畢業(yè)設計--基于promechanica模塊下汽車起重機臂架的有限元分析

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1緒論---------------------------------------------------- 4</p><p>　　1.1 汽車起重機臂架的研究意義-------------------------------------4</p><p>　　1.2 汽車起重

2、機的發(fā)展歷史-----------------------------------------4</p><p>　　1.3 汽車起重機的技術(shù)特點-----------------------------------------5</p><p>　　1.4 起重機的未來發(fā)展趨勢-----------------------------------------6</p>&l

3、t;p>　　1.5 起重臂成型技術(shù)的介紹-----------------------------------------7</p><p>　　2 起重機的基本參數(shù)計算--------------------------------------8</p><p>　　2.1起重機械參數(shù)-------------------------------------------------

4、- 8</p><p>　　2.2 起重機的工作級別----------------------------------------------9</p><p>　　2.3 起重機臂架載荷------------------------------------------------10</p><p>　　2.4 臂架參數(shù)的計算-----------------

5、-------------------------------11</p><p>　　3汽車起重機臂架機械結(jié)構(gòu)的三維建模--------------------------15</p><p>　　3.1 Pro/ENGINEER Wildfire的特點---------------------------------- 15</p><p>　　3.2臂架零件的

6、建模-------------------------------------------------16</p><p>　　3.3 裝配類型------------------------------------------------------17</p><p>　　3.4 零件模型的裝配----------------------------------------------

7、--17</p><p>　　4臂架的動力分析-------------------------------------------21</p><p>　　4.1 連接Pro/ENGINEER與Pro/MECHANICA-----------------------------22</p><p>　　4.3 起重機臂架的應力分析-----------------

8、------------------------ 24</p><p>　　4.4得出的結(jié)論---------------------------------------------------- 32</p><p>　　后記--------------------------------------------------------------36</p><p&

9、gt;　　致謝--------------------------------------------------------------37</p><p>　　參考文獻----------------------------------------------------------38</p><p><b>　　摘要</b></p><p&

10、gt;　　本次設計綜述了對汽車起重機臂架系統(tǒng)進行全面動態(tài)分析時的計算模型以及各工況的分析方法。起重機臂架作為起重機的主要承載部件，是制約起重機發(fā)展最關鍵的技術(shù)，它的結(jié)構(gòu)性能與起重機的起升工況有著直接的聯(lián)系。因此對臂架的設計需要解決三個問題：強度，穩(wěn)定性和剛度問題。使它能夠克服作業(yè)時的旁彎，較大幅度的提高起重作業(yè)性能，從而研究臂架系統(tǒng)的力學特性，應用動態(tài)設計的分析方法，是本次設計的核心內(nèi)容。本文采用Pro/ENGINEER軟件對汽車起重機

11、的臂架進行詳細的三維實體建模，同時采用Pro/MECHANIC模塊對臂架的局部穩(wěn)定性進行模擬顯示，對設計的結(jié)構(gòu)進行仿真，瀏覽臂架部位的各種應力分布，從而掌握了臂架內(nèi)力分布的基本規(guī)律。為汽車起重機的不斷完善奠定基礎。</p><p>　　關鍵詞：汽車起重機；臂架結(jié)構(gòu)；有限元分析。</p><p><b>　　Abstract</b></p><p&g

12、t;　　The design on the right truck crane jib system for a comprehensive analysis of the dynamic model and the analysis of the status of the parties Act. As a crane jib crane carrying the main components of restricting the

13、 development of the most critical crane technology, its structure and performance of the crane hoisting condition is directly linked. Therefore the design of the boom need to address three issues : strength, stiffness an

14、d stability problems. Operations to enable it to overcome the ne</p><p>　　Key words:truck crane;arm structure;finite element.</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　汽車起重機在工程

15、機械這個行業(yè)里是一個比較特殊的門類，其功能就是吊重，用途又非常廣泛——幾乎每個行業(yè)都可以用到，但從不擔當主力，不像壓路機、攤鋪機、挖掘機等工程機械有專門服務的行業(yè)或領域。單就產(chǎn)品而言，其最大的優(yōu)勢就是具有機動靈活，快速轉(zhuǎn)移，一到現(xiàn)場即可投入作業(yè)等優(yōu)點。特別是在必須頻繁轉(zhuǎn)移的吊重作業(yè)中顯出很強的功效。汽車起重機是起重機構(gòu)安裝在汽車底盤上 , 是一種液壓驅(qū)動、全回轉(zhuǎn)、伸縮臂式起重機構(gòu) , 廣泛應用于各種起重作業(yè)和安裝工程。起重作業(yè)各機構(gòu)采用

16、液壓傳動、運轉(zhuǎn)可無級調(diào)速 , 具有操作輕便、靈活、工作平穩(wěn)可靠的特點。</p><p>　　起重運輸設備包括起重機械、輸送機械、裝卸機械、倉儲機械、水工機械和工業(yè)搬運車輛等六大類產(chǎn)品。由于新材料、新工藝、新設備和信息控制技術(shù)的發(fā)展和應用，起重運輸機械的改進已成為進一步提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本十分重要的方面，越來越引起重視。我國起重運輸機械行業(yè)的“十五”發(fā)展規(guī)劃，對行業(yè)的技術(shù)發(fā)展趨勢、優(yōu)先發(fā)展的重點產(chǎn)品以及建議淘汰

17、的產(chǎn)品作了詳細規(guī)定。今后五年，起重運輸機械行業(yè)要向大型化、節(jié)能化、智能化和成套化方向發(fā)展。</p><p>　　1.1 汽車起重機臂架的研究意義</p><p>　　起重機臂架作為起重機的主要承載部件，是制約起重機發(fā)展最關鍵的技術(shù)。臂架的設計需要解決三個問題：強度，穩(wěn)定性和剛度問題。它能夠克服作業(yè)時的旁彎，較大幅度的提高起重作業(yè)性能。采用Pro/ENGINEER等先進手段對設計的結(jié)構(gòu)進行

18、仿真，可以瀏覽臂架部位的各種應力分布。為了使起重機臂架伸的更快，吊的更高，吊重更大，從而對臂架的局部穩(wěn)定性進行模擬顯示。使其結(jié)構(gòu)設計不斷創(chuàng)新，作業(yè)性能不斷提高。汽車起重機的臂架關系到整車的機動靈活性、操縱穩(wěn)定性和使用經(jīng)濟性。汽車起重機在經(jīng)濟建設中得到了廣泛的應用,它對減輕勞動強度,節(jié)省人力,降低建設成本,提高建設質(zhì)量,加快建設速度起著十分重要的意義。臂架是汽車起重機的主要組成部分，它的結(jié)構(gòu)性能與起重機的起升工況有著直接的聯(lián)系，研究臂架系

19、統(tǒng)的力學特性，應用動態(tài)設計的分析方法，開發(fā)出既合理又經(jīng)濟實用的臂架結(jié)構(gòu)，是汽車起重機向大型化發(fā)展的需要。對于這些結(jié)構(gòu)技術(shù)特點的掌握，更加有利于新技術(shù)的推廣應用。采用Pro/ENGINEER對臂架的局部穩(wěn)定性進行模擬顯示，對起重機的安全強度設計有著重大的意義，為起重機的不斷完善奠定基礎。</p><p>　　1.2 汽車起重機的發(fā)展歷史</p><p>　　汽車起重機作為工程機械的一個主要

20、門類，一直在工程施工和城市建設中擔負著重要角色。1993年，中國汽車起重機銷量為5154臺；1998年低谷時期年銷售額僅為11多億元，中國汽車起重機銷量下滑2000多臺。1993-1998年，6年間市場縮水超過50%。1999年，中國汽車起重機市場開始呈現(xiàn)出復蘇的姿態(tài)并一發(fā)而不可收拾，以一個讓國內(nèi)外業(yè)界人士難以置信的速度爆發(fā)。</p><p>　　2002年國內(nèi)起重機市場伴隨著工程機械行業(yè)整體出現(xiàn)的 “井噴式”現(xiàn)

21、象，也取得了長足的發(fā)展，出現(xiàn)了許多令人矚目的新變化，全年汽車起重機市場容量已達到創(chuàng)紀錄的6300臺，與 2001年的 3785臺相比，增幅約 66.4%，形成了自2003 年以來的又一個發(fā)展高峰。 2002年汽車起重機市場總量雖大幅上升，但由于受企業(yè)自身實力和經(jīng)營思路等諸多因素的影響，并不是所有起重機生產(chǎn)企業(yè)都從中受益。</p><p>　　縱觀2002年汽車起重機市場情況，呈現(xiàn)出這么幾個特點：一是具有明顯的地域

22、性。各地經(jīng)濟狀況的好壞決定了起重機市場的大小。目前，經(jīng)濟發(fā)達的省份購買力仍然很強，經(jīng)濟落后的地區(qū)購買力相對較弱，包括在西部建設中施工的設備大多是施工單位從外地帶入。二是產(chǎn)品向大噸位發(fā)展。由于大型叉車及隨車起重機等可替代產(chǎn)品的出現(xiàn)，小噸位產(chǎn)品在汽車起重機市場的比例正逐步減小，16噸以上產(chǎn)品均有較大幅度增加，其中 50噸2002年產(chǎn)品市場總量同比增長135% 。三是個體用戶已成為起重機的主要用戶群，據(jù)調(diào)查，其比例已由過去的35%上升到目前7

23、6% 。個別地區(qū)如江浙一帶已高達95% 以上。四是以經(jīng)銷商為主的中間機構(gòu)經(jīng)營方式更加靈活，大大促進了起重機產(chǎn)品的銷售 。2004年，中國汽車起重機產(chǎn)銷量超過1萬臺，銷售額達70多億元；2005年盡管有所回落，仍然達到67億元左右。</p><p>　　1.3 汽車起重機的技術(shù)特點</p><p>　　(1)向大型化、高效率化發(fā)展。目前，世界上最大的浮式起重機起重量達 6500t，最大的履

24、帶起重機起重量為3000t ，最大橋式起重機起重量為1200t。帶式輸送機最大帶寬達3.2m,輸送能力最大為 3.7萬 t/h，單機最大輸送距離超過30km。自動化立體庫堆垛機最大運行速度達 240m/min。</p><p>　　(2)向自動化、智能化、集成化和信息化發(fā)展。機械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將先進的微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、模糊控制技術(shù)應用到機械的驅(qū)動和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)自動化和智能化，以適應多批次少批量的

25、柔性生產(chǎn)模式。目前已出現(xiàn)了能自動裝卸物料、有精確位置檢測和有自動過程控制的橋式起重機。起重機上還裝有微機自診斷監(jiān)控系統(tǒng)，對自身的運行狀態(tài)進行監(jiān)測和維護。</p><p>　　(3)向成套化、系統(tǒng)化和規(guī)?；l(fā)展。將各種起重運輸機械的單機組合為成套系統(tǒng)，加強生產(chǎn)設備與物料搬運機械的有機結(jié)合，提高自動化程度，改善人機系統(tǒng)。重點發(fā)展的有港口散料和集裝箱裝卸系統(tǒng)、工廠生產(chǎn)搬運自動化系統(tǒng)、自動化立體倉庫系統(tǒng)、商業(yè)貨物配送集散

26、系統(tǒng)、交通運輸部門和郵電部門行包郵件的自動分揀與搬運系統(tǒng)等。</p><p>　　(4)向模塊化、組合化、系列化和通用化發(fā)展。許多通用起重運輸機械是成系列成批量的產(chǎn)品。為了降低制造成本，提高通用化程度，可采用模塊組合的方式，用較少規(guī)格的零部件和各種模塊組成多品種、多規(guī)格和多用途的系列產(chǎn)品，充分滿足各類用戶的需要。也可使單件小批量生產(chǎn)起重運輸機械的方式改換成具有相當批量和規(guī)模的模塊生產(chǎn)，實現(xiàn)高效率的專業(yè)化生產(chǎn)。&l

27、t;/p><p>　　(5)向小型化、輕型化發(fā)展。有相當數(shù)量的起重運輸機械作業(yè)并不十分頻繁。為了考慮綜合效益，要求這部分起重運輸機械盡量減少外形尺寸，簡化結(jié)構(gòu)，降低造價和使用維護費用，按最新設計理論開發(fā)出來的這類設備比我國用傳統(tǒng)理論設計的同類產(chǎn)品自重輕60% 。由于自重輕、輪壓小、外形尺寸小，使建筑結(jié)構(gòu)的建造費用和起重機運行費用也大大減少。</p><p>　　(6)采用新理論、新方法、新技術(shù)

28、提高設計質(zhì)量。通過計算機模擬與仿真，開展對起重運輸機械載荷變化規(guī)律、動態(tài)特性和疲勞特性的研究，尋求參數(shù)與機種的最佳匹配與組合開展對可靠性的試驗研究，全面采用極限狀態(tài)設計法、概率設計法和可靠性設計等，利用 提高設計效率與質(zhì)量，與計算機輔助制造系統(tǒng)相銜接，實現(xiàn)產(chǎn)品設計與制造一體化。</p><p>　　(7)采用新結(jié)構(gòu)、新部件、新材料和新工藝提高產(chǎn)品性能結(jié)構(gòu)方面采用薄壁型材和異型鋼，減少結(jié)構(gòu)的拼接焊縫，采用各種高強度

29、低合金鋼新材料，提高承載能力，改善受力條件，減輕自重和美化外形。在機構(gòu)方面進一步開發(fā)新型傳動零部件，簡化機構(gòu)，以焊代鑄，采用機電儀一體化技術(shù)，提高使用性能和可靠性。開發(fā)性能好、成本低、可靠性高的調(diào)速系統(tǒng)和電控系統(tǒng)。今后還會更加注重起重運輸機械的安全性重視司機的工作條件。</p><p>　　1.4 起重機的未來發(fā)展趨勢</p><p>　　起重設備大型化的發(fā)展趨勢經(jīng)是眾所周知的事情，而更

30、人性化的設計，注重操作、維護簡便、盡量減小工作強度也一直是設計中需要考慮的重要因素。隨著起重設備大型化的發(fā)展，對單體運輸重量提出了挑戰(zhàn)。目前一般的最大運輸(單體)重量不能超過45t。在達到起重要求之外，如何更加方便的轉(zhuǎn)場已是制造商們需要考慮的問題。業(yè)內(nèi)人士稱，未來市場需求的重型起重機將是起重量和運輸尺寸優(yōu)化的產(chǎn)物，是按顧客要求生產(chǎn)出來的產(chǎn)品。盡管市場的東西難以預測，但是毫無疑問，隨著中國制造商的崛起，起重設備制造商在國際國內(nèi)市場的占有率

31、將會改變。就大型起重設備而言，雖然很多施工企業(yè)還在紛紛購買，其中帶有許多盲從性。目前我國火電建設方面，已經(jīng)顯現(xiàn)出對大型起重設備需求下降的趨隨著中國核工業(yè)中原建設即將引進的又一臺利勃海爾LR11350履帶式起重機的到位，我國將擁有千噸級以上的履帶式起重機4臺，基本能滿足國內(nèi)市場的需求。并且，隨著國有大型吊裝企業(yè)市場化改革的推進以及荷蘭瑪蒙特、新加坡長遠等一些國際專業(yè)大件吊裝運輸集團的進入，必將使一些企業(yè)陷入困境，我國大件吊裝市場的競爭將會

32、更加激烈有業(yè)內(nèi)人士樂觀地預測: 中國的大型吊裝市場還會興旺幾十年，那么也</p><p>　　上千噸級的起重機層出不窮，新的設計理念不斷地開拓人們的視野。在大環(huán)境的影響下，中國起重機制造商正努力地追趕著世界的步伐，加快推陳出新的速度。除提到的各主要生產(chǎn)企業(yè)近兩年內(nèi)相繼推出的大型履帶式起重機外，在移動式起重機上，國內(nèi)制造商也有很好的業(yè)績。目前，徐重、中聯(lián)浦沅、三一、撫挖等企業(yè)不但在履帶式起重機形成了50～400噸級

33、的系列產(chǎn)品，而且在移動式起重機方面，以徐重和中聯(lián)浦沅為代表，形成了8～300噸級的系列產(chǎn)品。據(jù)《國際起重運輸機械》雜志2005年世界最大起重機制造商排行榜，中國有3家企業(yè)進入了前20名的行列，分別是排在第7、16和18位的徐重、中聯(lián)浦沅和四川長江起重機有限責任公司，其中中聯(lián)浦沅和長起是第一次進入這一排行榜。這說明中國企業(yè)正越來越多地影響著國際起重機市場的格局。排行榜的前3名分別由利勃海爾、馬尼托瓦克起重集團和特雷克斯起重機集團占據(jù)。其中

34、馬尼托瓦克在中國張家港市建有獨資工廠，并于2005年對廠房擴建，2006年5月新廠房投入使用。特雷克斯集團于2006年4月購得長起50%的股份，打破原有中國起重機企業(yè)的格局。</p><p>　　1.5 起重臂成型技術(shù)的介紹</p><p>　　為了使起重臂更輕，性能更強，起重臂的設計廣泛使用了超高強度鋼材STE960，S1100 等新材料，起重臂截面的設計需要解決板材屈曲的問題，各廠家

35、都研究出了各自的解決辦法。 DEMAG首先提出了橢圓形吊臂截面的概念，很好地解決了此問題，在其許多產(chǎn)品上都已使用。LIEBHERR此次展出的LIM1300 起重臂的截面也采用了橢圓形截面，其截面上彎板為大圓弧槽形板，下彎板為橢圓形槽形板，且由下向上收縮，其重量優(yōu)化，抗扭性能顯著，具有獨特穩(wěn)定性和抗屈曲能力。GROVE和 TADANO采用大圓弧六邊形截面，根據(jù)需要，腹板上設計橫向和縱向加強筋，提高腹板的抗屈曲能力。 KATO采用四邊形截面

36、，也采用加強筋解決腹板的抗屈曲能力。大圓弧六邊形截面在國內(nèi)已廣泛使用， “四大家族”使用已相當成熟，泰起在其新品QY50A上也首次使用，其他廠家目前還在使用四邊形截面。目前，橢圓形起重臂的技術(shù)代表最高水平，其優(yōu)勢很明顯，由于不需采用加強筋，因而每節(jié)臂截面的變化很小，有利于減輕起重臂的重量，提高起重機的起重能力。但是截面的成型難度大，生產(chǎn)周期長。</p><p>　　其中伸縮機構(gòu)直接影響起重臂的自重和整機的性能，因

37、而國外知名企業(yè)對伸縮機構(gòu)的研究都很重視，均擁有自己的專利技術(shù)。目前流行的伸縮機構(gòu)主要有自動插銷式伸縮機構(gòu)和無銷全液壓伸縮機構(gòu)兩大類。自動插銷式的共同特點是采用單缸、互鎖的缸銷和臂銷、精確測長電子技術(shù)，其優(yōu)點是重量最輕，對整機穩(wěn)定性的影響最小，但技術(shù)難度大、成本較高、臂長種類少伸最小，但技術(shù)難度大、成本較高、臂長種類少、伸縮 時 間 長 、 臂 長 變 化 時 麻 煩 LIEBHERR和GROVE已普遍采用這種伸縮機構(gòu)，DEMAG 和TA

38、DANO也在使用。LIEBHERR 和GROVE 的區(qū)別在于：LIEBHERR將臂銷置于起重臂上平面，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，自鎖性強，便于實現(xiàn)，缺點是大變形拔臂銷時費勁，需要來回伸縮才能拔出；GROVE將臂銷置于兩側(cè)，克服LIEBHERR拔銷困難的缺點，但結(jié)構(gòu)布置上比較困難，對制造精度要求更高。第二類無銷全液壓伸縮機構(gòu)，對于四節(jié)臂以上起重臂的伸縮機構(gòu)又分為以下兩種：多缸或多級缸加一級繩排、單缸或多缸加兩級繩排。DEMAG 和TADANO部分

39、產(chǎn)品采用第一種伸縮機構(gòu)，這種伸縮機構(gòu)的特點是最末一節(jié)伸縮臂采用鋼絲繩伸縮</p><p>　　第二章 起重機的基本參數(shù)計算</p><p>　　起重機的技術(shù)參數(shù)是表征起重機的作業(yè)能力，是設計起重機的基本依據(jù)，也是所有從事起重作業(yè)人員必須掌握的基本知識。起重機的基本技術(shù)參數(shù)主要有：起重量、起升高度、跨度(屬于橋式類型起重機)、幅度(屬于臂架式起重機)、機構(gòu)工作速度、生產(chǎn)率和工作級別等。其中

40、臂架式起重機的主要技術(shù)參數(shù)中還包括起重力矩等，對于輪胎、汽車、履帶、鐵路起重機其爬坡度和最小轉(zhuǎn)彎(曲率)半徑也是主要技術(shù)參數(shù)。隨著起重機技術(shù)的發(fā)展，工作級別已成為起重機一項重要的技術(shù)參數(shù)。</p><p>　　2.1起重機質(zhì)量參數(shù)</p><p>　　(1)起重量G——被起升重物的質(zhì)量。</p><p>　　(2)有效起重量Gp——起重機能吊起的重物或物料的凈質(zhì)量。

41、對于幅度可變的起重機，根據(jù)幅度規(guī)定有效起重量。</p><p>　　(3)額定起重量Gn——起重機允許吊起的重物或物料，連同可分吊具(或?qū)倬?質(zhì)量的總和(對于流動式起重機，包括固定在起重機上的吊具)。對于幅度可變的起重機，根據(jù)幅度規(guī)定起重機的額定起重量。</p><p>　　(4)總起重量Gt——起重機能吊起的重物或物料，連同可分吊具上的吊具或?qū)倬?包括吊鉤、滑輪組、起重鋼絲繩，以及在臂架

42、或起重小車以下的其它吊物)的質(zhì)量總和。對于幅度可變的起重機，根據(jù)幅度規(guī)定總起重量。如圖2.1所示</p><p><b>　　圖2.1</b></p><p>　　(5)最大起重量Gmax——起重機正常工作條件下，允許吊起的最大額定起重量。</p><p>　　(6)起重力矩M——幅度L和相應起吊物品重力Q的乘積。如圖2.2所示</p&g

43、t;<p>　　(7)起重傾覆力矩MA ——起吊物品重力Q和從載荷中心線至傾覆線距離A的乘積如圖2.3所示。</p><p>　　圖2.2 圖2.3 圖2.4</p><p>　　(8)起重機總質(zhì)量Go——包括壓重、平衡重、燃料、油液、潤滑劑和水等在內(nèi)的起重機各部分質(zhì)量的總和。</p>

44、<p>　　(9)輪壓P—— 一個車輪傳遞到軌道或地面上的最大垂直載荷(按工況不同，分為工作輪壓和非工作輪壓)。如圖2.4所示</p><p>　　2.2 起重機的工作級別</p><p>　　以往作為起重機的主要技術(shù)參數(shù)中，常常提起ⅡB％值、JC％值等標明起重機的級別，如輕級、中級或重級等即所謂的“工作制度”。隨著起重機技術(shù)的發(fā)展，顯然起重機工作制度的技術(shù)概念和含義均有相當?shù)?/p>

45、欠妥與不足之處，因為起重機工作制度只考慮了起重機的通電時間的長短，來確定起重機的級別是十分不合理的。</p><p>　　當今，作為起重機的一個主要技術(shù)參數(shù)是起重機的工作級別，它代替了過去不合理的工作制度。起重機的工作級別的大小高低是由二種能力所決定，其一是起重機的使用頻繁程度，稱為起重機利用等級；其二是起重機承受載荷的大小，稱為起重機的載荷狀態(tài)。</p><p><b>　　起

46、重機的利用等級</b></p><p>　　起重機在有效壽命期間有一定的工作循環(huán)總數(shù)。起重機作業(yè)的工作循環(huán)是從準備起吊物品開始，到下一次起吊物品為止的整個作業(yè)過程。工作循環(huán)總數(shù)表征起重機的利用程度，它是起重機分級的基本參數(shù)之一。工作循環(huán)總數(shù)是起重機在規(guī)定使用壽命期間所有工作循環(huán)次數(shù)的總和。確定適當?shù)氖褂脡勖鼤r，要考慮經(jīng)濟、技術(shù)和環(huán)境因素，同時也要涉及設備老化的影響。工作循環(huán)總數(shù)與起重機的使用頻率有關。

47、為了方便起見，工作循環(huán)總數(shù)在其可能范圍內(nèi)，分成10個利用等級(U0～U9)</p><p>　　2.3起重機臂架的載荷</p><p>　　起重機械在運行過程中，要承受各種載荷（如靜載、動載、交變載、沖擊載、振動載等），各承載零件和結(jié)構(gòu)件會產(chǎn)生相應的應力和變形，如果超過一定的限度，就會喪失功能甚至破壞，從而造成危險。起重機在作業(yè)過程中，承受載荷的復雜性不僅反映在載荷種類的多樣性上，而且隨著

48、起重機 作業(yè)的工作狀況的不同而表現(xiàn)出多變的特征。載荷是起重機及其組成零部件正常工作受力分析的原始依據(jù)，也是零部件報廢或事故原因判斷分析的依據(jù)，載荷確定得準確與否將直接影響計算結(jié)果的安全性和事故結(jié)論的正確性。1．靜載荷　 當起重機處于靜止狀態(tài)或穩(wěn)定運行狀態(tài)時，起重機只受到自重載荷和起升載荷的靜載荷作用。 　 （1）自重載荷PG。它包括起重機的金屬結(jié)構(gòu)、機械設備、電氣設備，以及附設在起重機上的存?zhèn)}或輸送機及其上的物料等的重力（起升載

49、荷的重力除外）。載荷的作用方式可以分別考慮,一般情況下,機械設備和電氣設備的載荷視為集中載荷?！?（2）起升載荷PQ。這是指所有起計質(zhì)量的重力。包括允許起升的最大有效物品、取物裝置（如下滑輪組、吊鉤、吊梁、抓斗、容器、起重電磁鐵等）、懸掛繞性件，以及其他在升降中的備質(zhì)量的重力。起升高度小于 50 m的起升</p><p>　　2.4臂架參數(shù)的計算</p><p><b>　　1

50、.計算依據(jù)</b></p><p>　　金屬結(jié)構(gòu)是指由扎制的型鋼和鋼板作為基本元件，按照一定的結(jié)構(gòu)組成規(guī)則用栓接、鉚接、或焊接的方法連接起來，用于承受載荷的結(jié)構(gòu)物。目前國內(nèi)外所設計的起重機械中，金屬結(jié)構(gòu)的質(zhì)量約占到整機結(jié)構(gòu)的60％--75％，因此起重機金屬結(jié)構(gòu)的設計計算是一個十分重要的內(nèi)容。</p><p>　　為保證起重機能在工作環(huán)境惡劣、載荷變化復雜、不允許產(chǎn)生塑性變形和人

51、為的不文明操作等因素下能安全、可靠地工作對其金屬結(jié)構(gòu)規(guī)定了如下計算原則：</p><p>　　1）結(jié)構(gòu)工作級別按結(jié)構(gòu)件中的應力狀態(tài)（名義應力譜系數(shù)）和應力循環(huán)次數(shù)（應力循環(huán)等級）分為A1-A8八級。</p><p>　　2）結(jié)構(gòu)計算應采用許用應力法。</p><p>　　3）結(jié)構(gòu)應進行強度、剛度和穩(wěn)定性計算，并滿足其規(guī)定的要求。</p><p&g

52、t;　　4）起重機在工作時，各機構(gòu)零件及金屬結(jié)構(gòu)所受載荷的大小和作用次數(shù)都是變化的。為了簡化計算，在進行疲勞強度計算時，把實際載荷換算成等效載荷。</p><p>　　等效載荷按下式計算：</p><p><b>　　式（2.1）</b></p><p>　　式中 P額——起重機的額定載荷；</p><p>　　Pi

53、——起重機在工作過程中的實際變載荷（i=1，2，3…n）；</p><p>　　Ni——變載荷Pi的作用次數(shù)；</p><p>　　m’——由應力換算成載荷的疲勞曲線指數(shù)。對于拉、壓、彎曲、扭轉(zhuǎn)應力：m’=m,對于接觸應力： m’=m/3；</p><p>　　——等效載荷系數(shù)，當資料不足時，可以用計算等效載荷。</p><p>　　5）傳動

54、零件的等效載荷可根據(jù)額定力矩和等效系數(shù)按下式計算：</p><p><b>　　式（2.2）</b></p><p>　　式中 ——電動機額定力矩，換算到計算零件上的力矩；</p><p>　　——等效靜載荷系數(shù)；</p><p>　　——等效動載荷系數(shù)。</p><p>　　《起重機設計規(guī)范》

55、規(guī)定，零件疲勞強度計算的等效載荷可按下式估算：</p><p><b>　　式（2.3）</b></p><p>　　式中 ——等效載荷；</p><p>　　——疲勞計算的基本載荷；</p><p>　　——載荷系數(shù)，根據(jù)載荷譜系數(shù)確定；</p><p><b>　　——循環(huán)次數(shù)系數(shù)

56、。</b></p><p>　　6）結(jié)構(gòu)應按三類載荷情況進行疲勞強度、強度和穩(wěn)定性計算。</p><p>　　第I類——按正常工作時的等效載荷進行疲勞強度計算。對A6—A8工作級別的起重結(jié)構(gòu)必須進行疲勞強度計算，對A1---A5工作級別的起重機結(jié)構(gòu)，一般可不進行此項計算。</p><p>　　第II類——按工作時的最大的載荷進行強度和穩(wěn)定性計算。<

57、/p><p>　　第Ш類——按非工作時的最大載荷或工作時的特殊載荷進行強度和穩(wěn)定性的驗算。</p><p>　　7）對三類載荷情況分別規(guī)定了不同的許用應力（如表2-1）。 </p><p><b>　　表2-1</b></p><p>　　注：表中屈服點σｓ應按選取的鋼材厚度取不同的值。</p><p&g

58、t;<b>　　2.選材原則</b></p><p>　?。?）承受靜載荷或間接承受動載荷的結(jié)構(gòu)</p><p>　　Ⅰ工作溫度在-30ºC以上的結(jié)構(gòu)，采用Q235-A.F、Q235-B.F鋼。</p><p>　?、蚬ぷ鳒囟仍?30ºC以下的結(jié)構(gòu)，采用Q235-A、Q235-B鋼和16Mn鋼。</p><

59、;p>　?。?）承受動載荷的結(jié)構(gòu)和主要受力構(gòu)件。</p><p>　?、窆ぷ鳝h(huán)境溫度在-20ºC以上的中型（A5-A6）結(jié)構(gòu)，采用Q235-A.F和Q235-B.F鋼；重型（A7-A8）結(jié)構(gòu)或厚度大于25mm的其他結(jié)構(gòu),采用Q235-A.B級鋼和16Mn鋼。</p><p>　?、?工作環(huán)境溫度在-20ºC～-40 ºC的結(jié)構(gòu),也采用Q235-A.B級鋼

60、和16Mn鋼。</p><p>　?、蠊ぷ鳒囟仍?40 ºC以下的結(jié)構(gòu)應采用16Mn鋼,并根據(jù)需方要求再進行-40 ºC以下的沖擊實驗,保證沖擊吸收功不下于27J。</p><p>　　3. 根據(jù)上述的選材原則：采用Q235鋼板，厚度t=6mm。設計時是按工作時的最大的載荷進行強度和穩(wěn)定性計算---結(jié)構(gòu)應按第二類載荷情況進行疲勞強度、強度和穩(wěn)定性計算。</p>

61、;<p>　　鋼板每平方米面積的理論質(zhì)量,不同厚度的鋼板(密度為7.85)的每平方米理論質(zhì)量按下列公式計算: </p><p><b>　　式（2.4）</b></p><p>　　式中 G ----給定鋼板厚度下的每平方米重量</p><p>　　S-----鋼板面積</p><p><

62、;b>　　-----鋼板密度</b></p><p>　　且：nII=1.33 且Q235鋼的屈服強度是:=235MＰa </p><p><b>　　許用正應力是：=</b></p><p><b>　　許用切應力是：=</b></p><p><b>　　對臂

63、架進行強度效核</b></p><p>　　臂梁的尺寸確定后應對其進行強度、鋼度和整體穩(wěn)定性,不滿足時應進行修改。</p><p>　　靜強度效核公式：正應力 式（2.5）</p><p>　　F---------梁所受的力（N）</p><p>　　A----------截面積（）<

64、/p><p>　　切應力 式（2.6）</p><p>　　Fs----------梁所受的剪力（N）</p><p>　　-----------鋼板厚度(m)</p><p>　　Iz-----------梁對Z軸的慣性矩()</p><p>　　箱型組合梁通常剛度很大,若梁的高寬之比

65、,則梁的整體穩(wěn)定性不需驗算。</p><p>　　因為該起重機的組合梁的形狀如圖2.1所示:</p><p>　　圖2.1 起重機的組合梁截面圖</p><p>　　則 240／254≤3,所以不需要對整體穩(wěn)定性驗算。</p><p>　　=F／A, F=×A=235×240×254=14325600N<

66、/p><p>　　F=Mg, 所以 M=1462Kg.</p><p>　　4.液壓缸主要參數(shù)的選定</p><p>　　額定工作壓力一般取決于整個液壓系統(tǒng),按表來選用液壓系統(tǒng)的壓力級別,便于選擇液壓系統(tǒng)所使用的控制閥、密封形式、輔助元件等.</p><p>　　在計算的基礎上,初步計算出液壓缸的內(nèi)徑D、活塞桿直徑d和行程s,然后對這些D、d、

67、s值進行圓整,最后選用符合國家標準GB-2348-80的數(shù)值,這樣才便于選用密封件和附件.</p><p>　　使用工況及安裝條件的確定</p><p>　　(1)工況為劇烈沖擊時,缸體材料不能用脆性材料.</p><p>　　(2)活塞行程長時,要注意活塞桿應具有足夠的剛性.</p><p>　　(3)工作環(huán)境污染嚴重時,對活塞要加防塵措施

68、.</p><p>　　(4)安裝原則:負載作用力與活塞桿要處于同一軸線或同一平面(指對耳環(huán)、耳軸安裝形式),目的是避免活塞受側(cè)向負載力的沖擊,必要時,可對負載加導向裝置.法蘭安裝時,不要使安裝螺釘受拉力.</p><p><b>　　5.緩沖裝置的選用</b></p><p>　　一般當液壓缸的工作壓力大于10.0MPa、活塞速度大于0.1m

69、/s時,應采用緩沖裝置或其它緩沖辦法.這只是一個參考條件,還需看具體情況和液壓缸的用途來決定.例如:要求速度變化緩慢的液壓缸,當活塞速度大于0.05～0.12m/s時,也要采用緩沖裝置.</p><p>　　當活塞速度大于1.0m/s時,港內(nèi)緩沖結(jié)構(gòu)不可能吸收全部動能,須在缸外加裝制動結(jié)構(gòu),主要方法是在油路中增加切斷功能或吸收能量功能.</p><p><b>　　6.工作介質(zhì)的

70、選用</b></p><p>　　對工作介質(zhì)的要求,一般液壓缸所適用的工作介質(zhì)粘度范圍是12～28mm/s.采用一般彈性密封件的液壓缸,介質(zhì)過濾密度為20～25um;伺服液壓缸要求過濾精度小于10um;采用活塞環(huán)的液壓缸,過濾精度可達200um.當然,對過濾精度的考慮不能僅僅局限于液壓缸,更要從整個液壓系統(tǒng)來綜合考慮. </p><p>　　第三章 汽車起重機臂架機械結(jié)構(gòu)的

71、幾何建模</p><p>　　本章主要介紹起重機臂架建模的操作方法和操作內(nèi)容。建立基準特征和控制三維視角變化?；鶞适墙⒛Ｐ偷膮⒖迹赑ro/ENGINEER中，基準雖不算是實體或曲面的特征，但也是特征的一種，其主要用途為，在進行3D幾何設計時作為參考或基準數(shù)據(jù)，如作為剖面繪制的參考面、3D模型的定位參考面、組合零件參考面等。本次畢業(yè)設計的實體建模就是在Pro/ENGINEER Wildfire環(huán)境下進行的。&l

72、t;/p><p>　　3.1 Pro/ENGINEER Wildfire的特點</p><p>　　Pro/ENGINEER Wildfire是一個功能強大，內(nèi)容豐富的大型設計軟件。在當今眾多的CAD軟件中，Pro/ENGINEER Wildfire以強大的三維處理功能和先進的設計理念，以及簡單實用的操作而被眾多的設計者接受和推崇。二維繪圖軟件與三維繪圖軟件不同的地方在于二維軟件無法創(chuàng)建三維

73、模型，因此，二維軟件在使用上受到了很大的局限。Pro/ENGINEER 是一種強大的三維建模軟件。Pro/ENGINEER Wildfire繼承了Pro/ENGINEER 的所有模塊，并無縫集成到一起，使用戶用起來更加方便、快捷。</p><p>　　Pro/ENGINEER最重要的特點，就是其參數(shù)式設計的特性。所謂參數(shù)式設計，就是將零件尺寸的設計用參來描述，并在設計修改時通過修改參數(shù)的數(shù)值來更改零件的外形。Pr

74、o/ENGINEER中的參數(shù)不只代表設計對象的外觀相關尺寸，而是具有實質(zhì)上的物理意義。參數(shù)式設計的功能不但改變了設計的概念，并且將設計的便捷性推進了一大步。</p><p><b>　　臂架零件的建模</b></p><p><b>　　零件設計思路</b></p><p>　　Pro/ENGINEER是基于特征的實體造型

75、軟件。“基于特征”的意思是指零件模型的構(gòu)建是由各種特征來生成的，零件模型的設計就是特征的累計過程。所謂“特征”是指可以用參數(shù)驅(qū)動的實體模型。</p><p>　　Pro/ENGINEER中所應用的特征可以分為3類。</p><p>　?。?）基準特征：起輔助作用，為基本特征的創(chuàng)建和編輯提供操作的參考。基準特征沒有物理容積，也不對幾何元素產(chǎn)生影響?；鶞侍卣靼ɑ鶞势矫?、基準軸、基準曲線、基準

76、坐標系和基準點等。</p><p>　?。?）基本特征：也可以稱作草繪特征，用于構(gòu)建基本空間實體?；咎卣魍ǔＲ笙炔堇L出特征的一個或多個截面，然后根據(jù)某種形式生成基本特征?；咎卣靼ɡ焯卣?、旋轉(zhuǎn)特征、掃描特征、混合特征和薄板特征等。</p><p>　?。?）工程特征：也可以稱作拖放特征，用于針對基本特征的局部進行細化操作。工程特征是系統(tǒng)提供或自定義的一類模板特征，它的幾何形狀是確定

77、的，構(gòu)建時只需要提供工程特征的放置位置和尺寸即可。工程特征包括倒角特征、圓角特征、孔特征、拔模特征、殼特征和筋特征等。</p><p><b>　　零件模型的創(chuàng)建過程</b></p><p>　　現(xiàn)以支座油缸為例說明特征實體的創(chuàng)建過程：</p><p><b>　?、癫堇L</b></p><p>　

78、　建立一個草繪文件。草繪文件的后綴名為.sec，通過選擇【新建】對話框的【類型】分組框中“零件”單選按鈕來實現(xiàn)。如圖所示。點擊【確定】按鈕，選</p><p>　　用后點擊【確定】進入草繪界面。</p><p>　　選取TOP平面為基準面，點擊，開始進行繪圖。如圖 3.1 所示。

79、 </p><p><b>　　圖 3.1</b></p><p>　　將參數(shù)改為要求值。點擊右邊特征工具欄的拉伸按鈕。</p><p><b>　?、?拉伸 </b></p>

80、<p>　　拉伸特征是指將一個截面沿著與截面垂直的方向延伸，進而形成實體的造型方法。點擊特征工具欄的拉伸按鈕，可以打開如圖3.2所示的拉伸特征控制面板，進行使用拉伸方式建立實體特征的操作。</p><p><b>　　圖 3.2</b></p><p>　　首先對拉伸特征操控面板中的一些相關按鈕的操作說明要熟悉掌握。</p><p&

81、gt;　　拉伸特征面板右側(cè)為暫停、預覽、確定和取消按，可以預覽生成的拉伸特征，進而完成或取消拉伸特征的建立。如圖3.3所示。然后再點擊，選取FRONT基準平面，如圖3.4所示，</p><p><b>　　圖3.3</b></p><p>　　圖 3.4 </p><p>　　繪制拉伸特征圖形。單擊草繪工具欄的按鈕，在拉伸特征操控面板中

82、，設置拉伸長度，完成拉伸特征的創(chuàng)建。至此支座油缸已經(jīng)創(chuàng)建成功如圖3.5所示。</p><p>　　圖3.5 支座油缸的模型</p><p>　　Ⅲ 其他零件的創(chuàng)建方法與步驟都大體一致，主要的零件模型如下：</p><p>　　圖3.6 伸縮臂油缸的模型</p><p>　　圖3.7 活塞桿的模型</p><p&g

83、t;　　圖3.8 下臂的模型</p><p>　　圖3.9 伸縮臂的模型</p><p>　　3.3 裝配類型</p><p>　　Pro/ENGINEER中零件模型的裝配可以分為約束裝配和連接裝配兩種。</p><p>　　通過約束裝配，元件與元件之間完全被限制住，相互之間不能相互運動。</p><p>　　P

84、ro/ENGINEER系統(tǒng)提供了機構(gòu)運動仿真功能，由于機構(gòu)需要運動，因此在進行裝配時就需要根據(jù)各個構(gòu)件的運動形態(tài)及彼此間的相對運動情況，限制各構(gòu)件的運動自由度，這種裝配類型就是連接裝配。</p><p>　　如果需要建立元件間的連接裝配，則可在元件放置對話框中使用連接選項卡進行，根據(jù)機構(gòu)的連接設計要求選擇合適的連接類型，并選擇相應的裝配參照使其符合其要求的約束關系，即可完成元件之間的連接裝配。</p>

85、<p>　　3.4 零件模型的裝配</p><p>　　零件模型裝配的過程實際就是按照一定的約束條件，將各零件模型裝配成一個滿足設計要求的整體的過程。裝配模式下要裝配的零件模型或組件統(tǒng)稱為元件。</p><p>　　當向一個裝配體中添加一個元件時，系統(tǒng)會彈出如圖3.10所示的“元件放置”對話框，如果單擊該對話框中的“連接”選項，系統(tǒng)將彈出“連接”操作界面，通過該界面中的有關

86、命令，即可將該元件“連接”到裝配體中。連接的類型，包括剛性、銷釘、滑動桿等?！斑B接”到裝配體中的元件與裝配體中其他的元件間存在相對運動，運動的類型與選取的 “連接”類型有關。每一種連接類型都與一組獨立的幾何約束相關聯(lián)，這些約束與傳統(tǒng)的Pro/E裝配約束（對齊、匹配等）意義相同；而每一種連接類型的一組約束都與指定的自由度相關聯(lián)。例如，一個銷釘 （Pin）連接需要定義一個軸對齊約束和一個平面匹配（對齊）約束或點對齊約束，這樣一個銷釘（Pin

87、）連接就有1個旋轉(zhuǎn)自由度和0個平移自由度，這意味著使用銷釘連接的元件可以相對于它所依附的元件旋轉(zhuǎn)，但不能在該元件上移動和移開。</p><p>　　元件放置對話框圖3.10（a） 元件放置對話框 圖3.10(b)</p><p>　　在一個機械裝置中，對某個元件進行“連接”前，應知道該元件與裝置中其他各元件間相對運動關系、放置約束關系和該元件的自由度（D

88、OF）。 </p><p>　　其中“連接”的意義在于：</p><p>　?。?）定義放置元件在裝配體（機械裝置）中的放置約束。</p><p>　　（2）限制主體之間的相對運動，減少系統(tǒng)可能的總自由度。</p><p>　　（3）定義一個元件在機械中可能具有的運動類型。</p><p>　　向裝配件中添加連接元

89、件與向裝配件中添加固定元件的相似之處為：</p><p>　?。?）兩種方法都使用Pro/E的裝配約束進行元件的放置。</p><p>　?。?）裝配件和子裝配件之間的關系相同。</p><p>　　向裝配件中添加連接元件與向裝配件中添加固定元件的不同之處為：</p><p>　?。?）向裝配件中添加連接元件時，定義的放置約束為不完全約束模型

90、，根據(jù)連接類型，允許元件以特定的方式運動。</p><p>　?。?）向裝配件中添加連接元件時，裝配約束創(chuàng)建定義連接的過程中，而不是整個放置定義時。</p><p>　?。?）向裝配件中添加連接元件時，要反轉(zhuǎn)元件方向，可以進行反向，而不要配對或?qū)R平面。</p><p>　?。?）向裝配件中添加連接元件時，可以向一個元件中增加多個連接。這就是在系統(tǒng)中可以閉合一個環(huán)的

91、方法。第一個連接用來放置元件，第二個連接認為是環(huán)連接。</p><p>　?。?）向裝配件中添加連接元件時，可將多個放置約束組合在一起來定義單個連接。例如，固定連接（剛性連接）允許在單一連接中將一組有效放置約束組合在一起。</p><p>　?。?）Pro/E將連接的信息保存在裝配文件中，這意味著父裝配件繼承了子裝配件中的連接。 </p>

92、;<p><b>　　連接類型：</b></p><p><b>　?。?）銷釘連接 </b></p><p>　　銷釘連接是最基本的連接類型，在這種類型的接頭中，連接元件可以繞著附著元件轉(zhuǎn)動，但不能相對于附著元件移動。銷接頭需要一個軸對齊約束，還需要一個平面匹配或?qū)R約束、或者點對齊約束以限制連接元件沿軸線的平移。</p&

93、gt;<p><b>　　（2） 圓柱連接</b></p><p>　　圓柱連接與銷接頭有些相似，在這種類型的接頭中，連接元件既可以繞著軸線相對于附著元件轉(zhuǎn)動，也可以沿著軸線相對于附著元件平移。圓柱接頭只需要一個軸對齊約束。</p><p><b>　?。?） 滑動連接</b></p><p>　　在這種類型

94、連接中，連接元件只能沿著軸線相對于附著元件移動?；瑒咏宇^需要一個軸對齊約束，還需要一個平面匹配或?qū)R約束以限制連接元件轉(zhuǎn)動。</p><p><b>　　（4） 平面連接</b></p><p>　　在這種類型的接頭中，連接元件既可以在一個平面內(nèi)相對于附著元件移動、也可以繞著垂直于該平面的軸線相對于附著元件轉(zhuǎn)動。平面接頭只需要一個平面匹配或?qū)R約束。</p>

95、;<p><b>　?。?） 球面連接</b></p><p>　　在這種類型的連接中，連接元件在約束點上可以沿任何方向相對于附著元件旋轉(zhuǎn)。球接頭只能是一個點對齊約束。</p><p><b>　　（6）軸承連接</b></p><p>　　軸承接頭是球接頭和滑動接頭的組合，在這種類型的接頭中，連接元件既可以

96、在約束點上沿著任何方向相對于附著元件旋轉(zhuǎn)也可以沿對齊的軸線移動。軸承接頭需要的約束是一個點與線（或軸）的對齊約束。</p><p><b>　?。?）剛性連接</b></p><p>　　它是在改變底層照顧體定義時將兩個元件粘接在一起。在這種類型的接頭中，連接元件和附著元件間沒有任何相對運動，它們構(gòu)成一個單一的主體。剛性接頭需要的約束是一個或多個約束。</p&g

97、t;<p><b>　?。?）焊接連接</b></p><p>　　焊接接頭是將兩個元件粘合在一起。在這種類型的接頭中，連接元件和附著元件間沒有任何相對運動。焊接接頭的約束只能是坐標系對齊約束。</p><p>　　具體的裝配步驟如下：</p><p>　?。?）新建組件類型的文件，進入零件模型裝配模式。選擇【文件】︱【新建】菜單

98、中命令或單擊工具欄新建按鈕，將出現(xiàn)【新建】對話框中選擇類型為組件，子類型為設計，單擊【確定】按鈕，即可進入零件裝配模式。</p><p>　?。?）打開要裝配的零件模型或組件。進入零件模型裝配模式，系統(tǒng)自動產(chǎn)生3個相互垂直的基準平面，分別為ASM-TOP、ASM-RIGHT、ASM-FRONT。選擇【插入】︱【元件】︱【裝配】菜單命令或單擊特征工具欄將元件添加到組件按鈕，系統(tǒng)彈出【打開】對話框，提示選擇要進行裝配

99、的零件模型或組件。</p><p>　　（3）裝配元件。選擇并打開一個元件后，在工作窗口的右側(cè)會出現(xiàn)如圖3.10所示的【元件放置】對話框，用來指定元件之間的裝配約束類型。</p><p>　　在【元件放置】對話框中，單擊按鈕，選擇合適的約束類型，根據(jù)約束類型的相應要求，在兩個元件上選擇對應的裝配參照，預覽無誤后單擊【確定】按鈕，即可完成兩個元件之間的裝配。</p><p

100、>　?。?）重復以上的操作，完成其他的裝配。</p><p>　　最終完成的裝配總圖3.11如圖所示：</p><p><b>　　圖3.11 （1）</b></p><p><b>　　圖3.11（2） </b></p><p><b>　　圖3.11（3）</b>&l

101、t;/p><p>　　第四章 臂架的動力分析</p><p>　　本章主要是分析起重機臂架的應力應變的情況。此次要分析的模型是在Pro/ENGINEER環(huán)境下建模的，我們采用Pro/MECHANICA進行有限元分析。</p><p>　　4.1 連接Pro/ENGINEER與Pro/MECHANICA</p><p>　　為了能夠在Pro

102、/ENGINEER環(huán)境下直接使用Pro/MECHANICA（集成模式），必須完成Pro/ENGINEER與Pro/MECHANICA的匹配工作。具體做法如下；</p><p>　　（1）切換到Pro/ENGINEER安裝根目錄下的bin目錄，運行此目錄下的ptcsetup.bat命令，進行Pro/ENGINEER的再安裝工作（此功能稱為Pro/ENGINEER的超安裝功能）。</p><p&g

103、t;　　（2）進行到配置Pro/ENGINEER命令步驟，選中Pro/ENGINEER命令，然后單擊Edit按鈕，進行編輯工作，彈出的編輯對話框中指定Pro/MECHANICA的安裝路徑。</p><p>　　這樣就完成了在Pro/ENGINEER中直接調(diào)用Pro/MECHANICA的設置工作。</p><p>　　4.2 使用Pro/MECHANICA的一般過程</p>

104、<p>　　Pro/MECHANICA是美國PTC(Parametric Technology Coporation ,參數(shù)技術(shù)公司)開發(fā)的有限元軟件。該軟件可以實現(xiàn)和Pro/ENGINEER的完全無縫集成。</p><p>　　同其他有限軟件相比，Pro/ENGINEER軟件可以完全實現(xiàn)幾何建模和有限元分析的集成。絕大部分有限元軟件的幾何建模功能比較弱，這些有限元軟件通常通過IGES格式或者STEP

105、格式進行數(shù)據(jù)交換，而這樣做最大的弊端在于容易造成數(shù)據(jù)的丟失，因此常常需要花費大量的時間與精力進行幾何模型的修補工作。使用Pro/MECHANICA恰好可以克服這一點，該軟件可以直接利用Pro/ENGINEE的幾何模型進行有限元分析。由于Pro/ENGINEE具有強大的參數(shù)化功能，那么在Pro/MECHANICA中就可以利用這種參數(shù)化工具的優(yōu)點，進行模型的靈敏度分析和優(yōu)化設計，具體地說，當模型的一個或多個參數(shù)在一定的范圍內(nèi)變化時，求解出滿

106、足一定設計目標（如質(zhì)量最小、應力最小等）的最佳化幾何形。</p><p>　　使用Pro/MECHANICA的一般過程：</p><p>　　建立幾何模型；在Pro/ENGINEER中創(chuàng)建幾何模型。</p><p>　　識別模型類型：將幾何模型由Pro/ENGINEER倒入Pro/MECHANICA中，此步需要用戶確定模型的類型，默認的模型類型是實體模型。</

107、p><p>　　設定模型的材料、約束和載荷。</p><p>　　設定模型的材料物性。在裝配件分析中，可以為不同的零件分配不同的材料屬性。在應力分析中，必需的材料特性是楊氏模量和泊松比。</p><p>　　為模擬模型在現(xiàn)實中的功能，必須設定模型約束。定義約束就是限制模型的自由度個數(shù)。</p><p>　　設定模型載荷（載荷種類有點載荷、邊載荷以

108、及面壓力載荷等）。</p><p>　　有限元網(wǎng)絡劃分：由Pro/MECHANICA中的AutoGEM(自動網(wǎng)絡劃分器)工具完成有限元網(wǎng)絡的自動劃分。</p><p>　　定義分析任務，運行分析：首先建立分析任務，然后Pro/MECHANICA進行錯誤檢查，進行計算，生成計算結(jié)果數(shù)據(jù)和計算過程信息。</p><p>　　根據(jù)設計變量計算較感興趣的項目。</p&

109、gt;<p>　　圖形顯示計算結(jié)果：可以顯示變形情況、應力分布以及模態(tài)振型等計算結(jié)果。</p><p>　　4.3 起重機臂架的應力分析</p><p><b>　　具體分析步驟如下：</b></p><p><b>　　步驟一：打開模型</b></p><p>　　啟動Pro/E

110、NGINEER Wildfire.</p><p>　　打開模型：如上圖3.8所示。</p><p>　　步驟二：進入Pro/MECHANICA</p><p>　?。?）在主菜單上選擇【應用程序】中的Mechanica。</p><p>　?。?）出現(xiàn)如圖對話框，單擊，系統(tǒng)進入Pro/MECHANICA環(huán)境。</p><