1、本科毕业论文（20 届）汽车启动臂运动仿真与分析所在学院专业班级 机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师完成日期诚信声明 本人郑重声明：本设计及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成设计时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 汽车起重机起重臂运动仿真和分析 1设计的主要任务及目标本课题基于 Pro/E 软件对某型号汽车起重机起重臂进行设计建模，运用 Pro/E软件的分析模块对所建的部件模型进行分析，通过分析结果来判定设计的合理性。2设计的基本要求和内容（1） 掌握 Pro/E 软件的使用方法；（2） 了解 Pro/E 软件分析模块的
2、使用方法；（3） 了解机械产品的优化设计方法；（4） 完成汽车起重机起重臂的建模与分析；（5） 完成相应的工程图（6） 毕业设计说明书；（7）答辩用 PPT 演示幻灯片一份；（8）其他校、系规定内容。3主要参考文献1成大先.机械设计手册M.北京：化学工业出版社，2004.2 王旭，王积生.机械设计课程设计M.北京机械工业出版社.2003。3 纪明刚，陈国定。机械设计M.北京:高等教育出版社,2007。4 张沛颀等著.Pro/ENGINEER 2001 高级攻略M.北京. 人民邮电出版社 .20025 钟建林.Pro/Engineer 典型机械设计M.北京.机械工业出版社. 20024进度安排设
3、计各阶段名称 起 止 日 期1 查阅相关材料，撰写开题报告 2014.3.34014.3.312 掌握 Pro/E 软件的使用方法 2014.4.12014.4.153 完成起重机起重臂的建模与分析 2014.4.162014.5.164 完成相应的工程图设计说明书等整体设计 2014.5.172014.5.315 校订论文，论文装订，PPT 制作 2014.6.12014.6.16汽车起重机起重臂运动仿真和分析摘要： 汽车起重机作为起重运输机械的一个发展分支，已经越来越受到人们的关注。汽车起重机的主要工作部分是起重臂，通过调研了解起重臂伸缩与起升的基本原理和确定起重臂所受的载荷状态，利用起重
4、机设计手册完成对一个额定起重量为 8 吨的 3 节伸缩式起重臂的设计，该设计内容主要包括：各节起重臂尺寸的确立，伸缩液压缸、钢丝绳和滑轮及滑轮组的选择。并用 CAD，pro/E 软件对起重臂进行三维零件图及装配图和二维工程图的绘制，根据调研所得起重臂伸缩和变幅速度与时间关系完成起重臂工作时的运动学仿真。本文主要根据 QY8吨汽车起重机工作要求来确定伸缩机构的结构和传动方案，进而采用传统的设计方法对主臂的三铰点、主臂的长度、及每节臂的长度、臂架的结构、液压缸尺寸进行确定，对臂架进行受力分析。关键词： 汽车起重机，起重臂，结构分析，运动学仿真Motion simulation and analys
5、is of the boom of truck craneAbstract：Truck crane, as a development branch of elevating machinery, has received increasing attention. The main part of truck crane is a boom, through the investigation and study, we can get basic principle of lifting and stretching-and-back of the truck crane boom, an
6、d determine the loading conditions of the boom, using crane design manual, we have finished a three-arm stretching-and-back booms design whose fixed lifting capacity is 8tons,The main content of this design includes: the establishment of each booms size, the selection of the telescopic hydraulic cyl
7、inder, wire rope, pulley and block and tackle. By CAD ,Pro/Esoftware we get the three-dimensional modle and two-dimensional engineering graphics. According to the research about the relation between the telescopic and amplitudings speed and time, we have compeleted the booms kinematic simulation in
8、working condition.Mainly based on XCMG truck crane 8 tons of requests to determine the structure and transmission expansion program, and then using the traditional design method is the main arm of the three nodes, the main arm length, arm length, and each section, Boom structure, determine the size
9、of hydraulic cylinders. Analysis of the force on the arm frame.Keywords：the truck crane，crane boom，structural analysis，kinematic simulationI目 录1 绪论 .11.1 国内外汽车起重机的发展概况及趋势发展趋势 .11.1.1 国内汽车起重机发展概况 .11.1.2 国外汽车起重机发展趋势： .21.1.3 国外汽车起重机发展概况 .31.1.4 国外汽车起重机发展趋势 .41.2 项目研究的背景和意义 .52 汽车起重机简介 .72.1 汽车起重机的分类和
10、结构组成 .72.1.1 汽车起重机的分类 .72.1.2 汽车起重机的结构组成 .72.2 汽车起重机起重臂的结构与工作原理 .92.2.1 汽车起重机起重臂的结构 .92.2.2 汽车起重机起重臂的工作原理 .103 汽车起重机主要技术参数和工作级别 .103.1 汽车起重机主要技术参数 .103.2 汽车起重机的工作级别 .114 QY8 型汽车起重机起重臂的设计 .154.1 汽车起重机主臂尺寸的确定 .154.1.1 起重臂根部铰点的确定 .154.1.2 起重臂各节尺寸的确定 .174.1.3 变幅液压缸铰点的确定 .174.1.4 起重臂截面尺寸确定 .184.2 主臂零部件的设
11、计计算 .194.2.1 主臂伸缩臂液压缸的设计计算 .194.2.2 钢丝绳的计算和选择 .214.2.3 滑轮及滑轮组的选择 .225 起重机起重臂力学模型建立和求解 .255.1 起重机计算载荷的确定 .25II5.2 各节起重臂受力模型的分析 .285.2.1 第三节起重臂受力模型的分析 .295.2.2 第二节起重臂受力模型的分析 .325.2.3 基本臂受力模型的分析 .346 起重臂运动学仿真 .366.1 汽车起重机起重臂 Pro/E 建模须知 .366.2 起重臂组成零件的建模 .366.3 起重臂的装配 .376.4 起重臂的运动学仿真分析 .38结 论 .40参考文献 .
12、41致 谢 .42太原工业学院毕业设计11 绪论1.1 国内外汽车起重机的发展概况及趋势发展趋势1.1.1 国内汽车起重机发展概况中国的汽车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，尤其是近几年，中国的汽车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
13、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
14、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缩臂的运动，并达到各种工况的程度控制和自太原工业学院毕业设计2动伸缩，改变了以往不能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
15、的空间。在走向国际市场的过程中，我国汽车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过去有了明显的减少，产品反映较好。这都为中国汽车起重机行业的发展打下了良好的基础。1.1.2 国外汽车起重机发展趋势：我国的汽车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
16、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式起重机大多是中小吨位的起重机，大吨位很少，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
17、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。所以各大汽车生产企业应该努力打造自己的品牌，从而使自己发展壮大。太原工业学院毕业设计3（5）开创自我空间占领市场。我国的各大汽车起重机生产企业要不断创新，大胆进行改革，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。1.1.3 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，如美国的格鲁夫、德国的利勃海尔、徳马格、日本加藤、多田野等。生产的汽车起重机品种有数百种，
18、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 70%80%是 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，这是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）
19、越野汽车起重机占主导地位，约占 70%80%，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加藤最多。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
