伸缩臂叉车伸缩臂强度测试及臂架间摩擦因数的计算

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伸缩臂叉装车总体结构设计

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The Frame Structure Design of TelehandlerAbstract：Telehandler is a kind of hoisting equipment which is widely used in building site、storage and other place to lift、transport、stack the tile 、wood 、steel products and other materiel . Along with the development of economic in our country, the requirement of crawler crane is larger and larger, and the request of the capability is higher and higher.the mission of this paper is to complete the frame structure design of telehandler、the design of boom structure and the finite analysis of boom.The primary contents in this paper can be concluded as follows:The use of the telehandler、the telehandler’s development comparison domestic with abroad、and the development trend of the telehandler are introduced.At the same time,the paper introduces the structure of boom and how boom works, and gives the principle of how to choose the boom.The pivot points arrangment , the calculation of lift height and forward reach, and the calculation of the stability are completed.The integral layout drawing is provided.The structure design of the boom, the calculation of the strength and stability of the boom system are accomplished and the finite analys of boom is achieved by ANSYS software. While at the same time planar engineering drawing must be done, such as the assembling of the boom system, the boom one the boom two and the related parts.I use the Pro-E software to design the 3D entity, and make dummy assembly. And then, the 3D entity is transformed to the planar engineering drawing with the Pro/E planar engineering drawing module.In the design process, I refer to the JCB530 telehandler of JCB, and accord to the《Crane Metal Stuctrure》、《BS_EN_1459-1999》and the《Machine Design Handbook》strictly. Its capability and quality meet the requirement.Key Words：Telehandler；Stability；Boom；The Finite element analysis目录摘要 (I)ABSTRACT (II)绪论 (1)1伸缩臂叉装车概述 (1)1.1 伸缩臂叉装车简介 (1)1.2 国外伸缩臂叉装车发展状况 (1)1.3 国内伸缩臂叉装车发展状况 (2)1.4 国内伸缩臂叉装车的前景及发展趋势 (2)1.5 国内、外相关标准 (3)第一章毕业设计任务书 (4)1题目来源：实际应用 (4)2设计要求和设计参数 (4)2.1设计要求： (4)2.2设计参数： (4)3个人重点工作 (5)4各阶段时间安排 (5)5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 (5)1设计参数及整机尺寸 (5)1.1 设计参数 (6)1.2 整机尺寸 (6)2重要铰点布置及其计算 (7)3作业高度H计算 (8)4幅度R计算 (9)5整机稳定性计算 (9)5.1 整体稳定性计算工况和载荷 (9)5.2 整体稳定性结果汇总 (11)6臂架结构设计及其计算 (12)6.1 臂架结构设计 (12)6.2 臂架理论计算 (12)6.2.1 臂架全伸，仰角62时刚度、强度计算 (13)6.2.2臂架全伸，仰角0度时刚度、强度、稳定性计算 (24)6.3 各臂节支反力计算 (26)6.3.1 对臂架整体受力分析 (26)6.3.2 伸臂时各臂节支反力计算 (27)6.3.3 缩臂时各臂节支反力及缩臂链拉力 (29)第三章：标准化审验报告 (30)1技术分析 (30)2结论 (30)参考文献 (32)致谢 (33)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。

叉车类产品型式试验项目及其内容、方法和要求

（14）JB/T 3244-2005《蓄电池前移式叉车》；
（15）JB/T 9012-1999《侧面式叉车》
（16）ISO13564：2004《工业车辆视野测试方法座驾和站驾叉车及前移式叉车》
（17）ISO22915-14:2010《工业车辆稳定性验证第14部分越野伸缩臂式叉车》
（18）ISO6292：2008《机动工业车辆制动器性能和零件强度》
查阅有关质量记录，查验样机，检查主要受力结构件、主要零部件、工作机构和操纵机构是否符合有关规定。
其中需要重点检查的主要受力结构件、主要零部件和工作机构如下：
（1）主要受力结构件，如车架、门架、伸缩臂等；
（2）主要零部件，如货叉、高压油管及管接头、起升链条等；
（3）工作机构，如动力机构、传动机构、工作装置等。
发动机标定功率P小于或者等于55kW声功率限值105 dB（A）;
发动机标定功率P大于55kW声功率限值87+11lgP dB（A）。（JB/T2391中规定的噪声辐射功率值限值与行业发展现状不符合，难以满足要求，以上数值为起草组给出的推荐数值，有待讨论确定）
蓄电池叉车按照或者参考相关标准的标准规定的工况、试验方法和要求进行试验，检查其操作者位置处的声压级是否满足小于或者等于80 dB（A）。（蓄电池叉车测试噪声辐射声功率级无意义，建议只控制其操作者位置处的声压级，数值来源于欧洲机械指令，具体数值待讨论）
G4.2.4货叉下滑量、门架倾角的自然变化量测定
依据相关标准所规定的试验方法在标准载荷状态时，测量货叉自然下滑量和门架倾角的自然变化量；检查其结果是否满足相关标准要求。
G4.2.5门架倾斜速度测定
依据相关标准所规定的试验方法在标准载荷状态（试验载荷应固定在货叉架上）时，测量液压分配阀全开时门架最大前倾速度；检查其结果是否满足相关标准要求。

叉车类产品型式试验项目及其内容、方法和要求

按照ISO6292：2008的标准规定的工况、试验方法和要求进行试验，检查是否符合ISO6292：2008的有关规定。
G4.7能量消耗试验
能量消耗试验包括内燃叉车的油耗试验以及蓄电池叉车的能耗试验。
G4.7.1油耗试验
内燃叉车按照或者参考相关标准的标准规定的工况、试验方法和要求进行试验，检查其小时油耗是否符合制造商在车辆上所标识的小时油耗数值。（由于现行标准无油耗试验的测试方法和判定依据，但是细则应该体现节能减排的要求，该项试验待讨论，建议用自我限定的方法）
（3）样机安全保护装置型式试验合格证明符合规定，有条件的可以进行现场测试；
（4）防爆电机、防爆电器、防爆灯具等防爆产品有防爆合格证。
G3 样机检查
G3.1结构型式和标志
对照技术文件，检查样机结构型式与设计文件是否一致，产品铭牌、载荷曲线、安全标志、警告标志、警示装置和起吊位置及标识等是否符合GB/T 26560-2011标准规定。
G4.2.1油压试验
在叉车工作油泵出口处联接三通装置，接压力表或者油压传感器，分别测试溢流状态下油泵出口压力以及标准载荷最大起升速度状态下油泵出口压力，额定起重量小于或者等于5t的叉车，溢流状态下油泵出口压力小于标准载荷最大起升速度状态下油泵出口压力的1.3倍，额定起重量大于5 t的叉车，溢流状态下油泵出口压力小于标准载荷最大起升速度状态下油泵出口压力的1.2倍。
按照ISO6292：2008的标准规定的工况、试验方法和要求进行试验，检查牵引杆拉力率是否符合ISO6292：2008的有关规定。
G4.6.3制动距离测定
按照ISO6292：2008的标准规定的工况、试验方法和要求进行试验，检查无载制动距离是否符合ISO6292：2008的有关规定。
G4.6.4热衰退试验

某型伸缩臂叉装车伸缩臂应力分析

２１截面１—１．
（）侧移液压缸在零位时ｂ（）侧移液压缸右移２０ｍｃ０ｍ时
图２伸缩臂水平状态下负载的横向作用位置
图４为截面１ａ —１特征，通过这些特征可以求得１—１截面的近似面积等特性。图４ａ中，口＝
作条件确定了６个研究工况，采用工程力学知识建立伸缩臂的力学模型，通过分析约束和外载条件确定了伸缩
臂结构的危险截面，计算出危险截面上盖板和下底板处切应力、弯曲应力和局部集中应力，最后采用第四强度
理论进行强度计算，为伸缩臂叉装车伸缩臂的结构设计提供了强度计算方法。
举升载荷为５ｋＮ；在伸缩臂水平伸出５０ｍｍ状态４下，最大举升载荷为２Ｎ５ｋ。伸缩臂头部安装侧移器货叉，货叉可以在侧移液压缸的作用下横向移动，以达到精确摆放货物的目的。根据设计经验，
ｃｉｅｙＣ．ｔ．ｈａｅｅｔｉｓ６ｗｏｋｎｏｄｔｎｎｌｅｗｔｈｅｉｎｅｐｒｎｅａｄａｔａｏｋｎｏｄ— ｈｎｒｏ，Ｌｄ，ｔｅｐｐｒｉｎｉｅｒｉｇｃｎｉｏｓｉｉｉｔｅｄｓｘｅｉｃｎｃｕｌｗｒｉｇｃｎｉｄｆｉｎｈｇｅ
ｙＭ１Ｇ１００３１０４０Ｇｌ３ｂＧＡ．９Ｇ＋．６（Ａ＋ｃ）
３
Ｍ１Ｇｌ００３ｌ．６（Ａ＋Ｇ）ＧＡ．９Ｇ＋０２０Ｇ１３

越野式伸缩臂叉装车整机稳定性理论计算方法和试验验证

106AUTO TIMEAUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计1　引言越野式伸缩臂叉装车是一种使用伸缩臂及安装在臂端的属具作为工作装置，集合了伸缩臂起重机、叉车、装载机等产品的特点，可进行搬运、铲装、吊载等多种作业，同时可有两轮转向、四轮转向、蟹行行驶等多种行驶模式，适应于多种地面状态的移动作业设备。

伸缩臂叉装车的整机稳定性，是指设备在行驶、作业过程中，整机抗倾覆的能力。

在行驶及作业时，地面平整度及车辆状态可能会对整机稳定性有较大影响，都会影响最终产品的安全性和使用性。

在设计初期就采用合适的方法对整车的倾翻稳定性情况进行计算，能最大限度的降低试验风险，而根据试验结果优化后的试验模型，也为后续的设计提供了参考依据。

2　稳定性性分析依据在作业时，伸缩臂叉装车可以根据不同工况需求，使用轮胎或稳定器作为接地支撑，稳定器一般布置在前桥前方，可以提高前方和侧方的作业区域。

同时为了提高越野能力，后桥多采用摆动式。

因此在计算稳定性时，倾翻线围成的稳定区域为图2所示的三角形ABC 区域。

针对整车稳定性的，目前国标、ISO 标准和欧洲标准及美标中都是采用模拟表1中几种典型工况的试验方式来验证。

根据国标苏宗洁　党伟　李海杰广西柳工股份有限公司　广西柳州市　545000摘要：结合越野式伸缩臂叉装车国标GBT 26949.14-2016，通过受力分析及力矩平衡计算，结合稳定区域分析，得出了越野式伸缩臂叉装车稳定性计算分析的理论计算方法。

通过试验验证了理论计算的可靠性，为伸缩臂叉装车的稳定性设计提供依据。

在产品开发设计伊始就可以初估虚拟样机的稳定性能，降低了样机设计制造和试验的风险。

关键词：伸缩臂叉装车　稳定性　试验验证越野式伸缩臂叉装车整机稳定性理论计算方法和试验验证GBT 26949.14-2016要求，稳定性验证需要通过五个测试，其中，试验1主要验证在不同臂长和臂仰角的带载工况下，整机的纵向稳定性。

图2　水平地面上的稳定三角形区域AB C试验2为模拟车辆在货物放低，轮胎行驶情况下纵向倾翻稳定性极限工况。

某型伸缩臂叉车稳定性验算

北京大学出版社，２０．０３
ｓｌｅ函数联合使用，在起重臂整体强度计算界面ｐｉｎ
中显示整体强度计算结果按钮的回调程序中就要
［］王巧花，叶平，黄民．基于Ｍａｌ３ｔｂ的图形用户界面ａ（Ｕ）设计［］ＧＩＪ．煤矿机械，２０（）０— ２０５３：６６．［］Ｇ／３５－１９塔式起重机设计规范［］４ＢＴ１７２９２ｓ．［］王焕定．结构力学［．第２版．北京：高等教育出５Ｍ］
［］ＣｅｔｇＧａｈｃｌｓｒｎｅａｅＶ￣ｉ［Ｐ．Ｍｔ— １ｒａｎｒｐｉａＵｅｔｆｃｓｅｏ１Ｃ］ａｈｉＩｒｎ
ｗｏｋｎｒｓＩｃ，２００．０
［］施晓红，周佳．精通ＧＩ图形界面编程［．北京：２ＵＭ］
的稳定性，为伸缩臂叉车设计提供了理论依据。
关键词：稳定性；伸缩臂叉车；ＡＭＳＥ
中图分类号：Ｔ３１９Ｐ９．
文献标识码：Ａ
文章编号：１００８（００２— ０８００１— ７５２１）００２ — ３
Ａｓａｔｓｇａｃｒｉｌｓｏｉａ，ｆｋｉｓｔｏｊｔｆｔｄ，ｈｓａｒｔｅｅｎｓｔｅｔｆｒｖｙｂｔｃ：Ｕｉｅｔｎｔｅｃｐｃ１ｒｌａｉｂｃｏｕｙｔｉｅｓｙｆｓｄｔｒｅｈｃｎｅｏａｉｒｎａｅ３ｏｆｓｅｓｎｔｓｉｍｉｅｒｇｔ
［］Ｅｗ￣ＢＭａｒｂＭａａ６ｄａｇａ．ｔｂ原理与工程应用［．高会ｌＭ］

起重机箱形伸缩式起重臂强度计算浅析

强度计算浅析
ＯｎｔｈｅＳｔｒｅｎｇｔｈＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆＢｏｘＴｙｐｅＴｅｌｅｓｃｏｐｉｃＪｉｂｏｆＣｒａｎｅ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｕｓｅｓｔｗｏｄｉｆｅｒｅｎｔｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｂｏｘｔｙｐｅｔｅｌｅｓｃｏｐｉｃｌｏｒｒｙｃｒａｎｅｉｉｂｓ￣ｅｎｇｔｈｃａｌｃｕ１ａｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎｔｈｅ
０．９２＞０．７。
本文选用最大起重量为２ｔ（工作半径２．１ｍ）随车起重机作为范例，通过两种不同方法进行起重臂强度计算，第一种方法为最常用的起重臂强度计算方法。
用要求。本文使用两种不同的计算方法对箱形伸缩式随车起重机起重臂强度进行计算，通过对
图１起重臂长度尺寸示意图
图２起重臂截面示意图
各节起重臂危险截面的应力值进行对比，分析不同计算方法下各节起重臂应力值大小，总结出起重臂强度计算过程中采用哪种计算方法能够得到比较准确的起重臂强度计算结果，从而指导起重臂设计过程中设计值与理论要求值
伸缩油缸以及起重机变幅油缸的
共同作用，实现不同起升高度和幅度的作业方法组合。在不同的方法下起重臂的起重能力是由各个承载臂共同决定，在设计过程中必须满足不同方法下各节起重臂的起重量要求。由于起重性能不同的起重臂结构、材料、截面形式等都有可能不同，因此根据不同的设计要求，每次都需要重新计算起重臂的强度，使其满足使

伸缩臂叉车工作装置设计

伸缩臂叉车工作装置设计
本课题是企业根据市场对于对高举升、大卸距、一机多能的装载机械日趋迫切的需求而进行的产品研发项目。

要求产品达到国外同类产品的性能水平。

考虑到伸缩臂叉车须达到额定的载荷、较大的变幅角度、较大的作业幅度、各种复杂的作业环境以及伸缩臂叉车所必须满足的安全性能，需在设计中对伸缩臂叉车作业装置进行严谨的设计计算以满足产品的使用性能。

论文主要内容如下：1.简要介绍伸缩臂叉车的用途、国内外伸缩臂叉车发展状况、及其发展前景，同时对臂架结构和工作原理进行说明，为伸缩臂叉车工作装置设计做铺垫。

2.应用质量屋工具将用户的需求转换为产品技术需求，得到零部件的技术性能指标，并以此为参照进行总体设计，包括整体布局规划、作业范围计算、核心零部件选型，以及确定电气、液压、传动系统的设计思路。

3.伸缩臂叉车工作装置详细设计，包括货叉和臂架结构设计、臂架强度、刚度和稳定性计算、货叉平动功能设计、整机稳定性校核计算等。

4.采用Pro/E软件中的TOP-DOWN设计方法，实现伸缩臂叉车的三维实体造型设计、虚拟装配和干涉检验，并将三维模型转换为二维工程图。

使用Mechanica 模块，对伸缩臂进行有限元分析，找出薄弱环节，做出改进设计。

通过产品试制后，该产品完全达到了预期目标，性能完善且工作可靠，具有良好的市场潜力和推广应用价值。

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ｓｏｉｉｓｃｎｅｓｏｅａｉｎｃｐｂｌｙａｄｓｆ【ｏｅｔｌｈｎｌｒａｄａｓｒｖｄｓｒｆｒｎｅｆｒｄｓｇｆｓｍｅｔｐｃｐｃｉｏｃｒｐｒｔａａｉｔｎａｅｖｆｔｅｅａｄｅｎｌｏｐｏｉｅｅｅｅｃｏｅｉｎｏｂｎｏｉｈａｅｏｙｆ
ｔｅｃｐｃｉｔｅａｖａｒｌｉｏａｏｅａｏ．Ｄｒｇｄｓｎｐｏｅｓｏｔｅｅｓｏｉｊ，ｈｃｏｏｆｃｅｔｅｅｓｏｉｊｋｓｉｌｏｎｒｌｐｒｔｎｕｎｅｉｒｃｓｆｈｌｃｐｃｉｔｅｆｔｎｃｅｉ — ｌｂａｔｅｎｍｉｉｇｔｅｂｉｒｉｉｆｎｂ
ｖｈｃｓｎｔｉｐｐｒｔｅｐｅｓｒｏｔｌｃｐｃｉｃｌｄｒｓｅｓｒｄａｄｔｒｇｕｒａｃｃｌｔｎｈｃｏＯｅｉｌ．Ｉｓａｅ，ｒｓｕｅｆｅｓｏｉｊｙｎｅａｕｅｎｏｈｎｍｅｃａｕａｏｅｆｔｎＣ — ｅｈｈｅｂｉｉｍｈｕｉｌｌｉｔｒｉｉ
ｅｃｅｔｎｒｎｔｏｌｓｏｉｊｇｒｄｏｔｉｎａｔｆｉｄｓｅｇｔｅｃｐｃｉｉｆｕｅｕ．ｈｆｅｂｓｉ
Ｋｅｗｏｄ：ｔｌｈｎｌｒｒｔｎｃｅｉｉｎ；ｈｄａｌｅｔｔｎｔｓｙｒｓｅｅａｄｅ；ｆｃｉｏｆｃｅｔｙｒｕｉｔｓ；ｓｒｇｈｔｔｉｏｃｅｅ
设计与选型的基础。伸缩臂的强度关系到伸缩臂叉车的作业能力与安全，对同类型车辆的设计也有借鉴作用。
文中对伸缩臂液压缸压力进行测量，通过数值计算得出摩擦因数和伸缩臂强度。
关键词：伸缩臂叉车；摩擦因数；液压测试；强度测试
中图分类号：Ｔ２２Ｈ４文献标识码：Ａ文章编号：１００８（ｏ２００４００１— ７５２１）４— ０２— ３
伸缩臂叉车伸缩臂强度测试及臂架间摩擦因数的计算
田甜王志闰洪峰
中国农业机械和科学研究院
摘
北京
１０８００３
要：伸缩臂叉车作为一种远距离作业车辆具有广泛的用途。伸缩臂作为其主在伸缩臂的设计过程中，伸缩臂之间的摩擦因数是一个重要的参数，是伸缩臂各部件
１伸缩臂受力分析方法
影响伸缩臂承载能力的因素主要有伸缩臂的截面形状、材料和受力。伸缩臂的截面形状分为
矩形、梯形、五边形和六边形等。本文所研究的伸缩臂叉车为北京金轮公司研发的Ｔ２０Ｈ５６型伸缩
臂叉车，见图１，伸缩臂分为３节，采用由翼缘板和腹板焊接而成的矩形截面。由于伸缩臂的截面形状和材料已经确定，故只需对伸缩臂的受力进行研究，得到其承载能力。伸缩臂间的摩擦因数是伸缩臂设计的重要参数，可以作为伸缩液压缸选型的设计依据，其大小仅与伸缩臂的材料以及
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａｓａｌｎ－ｉｔｎｅｔｖｌｎｅｉｌ，ｔｅｔｌｈｎｌｒｈｓｗｉｅａｐｉａｉｎＡｓｔｅｍａｎｏｅａｉｎｐｒ．ｏｇｄｓａｃｒｅｌｇｖｈｃｅｈｅｅａｄｅａｄｐｌｔ．ａｉｃｏｈｉｐｒｔａｔｏ
伸缩臂受力的研究方法：１给伸缩臂加载，）在受力部位贴应变片，进而通过给定的材料特性和截面形状求取整体伸缩臂承载能力；２给伸缩）
臂加载，通过试验测量伸缩液压缸的压力，对伸缩臂进行受力分析，求取伸缩臂各处的受力，进而对伸缩臂承载能力进行分析。第１种方法可较精确地分析伸缩臂的承载能力，缺点是无法分析出危险截面，需要贴大量应
臂间润滑有关。
图１伸缩臂三维视图
变片，而且伸缩臂内部空间狭小，表面涂有大量润滑脂，贴应变片较困难。第２种方法可以通过受力分析求出伸缩臂各处的受力，分析出危险截
面，能有针对性地对危险截面进行分析，求出伸
ｔｅｎｔｅｃｐｃｊｓｉａｐｒｔａｍｔｒｗｉｈｉｔａｉｏｄｓｎａｄｓｌｔｎｏｌｈａｓｔｎｔｌｗｅｌｏｉｉｎｉｏａｒｅｅ，ｈｃｅｂｓｓｆｅｉｎｅｃｏａｅｐｒ．Ｓｒｇｏｔｅｅｓｂｓｍｔｐａｎｓｈｇｅｉｆｌｔｔｅｈｆｅ —
一
缩臂承载能力，分析精度可以达到要求，在液压系统上安装测试仪器较方便，试验也较容易进行。另外，还可以通过试验得到伸缩臂叉车液压系统随外载的变化情况，进而计算出臂间的摩擦因数。