伸缩臂叉装车总体结构毕业设计（机械cad图纸）

'本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828伸缩臂叉装车总体结构设计摘要：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：⑴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。⑵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。并绘制出整机总体布局图。⑶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。⑷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：伸缩臂叉装车；稳定性；臂架；有限元分析33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828TheFrameStructureDesignofTelehandlerAbstract：Telehandlerisakindofhoistingequipmentwhichiswidelyusedinbuildingsite、storageandotherplacetolift、transport、stackthetile、wood、steelproductsandothermateriel.Alongwiththedevelopmentofeconomicinourcountry,therequirementofcrawlercraneislargerandlarger,andtherequestofthecapabilityishigherandhigher.themissionofthispaperistocompletetheframestructuredesignoftelehandler、thedesignofboomstructureandthefiniteanalysisofboom.Theprimarycontentsinthispapercanbeconcludedasfollows:Theuseofthetelehandler、thetelehandler’sdevelopmentcomparisondomesticwithabroad、andthedevelopmenttrendofthetelehandlerareintroduced.Atthesametime,thepaperintroducesthestructureofboomandhowboomworks,andgivestheprincipleofhowtochoosetheboom.Thepivotpointsarrangment,thecalculationofliftheightandforwardreach,andthecalculationofthestabilityarecompleted.Theintegrallayoutdrawingisprovided.Thestructuredesignoftheboom,thecalculationofthestrengthandstabilityoftheboomsystemareaccomplishedandthefiniteanalysofboomisachievedbyANSYSsoftware.Whileatthesametimeplanarengineeringdrawingmustbedone,suchastheassemblingoftheboomsystem,theboomonetheboomtwoandtherelatedparts.IusethePro-Esoftwaretodesignthe3Dentity,andmakedummyassembly.Andthen,the3DentityistransformedtotheplanarengineeringdrawingwiththePro/Eplanarengineeringdrawingmodule.Inthedesignprocess,IrefertotheJCB530telehandlerofJCB,andaccordtothe《CraneMetalStuctrure》、《BS_EN_1459-1999》andthe《MachineDesignHandbook》strictly.Itscapabilityandqualitymeettherequirement.KeyWords：Telehandler；Stability；Boom；TheFiniteelementanalysis33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828目录摘要IABSTRACTII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：43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1333 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ4013398286.2.1臂架全伸，仰角时刚度、强度计算136.2.2臂架全伸，仰角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311技术分析312结论32参考文献33致谢3433 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828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。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2.633 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828万台。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、NewHolland，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，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3.5t—5t，起升高度6.1m—17m[3]。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，FaresinHandlesSpa是于2006年6月Faresin收购PingvelHaulotte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：(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；33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828(5)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INTERMAT2006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（GJB4555—2003）》，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《RoughTerrainForkLifts（ANSIB56.6）》，澳洲伸缩臂叉装车标准为AS1418-19forTelehandlers，欧洲伸缩臂叉装车标准为《Safetyofindustrialtrucks-Self-propelledvariablereachtrucks（EN1459）》。33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828第一章毕业设计任务书题目：伸缩臂叉装车Title：DesignofTelehandler1题目来源：实际应用2设计要求和设计参数2.1设计要求：1)整体布局图、臂架结构图共两张零号图纸；2)零部件图2~3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：-4~62°；收藏状态下臂架仰角：-3°；接近角：90°离去角：65°轴距：2850mm；轮距：1845mm；车架离地间隙：440mm；整机质量：约6.8t；整机尺寸：4600×2250×2300mm（不带货叉）；2)机构参数最高时速：24km/h；爬坡能力：60%（空载）；33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ40133982822%（带载下行，EN1459AnnexB）；50%（空载行走斜侧倾角，EN1459AnnexB）；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；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，20083）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）EN1459：1999Safetyofindustrialtrucks:Selfpropelledvariablereachtrucks；6）国外叉装车样本资料第二章毕业设计计算说明书1设计参数及整机尺寸33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ4013398281.1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：-4~62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）；22%（带载下行，EN1459AnnexB）；50%（空载行走斜侧倾角，EN1459AnnexB）；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）：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6.8t33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828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：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；33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828P：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）；d1～d2－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（垂直于臂架方向）；h1～h2－各节臂质心到臂架根部铰点的距离（垂直于臂架方向）；hk－K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：xyH2O1x+d×cosa＋h×sinaO1y+d×sina-h×cosaAO1x+d1×cosa+h1×sinaO1y+d1×sina-h1×cosaBO1x+(d2+sl)×cosa+h2×sinaO1y+(d2+sl)×sina-h2×cosaKO1x+(dk+2×sl)×cosa+hk×sinaO1y+(dk+2×sl)×sina-hk×cosa3作业高度h计算根据《BS_EN_1459-1999》对作业高度的要求：（3.1）式中：—臂架后铰点到地面的高度，；—臂架全缩时臂架后铰点与货叉与臂头连接铰点的距离，；—油缸伸长量,；—货叉与臂头连接铰点距货叉顶面高度，；—臂架仰角，变化范围为～；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；33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828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_EN_1459-1999》对幅度的规定，按以下公式计算：（4.1）—为臂架仰角,变化范围为～；—为油缸伸长量,；—臂头铰点到后铰点的距离（平行臂架方向），全缩时为4134mm；—为臂头铰点到臂架后铰点垂直臂架方向的距离930mm;—后铰点到前轮边缘的距离，；—为载荷重心到前铰点的距离，；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工况额定载荷（Q）结构载荷(Sn)风力载荷(W)图解×1.0×0.1×1.0×0.1×1.0×0.11）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；33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828（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33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828图5-2中的Z为路缘石测试的系数，取在z＝0.1。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1）堆垛2）行走1.41.34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n（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。图5-4堆垛（打支腿）整体稳定性计算结果33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828（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。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6.2臂架理论计算33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828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6-2表所示。表6-2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m×1.33Q×1.1MPw臂架仰角0度，达到最大幅度m×1.33Q×1.1MPw6.2.1臂架全伸，仰角时刚度、强度计算臂架的几何简图如图6-2所示：(1).臂架受力分析1）变幅平面的强度计算载荷垂直载荷：33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828其中：－额定载荷，；(6.1)－平台自重，；－臂架自重，由引起的轴向力：(6.2)由引起的横向力(6.3)由引起的臂头力矩：(6.4)2）旋转平面的强度计算载荷臂端的侧向力：(6.5)由引起的轴向力：3）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。垂直载荷：(6.6)其中：－额定载荷，；33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828由引起的轴向力：(6.7)由引起的横向力(6.8)由引起的臂头力矩：(6.9)4）旋转平面的刚度计算载荷臂端的侧向力：(6.10)由引起的轴向力：5）使吊臂扭转的扭矩侧向力偏心和平台偏转引起的扭矩：(2).臂架的临界力(6.11)1）变幅平面的临界力①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。②由变截面决定的长度系数臂架为两节伸缩臂，）(6.12)查表得。33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ4013398282）旋转平面的临界力①臂架在旋转平面内为悬臂梁，由支承形式决定的长度系数。②由变截面决定的长度系数臂架为二节伸缩臂，(6.13)查表得。③旋转平面的临界力(6.14)（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:33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828(6.15)2）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力按下式计算(6.16)臂架材料采用60钢，(6.17)(6.18)(6.19)(6.20)(6.21)翼缘板和腹板上的剪应力：33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828(6.22)其中－侧向力偏心引起的扭矩；－截面轮廓中线所围成面积的两倍；－截面中的最小壁厚；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20615213919266B300260H360280计算表明危险截面上的剪应力都很小，远小于许用剪应力，因此在后面的工况中可略而不计3）臂架重叠部分强度校核：①局部弯曲问题：二节臂下翼缘板角点A,只有总体弯曲应力按下式计算33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828(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)33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828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图6-3变幅平面臂架计算简图①变幅平面各节臂端的侧向载荷(6.27)臂端挠度(6.28)33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828式中(6.29)(6.30)因此，②旋转平面33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828图6-4旋转平面臂架计算简图各节臂端的侧向载荷(6.31)臂端挠度(6.32)式中(6.33)33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828(6.34)因此，2）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)33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828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。取臂架根部最大应力计算：(6.36)(6.37)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计算载荷变幅平面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臂头力矩Mly(N·mm)417820852219512533 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828临界力Ncry(N)2.43E+06旋转平面臂端侧向力Ty(N)38002452.5由Q引起的轴向力N(N)2117812476.4Mlz(N·mm)00临界力Ncrz(N)1.25E+06扭矩Mn(N·mm)4.48E+071.96E+06表6-5臂架刚度校核H2(mm)3260侧向载荷引起的臂端挠度fw变幅平面旋转平面M1(N·mm)9.87E+078.00E+06M2(N·mm)2.22E+070.00E+00M3(N·mm)　　T1(N)23464.62452.5T2(N)23464.62452.5T3(N)　　f1(mm)8.660.9656f2(mm)20.52.004转角(rad)0.00730.0007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[f]49mm34mm表6-6臂架非重叠部分强度校核危险截面距臂头的距离(mm)4800(mm)3260各危险截面弯矩(N·mm)变幅平面旋转平面截面A1.91E+081.82E+07截面B1.30E+081.24E+0733 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828各危险截面应力(MPa)截面A198.1255.7臂架材料采用60钢，所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(N·mm)9.78E+04Moy(N·mm)2.23E+07Mhz(N·mm)1.18E+07Mhy(N·mm)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图6-6臂架整体受力分析图33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828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。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：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：即：-Ny+F1*sin(b)-Gy-Qy=0（6.38）(3)对于图中坐标系的A点列力矩平衡方程即：F1*cos(b)*H+F1*sin(b)*L-Gx*H1/2-Gy*l/2-Qx*Hk-Qy*l-M=0（6.39）已知：Q，M，G，Gbf求：F1，Nx，Ny解得：F1=1/2*(Gx*H1+Gy*l+2*Qx*Hk+2*Qy*l+2*M)/(cos(b)*H+sin(b)*L);（6.40）Nx=1/2*(cos(b)*Gx*H1+cos(b)*Gy*l+2*cos(b)*Qx*Hk+2*cos(b)*Qy*l+2*cos(b)*M-2*Gx*cos(b)*H-2*Gx*sin(b)*L-2*Qx*cos(b)*H-2*Qx*sin(b)*L)/(cos(b)*H+sin(b)*L);（6.41）Ny=1/2*(sin(b)*Gx*H1+sin(b)*Gy*l+2*sin(b)*Qx*Hk+2*sin(b)*Qy*l+2*sin(b)*M-2*Gy*cos(b)*H-2*Gy*sin(b)*L-2*Qy*cos(b)*H-2*Qy*sin(b)*L)/(cos(b)*H+sin(b)*L);（6.42）6.3.2伸臂时各臂节支反力计算二节臂33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828图6-7二节臂受力分析二节臂受力分析如图6-7所示，所受力为额定载荷Q，二节臂自重G2，伸臂链拉力，滑块支反力N21,N22，滑块摩擦力f21,f22。二节臂总长为L2，二节臂横截面高为H2，二节臂搭接长度l2。对A点力矩平衡即：T*H2+N21*l2-f21*H2-G2x*H2/2-G2y*L2/2-Qy*L2-M=0（6.43）对于图示坐标系的x轴方向的力平衡：即:T-f22-f21-G2x-Qx=0对于图示坐标系的y轴方向的力平衡：（6.44）即：-N22+N21-G2y-Qy=0（6.45）另外：（6.46）（6.47）－摩擦系数，取为0.1已知：Q，M，G2求：N21，N22，T33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828解得：T=((G2y*H2+Qy*H2)*u^2+(-H2*Qx+2*Qy*L2-l2*G2y-l2*Qy+2*M+G2y*L2)*u+G2x*l2+Qx*l2)/(u*H2+l2);（6.48）N21=1/2*((2*G2y*H2+2*Qy*H2)*u-G2x*H2-2*H2*Qx+2*Qy*L2+G2y*L2+2*M)/(u*H2+l2);（6.49）N22=1/2*(-G2x*H2-2*l2*Qy-2*H2*Qx+2*Qy*L2-2*l2*G2y+G2y*L2+2*M)/(u*H2+l2);（6.50）6.3.3缩臂时各臂节支反力及缩臂链拉力二节臂图6-8二节臂受力分析二节臂受力分析如图6-8所示，所受力为额定载荷Q，二节臂自重G2，缩臂链拉力Ts，滑块支反力N21,N22，滑块摩擦力f21,f22。二节臂总长为L2，二节臂横截面高为H2，二节臂搭接长度l2。对A点力矩平衡即：Ts*H2+N21*l2+f21*H2-G2x*H2/2-G2y*L2/2-Qy*L2-M=0（6.51）对于图示坐标系的x轴方向的力平衡：即:33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828Ts+f22+f21-G2x-Qx=0（6.52）对于图示坐标系的y轴方向的力平衡：即：-N22+N21-G2y-Qy=0（6.53）另外：（6.54）（6.55）－摩擦系数，取为0.1已知：Q，M，G2求：N21，N22，Ts解得：Ts=-((G2y*H2+Qy*H2)*u^2+(-2*Qy*L2-2*M+l2*G2y+H2*Qx+l2*Qy-G2y*L2)*u+G2x*l2+Qx*l2)/(u*H2-l2);（6.56）N21=(1/2*G2x*H2+H2*Qx-Qy*L2-M-1/2*G2y*L2+u*H2*G2y+u*H2*Qy)/(u*H2-l2);（6.57）N22=(2*l2*G2y+G2x*H2+2*H2*Qx-2*Qy*L2-2*M+2*l2*Qy-G2y*L2)/(2*u*H2-2*l2);（6.58）第三章：标准化审验报告1技术分析设计过程采用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。2结论伸缩臂叉装车是当今各种大型工程建设中不可缺少的起重设备，随着我国经济建设的发展，对其需求量越来越大，对其性能要求也越来越高。33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828总体布局是整车设计的第一步，也是一个重要的环节，布局是否合理，将会影响整车的各种性能，同时臂架是伸缩臂叉装车的重要构件之一，对于伸缩臂叉装车，臂架设计得是否合理，直接影响着起重机的起升能力、整机稳定性。本次设计任务主要是整车的整体布局以及臂架结构设计及其有限元分析计算。通过对《起重运输机金属结构》及《BS_EN_1459-1999》的学习，本文给出了伸缩臂叉装车的总体布局图，以及整体稳定性的计算，并设计出了一个较为合理的臂架结构，并对其进行了强度、刚度的校核和ansys有限元分析。在总体设计设计过程中主要遵循国家标准局批准的《BS_EN_1459-1999》，臂架设计与校核计算主要参考西南交通大学王金诺教授所著的《起重运输机金属结构》一书。三维图应用Pro/E软件，二维工程图应用AutoCAD软件进行绘制。由于时间有限，在某些计算上还有不足的地方，比如臂架校核计算中旋转平面内的计算，另外图纸里对某些结构表达不够完全，这些都需要在以后的设计过程中加以完善的地方。。33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828参考文献[1]王金诺，于兰峰.起重运输机金属结构.北京:中国铁道出版社,2002.[2]杨长骙.起重机械.北京:机械工业出版社,1987.[3]起重机设计规范（GB3811-83）.国家标准局,1983.[4]张质文.起重机设计手册.北京：中国铁道出版社，1997.[5]王守新.材料力学.大连：出版社，2005.[6]陈德隆，赵福令.机械精度设计与检测技术.北京：机械工业出版社，2000.[7]成大先.机械设计手册.北京,化学工业出版社，1998.[8]张选民.Pro/ENGINEERWildfire3.0实例教程.北京大学出版社，2008.[9]叉车网伸缩臂叉车制造商纷纷亮相争夺中国特种叉车市场.中国叉车网[10]王凤萍，程磊，孙影.国内外伸缩臂叉装车的现状及发展趋势.工程机械.2006年第4期：39-43.[11]BS_EN_1459-1999safetyofindustrialtrucks:Selfpropelledvariablereachtrucks.[12]国内外伸缩臂叉装车样本资料.[13]起重运输机金属结构，王金诺.西南交通大学1984年06月第1版33 本科机械毕业设计论文CAD图纸QQ401339828致谢从设计选题到搜集资料，从写稿到反复修改，期间经历了喜悦、聒噪、痛苦和彷徨，在写作论文的过程中心情是如此复杂。如今，伴随着这篇毕业设计的最终成稿，复杂的心情烟消云散，自己甚至还有一点成就感。那种感觉就宛如在一场盛大的颁奖晚会上，我在晚会现场看着其他人一个接着一个上台领奖，自己却始终未能被念到名字，经过了很长很长的时间后，终于有位嘉宾高喊我的大名，这时我忘记了先前漫长的无聊的等待时间，欣喜万分地走向舞台，然后迫不及待地开始抒发自己的心情，发表自己的感想。这篇毕业论文的就是我的舞台，以下的言语便是有点成就感后在舞台上发表的发自肺腑的诚挚谢意与感想：我要感谢，非常感谢我的导师张淑娟老师。她为人随和热情，治学严谨细心。在闲聊中她总是能像知心朋友一样鼓励你，在设计的写作和技术等方面她也总会以“专业标准”严格要求你，从选题、定题开始，一直到最后论文的反复修改、润色，刘老师始终认真负责地给予我深刻而细致地指导，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。正是刘老师的无私帮助与热忱鼓励，我的毕业设计才能够得以顺利完成，谢谢刘老师。我要感谢，非常感谢范仁东学长。正在撰写硕士研究生毕业论文的他，在百忙之中抽出时间帮助我搜集文献资料，帮助我理清设计的写作思路，对我的毕业设计提出了诸多宝贵的意见和建议。对学长的帮助表示真挚的感谢。我要感谢，非常感谢我的舍友们。他们为我提供了写作论文的重要工具——电脑，而且在毕业设计期间给我创造了一个安静的宿舍环境，让我能安心写作，让很非常感动。对舍友们的支持和帮助表示万分感谢。33'