伸缩式箱形起重吊臂的有限元计算和优化设计
起重机伸缩臂有限元参数化分析
3 !载荷计算与模型加载
伸缩臂上作用的载荷有’ 吊重$ 自重$ 风 载 及机构起制动运行的惯性力% 按受力分析可将其
上半月刊" ! " # " $ " %!
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截面伸缩臂所受最大应力达到! #其等效应力 ! ) I % 9 分布图如图’所示%
图4 !矩形截面伸缩臂的等效应力云图
图6 !沿路径应力变化
1 !起重机伸缩臂参数化建模
1 2 1 !实体建模 建立起重机伸缩臂实体模型是有限元分析的 第一步# 该 模 型 可 以 通 过 三 维 0 ! & 图直接导入 #方便快捷% 但导入后的模型图需要做有 ! " # $ # 限元分析计算的模型简化# 去除不影响计算结果 的局部微小棱角$小孔等# 否则会导致网格划分$ 求解计算失败或结果失真# 结构越复杂简化工作 量越大&另外复杂的三维 0 ! & 图导入到 ! " # $ # 有可能出现局部结构错误# 也需要修复重画% 因 此本文采用直接由 ! " # $ #的 ! % & ’ 语言实现参 数化的有限元实体模型的建立# 更加快速$ 准确 地建立满足有限元计算的模型# 从而提高有限元
图1 !伸缩臂截面形状
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! 收稿日期" ! " " ) * # ! * ! ( ! 通讯地址" 曾成奇! 山西省太原市太原科技大学
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上半月刊" ! " # " $ " %!
使得原本繁杂的工作变得方便简捷% 六边形截面 伸缩臂整体有限元模型如图!所示#通过改变伸缩 臂仰角的大小和各节臂之间的搭接长度 # 可以完 成不同工况下的有限元分析# 仰角在材料参数输 入界面中输入%
起重机伸缩吊臂局部稳定性的有限元分析
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整体平衡方程为
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式 *=+中!随 着 <值 增 大 到 一 定 值!亦 即 中 面 力
汽车起重机六边形截面箱形伸缩臂计算研究
汽车起重机六边形截面箱形伸缩臂计算研究沈玉凤 孟庆华山东工程学院 山东淄博255012荆世汉 周太宁山东泰安起重机械厂 山东泰安271000摘要 本文对五节臂六边形截面伸缩臂的设计计算方法进行了探讨。
编制了相应的计算程序,对50T 汽车起重机伸缩臂强度、刚度、稳定性进行了计算。
关键词 起重机,伸缩臂,强度,刚度,稳定性中图分类号:TG 76 文献标识号:A引 言轮胎式起重机伸缩臂一般占总机重量的20%,因此减轻吊臂重量,提高吊臂的强度、刚度和稳定性是改善吊臂性能的主要途径。
采用高强度材料固然有效,但合理地选择截面形状和正确进行设计计算往往会带来事半功倍的效果。
伸缩臂的设计计算比较复杂,人工计算会耗费大量时间,尤其对于六边形截面其运算量更大,况且目前尚无规范的计算方法。
本文对五节臂六边形截面伸缩臂的设计计算方法进行了探讨,采用F ortran 语言编写了箱形伸缩臂的计算程序,可以对多节六边形截面伸缩臂进行分析计算。
工程中起重机吊臂常采用四边形截面,它的最危险处为四个角点处,在该处最易产生应力集中。
并且四边形截面吊臂的下底板、腹板受较大的压应力作用,使下底板、腹板常出现局部失稳。
另外四边形截面吊臂在正常工作中常常发生颤动。
为了避免上述不利因素,提高腹板的稳定性,本文采用如图1所示的六边形截面。
该截面采用大圆弧过渡,腹板高度减小,受力状况得到改善。
1 吊臂力学模型轮胎式起重机箱形吊臂的根部由水平销轴与回转平台相连,可以在垂直面内(变幅平面)自由转动。
在基本臂的后半部分支承着变幅油缸。
由于变幅油缸的支承处为一球铰,在横向平面内对吊臂无任何约束。
因此,吊臂在垂直平面内可视为外伸梁(如图2所示);在横向平面内视为悬臂梁(如图3所示)。
吊臂在正常工作时,垂直平面内受到铅垂方向上的吊重载荷Q 、吊钩与滑轮组重q 、起升绳拉力T s 和吊臂本身自重G b 的作用。
在横向平面内受到水平惯性力、吊重偏摆引起的水平力以及风载荷W 的作用。
多功能高空作业平台伸缩臂的有限元分析与优化
（） １ ， ５ ． 则许用应力 为 ： ］３３１ ＝ ３ ． ａ ＇ ＝ ３／．＝ ５ ． ５ ［ ＝ ５／． ２ ５３ ｏ ］２ ５１ １６７ １ ５ ＭＰ ｚ ５
式 中：△ ｝ ｛ “ —单元 ８ 个节点的位移向量 ；Ⅳ］ ［ —形函数矩阵。
任一点的应变位移的关系为 ：６ Ｉ ｛ “｝ｅ ｛ｋ＝ Ｎ］△ ‘ ＂｝ ／
重 物 惯性 阻 转矩 Ｔ＝ ￣ ａ １ ３ Ｉ ：２Ｐ ￣ ＝ ５ Ｎ‘ ｐ ｎ
（） １
（ ２）
旋转轴的摩擦转矩 Ｔ＝ｙ＋ Ｔ＝ ２ ７ Ｉ ：３ Ｔ ２￣ ６ ． Ｎ。 ６ ｎ 坡度转矩 Ｔ＝ ｏｓ ａ ｉ ｌ３ ６ ２ Ｉ ：４Ｐ ｃｉ ｓ ￣ ＝ ７ ． Ｎ。 ｎ ｎ ９ ｎ
２１ ７
３伸缩臂的有 限元分析
３１接触 单元分 析及 其方 程 ．
设接触单元的厚度为 ｅ局部坐标系 （ ｔ的原点取在单元 ， ｍｎ）
ｆ Ａｕ １
２两种工况来研究。 ） 约束第一节立柱的底部各节点在 Ｕ 、 、 三 。
个方 向的位移 自由度和 Ｕ Ｕ 、 Ｒ 三个方 向的旋转 自由度 。 Ｒ 、Ｒ： ， Ｕ
ｍｕｔ ｕ ｃ ｉ ｎ ｈｇ ｔ ｕ ｅ ｐａ ｆ ｒ ｌｆ ｎ ｔ ｉｈ — ｉ ｄ ｌｔ ｍ ｉ ｏ ａｌｔ ｏ
Ｌ ｉ－ｅ ｇＪＡ ＧＷｅ，Ｈ Ｎ ｉ ｕ ， Ａ ａ — ａ Ｉ ｎ ｆｎ ， Ｎ ｉＺ Ａ Ｇ Ｌ－ ｎ Ｇ Ｏ Ｎ ｎ ｎ ｎ Ｑ Ｉ ｊ （ ｃ ｏｌ ｆ ｃａ ｉａ Ｅ ｇ ｅｒ ｇＪ ｎ ｓ ｎｖｒ ｔ ｏ ｉｎ ｅ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ， ｈｎｉ ｇ２ ０ ， ｈｎ ） Ｓ ｈｏ ｏ ｈ ｎｃｌ ｎ ｉ ｅｉ ，ｉ ｇｕＵ ｉ ｓ ｙ ｆ ｃｅ ｃ ｄＴ ｃｎ ｌ ｙ Ｚ ｅｊ ｎ ０ ３ Ｃ ｉａ Ｍｅ ｎ ｎ ａ ｅ ｉ Ｓ ａ ｏ ａ １ ２
起重机伸缩式箱形吊臂轴向受力分析
中图分类号 ：Ｕ４ ９６４０ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ —２ ６２ １）４０ ８ —２ ６ ． ．３ ０ ４０ ２ （０２０ ．０ ４０
１ 前言
吊臂 是汽 车起 重 机 的最 关键 部件 ，吊臂 的 设计 水平 决 定 了起 重机 整 车 的 性 能 水 平 。改 善 起 重 性 能 的 重 要 途 径 是 减 轻 吊 臂 质 量 ，增 大 吊臂 刚 度 。如 采 用高 强 度钢 材 ，以及合 理 地确 定 载荷 、 选择 截面 形状 和正 确地 进行 设计 计算 … 因此 ，在选 用合理 的 吊臂 。 截 面 、材 料 的基础 上 ，还应 全面地 对 吊臂进 行 受力分析 。
Ｋｅ ｒ ｓ ｓ ｅｓ ｎ ｌ ｓ ；ａ ｉ ｒｅ ｅｅ ｃ ｐｃｂ ｘ ａ ；ｓ ｂｌ ｙｗｏ ｄ ｔ ｓ ａ ｉ ｘ ａ ｆ ｃ ；ｔｌｓｏ ｉ ｏ ｒ ｒ ａ ｙ ｓ ｌｏ ｍ ｔ ｉｔ ａ ｉ ｙ
第 一 作者 ：郭苓 ，女 ，１ ７ 年 ９７ 生 ，工程 师，从事汽车起重机设 计工作。
5结语受力分析能够保证吊臂各节臂截面的强度得以充分利用方面能满足工作需要另一方面能够减轻吊臂的设计质量从而提高整机的工作性能和经济性
ＴＥ ＣＨＮＩ ＯＲ ＣＦ ＵＭ／ 术 论 坛 ｌ２ １／４ 技 ｏ２ｏ
起重机伸缩式箱形 吊臂轴向受力分析
Ａｘ ａ ｏ ｃ ａｙ ｉ ｆ ｌｓ ｏ ｉ ｏ ｍ ａ ｅ ｉ ｌ ｒ ｅ Ａｎ ｌ ｓｓ ｏ ｅ ｃ ｐ ｃ Ｂ ｘ Ａｒ Ｃｒ ｎ Ｆ Ｔｅ
ＴＥ ＣＨＮＩ ＯＲ Ｃ Ｆ ＵＭ／ 术 论 坛 ｌ２ １／４ 技 ｏ２ｏ
围４ 第四节 臂 受力分析
平衡 方程 式如 下 ：
∑ｚ ０ ＝
图 ２ 吊臂 在 回 转 切 向 平 面 内 的 受 力 分 析 ⅣＩ 一 一 一 Ｅｊ一（ Ｇ．＋ ）ｉ ＝０ ｓｎ０
起重机箱形伸缩臂稳定性分析的递推解法
（） １ ４
方程（ 的通解为：； ４８ｌ ） 曩ｃ《 ＋ ２ ） ， ＋ ｏ 毫 ） ｈ
又由 边界条 ＝ 时， ＝只 ｌ 件 ‘ ＋，
＝
得：
（） ４
４ｓ （ ＋ ０（ ＝ ｎ皇＾ ＋ ０ ） ｍ ． 酗）置ｃ ） ４ 萄 （＋）量 ｃ （＋ ｓ ｓ 毛 ｏ（‘一 皇 ． ） ｃ ）旦 ｓ （‘＝ ｓ ｎ ｃ （ ‘一 ｏ岛 ） ｓ ｓ（ ‘ ｉ ） ｎ
可 统一写 为：
［ｎ ｃ （ ］ 【 ｒ０ ｓ（ ｏ ） ｉ ） ｓ ＨＱ０ ’ １ ＝
（＝，… ｊｌ ２
（） ２
（） １ ３
＋ ： ＝岛 毫
：
注意 到 是任 意 的， 失稳 特征 方 程 为： 则
岳
（） ３
［ （） ｏ ） ｓ Ｕ ｃ ㈣ ］ ［ｌ ＝ ｉ ． ｓ ｎｅｏ 】 ｏ ｒ
１前富 我 国原 起重 机设计 规 范 Ｇ ３ １－ ３ 中关 于伸缩 臂 稳定 分析 的计算 长度 Ｂ８ １８ 版
』 ， … ． 、
式 （） ４ 可表 示 为
系数 ｕ。 是用 能 量法 推导 的， 采用 的近 似 挠度 曲线 为 ，ｔ 所
ｔ—ｃ ） ｌ ｏ百 。
记 Ｑ ：
应 用 技 术
Ｉ Ｈ－ Ｃａｉｅｄｃｌ ｉ ＂ ｈ ｅ ｈＯＲ Ｉ ｉｓｎａＴｎｇｅｗ ｎｃｃｎｅｏｙｖ ｅ
起 重机 箱形伸缩 臂稳定 性分析 的递推解 法
樊 滨 刘士 明ｚ 陆念 力 ｚ
１０ ３ ： ２ 哈尔滨 工业 大学 机 电工 程 学院 ５ ０８ ． 哈 尔滨 １０ ０） ５０ １ （． １ 哈尔滨 东建 机械 制造 有 限公司 哈尔滨 ［ 摘 要］ 重机 设计 规范 Ｇ ３ １— ３ 中多节 箱形 伸缩 臂 的计算长 度 采用 能量 方法推 导 而得， 起 Ｂ８１８ 版 未免 不够精 确 ；新修 定的起 重机 设计 规 范 Ｇ ／ ３ １ ２ ０ ＢＴ８卜 ０８ 版基 于精 确有 限元 方法 给出 更为精 确 的多节 箱形伸 缩 臂的计 算长 度 。本文 则应 用于微 分方 程法 对箱 形伸 缩臂 稳定性 进行 精确 推导 ，以验 证新 规范 的正确 性 ，同 时 扩展 了规 范应 用 范 围 。为 相 关技 术 人 员更 好 的 理解 与 运 用规 范提 供参 考 。 ［ 键词 ］ 关 汽车起 重 机 箱形 伸缩 臂 稳 定性 计算长 度 系数 中图分 类号 ：Ｈ １ Ｔ ２ 文献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ：０９ ９４ （００ ３— ６ ２０ １０— １Ｘ ２ １） ００ １— １
起重机吊臂结构有限元
起重机吊臂结构有限元【摘要】本文基于ANSYS软件对起重机吊臂结构有限元进行了阐述。
【关键词】起重机；吊臂；有限元一、前言随着我国起重机行业的不断壮大，起重机吊臂结构有限元的问题引起了人们的重视。
我国在此方面取得成绩的同时，也存在一些问题需要改进。
在科技不断发展的新时期，需要我们加强对起重机吊臂结构有限元的研究。
二、起重机吊臂结构有限元的概述吊臂在汽车起重机上是最重要的金属结构部件，也是主要受力构件，吊臂的结构设计直接决定着整个起重机的外观和性能。
吊臂结构设计的质量是起重机作业性能和安全的保证，因此在吊臂设计时对吊臂进行受力计算和结构分析计算是十分必要的。
纵观这几年的起重机吊臂的发展，从吊臂截面形式的变化，以及伸缩系统单缸插销装置伸缩形式的出现，都记录了起重机吊臂发展的历程．同时也是广大工程技术人员对吊臂不断改进创新的见证。
汽车起重机最主要的性能是用来起吊和转运货物的，因此汽车起重机的起重能力是汽车起重机的最主要性能，如何在保证吊臂不被破坏的基础上起吊更大的重量，那就要尽量优化吊臂结构，减轻吊臂的重量。
随着有限元分析技术的发展，这种技术也被应用在吊臂的结构设计上，像吊臂的结构强度分析，吊臂简体的稳定性分析等，有限元计算是一种仿真计算，这种计算的准确程度已得到了广泛的证明。
有限元分析方法的应用，不但准确，而且比传统的解析法计算有着更好的直观性，从而也为企业缩短了新产品的研发周期，增加了产品质量的可靠性，赢得了市场。
三、吊臂有限元模型的建立1、实体建模鉴于ANSYS软件实体造型的局限性和吊臂自身结构的复杂性，文中采用通用三维造型软件SolidWorks对吊臂进行实体建模，之后以Parasolid(x-t)格式将实体模型导人ANSYS进行有限元分析。
2、单元类型的选择基于软件对吊臂进行有限元分析的通常方法均是将吊臂结构视为线模型，后赋予梁单元属性进行强度和刚度等方面的有限元计算，但是梁单元是用线来代替三维实体结构，并不能反映结构几何上的细节，且伸缩式吊臂是由钢板焊接而成的箱型结构，应该选用二维板壳单元和三维实体单元混合分网，或全部选用三维实体单元划分网格。
起重机伸缩臂结构工况与力学设计分析
起重机伸缩臂结构工况与力学设计分析摘要：随着国内基础设施建设的不断发展, 操作便捷灵活的汽车起重机在整个工程领域中所占比重不断上升。
由于行业内部竞争激烈和施工现场不确定因素的增多, 导致需求者对汽车起重机的起重性能、承载能力和安全性要求也逐渐提高。
起重臂作为起重机的主要受力构件 , 其强度和刚度的强弱必然会对整机的性能造成一定的影响。
所以对起重机伸缩臂的强度和刚度分析以及结构的优化设计研究具有现实意义。
本文把汽车起重机伸缩臂作为研究对象，先结合起重机设计规范和相关力学知识对伸缩臂结构进行必要的力学分析。
然后据实际工程作业情况，对起重机实际工况作出分析，选择其中三种典型工况进行了相关分析研究。
关键词：伸缩臂；工况分析；力学计算引言我国城镇化建设的快速发展，促使建筑业也蓬勃发展，造就了一批高大宏伟的建筑物。
近年来，居民楼也由传统的多层发展为高层，并且外观造型新颖奇特，深受人们青睐。
对如何维护新型建筑外观的清洁与美观提出了新的要求，所以对施工作业设备在日常施工、安装以及维护有了更高的要求。
此外，在经济迅速发展，国家对基础设施建设投入也逐渐增大，在建设规模越来越大的环境下，对起重安装工程设备的需求量也随之加大，并由之前传统的半自动化作业向自动化，半机械化向机械化过渡，因此工程起重机的需求量开始快速增长，产量也是日新月异地刷新纪录。
值得一提的是，国内外有一个共通点——发展最为迅速的是汽车起重机。
而汽车起重机关键部位在于吊臂，利用吊臂卸载负荷，可以提高起重机的作业范围和作业难度。
而汽车起重机的主要承载构件是吊臂，担负着起重机的各种负荷，因而耗钢量很大。
其结构设计好坏，对起重机整体性能以及生产成本的控制将产生直接影响。
因此很有必要对汽车起重机吊臂的结构设计、力学性能等进行充分的分析与辩证。
汽车起重机的吊臂伸缩形式分类1、顺序伸缩机构–伸缩臂的各节臂以一定的先后次序逐节伸缩。
2、同步伸缩机构–伸缩臂的各节臂以相同的相对速度进行伸缩。
吊车吊臂的优化设计
c(1)=-x(1)*x(2)^2+(x(1)-2*x(3))*(x(2)-2*x(3))^2+0.02055; c(2)=-x(2)*x(1)^3-(x(2)-2*x(3))*(x(1)-2*x(3))^3+0.2662; c(3)=-x(1)+x(3); c(4)=-x(2)+x(3); c(5)=-x(3)+0.1; ceq=[]; clear; clc; x0=[0.7,0.8,0.15]; %x的预设初始值 lb=[0,0,0.1]; %x的下界值 ub=[1,1,1]; %x的上界值 options=optimset('largescale','off', 'algorithm','active-set', 'tolfun',1e-5); %关闭大规模方式，调用’active-set'算法，设置目标函数精度值 [x,fval]=fmincon(@myfun,x0,[],[],[],[],lb,ub,@mycon,options)
<stopping criteria details> lower 3 upper
Active inequalities (to within options.TolCon = 1e-006): ineqlin ineqnonlin 5 2
x = 0.8704 0.3398 0.1000
fval = 0.2020
while rm<recm %迭代次数是否小于最大迭代次数 j=0; y0=2*x03*(x01+x02)-4*x03*x03; dir0=rand(3,1);
dir0(1)=dir0(1)-0.5; dir0(2)=dir0(2)-0.5; dir0(3)=dir0(3)-0.5; x11=x01+dir0(1)*a; x12=x02+dir0(2)*a; x13=x03+dir0(3)*a; y1=2*x13*(x11+x12)-4*x13*x13; test=abs(y1-y0); yue1=-x11*x12^2+(x11-2*x13)*(x12-2*x13)^2+0.02055; yue2=-x12*x11^3-(x12-2*x13)*(x11-2*x13)^3+0.2662; yue3=-x11+x13; yue4=-x12+x13; yue5=-x13+0.1; %设定约束条件
QY16U型汽车起重机吊臂及伸缩机构毕业设计说明书
摘要在我国，汽车起重机发展已有六十多年的历史了，由于受到客观条件的限制，一度发展较慢，进入九十年代发展迅速，但与国际先进水平还相差很远，主要表现在产品质量的稳定性，自动化，智能化等方面。
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，汽车起重机的市场需求也随之增加。
本文是对QY16U型汽车起重机的吊臂伸缩机构进行设计，确定吊臂主要尺寸、质量参数，确定各部件、总成的相互位置关系，利用Solidworks完成QY16U汽车起重机吊臂伸缩机构的三维实体装配模型，利用Ansys对结构件进行强度校核，对确定中、小型汽车起重机的设计方案具有很强的现实意义。
关键词：汽车起重机；吊臂；伸缩机构ABSTRACTThe design and production of the truck crane have more than 50 year’s history in our country. The development of truck crane, however,has slowed down for some objective reasons. Since 1990’s, it was accelerated in our country, but the products still could not reach the advanced international level in the quality stability, autnation, and intelligent.With the rapid development of economic construction, China's infrastructure is gradually improving the intensity. Road traffic, airports, ports, water conservancy and hydropower, municipal construction of infrastructure such as the scale of construction is also rapidly growing. Crane truck crane market is also on demand with the increase.The thesis is the study of the type of truck crane QY16U design and the discourse upon choices of Telescopic crane agency. The overall layout and stability, the design of the lifting mechanism and calculation methods. It is also discussed chiefly concerns with how to determine the whole machine size , quality parameters, and how to determine the components, assembly location of the mutual relations. The using of Solidworks to complete the QY16U telescopic crane agency of three-dimensional solid model, and the using of Ansys to analyse the strength of structural, have a strong practical significance to identify the small and medium-sized truck crane design.Keywords: truck crane ；Telescopic ；crane agency目录第一章绪论 (1)1.1 概论 (1)1.2 汽车起重机的发展趋势 (1)1.2.1 广泛采用液压技术 (1)1.2.2 通用与专用起重机 (2)1.2.3 重视“三化”逐步过渡采用国际化标准 (2)1.2.4发展一机多用产品 (2)1.2.5采用新技术、新材料、新结构、新工艺 (3)1.2.6国外汽车起重机发展过程及主要机种 (3)1.3 汽车起重机现代设计方法概述 (4)1.3.1 汽车起重机现代设计方法概述计算机辅助设计（CAD） (5)1.3.2 模块化设计 (5)1.3.3 有限元设计 (5)1.3.4优化设计 (5)1.3.5动态仿真设计 (5)1.4 课题背景 (6)1.5 课题任务 (7)第二章吊臂技术参数的确定 (8)2.1 吊臂主要性能参数 (8)2.2 QY16U型汽车起重机吊臂主要参数 (8)2.3 各节吊臂尺寸的确定 (9)第三章臂架伸缩机构的设计 (12)3.1臂架伸缩机构的设计 (12)3.1.1 臂架伸缩机构类型 (12)3.1.2 伸缩方式对起重机性能的影响 (12)3.1.3 伸缩臂截面形式的分析比较及选择 (13)3.1.4 吊臂截面尺寸的确定 (16)3.2 臂架计算 (16)3.2.1 载荷的确定和组合 (16)3.2.2 臂架强度验算 (18)3.2.3 臂架箱板的局部稳定性校核 (21)第四章 Solidworks三维实体设计 (23)4.1 Solidworks软件的特点 (23)4.2 Solidworks在本设计中的作用 (23)第五章有限元分析 (26)5.1伸缩吊臂的结构组成及分析方法 (26)5.2伸缩吊臂有限元模型建立 (27)5.2.1实体建模 (27)5.2.2 单元选取及网格划分 (27)5.2.3 滑块接触处模型处理 (28)5.2.4 加载及约束处理 (28)5.3 计算结果与分析 (29)5.4本章小结 (31)第六章结论与技术经济分析 (32)6.1结论 (32)6.2 计算结果与分析 (33)第七章汽车起重机发展 (34)参考文献 (37)致谢 (40)附录一中文翻译附录二外文资料原文前言现今，随着工业建设和民用建设的飞速发展，汽车起重机已经成为水利、电力、冶金、化工、港口装卸、国防建设及房屋建设必不可少的工程机械。
起重机箱型吊臂设计要点分析
起重机箱型吊臂设计要点分析作者：连江来源：《中国新技术新产品》2015年第02期摘要：随着机械化发展，人们对起重运输机机械业越来越感兴趣。
起重机吊臂是构成汽车起重机重要部件，这是因为在起重整个过程，伸缩臂吊臂是主要受力部分。
所以设计与分析的好坏直接影响到吊臂是在过程中的可靠性与安全性。
怎样让起重机吊起更大的物体成为摆在人们面前的第一难题，通过不同软件的帮助，对起重机吊臂在不同情况下作业进行有限元分析，包括实体模拟、载荷、应力分析等的一些处理，在此基础之上，起重机的设计与分析实力得到相当大的提升，得出了较为可观的参数，为起重机事业提供一定的帮助。
关键词：起重机吊臂；可靠性安全性；参数中图分类号：TH213 文献标识码：A箱型伸缩式吊臂结构紧凑，抗扭性能好，在汽车起重机上应用较为广泛，箱体内部有伸缩液压缸，在支撑内节的滑块，各节臂之间可以相对滑动，为了让吊臂在滑动变幅内可以自由转动，转台交接要和根部链接。
所以，只有对起重机具有相当熟练的操作技能，才能解决强度与重量之间的问题。
需要有效的分析方法对其内部结构进行研究，对工作的吊臂进行稳定性与各种应力的分析，对接下来的研究与分析需要我们更进一步努力研究，即是一件有价值有意义的事，更是为实际工程设计提供一个可靠依据。
1课题研究的背景起重机吊臂根据变幅可以分为两种，一种是定长式吊臂，另一种是伸缩式吊臂。
根据界面不同选择不同的臂种，通常是用柔韧的钢丝绳牵引顶部实现变幅，吊臂是双向构件。
其基本臂可以做成直臂。
折臂使得臂根位置变低。
让转台部分容易分布，固然液压缸受力较好，整个尺寸布置限制，伸缩臂变短，对起重机的采用可以采用这种吊臂模式。
由于伸缩式吊臂的长度可以变化，通过性比较好，适用范围相对更加宽泛，占有的重要地位是无可替代的。
在吊臂形式的选择上，主要是取决于起重机总体的要求，其次是对其技术的优劣和制造工艺的材料可靠性能。
1.1课题目的及意义起重机是工程建设中应用的特别广泛的设备，特别是节省劳动力，提高建设速率和质量，无论是劳动力安全还是工程本身都具有相当大的意义。
起重机优化及有限元(参考教案新部编本)
教师学科教案[ 20 – 20 学年度第__学期]任教学科：_____________任教年级：_____________任教老师：_____________xx市实验学校第一章现代设计方法概述机械设计方法分为常规设计方法(传统设计方法)和现代设计方法。
1.1 常规设计方法常规设计方法是指采用一定的理论分析和计算，结合人们在长期的设计和生产实践中总结出的方法、公式、图表等进行设计的方法。
1) 理论设计是根据现有的设计理论和实验数据所进行的设计。
2) 经验设计是根据同类机器及零件已有的设计和长期使用累积的经验而归纳出的经验公式，或者是根据设计者的经验用类比法所进行的设计。
经验设计对于那些使用要求变化不大而结构形状已典型化的部件，是很有效的设计方法。
3) 模型实验设计即把初步设计的零、部件或机器做成小模型或小样机，通过模型或样机实验对其性能进行检验，根据实验结果修改初步设计，从而使设计结果满足工作要求。
这种方法对于那些尺寸特大、结构复杂、难以进行理论计算的重要零件的设计是一种很有效的方法。
常规设计方法有如下不足：（1）方案设计过分依赖设计者个人的经验和水平；技术设计一般满足于获得一个可用方案，而不是最佳方案；（2）受计算手段的限制，难以进行真正的理论分析，简化假定较多，影响了设计质量；（3）设计工作周期长、效率低，不能满足市场竞争激烈、产品更新速度加快的新形势。
传统设计法的优点是比较简单，设计费用低廉。
尽管现代设计方法已经兴起，但常规设计方法仍然是目前广泛和长期所采用的设计方法。
1.2 现代设计方法20世纪80年代以来，随着各种现代数学的高速发展及计算机的普及，现代设计方法得到了迅速发展。
现代设计方法是指在近二、三十年发展起来的更为完善、科学、计算精度高、设计与计算速度更快的机械设计方法。
到目前已有几十种现代设计方法。
如：设计方法学、优化设计、可靠性设计、有限元法、机械动态设计、计算机辅助设计、反求工程设计、三次设计、摩擦学设计、相似性设计、模块化设计、疲劳设计、并行工程、人机工程、工业艺术造型设计、价值工程、智能工程、专家系统、工程遗传算法、人工神经元计算方法、模糊设计、方案设计、虚拟设计、创新设计、稳健设计、绿色设计等。
高空作业平台伸缩臂有限元分析及优化
高空作业平台伸缩臂有限元分析及优化李大涛;刘晓婷【摘要】对国内某型蜘蛛式高空作业平台样机的伸缩臂进行建模、有限元分析和截面优化.在伸缩臂强度、变形均在许用范围内的条件下,得到较合理的截面形状和尺寸,使整个伸缩臂的重量最轻,达到优化的目的,为高空作业平台的设计、制造提供了依据.%The paper describes modeling, finite element analysis and section optimization of telescopic boom of a domestic spider-type aerial working platform prototype. Within the allowable strength and deformation of telescopic boom,reasonable section shape and dimension can be obtained to make the boom have minimum weight after optimization. It prorides basis for design and manufacturing of aerial working platform.【期刊名称】《起重运输机械》【年(卷),期】2011(000)005【总页数】4页(P67-70)【关键词】高空作业平台;伸缩臂;有限元分析;参数化建模;优化【作者】李大涛;刘晓婷【作者单位】长安大学工程机械学院,西安,710061;长安大学工程机械学院,西安,710061【正文语种】中文【中图分类】TH211+.6国内某型蜘蛛式高空作业平台伸缩液压缸布置在箱形伸缩臂内,伸缩臂共 4节 (基本臂、第 2节臂、第 3节臂、第 4节臂),采用高强度钢板焊接而成。
由液压缸实现变幅,采用 1个双作用液压缸和链条机构实现 4节臂的同步伸缩。
起重机箱形伸缩臂稳定性分析
起重机箱形伸缩臂稳定性分析摘要：起重机伸缩臂是起重机非常关键的工作部件，其稳定性计算是设计分析的重点。
我国原起重机设计规范GB3811-83采用变截面阶梯柱模型，运用能量法推导伸缩臂的失稳临界力。
而修订版起重机设计规范仍根据变截面阶梯柱模型，却以精确解析方法来计算失稳临界力。
尽管增加了计算精度，却和实际工况还是不符。
本文基于精确临界平衡方程的视角，推导了起重机箱形伸缩臂三种计算模型，探讨油缸支撑、伸缩吊臂间搭接摩擦力协同作用及其稳定性分析。
关键词：起重机；伸缩臂；稳定性引言本文提出完全由油缸承受轴力的变截面箱形臂模型，此模型计人油缸的支撑作用，认为伸缩吊臂问只传递弯矩，而不承受轴向力，但此模型忽略箱形伸缩臂搭接滑块处摩擦力的影响，在理论上也不够精确。
在第二种模型的基础上，提出考虑伸缩臂间搭接摩擦力影响的一种新的计算模型，该模型认为伸缩臂与油缸共同承受轴向力，箱形伸缩吊臂还传递弯矩，该受力情况更符合实际起重机箱形伸缩臂的工作状态。
1 伸缩臂局部稳定性分析的解析法式中——临界压缩应力；——临界剪切应力；——临界局部挤压应力。
采用上述方法分别计算出伸缩臂腹板和盖板在给定工况下的局部稳定性安全储备值，并比较大小，其中数值较小的局部稳定性安全储备值就是整节伸缩臂在给定工况下的局部稳定性安全储备值。
2 伸缩臂局部稳定性分析的有限元法有限元分析软件ANSYS提供的特征值屈曲分析法所依据的理论基础与上述解析法的理论基础相同，而有限元法能更全面地考虑边界约束对屈曲稳定的影响，所以所得的局部稳定性分析结果与解析法的分析结果的差别就体现了不同边界约束的影响。
ANSYS的特征值屈曲分析利用最小势能原理，导出单元的平衡方程式为：式中 k--单元刚度矩阵；--单元节点位移列阵；--结构稳定时的几何刚度矩阵。
将单元矩阵组成整体刚度，得到整体平衡方程式为式(9)中，随着值增大到一定值，也即是载荷增大到一定值时，系数矩阵变成奇异，方程有非零解，表明结构丧失稳定性。
SQ6S伸缩臂式随车起重机设计计算书1
SQ6S伸缩臂式随车起重机设计计算书第一章概述SQ6S型随车起重机是以解放CA1165P1K2L2载重汽车为底盘，起重机直接安装在驾驶室和货箱之间的车架上，车架部分改装，动力以取力机构的形式从汽车发动机得到动力，各工作机构的动力皆来源于液压泵，在设计过程中，强调整车的性价比。
第二章整车稳定性的计算一、装后起重机作业的主要参数和起重性能表：表一二、底盘重心位置计算1.根据底盘技术参数可知如下参数：表二1．1各部件距回转中心的距离L(i)mm和各部件的重量G(i)Kg1.1.1吊勾总成L(1)=3940 G(1)=54.11.1.2 伸缩臂总成L(2)=1800 G(2)=723.41.1.3 起升机构L(3)=-55 G(3)=951.1.4 转台与齿轮柱焊接 L(4)=-30 G(4)=207 1.1.5 油箱安装总成 L(5)=-215 G(5)=36 1.1.6 固定支腿与活动支腿装配 L(6)=-270 G(6)=506.8 1.1.7 回转基座装配 L(7)=0 G(7)=120 1.1.8 基座与固定腿焊接 L(8)= 0 G(8)=165 1.1.9 操纵系统 L(9)=250 G(9)=40 1.1.10 液压系统 L(10)=200 G(10)=200 1.1.11 变幅油缸 L(11)=280 G(11)=120 1.1.12 其它 L(12)= 0 G(12)=70 1.2 吊机自重：G(S)=∑==121i i G(i)=2337 Kg1.3 吊机重心距回转中心距离：L1 =∑==121i i G(i)⨯L(i)/ G(S)=620 mm2. 吊机在全伸状态时的重心计算 2.1 各部件距回转中心的距离L2(i)mm经分析可知：只有吊勾和伸缩臂总成的重心发生变化2.1.1 吊勾总成 L2(1)=9240 2.1.2 伸缩臂总成 L2(2)=4000 2.2 吊机重心距回转中心距离：L1 =∑==121i i G(i)⨯L(i)/ G(S)=1421 mm3. 吊机在行驶状态下的桥荷分布：根据上述计算全缩时吊机重心距回转中心距离为620mm 。