车载起重装置的总体设计

1目录前言 .11 绪论 .22 车载起重装置的设计阶段 .43 车载起重装置的方案的制定 .53.1 车载起重装置的组成 .53.1.1 工作机构 .53.1.2 金属机构 .53.1.3 控制系统 .53.2 车载起重装置的性能参数及参数的确定 .63.2.1 起重量 .63.2.2 起升高度 .63.2.3 幅度 .73.2.4 机构的工作速度 .73.2.5 起重力矩 .83.2.6 起重工作级别的确定 .84 车载起重装置的起升机构的设计 .104.1 起升机构的结构型式和特点 .104.2 钢丝绳的选择和计算 .104.2.1 钢丝绳的形式 .104.2.2 钢丝绳的参数选择 .104.3 滑轮、滑轮组和卷筒基本尺寸的确定 .1324.3.1 滑轮的选择 .134.3.2 卷筒尺寸的确定 .134.4 吊臂的形状和尺寸的确定 .154.4.1 吊臂的计算 .154.5 吊臂伸缩的原理 .195 卷筒卷扬机构的计算 .215.1 卷扬机构的构造和工作原理 .215.2 计算卷筒轴的尺寸 .225.3 摩擦片的选择与计算 .255.3.1 摩擦片的尺寸 .255.3.2 摩擦片强度的校核与改进 .265.4 停止机构的计算 .275.4.1 棘轮的尺寸 .275.5 螺纹的尺寸的确定 .295.6 卷扬机构液压马达的选择计算 .325.7 卷扬机构轴的校核 .346 回转立柱的设计 .357 回转机构的设计和计算 .377.1 回转机构的工作原理 .377.2 回转传动的计算 .377.3 回转阻力矩 .407.4 回转部分的齿轮的尺寸的确定 .4238 液压支腿的形式和液压系统的工作原理 .468.1 主要形式 .468.2 支腿收放机构计算 .478.2.1 支腿支承点位置的确定 .478.2.2 支腿液压系统特点简介 .498.3 液压系统的工作原理 .509 结论 .5110 技术分析 .52致谢 .53参考文献 .54附录 A.55附录 B.614前言大学四年里，在学校的精心安排下，我们接触了一些先进的加工设备，并知道了零件是怎么从设备中加工出来的，如何制定工艺过程，参观了一些先进的工艺设备和生产方法。这对于扩宽我们的知识面有很大的帮助。可以说这是为我们毕业之前准备的最后一门但是很有意义的课程了，因为每个同学都能学到真正的现场的本领。毕业设计的完成需要综合我们四年所学的各方面的知识理论。通过毕业设计，我们分析问题并最终解决问题，让我们的综合能力有所提高，巩固专业基础知识。毕业设计是对学生进行工程师基本训练的重要环节，通过毕业设计我们能巩固。在这个过程中，熟悉并综合运用所学知识；掌握零件机械零件设计的基本方法；机构的一些布置方案；专用工艺装备的的液压动力系统的选用等基本技能。学会查阅，运用各种技术资料，手册初步掌握对专业范围的生产技术问题进行分析综合研究的能力，使学生受到比较全面的训练。在动手设计之前，我在学校的图书馆里查阅了各种关于车载起重机的方面知识，我接触较多的是起重机的方面书籍。我看了起重机的设计方面的书，对其基本的工作方式，结构构造，动力驱动等方面的知识也了一定了解。在此基础上，我参照了起重机设计手册和机械设计等书籍，对于车载起重装置的设计方法和过程有了初步的了解。在设计的过程中我们发现了许多的现实的问题，但是在老师的悉心关心下，都得到了解决。在这过程中提高了自己的动手能力，更深掌握自己专业知识。此次毕业设计的圆满完成，使自己在专业方面更加扎实稳健，使自己在专业技术水平上更上一层楼。 经过了四年的学习，终于可以学以致用。通过毕业设计将旧知识复习一遍的，同时我们也学到了不少的新知识。尽管我们努力的完成这次的设计任务，希望交一次完美的毕业答卷，但由于我们还是缺少实践知识和理论知识，所以文中存在一定的错误，请各位老师谅解，并给予批评指正。毕业临近，四年大学生活即将过去我忠心诚挚感谢四年来各科老师的辛苦教导，在这里我想说一句：“ 老师，你们辛苦了！ ”1 绪论车载起重装置是指安装在汽车底盘上,在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动5作起重机械，又称随车吊，属于物料搬运机械。随着国家基础建设的规模不断加大，随车起重机在超重运输行业和野外作业发挥的作用也将越来越大。随车起重机具备既能起重又能载货，机动灵活这一独特优点，而广泛应用于交通运输，土木建筑，电力，电讯，野外作业，石材业和码头等的货物装卸，抢险求援及远距距离转移货物，加装附装置后，还可用于桥梁维修，高空架线及检测等作业。一、随车起重机发展重点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。美观：随车起重机的外观设计，要求和城市的景观相协调，因此采用了带圆角的造型，以减轻人们过去对起重机的威压感。在着色上，实现了与卡车的一体化。安全：随车起重机的安全装置，基本上是按照与汽车起重机相同而配置的。最近该公司又推出一种整机稳定性报警装置，它是根据液压支腿反力，测定出油缸的内腔压力，然后与规定值进行比较、运算，当出现倾翻危险时，发出声光或语言报警。自动收钩装置，是又一创新。这种方法是将吊钩水平收紧在吊臂的下平面上，当起重机行驶时，吊钩和绳索不会妨碍驾驶员的视线，在雨天行驶还可减少钢索的油水飞溅到驾驶室正面的玻璃上，提高了行驶的安全性，也可防止以往的钢索固定方法，由于钢索收的过紧，造成车架变形的不良影响。舒适：随车起重机的全部操作，都能用位于车架两侧的操作杆加以控制，操作极其轻便，不会使人感到疲劳，在升降、伸缩、回转、起落、支腿伸缩五个操作手柄上，均贴有明显的形象化标记，而且在回转手柄上切有细槽，因此即使在夜间也极易识别。还配置无线遥控装置，操作者可一手拿按钮，另一只手扶重物，准确地进行起重作业。 二、起重运输机动灵活化目前市场上主要生产直臂式、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：吊臂为六边形断面，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。世界知名的生产随车起重机的公司，各公司都形成了功能多元化、品种系列化、机电液控制一体化的产品体系，最大起重量已超过 60，吊臂长度已超过 30m，最大起重力矩已超过 1000。伐木随车起重机、船用起重机、铁路轨道车随车起重机。此外还配备了多种附加装置如抓斗、吊篮、钻头、6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。有的国外随车起重机还可装配人用吊篮、人用吊篮、集装箱抓具、螺旋钻、遥控装置等，以扩大用途。随着技术的不断成熟，已经越来越多的行业开始应用随车起重机。 在新加坡将随车起重机应用于园林业上，一些专业的园林和树木维护公司也开始购买随车起重机安装在其树木维护小组的卡车上，用于整修树枝。还有的租赁公司用随车起重机吊桌椅，安装和拆卸夜市用的摊位和活动店面设施，随车起重机还可以用来搬运为夜间活动照明用的发电机。在新加坡，转移和搬运工厂的机械设备是随车起重机的另一项主要用途。在新加坡，每年用于园林和树木维护的随车起重机平均为 15 台左右，多数为 10 至 19 米的车型。另外，每年大约有 40 台左右的 30 吨左右的随车起重机用于一般的运输行业，特别的时候也有 72 吨级的随车起重机用于搬运行业。约 15 台起重量为30 吨左右的随车起重机用于建筑行业，在建筑行业中偶尔也有用到 90 吨的产品。15 台左右的 19 吨左右的随车起重机用于金属废料处理行业。军方也开始看到这一产品的优点，在新加坡军方向 palfinger 公司一批的订单的数量就达到了 100 多台小型的随车起重机。但是军方需要公司有 ISO 认证，而且需要对军用汽车进行特殊的改造，这都需要特殊的设计和较高的质量标准。三、随车起重机正向机电一体化、多功能化方向迅速发展目前市场上很少有公司投大力去研发随车起重机的机电一体化，大多满足于传统的操纵方式。使用者在操作的时候，大多都是站在吊车的下面。各部分的操纵都是分开，操作者的体力疲劳比较大当然不利于长时间的作业，但是随车起重机的规格越来越大，近距离操作出现事故的机率就越来越大，这就需要远距离的遥控成为未来发展的趋势，这需要先进的电子控制技术作为依据。其实机电一体化不只是在遥控方面，在随车起重机上可以安装各种的电子设备，使其功能更加的完善。例如，微电脑力矩限制器，防倾翻保护器，夜间照明，语音提示系统等，这一切先进的电子设备的应用，使随车起重机的发产品的展进入了一个新的时代使随车起重机的操作更方便，才能被更多用户所接受。同时也使随车起重机的使用范围得到了很大的扩展，也会在行业中得到越来越多的使者的青睐。其使用的范围也越来越广了，港口装卸、抓斗、高空作业、道路维修、林业等行业，并在这些行业发挥着越来越重要的作用，同时也给其带来了巨大帮助。72 车载起重装置的设计阶段1）拟定方案阶段首先，制定工艺方案是设计车载起重装置的前提条件，只有选择了合理的工艺方案才能使该起重装置最终能否达到体积小、重量轻、结构简单、使用反方便、效率高、质量好的要求，只有熟悉起重装置的工作环境条件，各机构的工作状态，起升的载荷特点（包括重物大小，起升高度，形状尺寸等） ，从而确定吊装的过程和方法，决定了起重装置的各个机构性能和尺寸，如起升机构的钢丝绳，卷筒的尺寸和起升的速度的选择。其次，确定车载起重装置各机构的布置方案，从汽车底盘的选择，确定旋转机构的形式，这里既要保证各机构的运动的实现（重物的提升，臂的回转等动作） ，还要其合理性，方便操作，可靠稳定，维修和保养。2）技术设计阶段（1）变幅伸缩装置 通常由液压缸和吊臂组成。（2）起升装置 通常由减速装置，卷筒和钢丝绳组成。（3）回转部件 通常由减速器，转盘和立柱组成。（4）液压支腿 通常由液压缸和支承结构组成。3）工作设计阶段（1）绘制所有零件图，并绘制出液压系统图。（2）编制车载起重装置的设计说明书。83 车载起重装置的方案的制定3.1 车载起重装置的组成一般的起重起重装置都是由三部分组成的：工作机构、金属结构与控制系统三部分组成的。所以车载起重机也不外乎以上三种组成部分。下面简单的介绍一下三种组成部分的功能。3.1.1 工作机构起重机械的任务是把在工作范围内的重物，从某一位置运送到需要的某一位置。因此重物要做升降运动和水平运动。起重机械工作机构就是为实现不同运动而设置的机械机构。一般可概括为起升、运行、回转和变幅四大机构。起升机构是升降生物的机构，它是起重机械组中最重要的机构，任何一种起重机械都有这种机构。有的起重机不止一套起升机构，按起重能力大小分为主起升机构和副起升机构。但在车载起重装置的设计中不需要两个起升装置，一般就一个起升装置。运行机构是使起重机或起重小车行走的机构。车载起重装置是安装在汽车上的起重装置，所以汽车相当于它的起重机的行走装置。回转机构是使起重机回转部分在水平面内，绕回转中心线转动的机构。变幅机构是改变起重机重物与回转中心线之间的距离的机构。上述这些工作机构的不同组合与金属结构的合理搭配，形成了不同类型及不同型号的起重设备。3.1.2 金属机构金属机构是构成起重机械的躯体，是安装支撑各种机构、并承受自身和起升重量的主体部分。3.1.3 控制系统控制系统包括动力设备、操纵装置和安全装置，安在一定程度上决定了起重机的性能和构造等特点。各机构的启动、调速、改向制动和停止由操纵装置实现。工厂、建筑工地等起重机的动力装置一般为三相电动机，流动式起重机（汽车起重机）的动力装置大都为内燃机。车载起重装置的结构简单，性能要求也不高，所以只采用液压系统（包括泵、马达以及各种阀等液压元件）作为动力装置。93.2 车载起重装置的性能参数及参数的确定3.2.1 起重量起重机正常工作时允许一次起升的最大质量称为额定起重量，单位为吨（t）或千克（kg） 。吊钩起重机的额定载荷不包括吊钩和动滑轮组的自重。抓斗和电磁铁等可从起重机上取下的取物装置的质量计入额定起重量内。在臂架式起重机中起重量不只一个的时候，通常称额定起重量为最大起重量，或简称起重量。其起重量查起重机设计手册中最大起重系列表来确定：初选起重量为 Q=3.2t 。3.2.2 起升高度起升高度 H 是起重机取物装置上下极限位置的垂直距离，单位为米（m） 。下极限位置为工作场地的地面，吊钩从钩口中心算起。而起重机的起升高度也是可以计算的，如下图所示：图 3-1 起升升升升升升升升2hh3h4Hh1升高度的计算简图Figure 3-1 calculation of lifting heighH起重机的起升高度，从停机地面算起到吊钩中心（m） ；h1安装构件支承表面的高度，从停机地面算起（m） ；h2安装间隙，视情况而定，一般不小于 0.3m；h3绑扎点至吊起后钩件底面的距离（m）10h4索具的高度，自绑扎点至吊钩中心的距离，视具体情况而定（m） ；3.2.3 幅度 在一般情况下，当起重机可不受限制地开到构件吊装位置附近去吊装时，只要考虑达到安装高度时所吊构件与起重臂之间的距离，以避免碰撞或提升不到预定高度。据此，按起重量 Q 和起升高度 H 查阅起重机起重性能表或曲线图来选择起重机型号和起重臂长度，并可查得在一定起重量 Q 和起升高度 H 下的工作幅度 R，作为起重机停机位置及行走路线时的参考。如果起重机不能开到吊装位置附近去吊装时，尽然要增加工作幅度，就应根据起重量 Q，起升高度 H 和工作幅度 R 三个参数查阅起重机起重特性曲线来选择起重机型号及臂长度。3.2.4 机构的工作速度运动的速度主要包括起升、变幅、回转、伸缩速度。额定起升速度是指起升机构电动机在额定转速或油泵输出额定流量时，取物装置满载起升速度。额定变幅速度，臂架的变幅速度可以用最大幅度到最小幅度时的变幅时间表示。额定回转速度是指回转机构电动机在额定转速下，或油泵输出额定流量时，取物装置满载，并在最小幅度时，起重机安全旋转的速度。额定伸缩速度是指伸缩臂式起重机的臂架和支腿在油泵输出额定流量时，臂架伸缩和支腿收放的速度，一般用伸缩的时间来表示。表 3-1 起重机机构的工作速度确定Table 3-1 the selection of the cranes machnism work speed 直线速度（m/s）0.1 0.125 0.15 0.2 0.25 0.320.4 0.5 0.53 0.8 1.0 0.25 1.6 2.0 2.5 3.2 4 5 回转速度(r/min)0.192 0.24 0.3 0.378 0.48 0.60.75 0.96 1.2 1.5 1.92 2 .13.0 3.78 4.8现在起重机技术的发展有逐步提高的工作速度提高的趋势，综合参考起重机工作速度表和实际情况的考虑初步确定工作速度为下表：表 3-2 工作机构速度Table 3-2 speed of work mechanism11起升速度（m/min） 10变幅速度（m/min） 20回转速度（ r/min） 33.2.5 起重力矩起重力矩是臂架类型起重机主要技术参数之一，它等于额定起重量（Q ）和与其相应的工作幅度（R）的乘积， ，即 M=QR。起重力矩一般用 t*m 为单位。起重力矩比起重量能更全面说明臂架类型起重机的工作能力。额定起重量随幅度而变的臂架类型起重机在一般情况下，最大起重力矩由最大起重量和与其对应的工作幅度决定，某些起重机（如铁路救援起重机）基于作业要求，在某一中间幅度和与此幅度对应的额定超重量产生最大起重量为定值，与幅度无关的起重机，在最大幅度起吊额定起重量物品时产生最大起重力矩。现将起重机的性能参数总结下表表 3-3 主要性能Table 3-3 Main specification额定起重量（t）起升速度（m/min）变幅速度（m/min）回转速度（r/min）最大工作幅度3.2 10 20 3最大起升高度（m）伸缩臂节数 最大倾角（度） 支腿跨距（m）8 3 70 53.2.6 起重工作级别的确定（1） 车载起重装置的利用级别：由起重机手册查 1-2-1 得表 3-4 利用级别Table 3-4 use level of crane利用级别 循环次数 N 备注5U510经常断续使用（2） 载谱系数：由起重机手册中查起重机名义载谱系数表 1-2-3 得12表 3-5 载谱系数Table 3-5 load coefficient载荷状态 名义载荷谱系数 qK说明轻1Q0.125 很少额定载荷，一般较轻（3）由起重机手册表 1-2-4 选择整机的工作级别为 4A（4）由起重机手册中臂架式起重机整机及机构工作级别划分指南表得表 3-6 整机的工作级别Table 3-6 whole use level整机 起升机构 变幅机构 回转机构4A4M34M注：是按货场起重机级别选的134 车载起重装置的起升机构的设计4.1 起升机构的结构型式和特点车载起重装置应用广泛，按其基本结构型式可分为两大类：折臂式和直臂式。直臂式是通过卷筒带动钢丝绳起吊地重物，从而消除了作业死区，并可起吊距地面有一定深度的物品，且操作简单，故该种类型的车载起重装置发展较快。卷扬机构是直臂式车载起重装置的关键部件。设计时，要求其工作平稳制动可靠，并保证载荷在空中任何位置都能停置，故必须设有制动装置。目前，我国生产的直臂卷扬式车载起重装置都的卷扬机构的型式大概有两种即直接驱动式和间接驱动式。但直接式的驱动有结构简单、紧凑、成本较低、拆卸、安装方便等优点，这里采用的是直接式的驱动方式。4.2 钢丝绳的选择和计算钢丝绳是起重机械中应用最广泛的挠性伯，它具有强度高、自重轻、运行平稳、弹性较好，极少骤然断裂等优点。因此初被广泛应用于起重机、牵引机等机械中，起张紧、支承作用以及做捆扎物品的第物绳等。4.2.1 钢丝绳的形式钢丝绳是由钢丝先捻成股，再由若干股围绕着绳芯绕成螺旋状形成的。双绕绳是由钢丝绳绕成股，然后由股绕成绳。这种钢丝绳挠性好，结构紧凑，制造工艺太复杂，在起重机械中应用极为广泛。线接触绳接触应力小、寿命长、耐磨挠性高、承载能力大，相同的载荷下钢丝绳的直径较小。交互捻的钢丝绳中丝在股中的捻向与股在绳中捻向相反，使绳和股自行松散的趋势互相抵消，克服了同向捻绳的缺点，在起重机中得到广泛的应用。所以钢丝绳的选择形式是：双绕线接触金属芯交互式 的钢丝绳。1964.2.2 钢丝绳的参数选择安全系数法确定钢丝绳的直径按与钢丝绳所在机构的工作级别有关的安全系数法，选择钢丝绳直径，所选钢丝绳的最小破断拉力应满足下式(4-1) max0nSF式中 整根钢丝绳破裂拉力，N；0Fn钢丝绳的安全系数，由 3-3 查取钢丝绳最大工作拉力，N 。maxS14表 4-1 选择系数 c 和安全系数 n 值Table4-1 the value of selection coefficient and safety coeffecient机构的工作级别 选择系数 c 值/21Nm安全系数 n 钢丝公称抗拉强度 Mpab/4M0.95 4.5 1700初选定单联滑齿轮，倍率为 4，最大拉力 必在最后绳索分支即 上maxS4S4321S如图所示S1S2 S3Smax=S4图 4-1 单联滑轮组Figure 4-1 single pulley block其倍率 a=4，最大拉力 Smax 必在最后绕入卷筒的绳索分支（即 S4）H ，其他各个分支拉力关系为 。根据所有分支拼图之和应等于重物载荷得到：4321SS(4-2)1aPS432而 43S2234115则 (4-3)QQPPS4324max 11式中 单个滑轮效率；重物载荷，N，包括最大允许起升的生物载荷，取物装置、悬挂挠性件及QP其他在升降中的设备载荷；a滑轮组倍率。查通用机械中钢丝绳滑轮组效率表可得表 4-2 滑轮参数Table 4-2 Parameter of pulley滑轮组倍率 a 轴承形式 单个滑轮效率 滑轮组效率 h4 滑动轴承 0.95 0.925由滑轮组最大拉力的计算式为单个滑轮组 = =hQaPSmx925.0483N31076.再考虑到附加载荷系数 33ax1a 2.8.SnF4m0 10917.8N33ax1 652.2.054k丝式 中 附加载荷系数由起重机设计规范查得2=1+0.17 10/60=0.028 (4-4)2整根钢丝绳的破裂拉力，N；0F钢丝的破断拉力之和，N；丝钢丝蝇捻制折减系数，查表通用机械k=0.92。k表 4-3 钢丝绳参数Table 4-3 parameter of rope16钢丝绳的公称直径/mm 钢丝绳质量/kg (100m) 1钢丝绳的最小破断拉力/kNd=9 32.84 51.044.3 滑轮、滑轮组和卷筒基本尺寸的确定4.3.1 滑轮的选择滑轮是起重机中的承载零件，可以引导和改变绳索拼图方向。滑轮的构造如图 4-2.它是由轮缘、轮辐和轮毂三部分组成。滑轮具体尺寸，可按钢丝绳直径由起重机设计手册查得。滑轮的直径必须大于钢丝绳直径的一定倍数 deD20式中 滑轮卷绕直径（即钢丝绳缠绕圈截面中心直径） ，mm；0D与机构工作级别和钢丝绳有关的系数，按表 4-2 选取；2ed钢丝绳的直径，mm。表 4-4 系数 e 值（ /d）0DTable 4-4 value of the coefficient e ( /d）0钢丝绳的用途 流动式起重机 e 机构工作级别 卷筒 e1 滑轮 e2起升轻级 16 M4 16 16辅导滑轮卷绕直径 (4-4)mdeD146920取直径 =145mm，0D平衡滑轮的直径大于等于 0.6 倍的滑轮直径=145 =87 mm (4-5)b06.0取平衡滑轮直径为 =90mm。b4.3.2 卷筒尺寸的确定卷筒在起升机构中或牵引机构中用来曳引和卷绕钢丝绳。选择多层绕卷筒，以减少卷筒的长度，也可以起升较高的高度。但也存在钢丝绳之间的磨损，使钢丝绳的寿命降低。现在一般为减轻质量，增加强度，卷筒多用 Q235、16Mn 钢板卷成筒形焊接加工而17成。卷筒直径、长度、壁厚等参数需要确定。卷筒的直径：=16 9=144 mm (4-6)deD10为了提高钢丝绳的寿命将卷筒的直径选为 200mm。卷筒的工作长度，取决于起升高度 H 和滑轮组的倍率 a，=4 mm (4-7)L13208壁厚：由于是铸铁的，所以按以下公式来选择=9.613.6mm (4-8)6(02.D取 =12mm采用双层卷绕的方式：L= mmD1=209 mm ，D2=227 mm ， Z=3maxH(4-9)37.2)209(3)1(a D=308mm (4-10)tZL.0 1.取整 L0=300 mm验算卷筒的壁内表面最大压应力（Mpa） (4-11)ytSA10max由表选择系数 A=1.4=8.72 N ， 1.2 cm ， t=1.2cmmaxS310= =160Mpa， (4-12)5.1sy240由上式可计算出 84.7Mpa，所以可以满足强度条件的要求 。1表 4-3 卷筒主要尺寸Table 4-3 main dimension of the reel18材料 长度/mm 直径/mm 壁厚度/mmQ235 300 200 124.4 吊臂的形状和尺寸的确定4.4.1 吊臂的计算初选吊臂的尺寸值时，考虑实际中的已有数据作为参考： 25030 10图 4-2 吊臂的尺寸Figure 4-2 the main dimension of the arm所选吊臂的材料为起重机用 15Mnv，普通低合金钢，由 材料力学查得热扎， =390Mpa， =530630Mpa， =7.8 kg/sb310m初选滑块的尺寸：150 50 10 （mm） 。在这里先该臂作受力分析：由材料力学中查表，吊臂截面图形的惯性矩为(4-13)123bhBHIZ= 14175333380302534m945022.2 (4-14)maxyIWZ3该吊臂的线质量为 q= N26.810.9)2.03.250(18.73 19下为吊臂的受力示意图图 4-3 吊臂qQq1q2Lo L受力分析Figure 4-3 analysis of forces on crane arm根据受力的情况列出方程(4-15) 010022)(1lqlQlq(4-16)Qlqlxldxldlq 21)(5.)5.(21 00015.020联立两个方程求得0.075+31360+1466.57= 0.0752q1q9.1+0.0075 =0.00375 +1116.37+520502解出 =14162 ， =150492kN1kN在梁接触处的受力情况可由下式求出(4-17)dxqxqRx012)5.0.(20求出 在 x=0 处，R=0，代入数据得2125.0)(xqqRR=14612.8 -98870 (4-18)x2可以 计算出在 x=0.0739 的接触处受到的力是最大的，代入到式中可求出 R=540 ，由kN于臂的两腹板主要承受剪力，每个腹板所承受的力为的 Ro=R/2又由其形状可相应得求出参数，= =98000， (4-19)82bhSZ4012， （mm） (4-20)93723IZ 86ZSI(4-21)MpadIRZ5.140.2730max= (4-22)M 3298.146x同样可以算出在 x=0.098 处弯矩达到最大值 ，进而计算出所受的弯曲应mkN7max力=49.7Mpa (4-23)3axmax10945.W以右段臂为研究对象右边为研究对象则在接触处的弯矩为最大可以计算出该处的弯矩，(4-24)mkNQlqlM7.2.21(4-25)Mpa08.56194.07533max现在来初步的验算一下第二节吊臂的强度，如同第一节一样的，只不过是重物作用的力臂变大了，下面就前面的公式验算一下。公式中带入不同的数值， ， 可得到以下的式子；l72.3l2.01.0.93160qq2.754.161221，kNq1.96801kNq2.16372(4-26)dxxRx02).0.(代入数据可得(4-27)25.943.17xx同样可以看到最大的力处，x=0.095m 处 ，kNR84.6max kNR09.8/1.86 计算剪力(4-28)Mpa5.201.86.max弯矩方程为 (4-29)32.947xxM算出在 x=0.12m 处弯矩应该最大 mkN31.max(4-30)MpaW4.9045.93ax 在接触处的危险截面来进行校核， M=Q 3.72=116.6mkN=123.3 (4-31)310945.6Mpa可见两处的强度都满足了要求，但第一个臂的尺寸还有进一步减小的空间，现将尺寸中的厚度改为原来的一半，现用以上的公式计算截面参数，将数带入可得。742012940353ZI(4-32).8/7maxyWZ箱形截面的两个腹板的截面的参数可以求得, , ，变化很