文档包括:
说明书一份，51页，14000字左右。
开题报告一份。
外文翻译一份。
题目审批表一份。
三维图CATIA若干。
图纸共5张，如下所示
A0-YQZ4 二级伸缩臂.dwg
A0-基本臂.dwg
A0-起重臂总装图.dwg
A0-一级伸缩臂.dwg
A0-总装配图.dwg
摘 要
随车起重机是一种轻便式起重机，它是将起重作业部分安装在载货汽车上的一种起重装置,。随车起重机的总体机构由吊钩，起重臂，提升机构，变幅机构和回转机构等组成。起重装置下部分与汽车相联结，能固定在多种型号卡车上，并由汽车提供工作动力。随车起重运输车是集起重、运输为一体的新型高效起重运输装备。由于具备了机动、灵活、装卸方便等特点, 广泛适用于交通运输、野外起重抢险、电信电力、码头、市政建设等领域。
本设计为“随车起重机吊臂设计与有限元分析”，所设计起重机吊臂为箱式三节臂伸缩结构，伸缩方式为绳排式。起重量为4吨，变幅仰角0—70°。绘制吊臂结构平面图和三维图，并对吊臂进行有限元分析。
关键词： 随车起重机 吊臂 有限元分析
Abstract
The lorry crane is a portable crane. It is part of the lifting operation to install in a truck on the lifting gear. The lorry crane's overall body includes crane hook, lifting arm, hoisting mechanism, luffing institutions and slewing agencies. Partial lifting gear is linked the truck, which can be fixed model in a variety of trucks, and the driving force is provided by the truck. The lorry crane integrates lifting and transport as a whole new type of highly efficient hoisting and conveying equipment. With a mobile, flexible, easy handling characteristics and so on, this crane is widely used in transportation, lifting and rescue field, telecommunications, electric power, municipal construction and other fields.
My design is named “The design and finite element analysis on the crane of the lorry crane”. The crane arm is designed as box-type telescopic structure composed by three cranes, and the scalable way is Rope-ROW. Carrying capacity is 4 tons, and luffing elevation ranges from 0°to 70°. My work is to draw the plan maps and three-dimensional structures of all the cranes, and to analysis the cranes with the finite element.
Key words: lorry crane crane finite element analysis
目 录
绪论 1
第1章 伸缩式起重机吊臂工作原理 3
1.1、关于伸缩系统的型式 3
1.2 伸缩式臂架的截面形式分类 3
1.3 臂架的工作原理 4
1.4 设计方案 5
第2章 起重机吊臂设计 7
2.1 计算工况及受载分析 7
2.2 吊臂变幅平面承受的载荷 8
第3章 各节臂设计 9
3.1 基本臂设计 9
3.2 一级伸缩臂设计 10
3.3 二级伸缩臂设计 11
第4章 各节臂有限元分析 14
4.1 起重机臂材料选择 14
4.2 有限元分析前处理 14
4.3 仰角为0°时各力臂有限元分析 15
4.4 仰角为35°时各力臂有限元分析 25
4.5 仰角为70°时各力臂有限元分析 35
结 论 47
致 谢 48
参考文献 49
本科生毕业设计（论文）
开题报告
随车起重机吊臂设计及其有限元分析
一 毕业设计的目的与任务
（一）毕业设计的设计目的
毕业设计是培养学生综合运用所学的理论知识和技能，提高分析和解决问题能力的一个主要环节,是学生走向工作岗位之前的工程基本训练，是完成培养合格高级人才基本训练的最后一个重要环节，其主要目的在于：
1．培养学生综合运用所学的基础理论和专业知识，独立解决问题的能力，并结合设计、试验和研究的课题进一步巩固和扩大所学的专业知识和基础理论知识。
2．培养搜集、阅读和分析参考资料，运用各种标准和工具书籍，编写技术文件的能力，培养实验研究、电算和数据处理的能力；培养翻译外文资料的能力；进一步培养学生的计算及制图等基本能力。
3．树立正确的设计思想及严肃认真的工作作风。掌握机械产品设计，理论研究和试验的一般程序和方法。
（二）毕业设计的内容要求
设计4T的随车起重机的起升机构。要求：变幅仰角65°～～70°，三节臂，吊臂采用伸缩式，伸缩类型为线排式；绘制设计平面图，各吊臂三维图。并对吊臂进行有限元分析，编写有限元分析报告。
通过查阅资料了解随车起重机国内外的发展趋势，随车起重机的结构，和类型等。
二 总体结构
（一）随车起重机的结构
随车起重机的总体机构由吊钩，起重臂，提升机构，变幅机构和回转机构等组成。其下车身部分与汽车相联结，能固定在多种型号卡车上，并由汽车提供工作动力。随车起重机是将起重作业部分安装在载货汽车上的一种起重装置, 随车起重运输车是集起重、运输为一体的新型高效起重运输装备。由于具备了机动、灵活、装卸方便等特点, 广泛适用于交通运输、野外起重抢险、电信电力、码头、市政建设等领域。
我国随车起重机行业起步于上个世纪70 年代, 目前, 国内生产随车起重机的企业有10余家,主要生产直臂式随车起重机和折叠臂式随车起重机。产品型号以5～8 t等中等吨位为主, 大吨位所占比例较小, 尚未形成大、中、小完整的系列。国内随车起重机以直臂超升为主, 折臂式随车起重机较少, 中小吨位较多, 大吨位较少。而且欧洲随车起重机主要的产品结构形式为折叠臂式,具有多关节和可折叠等优点。
图左是直臂式随车起重机，图右是折臂式随车起重机
（二）折臂式随车起重机
在汽车运行时，折臂吊是以折叠状态横置在汽车驾驶室与汽车车厢之间，起重臂的打开和折叠状态如下图1和图2。
由于起重臂是可以折叠的，在工作时这种起重机就表现出许多优点，因此折臂式随车起重臂成为了对车起重机的发展趋势。
三 国内随车起重机发展现状
我国随车起重机的生产起步较晚，到７０年代末，全国生产的随车起重机产品品种还很单一，生产规模很小。但是近几年来，随车起重机在国内市场的产销总量增长势头迅猛，从行业统计结果可以看出，2004年为1 540 台, 2005 年为1 720 台, 比2004年增长了11.7% , 2006年为2 150台, 比2005年增长了25%, 2007年为2 800台, 比2006年增长了30.2%。。随车起重机市场显示出强劲的发展势头。在各种吨位的随车起重机产品中, 销售范围主要集中在312 t到8 t, 其销售量占到了总销售量的80%以上, 10 t、12 t等大吨位随车起重机产量增长也很快。
全国生产随车起重机的厂家约有１０多家，主要企业有徐州随车起重机公司、石家庄煤矿机械厂、湖南浦沅集团有限公司、牡丹江专用汽车制造有限公司和山西长治清华机械厂等。另外，近年来，国外随车起重机巨头纷纷进驻中国市场，瑞典HIAB 在上海建立生产基地，日本U N I C与泰起合资、韩国广林特装车株式会社与锦州重型机械股份有限公司组建的合资公司广林特装车（锦州）有限公司、常林股份有限公司与奥地利的PALFINGER 公司合作也开始生产随车起重机。
徐州随车起重机公司组建于２００１年９月，在消化吸收国外先进技术的基础上生产ＳＱ系列伸缩臂式、折叠臂式随车起重机，并由航天部定点生产国防工程专用随车起重运输装填车、雷达车等产品，其产品曾批量出口伊拉克等国家。
石家庄煤矿机械厂是我国较早生产直臂卷扬随车起重机的工厂，有伸缩臂式、折叠臂式及特种吊机数十个品种的随车起重机产品，产品以直臂式为主，级别为2～12t。
山西长治清华机械厂是航空航天部直属企业，早期生产直臂式随车起重机。该厂引进瑞典希亚伯（ＨＩＡＢ）公司生产技术后，生产折臂式产品，无起升机构，采用变幅方式进行重物升降，具有欧洲产品的风格。
常林股份有限公司随车起重机具有结构紧凑、操作简便、安全可靠、作业效率高、多关节、可折叠、使用寿命长等优点，使其广泛应用于货物装卸、运输和设备安装、定位等。
广林特装车（锦州）有限公司引进韩国广林随车起重机的设计与技术，选用世界上知名的瑞典、美国、意大利的液压元件，产品系列有伸缩臂随车起重机系列、折叠臂随车起重机系列、特装车系列，价格介于国产和进口产品之间。
由于我国随车起重机起步于７０年代，相对较晚，而且发展速度不快，只是近几年才有较大发展，和国外相比，还有很大的差距。具体表现在：
１． 品种少、产量低
我国随车起重机现处于初级发展阶段，品种较少。中小吨位重复较多，至今尚未形成大、中、小完整的系列。
２． 起重力矩小，技术水平低
我国随车起重机以直臂卷扬为主，受国内汽车底盘的限制，起重力矩小，其他性能指标也一般低于国外先进产品。目前国内企业对随车起重机的研究开发投入很少，液压系统、控制系统的技术水平也有一定差距。
３． 安全装置不齐全，操作不方便
我国随车起重机仅装有起升高度限位及平衡阀、溢流阀等一般安全装置，全部为手动操作。而国外早已将电子技术广泛运用到随车起重机上，如带有微电脑的力矩限制器及防倾翻保护器等，并且已实现了有线与无线遥控。
４． 功能单一
我国随车起重机以起重作业及运输功能为主，而国外随车起重机均有多种附具，主要加装在吊臂头部，如工作斗、抓斗、高空作业平台、各种抓具、夹具、吊篮、螺旋钻、板叉、装轮胎机械手、拔桩器等，使随车起重机具备了一机多用的功能。另外，国外一些厂家进一步开发了铁路专用随车起重机等专用产品。
５． 外形不美观
我国随车起重机设计单调，忽视了和汽车外形的协调，而国外对随车起重机的着色非常严格，不仅在外形和着色上实现和卡车的一体化，还要求和城市的景观相协调。
四、国外随车起重机的发展现状
目前，国外随车起重机已形成了功能多元化、品种系列化、机电液一体化等多方位多体系的产品构成，除用于普通起重作业外，还广泛用于高空作业、桥梁维修、高空架线及检测等各种行业。目前，国际上有瑞典、意大利、奥地利、德国、美国、日本和加拿大等国家的十几家公司生产随车起重机，欧洲从20世纪四五十年代开始生产随车起重机，主要厂商有瑞典的HIAB，意大利的FASSI、PESCI、FERRARI、HEILA，奥地利的FINGER，德国的TIRRE 等；亚洲生产随车起重机厂商主要有日本的加藤、多田野、尤尼克；美洲生产随车起重机厂商主要有GROVE等。这些都是世界知名的生产随车起重机的公司，最大起重量已超过60t，吊臂长度已超过30m，最大起重力矩已超过100tm。欧洲随车起重机主要的产品结构形式为折叠臂式，具有“多关节”、“可折叠”等优点，将有线遥控和无线遥控作为产品的选装部件，提高了产品的使用便利性及操作安全性。日本和韩国的随车起重机主要以伸缩臂结构为主。国外著名的随车起重机厂家的产品特点见下表。
１ 瑞典——世界上较早生产随车起重机的国家
位于瑞典ＨＵＤＩＫＳＶＡＬＩ城的希亚伯（ＨＩＡＢ）公司，是近五十年来世界上居领先地位的、最富有创造力的随车起重机制造公司，早在１９４７年就生产了第一台起重机。该公司在丹麦、荷兰、西班牙设有分厂，并在６０多个国家建立了完备的销售和服务网。ＨＩＡＢ公司生产的一般用途折臂式随车起重机，设计十分紧凑，行驶状态时的外形尺寸较小。
除生产一般用途的随车起重机外，ＨＩＡＢ公司还生产伐木随车起重机、船用起重机、铁路轨道车随车起重机。此外ＨＩＡＢ公司还配备了多种附加装置如抓斗、吊篮、钻头、特殊板叉、装轮胎机械手等，使随车起重机除起重作业外还可完成散装物料装卸、钻孔、高空作业、成堆建筑板料装卸以及大型轮胎拆装等项工作，实现了一机多用。
２ 意大利——世界上随车起重机生产厂家最多的国家
意大利随车起重机年产量达万台，而且５０％供出口。该国的生产特点是：工厂小、产量大、品种全、出口多。共有ＦＥＲＲＡＲＩ、ＰＥＳＣＩ、ＣＯＲＭＡＣＨ、ＨＥＩＬＡ等十多家生产厂，规模从几十人到一百多人，但每个工厂的年产量都在千台以上，且各厂均有自己较完善的系列产品。
２．１ ＦＥＲＲＡＲＩ公司
设在意大利艾米利亚（ＥＭＩＬＩＡ）的ＦＥＲＲＡＲＩ公司，从１９７０年以来就制造随车起重机，１９９８年以后该公司建立了一个完整的铰接的折臂式随车起重机“Ｓ”系列。
２．２ ＰＥＳＣＩ公司
ＰＥＳＣＩ公司建厂于１８６０年，现在是专门生产铰接的折臂式随车起重机的公司，有ＳＬ、ＳＭ、ＳＰ三个系列品种。ＰＥＳＣＩ公司的产品，具有多节起重臂，并且可装有多种形式的附加伸长臂，并可选用种类繁多的附件，如钢丝绳卷扬机、抓斗、吊桶、遥控装置等。
２．３ ＣＯＲＭＡＣＨ公司
ＣＯＲＭＡＣＨ公司的一般用途随车起重机可用于拖曳和起吊集装箱。特殊用途的随车起重机可用作伸缩臂救险车。ＣＯＲＭＡＣＨ公司产品的特点是吊臂伸缩采用了多级复合油缸，车架装设了前后Ｈ型支腿，四支点保证整车具有良好的稳定性。
２．４ ＨＥＩＬＡ公司
ＨＥＩＬＡ公司的产品品种比较齐全，其特点是起重臂为折臂加伸缩式，并可加装副臂，以扩大其工作范围。
３ 日本——建立了对随车起重机综合评价的新概念
加藤、多田野、由尼克三家公司，是日本随车起重机的主要生产厂，它们的产品结构相似，下面重点介绍一下多田野株式会社的产品。
多田野生产直臂式、折臂式两种随车起重机，以直臂式为主。直臂式产品的特点是：吊臂为五边形断面，采用全动力伸缩，转台以３支点方式固定在车架上，此种支撑方式，能分散起重机在不平路面上行驶时产生在车架上的扭转应力，还配备了高起动力矩轴向柱塞马达的起升机构，能保证顺利起吊易于损坏的货物，其支腿可全伸或半伸，这样就使在狭窄工地上作业成为可能。此外备有幅度指示器、重量显示、过卷报警、吊钩安全止动销等多种安全装置。日本人根据当今的市场需求，建立了对随车起重机产品特征综合评价的新概念，即美观、安全、舒适、简单。
４ 美国——大公司同样重视随车起重机的生产和发展
ＧＲＯＶＥ公司是美国最大的轮式起重机制造商，主要生产汽车起重机、越野式轮胎起重机、全路面起重机，而ＮＡＴＩＯＮＡＬＣＲＡＮＥ则是ＧＲＯＶＥ专门生产随车起重机的子公司，该公司以生产直臂式随车起重机见长，近几年又重点开发了铰接的折臂式起重机。
该公司生产的直臂式随车起重机为后置式，设计风格独特，采用了一种全液压高支点弧线摆出式斜伸支腿，支腿的支撑点很高，摆出后成Ａ字形，这种支腿有较大的跨距，并能在不平的路面上有效地调平。吊臂断面为矩形，采用高强度钢制造，节数２～４节，可以装设１～２节副臂，副臂在主臂侧面折叠存放。吊臂为全动力伸缩，回转结构有齿轮齿条式和回转支承小齿轮式两种，后一种是由一个抗剪切滚珠轴承和低速大扭矩马达带动的小齿轮组成。
近几年该公司还注意发展了铰接的折臂式随车起重机，其支腿均为Ｈ型，起升机构以背包式安装在吊臂后端。该公司生产的随车起重机均可装配１人用吊篮、２人用吊篮、集装箱抓具、螺旋钻、遥控装置等，以扩大用途。
五.主要技术指标
最大起重量： 额定起重量4吨.
最大起升高度：三节臂，（臂长未定）
变幅仰角：65°～～70°
起重力矩：全缩臂？. 全伸臂？.
速度参数：吊钩起升速度12m/min. 回转速度0-2 R/min.
六．工作计划
3月16日~3月22日 英语文献翻译、课题调研、开题报告及方案论证
3月23日~4月23日 制定设计方案，学习所用软件的使用。
4月23日~5月31日 零部件设计计算，部件图和零件图，有限元分析。
6月1日~6月19日 完成设计说明书及论文，毕业设计（论文）答辩
参考文献
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