伸缩臂叉装车总体结构设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业伸缩臂叉装车总体结构设计伸缩臂叉装车总体结构设计摘要摘要：伸缩臂叉装车已成为高空作业设备的重要门类，是广泛应用于建筑工地、工矿企业仓库和其他工地上起升、运输、堆放砖头、木材、钢材和其他物料的一种起重运输设备，随着经济建设的发展，对其需求越来越大，对其性能的要求也越来越高。本文主要任务是完成对 伸缩臂叉装车的总体计算、整体布局、臂架结构设计及其有限元分析。本文主要内容： 介绍伸缩臂叉装车的用途、国内外伸缩臂叉装车发展状况的比较、及其发展前景。同时对臂架的结构和工作原理做了简要介绍。 完成对关键铰点的布置，作业高度、作业幅度的计算，及整机稳定性的校核计算。

2、并绘制出整机总体布局图。 臂架的结构设计，臂架的强度、刚度和稳定性计算，并用 ANSYS 软件进行臂架有限元分析。同时完成臂架系统装配图，一节臂、二节臂的装配图和相关零部件的工程图。 设计过程采用 Pro/E 软件进行三维实体建模，并进行装配，最后应用其工程图模块转化为二维工程图。本次设计的 伸缩臂叉装车参考了 JCB 公司的 JCB530 型号伸缩臂叉装车的外形尺寸，并且严格按照起重机金属结构、BS_EN_1459-1999和机械设计手册等相关设计规范进行设计，其性能和质量满足相关要求。关键词：关键词：伸伸缩缩臂叉装臂叉装车车； ；稳稳定性；臂架；有限元分析定性；臂架；有限元分析精选优质文档

3、-倾情为你奉上专心-专注-专业The Frame Structure Design of TelehandlerAbstract： Telehandler is a kind of hoisting equipment which is widely used in building site、storage and other place to lift、transport、stack the tile 、wood 、steel products and other materiel . Along with the development of economic in our countr

4、y, the requirement of crawler crane is larger and larger, and the request of the capability is higher and higher.the mission of this paper is to complete the frame structure design of telehandler、the design of boom structure and the finite analysis of boom.The primary contents in this paper can be c

5、oncluded as follows:The use of the telehandler、the telehandlers development comparison domestic with abroad、and the development trend of the telehandler are introduced.At the same time,the paper introduces the structure of boom and how boom works, and gives the principle of how to choose the boom.Th

6、e pivot points arrangment , the calculation of lift height and forward reach, and the calculation of the stability are completed.The integral layout drawing is provided. The structure design of the boom, the calculation of the strength and stability of the boom system are accomplished and the finite

7、 analys of boom is achieved by ANSYS software. While at the same time planar engineering drawing must be done, such as the assembling of the boom system, the boom one the boom two and the related parts. I use the Pro-E software to design the 3D entity, and make dummy assembly. And then, the 3D entit

8、y is transformed to the planar engineering drawing with the Pro/E planar engineering drawing module. In the design process, I refer to the JCB530 telehandler of JCB, and accord to theCrane Metal Stuctrure、BS_EN_1459-1999and theMachine Design Handbookstrictly. Its capability and quality meet the requ

9、irement.Key Words：Telehandler；Stability；Boom；The Finite element analysis 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业目 录摘要摘要.IABSTRACT .II绪论绪论 .11 伸缩臂叉装车概述 .11.1 伸缩臂叉装车简介 .11.2 国外伸缩臂叉装车发展状况 .11.3 国内伸缩臂叉装车发展状况 .21.4 国内伸缩臂叉装车的前景及发展趋势 .21.5 国内、外相关标准 .3第一章第一章 毕业设计任务书毕业设计任务书 .41 题目来源：实际应用 .42 设计要求和设计参数 .42.1 设计要求：.42.2 设计参数：.4

10、3 个人重点工作 .54 各阶段时间安排 .55 应阅读的资料及主要参考文献目录 .5第二章第二章 毕业设计计算说明书毕业设计计算说明书 .51 设计参数及整机尺寸 .51.1 设计参数 .61.2 整机尺寸 .62 重要铰点布置及其计算 .73 作业高度H计算 .84 幅度 R 计算 .95 整机稳定性计算 .95.1 整体稳定性计算工况和载荷 .95.2 整体稳定性结果汇总 .116 臂架结构设计及其计算 .126.1 臂架结构设计 .126.2 臂架理论计算 .13精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业6.2.1 臂架全伸，仰角时刚度、强度计算 .13626.2.2 臂架全伸，仰角

11、0 度时刚度、强度、稳定性计算.256.3 各臂节支反力计算 .276.3.1 对臂架整体受力分析.276.3.2 伸臂时各臂节支反力计算.296.3.3 缩臂时各臂节支反力及缩臂链拉力.30第三章：标准化审验报告第三章：标准化审验报告 .311 技术分析.312 结 论.32参参 考考 文文 献献 .33致致 谢谢 .34精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业绪论绪论1 伸缩臂叉装车概述1.1 伸缩臂叉装车简介在高空作业类小型机械中，主要有高空作业平台、伸缩臂叉装车等种类。伸缩臂叉装车按结构型式主要分为回转式和非回转式，本文主要阐述非回转式伸缩臂叉装车。非回转式伸缩臂叉装车的结构分为上车

12、和下车。上车主要包括臂架、连接装置、调平装置、附属装置等。下车主要包括驾驶室、底盘、发动机等。传统叉车的起升部分是立式门架，货叉主要沿垂直方向完成叉装、起升作业。起升高度受门架高度限制，主要用于货物装卸与转运作业。伸缩臂叉装车在叉装与起升作业方面与传统叉车相类似，其与传统叉车的不同之处是具有伸缩臂，伸缩臂和驾驶室置于两侧；伸缩臂可使货叉在水平方向前后伸缩、上下运动；臂架头部可配置多种附属装置，完成多种作业。伸缩臂叉装车主要功能有叉装运输、挖掘、抓铲、起升吊装、工作平台、清扫作业等。伸缩臂叉装车具有独特的优点，主要用在建筑工地、工矿企业仓库和其他工地上起升、运输、堆放砖头、木材、钢材和其他物料。

13、伸缩臂叉装车能够利用多种附属装置，有效完成多种不同作业，真正成为多功能工程机械。伸缩臂叉装车的特点有1：（1）灵活性伸缩臂叉装车采用四轮驱动型式，有三种转向模式（前轮转向、四轮转向、斜行行走），双速齿轮变速箱，转弯半径小，能在狭小的空间灵活、快速、准确作业。（2）多用性伸缩臂叉装车用途广泛，可长时间连续作业。有一系列可快速更换的附属装置供选择，包括货叉、铲斗、桁架臂、立式门架等。无需购买其他机型，只需在机器上增加几个可用附件，就可以提升叉装车的生产能力、灵活性及工作效率。（3）稳定性及安全性伸缩臂叉装车轴距长、重心低、车架前部可安装稳定支腿且臂架具有伸出、降低自动锁定功能、发动机置于车架纵向中

14、心，使其在山坡和崎岖地带可以保持稳定；重量分布均匀，四轮驱动，改善了在泥泞地、岩石地带、沙土及雪地上的机动性；视野开阔并。1.2 国外伸缩臂叉装车发展状况国外伸缩臂叉装车增长速度非常快，仅在美国，伸缩臂叉装车市场每年增长 25。在欧洲市场，伸缩臂叉装车继 2004 年需求市场再一次发展良好之后，2005 年的销售量也精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业显著提高，达到每年 2.1 万台，市场曾经预测其销售量只能达到每年 2.1 万台，但 2006年销售量剧增 14%，市场的需求量超过 2.6 万台。来自租赁公司特别是英国和法国租赁公司的巨大需求将使该产品有良好的市场前景。预计未来 5 年的

15、销售量每年有可能稳定在 2.3万2.4 万台的水平。国外主要生产商绝大部分集中在欧美，如美国的JLG、Genie、Terex、Case、Upright、Bobcat，英国的 JCB，法国的 Haulotte、Manitou，意大利的 Faresin、New Holland，德国的 Merlo，加拿大的 Carelift 等生产厂家。美国 JLG 有限公司成立于 1969 年，是全球最大的高空作业设备专业生产厂家。其生产工厂分布在美国和比利时。JLG 伸缩臂叉装机的主要对象不是建筑工程，而是类似化工厂的工厂以及工厂仓库等2。2005 年 JLG 与 Caterpillart(卡特彼勒)签订协议，

16、合作生产伸缩臂叉装车，并于 2007年推出了 TH360B 系列伸缩臂叉装车，该系列产品起重量 3.5t5t，起升高度 6.1m17m3。JLG 伸缩臂叉装车家族中分四大类：Skytrack、Gradall、Lall、JLG。意大利制造商Faresin集团下属7个子公司，职能包括设计、生产、销售等行业。其中，Faresin Handles Spa是于2006年6月Faresin收购Pingvel Haulotte后组成的新公司，主要生产伸缩臂叉装车4。法国 Manitou 公司产品遍布 20 个国家，有 500 个销售网点和 23 家子公司。其生产基地分别位于法国、意大利、中国、美国。其产品品

17、牌系列化，如伸缩臂叉装车品牌为Maniscopic 、车载式叉装车 Manitransi。法国的 Manitou 伸缩臂叉装车系列分为 5 大系列：BT 系列、MT 系列、MRT 系列、MHT 系列、MLT-MLA 系列5。1.3 国内伸缩臂叉装车发展状况中国伸缩臂叉装车制造史要追溯到 1989 年，是由厦门嘉丰机械厂与同济大学联合设计生产出第一台伸缩臂叉装车6。中国的伸缩臂叉装车起步晚，但是经过这几年的发展，其技术已经有了长足的进步。国内不少于 8 家公司已经制造出伸缩臂叉装车或者正在进入该行业7。在 2007 年 CONEXPO 亚洲工程机械博览会上，中国湖南山河智能公司更是展示出高技术的

18、三节臂的伸缩臂叉装车，代表了国内的先进水平。现在主要的生产厂家有湖南的山河智能、山东滨州胜利特种叉车厂、厦门的夏嘉、夏虎和三家乐等公司。1.4 国内伸缩臂叉装车的前景及发展趋势随着国内物流、安装等行业顺应国际潮流而快速发展，市场上对高举升、大卸距装载机械的需求日趋迫切。由于伸缩臂叉装车具有超常的大作业范围、优越的平动升降、大行程的伸展功能以及独特的小净空结构，其应用范围主要有：精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业(1)物流行业货物流通过程中的仓储、装卸、搬运环节；(2)工业垃圾收集、储运及预处理行业；(3)农村对农作物的晾晒、收集、包装、储运及处理作业；(4)农村小型土、石方工程；(5)

19、露天工程、设施的设备安装作业；(6)道路、市政工程、邮电及电力设施的设备安装作业；(7)石材流通领域中石板材、石雕产品货柜的装卸；(8)工厂企业中的物资装卸及设备维护；(9)船舱物资的装卸作业；(10)园林企业的树木维护；(11)低层建筑的物料搬运。国内不同行业对伸缩臂叉装车的使用要求也不同，具体为：(1)国内存在大量的小型煤炭、砂石料、饲料等散状物料储运相关企业，大都采用中小型装载机进行物料的搬运和堆积。(2)随着铁路高帮敞车和公路高帮货车及厢式货车的普及使用，目前常规装载机与叉车的作业范围与实际作业需求不相适应。 (3)对于一些常见的非常规的特殊装卸、搬运作业，如在非固定场所进行以下各种散

20、装作业：敞开或盛装液体容器等不可倾斜物料的装卸、“隔墙”装卸、越沟作业、“腹下”小净空安装工程、高温物料的装卸等等，一直以来，都需要采用特定的配套装备和操作工艺，耗费人力、物力资源，作业周期长。而采用伸缩臂叉装车，可以轻而易举地实现高效率、低成本。另外，从 INTERMAT 2006 国际建筑及土木工程机械博览会可以看出，参展的小型工程机械种类中，伸缩臂装载机、伸缩臂叉车等产品明显增多8。其主要原因是由于欧美等发达国家大规模的建设时期已经过去，施工建设以维护为主，因此，对小型机械的需求较大。未来的中国，一方面大规模的经济建设仍将继续，另一方面，维护改造的工程会不断增加，伸缩臂叉装车的优势可以充

21、分的发挥出来。未来四年国内市场需求高速增长，每年增长将维持在千台以上。通过综上所述，中国的伸缩臂叉装车未来几年内必然会有良好的市场前景。1.5 国内、外相关标准国内相关标准为伸缩臂叉装车规范（GJB45552003），其于 2003 年 12 月 3 日由中国人民解放军总后勤部公布。该规范规定了伸缩臂叉装车的要求，适用于 OCS2002-3伸缩臂叉装车。该标准分为 6 部分范围、引用文件、要求、质量保证规定、交货准备精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业和说明事项。要求主要包括：基本参数、产品质量及技术要求、叉装车动力性能、稳定性、作业可靠性、行驶可靠性、噪音等。质量保证规定主要包括：检验

22、分类、基本参数测定、产品质量检验、动力性能测试、试验载荷、行驶可靠性等。在国外，美国伸缩臂叉装车标准为Rough Terrain Fork Lifts （ANSI B 56.6），澳洲伸缩臂叉装车标准为AS1418-19 for Telehandlers，欧洲伸缩臂叉装车标准为Safety of industrial trucks - Self-propelled variable reach trucks（EN 1459）。第一章第一章 毕业设计任务书毕业设计任务书题目：伸缩臂叉装车Title： Design of Telehandler1 题目来源：实际应用2 设计要求和设计参数2.1 设

23、计要求：1)整体布局图、臂架结构图共两张零号图纸；2)零部件图 23 张；3)设计计算说明书一份；4)外文资料翻译 2 万字符；5)全部设计图纸用 Pro/E 完成。2.2 设计参数：1)作业工况：最大起升载荷：3500kg；最大起升高度：6988mm；最大高度下的最大起升载荷：3000kg；最大幅度：3923mm；最大幅度时的最大起升载荷：1200kg；臂架变幅角度：-462；收藏状态下臂架仰角：-3；接近角：90离去角：65轴距：2850mm；轮距：1845mm；精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业车架离地间隙：440mm；整机质量：约 6.8t；整机尺寸：460022502300m

24、m（不带货叉）；2)机构参数最高时速：24km/h；爬坡能力：60%（空载）；22%（带载下行，EN1459 AnnexB）；50%（空载行走斜侧倾角， EN1459 AnnexB）；臂架动作时间（空载/满载）：向上变幅时间：6.7/7.3s；向下变幅时间：4.8/4.6s；臂架伸出时间：7.1/7.3s；臂架缩回时间：5.7/5.5s；铲斗向上/向下动作（空载）：3/2s。3 个人重点工作总体计算、整机布局、臂架设计4 各阶段时间安排应完成的工作量(按学期周次排)第 4 周第 5 周： 查阅收集整理资料，分析研究设计任务，熟悉绘图软件；第 6 周第 7 周： 确定整机布局，进行整机布局设计；

25、第 8 周第 9 周： 臂架结构草图绘制；第 10 周第 11 周： 绘制整机布局图、臂架结构图；第 12 周第 13 周： 绘制零部件图；第 14 周： 整理计算书；第 15 周： 完善全部设计图纸，整理完成设计说明书；第 16 周： 制作 ppt，准备答辩。5 应阅读的资料及主要参考文献目录1）杨长睽主编起重机械北京：机械工业出版社，19872）起重机设计规范(GB3811-2008)国家标准局，2008精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业3）成大先主编机械设计手册北京：化学工业出版社，19984）王金诺主编起重运输机金属结构北京：中国铁道出版后送，19835）EN1459：1999

26、 Safety of industrial trucks: Selfpropelled variable reach trucks； 6）国外叉装车样本资料第二章第二章 毕业设计计算说明书毕业设计计算说明书1 设计参数及整机尺寸1.1 设计参数1）作业工况：本次设计给定的设计参数如下：最大有效载荷：3500kg；最大提升高度：6988mm；最大高度下的有效载荷：3000kg；最大前伸量：3923mm；最大伸长时的有效载荷：1200kg；臂架变幅角度：-462 度；收藏状态下臂架仰角：-3 度；接近角：90 度 离去角：65 度；2)机构参数最高时速：24km/h；爬坡能力：60%（空载）； 2

27、2%（带载下行，EN1459 AnnexB）； 50%（空载行走斜侧倾角，EN1459 AnnexB）；臂架动作时间（空载/满载）： 向上变幅时间：6.7/7.3s; 向下变幅时间：4.8/4.6s; 臂架伸出时间：7.1/7.3s; 臂架缩回时间：5.7/5.5s；铲斗向上/先下动作（空载）：3/2s1.2 整机尺寸根据标准要求，参照 JCB530 伸缩臂叉装车外形尺寸，设计 伸缩臂叉装车整机尺寸如下（见图 1）：精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业总长：4868mm；总宽：2250mm；总高：2300mm；车架离地间隙：440mm；轮距：1845mm；轴距：2850mm；整机质量：约

28、 6.8t图 1 整体布局简图2 重要铰点布置及其计算根据叉装车特点，为了方便分析，各个铰点的坐标是以两轴中心线与变幅平面交点的中点为原点坐标建立的。建立数学模型如图 2.1 所示：精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 2.1 铰点布置数学模型A：一节臂质心；B：二节臂质心；H：变幅油缸质心；P：货叉质心；Mn：为载荷质心；Sl伸缩油缸的伸长量；a-臂架仰角；d变幅油缸上铰点到臂架根部铰点的距离（平行于臂架方向）；d1d2全缩时各节臂质心到臂架根部铰点的距离（平行于臂架方向）；dk全缩时 K 点到臂架根部铰点的距离（平行于臂架方向）；h变幅油缸上铰点到到臂架根部铰点的距离（垂直于臂架方

29、向）；h1h2各节臂质心到臂架根部铰点的距离（垂直于臂架方向）；hkK 点到臂架根部铰点的距离（垂直于臂架方向）；已知：O1、H1 点的坐标如下：O1(-2772, 1565)H1(-1680, 936)表 2-1 其它各点的动态坐标如下：xy精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业H2O1x+dcosahsinaO1y+dsina-hcosaAO1x+d1cosa+h1sinaO1y+d1sina-h1cosaBO1x+(d2+sl)cosa+h2sinaO1y+(d2+sl)sina-h2cosaKO1x+(dk+2sl)cosa+hksinaO1y+(dk+2sl)sina-hkcos

30、a3 作业高度 h 计算根据BS_EN_1459-1999对作业高度的要求： （3.1）111)sin()(pohsllhh式中：臂架后铰点到地面的高度，；1ohmmho16501 臂架全缩时臂架后铰点与货叉与臂头连接铰点的距离，； 1lmml41341 油缸伸长量,；slmmsl2865max 货叉与臂头连接铰点距货叉顶面高度，；1phmmhp3661 臂架仰角，变化范围为； 462当油缸全伸，臂架仰角达最大值时，货叉达到最大作业高度时：hmax=7463mm；当考虑臂架下挠度时：hmax=7463-198=7265mm。此时的最大作业高度是货叉底面到地面的距离。4 幅度 R 计算根据BS_

31、EN_1459-1999对幅度的规定，按以下公式计算： （4.1）111)sin()cos()(poollHksllR为臂架仰角, 变化范围为；462为油缸伸长量, ； slmmsl2865max 臂头铰点到后铰点的距离（平行臂架方向），全缩时为 4134mm；1l为臂头铰点到臂架后铰点垂直臂架方向的距离 930mm;Hk后铰点到前轮边缘的距离 ，；1oolmmloo39801精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业为载荷重心到前铰点的距离，；1plmmlp9051当臂架水平全伸时幅度为最大 R=3924mm，此时油缸伸长量为 2865mm；5 整机稳定性计算5.1 整体稳定性计算工况和载荷

32、根据欧洲标准BS_EN_1459-1999对稳定性的规定，整体稳定性计算的载荷和力的方向如表 5-1 所示。表 5-1 整体稳定性计算的载荷和力的方向额定载荷（Q）结构载荷(Sn)风力载荷(W)图解工况1.00.11.00.11.00.11）堆垛（打支腿）VAVAHH图 6-12）行走VSVSHH图 6-23）堆垛（不打支腿）VAVAHH图 6-3 注： V-垂直，H-水平，A-倾角，S-斜坡上角度计算的三种工况分别为：（1）堆垛（打支腿），如图 5-1 所示；（2）行走，如图 5-2 所示；（3）堆垛（不打支腿），如图 5-3 所示；图 5-1 堆垛打支腿时整体稳定性计算简图精选优质文档-倾

33、情为你奉上专心-专注-专业倾覆线图 5-2 行走时整体稳定性计算简图图 5-3 堆垛不打支腿时稳定性计算简图图 5-2 中的 Z 为路缘石测试的系数，取在 z0.1。计算倾覆和稳定力矩时，应以最不利的倾覆线来计算，且底盘处于最大允许倾斜状态。计算所得的稳定力矩大于倾覆力矩则稳定性符合要求。计算各工况稳定性时：（1）确定各载荷作用点在相应作业幅度下的坐标，坐标系的规定见本论文第三章“铰点布置及计算”部分；（2）各作用力对倾覆线与地面交点取矩，将稳定力矩（正的力矩）和倾覆力矩（负的力矩）分别求和；（3）由公式安全系数=稳定力矩/倾覆力矩，求安全系数，然后和最小安全系数做比较，大于最小安全系数代表稳

34、定性通过。各工作情形最小安全系数如表 5-2 所示。表 5-2 各工作情形最小安全系数臂架仰角安全系数精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业1）堆垛2）行走001.41.34注：详细的计算过程见 附录 Matlab 程序5.2 整体稳定性结果汇总以下给出的曲线为臂架从变幅到，且处于各个仰角下最大作业幅度时的462n（n稳定力矩/倾覆力矩）值。（1）堆垛(打支腿)此时臂架全伸，仰角 0载荷为 1200kg，由图 5-4 可见，稳定性系数最小值大于最小稳定性系数 1.4，故稳定性合格。01020304050607080901.522.533.544.555.566.5仰 仰 仰 仰仰 仰 仰

35、仰 仰 n 图 5-4 堆垛（打支腿）整体稳定性计算结果（2）堆垛(不打支腿)此时臂架全伸，仰角 0，载荷为 800kg，由图 5-5 可知，稳定性系数最小值大于最小稳定性系数 1.4，所以稳定性通过。010203040506070809022.533.544.555.566.57仰 仰 仰 仰仰 仰 仰 仰 仰 n精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 5-5 堆垛（不打支腿）稳定性计算结果（3）行走此时臂架全缩，起升高度为 300mm，载荷 3500kg此时由程序计算稳定性系数 n=1.69,大于最小稳定性系数 1.34，所以，稳定性通过。6 臂架结构设计及其计算6.1 臂架结构设计

36、 280360300260175528666.2 臂架理论计算表 6-1 臂架截面参数一节臂二节臂惯性矩 Iy(mm4)1.58e+087.55e+07惯性矩 Iz(mm4)9.20e+074.77e+07抗弯模量 Wy（mm3）1.17E+066.56E+05抗弯模量 Wz（mm3）4.44E+053.08E+05质量 m(kg)274228截面积（mm2）53007190精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业对高空作业车进行整体分析可知：当臂架仰角且全伸时，为整机最大作业高度；当臂62架仰角且达到最大幅度时，整车稳定性最差。所以强度、刚度分析的计算工况如表 6-20表所示。表 6-2

37、强度、刚度分析时计算工况工况额定载荷结构载荷手工力风载荷臂架仰角 62 度，全伸m1.33Q1.1MPw臂架仰角 0 度，达到最大幅度m1.33Q1.1MPw6.2.1 臂架全伸，仰角时刚度、强度计算62臂架的几何简图如图 6-2 所示：1000392022007000268038004260基本臂二节臂(1).臂架受力分析1）变幅平面的强度计算载荷垂直载荷：Q2111()1.2 (2500 1.5 9.8317 9.81)1.1 (1.2 502 9.81)3350043.56QQGGN其中：额定载荷，； (6.1)Q(2500 1.5) 9.8136787.5QN 平台自重，； G317

38、9.813109.77GN 臂架自重，G(1.2 502) 9.815909.54GN精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业由引起的轴向力：QN (6.2)cos50043.56 cos6223434.7NQN由引起的横向力QzT (6.3)sin50043.56 sin6244185.3zTQN由引起的臂头力矩：QlyM (6.4)2）旋转平面的强度计算载荷臂端的侧向力：yT (6.5)由引起的轴向力：QN23434.7NN3）变幅平面刚度的计算载荷刚度计算载荷只考虑有效载荷的静力作用，即不考虑平台自重和动载系数。G2垂直载荷：Q (6.6)112452530490.1534688.33

39、3QQGN其中：额定载荷，；Q2500 9.8124525QN由引起的轴向力：QN (6.7)cos34688.3 cos6216285.2NQN由引起的横向力QzT (6.8)sin34688.3 sin6230628.1zTQN00102Mly=Q *L7+G *L11+G *L12=36787.5 905+265 328+52 205=34249947N3989.7276.94266.6yhbTTTN000.1()0.1 (36787.53109.77)3989.7hTQGN0.40.4 692.3276.9bTPwN精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业由引起的臂头力矩：QlyM

40、(6.9)124525 90522195125lyMQbN mm4）旋转平面的刚度计算载荷 臂端的侧向力：yT (6.10)000.1()0.1 (36787.53109.77)3989.7yhTTQGN由引起的轴向力： QN16285.2NN5）使吊臂扭转的扭矩侧向力偏心和平台偏转引起的扭矩：nM(2).臂架的临界力 (6.11)1）变幅平面的临界力cryN臂架在变幅平面内为简支外伸梁，由支承形式决定的长度系数由按插值法查表得。1/2200/70000.3clL 11.6由变截面决定的长度系数2臂架为两节伸缩臂，） 13900/70000.557 (6.12)812721.58 102.09

41、7.55 10yyII查表得。21.06222581622122.05 101.58 102.26 10()(1.6 1.062 7000)ycryEINNL 2）旋转平面的临界力crzN臂架在旋转平面内为悬臂梁，由支承形式决定的长度系数。120m1m2YMn=Q L7+QL11+QL12+T124525 905265 328+52 205+3989.7 660=24926178.5Ne精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业由变截面决定的长度系数2臂架为二节伸缩臂，10.557 (6.13)712729.02 101.894.77 10zzII查表得。21.046旋转平面的临界力 (6.1

42、4)22575122122.05 109.02 108.5 10()(2 1.046 7000)zcrzcEINNL （3）臂架的强度计算图 6-5 臂架强度计算简图1）各节臂危险截面 A、B 的弯矩如下: 83424994744185.3 49002.5 10AyLyzAMMT HN mm83424994744185.3 31601.7 10ByLyzBMMT HN mm74266.6 49002.1 10AzyAMT HN mm (6.15)74266.6 31601.3 10BzyBMT HN mm2）臂架非重叠部分强度校核轴向力由伸缩油缸承受，臂架结构只承受双向弯曲。吊臂截面角点处正应

43、力按下式计算精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 (6.16)9 . 01 ()9 . 01 (crzzzcryyyxNNWMNNWM臂架材料采用 60 钢，MPaMPabs675,400 (6.17)7 . 06 . 0675400bs (6.18)MPas75.30033. 140033. 1 (6.19)MPa6 .173375.3003 (6.20)11876565(1)(1)0.90.92.5 102.1 1023434.723434.71.17 10(1)4.44 10(1)0.9 2.26 100.9 8.5 10216.248.8265 AyAzAxyzcrycrzMMN

44、NWWNNMPa (6.21)22875565(1)(1)0.90.91.7 101.3 1023434.723434.76.56 10(1)3.08 10(1)0.9 2.26 100.9 8.5 10262.243.5305.7 ByBzBxyzcrycrzMMNNWWNNMPa翼缘板和腹板上的剪应力：min4266.62492617.853.16 1.454.6122 135 5343652 5ynABABTMMPaBmin4266.62492617.851.09 1.452.5422 390 5343652 5nzAHAHMTMPaHmin4266.62492617.853.71 18

45、.522.322 115 52 67172.2 5ynBBBBTMMPaB精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业min44185.324926178.516.3637.153.322 270 52 67172.2 5nzBHBHMTMPaH (6.22)其中 侧向力偏心引起的扭矩；nM 截面轮廓中线所围成面积的两倍； 截面中的最小壁厚；min B翼缘板最小宽度； H腹板高。表 6-3 危险截面剪力计算参数表一节臂二节臂)(2mmmin66B300260H360280计算表明危险截面上的剪应力都很小，远小于许用剪应力，因此在后MPa6 .173面的工况中可略而不计3）臂架重叠部分强度校核：局

46、部弯曲问题：二节臂下翼缘板角点 A,只有总体弯曲应力按下式计算22875565(1)(1)0.90.91.7 101.3 1023434.723434.76.56 10(1)3.08 10(1)0.9 2.26 100.9 8.5 10284.6a ByBzyzcrycrzMMNNWWNNMPA点精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 (6.23)此处应局部加强下翼缘板滑块支承力作用点 B 附近的应力（下翼缘板滑块支承力 Nh 作用点 B 附近处应力按整体弯曲和局部弯曲联合作用进行强度校核：）局部弯曲应力 (6.24)Nh=0.5N11N11 滑块支反力（见臂架受力分析）根据 查表有：局部

47、弯曲应力系数 K=0.0333整体弯曲应力 (6.25)bA 为臂架下角点 A 到臂架纵向中心线距离即 0.5HbB 为臂架滑块作用点 B 到臂架纵向中心线距离复合应力: (6.26)hjyj214721968.1a6 6xNKMP =0. 03332222(1)(1)0.90.9(1)(1)0.90.9275.1a ByBzBxAyzcrycrzByBzBxAyzcrycrzMMbNNbWWNNMMbNNbWWNNMP 222xxjyjyjxxj222)327568.1)68.168.1 27568.1)360.9331.81.1330.8aBBMP（2000.68292450.15292y

48、bb=ybb和精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业此处需局部加强所以臂架的强度符合要求。（4）.臂架的刚度校核1）侧向载荷引起的臂端挠度wfl1=2200L1=3740l2=1000L2=4260H2=3260H1=4800i i 1 1i i 2 2图 6-3 变幅平面臂架计算简图变幅平面各节臂端的侧向载荷 (6.27)1izlyiHTMMmmNHTMMzly86211046. 11752549.81211047. 3623.47 10lyMMN mmziTT 128121.49TTN精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业臂端挠度 (6.28)211131iiiiiwzHff式中

49、(6.29)22122)(3)66322(iiiyiiiiiiiyiiilLLEITlllLLEIMfmmlLLEITlllLLEIMfyy19.99)340010835(108351033. 31005. 2349.8121)621106340034001083532210835(1033. 31005. 21046. 1)(3)66322(28522285821111122211121111mmlLLEITlllLLEIMfyy4 .121)211010835(108351015. 21005. 2349.8121)621356211021101083532210835(1015. 210

50、05. 21048. 7)(3)66322(28522285722222223222222222 (6.30)66322()3232(2121211iiiiiyiiiiiyiiilll lLEITllLEIMradlll lLEITllLEIMyy0218. 0)62110634002110340032210835(1033. 31005. 249.8121)21103234003210835(1033. 31005. 21046. 1)66322()3232(222858582221212111211112因此，122299.19 124.4 137.930.0218 175250.0238

51、 8780953.91wzfffHmm旋转平面精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业l2=1000L1=3740L2=4260H2=3260图 6-4 旋转平面臂架计算简图各节臂端的侧向载荷 (6.31)1iylziHTMMmmNHTMMylz721107 . 2175251541020lzMMN mmyiTT 121541TTN臂端挠度 (6.32)211131iiiiiwyHff式中 (6.33)22122)(3)66322(iiiziiiiiiiziiilLLEITlllLLEIMfmmlLLEITlllLLEIMfzz02.62)10835(108351074. 11005. 23

52、1541)62110210835(1074. 11005. 2107 . 2)(3)66322(2852285721111122211121111mmlLLEITlllLLEIMfzz35.44)211010835(108351011. 11005. 231541)621356211021101083532210835(1011. 11005. 21035. 1)(3)66322(28522285722222223222222222精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 (6.34)66322()3232(2121211iiiiiziiiiiziiilll lLEITllLEIMradll

53、l lLEITllLEIMzz0078. 0)62110210835(1074. 11005. 21541)21103210835(1074. 11005. 2107 . 2)66322()3232(22858572221212111211112因此，1232262.0244.3541.980.01 175250.01 8780359.45wyfffHmm2）轴向力和横向载荷引起的臂端挠度及其刚度校核变幅平面： (6.35)mmlHzfNNfkiiiwzcryz02.1056)21358780211017525(381.9531095. 19 . 059.1077711)(9 . 011511

54、11 mmmLf29.80480429. 0100036.28100022 ffzmmlHyfNNfkiiiwycrzy44.444)21358780211017525(245.3591085. 89 . 059.1077711)(9 . 01141111mmLf563563. 010007 . 02 ffz精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业可认为该工况下臂架的刚度满足要求。（5）.臂架整体稳定性校核进行臂架的稳定性校核时，按双向受压杆计算，公式中的均取为 1。myoyozCCC,取臂架根部最大应力计算： mmlHlHzlHzfiiioz25.37)21358780211017525(

55、3)(33222111 (6.36)mmlHlHylHyfiiioy84.24)20158780211017525(2)(33222111mmNMNfMmmNMNfMlyozoylzoyoz651022. 7346528025.3794.152531079. 3084.2494.15253 (6.37)mmNHTMmmNHTMAzHyAyHz871073. 22394067.114941066. 323940154126.231109 . 11073. 21022. 71095. 19 . 094 61066. 31079. 31085. 89 . 094.15253

56、11894194.152539 . 0119 . 01168655754MPaWMMNNWMMNNANyHyoycryzHzozcrz所以臂架的整体稳定性符合要求。6.2.2 臂架全伸，仰角 0 度时刚度、强度、稳定性计算（该工况下计算步骤和方法同臂架全伸，仰角 62 度的工况，故不再详细的列出计算过程，仅给出计算结果）表 6-4 计算载荷强度计算载荷刚度计算载荷垂直载荷 Q(N)45110.326575.3由 Q 引起的轴向力 N(N)2117812476.4由 Q 引起的横向力 Tz(N)3983023464.6变幅平面臂头力矩 Mly(Nmm)精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业临

57、界力 Ncry(N)2.43E+06臂端侧向力 Ty(N)38002452.5由 Q 引起的轴向力 N(N)2117812476.4Mlz(Nmm)00旋转平面临界力 Ncrz(N)1.25E+06扭矩 Mn(Nmm)4.48E+071.96E+06表 6-5 臂架刚度校核H2(mm)3260变幅平面旋转平面M1(Nmm)9.87E+078.00E+06M2(Nmm)2.22E+070.00E+00M3(Nmm)T1(N)23464.62452.5T2(N)23464.62452.5T3(N)f1(mm)8.660.9656f2(mm)20.52.004转角(rad)20.00730.0007

58、侧向载荷引起的臂端挠度 fw挠度fwz=52.86fwy=5.2由轴向力和横向载荷引起的臂端挠度fz=53.17fy=8.25许用挠度f49mm34mm表 6-6 臂架非重叠部分强度校核(mm)AH4800危险截面距臂头的距离(mm)BH3260精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业变幅平面旋转平面截面 A1.91E+081.82E+07各危险截面弯矩(Nmm)截面 B1.30E+081.24E+07截面 A 各危险截面应力(MPa)198.1255.7臂架材料采用 60 钢，MPaMPabs675,4007 . 06 . 0675400bsMPas75.30033. 140033. 1所

59、以该工况下臂架的强度满足要求。表 6-7 臂架整体稳定性校核 foz(mm)11.76foy(mm)7.84Moz(Nmm)9.78E+04Moy(Nmm)2.23E+07Mhz (Nmm)1.18E+07Mhy (Nmm)1.13E+08(MPa)139.05(MPa)300.75所以整体稳定性符合要求6.3 各臂节支反力计算6.3.1 对臂架整体受力分析MPa6 .173375.3003精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业yxaNxF1NyLAGQKMlHkb图 6-6 臂架整体受力分析图臂架整体受力分析如图 6-6 所示，所受力为臂架自重 G。额定载荷 Q，Q 对臂头产生的弯矩 M

60、。变幅油缸力 F1，F1 与 x 方向的夹角为 b。变幅油缸自重 Gbf。臂架根部铰点支反力 Nx、Ny。臂架仰角 a。臂架总长 l，一节臂横截面高 H1。变幅油缸铰点到臂架根部铰点 A 沿 x 方向的距离为 L，沿 y 方向的距离为 H。Gbf 到 A 点距离 Lbf。 额定载荷Q 作用点 K 距 A 点沿 y 方向的距离 Hk。(1) 对于图示坐标系的 x 轴方向的力平衡： 0 x 即: -Nx+F1*cos(b)-Gx-Qx=0 （6.37）(2) 对于图示坐标系的 y 轴方向的力平衡： 0y 即： -Ny+F1*sin(b)-Gy-Qy=0 （6.38）(3)对于图中坐标系的 A 点列