ? 2表 活塞桿直徑尺寸系列4 5 6 8 10 12 14 16 1820 22 25 28 32 35 40 45 5056 63 70 80 90 100 110 125 140160 180 200 220 250 280 320 36025 / 75（ 2） 強度驗算 活塞桿工作時，一般主要受軸向主要拉壓作用力，因此活塞桿的強度驗算，可按直桿拉壓強度驗算，可按直桿拉壓公式計算， 即 ??24Fd????（ ）式中： 活塞桿內(nèi)應力。 活塞桿材料許用應力， ， 為材料的抗拉強度，材料為 45號鋼，故????bn??為b600MPa， n為安全系數(shù)，一般取 n≥3 ～ 5， n取 5。（ 3） 穩(wěn)定性驗算當活塞桿直徑與液壓缸安裝長度之比為 1： 10以上時，活塞桿容易出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，產(chǎn)生縱向彎曲破壞，這時需要進行受壓穩(wěn)定性計算。tF歐拉公式為： ()2tEJFL???式中： E—材料的彈性模數(shù)，對鋼而言， E= MPa。46dJ??.? L—液壓缸安裝長度，由文獻 〔1〕 可知，此處選擇為 L= l= 。??計算可得 = N。t tn將 帶入上式，所得結(jié)果與式（ ）不符合。將上述值代入式（ ）進行強度驗算，式（ ）成立，即滿足強度要求。將上述數(shù)值再次代入式（ ） ，進行穩(wěn)定性驗算，計算可知，所得結(jié)tF510?果與式（ ）相符合，可以確定尺寸為 d=140mm。 對薄壁缸筒 ()??2xP???式中： 液壓缸的耐壓試驗壓力，當 P＜ 16MPa時， =。 缸筒材料的許用應力， , 為材料的抗拉強度，材料為 45號鋼取????bN??=600MPa， N為安全系數(shù)，一般取 N=5。將上述數(shù)值代入式（ ）可得， =25mm。:??:10? 對厚壁缸筒 （ ）??.423xP??????????通過上式求得 =，取整為 =10mm。（ 2） 缸筒外徑計算缸筒外徑 為1D （ ）2???所得結(jié)果為 =180mm。5 零部件的選擇 鋼絲繩的計算和選擇鋼絲繩的選擇主要包括鋼絲繩結(jié)構形式的選用和鋼絲繩直徑的確定。本機構所需鋼絲繩為繞經(jīng)滑輪和卷筒，故選擇線接觸鋼絲繩。 S—鋼絲繩最大工作靜拉力。 （ ）4bnCkw???? 式中： n—安全系數(shù)，由文獻 〔1〕 可知， n=5 k—鋼絲繩捻制拆減系數(shù)，一般選取 k=. 鋼絲繩充滿系數(shù)，由下式確定， 。28 / 75 鋼絲繩的公稱抗拉強度，由文獻 〔1〕 可知， =1850N/ 。最大靜拉力 S的確定 采用單連滑輪組最大工作靜拉力 （ ）QSm??? 式中： —起升載荷， = + ， 為額定起升載荷， 為取物裝置的重力，Q0q0q由文獻 〔1〕 可知， = ，即 = 。 滑輪組效率，由文獻 〔1〕 可知， =。410 將式（ ）和式（ ）所得數(shù)值代入式（ ）可得出 鋼絲繩直徑 d=。? 主臂伸縮用鋼絲繩的計算選用當滿載時，大臂仰角為 56176。參見文獻 〔1〕 可知， ，選擇鋼絲繩直徑為 d=13mm，公稱抗拉強度為 1700 ?N/ ，最小破斷拉力為 113KN。2m 滑輪及滑輪組的選擇 滑輪用以支撐鋼絲繩，并能改變鋼絲繩的走向，平衡鋼絲繩分支的拉力，組成滑輪組達到省力或增速的目的。承受大載荷的滑輪，為了減輕重量，多做成筋板帶孔的結(jié)構，用強度不低于鑄鐵 HT200、球鐵 QT4017和鑄鋼 ZG230450等材料制造。鑄鐵滑輪適用于工作級別 M4以下的機構，鋼制滑輪用于工作級別 M4以上的機構。 鋼絲繩出入鋼絲繩繩槽的偏角過大時（＞ 5176。 根據(jù)上述描述，選擇滑輪的材料為鑄鐵 HT200，滑輪的構造為多筋板帶孔的結(jié)構 。（ 1） 工作滑輪直徑 （ ）0Ded?? 式中： 按鋼絲繩中心計算的滑輪直徑（ mm） 。 輪繩直徑比系數(shù)與機構工作級別，鋼絲繩結(jié)構有關。將數(shù)值帶入式（ ）得出起升用滑輪 414mm。參照上式取得 B=54mm。 ② 對于流動式起重機，建議取 e=18，與工作級別無關。由此確定起升用滑輪規(guī)格為： =414mm， B=54mm，繩槽斷面為 。0D 滑輪組的選擇由鋼絲繩依次繞過若干動滑輪和定滑輪而組成的裝置稱為滑輪組，滑輪組根據(jù)功能可分為增速滑輪組和省力滑輪組?；喗M的主要規(guī)格為：滑輪組的倍率，滑輪組的滑輪配置和滑輪組的效率。分別為 m=10，=。?圖 滑輪組的滑輪配置簡圖31 / 756 主臂的三維建模及裝配在設計裝配體時有兩種設計方法：自下而上設計，或自上而下設計。在自下而上的設計方法中，首先生成單獨的零件，并將其插入空白裝配體文件中，然后根據(jù)設計要求，在零部件之間建立一定的配合或者約束條件，最終形成裝配。（ 2） 使用自下而上設計方法可以使設計人員專注于單個零件的設計工作。自上而下設計方法是從裝配體中開始設計工作的，這式兩種設計方法的不同之處。從機器設計的角度出發(fā)，應該首選自上而下的設計方法，因為按照傳動設計習慣，只有完成裝配體的設計后，才能根據(jù)裝配體中各零部件的功能、用途、相互關系、使用要求、連接方式等，展開零部件的設計工作。 在自上而下的裝配體設計中，一般在關聯(lián)裝配體中生成和修改零部件，一般設計技巧如下：（ 1） 在關聯(lián)裝配體中生成和編輯零部件，可以使用一個零部件的集合特征幫助定義另一個零部件。（ 2） 以布局草圖作為設計的開始，來定義固定的零部件位置、基準面等，然后參考這些定義來設計零件。（ 4） 參考起重一個零部件的陣列特征，或通過在裝配體中生成一個陣列，放置多個零32 / 75部件陣列。汽車起重機的主臂主要由以下部分組成：基本臂，二節(jié)臂，三節(jié)臂，四節(jié)臂，五節(jié)臂，吊頭架，變幅座等部件組成。設計方法為上述兩種方法的綜合。 基本臂的建?；颈圩鳛槠溆嗨墓?jié)的主要載體，在主臂的設計中最為重要，基本臂主要由基本臂臂箍，變幅缸支撐座，理繩器等部件組成。33 / 75圖中 ： 1上筋板 2側(cè)上筋板 3基本臂后箍 4固定板（左）5基本臂中上箍 6基本臂中下箍 7基本臂前箍圖 基本臂中箍是整個基本臂臂箍的框架，整個基本臂臂箍在此基礎上進行裝配，建模過程是通過拉伸凸臺拉、伸切除功能，對基本臂中上箍、中下箍、基本臂前箍和基本臂后箍進行建模，再用相同的方式畫出其它零部件，并且將它們裝配在一起。左上滑塊是臂箍上端對二節(jié)臂的主要支撐點，并且起著導向的作用，建模過程是通過拉伸切除、拉伸凸臺等功能進行零部件建模，零件建模結(jié)束之后，進行裝配。下圖 視圖。下圖