Excel软件在起重机副臂设计中的应用

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汽车起重机的主臂因受其 自身伸缩机构布置困难 、自重大等因素的影响，以及转场过程中，对汽车行驶灵活性的客观要求，其主臂长度受到很大限制，-般情况下主臂节数限制在5节内，主臂最大起升高度限制在50 ITI以下。为适应工程实际中对起重机大幅度 、高起升高度的要求 ，常采用在起重机主臂上增设副臂来解决。副臂作为主臂的补充和发展，有效地提高了起重机的工作幅度和起升高度。在作业工况中处于不可缺少的地位。

笔者采用 Excel电子表格计算法，对-个新设计的副臂结构进行计算，并结合有限元对虚拟样机的计算数据进行对比，验证了这种新方法的可行性。

2 计 算2.1 汽车起重机副臂计算按基本载荷的载荷组合 I计算1：以主臂仰角0 70。、副臂补偿角 0 15。、起重量 Q2.1 t时，即当副臂与水平地面夹角 55。时作为解析计算与有限元计算的工况。计算用到参数如下：弹性模量：E2.10E05 N/ram ，安全系数：n1.50，圆周率：丌3.14，重力加速度：g：9.80 m/s 。

主弦杆材 料：or 345.00 MPa，许 用应力：[ ] /n230 MPa，弦杆外径：D1511Tim。

单个 弦杆 面积：A 订(D - )/4590.62film ，弦杆内径：d143mm，偏载角度：036。。

起升载荷系数： 1.10，腹杆外径：D 28mm，腹杆内径：d224mm，自重载荷系数： ：：1.10。

单腹杆面积：A2订(Di-d；)/4163.36 ITIB ，钢丝绳与副臂中心线夹角 2.90。，A-A面离臂端滑轮距离：L7 438 BITI，副臂 自重 m0.48 t，副臂长度系数： 2.00，B-B面 y向间距：L2 220 mlTl(B面为副臂前端滑轮处)，B-B面 向间距：L 220 mm，副臂长度系数： ，0.50。

2.1.1 副臂强度校核按基本载荷的载荷组合 I对副臂危险面 A-A强度进行校核，采用 Excel电子表格计算 ，如表 1所列。

2.1.2 刚度校核按基本载荷的载荷组合 I对副臂刚度进行计算，采用 Excel电子表格计算，如表 2所列。

2.1.3 副臂欧拉临界力计算按基本载荷的载荷组合 I对副臂欧拉临界力进行计算，采用 Excel电子表格计算，如表3所列。

收稿日期：2013-06-20作者简介：许庆杰(1980-)，男，山东荷泽人 ，工程师，主要从事汽车起重机上装设计方面的工作。

· 89·应用与试验 2013年第4期(第26卷，总第126期)·杌械研究与应用 ·表 1 强度校核表2 刚度校核参数名称 符号 数值 公 式 单位 备注臂端许用挠度 o.7(丽L )轴向力汁算 P 1.10 Q[COS(0l-0)-sin卢]臂端挠度A-A面X向抗弯摸量 6.93E05A-A面 向回转半径 rx 292.981000gPL3. 3El12L1满足· 90·· 机械研究与应用 ·2013年第4期(第26卷，总第126期) 应用与试验续表3 欧拉临界力2.1.4 稳定性校核按基本载荷的载荷组合 I对副臂稳定性进行计算，采用 Excel电子表格计算 ，见表4。

表4 稳定性计算· 91·· 机械研究与应用 ·2013年第4期(第26卷，总第126期) 应用与试验式中：F2O为滚刀齿根圆角半径。

滚刀上与齿轮齿顶有效齿形起始点的啮合点至节线的高度 h；。 ：hi0 (P ～dsin /2)sin (11)式中：p为齿轮齿顶有效渐开线起始点曲率半径。

图7 滚齿后齿顶有效起始点的分析在实际生产中，h 应不小于 hj。 。即：h.o ≥ o (12)否则，齿轮齿顶有效渐开线起始点被切，这将影响滚切出的齿轮与其相配齿轮在啮合过程中的重叠系数，影响齿轮传动的平稳性。加工大变位齿轮用以上公式演算时，只要有-项不符合 ，就说明用该滚刀不能加工。

2.3 变位齿轮加工案例下面用上述 2.2中(2)滚齿时齿轮的顶隙，即△/>0.15～0.25 m为验证条件，判定用标准齿轮滚刀能否加工永登回转窑的-变位齿轮。

例：已知被加工齿轮参数：模数 m20；齿数 z164；变位系数 2.82；分度圆压力角 20；分度圆柱螺旋角 0。

被加工齿轮的参数 ：分度圆弧齿厚 StTb(，r/2x2tg OL)20(3.141 5/22.82x2xtg 20。)72.47；齿顶高 h 1；齿顶圆直径 d ：3 417.86；全齿高 h45；齿根圆直径 d 3 352.8。

标准齿轮滚刀的参数：模数 m20；法向齿形 20；齿顶高 ha0(h 1c)m(10.25)x2025；全齿高 ho a0 m25(h 1O.25)m50；滚刀中线齿厚 S。mz/220x164/21 640；齿顶圆角半径 r 0.3m0.3x206；齿根圆角半径 r 0.25m0.3x206。

从式(1)-(3)得知由标准滚刀滚加工出的齿轮分度圆弧齿厚 S。 叮T -S-9.67；齿根圆直径 d 3455.678；而需要加工的齿轮的分度圆弧齿厚 S72。

从式(3)-(5)得 △ 10 h 0.093 m故知 A<0.15～0.25 ITI。

通过以上验算可知，该标准齿轮滚刀加工出的这- 齿轮不满足被加工齿轮的规定要求。由此可确定由于变位系数太大，标准齿轮滚刀不能加工大变位系数的齿轮。

3 结 语通过上述做样板的方法，做出齿形样板，设计制作指状刀，可在镗床或滚齿机上加工大模数、高变位的齿轮。这为以后加工水泥行业大变位齿轮提供了参考。