qy16汽车起重机工作装置设计_毕业设计(论文)说明书

毕业设计（论文）说明书题目QY16汽车起重机工作装置设计学院机电与汽车工程学院专业机械设计制造及其自动化（工程机械）前言工程机械种类繁多，应用十分广泛。随着全球市场化的飞速发展，工程机械行业近年来发展异常迅猛，新概念、新技术、新工艺、新材料不断给工程机械赋予新的活力，涌现出许多现代化的新设备，这就给工程机械行业的设计人员、工程技术人员、使用维修人员等提出了新的要求和挑战。现今，随着工业建设和民用建设的飞速发展，汽车起重机已经成为水利、电力、冶金、化工、港口装卸、国防建设及房屋建设必不可少的工程机械。正确选用、维护和保养好汽车起重机，是保证施工进度、延长汽车起重机使用寿命、保障安全生产的必须举措。汽车起重机是一种以间歇、重复工作方式，通过起重吊钩或其他吊具起升、下降或升降与运移重物的机械设备，是工业生产各部门提高劳动生产率、生产过程机械化不可或缺的大型机械装备，被广泛地应用与各种物料的起升、运输、装卸、安装和人员输送等作业中，大大减轻了工人的繁重体力劳动，加快了施工与作业进度，降低施工与作业成本，提高质量等方面，起着非常重要的作用。本文对QY16汽车起重机的吊臂伸缩机构的设计和计算方法做出阐述。确定吊臂主要尺寸、质量参数，确定各部件、总成的相互位置关系，大致经历了明确任务、调查研究、制订设计任务书，进行工作结构选型、确定工作参数，修改定型等阶段，对确定中、小型汽车起重机的设计方案具有很强的现实意义。本次设计中力求实用、新颖、有一定创新之处，由于本次采用计算机辅助设计并借鉴大量以往产品，因此，它具有美观、结构轻等特点，在完成设计要求的前提下力求完美。因能力有限，说明书中不妥或错误之处，敬请老师和各位同学批评指正。目录目录3摘要1ABSTRACT2第一章绪论311汽车起重机的工作特点及在国民经济中的地位312国内汽车起重机的发展概况和发展趋势4121国内汽车起重机发展概况4122国内汽车起重机发展趋势513国外汽车起重机发展概况及发展趋势5131国外汽车起重机发展概况5132国外汽车起重机发展趋势614AUTOCAD软件的介绍815本课题内容及重要意义8第二章QY16汽车起重机的主要技术参数和工作级别1021QY16汽车起重机吊臂主要技术参数11211QY16汽车起重机吊臂主要性能参数12212QY16汽车起重机吊臂主要参数1322QY16汽车起重机的工作级别1323QY16汽车起重机的稳定性15第三章QY16汽车起重机吊臂尺寸的确定1731吊臂根部铰点位置的确定1732吊臂各节尺寸的确定1833吊臂截面尺寸的确定20第四章臂架计算2241载荷的确定和组合2242臂架强度验算2343臂架箱板的局部稳定性校核26第五章主臂伸缩机构的设计计算2851臂架伸缩机构的驱动形式2852臂架伸缩液压缸的计算和选择28521缸筒内径的计算28522活塞杆直径29523缸筒壁厚及外径计算3053伸缩臂受力计算31531吊臂在变幅平面承受的载荷31532吊臂在旋转平面承受的载荷32533伸缩臂的刚度校核33534伸缩臂的强度校核36第六章零部件的选择3861钢丝绳的计算和选择38611钢丝绳结构形式的选用38612起升用钢丝绳直径额计算38613主臂伸缩用钢丝绳的计算选用3962滑轮及滑轮组的选择39621构造和材料的选用39622起升用滑轮尺寸的确定及选用39623滑轮组的选择40总结42致谢43参考文献44二一三届机械设计制造及其自动化（工程机械）专业毕业设计（论文）1摘要起重机是一种以间歇、重复工作方式，通过起重吊钩或其他吊具起升、下降或升降与运移重物的机械设备，是工业生产各部门提高劳动生产率、生产过程机械化不可或缺的大型机械装备，被广泛的应用与各种物料的起重、运输、装卸、安装和人员输送等工作中，大大减轻了工人的繁重体力劳动，加快了施工与作业进度，降低施工与作业成本，提高质量的方面，起着非常重要的作用。在我国，汽车起重机发展已有六十多年的历史了，由于受到客观条件的限制，一度发展较慢，进入九十年代发展迅速，但与国际先进水平还相差很远，主要表现在产品质量的稳定性，自动化，智能化等方面。随着经济建设的迅速发展，我国的基础建设力度正逐渐加大，道路交通，机场，港口，水利水电，市政建设等基础设施的建设规模也越来越大，汽车起重机的市场需求也随之增加。本文通过对QY16汽车起重机的结构与工作原理进行研究，吊臂等部件的整体设计，参数进行确定，通过AUTOCAD软件对吊臂进行三维建模。关键词QY16汽车起重机,吊臂,三维建模XXXQY16汽车起重机工作装置设计2ABSTRACTCRANEISAKINDOFINBATCH,REPETITIVEWORKMANNER,THROUGHTHELIFTINGHOOKOROTHERSLINGHOISTING,DECLINEORRISEANDFALLANDMIGRATIONOFHEAVYMECHANICALEQUIPMENT,INDUSTRIALPRODUCTIONDEPARTMENTISINDISPENSABLETOIMPROVELABORPRODUCTIVITY,THEPRODUCTIONPROCESSOFMECHANIZATIONOFLARGEMACHINERYANDEQUIPMENT,ISWIDELYAPPLIEDANDLIFTING,TRANSPORTATION,LOADINGANDUNLOADING,INSTALLATIONOFVARIOUSMATERIALSANDPERSONNELWORK,GREATLYREDUCETHEHEAVYMANUALLABOROFTHEWORKERS,SPEEDUPPROGRESSOFCONSTRUCTIONANDOPERATION,CONSTRUCTIONANDOPERATIONTOREDUCECOSTS,IMPROVEQUALITY,PLAYSAVERYIMPORTANTROLETHEDESIGNANDPRODUCTIONOFTHETRUCKCRANEHAVEMORETHAN60YEARSHISTORYINOURCOUNTRYTHEDEVELOPMENTOFTRUCKCRANE,HOWEVER,HASSLOWEDDOWNFORSOMEOBJECTIVEREASONSSINCE1990S,ITWASACCELERATEDINOURCOUNTRY,BUTTHEPRODUCTSSTILLCOULDNOTREACHTHEADVANCEDINTERNATIONALLEVELINTHEQUALITYSTABILITY,AUTNATION,ANDINTELLIGENTWITHTHERAPIDDEVELOPMENTOFECONOMICCONSTRUCTION,CHINASINFRASTRUCTUREISGRADUALLYIMPROVINGTHEINTENSITYROADTRAFFIC,AIRPORTS,PORTS,WATERCONSERVANCYANDHYDROPOWER,MUNICIPALCONSTRUCTIONOFINFRASTRUCTURESUCHASTHESCALEOFCONSTRUCTIONISALSORAPIDLYGROWINGCRANETRUCKCRANEMARKETISALSOONDEMANDWITHTHEINCREASEQY16THISARTICLESTUDIESTHESTRUCTUREANDWORKINGPRINCIPLEOFTRUCKCRANE,CRANEJIBANDOTHERPARTSOFTHEOVERALLDESIGN,THEPARAMETERSAREDETERMINED,THROUGHSOFTWAREAUTOCADTHREEDIMENSIONALMODELINGWASCARRIEDOUTONTHEBOOMKEYWORDSQY16TRUCKCRANE,TELESCOPIC,THREEDIMENSIONALMODELING二一三届机械设计制造及其自动化（工程机械）专业毕业设计（论文）3第1章绪论11汽车起重机的工作特点及在国民经济中的地位物流物料搬运在整个国民经济中有着十分重要的地位。提高起重机的生产率，确保运行安全可靠性，降低物料搬运成本是十分重要的。起重机械是用来对物料进行起重、运输、装卸和安装作业的机械。它可以完成靠人力无法完成的物料搬运动作，以减轻人们的体力劳动，提高生产效率，在工厂、车站、矿山、港口、建筑工地、仓库、水电站等多个领域的部门中得到了广泛的应用，随着生产规模日益扩大，特别是现代化、专业化的生产需求，各种专门用途的起重机相继产生，在许多重要的部门中，不仅是生产过程中的辅助机械，而且已成为生产流水作业生产线上不可缺少的重要机械设备，它的发展对国民经济建设起着积极的促进作用。起重机是一种循环的，间歇运动的，短程搬运物料的机械。一个工作循环，一般包括上料、运送、卸料及回到原位的过程，即取物装置从取物地点，由起升机构把物料提起，由运行回转或变幅机构把物料移位，然后物料在指定的地点下放，接着进行相反的动作，使取物装置回到原位，以便进行下一步的工作循环，在两个工作循环之间一般由短暂的停歇。起重机工作时，各机构经常是处于启动，制动，正向，反向，等相互交替的运动状态之中。在高层建筑，冶金，化工等大型项目的建设中，需要吊装和搬运的工程量日益增多，其中不少组合件的吊装和搬运重量达到几百吨。因此必须选用一些大型的起重机进行诸如锅炉及厂房设备的吊装工作。通常采用的大型起重机有龙门起重机，门座式起重机，塔式起重机，履带起重机，轮式起重机以及厂房内装置的桥式起重机等。在公路、桥梁、水利电力等建设施工中，起重机的使用范围更式极为广泛，无论式装载设备器材，吊装厂房构件，安装电站设备，调运浇筑混凝土，模板，开挖废渣及其它建筑材料等均需使用起重机械，尤其式水电工程施工，不但工程规模浩大，而且地理条件特殊，施工季节性强，工程本身又很复杂，而且吊装搬运的设备，建筑材料量大品种多。除了上面介绍的起重机外，在水电工程中还采用一些其它的大型设备，如缆索起重机，浮式起重机等，在电站厂房及建筑物上安装各种类型的起重机，供检修机组，启闭闸门，及起吊拦污栏之用，这些起重机由大型龙门起重机，固定卷扬起重机以及弧形闸门起重机等。这些专门用途的起重机一般吨位较大，如用起吊闸门的龙门起重机，和固定卷扬起重机，XXXQY16汽车起重机工作装置设计4起到了工程起重机的作用，起重机在未来的国家建设当中，还将起到更大的作用。12国内汽车起重机的发展概况和发展趋势121国内汽车起重机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二一三届机械设计制造及其自动化（工程机械）专业毕业设计（论文）5良好的基础。122国内汽车起重机发展趋势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。13国外汽车起重机发展概况及发展趋势131国外汽车起重机发展概况目前世界上约有百余家企业生产汽车起重机，但著名的也就右十余家，如美国的格鲁XXXQY16汽车起重机工作装置设计6夫、德国的利勃海尔、徳马克、日本加藤、多田野等。生产的汽车起重机品种有数百种，90年代以来，生产，销售各种吨位的起重机万余台。汽车起重机的市场主要集中在东亚、北美和欧洲。东亚约占销售量的40，北美和欧洲各约占20。国外汽车起重机发展的主要特点可以归纳为多品种生产，标准化程度高和一机多用。就分布于三大市场的产品而言，以德国为主的欧洲市场，其产品主要特点为（1）全地面起重机占主导地位，约占市场份额的80。（2）大吨位产品为主，利勃海尔公司占销售额的7080式100吨以上的产品。（3）技术先进，及时采用世界最新的技术成果。（4）专用配套件多，这以为欧洲发展汽车起重机的得天独厚的条件。以日本为主的东亚市场和以美国为主的北美市场，其产品主要特点有（1）越野汽车起重机占主导地位，约占7080，其次为轮式起重机，全地面起重机所占比例较小。（2）多系列生产，中大吨位居多。（3）注重适应性和经济性。在保证产品性能和功能的前提下，大量采用通用配套件，而不强调追赶新技术，故产品可靠性较好。目前，世界汽车起重机的生产，从技术上讲，德国利勃海尔公司略占优势，但从企业规模上讲，美国格鲁公司居世界首位。而生产量则是日本的多田野和藤加最多。市场总的趋势式供大于求，面对激烈竞争，国外各大公司除了纷纷增加投资、扩大生产、提高自身的竞争能力外，还通过联合或兼并来提高在国际市场的份额。如1984年，美国格鲁夫公司收购了英国老牌企业科尔斯公司。1987年，德国克虏伯公司收购了格的瓦尔德公司，称为当时德国最大的起重机公司，但该公司1995年又被美国格鲁夫公司收购。1990年，日本多田野兼并了德国法恩公司等。在起重机行业内，国外的大型汽车起重机的发展比我国迅速，在技术和运用上已相当成熟，目前国际市场对汽车起重机的需求在不断增加，从而使国外各大汽车式起重机制企业在生产中更多的应用优化设计，机械自动化和自动化设备，这对起重机行业的发展造成了很大的影响。目前国外的起重机企业主要是生产大吨位的起重机，而且有完善的设计体系，和一批先进的研发人员，不断的进行创新和完善。国外的制造企业现在已经达到规模化的生产，技术含量比较高，而且液压技术和电子技术在汽车起重机的设计中也已广泛的应用，很多企业的品牌在用户的心中已经打上了坚实的烙印，这也使的国外起重机的继续发展占有了更大的优势。二一三届机械设计制造及其自动化（工程机械）专业毕业设计（论文）7132国外汽车起重机发展趋势（1）设计、制造的计算机化、自动化近年来，随着电子计算机的广泛应用，许多国外起重机制造商从应用起重机辅助设计系统（CAD），提高到应用计算机进行起重机的模块设计。起重机采用模块单元化设计，不仅是一种设计方法的改革，而且将影响整个起重机行业的技术、生产和管理水平，老产品的更新换代，新产品的研制速度都将大大加快。对起重机的改进，只需更改几个模块；设计新的起重机只需新的不同模块进行组合，提高了通用化程度，可使单件小批量的产品，改成相对批量的模块生产，能使较少的模块形式，组合成不同规格的起重机，满足市场的需求，增强了竞争力。（2）起重机控制元件的革新与应用起重机的定位精度是对起重机的重要要求，多数采用转角码盘，齿轮链，激光头与钢板孔带来保证，定位精度通常为3，高于1MM的精度需另加定位系统。在起重机起升速度和制动器方面的改进，则使用低速运行的起重机吊钩精确定位，起重机的刹车系统也应用微处理进行控制和监视工作。遥控系统用于汽车式起重机及其他移动式起重机械，这种系统包括在控制者身上的控制器，和安装在起重机上的接收器，控制器具有电磁辐射发生器，接收器与作用在起重机传动装置的操纵机械的转换部分相连。遥控器的使用不仅节省人力，提高工作效率，而且使操作者的工作条件有所改善。起重机的距离检测防撞装置，采用无线电信号型的防撞装置，防撞系统由三相系统组成，用来监控起重机前端行使距离，一般首先发出信号警示，接着将大车车速减小到50，最后切断电机电源，将大车制动。（3）新材料、新工艺的应用。由于钢铁工业新技术的应用，刚才质量得以提高，在设计起重机主梁强度时，可使用较高的许用应力，而不需要较高的安全系数，以便减少起重机材料用量，从而降低设备的重量和价格，起重机配套的零部件的制造也得益于新材料的不断产生，使得起重机向更轻，更好的方向发展。在机加工方面，大量采用少切削的精密铸件，尤其是铝合金铸件见多，加工设备大量采用高精度，高效的加工中心，数控自动机床等，及保证了质量，又提高了劳动生产率，降低了成本，同时在机械线使用机械代替人工操作如焊接机械手和配用机械手等。国外起重机的未来发展之路是走向专业化，标准化，和系列化，只有这样才能最快的制造和装配出品种多样化的产品XXXQY16汽车起重机工作装置设计814AUTOCAD软件的介绍CAD（COMPUTERAIDEDDESIGN）的含义是指计算机辅助设计，是计算机技术的一个重要的应用领域。AUTOCAD则是美国AUTODESK企业开发的一个交互式绘图软件，是用于二维及三维设计、绘图的系统工具，用户可以使用它来创建、浏览、管理、打印、输出、共享及准确复用富含信息的设计图形。此外，从AUTOCAD2000开始，该系统又增添了许多强大的功能，如AUTOCAD设计中心（ADC）、多文档设计环境（MDE）、INTERNET驱动、新的对象捕捉功能、增强的标注功能以及局部打开和局部加载的功能，从而使AUTOCAD系统更加完善。虽然AUTOCAD本身的功能集已经足以协助用户完成各种设计工作，但用户还可以通过AUTODESK以及数千家软件开发商开发的五千多种应用软件把AUTOCAD改造成为满足各专业领域的专用设计工具。这些领域中包括建筑、机械、测绘、电子以及航空航天等。AUTOCAD是目前世界上应用最广的CAD软件，市场占有率位居世界第一。AUTOCAD软件具有如下特点1具有完善的图形绘制功能。2有强大的图形编辑功能。3可以采用多种方式进行二次开发或用户定制。4可以进行多种图形格式的转换，具有较强的数据交换能力。5支持多种硬件设备。6支持多种操作平台7具有通用性、易用性，适用于各类用户15本课题内容及重要意义课题内容学习AUTOCAD软件，能熟练应用软件进行建模，并进行装配。通过计算确定基本参数，对各节臂的尺寸进行确定，对臂的铰点进行确定。主臂运动方案的确定，大臂采用形式，伸缩方式以及钢丝绳绕线方式等。在AUTOCAD环境下进行机械结构设计，建立QY16汽车起重机的基本臂的三维模型课题重要意义近年来，随着社会的发展，社会生活中对起重机的需求越来越大，所以起重机的研发越来越紧迫，由于汽车式起重机转场灵活，从而方便快捷，所以进几年我国的汽车式起重机发展很快。但是，与国外汽车式起重机相比，国外汽车式起重机技术得到了飞速发展，二一三届机械设计制造及其自动化（工程机械）专业毕业设计（论文）9为了降低整机成本，提高性能，整机质量越来越小，在起重性能相同的情况下，自重约比十年前降低了20左右，由于车辆自重的减小，使车辆采用尽可能少的轴数（尤其是大吨位起重机），这样，大大简化了车辆的结构，成本降低，同时提高了起重机的作业能力及使用经济性，所以，同等吨位的销售价较前十年有大幅下降，对中国国内市场造成了很大冲击，因此，对我国的汽车式起重机的生产者来说是一个严峻的考验。基本臂是起重机的最主要的部件，它的优劣直接关系到起重机的性能，所以加大对汽车式起重机的基本臂结构设计的研究，努力创新和借鉴外国经验是当务之急。XXXQY16汽车起重机工作装置设计10第二章QY16汽车起重机的主要技术参数和工作级别QY16汽车起重机采用专用汽车底盘，所配装的柴油发动机功率较大，采用三桥驱动的传动方式、低压越野轮胎及转向助力机构，因此具有行驶速度高、牵引力大、通过性能好、自重轻、驾驶轻便等优点。QY16汽车起重机外形见图21。液压系统采用ZBD75主液压泵供油，分别驱动起重机的各个工作机构。伸缩臂、变幅和支腿油路中，均装有平衡阀和液压锁，可以防止发生坠臂和由于支腿缩回而发生的翻车事故。QY16汽车起重机液压系统图见图22。该机回转支撑采用内齿式单排交叉滚珠转盘。QY16汽车起重机额定起重量见表21。图21QY16汽车起重机外形图22汽车起重机液压系统示意图1可调式节流阀2主操纵阀3制动阀4回转液压马达5伸缩液压缸6平衡阀7变幅液压缸8卷筒液压马达9卷筒制动液压缸10单项阻尼阀11、15支腿液压缸12稳定器液压缸13旋阀14双向液压锁16主液压泵17安全阀二一三届机械设计制造及其自动化（工程机械）专业毕业设计（论文）1118支腿操纵阀19中心回转接头表21QY16汽车起重机额定起重量21QY16汽车起重机吊臂主要技术参数汽车起重机的吊臂是起重机最重要的部分，起重机是利用吊臂顶端的滑轮组支承卷扬钢丝绳悬挂重物，利用吊臂的长度和倾角的变化改变起升高度和工作半径。虽然吊臂的作用都是悬挂和搬运物体，但是不同的吊臂结构和技术，使起重机的性能和效率有很大的不同。一、汽车起重机的吊臂结构汽车起重机的吊臂一般包括主臂和副臂两部分。汽车起重机主吊臂主要有两种类型，一种是由型材和管材焊接而成的桁架结构吊臂，一种是有各种断面的箱型结构吊臂。随着汽车起重机的发展，现在大部分的汽车起重机主吊臂都是箱型结构，只有少部分是桁架结构。汽车起重机副臂的作用是，当主臂的高度不能满足需要时，可以在主臂的末端连接副臂，达到往高处提升物体的目的。副臂只能提升较轻的物体。副臂一般只有一节臂，也有两节以上的折叠式副臂或伸缩式副臂，其中以折叠式的桁架结构副臂最为常见。二、汽车起重机的吊臂伸缩原理（一）汽车起重机的吊臂伸缩形式有以下几种基本臂82M二节臂141M三节臂20M工作半径/M起重量/KG起升高度/M起重量/KG起升高度/M起重量/KG起升高度/M35404254550607080901001201401601801600013250120001100090006500500079767472696046800080008000800072005600440036503000250019001421391381375136131512611911210257760006000600048004000330027502300180014001150800200199198194519118718217716314512290倍率642XXXQY16汽车起重机工作装置设计121、顺序伸缩机构伸缩臂的各节臂以一定的先后次序逐节伸缩。2、同步伸缩机构伸缩臂的各节臂以相同的相对速度进行伸缩。3、独立伸缩机构各节臂能独立进行伸缩的机构。4、组合伸缩机构当伸缩臂超过三节时，可以同时采用上列的任意两种伸缩方式进行伸缩的机构。（二）汽车起重机按伸缩机构的技术分，可以分为无销全液压伸缩机构和自动插销式伸缩机构。1、无销全液压伸缩机构的优点是臂长变化容易，工作臂长种类多，实用性很强。缺点是自重大，对整机稳定性的影响较大。无销全液压伸缩机构有不同的组合形式，可以是多液压缸加一级绳排，可以是单液压缸或多液压缸加两级绳排。多液压缸加一级绳排的特点是最末一节伸缩臂采用钢丝绳伸缩，其它伸缩臂采用多级缸或多个单级缸或多级缸和单级缸套用等方式直接用油缸伸缩。因而最末伸缩臂的截面变化较大，其它臂节截面的变化较小。单液压缸或多液压缸加两级绳排的特点是单缸或双缸加两级绳排实现四节或五节臂的伸缩。这种伸缩方式在国内最先进，但解决五节臂以上起重臂的伸缩难度很大。2、自动插销式伸缩机构采用单缸、互锁的缸销和臂销、精确测长电子技术，其优点是重量轻，对整机稳定性的影响最小，伸缩速度较快、吊臂截面变化小、吊重刚度好，但技术难度大，成本较高，臂长种类少。自动插销式伸缩机构具有能互锁的缸销和臂销，且缸销设计在吊臂两侧，臂销设计在吊臂上平面。其优点是结构简单，自锁性强，缺点是大变形拔臂销时费劲，需要来回伸缩才能拔出。211QY16汽车起重机吊臂主要性能参数汽车起重机的主要性能参数是起重机工作性能指标，也是设计的依据，主要包括起重量、工作幅度、起重力矩、起升高度等。1额定起重量汽车起重机额定起重量是在各种工况下安全作业所容许起吊重量的最大质量值，包括取物装置重量。2工作幅度在额定起重量下，起重机回转中心的轴线距吊钩中心的距离。工作幅度决定起重机的工作范围。二一三届机械设计制造及其自动化（工程机械）专业毕业设计（论文）133起重力矩起重机的工作幅度与相应起重量的乘积为起重力矩，它是综合起重量与幅度两个因数的参数，能比较全面和确切地反映起重机的起重能力。4起升高度吊钩起升到最高位置时，钩口中心到支撑地面的距离。在标定起重机性能参数时，通常以额定起升高度表示。额定起升高度是指满载时吊钩上升到最高极限位置时从钩口中心至支撑地面的跟离。对于动臂式起重机，当吊臂长度一定时，起升高度随幅度的减小而增加。212QY16汽车起重机吊臂主要参数最大额定起重量KN170最大起重量力矩KNM706基本臂长度M10全伸臂长度M31主臂节数4主臂最大起升高度M31122QY16汽车起重机的工作级别1起重机利用等级起重机在有效工作期间有一定总工作循环数，起重机作业的工作循环是从准备其吊物品开始到下一次起吊物品为止的过程。工作循环次数表征起重机的利用程度，是起重机分级的基本参数之一。确定适当的使用寿命时要考虑经济，技术和环境等因素，同时还要考虑设备老化的影响。工作循环次数除了可根据经验确定，还可根据下式进行计算Q51046330812360360（小时（天）（年）THBY式中Y起重机的使用寿命以年计算，与起重机的类型、用途、环境、技术、经济因素有关。参见起重机设计手册不同类型起重机使用寿命表，如表23所示，可知Y12年。B起重机一年中的工作天数，取B300天。H起重机每天工作小时数，取H8小时。T起重机一个工作循环的时间，设定为T300秒。XXXQY16汽车起重机工作装置设计14根据以上计算所得出的数据，Q345610次5参见起重机设计手册起重机利用等级表，如表22所示，可以选择起重机的利用等级为，起重机的使用情况为，经常中等的使用。5U表22起重机利用等级利用等级总的工作循环次数N起重机使用情况利用等级总的工作循环次数N起重机使用情况0164105U510经常中等的使用1U3261不经常繁忙使用2634不经常使用7253125510840繁忙的使用425经常清闲的使用9451表23几种不同类型的起重机的使用等级起重机类型使用寿命（年）汽车起重机（通用汽车底盘）10小于16111640124010013轮胎起重机和汽车起重机（专用底盘）大于10015小于1010塔式起重机起重量（T）等于和大于1016、1A230、34525桥式和门式起重机工作级别、6720履带起重机10门座和铁路起重机252起重机的载荷状态载荷状态是起重机分级的另一个基本参数，它表明起重机的主要机构起升机构受载的轻重程度。载荷状态与两个因素有关一个是实际起升载荷，与额定起升载荷之1QMAXQ比，令一个是实际起升载荷的作用次数N1，与工作循环次数N之比。1Q此次设计根据实际情况及汽车式起重机实际的使用情况，可根据表24选择0125，即很少吊起额定载荷，一般起吊轻载荷。QK表24起重机的载荷状态及其名义载荷谱系数QK二一三届机械设计制造及其自动化（工程机械）专业毕业设计（论文）15载荷状态名义载荷谱系数说明轻1Q0125很少起升额定载荷，一般起升轻微载荷中2025有时起升额定载荷，一般起升中等载荷重305经常起升额定载荷，一般起升重载荷特重410频繁的起升额定载荷3起重机工作级别的确定划分起重机的工作级别，是为了对起重机金属结构和机构设计提供合理的基础，它能使起重机胜任它需要完成的工作任务，起重机的工作级别是根据起重机的利用等级和起重机的载荷状态而确定，根据起重机设计手册中，起重机工作级别的划分，如表25所示，可以确定，此汽车式起重机的工作级别为A4。表25起重机工作级别的划分利用等级载荷状态名义载荷谱系数QK0U1234U5678U9轻1Q0125AAA8中202512345678重305特4Q重102A345A678A23QY16汽车起重机的稳定性稳定性是指一台设备在某种状态下保持平衡的能力汽车起重机兼有汽车行驶和起重两种功能，因此，存在行驶和起重两种状态的稳定性问题。1行驶稳定性。行驶稳定性是指起重机在行驶状态下，抗倾翻和滑移的能力。失稳可能发生在两个方面上，或与行驶轨迹平行，或与行驶轨迹垂直这两种状态下的稳定性，我们分别称之为纵向行驶稳定性和横向行驶稳定性。（1）纵向行驶稳定性当汽车起重机在坡路上行驶时，一旦失稳可能出现有两种情况，一是当其前轮（转向轮）的轮压为零时，当轮几乎悬空，无法控制行进方向，丧失操纵性，二是当驱动轮的轮XXXQY16汽车起重机工作装置设计16压太小或附着力不够，车轮打滑甚至车体沿坡下滑。纵向行驶失稳的主要原因是行驶道路坡度超过起重机的设计爬坡角度，或路况太滑。（2）横向行驶稳定性主要表现是行驶中发生侧翻或侧向滑移。主要原因是转弯速度大、半径小，产生较大离心力，或在横坡或路面倾斜的道路上行驶时，速度过快所致。防止汽车起重机在行驶状态下失稳的主要技术措施是，控制行车不超速、控制爬坡角度和合理的转弯半径。2起重稳定性。汽车起重机在起重作业中的稳定性，是指在最不利的载荷组合条件下，完成预定起重功能时抗倾翻的能力。（1）倾覆线倾覆线是最外侧支腿或轮胎的连线如果起重机发生倾翻，一般都是沿臂架所在方向的倾覆线倾翻。（2）稳定条件汽车起重机的起重稳定条件是对倾覆边的起重力矩代数和不小于零，即包括汽车起重机自重在内的各项载荷对倾覆边的力矩，稳定力矩之和大于倾翻力矩之和在计算时，每个载荷力矩等于载荷与该项载荷到倾覆线距离的乘积。（3）起重作业区以回转中心为原点，以通过支腿中心的射线为界限，起重作业区可划分为前方、后方、左右侧四个区，驾驶室所在区域为前区。对于汽车起重机来讲，起重作业区是两个侧方和后方，除非有特殊技术措施保障，前区一般不作为起重作业区对于轮胎起重机和履带起重机，作业区可包括两个侧方、后方和前方，四个区都可以作为起重作业区。一般情况下，后方的稳定性大于侧方，侧方的稳定性大于前方。（4）影响稳定性的因素载荷的作用性质包括载荷的大小、载荷的作用方向。作业条件的影响包括场地的地面或地基状况、是否有坡度、山东起重机自然载荷特别是风载荷的作用方向和大小等。作业人员的操作操作过猛、运行速度过快会使动载荷增大判断失误、操作错误，都可能使车辆产生不稳定因素。3起重机的特性曲线。特性曲线是进行起重作业的操作依据，应根据起重机的臂架幅度，严格控制起重量使之处于特性曲线限制的安全区内不超载。同时，特性曲线也是起重事故分析的重要参考依据对事故进行分析时，还应该综合考虑风力、操作速度不当引起的惯性力、支腿支撑基础变化、臂架的弹性下挠等非起重量超载原因给起重机带来的实际超载影响，这些都可以借二一三届机械设计制造及其自动化（工程机械）专业毕业设计（论文）17助特性曲线进行分析，获得定性判断。XXXQY16汽车起重机工作装置设计18第三章QY16汽车起重机吊臂尺寸的确定吊臂尺寸的的确定包含以下的的内容一、吊臂根部铰点位置的确定，二、吊臂各节尺寸的确定，三、截面的选择及截面尺寸的确定。由于此次设计的QY16型汽车式起重机的起升高度为311米，参见表31，选择吊臂的节数为4。表31起重机吊臂节数最大起升高度HM1015161920293040吊臂节数K323344531吊臂根部铰点位置的确定吊臂根部铰点的位置与吊臂长度，起升高度和幅度有关。设吊臂的工作长度为L。即W（式01SIN98541208COSI6WHBHELM31）从而得出108M。0L式中H基本臂的起升高度，H9854M。B吊头距滑轮组的最短距离，B15M。E、E根部铰点和头部滑轮轴心离吊臂基本截面轴心的距离，并带有正负号，01在中心线以下者为正，以上为负。由于（EE）此项数值较小，所以在计算时可以01COS不计。H根部铰点离地距离，参见徐州重型的H值，取H24M。吊臂仰角，其值小于最大仰角80，即07AMAX。即56。MAX吊臂根部离铰点的距离E（式0MIN01COSSI08COS56317ELRM32）得出吊臂根部离铰点的距离E173M。所以取距离E173M。吊臂根部铰点离回转平面的高度为0H2401614084M120H二一三届机械设计制造及其自动化（工程机械）专业毕业设计（论文）19式中为回转支承装置的高度，016M。2H2H为起重机汽车底盘的高度，14M。11将最大起升高度带入公式得出主吊臂最大长度。HMAXL（式4365SIN23COSI0101MAXEHBL33）式中最长主臂作业长度，311M。11A、R、B，H同上。32吊臂各节尺寸的确定主吊臂的最长长度是由基本臂结构长度和外伸长度所组成MAXLIL即，4321MAXL434211ALALO其中为各节伸缩臂的伸缩长度。234伸缩长度取同一数值，即为L则外伸长度，、为二三四节臂缩回后外露部分的长A32234A度，在计算时取同一数值A02若假设为臂头中心离基本臂端面的距离，则基本臂结构长度加上即为基本臂的工0A0A作长度011AL而80234320KLMAXAKL1101015324M10313L3解得L742ML70M从而得到外伸长度74202762M700272MAL32在第I节臂退回后，除外露部分长度A外，在前节（I1）节臂中的长度加上伸出后ILXXXQY16汽车起重机工作装置设计20仍在前节臂中的那部分搭接长度，第I节臂插在前节臂内的长度为（），假设第I节ILIL臂的结构长度为，则IL（式0IIILA34）搭接长度应该短些，以减轻吊臂重量。但是，太短将搭接部分反力增大了，引起搭接部分吊臂的盖板或侧板局部失稳，同时，也是吊臂的间隙变形增大。因此，搭接部分要根据实际经验和优化设计而定，一般为伸缩臂外伸长度的1/41/5。各节伸缩臂插入前一节都留有一段距离C，这是结构上的需要，在此距离内要设置伸缩油缸的铰支座和其它的结构构件，其大小视情况而定，在此次设计中选择C05M。在第二节臂退回后，除外露部分长度A外，在前一节臂中的长度加上伸出后仍在前IL节臂中的那部分搭接长度。LI（式35）IIIIAL因此前后两节臂有这样的关系，ACLII01由式26带入27可得，CLIII“1“已知，从上式可知，后一节的搭接长度比前一节的搭接长度要小一些，因1LLI为一空情况下结构空间C比外露空间啊大一些，得出（式ALII“136）参考QY16吨汽车起重机设计各节臂尺寸的确定，最终长度为1009MM9909MM9685MM9609M01L02L03L04L各节臂长度尺寸的验算31MA02MC05MMAXL12121KCLAKC12723051014二一三届机械设计制造及其自动化（工程机械）专业毕业设计（论文）21LLAK11006106101401故计算各节臂长度满足要求33吊臂截面尺寸的确定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1318范围内，侧板一般选用薄钢板，厚度在3210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）列于表32中。表32各种截面形状的比较表正梯形倒梯形六边形角钢组合式槽形205252435通过上述所述，选择所设计的截面形状为槽形。槽形截面避免了滑块支撑在盖板上或侧板正下方时，将产生附加局部弯曲或局部压缩，对板的稳定不利。同时在槽形截面中，XXXQY16汽车起重机工作装置设计22滑块的布置能使伸缩臂在滑块上自动对中，减少了回转切向平面内的侧向间隙饶度，这可以大大改善吊臂的受力情况。吊臂截面尺寸如下图所示，图31吊臂截面尺寸示意图根据公式014，四节的尺寸依次为455660、420600、385540、350480（MM）1L2L表33QY16汽车起重机截面尺寸单位（MM）LH12基本臂端59067067一伸臂端49662367二伸臂端45458256三伸臂端34053755二一三届机械设计制造及其自动化（工程机械）专业毕业设计（论文）23第四章臂架计算41载荷的确定和组合臂架的支撑情况根部与回转平台由水平销轴联接，可以在垂直平面变幅平面内自由转动。变幅液压缸位于吊臂中线平面内，支撑处可做成双向球铰，使其在横向对臂架无约束，因此臂架在变幅平面内可视为一外伸梁，而在臂架横向平面内即回转平面可视为悬臂梁，在根部固接。作用在臂架上的载荷自重、吊重、惯性力、风力等。由于伸缩臂式起重机的工作级别属A3A6，可不验算疲劳。因吊臂可伸缩，可不验算非工作状态下的强度。因此，只要按工作状态下的最大载荷来作强度计算即可。载荷组合情况自重考虑动载系数的吊重吊臂切向水平惯性力吊重偏载引起的水平力包括风力。将吊臂在变幅平面内和回转平面内的载荷，包括考虑动载的吊重重量、起升绳拉力、分布在臂架上的自重载荷，转化到吊臂端部如图41，分别为图41臂架在变幅平面内、回转切向平面内受力情况XXXQY16汽车起重机工作装置设计24变幅平面内回转切向平面内ZNQGRQNB/SINSIN22ZQGB/SINSIN22COCOYHWHPXZEEMX/SI2120其中E1,E2起升绳导向滑轮轴心和吊钩定滑轮轴心到吊臂中性轴线的距离Z吊钩滑轮组倍率滑轮组效率P惯性力的转化系数，以002R代入B均布载荷的转化系数动载系数根据起重机设计规范1035V起升速度M/S2242臂架强度验算设臂架任一截面上的弯矩为、XMY扭矩为Z轴向压力为N横向剪力为、XSY吊臂截面净面积为A抗弯模量为、XWY截面的最大压应力最大拉应力为。则该截面上的压、拉应力及剪应力13YLXMAN1121BZBXBMSYLXW22212BZBXBYLXAN3二一三届机械设计制造及其自动化（工程机械）专业毕业设计（论文）25YLXWMAN4HZHYMBH2式中为截面上的轴向压力，在吊臂仰角4560时取07在吊臂仰角大于60时取045XYHZ2COSLZFYYMXLNXOYF12/1KIIKI吊臂各节的侧向间隙所造成的端部挠度OXF每节臂搭接处的侧向间隙，0003M吊臂在变幅平面内，各臂节的底部间隙所造成的端部挠度，因吊臂伸出后由于滑块OYF的负间隙造成吊臂上翘可消除间隙变形，故