1、本科毕业论文（20 届）汽车起重机起重臂关键件设计所在学院专业班级 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：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文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（论文）任务书设计（论文）题目： 汽车起重机起重臂关键件设计 1设计（论文）的主要任务及目标本课题通过 solidworks 三维实体造型软件对起重机卷筒和卷筒轴这两个关键零部件进行建模，运用有限元分析软件cosmoswork 软件对所建的零件模型进行优化分析，通过分析结果来判定零件设计的合理性。2设计（论文）的基本要求和内容（
2、1） 掌握 solidworks 与 cosmoswork 软件的使用方法；（2） 了解有限元分析的方法及意义；（3） 了解机械产品的优化设计方法；（4） 完成起重机卷筒和卷筒轴的建模与分析；（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江洪，王智等. SolidWorks 有限元分析实例解析 M . 北京：清华大学出版社.2007。3林翔，谢永奇. SolidWorks 2004 基础教程M .北京：清华大学出版社.2004。4张质文等. 起重机设计手册M
3、 .北京：铁道出版社.1998。5纪明刚，陈国定。机械设计M.北京:高等教育出版社,20074进度安排设计（论文）各阶段名称 起 止 日 期1 查阅相关材料，撰写开题报告 2014/3/9 之前2 掌握 solidworks 与 cosmoswork 软件的使用方法 2014/3/10 到 2014/4/153 完成起重机卷筒和卷筒轴的建模与分析 2014/4/16 到 2014/5/164 完成相应的工程图设计说明书等整体设计 2014/5/17 到 2014/5/315 校订论文，外文翻译，论文装订，PPT 制作 2014/6.1 到 2014/6/20汽车起重机关键件的设计及其优化摘要：
4、近两年，我国的起重机发展迅速，在各个领域的应用也日趋广泛，但与世界先进水平还有一定的差距，主要原因是国内配套零部件落后，材质差，再有就是制造工艺水平低。本文对 QY20B 汽车起重机的设计做了研究，就汽车起重机整车做了大概的分析和论述，就汽车起重机卷筒机构进行了设计，对于中、小型汽车起重机的发展具有一定的积极意义。solidworks 软件功能强大，组件繁多。 Solidworks 有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得 SolidWorks 成为领先的、主流的三维 CAD 解决方案。SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。有限元分析是用较简
5、单的问题代替复杂问题后再求解。本设计通过运用 solidworks软件对卷筒，卷轴建模，运用有有限元分析设计合理性关键字: 汽车起重机，卷筒机构，汽车起重机，solidworks，有限元分析The Design and Optimization for Key Components of CraneAbstract：In the recent two years, our country hoist crane development rapid, in each domain application also day by day widespread, but also has the c
6、ertain disparity with the world advanced level, the main reason is the domestic necessary spare part backward, material quality bad, again has is makes the technological level to be low.This article has done the research to the QY20B autohoist design, the autohoist entire vehicle has made the genera
7、l analysis and the elaboration, the autohoist rotation organization has carried on the design, , regarding the center, the small autohoist development had the certain positive sense.Solidworks software, powerful component. Solidworks has a powerful, easy to learn and easy to use and technological in
8、novation three characteristics, this makes Solidworks leading, the mainstream of 3 d CAD solutions. SolidWorks can provide different design scheme, reduce errors in the design process and improve product quality. Finite element analysis is a simple question instead of again after solving the complic
9、ated problem. This design by using solidworks software to drum, scroll modeling, the finite element analysis and design are reasonableKey words: Autohoist reel mechanism Crane truck Solidworks The finite element analysisI目 录1 绪 论 -11.1 概况 -11.2 国内汽车起重机发展现状及发展趋势 -11.3 国外汽车起重机发展现状及发展趋势 -21.4 汽车起重机产品的发
10、展趋势 -31.5 SolidWorks 软件简介 -41.6 有限元法的基础理论和软件介绍 -51.6.1 有限元法的提出和应用 -61.6.2 有限元法的优越性与局限性 -61.7 课题任务 -72 卷筒的设计计算及强度校核 -82.1 卷筒的结构与材料 -82.2 卷筒的钢丝绳 -82.3 卷筒的主要尺寸 -92.3.1 卷筒直径 D -92.3.2 卷筒的长度 L -92.3.3 卷筒的厚度 -102.4 滚筒体受力分析 -102.5 滚筒强度校核 -113 轴的设计计算及强度校核 -123.1 按扭矩初算轴径 -123.2 轴的结构设计 -133.3 轴的受力分析 -143.4 输入
11、轴键连接的选择 -153.5 联轴器的选择 -154 Solidworks 三维实体设计 -164.1 Solidworks 软件的特点 -164.2 Solidworks 在本设计的应用 -165 有限元分析 -21II5.1 卷筒的有限元建模与静态分析 -215.1.1 卷筒的载荷分析 -215.1.2 有限元模型建立 -215.2 卷筒轴的有限元建模与静态分析 -265.2.1 结构模型 -265.2.2 边界条件的处理 -265.2.3 材料定义 -275.2.4 网格的划分和控制 -275.2.5 运行分析和观察结果 -27结 论 -30参考文献 -31致 谢 -3111 绪 论1.
12、1 概况我的课题是研究汽车起重机起重臂上的专用零部件。卷筒与卷轴。卷筒用以收放钢丝绳，把原动机的驱动力传递给钢丝绳，并将原动机的回转运动变为直线运动。汽车起重机的工作原理：在起重臂里面的下面有一个转动卷筒，上面绕钢丝绳，钢丝绳通过在下一节臂顶端上的滑轮，将上一节起重臂拉出去，依此类推。缩回时，卷筒倒转回收钢丝绳，起重臂在自重作用下回缩。这个转动卷筒采用液压马达驱动，因此能看到两根油管，但千万别当成油缸。本课题通过 solidworks 三维实体造型软件对起重机卷筒和卷筒轴这两个关键零部件进行建模，运用有限元分析软件cosmoswork 软件对所建的零件模型进行优化分析，通过分析结果来判定零件设
13、计的合理性 。有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。1.2 国内汽车起重机发展现状及发展趋势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，市场汽车起重机的需求也随之增加。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，分别是 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
14、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需求。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。 中国汽车式起重机已经大量使用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。 2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
15、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序控制和自动伸缩，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国内有了明显的减少，产品反映较好。这都为中国汽车式起重机行业的发展打
16、下了良好的基础。 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。1.3 国外汽车起重机发展现状及发展趋势国外工程起重机从整体情况分析，领先国内 10-20 年(不同类型产品有所不同)。随着国外经济发展速度趋于平稳，工程起重机向智能、高性能、灵活、适应性强、多功能方向发展。25t 以下基本上不生产，产品向高附加值、大吨位发展，如利勃海尔公司汽车起重机基本退出市场，目前市场主导产品为全
17、地面起重机，最小吨位是35t，而 80t 和 160t 是主导产品；格鲁夫公司：主导产品是全地面起重机和轮胎起重机，最小吨位是 25t；多田野公司：汽车起重机只占 20%，主导产品是全地面起重机和轮胎起重机，最小吨位 16t。因此行业配套也与国内有所不同：1） 下车主要是 300kW 以上柴油大功率发动机，与之配套的液力变矩器和自动换档变速箱、12 吨级驱动转向桥及越野轮胎。2） 上车：高强度材料、大扭矩的起升机构、回转机构、回转支承。3） 液压系统：变量泵、变量马达、电磁换向先导阀及主阀、平衡阀、悬挂3系统阀、液压锁、液压缸及管路标准配套件。4） 智能控制系统：力限器显示控制、记忆通讯及单缸
18、顺序伸缩自动控制。由于国外工程机械起步较早，形成了成熟的配套件体系。如力士乐的泵马达、阀、起升、回转、行走机构；贝林格的主阀、先导阀、平衡阀；哈威的主阀、先导阀、平衡阀；ZF 的变速箱、分动箱；凯斯兰的桥；PAT 的力限器等等。配套厂能与主机厂协作密切，联合开发，再加上主机厂家的专有技术，能形成很强的核心竞争优势，能够保证主机性能的发挥和可靠性的提高。1.4 汽车起重机产品的发展趋势自90年代以来，国外工程机械进入了一个新阶段，目前我国汽车起重机在工程机械的发展趋势是：1、在广泛应用新技术的同时，不断涌现出新结构和新产品。2、继续完成提高整机可靠性。3、技术发展的重点在于增加产品的电子信息技术
19、含量，在集成电路、微处理器、微型计算机及电子监控技术等方面都有广泛的应用。4、努力完善产品的标准化、系列化和通用化，改善驾驶人员的工作条件，向节能、环保方向发展，可靠性、安全性、舒适性、环保性得到了高度重视。5、向大型化和微型化方向发展。借鉴国外工程机械产品的发展趋势，并结合我国实际，我国的科学技术水平不能与国外相提并论，所以我们必须在产品质量、产品开发、产品创新上下大功夫才能与国外大型公司竞争。我国工程机械产品的发展走势应是：1 系列化、特大型化系列化是工程机械发展的重要趋势。国外著名大公司逐步实现其产品系列化进程，形成了从微型到特大型不同规格的产品。与此同时，产品更新换代的周期明显缩短。特大型工程机械产品特点是科技含量高，研制与生产周期较长，投资大市场容量有限，市场竞争主要集中少数几家公司。因此我国必须在此加大研发力度才不至于在此受制于国外。2 多用途、微型化
