汽車起重機(jī)三維造型設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真論文

蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘 要 隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，我國(guó)的基礎(chǔ)建設(shè)力度正逐漸加大，道路交通，機(jī)場(chǎng)，港口，水利水電，市政建設(shè)等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)規(guī)模也越來越大，市場(chǎng)汽車起重機(jī)的需求也隨之增加。 本次設(shè)計(jì)的 25T 起重機(jī)，在對(duì)汽車起重機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前通過查閱、整理資料確定汽車起重機(jī)底盤類型及主要尺寸 ,確定吊臂連接尺寸以及吊臂類型和起重機(jī)工作原理。通過所學(xué)知識(shí)運(yùn)用 Solid Works 軟件的各項(xiàng)功能創(chuàng)建汽車起重機(jī)模型，進(jìn)入裝配把汽車起重機(jī)各部分建立汽車起重機(jī)三維實(shí)體模型，利用 Solid Works 軟件對(duì)汽車起重機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真及受力分析。 分析汽車起重機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)、以及實(shí)體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介，包括起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，再加上金屬機(jī)構(gòu)，動(dòng)力裝置，操縱控制及必要的輔助裝置，以及起重機(jī)一些必要的注意問題。同時(shí)完成汽車起重機(jī)的底盤、吊臂、箱體等零件的工程圖以及裝配圖，并完成起重機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真。 關(guān)鍵詞：汽車起重機(jī)； Solid Works；實(shí)體結(jié)構(gòu)；運(yùn)動(dòng)仿真； 汽車起重機(jī)三維造型設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 II Abstract With the rapid development of economic construction, Chinas infrastructure is gradually increase the intensity, road traffic, airports, ports, water conservancy and hydropower, municipal construction of infrastructure such as the scale of construction is also growing, crane truck crane market demand with the increase。 The design of the 25 t crane, in front of the structural design of crane truck crane chassis type determined by access, sorting data and main size, determine the connection size and crane jib type crane boom and working principle of the crane. Through knowledge in using Solid Works software functions to create truck crane model, into the assembly all parts of the crane truck crane 3 d entity model is set up, using Solid Works software motion simulation and stress analysis was carried out on the truck crane. Analysis of crane development status and trends, as well as the physical structure of introduction, including the lifting mechanism, operation mechanism, luffing mechanism, slewing mechanism, coupled with the metal body, power unit, control and necessary auxiliary equipment, cranes, and some need to pay attention to the problem. Complete truck crane chassis, suspension arm at the same time, body and other parts of engineering drawing and assembly drawing, and completes the movement which the crane simulation. Key words: Truck crane ； Solid Works； Entity structure ； Motion simulation 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 目 錄 摘 要 . I Abstract .II 1 緒論 . 2 1.1 液壓起重機(jī)的應(yīng)用 . 2 1.2 主要優(yōu)點(diǎn) . 3 1.3 液壓起重機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 . 3 1.4 液壓起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) . 4 1.5 汽車起重機(jī)檢驗(yàn)項(xiàng)目 . 5 1.6 液壓起重機(jī)的工作特點(diǎn) . 6 1.7 汽車起重機(jī)的 安全與限速 . 7 1.8 液壓起重機(jī)在使用中注意的問題 . 9 2 液壓起重機(jī)的實(shí)體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 . 10 2.1 汽車起重機(jī)的種類 . 10 2.2 液壓起重機(jī)的結(jié)構(gòu)構(gòu)造與工作過程 . 10 2.3 汽車起重機(jī)底 盤類型 . 13 3 起重機(jī)的實(shí)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 14 3.1 鋼絲繩的計(jì)算 . 14 3.2 卷筒的設(shè)計(jì) . 14 3.3 繩端固定裝置 計(jì)算 . 16 4 汽車起重機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真 . 17 4.1 運(yùn)動(dòng)仿真的意義 . 17 4.2 Solid works 軟件特點(diǎn) . 17 4.3 實(shí)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 20 4.4 關(guān)于 simulation 的簡(jiǎn)介 . 26 4.5 吊臂靜態(tài)應(yīng)力分析 . 27 4.6 關(guān)于 solidworks motion 的簡(jiǎn)介 . 30 4.7 關(guān)于吊臂吊鉤的有限元分析 . 34 總 結(jié) . 37 致 謝 . 38 參考文獻(xiàn) . 39 汽車起重機(jī)三維造型設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 2 1 緒論 1.1 液壓起重機(jī)的應(yīng) 用 工程起重機(jī)和工程機(jī)械一樣，是具有中國(guó)特色的名稱與概念。我國(guó)的工程起重機(jī)主要包括塔式起重機(jī)、汽車起重機(jī)、履帶式起重機(jī)、施工升降機(jī)、橋式起重機(jī)、門式起重機(jī)、門座起重機(jī)、輪胎起重機(jī)、桅桿式起重機(jī)和纜索式起重機(jī)等。 我國(guó)工程機(jī)械工業(yè)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)發(fā)展成了機(jī)械工業(yè) 10 大行業(yè)之一，我國(guó)也進(jìn)入了機(jī)械生產(chǎn)大國(guó)之列。工程機(jī)械用途廣泛，市場(chǎng)遍布國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，其中主要有交通運(yùn)輸、能源、原材料、農(nóng)林水利、城鄉(xiāng)發(fā)展以及現(xiàn)代化國(guó)防六大領(lǐng)域。工程機(jī)械是保證工程建設(shè)實(shí)現(xiàn)高速度、高質(zhì)量和低成本的重要手段。 隨著我國(guó)深化改革、擴(kuò)大開放和發(fā) 展社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)等一系列重大政策的貫徹實(shí)施，工程機(jī)械行業(yè)在技術(shù)水平、科研條件、品種數(shù)量、產(chǎn)品質(zhì)量、專業(yè)化生產(chǎn)程度、生產(chǎn)規(guī)模、出口創(chuàng)匯、用戶服務(wù)、企業(yè)組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化、高等教育以及人才培養(yǎng)諸方面，均獲得了很大進(jìn)步，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域和國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)中正發(fā)揮著舉足輕重的作用。我國(guó)早已成為世界貿(mào)易成員國(guó)，這為工程機(jī)械的更大發(fā)展提供了新的機(jī)遇。 起重機(jī)械是用來對(duì)物料進(jìn)行起重、運(yùn)輸、裝卸和安裝作業(yè)的機(jī)械：它可以完成靠人力無法完成的物料搬運(yùn)工作，減輕人們的體力勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，在工廠、礦山，車站、港口、建筑工地、倉(cāng)庫(kù)、 水電站等多個(gè)領(lǐng)域和部門中得到了廣泛的應(yīng)用：隨著生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大，特別是現(xiàn)代化、專業(yè)化生產(chǎn)的要求，各種專門用途的起重機(jī)相繼產(chǎn)生，在許多重要的部門中，它不僅是生產(chǎn)過程中的輔助機(jī)械，而且已成為生產(chǎn)流水作業(yè)線上不可缺少的重要機(jī)械設(shè)備，它的發(fā)展對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)起著積極的促進(jìn)作用。 起重機(jī)械是一種循環(huán)的、間歇?jiǎng)幼鞯模坛贪徇\(yùn)物料的機(jī)械。一個(gè)工作循環(huán)一般包括上料、運(yùn)送、卸料及回到原位的過程，即取物裝置從取物地點(diǎn)由起升機(jī)構(gòu)把物料提起，由運(yùn)行、回轉(zhuǎn)或變幅機(jī)構(gòu)把物料移位，然后物料在指定地點(diǎn)下放，接著進(jìn)行相反動(dòng)作，使取物裝置回到原 位，以便進(jìn)行下一次的工作循環(huán)。在兩個(gè)工作循環(huán)之間一般有短暫的停歇。起重機(jī)工作時(shí)，各機(jī)構(gòu)經(jīng)常是處于起動(dòng)、制動(dòng)以及正向、反向等相互交替的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之中。 在高層建筑、冶金、化工及電站等的建設(shè)施工中。需要吊裝和搬運(yùn)的工程量日益增多，其中不少組合件的吊裝和搬運(yùn)重量達(dá)幾百噸：因此，必須選用一些大型起重機(jī)進(jìn)行諸如鍋爐及廠房設(shè)備的吊裝下作：通常采用的大型起重機(jī)有龍門起重機(jī)，門座式起重機(jī)、塔式起重機(jī)、履帶起重機(jī)、輪式起重機(jī)以及廠房?jī)?nèi)裝置的橋式起重機(jī)等。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 1.2 主要優(yōu)點(diǎn) 汽車起重機(jī)就是將起重作業(yè)部分安裝在通用或?qū)Ｓ闷嚨妆P 上的起重機(jī)，并具有載重汽車的行駛性能。為了滿足在惡劣條件下的行駛要求，派生了具有越野性能的汽車起重機(jī)。 汽車起重機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）行動(dòng)自由，在它的起重能力及外形尺寸容許條件下，能夠在整個(gè)工廠內(nèi)或貨場(chǎng)內(nèi)承擔(dān)絕大部分的起重工作。 （ 2）它除了作為一臺(tái)起重機(jī)使用之外，可以在臂架上配裝各種拉鏟抓斗、挖溝器和鏟子進(jìn)行其它工作。 （ 3）不需要架空軌道等固定結(jié)構(gòu)，因此可使基建投資、生產(chǎn)成本或維修費(fèi)用降低。 （ 4）本身具有獨(dú)立的動(dòng)力裝置，不需要裝設(shè)饋電電纜或接觸導(dǎo)電裝置。 （ 5）它可以把載荷放在地面上、地面下或比汽車 起重機(jī)更高的地方。由于上述優(yōu)點(diǎn)，汽車起重機(jī)廣泛地應(yīng)用于運(yùn)輸、建筑、礦山及筑路工程中，用來裝卸大型零件、包裝件、散件貨物和建筑構(gòu)件等。特別是當(dāng)貨物分散、收發(fā)貨物量少或安裝工作量少，不宜使用專用起重設(shè)備時(shí)，則廣泛使用汽車起重機(jī)?？梢栽诤苄〉牡孛婧涂臻g內(nèi)完成較大的起重運(yùn)輸任務(wù)。它具有機(jī)動(dòng)、靈活、幅度長(zhǎng)、起重量大、行駛速度快的優(yōu)點(diǎn)。汽車起重機(jī)已實(shí)施出口產(chǎn)品質(zhì)量許可制度，未取得和質(zhì)量許可證的產(chǎn)品不準(zhǔn)出口。 1.3 液壓起重機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 中國(guó)的汽車式液壓起重機(jī)誕生于上世紀(jì)的 10 年代，經(jīng)過了近 30 年的發(fā)展，期間有過 3 次 主要的技術(shù)改進(jìn)，分別為 70 年代引進(jìn)蘇聯(lián)的技術(shù)， 80 年代引進(jìn)日本的技術(shù)， 90年代引進(jìn)德國(guó)的技術(shù)。但是總體來說，中國(guó)的汽車液壓式起重機(jī)產(chǎn)業(yè)始終走著自主創(chuàng)新的道路，有著自己清晰的發(fā)展脈絡(luò)，尤其是近幾年具有較大的發(fā)展，但和國(guó)外相比，還是有很大差距，具體表現(xiàn)在： （ 1）品種少、產(chǎn)量低 ,我國(guó)起重機(jī)現(xiàn)處于初級(jí)發(fā)展階段，品種較少。中小噸位重復(fù)較多，至今尚未形成大、中、小完整的系列，年產(chǎn)量只相當(dāng)于國(guó)外一個(gè)廠家的生產(chǎn)能力。 （ 2）起重力矩小，技術(shù)水平低 ,我國(guó)起重機(jī)以直臂卷?yè)P(yáng)為主，受國(guó)內(nèi)汽車底盤的限制，起重力矩小，其他性能指標(biāo)也 一般低于國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品。目前國(guó)內(nèi)汽業(yè)對(duì)起重機(jī)的研究開發(fā)投入很少，液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的技術(shù)水平也有一定的差距。 （ 3）安全裝置不齊全，操作不方便 ,我國(guó)起重機(jī)僅裝有起升高度限位及平衡閥、溢流閥等一般安全裝置，全部為手動(dòng)操作。而國(guó)外早已將電子技術(shù)廣泛運(yùn)用到汽車起重機(jī)上，如帶有微電腦的力矩限制器及方傾翻保護(hù)器等，平且已實(shí)現(xiàn)的有線和無線遙控。 汽車起重機(jī)三維造型設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 4 （ 4）功能單一 ,我國(guó)起重機(jī)以起重作業(yè)及運(yùn)輸功能為主，而國(guó)外起重機(jī)均有多種附具，主要加裝在吊臂頭部，如工作斗、抓斗、高空作業(yè)平臺(tái)、各種抓具、夾具、吊籃、螺旋鉆、板叉、裝備輪胎機(jī)械手 、拔樁器等，另外，國(guó)外一些廠家進(jìn)一步開發(fā)了鐵路專用起重機(jī)等專用產(chǎn)品。 （ 5）外形不美觀 ,我國(guó)起重機(jī)設(shè)計(jì)單調(diào)，忽視了和汽車外形的協(xié)調(diào)，而國(guó)外對(duì)汽車起重機(jī)的著色非常嚴(yán)格，不僅在外形和著色上實(shí)現(xiàn)和汽車的一體化，還要求和城市的景觀相協(xié)調(diào)。但是這個(gè)差距正在逐漸的縮小。而且中國(guó)目前在中小噸位的汽車式起重機(jī)的性能已經(jīng)完好，能夠滿足現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的要求。在不久的將來，中國(guó)的汽車式液壓起重機(jī)行業(yè)一定會(huì)發(fā)展成為一個(gè)發(fā)展穩(wěn)定，市場(chǎng)化程度高的成熟產(chǎn)業(yè)。 / 1.4 液壓起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 近年來，隨著建設(shè)工程規(guī)模不斷擴(kuò)大，起重安裝工程量越 來越大，尤其是現(xiàn)代化大型石油、化工、冶煉、電站以及高層建筑的安裝工作逐年增加。因此，對(duì)于起重機(jī)，特別是大功率起重機(jī)的需求日益增加。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新技術(shù)，新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝在起重機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。所有這些因素都有力的促進(jìn)了起重機(jī)的發(fā)展。根據(jù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有起重機(jī)產(chǎn)品和技術(shù)資料的分析，近年來起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （ 1）廣泛采用液壓技術(shù) ,由于液壓傳動(dòng)具有體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、能無級(jí)調(diào)速、操縱輕便、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)和工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，近年來國(guó)內(nèi)外各種類型的起重機(jī)廣泛采用了液壓傳動(dòng)。我國(guó)的主要工 程起重機(jī)廠，近年來的產(chǎn)品多是液壓起重機(jī)，特別是汽車起重機(jī)出現(xiàn)了全液壓形式。隨著液壓技術(shù)和液壓元件的發(fā)展，液壓起重機(jī)將會(huì)獲得進(jìn)一步發(fā)展。 （ 2）通用性起重機(jī)以中小型為主，專業(yè)起重機(jī)向大型大功率發(fā)展 ,為了提高建設(shè)工程的裝卸和安裝作業(yè)的機(jī)械化程度，工程起重機(jī)的發(fā)展仍是以靈活輕便的中小型起重機(jī)為主。目前國(guó)外普遍采用 1040 噸級(jí)的工程起重機(jī)。從數(shù)量上看，中小噸位級(jí)的占大多數(shù)，因此國(guó)外很重視改進(jìn)、提高中型液壓起重機(jī)的性能。但為了滿足大型石油、化工、冶煉設(shè)備和高層建筑大型板材、構(gòu)件的安裝，國(guó)內(nèi)已生產(chǎn)了 1001000 噸 級(jí)的大型、特大型起重機(jī)。目前超過 100 噸級(jí)的起重機(jī)品種逐漸增多。從發(fā)展情況看，大型或特大型起重機(jī)已發(fā)展椼架臂式起重機(jī)為主；而伸縮臂式液壓起重機(jī)，由于受伸縮臂的重量和行駛狀態(tài)下的長(zhǎng)度的限制，它的發(fā)展有待技術(shù)和材料的進(jìn)一步研究。 （ 3）重視“三化”，逐步過渡采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ,目前各國(guó)在發(fā)展工程起重機(jī)新產(chǎn)品的過程中都很重視“三化” (標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化）。一些國(guó)家對(duì)工程起重機(jī)制定了國(guó)家蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了起重量系列。有些國(guó)家對(duì)起重量雖然沒有統(tǒng)一的規(guī)定，但各制造廠自成系列，注意采用通用零件，為生產(chǎn)和使用提供有利條件。 一些國(guó) 家按起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向橋以及中心回轉(zhuǎn)接頭等，不論用于汽車起重機(jī)還是輪胎起重機(jī)，一律進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，使一部分部件可以用在兩種不同的起重機(jī)上。此外，還可采用一些措施使一部分部件可以用到起重量大小不同的起重機(jī)上，如設(shè)計(jì)系列化吊臂、小起重量起重機(jī)的主臂可作為大起重量起重機(jī)的副臂、小起重量起重機(jī)的基本臂可作為大起重量起重機(jī)的二節(jié)臂等。 目前世界上許多國(guó)家，不僅重視制定本國(guó)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，而且非常重視采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。有的國(guó)家甚至廢除了本國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)而直接采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)政府也提出：全面加速采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，是我國(guó)實(shí)行開放政策和提高產(chǎn)品質(zhì)量的一項(xiàng)重大措施。只有這樣，才能盡快縮短我國(guó)產(chǎn)品質(zhì)量水平與世界先進(jìn)水平的差距，才能改變我國(guó)產(chǎn)品質(zhì)量的落后面貌。 （ 4）發(fā)展一機(jī)多用產(chǎn)品 ,為了充分發(fā)揮工程起重機(jī)的作用，擴(kuò)大其適用范圍，有的國(guó)家在設(shè)計(jì)起重機(jī)時(shí)重視了產(chǎn)品的多用性。例如工作裝置方面，除了使用吊鉤外，還設(shè)計(jì)了配備有電磁吸盤、抓斗等裝置。 （ 5）采用新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝 ,為了減輕起重機(jī)的自重，提高起重性能，保證起重機(jī)高效可靠地工作，各國(guó)都非常重視采用新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)和新工藝。為了防 止起重機(jī)超載以致傾翻，近年來研制了電子式起重力矩限制器。當(dāng)載荷接近額定起重量時(shí)，自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)；當(dāng)超載時(shí)，自動(dòng)切斷起重機(jī)工作結(jié)構(gòu)。 （ 6）工程機(jī)械信息化 工程機(jī)械需要具有的信息處理功能 工程機(jī)械信息處理技術(shù) （ 7）工程機(jī)械智能化 單機(jī)集成化操作與智能控制技術(shù) 智能監(jiān)控、檢測(cè)、預(yù)報(bào)、遠(yuǎn)程故障診斷與維護(hù)技術(shù) 基于網(wǎng)絡(luò)的機(jī)群集成控制與智能化管理技術(shù) 1.5 汽車起重機(jī)檢驗(yàn)項(xiàng)目 （ 1）汽車起重機(jī)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)件在腐蝕性工作環(huán)境下的最小尺寸，抗傾覆穩(wěn)定性應(yīng)符合 gb3811-83起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī) 范的規(guī)定。 （ 2）汽車起重機(jī)基本參數(shù)應(yīng)符合 jb/t1375-92汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)基本參數(shù)的規(guī)定。 汽車起重機(jī)三維造型設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 6 （ 3）汽車起重機(jī)的安全性能應(yīng)符合 gb6067-85起重機(jī)械安全規(guī)程的規(guī)定。 （ 4）汽車起重機(jī)的結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)、電氣等的設(shè)計(jì)按 gb3811-83起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行。 （ 5）汽車起重機(jī)整機(jī)穩(wěn)定性應(yīng)符合 gb6068.3-85汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)試驗(yàn)規(guī)范穩(wěn)定性的確定的規(guī)定。 （ 6）額定起重量表，起升高度曲線和性能參數(shù)標(biāo)牌的要求及表示方法應(yīng)符合jb4031-85汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)標(biāo)牌的 規(guī)定。 （ 7）起重機(jī)安全裝置的設(shè)置和調(diào)試按 zbj80002-86汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)安全規(guī)程的規(guī)定進(jìn)行。 （ 8）汽車起重機(jī)性能指標(biāo)應(yīng)符合 zbj80003-87汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)技術(shù)要求的規(guī)定。 （ 9）汽車起重機(jī)檢驗(yàn)方法：按 jb/sq1-87汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量分等，jb4030.3-85汽車起重機(jī)和輪起重機(jī)試驗(yàn)規(guī)范， gb6068.1-85汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)試驗(yàn)規(guī)范一般要求， gb6068.2-85汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)試驗(yàn)規(guī)范合格試驗(yàn)等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行。產(chǎn)品定型試驗(yàn)按 jb4030.1-85汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)規(guī)范作業(yè)可靠性試驗(yàn)， jb4030.2-85汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)試驗(yàn)規(guī)范行駛可靠性試驗(yàn)， gb6068.4-85汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)試驗(yàn)規(guī)范結(jié)構(gòu)試驗(yàn)等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行。 1.6 液壓起重機(jī)的工作特點(diǎn) 起重機(jī)械是一種間歇的動(dòng)作機(jī)械 ,它具有重復(fù)而短暫的工作特征，起重機(jī)在搬運(yùn)物料時(shí)通常經(jīng)歷著上料、運(yùn)送卸料級(jí)回到原處的過程，各工作機(jī)構(gòu)在工作時(shí)作往復(fù)周期性運(yùn)動(dòng)。例如起升機(jī)構(gòu)的工作有物品的升降和空載取物裝置的升降所組成，運(yùn)行機(jī)構(gòu)的工作有負(fù)載空載時(shí)往復(fù)運(yùn)動(dòng)所組成。在起重 機(jī)械的每一個(gè)工作循環(huán)，即每搬運(yùn)一次物品的過程中，其有關(guān)的工作機(jī)構(gòu)都要做一次正向和反向的運(yùn)動(dòng)，起重機(jī)械與連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械的主要區(qū)別就在于前者是以周期性的短暫往復(fù)工作循環(huán)運(yùn)送物品而后者是長(zhǎng)期連續(xù)單向的工作運(yùn)送物品。從安全技術(shù)角度分析可概括如下： （ 1）起重機(jī)通常結(jié)構(gòu)龐大，機(jī)構(gòu)復(fù)雜，能完成起升運(yùn)動(dòng)，水平運(yùn)動(dòng)，如橋式起重機(jī)能完成起升，大車運(yùn)動(dòng)和和小車運(yùn)行 3 個(gè)運(yùn)動(dòng)，門座起重機(jī)能完成起升變幅、回轉(zhuǎn)和大車運(yùn)行 4 個(gè)運(yùn)動(dòng)。在作業(yè)過程中常常是幾個(gè)不同方向運(yùn)動(dòng)同時(shí)操作，技術(shù)難度較大。 （ 2）起重機(jī)吊運(yùn)的重物多種多樣，載荷是變化的， 有的重物達(dá)幾百噸甚至上千噸，有的物體長(zhǎng)達(dá)幾十米，形狀也不規(guī)則，有散粒熱融狀態(tài)，易燃易爆危險(xiǎn)物品等，吊運(yùn)過程中復(fù)雜而危險(xiǎn)。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 （ 3）起重機(jī)有時(shí)需要直接運(yùn)人員在導(dǎo)軌平臺(tái)或鋼絲繩上做升降運(yùn)動(dòng)，可直接影響人身安全。 （ 4）起重機(jī)械暴露的生活的部件較多，而常與吊運(yùn)作業(yè)人員直接接觸（如吊鉤、鋼絲繩等）潛在許多偶發(fā)的危險(xiǎn)因素。 （ 5）起重機(jī)械作業(yè)中常常需要多人配合，共同進(jìn)行，需要指揮捆扎，駕駛等作業(yè)人員配合熟練，動(dòng)作協(xié)調(diào)，相互照應(yīng)，作業(yè)人員應(yīng)具備處理現(xiàn)場(chǎng)緊急情況的能力，多名作業(yè)人員之間的密切配合通常存在交大難度。 1.7 汽車起重機(jī)的 安全與限速 （ 1） 制動(dòng)后鎖緊 汽車起重機(jī) 換向閥 的閥芯與閥體之間多采用間隙密封，在其自身重力及起吊載荷重力的雙重作用下，制動(dòng)時(shí)高壓油液常會(huì)通過換向閥閥芯與閥體之間的微小間隙緩慢泄漏，不能對(duì)各機(jī)構(gòu)液壓缸或液壓馬達(dá)實(shí)現(xiàn)有效地鎖緊，因而極易發(fā)生吊重下降、吊臂內(nèi)縮、幅度增大、支腿下沉的事故，輕則使汽車起重機(jī)無法正常工作，重則導(dǎo)致車輛傾覆、人員傷亡等惡性事故的發(fā)生。消除隱患的安全措施至少有以下 4 條。 在回油路中串聯(lián)液壓鎖 ,液控單向閥的反向油路只有當(dāng)其控制油路輸入一定壓力油液之后才可能連通。它是一種能對(duì)油路實(shí)現(xiàn)通斷控制的開關(guān)元件，通常人們又稱之為液壓鎖。將液壓鎖反向串接在液壓缸（液壓馬達(dá)）的回油路中，并將其控制油路與液壓缸（液壓馬達(dá)）的進(jìn)油路相連，就能使回油路在制動(dòng)狀態(tài)下因控制油路無壓力油作用而切斷，對(duì)液壓缸（ 液壓馬達(dá) ）起到應(yīng)有的鎖緊作用。 液壓鎖的鎖緊效果取決于閥芯形狀和閥的結(jié)構(gòu)型式。 閥芯如果 采用球閥式或滑閥式，其泄漏仍將是難免的，即油液有可能通過因閥芯沖擊而產(chǎn)生的溝槽或閥芯與閥體間的間隙泄漏。因此，用在汽車起重機(jī)中的液壓鎖閥芯應(yīng)該選用密封性能好的錐芯，即使長(zhǎng)久使用也能保證滴油不漏。 根據(jù)汽車起重機(jī)的工況特點(diǎn)，應(yīng)選用帶有卸荷閥芯的 IY-F 型高壓液壓鎖。 對(duì)支腿油路，有支撐鎖緊和懸掛鎖緊兩項(xiàng)鎖緊要求。根據(jù)不同油路，每個(gè)支腿可采用僅為一個(gè)液控單向閥、僅能起單向鎖緊作用的單向液壓鎖，或由兩個(gè)液控單向閥交叉連接而成的雙向液壓鎖。一般采用的是后一種方案。每個(gè)支腿鎖緊裝置都必須獨(dú)立設(shè)置。 在回油路中串聯(lián)平 衡閥 ,平衡閥實(shí)質(zhì)上是 單向閥 與外控內(nèi)泄式順序閥組合而成的組合閥，它在汽車起重機(jī)中的安裝位置和鎖緊原理與液壓鎖的完全相同，即安裝在回油路中，制動(dòng)后切斷回油路。如果對(duì)油路無其他特殊要求，還是應(yīng)盡量采用價(jià)格相對(duì)低的液壓鎖。 汽車起重機(jī)三維造型設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 8 提高液壓元件的密封性 ,在油路中安裝液壓鎖或平衡閥后，并不一定能完全保證機(jī)構(gòu)制動(dòng)后能鎖緊， 液壓缸 （液壓馬達(dá)）的密封性也是制約鎖制效果的關(guān)鍵因素。 液壓元件的漏油分內(nèi)泄和外泄漏兩種。液壓缸內(nèi)泄漏不易察覺，將導(dǎo)致支腿收放、吊臂伸縮及變幅 3 機(jī)構(gòu)無法鎖緊而發(fā)生下沉現(xiàn)象。因此，提高液壓缸的密封效果，關(guān)鍵是解決發(fā)生在其內(nèi)部的內(nèi)泄漏問題。 一般來說，對(duì)汽車起重機(jī)液壓缸內(nèi)部的漏油量應(yīng)嚴(yán)格限制。安全檢查時(shí)，規(guī)定額定壓力下活塞的移動(dòng)距離為 10min 內(nèi)不應(yīng)大于 0.5min。超過此值，說明密封性能不好，要及時(shí)更換新的 Y 形圈。 吊重升降液壓馬達(dá)外抱制動(dòng)器 ,欲使液壓缸、液壓馬達(dá)長(zhǎng)久地不產(chǎn)生內(nèi)泄漏是很難察現(xiàn)的，其 密封件磨損后泄漏會(huì)在不知不覺中產(chǎn)生。這樣，若鎖緊牢固就只有安裝制動(dòng)器一種方法了，且只能在使吊重升降的液壓馬達(dá)上采用，其他的如對(duì)吊臂伸縮、變幅等則無法采用。 對(duì)吊重升降機(jī)構(gòu)起作用的制動(dòng)器實(shí)際上是一只小型的單桿 單作用液壓缸 ，制動(dòng)器為常閉式，制動(dòng)力取決于缸內(nèi)的彈簧力。為了獲得理想的鎖緊效果，當(dāng)然希望彈簧力越大越好，但過大的彈簧力又會(huì)使制動(dòng)器松閘能耗加大，所以外抱制動(dòng)器是其鎖緊方案的輔助手段。 （ 2） 運(yùn)動(dòng)中限 速 由于汽車起重機(jī)吊重升降、吊臂伸縮、吊臂變幅的行程都較長(zhǎng)，機(jī)構(gòu)或載荷下行過程中因重力作用而產(chǎn)生的加速現(xiàn)象也是一個(gè)比較突出的問題。汽車起重機(jī)限速通常采用以下兩種方法。 在回油路中串聯(lián)平衡閥 ,平衡閥的作用不但能鎖緊，還能限速。當(dāng)機(jī)構(gòu)或載荷下降時(shí)，平衡閥內(nèi)的順序閥能借助閥芯的平衡作用，使液壓缸（液壓馬達(dá)）的回油流量保持穩(wěn)定狀態(tài)，從而使液壓缸（液壓馬達(dá)）保持均速運(yùn)動(dòng)。為了獲得均勻的下降速度，設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)要注意兩點(diǎn)：一是不能為了節(jié)省成本，就簡(jiǎn)單地用一般的單向閥與外控內(nèi)泄漏式順序閥并接組合來代替平衡閥。這是因?yàn)槠胶忾y 雖然也是單向閥與外控內(nèi)泄漏式順序閥的組合，但其順序閥已經(jīng)增加了雙層彈簧、阻尼小孔等使閥芯減振的裝置；二是平衡閥的控制油路要串聯(lián)節(jié)流閥，以使順序閥的閥芯動(dòng)作 “遲滯 ”，不因外部壓力的微小變化而使其速度有所改變。在限速方案中，使用平衡閥的效果是最理想的，是首選的方法。 用手動(dòng)換向閥限速 ,在所有的換向閥中，只有手動(dòng)換向閥在換向的同時(shí)，通過控制閥口開度的大小可以兼有限速和節(jié)流調(diào)速的作用。因此，當(dāng)汽車起重機(jī)機(jī)構(gòu)或載荷發(fā)生下行加速現(xiàn)象時(shí)，可通過駕駛員減小手動(dòng)換向閥手柄的拉動(dòng)程度來減小閥口開度的辦法蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 加以解決。當(dāng)然，由于駕 駛員手的抖動(dòng)會(huì)使手動(dòng)換向閥的限速效果不甚理想，但因?yàn)槠嚻鹬貦C(jī)的裝卸作業(yè)速度往往要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況不斷地調(diào)整，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)常常為不連續(xù)的間歇作業(yè)，因此熟練駕駛員操縱手動(dòng)換向閥還是能夠收到一定限速效果的。 總之，對(duì)汽車起重機(jī)吊重升降、吊臂伸縮、吊臂變幅 3 機(jī)構(gòu)既有鎖緊又有限速要求，應(yīng)當(dāng)采用能同時(shí)滿足鎖緊和限速兩項(xiàng)要求的平衡閥，再加以機(jī)械制動(dòng)。 1.8 液壓起重機(jī)在使用中注意的問題 液壓起重機(jī)在使用過程中常碰到一個(gè)問題 這就是漏油內(nèi)泄漏降低起重機(jī)的能力 , 外泄漏既降低起重機(jī)的工作能力又影響環(huán)境。對(duì)此除了 我國(guó)目前生產(chǎn)的密封元件不過關(guān)外 , 還有使用中存在的問題。本文想就此談?wù)勛约旱目捶ā?（ 1）操作不當(dāng)。我們一些吊車司機(jī)要么扳不動(dòng)操縱手柄 , 要么用力過猛致使油缸和馬達(dá)突然停止 ,液體的流向和速度突然改變 , 閥體和運(yùn)動(dòng)零件產(chǎn)至的慣性使液體瞬間產(chǎn)生比正常工作時(shí)高出數(shù)倍的壓力 , 形成很高的壓力沖擊。這種壓力沖擊有可能超過油管的承壓力和密封圈的靜壓人力 , 使管子破裂或密封圈損壞而漏油。 （ 2）液壓油長(zhǎng)期不更換。一些用戶自購(gòu)買液壓吊以來 , 長(zhǎng)期使用從不更換液壓油直到漏油為止。由于工作元件的磨損液壓油中存有磨屑 , 加速磨損 ,形成惡性循環(huán) , 使密封件和活動(dòng)部件失效。 （ 3）不分季節(jié) , 不分外界氣溫高低長(zhǎng)期使用同一種型號(hào)的液壓油 , 造成在暑季因溫度升高 , 致使液壓油粘度降低。又恰在極限荷載下 , 因而致使密封件漏油。 （ 4）密封件長(zhǎng)期不更換。有些用戶自買來液壓吊后一直不更換密封元件 , 致使密封件長(zhǎng)期使用后逐漸老化變質(zhì)而失去彈性。 （ 5）一些用戶不了解液壓元件裝配工藝的要求 ,發(fā)現(xiàn)有漏油現(xiàn)象便全部拆開。以為跟機(jī)械式一樣怎樣拆下來怎樣裝上去 , 有的出于好奇 , 結(jié)果漏油處不僅沒找到 , 原先不漏處反倒引起了漏油。 在使用液壓吊時(shí) , 操作閥體 一定要平穩(wěn) , 避免沖擊 , 液壓油在初使用一段時(shí)間后要更換 , 避免磨屑進(jìn)人缸體 ； 要根據(jù)溫升及時(shí)地更換液壓油 , 要按規(guī)定時(shí)間更換密封元件( 一般固定件密封為 1000h , 運(yùn)動(dòng)件密封為 1500-2000h)。同時(shí)應(yīng)盡量避免液壓吊在高溫下工作 , 以免橡膠老化 , 彈性減弱引起漏油。對(duì)于液壓元件的漏油我們一定要弄清原因 ,局部拆開 , 不要處于好奇或盲目的全部拆開 , 要知道 , 液壓元件都是較精密的元件。 汽車起重機(jī)三維造型設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 10 2 液壓起重機(jī)的實(shí)體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 2.1 汽車起重機(jī)的種類 汽車起重機(jī)的種類很多，其分類方法也各不相同，主要有 （ 1）按起重量分類 輕型汽車起重機(jī)（起重量在 5 噸以下），中型汽車起重機(jī)（起重量在 5-15 噸），重型汽車起重機(jī)（起重量在 5-50 噸），超重型汽車起重機(jī)（起重量在 50 噸以上）。近年來，由于使用要求，其起重量有提高的趨勢(shì)，如已生產(chǎn)出 50-100 噸的大型汽車起重機(jī)。 （ 2）按支腿型式分 蛙式支腿、 x 型支腿、 h 型支腿。蛙式支腿跨距較短僅適用于較小噸位的起重機(jī)； x型支腿容易產(chǎn)生滑移，也很少采用； h 型支腿可實(shí)現(xiàn)較大跨距，對(duì)整機(jī)的穩(wěn)定有明顯的優(yōu)越性，所以中國(guó)目前生產(chǎn)的液壓汽車起重機(jī)多采用 h 型支腿。 （ 3）按傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)方式分 機(jī)械傳動(dòng)、電傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)三類。 （ 4）按起重裝置在水平面可回轉(zhuǎn)范圍（即轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)范圍）分 全回轉(zhuǎn)式汽車起重機(jī)（轉(zhuǎn)臺(tái)可任意旋轉(zhuǎn) 360）和非全回轉(zhuǎn)汽車起重機(jī)（轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)角小于 270）。 （ 5）按吊臂的結(jié)構(gòu)形式分 折迭式吊臂、伸縮式吊臂和桁架式吊臂汽車起重機(jī)。 2.2 液壓起重機(jī)的結(jié)構(gòu)構(gòu)造與工作過程 起重機(jī)主要包括起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和金屬結(jié)構(gòu)等。在現(xiàn)代電動(dòng)起重機(jī)中，一臺(tái)起重機(jī)的各個(gè)機(jī)構(gòu)都是由獨(dú)立的電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)的。在內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力裝置的起重機(jī)中，以往常采用機(jī)械集中驅(qū)動(dòng)，即 1 臺(tái)起重機(jī)裝置 1 臺(tái)柴油機(jī)，用機(jī)械式離合器和換向機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)的分配和控制。這種驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作不便，目前趨向于分別驅(qū)動(dòng)。有兩種方式實(shí)現(xiàn)分別驅(qū)動(dòng)：一是由柴油機(jī)發(fā)電，再由各個(gè)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)各個(gè)機(jī)構(gòu)。這種方法設(shè)備成本較高，但通過柴油機(jī)發(fā)的是直流電，直流電調(diào)速方便，工作平穩(wěn)，適合于大功率和大型起重機(jī)，如大型汽車起重機(jī)、履帶式起重機(jī)和浮式起重機(jī)。另一種常用的方式是采用液壓傳動(dòng)，由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)油泵供應(yīng)高壓油，由高壓油再分別帶動(dòng)各機(jī)構(gòu)的液壓馬達(dá)或液壓缸。液壓傳動(dòng)的起重機(jī)機(jī)構(gòu)緊湊、調(diào)能性好、操作方，已廣泛用于中小型汽車起重機(jī)和輪胎起 重機(jī)中。 （ 1）起升機(jī)構(gòu)是起重機(jī)的基本工作機(jī)構(gòu)，大多是由吊掛系統(tǒng)和絞車組成，也有通蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 過液壓系統(tǒng)升降重物的。起重機(jī)中的的起升機(jī)構(gòu)通常是以省力滑輪組作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的。起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)形式隨機(jī)器房的布置要求而定，一般總是由電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器、齒輪減速器驅(qū)動(dòng)卷筒。在高速軸上裝有機(jī)械制動(dòng)器，以便將貨物安全的停止于懸空狀態(tài)。 （ 2）運(yùn)行機(jī)構(gòu)用以縱向水平運(yùn)移重物或調(diào)整起重機(jī)的工作位置，一般是由電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器和車輪組成。根據(jù)起重機(jī)工作要求，運(yùn)行機(jī)構(gòu)可以設(shè)計(jì)成工作性的運(yùn)動(dòng)，也可以設(shè)計(jì)成調(diào)整型的運(yùn)動(dòng)。雖然這兩種運(yùn)動(dòng)在機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方 案方面沒有顯著差別，但工作性運(yùn)動(dòng)是帶著起升載荷運(yùn)行的，構(gòu)成了起重機(jī)工作循環(huán)時(shí)間的一部分，影響起重機(jī)生產(chǎn)率，因此運(yùn)動(dòng)速度較高，機(jī)構(gòu)功率也較大，機(jī)構(gòu)接電時(shí)間率也較高，零部件計(jì)算要考慮動(dòng)載荷，許多零部件還要核算疲勞壽命。調(diào)整性運(yùn)動(dòng)是調(diào)整起重機(jī)工作位置的運(yùn)動(dòng)，速度低，使用很少。 運(yùn)行機(jī)構(gòu)包括支撐運(yùn)行裝置及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩大部分。從運(yùn)行裝置看，它有軌運(yùn)行、輪胎運(yùn)行、履帶運(yùn)行及步行等各種方式。輪胎運(yùn)行裝置和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)就是汽車羅類似汽車底盤的一套傳動(dòng)裝置；履帶運(yùn)行裝置和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與挖掘機(jī)相同；步行裝置在起重機(jī)中很少應(yīng)用。 （ 3）變 幅機(jī)構(gòu)是改變臂架式起重機(jī)幅度的機(jī)構(gòu)。變幅機(jī)構(gòu)包括臂架系統(tǒng)和變幅傳動(dòng)系統(tǒng)。從變幅的原理看，變幅機(jī)構(gòu)有兩種類型：非平衡變幅和平衡變幅。非平衡變幅是依靠臂架繞其鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的方法改變起重機(jī)的幅度，因而當(dāng)帶著貨物以大幅度向小幅度變化時(shí)伴隨著貨物的垂直上升，這就是變幅機(jī)構(gòu)消耗較大的能量。由此可知，這種非平衡的方法不宜用于需經(jīng)常帶著貨物變幅的場(chǎng)合，而只作非工作性的調(diào)整幅度運(yùn)動(dòng)。平衡變幅是采用起升滑輪組或?qū)ｉT設(shè)計(jì)的帶關(guān)節(jié)連桿的臂架系統(tǒng)，變幅時(shí)，臂架所吊的貨物基本上沿水平線運(yùn)動(dòng)。很顯然這種變幅系統(tǒng)在變幅過程中所消耗的能量是較 小的，因此這種復(fù)雜的變幅系統(tǒng)適用于需要經(jīng)常帶載變幅的起重機(jī)中。 非平衡變幅機(jī)構(gòu)通過剛繩滑輪組驅(qū)動(dòng)臂架轉(zhuǎn)動(dòng)，其計(jì)算方法與一般起升機(jī)構(gòu)類似，所不同的是：在變幅過程中鋼絲繩的靜拉力在較大的范圍內(nèi)變化，因而電動(dòng)機(jī)的功率也因按這種變化的外力找出均方根力矩予以計(jì)算。 變幅機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有兩種形式：繩索滑輪組式及剛性連接桿。滑輪組式變幅機(jī)構(gòu)的執(zhí)行構(gòu)件是繩索滑輪組，滑輪組的動(dòng)滑輪組通過連桿或鋼絲繩與臂架前端連接，滑輪組的定滑輪支承在塔架上。通過卷筒收繩或放繩，可是臂架繞下端轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變幅度。這種變幅機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置與起升機(jī) 構(gòu)沒有什么原則上的差異，只是在變幅過程中滑輪組的靜拉力在很大范圍內(nèi)變化。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的零件的靜強(qiáng)度按最大靜拉力計(jì)算，而零件疲勞或壽命計(jì)算以及電動(dòng)機(jī)的功率計(jì)算應(yīng)該考慮變幅過程中力的變化，這點(diǎn)與起升機(jī)構(gòu)是不汽車起重機(jī)三維造型設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 12 同的。 （ 4）回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)支承裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式與支承裝置的形式有一定的關(guān)系?；剞D(zhuǎn)起重機(jī)的回轉(zhuǎn)支承方式有定柱式、轉(zhuǎn)柱式、轉(zhuǎn)盤式等幾種。 （ 5）金屬結(jié)構(gòu)是指由軋制的型鋼或鋼板作為基本元件，按照一定的結(jié)構(gòu)組成規(guī)則用螺栓、鉚接或焊接的方法連接起來，用于承受載荷的結(jié)構(gòu)物。 起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的種類繁多，對(duì) 它們進(jìn)行分類，目的是區(qū)別各種不同的金屬結(jié)構(gòu)類型，找出其共同特點(diǎn)，便于設(shè)計(jì)和計(jì)算。按照金屬結(jié)構(gòu)基本元件的特點(diǎn)，起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)可分為桿系結(jié)構(gòu)和板結(jié)構(gòu)。 桿系結(jié)構(gòu)由許多桿焊接而成，每根桿的特點(diǎn)是長(zhǎng)度方向尺寸大，而斷面方向尺寸較小。板結(jié)構(gòu)由薄板焊接而成。薄板的特點(diǎn)是長(zhǎng)度和寬度方向尺寸較大，而厚度很小，所以板結(jié)構(gòu)又稱薄壁結(jié)構(gòu)。桿系結(jié)構(gòu)和板結(jié)構(gòu)是起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)中最常用的結(jié)構(gòu)形式。 按起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的外形不同，分為門架結(jié)構(gòu)、臂架結(jié)構(gòu)、車架結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)柱結(jié)構(gòu)、塔架結(jié)構(gòu)等。這些結(jié)構(gòu)可以是桿系的，亦可以是板梁結(jié)構(gòu)。門架結(jié)構(gòu)包括門式 起重機(jī)的門架、門式起重機(jī)的支腿及平衡重式叉車的門架等。 按照金屬結(jié)構(gòu)的連接方式不同，起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)分為鉸接結(jié)構(gòu)、鋼接結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)。 鉸接結(jié)構(gòu)中，所有節(jié)點(diǎn)都是理想鉸，實(shí)際的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)真正用鉸連接的是極少見的。通常在桿系結(jié)構(gòu)中，若桿件主要承受軸向力，而彎矩很小時(shí)，稱之為鉸接結(jié)構(gòu)。起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)中常用的椼架結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)中視為鉸接結(jié)構(gòu)。 鋼接結(jié)構(gòu)構(gòu)件間的節(jié)點(diǎn)連接比較剛勁，在外載荷的作用下，節(jié)點(diǎn)各構(gòu)件之間的相對(duì)家教不會(huì)變化。鋼接結(jié)構(gòu)點(diǎn)承受較大的彎矩，而不像鉸接結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)認(rèn)為不承受彎矩。 混合結(jié)構(gòu)各構(gòu)件之間的節(jié)點(diǎn) ，既有鉸接的，又有鋼接的。混合結(jié)構(gòu)又稱為椼構(gòu)結(jié)構(gòu)。 根據(jù)金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)建的截面形狀可分為實(shí)腹式組合截面和格構(gòu)式組合截面。 按照金屬結(jié)構(gòu)本身的受力情況可分為軸心受拉和軸心受壓構(gòu)件、受彎構(gòu)件、拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件、受扭構(gòu)件、彎扭構(gòu)件和其他復(fù)合受力構(gòu)件等。 起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算是與金屬結(jié)構(gòu)本身的工作級(jí)別緊密相連的。起重機(jī)結(jié)構(gòu)的工作級(jí)別與結(jié)構(gòu)的使用等級(jí)和應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)，它是表明結(jié)構(gòu)工作繁重程度的參數(shù)。 金屬結(jié)構(gòu)是起重機(jī)的骨架部分，為了保證起重機(jī)安全、可靠、正常的工作，起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)部分必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定 性。 起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的計(jì)算原則是在對(duì)起重機(jī)各種載荷和三類組合載荷分析的基礎(chǔ)上，按照許用應(yīng)力法對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件從強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核。也就是在材蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 料的彈性范圍內(nèi)，使外載荷在結(jié)構(gòu)及連接接頭中產(chǎn)生的應(yīng)力和變形不超過結(jié)構(gòu)及連接接頭的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性所要求的許用應(yīng)力值和許用變形值。 (6)起重臂里面的下面有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)卷筒，上面繞鋼絲繩，鋼絲繩通過在下一節(jié)臂頂端上的滑輪，將上一節(jié)起重臂拉出去，依此類推。縮回時(shí)，卷筒倒轉(zhuǎn)回收鋼絲繩，起重臂在自重作用下回縮。 2.3 汽車起重機(jī)底盤類型 汽車底盤從總的性能上課分 為：通用性汽車底盤、專用型汽車底盤、專用輪胎底盤。 （ 1）通用型汽車底盤是指除車架更換外，其余皆采用原汽車底盤。小型的起重機(jī)可在原汽車底盤上附加副車架以支撐上車結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵囓嚰艿膹?qiáng)度和剛度都滿足不了起重機(jī)在起重時(shí)的要求。雖然采用附加副車架的工藝比較簡(jiǎn)單，但整個(gè)起重機(jī)的重心較高，重量較大。 （ 2）專用型汽車底盤軸距長(zhǎng)，車架剛性好。專用汽車底盤駕駛室有三種布置：一是與通用汽車一樣的正置平頭式駕駛室，二是偏置的偏頭式駕駛室，三是前懸下沉式的駕駛室。這種起重機(jī)在行駛時(shí)可將吊臂放在駕駛室旁側(cè)，使整車重心降低，但駕 駛室視野不良。因駕駛室懸掛在前橋前，故前橋軸荷較大，同時(shí)使車身增長(zhǎng)，接近角減小，通過性較差。 （ 3）專用的輪胎底盤短軸距、全輪驅(qū)動(dòng)，甚至全輪轉(zhuǎn)向。 汽車起重機(jī)三維造型設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 14 3 起重機(jī)的實(shí)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 鋼絲繩的計(jì)算 （ 1）鋼絲繩的選擇 因?yàn)樵谄鹕^程中，鋼絲繩的安全性至關(guān)重要，所以要保證鋼絲繩的使用壽命，為此，我們可以采用以下措施： 高安全系數(shù)，也就是降低鋼絲繩的應(yīng)力 選用較大的滑輪與卷筒直徑 滑輪槽的尺寸與材料對(duì)于鋼絲繩的壽命有很大的關(guān)系，其太大會(huì)使鋼絲繩與滑輪接觸面積減小，太小會(huì)使鋼絲繩與槽壁間的摩擦劇烈，甚 至?xí)ㄋ馈?盡量減少鋼絲繩的彎曲次數(shù)。 鋼絲繩： 6+19w+1，表面工藝自然型，級(jí)別為 1570Mpa，鋼絲繩的捻繞次數(shù)：雙繞繩，鋼絲繩的捻制方法：交繞繩，鋼絲繩的股的形狀：圓形股。 （ 2）鋼絲繩的破斷拉力計(jì)算 bibi nFndS 4 2m a x maxS 鋼絲繩的破斷拉力（ N） id 鋼絲繩中每一根鋼絲繩的直徑（ mm） n 鋼絲繩中鋼絲的總根數(shù) b 鋼絲繩中鋼絲的抗拉強(qiáng)度（ Pa） iF 鋼絲繩中鋼絲的總段面積（ 2mm ） 鋼絲繩中鋼絲的搓捻不均勻引起的受載 不均勻系數(shù) kNS 4.654 95.01017501140007.014.3 32m a x 則鋼絲繩的允許拉力為： kNkNKSp 9.1064.65m ax 選用鋼絲繩直徑： 9.2mm 3.2 卷筒的設(shè)計(jì) （ 1）卷筒的尺寸 卷筒的直徑： mmdD 276)3025( 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 取 D=300，查表 t=11，槽底半徑 r=5mm 卷筒的長(zhǎng)度： ih LtZDHiL 4200 H 起重機(jī)最大起升高度 hi 滑輪組倍率 0Z 附加安全系數(shù) 取 20 Z iL 卷筒不切槽部分長(zhǎng)度，取其等于吊鉤組動(dòng)滑輪的間距具體設(shè)計(jì)只有一個(gè)動(dòng)滑輪、無間距，特此 mmL 6.51816011422.30914.3 25 0 0 02 取 L=600mm （ 2）卷筒壁厚 mmd 1612)106(30002.0)106(02.0 取 d=15mm （ 3）卷筒壁壓應(yīng)力計(jì)算 適應(yīng)灰鑄鐵 HT200，最小抗拉強(qiáng)度 MPaSb 195 許用壓應(yīng)力 yy max 抗拉強(qiáng)度足夠 卷筒的彎矩發(fā)生在鋼絲繩位于卷筒中間時(shí) mmNLLSM iW 2 3 9 8 0 0 02 160600109002m ax 卷筒端面系數(shù) 34444 928530300 2703001.01.0 mmD DDW i D 卷筒外徑 D=300mm mmALi 160M P aSby06.66011.0015.0 10900m axm ax M P anrby 1305.1195 汽車起重機(jī)三維造型設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 16 iD 卷筒內(nèi)經(jīng) mmdD 2701523002 于是： M P aWM wi 58.29 2 8 5 3 02 3 9 8 0 0 0 合成應(yīng)力： 6.2006.661305.3558.2m a x yyiii 許用拉應(yīng)力 M P an bi 5.3535195 所以 ii 卷筒強(qiáng)度計(jì)算通過，故此卷筒直徑 D=300，長(zhǎng)度 L=600mm 卷筒槽型的槽底半徑 r=5mm，繩槽尺寸 t=11mm，倍率 hi =2 （ 4）卷筒心軸的計(jì)算 由前述可以知道卷筒的名義直徑 D=300mm，螺旋節(jié)距 t=11，卷筒長(zhǎng)度 L=600mm， 壁厚為 d=15mm， 鋼絲繩收到的最大拉力為：maxS=10.9kN 軸的設(shè)計(jì)：確定最小直徑，選取設(shè)計(jì)系數(shù) A=115mm，可得 3503.358.27 786.0115 33m i n npAd P 卷筒心軸功率 p=0.786kW n 卷筒心軸轉(zhuǎn)數(shù) n=27.8r/min 3.3 繩端固定裝置計(jì)算 繩索卷筒的表面有光面和螺旋槽的兩種，光面的多用于多層卷筒鋼絲繩的卷筒，其構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，繩索按螺旋形緊密接觸面積增大從而降低單位壓力，此外繩索節(jié)距大于繩索直徑，繩之間有一 定的間隙，工作時(shí)不會(huì)彼此摩擦，可以延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命。 螺旋槽有淺槽（標(biāo)準(zhǔn)槽）和深槽兩種。一般情況，多采用標(biāo)準(zhǔn)槽，因此其節(jié)距比深槽的短，所以繩槽圈數(shù)相同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)槽的卷筒工作長(zhǎng)度比深槽的短，但是，如果鋼絲繩繞入卷筒的偏角較大，或?qū)τ谠谑褂眠^程中鋼絲繩有脫槽的危險(xiǎn)時(shí)，為避免鋼絲繩脫槽或亂繞，可以用繩槽卷筒。 根據(jù)鋼絲繩直徑為 9.2mm，選擇壓板固定裝置，并將壓板的繩槽改用 b=梯形槽，雙頭螺柱的直徑 M=16。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 4 汽車起重機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真 4.1 運(yùn)動(dòng)仿真的意義 隨著計(jì)算機(jī)三維影像技術(shù)的不斷發(fā)展，三維圖形技術(shù)越 來越被人們所看重。 三維動(dòng)畫因?yàn)樗绕矫鎴D更直觀，更能給觀賞者以身臨其境的感覺，尤其適用于那些尚未實(shí)現(xiàn)或準(zhǔn)備實(shí)施的項(xiàng)目，使觀者提前領(lǐng)略實(shí)施后的精彩結(jié)果。 三維動(dòng)畫的優(yōu)點(diǎn)在于，只要你想得到，你就可以做得到。 用來做機(jī)械演示最大好處，不受任何外界條件的影響，比如場(chǎng)地，電力，不產(chǎn)生其他額外費(fèi)用，不會(huì)出現(xiàn)一些意外的故障，可以多角度直觀的為觀者介紹工作原理，也可以給局部位置特寫等等。 4.2 Solid works 軟件特點(diǎn) Solid works 軟件功能強(qiáng)大，組件繁多。 Solid works 功能強(qiáng)大、 易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是 Solid Works 的三大特點(diǎn)，使得 Solid Works 成為領(lǐng)先的、主流的三維 CAD 解決方案。 Solid Works 能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。Solid Works 不僅提供如此強(qiáng)大的功能，同時(shí)對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來說，操作簡(jiǎn)單方便、易學(xué)易用。 對(duì)于熟悉 微軟 的 Windows 系統(tǒng)的用戶，基本上就可以用 Solid Works 來搞設(shè)計(jì)了。Solid Works 獨(dú)有的拖拽功能使用戶在比較短的時(shí)間內(nèi)完成大型裝配設(shè)計(jì)。 Solid Works資源管理器 是同 Windows 資源管理器一樣的 CAD 文件管理器，用它可以方便地管理CAD 文件。使用 Solid Works ，用戶能在比較短的時(shí)間內(nèi)完成更多的工作，能夠更快地將高質(zhì)量的產(chǎn)品投放市場(chǎng)。 在目前市場(chǎng)上所見到的三維 CAD 解決方案中， Solid Works 是設(shè)計(jì)過程比較簡(jiǎn)便而方便的軟件之一。美國(guó)著名咨詢公司 Daratech 所評(píng)論：“在基于 Windows 平臺(tái)的三維CAD 軟件中， Solid Works 是最著名的品牌，是市場(chǎng)快速增長(zhǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者?！?在強(qiáng)大的設(shè)計(jì)功能和易學(xué)易用的操作（包括 Windows 風(fēng)格的拖 /放、點(diǎn) /擊、剪切 /粘貼）協(xié)同下，使用 Solid Works ，整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是可百分之百可編輯的，零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和工程圖之間的是全相關(guān)的。 （ 1） 全動(dòng)感用戶界面 只有 Solid Works 才提供了一整套完整的動(dòng)態(tài)界面和鼠標(biāo)拖動(dòng)控制?！叭珓?dòng)感的”的用戶界面減少設(shè)計(jì)步驟，減少了多余的對(duì)話框，從而避免了界面的零亂。 嶄新的屬性管理員用來高效地管理整個(gè)設(shè)計(jì)過程和步驟。屬性管理員包含所有汽車起重機(jī)三維造型設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 18 的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和參數(shù)，而且操作方便、界面直觀。 用 Solid Works 資源管理器 可以方便地管理 CAD 文件。 Solid Works 資源管理器是唯一一個(gè)同 Windows 資源器類似的 CAD 文件管理器。 特征模版為標(biāo)準(zhǔn)件和標(biāo)準(zhǔn)特征，提供了良好的環(huán)境。用戶可以直接從特征模版上調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)的零件和特征，并與同事共享。 Solid Works 提供的 Auto CAD 模擬器，使得 Auto CAD 用戶可以保持原有的作圖習(xí)慣，順利地從二維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向三維實(shí)體設(shè)計(jì)。 （ 2）配置管理 配置管理是 Solid Works 軟件體系結(jié)構(gòu)中非常獨(dú)特的一部分，它涉及到零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和工程圖。配置管理使得你能夠在一個(gè) CAD 文檔中，通過對(duì)不同參數(shù)的變換和組合，派生出不同的零件或裝配體。 （ 3） 協(xié)同工作 Solid Works 提供了技術(shù)先進(jìn)的工具，使得你通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行協(xié)同工作。 通過 e Drawings 方便地共享 CAD 文件。 E Drawings 是一種極度壓縮的、可通過電子郵件 發(fā)送的、自行解壓和瀏覽的特殊文件。 通過三維托管網(wǎng)站展示生動(dòng)的實(shí)體模型。三維托管網(wǎng)站是 Solid Works 提供的一種服務(wù)，你可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，快速地查看產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。 Solid Works 支持 Web 目錄，使得你將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)存放在互聯(lián)網(wǎng)的文件夾中，就像存本地硬盤一樣方便。 用 3D Meeting 通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)地協(xié)同工作。 3D Meeting 是基于 微軟 Net Meeting的技術(shù)而開發(fā)的專門為 Solid Works 設(shè)計(jì)人員提供的協(xié)同工作環(huán)境。 （ 4） 裝配設(shè)計(jì) 在 Solid Works 中，當(dāng)生成新零件時(shí)，你可以直接參考其他零件并保持這種參考關(guān)系。在裝配的環(huán)境里，可以方便地設(shè)計(jì)和修改零部件。對(duì)于超過一萬個(gè)零部件的大型裝配體， Solid Works 的性能得到極大的提高。 Solid Works 可以動(dòng)態(tài)地查看裝配體的所有運(yùn)動(dòng)，并且可以對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件進(jìn)行動(dòng)態(tài)的干涉檢查和間隙檢測(cè)。 用智能零件技術(shù) 自動(dòng)完成重復(fù)設(shè)計(jì)。智能零件技術(shù)是一種嶄新的技術(shù)，用來完成諸如將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的螺栓裝入螺孔中，而同時(shí)按照正確的順序完成墊片和螺母的裝配。 鏡像部件是 Solid Works 技術(shù)的巨大突破。鏡像部件能產(chǎn)生基于已有零部件（包括具有派生關(guān)系或與其他零件具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的零件）的新的零部件。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 Solid Works 用捕捉配合的智能化裝配技術(shù)，來加快裝配體的總體裝配。智能化裝配技術(shù)能夠自動(dòng)地捕捉并定義裝配關(guān)系。 （ 5） 工程圖 Solid Works 提供了生成完整的、車間認(rèn)可的詳細(xì)工程圖的工具。工程圖是全相關(guān)的，當(dāng) 你修改圖紙時(shí)，三維模型、各個(gè)視圖、裝配體都會(huì)自動(dòng)更新。 從三維模型中自動(dòng)產(chǎn)生工程圖，包括視圖、尺寸和標(biāo)注。 增強(qiáng)了的詳圖操作和剖視圖，包括生成剖中剖視圖、部件的 圖層 支持、熟悉的二維草圖功能、以及詳圖中的屬性管理員。 使用 Rapid Draft 技術(shù)，可以將工程圖與三維零件和裝配體脫離，進(jìn)行單獨(dú)操作，以加快工程圖的操作，但保持與三維零件和裝配體的全相關(guān)。 用交替位置顯示視圖能夠方便地顯示零部件的不同的位 置，以便了解運(yùn)動(dòng)的順序。交替位置顯示視圖是專門為具有運(yùn)動(dòng)關(guān)系的裝配體而設(shè)計(jì)的獨(dú)特的工程圖功能。 Solid works 系統(tǒng)自帶的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，其包含螺栓，螺母，螺釘，螺柱，鍵，銷，墊圈，擋圈，密封圈，彈簧，型材， 法蘭 等常用零部件，模型數(shù)據(jù)可被直接調(diào)用。 （ 6） 零件建模 Solid Works 提供了無與倫比的、基于特征的實(shí)體建模功能。通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁 特征、高級(jí)抽殼、特征陣列以及打孔等操作來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè) 計(jì)。 通過對(duì)特征和草圖的動(dòng)態(tài)修改，用拖拽的方式實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的設(shè)計(jì)修改。 三維草圖功能為掃描、放樣生成三維草圖路徑，或?yàn)楣艿?、電纜、線和管線生成路徑。 （ 7） 曲面建模 通過帶控制線的掃描、放樣、填充以及拖動(dòng)可控制的相切操作產(chǎn)生復(fù)雜的曲面。可以直觀地對(duì)曲面進(jìn)行修剪、延伸、倒角和縫合等曲面的操作。 （ 8） 鈑金設(shè)計(jì) Solid Works 提供了頂尖的、全相關(guān)的鈑金設(shè)計(jì)能力?？梢灾苯邮褂酶鞣N類型的 法蘭 、薄片等特 征，正交切除、角處理以及邊線切口等鈑金操作變得非常容易。用戶化Solid Works 的 API 為用戶提供了自由的、開放的、功能完整的開發(fā)工具。 開發(fā)工具包括 Microsoft Visual Basic for Applications (VBA)、 Visual C+，以及其他支持 OLE 的開發(fā)程序。 （ 9） 幫助文件 Solid Work 配有一套強(qiáng)大的、基于 HTML 的全中文的幫助文件系統(tǒng)。包括超級(jí)文汽車起重機(jī)三維造型設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 20 本鏈接、動(dòng)畫示教、在線教程、以及設(shè)計(jì)向?qū)Ш托g(shù)語。 4.3 實(shí)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1） 汽車底盤的設(shè)計(jì) 圖 4.1 選擇專用的汽車底盤，長(zhǎng)軸距，剛性好。 駕駛室的放置選擇正置平頭式駕駛室。 （ 2） 起重機(jī)下車的設(shè)計(jì) 圖 4.2 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 （ 3） 車頭的設(shè)計(jì) 圖 4.3 （ 4） 轉(zhuǎn)向架的設(shè)計(jì) 圖 4.4 汽車起重機(jī)三維造型設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 22 （ 5）輪胎的設(shè)計(jì) 圖 4.5 （ 6）液壓支腿的設(shè)計(jì) 圖 4.6 H 式支腿如圖 6 所示，此支腿外伸距離大，每一支腿都有一液壓缸，一個(gè)水平的 (或略帶傾斜的）、一個(gè)垂直的支承液壓缸，支腿外伸后呈 H 形。為保證足夠的外伸距離，左右支腿相互叉開。 H 式支腿對(duì)地面適應(yīng)性好，易于調(diào)平。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 （ 7）吊臂液壓缸的設(shè)計(jì) 圖 4.7 （ 8）卷筒的設(shè)計(jì) 圖 4.8 卷筒的形狀一般為圓柱形，有特殊要求的卷筒也可制成圓錐形和曲線形的。選擇卷筒為多層卷繞的圓柱形卷筒，材料為 HT200 汽車起重機(jī)三維造型設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 24 （ 9）吊臂的設(shè)計(jì) 圖 4.9 其根部與回轉(zhuǎn)平臺(tái)由水平銷軸相連接，可以在垂直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。在基本臂的的后半部支承著變幅液壓缸。 （ 10）吊鉤的設(shè)計(jì) 圖 4.10 按形狀分吊鉤有單鉤和雙鉤、長(zhǎng)鉤和短鉤。在此選擇單鉤。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 （ 11）支架的設(shè)計(jì) 圖 4.11 （ 12）總裝配體 圖 4.12 汽車起重機(jī)三維造型設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 26 4.4 關(guān)于 simulation 的簡(jiǎn)介 從 SolidWorks2009 開始，其著名的 FEA 軟件 COSMOSWorks 改名為 SolidWorks Simulation。其為了體現(xiàn)設(shè)計(jì)仿真一體化的解決方案，在無縫集成界面做了創(chuàng)造性的改變，將仿真界面，仿真流程無縫融入到 SolidWorks 的設(shè)計(jì)過程中。 SolidWorks Simulation 的仿真向?qū)?，包含以下顧問向?qū)В核憷檰枴⑿阅茴檰?、約束和載荷顧問、連接顧問、結(jié)果顧問。 主要分析功能： （ 1） 系統(tǒng)及部件級(jí)分析 以 FEA 為例， 為了實(shí)現(xiàn)有價(jià)值的分析，設(shè)計(jì)的幾何部件會(huì)需要不同的單元類型，實(shí)體、殼、梁、桿進(jìn)行離散。而且需要充分考慮裝配體間的連接關(guān)系和接觸關(guān)系。 其中連接關(guān)系的處理尤其重要，涉及到螺栓連接、銷釘連接、彈簧、點(diǎn)焊、軸承等非常復(fù)雜的連接關(guān)系。 （ 2） 多領(lǐng)域的全面分析 任何一個(gè)產(chǎn)品決計(jì)不能僅考慮靜強(qiáng)度，必須考慮多領(lǐng)域的問題，比如靜強(qiáng)度、動(dòng)強(qiáng)度、模態(tài)、疲勞、 參數(shù)優(yōu)化 等。圖 5 展示了在統(tǒng)一界面下產(chǎn)品的多領(lǐng)域分析。 （ 3） 面向設(shè) 計(jì)者的多場(chǎng)耦合 熱 -結(jié)構(gòu)、流體 -結(jié)構(gòu)、多體動(dòng)力學(xué) -結(jié)構(gòu)等多場(chǎng)分析是目前分析中的一個(gè)重要發(fā)展方向，他可以解決非常復(fù)雜的工程問題。 （ 4） 特殊行業(yè)及領(lǐng)域的需求 面對(duì)很多行業(yè)有很多特殊需求，因此需要特殊的 CAE 模塊。例如面對(duì)壓力容器，需要符合 ASME 標(biāo)準(zhǔn)的壓力容器校核工具；面對(duì)電子和消費(fèi)品領(lǐng)域，需要解決跌落分析的能力。 （ 5） 高級(jí)分析需求 面對(duì)日益復(fù)雜的使用環(huán)境，必須考慮復(fù)合材料、材料非線性、高級(jí)機(jī)械振動(dòng)、非線性動(dòng)力學(xué)等高級(jí)分析的需求。 SolidWorks Simulatio 是一個(gè)與 SolidWorks 完全集成的設(shè)計(jì)分析系統(tǒng)。 SolidWorks Simulation 提供了單一 屏幕 解決方案來進(jìn)行應(yīng)力分析、頻率分析、扭曲分析、熱分析和優(yōu)化分析。 SolidWorks Simulation 憑借著快速解算器的強(qiáng)有力支持，使得您能夠使用 個(gè)人計(jì)算機(jī) 快速解決大型問題。 SolidWorks Simulation 提供了多種捆綁包，可滿足您的分析需要。 SolidWorks Simulation 節(jié)省了搜索最佳設(shè)計(jì)所需的時(shí)間和精力，可大大縮短產(chǎn)品上蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 市時(shí)間。 SolidWorks SimulationXpress 為 SolidWorks 用戶提供了一個(gè)容易使用的初步應(yīng)力分析工具。 SimulationXpress 通過在計(jì)算機(jī)上測(cè)試您的設(shè)計(jì)而取代昂貴并費(fèi)時(shí)的實(shí)地測(cè)試可幫助您降低成本及上市時(shí)間。 例如，您可能要檢查向水龍頭施加的力的效果。 SimulationXpress 仿真設(shè)計(jì)周期，并提供應(yīng)力結(jié)果。它還會(huì)顯示水 龍頭的臨界區(qū)域以及各區(qū)域的安全級(jí)別。根據(jù)這些結(jié)果，您可以加強(qiáng)不安全區(qū)域，并去掉超安全標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)區(qū)域的材料。 SimulationXpress 使用的 仿真技術(shù) 與 SolidWorks Simulation 用來進(jìn)行應(yīng)力分析的技術(shù)相同。 SolidWorks Simulation 的產(chǎn)品系列可 提供更多的 高級(jí) 仿真功能。SimulationXpress 的向?qū)Ы缑娌捎昧怂?Simulation 界面的內(nèi)容，可一步步指導(dǎo)您指定夾具、載荷、材料，進(jìn)行分析和查看結(jié)果。結(jié)果的準(zhǔn)確度取決于夾具、載荷和材料屬性。要使結(jié)果有效，指定的材料屬性必須準(zhǔn)確描述零件材料，夾具與載荷也必須準(zhǔn)確描述零件的工作條件。 SimulationXpress 支持對(duì)單實(shí)體的分析。但它不支持裝配體、多實(shí)體零件或曲面實(shí)體 。 4.5 吊臂靜態(tài)應(yīng)力分析 汽車起重機(jī)三維造型設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 28 圖 4.13 圖 4.14 圖 4.15 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 圖 4.16 圖 4.17 汽車起重機(jī)三維造型設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 30 圖 4.18 圖 4.19 4.6 關(guān)于 solidworks motion 的簡(jiǎn)介 SolidWorks Motion 在 SolidWorks 環(huán)境下輕松模擬液體和氣體的流動(dòng)狀況 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 SolidWorks Motion 是一款強(qiáng)大的計(jì)算流體力學(xué) (CFD) 工具。在那些液流、熱傳遞和流體力間的交互作用決定設(shè)計(jì)成敗的設(shè)計(jì)中，您可以使用該工具快速輕松地模擬這三種因素。 （ 1） 使用范圍廣泛的物理模型和功能： 分析零部件內(nèi)部的流動(dòng)或零部件外部的流動(dòng)，或者綜合分析內(nèi)部流動(dòng) 和外部流動(dòng)。 結(jié)合流體分析和熱分析，同時(shí)包括自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流、傳導(dǎo)和輻射。 讓 SolidWorks Motion 確定最佳尺寸或滿足力、壓差或速度等目標(biāo)的入口和出口條件。 包含孔隙、氣穴和濕度等復(fù)雜效果。 解決涉及非牛頓流體（例如，血液和塑料）的流動(dòng)問題。 使用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系模擬葉輪的旋轉(zhuǎn)并研究流體在葉輪中如何流動(dòng)。 （ 2）充分利用現(xiàn)實(shí)操作條件的無限組合： 應(yīng)用入口速度、壓力、質(zhì)量流速或體積流速和風(fēng)扇。如果涉及多種流體，還可以應(yīng)用質(zhì)量比或體積比。 通過應(yīng)用平面熱源或體積熱源、指定自然對(duì)流 或強(qiáng)制對(duì)流或加入太陽(yáng)輻射，模擬溫度變化。 使用散熱器模擬程序研究散熱器對(duì)電子元件的影響。 跟蹤流體中懸浮顆粒的行為。 應(yīng)用隨時(shí)間和坐標(biāo)變化的邊界條件和熱源。 （ 3） 使用強(qiáng)大而且直觀的結(jié)果可視化工具，獲取有價(jià)值的分析信息： 使用剖面圖解研究結(jié)果數(shù)值的分布情況，包括速度、壓力、漩渦、溫度和質(zhì)量比。 使用點(diǎn)參數(shù)工具測(cè)量任何位置的結(jié)果。 按照任何 SolidWorks 草圖繪制不同的結(jié)果。 列出結(jié)果并自動(dòng)將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到 Microsoft Excel。 使用動(dòng)態(tài)顯示條紋、 3D 箭頭、管道或球 面，以分析模型內(nèi)部或周圍的流動(dòng)軌跡。 SolidWorks Motion 對(duì)零件和裝配體進(jìn)行虛擬測(cè)試和分析模擬穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)和具有時(shí)變性輸入的瞬態(tài)熱傳導(dǎo)。 利用形狀優(yōu)化技術(shù)最大限度減少設(shè)計(jì)中使用的材料或所用材料的重量。 研究物體從不同高度及方向掉落時(shí)的應(yīng)力、速度及加速度。 根據(jù)從測(cè)試或 SolidWorks Motion 中獲得的峰值載荷，估算關(guān)鍵零部件的壽命。 除了 SolidWorks Motion 軟件包含的設(shè)計(jì)模擬功能之外， SolidWorks Motion 還提供了可汽車起重機(jī)三維造型設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 32 以完成虛擬測(cè)試環(huán)境和優(yōu)化實(shí)證設(shè)計(jì)的工 具。 （ 2）研究并優(yōu)化各種大小的裝配體： 評(píng)估接觸零件之間的各種力和應(yīng)力，包括摩擦力。 接合具有間隙或縫隙的零部件，無需進(jìn)行修改。 應(yīng)用軸承載荷、力、壓力及轉(zhuǎn)矩。 使用接頭或虛擬扣件對(duì)螺栓、銷釘、彈簧和軸承建模。 使用自定義網(wǎng)格診斷工具（包括網(wǎng)格過渡和局部網(wǎng)格控制）對(duì)零件和裝配體進(jìn)行網(wǎng)格劃分 SolidWorks 根據(jù)要求自動(dòng)細(xì)化和 /或粗糙化網(wǎng)格，以生成精確的解決方案。 （ 3）了解溫度變化對(duì)零件和裝配體的影響： 研究傳導(dǎo)、對(duì)流及輻射熱傳遞。 利用各向同性材料、正交各向異性材料及隨溫度 變化的材料的屬性。 模擬設(shè)計(jì)中的振動(dòng)或扭曲： 分析振動(dòng)的或不穩(wěn)定的模式如何縮短設(shè)備壽命并導(dǎo)致意外故障。 評(píng)估外部載荷導(dǎo)致的硬化對(duì)頻率響應(yīng)或扭曲響應(yīng)的影響。 （ 4） 優(yōu)化關(guān)鍵尺寸和概念設(shè)計(jì)特征： 自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)最小的質(zhì)量或體積以及扭曲和頻率目標(biāo)。 研究在靜態(tài)分析、熱分析、頻率分析或扭曲分析中所有的 SolidWorks 尺寸。 利用趨勢(shì)跟蹤器和設(shè)計(jì)洞察力圖解在工作時(shí)做出最優(yōu)更改。 （ 5）使用您的零件或裝配體模擬掉落測(cè)試： 孤立最不利方向，以支持物理測(cè)試。 觀察撞擊后裝配體中各個(gè)零件間的 交互作用。 研究循環(huán)荷載對(duì)產(chǎn)品壽命的影響。 觀察疲勞對(duì)零件或裝配體的影響，確定它持續(xù)的時(shí)間以及對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行哪些方面的更改可延長(zhǎng)零件或裝配體的工作壽命： 檢查系統(tǒng)的預(yù)期壽命或在指定數(shù)量的周期后的累積損壞。 導(dǎo)入從真實(shí)物理測(cè)試獲得的載荷歷史數(shù)據(jù)，從而定義載荷事件。 （ 6）檢查壓力容器規(guī)范是否符合所需標(biāo)準(zhǔn)： 根據(jù)應(yīng)用程序要求，對(duì)各種結(jié)構(gòu)載荷和熱載荷進(jìn)行組合。 線性化任何橫截面上的應(yīng)力 SolidWorks Motion 提供了多款強(qiáng)大的工具，擴(kuò)展了功能，讓您可以研究更多的零件和裝配體測(cè)試和運(yùn)行環(huán)境。模擬 您的設(shè)計(jì)在現(xiàn)實(shí)條件中的反應(yīng)變得更加容易。使用蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 SolidWorks Motion 中功能完備的工具套件，面對(duì)非線性和動(dòng)態(tài)性占絕對(duì)主導(dǎo)地位的現(xiàn)實(shí)世界，您可以減少設(shè)計(jì)中的假設(shè)成分。 SolidWorks Motion 面向所有專業(yè)設(shè)計(jì)人員的綜合性模擬工具，研究涉及到大變形或?qū)d荷放置和方向的更改的非線性問題、模擬 O-環(huán)和密封等彈性體的響應(yīng)、生成圖解，說明指定位置處由時(shí)變載荷引起的隨時(shí)間（動(dòng)態(tài)響應(yīng)）變化發(fā)生的轉(zhuǎn)換、驗(yàn)證復(fù)合材料的性能，包括剛度和鋪層缺陷結(jié)果。 SolidWorks Motion 這些附加功能包括一套強(qiáng)大 的工具，可以模擬非線性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及復(fù)合材料。利用 SolidWorks Motion 您可以自信地設(shè)計(jì)用于各種環(huán)境中的更好產(chǎn)品。 （ 7）捕獲大位移對(duì)您的設(shè)計(jì)的影響： 分析大的變形和更改對(duì)載荷與約束的影響。在線性模擬和非線性模擬之間輕松轉(zhuǎn)換。 研究非線性扭曲和翹曲事件。 （ 8）模擬使用非線性材料制造的產(chǎn)品： 利用橡膠、硅樹脂及其他彈性體等超彈性材料優(yōu)化設(shè)計(jì)。 進(jìn)行彈塑性分析，以研究屈曲和塑料變形。 分析不同溫度下的蠕變效果及材料變化。 （ 9）對(duì)零件及裝配體進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析： 模擬時(shí)間歷史記錄載荷、穩(wěn)態(tài)諧 波輸入和隨機(jī)振動(dòng)激勵(lì)。 使用勻速運(yùn)行系統(tǒng)和多點(diǎn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)具有不均勻支撐激勵(lì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模。 輸入隨機(jī)振動(dòng)分析中的力激勵(lì)曲線。 研究隨時(shí)間變化的應(yīng)力、位移、速度及加速度，以及應(yīng)力、位移、速度及加速度的 RMS 及 PSD 值。 （ 10）模擬復(fù)合材料： 通過模擬以充分利用這些為越來越多的產(chǎn)品（從消費(fèi)品到高級(jí)航空結(jié)構(gòu)件）所采用 的高級(jí)材料。 研究多層外殼實(shí)體，以分析每一層的各向同性或正交各向異性材料屬性、厚度和方向。 使用創(chuàng)新的界面，以直接在您的 SolidWorks 模型上動(dòng)態(tài)地控制和 顯示鋪層角度。 使用夾層和石墨或碳素纖維復(fù)合材料（例如蜂窩型材料和多孔泡沫） 汽車起重機(jī)三維造型設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 34 4.7 關(guān)于吊臂吊鉤的有限元分析 吊臂的分析 圖 4.20 吊臂的速度隨時(shí)間變化的曲線 圖 4.21 吊臂的線性位移隨時(shí)間變化的曲線 圖 4.22 吊臂的加速度隨時(shí)間變化的曲線 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 伸縮臂的分析 圖 4.23 伸縮臂線性位移隨時(shí)間變化的曲線 圖 4.24 伸縮臂的速度隨時(shí)間變化的曲線 圖 4.25 伸縮臂的加速度隨時(shí)間變化的曲線 汽車起重機(jī)三維造型設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 36 吊鉤的分析 圖 4.26 吊鉤的線性位移隨時(shí)間變化的曲線 圖 4.27 吊鉤的速度隨時(shí)間 變化的曲線 圖 4.28 吊鉤的加速度隨時(shí)間變化的曲線 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 總 結(jié) 通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅把知識(shí)融會(huì)貫通，而且豐富了大腦，同時(shí)在查找資料的過程中也了解了許多課外知識(shí)，開拓了視野，使自己在專業(yè)知識(shí)方面和動(dòng)手能力方面有了質(zhì)的飛躍。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我作為一名學(xué)生即將完成學(xué)業(yè)的最后一次作業(yè)，他既是對(duì)學(xué)校所學(xué)知識(shí)的全面總結(jié)和綜合應(yīng)用，又為今后走向社會(huì)的實(shí)際操作應(yīng)用鑄就了一個(gè)良好開端，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我對(duì)所學(xué)知識(shí)理論的檢驗(yàn)與總結(jié)，能夠培養(yǎng)和提高設(shè)計(jì)者獨(dú)立分析和解決問題的能力；是我在校期間向?qū)W校所交的最后一份綜和性作業(yè)，從老師的 角度來說，指導(dǎo)做畢業(yè)設(shè)計(jì)是老師對(duì)學(xué)生所做的最后一次執(zhí)手訓(xùn)練。其次，畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)是老師檢驗(yàn)其教學(xué)效果，改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量的絕好機(jī)會(huì)。 畢業(yè)的時(shí)間一天一天的臨近，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。在不斷的努力下我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來所學(xué)知識(shí)的大概總結(jié)，但是真的面對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯(cuò)誤的。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識(shí)太理論化了，面對(duì)單獨(dú)的課題的是感覺很茫然。自己要學(xué)習(xí)的東西還 太多，以前老是覺得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提大學(xué)本科的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束。在此，我要感謝所有曾經(jīng)教導(dǎo)過我的老師和關(guān)心過我的同學(xué)，他們?cè)谖页砷L(zhǎng)過程中給予了我很大的幫助。 汽車起重機(jī)三維造型設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 38 致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)兩個(gè)多月，從選題、開題報(bào)告的撰寫到查閱相關(guān)資料、零件圖建模、裝配體的形成、完成說明書，其間每一過程都得到指導(dǎo)教師劉曉琴老師的悉心指導(dǎo)，劉老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從開題報(bào)告的撰寫到 查閱資料，設(shè)