毕业设计（论文）-汽车起重机优化设计（全套图纸三维）.pdf

成都学院学士学位论文（设计） 本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 题 目 汽车起重机优化设计汽车起重机优化设计 学 院 工业制造学院工业制造学院 专 业 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号 年级 11 指导教师 职称 讲师讲师 2015 年 3 月 28 日 成都学院学士学位论文（设计） 汽车起重机优化设计 专 业： 学 号： 学 生： 指导教师： 摘要：随着经济建设的快速发展，中国的基础设施逐渐扩大，道路，机场，港口，水利水电，市政 建设等基础设施建设规模也越来越大，汽车起重机市场的需求也增加了,本课题是基于对 20 吨汽车 起重机的研究，进一步的伸缩臂的设计，和对其结构工艺的改良是当务之急，也是机械工业发展的 必然趋势和前景。 本文通过 SolidWorks 软件对 20 吨汽车起重机进行三维建模，并设计出该起重机中伸缩臂中的 一伸臂端，二伸臂端，三伸臂端以及滑轮组的具体结构，对关键零部件伸缩臂进行有限元分析，进 一步确定它的刚度和强度是否符合要求。 关键词： 汽车起重机；伸缩臂；结构；有限元 全套图纸，加全套图纸，加153893706 成都学院学士学位论文（设计） The Optimization design of automobile crane Specialty： Student Number： Student： Supervisor： Abstract： The design of the transmission gear box box than the islands design, including the identification of parts for the processing technology, the design should first understand the workpiece intheprocessing line and calculation process to determine the tapping spindle diameter, motion model and the initial machine selection part. Three figure (process map parts to be machined, the processing schematic drawing, the machine contact size map, machine productivity calculation card). Multi axle box design, established the transmission components coordinate calculation of shaft drive system, and check the total spindlebox This paper is basis on the secirty modset, design of the drilling, tapping combination two one, reduce machining cost, save time, improve production efficiency. Key words：Machine manufacture;Crankshaft;Processing craft;Fixture; 成都学院学士学位论文（设计） 成都学院学士学位论文（设计） I 目 录 绪论 . 1 1. 课题的来源及研究的目的和意义 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2. 国内汽车起重机的发展概况和发展趋势 . 4 2.1 国内汽车起重机的发展概况 . 4 2.2 国外汽车起重机的发展概况 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.3 Solidworks 设计基础 . 4 2.3.1 草图绘制 . 5 2.3.2 基准特征，参考几何体的创建 . 6 2.3.3 拉伸、旋转、扫描和放样特征建 . 7 2.3.4 工程图的设计 . 10 2.3.5 装配设计 . 11 3. 主臂伸缩机构的设计计算 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3.1 臂架伸缩机构驱动形式与传动的驱动形式的比较与优化 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3.1.1 伸缩臂截面形状的比较与优化 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3.1.2 伸缩臂材料性能方面的比较与优化 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3.2 臂架伸缩机构的驱动形式 . 19 3.3 臂架伸缩液压缸的计算及选择 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3.3.1 负载图与速度图的确定 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4. 零部件的选择 . 22 4.1 钢丝绳的计算和选择 . 23 4.2 滑轮及滑轮组的选择 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5. 主臂的三维建模及装配 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.1 基本臂的总装配 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.2 主臂建模总装配 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.3 汽车起重机的三维建模 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6. 汽车起重机伸缩臂中关键零件的有限元应力、应变分析 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.1 基本臂的有限元分析 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 7. 结论 . 28 成都学院学士学位论文（设计） II 参考文献 . 29 致谢 . 30 成都学院学士学位论文（设计） 1 绪论 1 课题的来源及研究的目的和意义 起重机主要用于起重，运输，装卸和安装材料。它可以完成人力搬运不可能完成 的动作，减轻人的体力劳动，提高生产效率，在许多地区，工厂，矿山，港口，铁路站 施工现场，仓库，水电站等部门得到了广泛的应用，随着生产规模的日益扩大，特别是 现代，专业生产的需要，各种专用起重机已经产生，在许多重要部门，不仅辅助机械生 产过程，而且能够实现许多人力不可能完成的作业。 起重机的工作周期短，属于物料搬运机械的一种，一般包括进料，运输，装卸和 回到原位的过程，在高层建筑，冶金，化工，电厂建设和其他大型项目，需要提升很重 很大的物体，其中许多物体的重量高达上百吨重。因此，我们必须选择一些大型起重机 吊装工作设备。大型起重机通常是用龙门起重机，门式起重机，塔式起重机，履带式起 重机，轮式起重机和桥式起重机装置。 道路，桥梁，水利电力建设用起重机，使用的范围是非常广泛，不管什么类型的 加载设备，起重设备，电厂设备安装，混凝土浇筑，模板的运输，施工垃圾和其他建筑 材料都需要使用起重机械，特别是水电工程建设，不仅工程规模浩大，其特殊的地理条 件，季节性强的施工，工程本身又很复杂，和起重搬运设备，大量各种建筑材料。除了 以上介绍的起重机等大型设备外， 还应用于水利水电工程， 如电缆起重机， 浮式起重机， 各类起重机在车间在工厂和建筑安装，为机组，闸门检修，吊装垃圾，这些大型龙门起 重机，固定卷扬起重机和门座起重机等。这些专用起重机一般属于大吨位起重机，与龙 门式，固定起重机工程起重机共同发挥着重要的作用，在未来的国家建设中，起重机也 将发挥更大的作用。 机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用 消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备， 机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效 益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科 学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的 战略重点之一。机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、工具，以至能 源和材料生产的部门，都需要机械工程的服务。概括说来，现代机械工程有五大 服务领域：研制和提供能量转换机械、研制和提供用以生产各种产品的机械、研 成都学院学士学位论文（设计） 2 制和提供从事各种服务的机械、研制和提供家庭和个人生活中应用的机械、研制 和提供各种机械武器。 不论服务于哪一领域，机械工程的工作内容基本相同，主要有：建立和发展 机械工程的工程理论基础。例如，研究力和运动的工程力学和流体力学；研究金 属和非金属材料的性能，及其应用的工程材料学；研究热能的产生、传导和转换 的热力学；研究各类有独立功能的机械元件的工作原理、结构、设计和计算的机 械原理和机械零件学；研究金属和非金属的成形和切削加工的金属工艺学和非金 属工艺学等等。 研究、设计和发展新的机械产品，不断改进现有机械产品和生产新一代机械 产品，以适应当前和将来的需要。机械产品的生产，包括：生产设施的规划和实 现；生产计划的制订和生产调度；编制和贯彻制造工艺；设计和制造工具、模具； 确定劳动定额和材料定额；组织加工、装配、试车和包装发运；对产品质量进行 有效的控制。机械制造企业的经营和管理。机械一般是由许多各有独特的成形、 加工过程的精密零件组装而成的复杂的制品。 生产批量有单件和小批， 也有中批、 大批，直至大量生产。销售对象遍及全部产业和个人、家庭。而且销售量在社会 经济状况的影响下，可能出现很大的波动。因此，机械制造企业的管理和经营特 别复杂，企业的生产管理、规划和经营等的研究也多是肇始于机械工业。 机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、 修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中 的可靠性和经济性。 机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修 理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的 可靠性和经济性。研究机械产品在制造过程中，尤其是在使用中所产生的环境污 染，和自然资源过度耗费方面的问题，及其处理措施。这是现代机械工程的一项 特别重要的任务，而且其重要性与日俱增。机械的种类繁多，可以按几个不同方 面分为各种类别，如：按功能可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等；按 服务的产业可分为农业机械、矿山机械、纺织机械等；按工作原理可分为热力机 械、流体机械、仿生机械等。另外，机械在其研究、开发、设计、制造、运用等 过程中都要经过几个工作性质不同的阶段。按这些不同阶段，机械工程又可划分 为互相衔接、互相配合的几个分支系统，如机械科研、机械设计、机械制造、机 械运用和维修等。 这些按不同方面分成的多种分支学科系统互相交叉，互相重叠，从而使机械 工程可能分化成上百个分支学科。例如，按功能分的动力机械，它与按工作原理 分的热力机械、流体机械、透平机械、往复机械、蒸汽动力机械、核动力装置、 成都学院学士学位论文（设计） 3 内燃机、燃气轮机，以及与按行业分的中心电站设备、工业动力装置、铁路机车、 船舶轮机工程、 汽车工程等都有复杂的交叉和重叠关系。 船用汽轮机是动力机械， 也是热力机械、流体机械和透平机械，它属于船舶动力装置、蒸汽动力装置，可 能也属于核动力装置等等。19 世纪时，机械工程的知识总量还很有限，在欧洲的 大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程，19 世纪下半 叶才逐渐成为一个独立学科。进入 20 世纪，随着机械工程技术的发展和知识总 量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。这种分解的趋势 在 20 世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。 由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化是必不 可少的。但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹稍大 规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和技术 整体的进步，对外界条件变化的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的知识 过狭，考虑问题过专，在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。因 此自 20 世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理论， 拓宽专业领域，合并分化过细的专业。械工程以增加生产、提高劳动生产率、提 高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。在未来的时代，新产品的研 制将以降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为 超经济的目标任务。 机械可以完成人用双手和双目，以及双足、双耳直接完成和不能直接完成的 工作，而且完成得更快、更好。现代机械工程创造出越来越精巧和越来越复杂的 机械和机械装置，使过去的许多幻想成为现实。 人类现在已能上游天空和宇宙，下潜大洋深层，远窥百亿光年，近察细胞和分子。 新兴的电子计算机硬、软件科学使人类开始有了加强，并部分代替人脑的科技手 段，这就是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的影响，而在未来年代它还 将不断地创造出人们无法想象的奇迹。 人类智慧的增长并不减少双手的作用，相反地却要求手作更多、更精巧、更复杂 的工作，从而更促进手的功能。手的实践反过来又促进人脑的智慧。在人类的整 个进化过程中，以及在每个人的成长过程中，脑与手是互相促进和平行进化的。 人工智能与机械工程之间的关系近似于脑与手之间的关系，其区别仅在于人 工智能的硬件还需要利用机械制造出来。 过去， 各种机械离不开人的操作和控制， 其反应速度和操作精度受到进化很慢的人脑和神经系统的限制，人工智能将会消 除了这个限制。计算机科学与机械工程之间的互相促进，平行前进，将使机械工 程在更高的层次上开始新的一轮大发展。19 世纪时，机械工程的知识总量还很有 限， 在欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科， 被称为民用工程， 成都学院学士学位论文（设计） 4 19 世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。进入 20 世纪，随着机械工程技术的发 展和知识总量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。这种 分解的趋势在 20 世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。 由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化是 必不可少的。但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹 稍大规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和 技术整体的进步，对外界条件变化的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的 知识过狭，考虑问题过专，在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。 因此自 20 世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理 论，拓宽专业领域，合并分化过细的专业。综合-专业分化-再综合的反复循环， 是知识发展的合理的和必经的过程。不同专业的专家们各具有精湛的专业知识， 又具有足够的综合知识来认识、理解其他学科的问题和工程整体的面貌，才能形 成互相协同工作的有力集体。综合与专业是多层次的。在机械工程内部有综合与 专业的矛盾；在全面的工程技术中也同样有综合和专业问题。在人类的全部知识 中，包括社会科学、自然科学和工程技术，也有处于更高一层、更宏观的综合与 专业问题。 2 国内汽车起重机的发展概况和发展趋势 2.1 国内汽车起重机的发展概况 中国的汽车式起重机诞生于上世纪的 10 年代，经过了近 30 年的发展，期间有过 3 次主要的技术改进，分别为 70 年代引进苏联的技术，80 年代引进日本的技术，90 年代 引进德国的技术。但是总体来说，中国的汽车式起重机产业始终走着自主创新的道路， 有着自己清晰的发展脉络， 尤其是进几年， 中国的汽车式起重机产业取得了长足的发展， 虽然与国外相比还有一定的差距，但是这个差距正在逐渐的缩小。而且我国目前在中小 吨位的汽车式起重机的性能已经完好，能够满足现实生产的要求。在不久的将来，我国 成都学院学士学位论文（设计） 5 的汽车式起重机行业一定会发展成为一个发展稳定，市场化程度高的成熟产业。 许多专家认为，高速发展的市场，是中国汽车式起重机产业各个厂商有利的技术 创新基础和环境。近几年，中国汽车式起重机产业除了一家较小的公司与日本起重机品 牌厂家合资以外，其余厂家一直在追赶国外先进水平的进程中，一直坚持自主的技术创 新道路，基本上没有整体引进国外技术的做法，也使的中国汽车式起重机产业在达到和 接近国际先进水平的同时，在产品技术上有明显的中国特质。 中国汽车式起重机已经大量使用 PLC 可编程集成控制技术，带有总线接口的液压阀 块，液压马达，油泵等控制和执行元件已较为成熟，液压和电器已实现了紧密的结合。 可通过软件实现控制性能的调整，大幅度简化控制系统，减少液压元件，提高系统的稳 定性，具备了实现故障自动诊断，远程控制的能力。 当前我国新一代汽车起重机产品，起重作业的操作方式，大面积应用先导比例控 制，具有良好的微调性能和精控性能，操作力小，不易疲劳。通过先导比例手柄实现比 例输送多种负荷的无级调速，有效防止起重作业时的二次下滑现象，极大的提高了起重 作业的安全性、可靠性和作业效率。 部分大型汽车式起重机还在伸缩臂上使用了单缸插销的伸缩技术，通过液压销作 用，以单个液压油缸可完成多节伸臂的运动，并达到各种工况的程度控制和自动伸缩， 改变了以往能不油缸加内部绳排的作业方式，使起重机相对更轻，拓展了起重机向更高 工作高度发展的空间。 在走向国际市场的过程中，我国汽车式起重机产业近几年品质水平的快速提高，也 得到了国际拥护的高度肯定，由于产品使用规范，用户的专业素质较高，出口产品的质 量反馈比在过内有了明显的减少，产品反映较好。这都为中国汽车式起重机行业的发展 打下了良好的基础。 2.2 国外汽车起重机的发展概况 我国的汽车式起重机的生产企业要想在本领域生存与发展，需要做的事情还很多， 由于市场需求的增大，也要求生产企业不断创新，在保证起重机性能的基础上还要不断 开发出更大吨位的新产品，满足市场的需求。只有这样才能从市场中获得养分和活力使 自己生存，在生存中发展，在发展中壮大。 主要的发展趋势应该有以下几点： （1） 扩大产品的品种。 在企业内部应建立完善的产品研究和开发体系，使产品系列化，品种齐全，要形成 成都学院学士学位论文（设计） 6 大中小完整系列，增多产品数量，使生产规模不断的扩展。 （2） 增大起重力矩。 目前我国生产的汽车式起重机大多是 50 吨以下的中小吨位的起重机，大吨位生产 的很少，而，随着社会的发展，对机动灵活的大型起重机械的需求越来越大，这都是汽 车式起重机发展的养分， 所以增大其中力矩迫在眉睫。 （3） 增加起重机功能。 随着国民经济的快速发展，用户对汽车式起重机的使用上的要求越来越多，希望能 够一机多用，已经不仅仅是在搬运重物时使用，而是满足在不同环境和工种的使用，这 些都为未来起重机的发展找清了方向。 （4） 全力打造自己的品牌。 目前中国的汽车起重机生产企业，缺少自己的专业研究人员和开发队伍，而是去模 仿别人生产的成品，没有发展方向和竞争力。未来经济的全球化以及由此引发的一系列 问题，使得竞争手段从传统的产品，价格等层次转嫁到品牌的竞争上来。所以各大汽车 式生产企业应该 努力打造自己的品牌，从而使自己发展壮大。 （5） 开创自我空间占领市场。 我国的各大汽车式起重机生产企业要不断创新，大胆进行运行急智的改革，面向市 场，结构优化，人员重组，引进设备，进行刻苦的技术研发，在不断完善自我的前提下， 占领市场。 2.3 Solidworks 设计基础 2.3.1 草图绘制 掌握点、直线、矩形、弧度圆等基本图形的绘制方法；掌握样条、文字等高级几何 图形的绘制方法；理解集合约束的概念并在草图绘制中熟练应用几何约束；熟练应用阵 列、实体转换等草图绘制工具；能综合应用各种草图绘制实体和利用草图绘制工具完成 草图绘。 2.3.2 基准特征-参考几何体的创建 清楚明白基于特征的建模方式、参数化思想等概念；灵活运用各种建立基准点的方 成都学院学士学位论文（设计） 7 法；灵活运用各种建立基准轴方法；灵活运用各种建立基准面的方法；灵活运用坐标系 的建立方法；能根据建模需要综合应用各种参考几何体。 2.3.3 拉伸、旋转、扫描和放样特征建模 灵活运用拉伸特征的概念与建立方法；灵活运用旋转特征的概念与建立方法；掌握 扫描特征的概念与建立方法；灵活运用放样特征的概念与建立方法；通过实践能够准确 分析零件的特征，灵活运用拉伸和旋转也正建立三维模型。综合应用扫描、放样、弯曲、 镜向、阵列等特征建立各种实体。 2.3.4 工程图设计 灵活运用用户自定义工程图格式文件的方法；灵活运用建立标准三视图，剖视图， 断面图，局部图，辅助视图等方法；灵活运用各种注释的方法。 2.3.5 装配设计 灵活运用自底向上的装配方法；灵活运用生成装配体爆炸图的方法；灵活运用 SolidWorks 智能装配技术； 灵活运用装配体零部件的状态和属性控制， 并能够在装配体 中设计子装配体；灵活运用干涉检查；灵活运用自上向下的装配方法；灵活运用在装配 模型工程图中添加零件序号；灵活运用生成装配体材料明细表的方法。 3. 主臂伸缩机构的设计计算 3.1 臂架伸缩机构驱动形式与传动的驱动形式的比较与优化 3.1.1 伸缩臂截面形状的比较与优化 本次设计的是 20 吨汽车起重机的优化设计，主要的设计研究的部分为起重机主臂 也就是伸缩臂的设计，其具体结构方案图如图 3-1 所示： 成都学院学士学位论文（设计） 8 图 3-1 伸缩吊臂的截面形状由很多种，主要包括：矩形、正梯形、倒梯形、六边形、槽 形、角钢组合式等。其在总体设计中，高度比一般在 1.31.8 范围内，侧板一般选 用薄钢板，厚度在 3.210 范围内，侧板薄一些对减轻吊臂重量极为有效，但必须考虑 其局部失稳的问题，有的在钢板上格一段距离扎一条横向筋，或者在侧板受压区设置纵 向筋，以增加其抗屈曲能力。有的为了减轻重量也可在侧板上开大孔，并卷边加强。下 地板一般做的臂上底板后些，一方面可以使截面中性轴下移，从而减少下底板上的压缩 应力， 一方面满足下底板局部应力的需要， 为了减轻自重， 吊臂应尽量做成等强度式梁。 整个箱形吊臂也可做成头稍细，根稍粗的棱锥体状，但大多采用贴加强板的方法来 改变截面的面积特性，在局部高应力处采用局部加强板局部加强。矩形的箱形截面的最 危险处为四角焊缝处，该处应力最大，也是最容易产生应力集中的地方为了改善应力状 况最号选用其它形式。梯形截面的横向抗弯刚度和抗扭刚度比矩形好，正梯形侧板的上 半部拉应力较大，提高了侧板的稳定系数：倒梯形的下底板载，可以避免下地板的局部 成都学院学士学位论文（设计） 9 失稳。吊臂下截面做成圆形或其它折线状（即槽形和六边形），都是为了提高下底板的 抗局部失稳的能力，和减小侧板的计算宽度，这样一来可以采用更薄的钢板，而充分利 用钢板的强度，特别在采用高强度钢材时。因为高强度钢板的抗局部失稳的能力并不比 普通钢板的能力号，所以，改变局部失稳在此显得更为重要角钢组合式截面正像桁架臂 炫杆那样，将材料集中在四各受力最大的角上，同时将焊缝移至中部，大大改善了应力 集中现象，该截面工艺复杂，制造成本高。 在经过研究计算结果和实际生产表明，吊臂截面上半部分采用矩形，下半部分采 用外凸折板形（即槽形）最好。以相同起重能力为条件，以矩形截面为比较标准，将 其它截面的截面面积的下降百分比数（即耗钢量）列于下表中： 传统的伸缩吊臂和改进后的伸缩吊臂的截面分别如图 3-2，3-3 所示： 3-2 传统的截面吊臂截面 3-3 改进后的截面吊臂截面 通过比较可以，此次设计的截面材料用得更少，重量也更轻，通过校验，复合设备工况 要求。 3.1.2 伸缩臂材料性能方面的比较与优化 传统的伸缩臂采用的材料基本上都是铁板才通过焊接而成，这样做成的伸缩臂无疑 会很重。而此次设计的汽车起重机的伸缩臂的材料是采用碳钢板制作而成，此种材料做 成都学院学士学位论文（设计） 10 成的伸缩臂不断重量轻，而且强度好，能够满足要求。图 3-3 为传统的伸缩臂，图 3-4 为此次设计的伸缩臂结构。 3-3 传统的伸缩臂结构 3-4 此次设计的伸缩臂结构 3.2 臂架伸缩机构的驱动形式 主臂的伸缩机构很多，可以从两种角度进行分类，即按驱动形式的不同，以及各 节臂间的伸缩次序关系不同进行分类。按驱动形式的不同，可分为液压、液压机械和 人力三种。采用液压驱动时，执行元件选用液压油缸，利用缸体和活塞杆的相对运动推 动，推动下节臂的伸缩，在设计三节臂伸缩机构时，为了减轻重量，还可以利用吊臂之 间的伸缩比例，采用钢丝绳和滑轮组实现第三节臂的伸缩，以实现第三节臂的伸缩，这 就形成了液压机械驱动。在某些情况下可以取消伸缩机构，代之采用人力驱动，或采用 推杆和绳索的器件，而辅之以人工安装插销等方法伸缩吊臂，这就形成了人力驱动。这 几种方法往往在小于等于三节臂的情况下使用。对于拥有三节或三节以上的吊臂来讲， 各节臂的伸缩方式可以由不同的选择，但是，大致可以分为三类。 （1）顺序伸缩：指吊臂在伸缩过程中，各节伸缩臂必须按一定先后顺序，完成伸缩 动作。 （2）同步伸缩：指吊臂在伸缩过程中，各节伸缩臂同时以相同的形成比例进行伸缩。 （3）独立伸缩：指吊臂在伸缩过程中，各节臂均能独立进行伸缩。显然，独立伸缩 机构，同样也可以完成顺序伸缩或同步伸缩的动作。 在现实中，三节伸缩臂或三节以上的伸缩机构，往往式上述几种伸缩机构的中和， 成都学院学士学位论文（设计） 11 而很少单独采用某一种伸缩机构。在三节伸缩臂时，基本上采用一个液压缸加一个滑轮 组的同步伸缩机构。超过三节臂时，常用两个液压缸加一个滑轮组的伸缩机构，或采用 三各液压缸的伸缩机构，五节臂时为两个液压缸加两个滑轮组，或最后一节的伸缩可用 手动的或简单的插销式伸缩机构。本次设计的是三节臂的伸缩，其具体结构图如下： 其工作原理为：液压缸伸出时，直接带动二节臂及其余的臂同时伸出，这个时候完 成第一次的伸出动作。直接带动三节臂向前运动，这时由于钢丝绳的长度是不变的，导 致钢丝绳另一端变长，一端也得随之运动，顾通过滑轮带动四节臂向前运动；四节臂在 向前运动的时候， 由于钢丝绳的长度是不变的， 上述过程综合在一起是一个联动的过程， 彼此相连，同时运动，从而达到了同步伸缩的目的。缩回的过程是通过，回绳滑轮钢丝 绳的带动实现的，其过程与吊臂伸绳的过程完全相同。 3.3 臂架伸缩液压缸的计算及选择 液压缸是液压系统中活塞杆作往复运动的工作机构。其结构形式均为单活塞杆双 作用耳环安装式。主要用于工程机械、运输机械、矿山机械及车辆等。 液压缸的设计计算： 由于液压执行元件与主机结构有着直接关系，因此液压缸的 主要尺寸包括缸筒内径 D、活塞杆直径 d 和缸筒长度 L。 根据负载大小和液压缸的工作压力确定活塞的有效工作面积，再根据液压缸的不同 结构形式计算出缸筒的内径。活塞杆直径是按受力情况决定的，可按表 3.1 初步选取。 成都学院学士学位论文（设计） 12 缸筒长度的确定要考虑活塞最大行程、活塞厚度、导向和密封所需长度等因素。通常情 况 L(2030)d。计算结果要圆整成国家标准中的推荐值。主要尺寸初步确定后，还要 按速度要求进行验证。同时满足力和速度的要求后才可以确定下来。 液压缸工作压力与活塞杆直径 液压缸工作压 力 p/MPa 7 推荐活塞杆直 径 d (0.50.55)D (0.60.7)D 0.7D 强度校核的项目包括缸筒壁厚、活塞杆直径 d 和缸盖固定螺栓的直径 ds。 当 D/10 时为薄壁，按下式校核: 式中，D-缸筒内径； 缸筒材料的许用应力，=b/n，b 是材料的抗拉强度，一般取安全系数 n=5； py试验压力，当缸的额定压力 pn16Mpa 时，py=1.5pn；pn16Mpa 时，py=1.25pn。 当 D/10 时为厚壁，按下式校核: 2.活塞杆直径 d 式中，F活塞杆上的作用力；活塞杆材料的许用应力，= b/1.4。 成都学院学士学位论文（设计） 13 3.缸盖固定螺栓直径 ds 式中，F活塞杆上的作用力；k螺纹拧紧定螺栓个数； 螺栓材料的许用应力，= s/（1.222.5），s 为材料的屈服点。 活塞杆材料的许用应力，= b/1.4。 液压缸缸体壁厚的计算： 按薄壁筒计算： ;2/PyD 按中等壁厚计算： ;3 . 2/CPyPyD+= 按厚壁筒计算： ;73 . 1 /2/PyD 缸体材料许用应力；b/ n； b 缸体材料的抗拉强度。对于 45 钢正火处理，b580 Mpa； n 安全系数；一般取 3.55； 强度系数；对于无缝钢管1； c 计入管壁公差及侵蚀的附加壁厚；一般按