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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 目錄</b></p><p><b> 一,設(shè)計(jì)步奏</b></p><p><b> 二,門座起重機(jī)概述</b></p><p><b> 三,變幅機(jī)構(gòu)</b></p><p><b> 四,運(yùn)動(dòng)分析<
2、;/b></p><p><b> 五,設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p><b> 六,參考文獻(xiàn)</b></p><p><b> 一、設(shè)計(jì)步驟</b></p><p><b> 1、起重機(jī)械概述</b></p><p&g
3、t; 2、比較幾種變蝠機(jī)構(gòu),各自特點(diǎn)等</p><p> 3、四連桿式變幅機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析(解析表達(dá)式)</p><p> 4、用matlab軟件將吊點(diǎn)軌跡、水平分速度、變幅力矩等曲線繪出(能力強(qiáng)的同學(xué)可做加速度分析內(nèi)容——可加分)</p><p><b> 5、設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p><b>
4、; 6、參考文獻(xiàn)</b></p><p><b> 門座起重機(jī)概述 </b></p><p><b> 簡(jiǎn)史</b></p><p> 門座起重機(jī)是隨著港口事業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的1890年,第一次將幅度不可變的固定式可旋轉(zhuǎn)臂架型起重機(jī)裝在橫跨于窄碼頭上方的運(yùn)行式半門座上,成為早期的港用半門座起重機(jī)隨著碼
5、頭寬度的加大,門座和半門座起重機(jī)并列發(fā)展,并普遍采用俯仰臂架和水平變幅系統(tǒng)。第二次世界大戰(zhàn)后,港用門座起重機(jī)迅速發(fā)展為便于多臺(tái)起重機(jī)對(duì)同一條船進(jìn)行并列工作,普遍采用了轉(zhuǎn)動(dòng)部分與立柱體相連的轉(zhuǎn)柱式門座起重機(jī)(圖1[轉(zhuǎn)柱式門座起重機(jī)]),或轉(zhuǎn)動(dòng)部分通過大軸承與門座相連的滾動(dòng)軸承式支承回轉(zhuǎn)裝置,以減小轉(zhuǎn)動(dòng)部分的尾徑,并采用了減小碼頭掩蓋面(門座主體對(duì)地面的投影)的門座結(jié)構(gòu)。在發(fā)展過程中,門座起重機(jī)還逐步推廣應(yīng)用到作業(yè)條件與港口相近的船臺(tái)和水電
6、站工地等處。 </p><p><b> 2.分類</b></p><p> 按用途可分為3類:①裝卸用門座起重機(jī):主要用于港口和露天堆料場(chǎng),用抓斗或吊鉤裝卸。起重量一般不超過25噸,不隨幅度變化。工作速度較高,故生產(chǎn)率常是重要指標(biāo)。②造船用門座起重機(jī):主要用于船臺(tái)、浮船塢和艤裝現(xiàn)場(chǎng),進(jìn)行船體拼接、設(shè)備艤裝等吊裝工作,用吊鉤作為吊具。最大起重量達(dá)300噸,幅度大時(shí)
7、起重量相應(yīng)減小。有多檔起升速度,吊重輕時(shí)可提高起升速度。有些工作機(jī)構(gòu)還備有微動(dòng)裝置,以滿足安裝要求。門座高度大者,可適應(yīng)大起升高度和大幅度作業(yè)的要求,但工作速度較低,作業(yè)生產(chǎn)率不高。③建筑安裝用門座起重機(jī):主要用在水電站進(jìn)行大壩澆灌、設(shè)備和預(yù)制件吊裝等,一般用吊鉤。起重量和工作速度一般介于前兩類起重機(jī)之間。它具有整機(jī)裝拆運(yùn)輸性好、吊具下放深度大、能較好地適應(yīng)臨時(shí)性工作和棧橋上工作等的特點(diǎn)。 </p><p>&l
8、t;b> 組成</b></p><p> 門座起重機(jī)有起升、回轉(zhuǎn)、變幅和運(yùn)行機(jī)構(gòu),前3種機(jī)構(gòu)裝在轉(zhuǎn)動(dòng)部分上,每一周期內(nèi)都參加作業(yè)。轉(zhuǎn)動(dòng)部分上還裝有可俯仰的傾斜單臂架或組合臂架及司機(jī)室。運(yùn)行機(jī)構(gòu)裝在門座下部,用以調(diào)整起重機(jī)的工作位置帶斗門座起重機(jī)(圖2 [帶斗門座起重機(jī)])還裝有伸縮漏斗、帶式輸送機(jī)等附加設(shè)備,以提高門座起重機(jī)用抓斗裝卸散狀物料時(shí)的生產(chǎn)率。除電氣保護(hù)裝置外,還裝有起重量或起重力
9、矩限制器、起重機(jī)夾軌器等安全裝置。 </p><p><b> 系統(tǒng)</b></p><p> 門座起重機(jī)大多采用水平變幅系統(tǒng)。①重物和臂架系統(tǒng)各自的重心在變幅過程中幾乎無垂直位移。其方法之一是靠增設(shè)活動(dòng)平衡重來平衡臂架系統(tǒng)俯仰時(shí)的合成重心的升降變化這種方法布置較方便,工作也較可靠,應(yīng)用廣泛。方法之二是靠臂架系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)特性來保證變幅時(shí)合成重心的移動(dòng)軌跡接近水平線,
10、無活動(dòng)平衡重。②所吊重物在變幅過程中沿著近于水平線的軌跡移動(dòng),可采用補(bǔ)償法和組合臂架法。補(bǔ)償法是通過特種儲(chǔ)繩系統(tǒng)在變幅過程中自動(dòng)收放相應(yīng)起升繩,以補(bǔ)償臂架升降造成的吊具垂直位移。組合臂架法是依靠組合臂架的機(jī)構(gòu)特性保證臂端在變幅過程中接近水平移動(dòng)。兩種方法都得到廣泛應(yīng)用。 </p><p><b> 變幅機(jī)構(gòu)</b></p><p> 變幅機(jī)構(gòu)的類型及特點(diǎn)</
11、p><p> 變幅機(jī)構(gòu)是用來實(shí)現(xiàn)臂架俯仰,以改變工作幅度的機(jī)構(gòu)。它主要有兩個(gè)方面的作用:一是在滿足起重機(jī)工作穩(wěn)定性的條件下,改變幅度,以調(diào)整起重機(jī)有效起重量或調(diào)整取物裝置工作位置;二是在起重量的最大幅度與最小幅度之間運(yùn)移貨物,以擴(kuò)大起重機(jī)的作業(yè)范圍。港口裝卸用門座起重機(jī)變幅機(jī)構(gòu)的作用主要是指后者,它與其他機(jī)構(gòu)聯(lián)合作業(yè),實(shí)現(xiàn)貨物的運(yùn)移。</p><p> 1.變幅機(jī)構(gòu)根據(jù)變幅方法可分為兩種基
12、本形式:運(yùn)行小車式和擺動(dòng)臂架式。</p><p> 運(yùn)行小車式變幅機(jī)構(gòu)用于小型固定式旋轉(zhuǎn)起重機(jī),作為制造和修理車間的小型起重機(jī)設(shè)備,在港口裝卸作業(yè)中很少采用。擺動(dòng)臂架式變幅機(jī)構(gòu),幅度的改變是靠擺動(dòng)臂來實(shí)現(xiàn)的。港口門座起重機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)幾乎全屬此類。擺動(dòng)臂架式變幅機(jī)構(gòu)主要由擺動(dòng)臂架、驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置、制動(dòng)裝置所組成。此外,還有操縱設(shè)備、安全裝置等。</p><p> 2.根據(jù)變幅機(jī)構(gòu)的工
13、作性質(zhì)有可分為非工作性變幅機(jī)構(gòu)和工作性變幅機(jī)構(gòu)。非工作性變幅機(jī)構(gòu)只是用來調(diào)整幅度,在裝卸作業(yè)中,幅度不變。</p><p> 工作性幅度機(jī)構(gòu)在裝卸作業(yè)時(shí),通過改變幅度來運(yùn)移貨物,以擴(kuò)大起重機(jī)的服務(wù)面積和提高工作機(jī)動(dòng)性。港口起重機(jī)為提高裝卸效率,要求變幅機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)工作性變幅。其特征是:這種變幅是在帶載條件下進(jìn)行的,變幅頻繁,變幅過程成為起重機(jī)每一個(gè)工作循環(huán)的主要工序之一,變幅速度對(duì)裝卸生產(chǎn)率有直接的影響,故在這
14、類變幅機(jī)構(gòu)中,一般都應(yīng)采用較高的變幅速度,以提高裝卸生產(chǎn)率。</p><p> 2、對(duì)工作性變幅機(jī)構(gòu)的要求</p><p> 為了適應(yīng)工作性變幅的需要,變幅機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足下面兩點(diǎn)要求:</p><p><b> 1.載重水平位移</b></p><p> 使載重在變幅過程中沿水平線或接近于水平線的軌跡移動(dòng)。</
15、p><p><b> 2.臂架自重平衡</b></p><p> 使臂架系統(tǒng)的總重心高度在變幅過程中保持不變或變化很小。</p><p> 3、載重水平位移的補(bǔ)償原理</p><p> 為使載重在變幅過程中沿水平線或近似水平線移動(dòng),可以采用多種形式來達(dá)到,但基本上可以歸納為兩種類型:起升繩補(bǔ)償法和組合臂架法。常用的組
16、合臂架法。</p><p> 組合臂架法的基本原理是:采用組合式臂架,依靠組合臂架端點(diǎn)在變幅過程中,沿水平或接近水平線的軌跡移動(dòng),從而使載重在變幅過程中的高度不變或變化很小。</p><p> 組合臂架法最常見的有兩種:剛性拉桿式組合臂架和撓性拉索帶曲線形象鼻架式組合臂架。港口裝卸生產(chǎn)使用的門座起重機(jī)大多采用剛性拉桿式組合臂架——四連桿機(jī)構(gòu)。</p><p>
17、 圖3-1 剛性拉桿的組合臂架補(bǔ)償原理</p><p> 圖3-1所示為采用剛性拉桿式組合臂架來使載重水平變幅的補(bǔ)償原理圖。組合臂架是由主臂架、直線型象鼻架和剛性拉桿三部分組成的。連同機(jī)架ea一起考慮,組合臂架實(shí)際上構(gòu)成一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)。其補(bǔ)償原理是:當(dāng)臂架擺動(dòng)時(shí),象鼻架端部滑輪的軌跡是一個(gè)雙葉曲線,如果臂架系統(tǒng)的尺寸和支點(diǎn)e、a的位置選擇適宜,則在雙葉曲線中相當(dāng)于起重機(jī)有效工作幅度的ef部分,接近一水平線。因此
18、,臂架端點(diǎn)在變幅過程中,接近于水平線移動(dòng)。此時(shí),如果起升繩平行于主臂架(或剛性拉桿)布置,則在變幅過程中,起升繩的各部分長(zhǎng)度均不發(fā)生變化,從而實(shí)現(xiàn)載重接近于水平線移動(dòng)。</p><p> 這種方案的主要優(yōu)點(diǎn)是:臂架下的工作空間較大,鋼絲繩的懸掛長(zhǎng)度不變,貨載擺動(dòng)現(xiàn)象減小。其缺點(diǎn)是:臂架為葙型結(jié)構(gòu),自重較重,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,迎風(fēng)面積也較大,在變幅過程中,臂架難以沿嚴(yán)格的水平線變幅。</p><p&g
19、t; 4、臂架自重平衡的補(bǔ)償原理</p><p> 利用臂架的俯仰來改變幅度時(shí),臂架系統(tǒng)重心的高度也在不斷的變化,為了使臂架系統(tǒng)的重心盡可能不發(fā)生升降現(xiàn)象,以免由于重心升降時(shí)需要做功而引起變幅機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)功率的增大,可以采用多種構(gòu)造形式來達(dá)到。在這里只向大家介紹港口普遍采用的利用活配重使臂架系統(tǒng)合成重心位置在變幅過程中,接近于水平線的軌跡移動(dòng)的方案。</p><p> 圖3-2 杠桿-活
20、配重法臂架平衡系統(tǒng)工作原理圖</p><p> 圖3-2所示為利用桿杠活配重法來獲得臂架自重平衡的工作原理簡(jiǎn)圖。活配重與臂架分離,繞各自鉸軸擺動(dòng),采用杠桿連接使之組成非平行四邊形的四桿機(jī)構(gòu)。這種平衡法的基本原理為:不再是保持臂架和配重的合成重心位置不變,而是根據(jù)變幅過程中,臂架位能的增加(或減少)值等于活配重位能相應(yīng)地減少(或增加)值,使臂架系統(tǒng)在各個(gè)變幅位置保持總位能不變。</p><p&
21、gt; 這種方案與尾重法相比較,在臂架擺動(dòng)角度相同的條件下:活配重?cái)[動(dòng)角度顯著增大,從而增大了活配重的升降高度,以至于減輕了活配重的重量。同時(shí)它把臂架系統(tǒng)分成臂架與配重兩部分,配重被移到起重機(jī)旋轉(zhuǎn)中心線較遠(yuǎn)的地方,兩者用杠桿聯(lián)系起來,由于杠桿的放大原理,使配重重量大大地減輕,并可充分發(fā)揮配重對(duì)起重機(jī)穩(wěn)定性的作用,它在總體布置上,要比尾重法方便得多。但是這種平衡方案不能做到臂架系統(tǒng)的完全平衡。只要把四桿機(jī)構(gòu)的尺寸和配重的重量選得合適,可
22、以使誤差縮減到很小的程度,安全能滿足對(duì)臂架平衡系統(tǒng)提出的要求。</p><p> 由于這種方案優(yōu)點(diǎn)較多,因此,目前應(yīng)用最普遍,門座起重機(jī)基本上都采用此種平衡方法。</p><p> 5、變幅機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)形式</p><p> 為使臂架繞其鉸軸擺動(dòng)來改變起吊貨物的位置,就必須有一套專門的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。根據(jù)變幅機(jī)構(gòu)工作性質(zhì)和要求不同,出現(xiàn)了多種傳動(dòng)機(jī)構(gòu),如齒條、螺桿螺母
23、、液壓等。</p><p> 一、螺桿螺母變幅驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)</p><p> 圖3-3 螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)變幅機(jī)構(gòu)筒圖</p><p> 1.電動(dòng)機(jī);2-減速器;3-轉(zhuǎn)動(dòng)的螺母;4-不轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿;</p><p> 5-臂架;6-轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿;7-不轉(zhuǎn)動(dòng)的螺母</p><p> 圖3-3為螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)變幅機(jī)構(gòu)筒圖。這種傳
24、動(dòng)方案的主要優(yōu)點(diǎn)是:由于螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)本身具有很大的傳動(dòng)比,因而使整個(gè)傳動(dòng)裝置緊湊、重量輕、變幅平穩(wěn)無沖擊。主要缺點(diǎn)是:效率低,非密封條件下工作或潤(rùn)滑不良時(shí),磨損快,螺母的螺紋磨損后不易檢查。如果沒有可靠的安全保護(hù)裝置,臂架也有超程墜落的危瞼。</p><p> 近來出現(xiàn)的滾珠螺桿(見圖3-4)能夠克服上述的這些缺點(diǎn)。這是一種有前途的變幅傳動(dòng)方式。但由于制造工藝復(fù)雜,還沒有廣泛采用。</p><
25、;p><b> 圖3-4 滾動(dòng)螺桿</b></p><p> 1-支座;2-鍵槽;3-螺桿;4-滾珠;</p><p> 5-驅(qū)動(dòng)齒輪;6-軸承;7-螺母</p><p> 二、齒條變幅驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)</p><p> 圖3-5為齒條傳動(dòng)的變幅機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。臂架直接由齒條推動(dòng),齒條則由裝設(shè)在機(jī)器房頂上的電動(dòng)機(jī)通過一
26、個(gè)封閉式的三級(jí)圓柱齒輪減速器減速后,帶動(dòng)一個(gè)小齒輪,由小齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒條做直線運(yùn)動(dòng),從而推動(dòng)臂架繞其軸心擺動(dòng)。對(duì)于較大型的起重機(jī),齒條常制成針齒的形狀,以便制造和維修工作。</p><p> 圖3-5 齒條傳動(dòng)的變幅機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)圖</p><p> 1-電動(dòng)機(jī);2-液壓推桿制動(dòng)器;3-圓柱齒輪減速器;</p><p> 4-齒型連軸節(jié);5-齒條</p
27、><p> 因?yàn)樵谧兎鶗r(shí)振動(dòng)和沖擊都較大,所以在齒條頭部裝設(shè)橡膠緩沖裝置或液壓緩沖裝置。另外,為了避免由于齒條超程而使臂架脫落,確保變幅機(jī)構(gòu)安全工作,齒條在變幅有效區(qū)段內(nèi)兩端都設(shè)有行程開關(guān)。</p><p> 這種傳動(dòng)方式的主要優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)緊湊,重量輕,可以雙向受力,效率高。缺點(diǎn)是:因?yàn)榇嬖邶X間間隙,起、制動(dòng)時(shí)有沖擊;齒條傳動(dòng)是開式傳動(dòng),工作條件差,所以齒面易磨損。</p>
28、<p> 這種傳動(dòng)方式由于可以在效率較高的前提下,獲得相當(dāng)緊湊的結(jié)構(gòu),因而,在工作性變幅機(jī)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用。</p><p> 四連桿組合臂架各桿件尺寸的確定</p><p> 首先假定在三個(gè)幅度時(shí),吊鉤的位置均在同一水平線上 如下圖</p><p> 求取臂梁長(zhǎng)度a及象鼻架前段長(zhǎng)度d</p><p> 按上圖,可列出方
29、程組:</p><p><b> (1)</b></p><p> 其中Rmax=22.2,Rmin=5.7,H=11.2</p><p> 根據(jù)經(jīng)驗(yàn),角度選取范圍為,</p><p> 考慮到為獲得比較均勻的變幅速度并使載荷對(duì)臂架下鉸點(diǎn)的力矩較小,應(yīng)取較小值:取較大值。為了縮短a和d的長(zhǎng)度以減輕臂架系統(tǒng)重量,有
30、時(shí)使取較大值;取較大值。</p><p> 由方程組(1)解出:</p><p><b> ?。?)</b></p><p><b> (3)</b></p><p> 定出拉桿鉸點(diǎn)O1,即定出A和B的值;A=(0.25~0.4)a,B=(0.15~0.3)a,對(duì)于碼頭作業(yè)的門座起重機(jī),A取較
31、大值,B取較小值,這里取A=0.4a,B=0.15a。</p><p><b> 可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取</b></p><p><b> 這里取 R=18</b></p><p> 這樣根據(jù)圖又可列出方程組</p><p><b> ?。?)</b></p><
32、;p> 方程組的右邊均為已知的,所以可設(shè):</p><p> 代入方程組(4),可解得:</p><p><b> (6)</b></p><p><b> (7)</b></p><p> 其中 M=E1^2-E2^2+F1^2-F2^2</p><p>
33、 N=E2^2-E3^2+F2^2-F3^2</p><p> 這樣就可以算出a、c、d、及值。</p><p> 把變幅范圍分為6~10個(gè)位置。根據(jù)求出的尺寸檢驗(yàn)變幅性能,并進(jìn)行局部修改。</p><p> ,吊鉤水平位移差值,一般要求;</p><p> 水平位移曲線的斜率。亦即由載荷引起對(duì)臂架下鉸點(diǎn)的力矩要求盡量?。?lt;/p
34、><p> 臂架等角速旋轉(zhuǎn)時(shí),象鼻架斷點(diǎn)的水平移動(dòng)速度不能相差太大,一般要求如水平速度相差懸殊,則會(huì)招致物品劇烈擺動(dòng)。</p><p> 經(jīng)多次選擇和查閱資料可得出四連桿組合臂架系統(tǒng)的尺寸及性能參數(shù)。見下表;</p><p> 剛性四連桿變幅機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析</p><p> 機(jī)械運(yùn)動(dòng)分析的目的和方法 </p><p&g
35、t; 所謂機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析,就是根據(jù)原動(dòng)件的已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律,求該機(jī)構(gòu)其他構(gòu)件某些點(diǎn)的位移,軌跡,速度和加速度,以及這些構(gòu)件的角位移,加速度和角加速度。上述內(nèi)容,無論是對(duì)于設(shè)計(jì)新的構(gòu)件,還是了解現(xiàn)有機(jī)械的運(yùn)動(dòng)性能,都是十分重要的。</p><p> 例如,通過對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行位移或軌跡的分析,可以確定某些構(gòu)件在運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的空間;判斷當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)各構(gòu)件之間是否會(huì)互相干涉;確定機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件的行程;考察構(gòu)件上某一點(diǎn)能否實(shí)現(xiàn)預(yù)定
36、的位置或軌跡要求等。</p><p> 通過對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度分析,可以了解從動(dòng)件速度變化規(guī)律能否滿足工作要求。例如,就牛頭刨床來講,要求刨刀在工作行程中應(yīng)該接近于等速運(yùn)動(dòng),而空回行程的速度則應(yīng)高于工作行程時(shí)的速度,因?yàn)檫@樣才既能提高加工質(zhì)量,延長(zhǎng)刀具壽命,又能提高功效。那么所設(shè)計(jì)的刨床能否滿足這種要求呢?這就要對(duì)它進(jìn)行速度分析。</p><p> 其次,由于功率是速度和力的乘積,所以在功
37、率已知的條件下,通過速度分析還可以了解機(jī)構(gòu)的受力情況。</p><p> 此外,機(jī)構(gòu)的速度分析還是進(jìn)行加速度分析的必要前提。</p><p> 通過對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行加速度分析,可以確定各構(gòu)件及構(gòu)件上某點(diǎn)的加速度,了解機(jī)構(gòu)加速度的變化規(guī)律 。這是計(jì)算構(gòu)件性能和研究出機(jī)械動(dòng)力性能的必要前提。</p><p> 下面介紹幾種分析的方法,主要有圖解法和解析法。圖解法的特點(diǎn)
38、是形象直觀,對(duì)于平面機(jī)構(gòu)來說,一般比較簡(jiǎn)單。但精度不高,而且就機(jī)構(gòu)的一系列位置進(jìn)行分析時(shí),需要反復(fù)作圖,也相當(dāng)繁復(fù)。而解析法的特點(diǎn)是把機(jī)構(gòu)中已知的尺寸參數(shù)和運(yùn)動(dòng)變量與未知的運(yùn)動(dòng)變量之間的關(guān)系用數(shù)學(xué)式表達(dá)出來,然后求解。因此解析式一旦列出,則機(jī)構(gòu)在各位置時(shí)的運(yùn)動(dòng)變量的計(jì)算就很便捷了,而且可獲得很多的計(jì)算精度,同時(shí)還可把機(jī)構(gòu)分析問題和機(jī)構(gòu)綜合問題聯(lián)系起來,便于進(jìn)行更深入的研究。其缺點(diǎn)是不像圖解法那樣形象直觀,而且計(jì)算式有時(shí)比較復(fù)雜,計(jì)算工作
39、量可能很大。</p><p><b> 圖解法</b></p><p><b> 1、軌跡分析</b></p><p> 根據(jù)已知條件將機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程均分為20等份,即分為20個(gè)不同階段,將多個(gè)階段機(jī)構(gòu)輸出點(diǎn)的位置繪出,用平滑的曲線將其連接即可得到點(diǎn)的軌跡,圖解法的分析過程及結(jié)果見大圖1</p><
40、;p><b> 2速度分析</b></p><p> 利用瞬心法可方便快捷地求出輸出點(diǎn)的速度。如下圖,P、P'點(diǎn)即為機(jī)構(gòu)在變幅最大和最小處的速度瞬心,各點(diǎn)的速度均可直觀在圖中看出</p><p> 3、利用matlab進(jìn)行四桿變幅機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)分析</p><p> 1、變幅機(jī)構(gòu)象鼻梁前端軌跡方程</p>
41、<p> O點(diǎn)為直角坐標(biāo)原點(diǎn),圖中,X1為OB之間的長(zhǎng)度,X2-臂架OD的長(zhǎng)度,X3-CD的長(zhǎng)度,X5-B點(diǎn)Y坐標(biāo),X6-B點(diǎn)的X坐標(biāo),X7-BD的距離,X8-DM點(diǎn)之間的距離,-臂架OD的擺角,-OB與X軸的夾角,-象鼻梁前后臂之間的夾角。</p><p> 象鼻梁M點(diǎn)的軌跡關(guān)系式</p><p><b> 如圖得</b></p>&l
42、t;p> 其中X2,X4,X5,X6,E,F,G為已知條件</p><p><b> 1。</b></p><p> X7可根據(jù)余弦定理求出</p><p><b> 在中有</b></p><p><b> 式中 </b></p><p&g
43、t;<b> 在中可得</b></p><p><b> 在中,根據(jù)正弦定理</b></p><p><b> 所以</b></p><p> 為OD桿與Y軸的夾角</p><p><b> 所以</b></p><p>
44、 臂架最大 最小擺角計(jì)算公式;即擺角的取值范圍當(dāng)結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后,就要確定擺角的取值范圍了,可用解析法,求得擺角在最大幅度Rmax,和最小幅度Rmin時(shí)的值</p><p><b> 如圖可得</b></p><p> 當(dāng)擺角在最大幅度是Rmax時(shí),Y=H,即可通過等式</p><p> 式中可用的表達(dá)式表達(dá)出來,這樣就可求出43<
45、;/p><p> 同理可求出當(dāng)在最小幅度Rmin時(shí),77 </p><p> 計(jì)算到此,未知數(shù)的范圍已給出,利用matlab編程就可得到象鼻梁M點(diǎn)的軌跡圖</p><p> 象鼻梁M點(diǎn)軌跡曲線繪制的matlab程序及軌跡圖 </p><p> 在求得臂架擺角之后 在臂架擺角的行程內(nèi),以擺角為自變量,即可計(jì)算出象鼻梁頭部M點(diǎn)的X,Y值并繪制
46、成曲線??上葘⒂?jì)算公式編制成子程序M文件,再在主程序中調(diào)用程序進(jìn)行計(jì)算并繪制曲線</p><p> 以下是matlab程序文件及輸出點(diǎn)M的軌跡曲線圖</p><p><b> 軌跡程序 </b></p><p> alpha=[43:0.01:77]*pi/180;</p><p><b> x2=22
47、.2;</b></p><p><b> E=2.88;</b></p><p><b> F=8.2;</b></p><p><b> G=0.35;</b></p><p> x3=sqrt(E.*E+G.*G);</p><p&g
48、t;<b> x4=17.8;</b></p><p><b> x5=6.5;</b></p><p><b> x6=3.8;</b></p><p> x1=sqrt(x5.*x5+x6.*x6);</p><p> theta=atan(x5/x6);<
49、/p><p> beta=pi-theta-alpha;</p><p> x7=sqrt(x1.*x1+x2.*x2-2.*x1.*x2.*cos(beta));</p><p> x8=sqrt(F.*F+G.*G);</p><p> phi1=atan(E/G)+atan(F/G);</p><p> p
50、hi2=acos((x3.*x3+x7.*x7-x4.*x4)./(2.*x3.*x7));</p><p> phi3=asin((x1./x7).*sin(beta));</p><p> phi4=pi/2-alpha;</p><p> phi=2.*pi-phi1-phi2-phi3-phi4;</p><p> x=x2.
51、*cos(alpha)+x8.*sin(phi)+2.5;</p><p> y=x2.*sin(alpha)-x8.*cos(phi);</p><p><b> plot(x,y)</b></p><p> 變幅機(jī)構(gòu)象鼻梁前端速度分析</p><p> 象鼻梁M點(diǎn)速度的表達(dá)式</p><p
52、><b> 簡(jiǎn)圖如下</b></p><p> 圖中,與OB之間的夾角;——BC與CD之間的夾角;</p><p> ——PC與PD之間的夾角;a——PC與CM之間的夾角</p><p> b ——DC與CM之間的夾角;C——PC與PM之間的夾角</p><p> d——CM與MD之間的夾角;P C B
53、共線 ; P D O 共線</p><p> X9——OP之間的距離 X10——PD之間的距離</p><p> X11——PC之間的距離 X12——PB之間的距離</p><p> X13——PC之間的距離 </p><p><b> 在中,根據(jù)正弦定理</b></p><p>
54、 其中 OP=X9 BO=X1</p><p> 在BCD中 根據(jù)余弦定理</p><p><b> 2.</b></p><p> 在POB中,有正弦定理</p><p> 在PCM中 余弦定理</p><p> 這樣就求出了瞬心P的位置</p><p>
55、 即P點(diǎn)X坐標(biāo)為OPcos=X9cos</p><p> Y坐標(biāo)為OPsin=X9sin</p><p> 根據(jù)X2*w=X10*w1</p><p> 所以 v=X13*w1</p><p> 水平分速度V1=v*cos()</p><p> 下面即為M點(diǎn)速度瞬心及速度的M文件及圖形</p>
56、<p> alpha=[43:0.01:77]*pi/180;</p><p><b> x2=22.2;</b></p><p><b> E=2.88;</b></p><p><b> F=8.2;</b></p><p><b> G=0.
57、35;</b></p><p> x3=2.9012;</p><p><b> x4=17.8;</b></p><p><b> x5=6.5;</b></p><p><b> x6=3.8;</b></p><p> x1=
58、7.5293;</p><p> x8=8.2075;</p><p> theta=atan(x5/x6);</p><p> beta=pi-theta-alpha;</p><p> x7=sqrt(x1.*x1+x2.*x2-2.*x1.*x2.*cos(beta));</p><p> phi1=a
59、tan(E/G)+tan(F/G);</p><p> phi2=acos((x3.*x3+x7.*x7-x4.*x4)./(2.*x4.*x3));</p><p> phi3=asin((x1.*sin(beta))./x7);</p><p> phi4=pi/2-alpha;</p><p> phi=2.*pi-phi1-p
60、hi2-phi3-phi4;</p><p> x=x2.*cos(alpha)+x8.*sin(phi);</p><p> y=x2.*sin(alpha)+x8.*cos(phi);</p><p> beta2=acos((x4.*x4+x3.*x3-x7.*x7)./(2.*x4.*x3);</p><p> beta1=2
61、.*pi-beta-beta2-phi2-phi3;</p><p> beta3=pi-beta1-beta;</p><p> x9=(x1.*sin(beta1))./sin(beta3);</p><p> x10=x9-x2;</p><p> x12=(x1.*sin(beta))./(sin(beta3));</p
62、><p> x11=x12-x4;</p><p> b=atan(G/E);</p><p> d=atan(G/F);</p><p> a-pi-b-beta2;</p><p> x13=sqrt(x11.*x11+(E+F)^2-2.*x11.*(E+F).*cos(a));</p>&l
63、t;p> w1=(x2.*w)./x10;</p><p><b> w=1;</b></p><p> v=x13.*w1;</p><p> m=x9.*cos(alpha);</p><p> n=x9.*sin(alpha);</p><p><b> plot
64、(m,n)</b></p><p><b> 速度</b></p><p> alpha=[43:0.01:77]*pi/180;</p><p><b> x2=22.2;</b></p><p><b> E=2.88;</b></p>&
65、lt;p><b> F=8.2;</b></p><p><b> G=0.35;</b></p><p> x3=2.9012;</p><p><b> x4=17.8;</b></p><p><b> x5=6.5;</b><
66、/p><p><b> x6=3.8;</b></p><p> x1=7.5293;</p><p> x8=8.2075;</p><p> theta=atan(x5/x6);</p><p> beta=pi-theta-alpha;</p><p> x7
67、=sqrt(x1.*x1+x2.*x2-2.*x1.*x2.*cos(beta));</p><p> phi1=atan(E/G)+tan(F/G);</p><p> phi2=acos((x3.*x3+x7.*x7-x4.*x4)./(2.*x4.*x3));</p><p> phi3=asin((x1.*sin(beta))./x7);</p&
68、gt;<p> phi4=pi/2-alpha;</p><p> phi=2.*pi-phi1-phi2-phi3-phi4;</p><p> x=x2.*cos(alpha)+x8.*sin(phi);</p><p> y=x2.*sin(alpha)+x8.*cos(phi);</p><p> beta2=
69、acos((x4.*x4+x3.*x3-x7.*x7)./(2.*x4.*x3));</p><p> beta1=2.*pi-beta-beta2-phi2-phi3;</p><p> beta3=pi-beta1-beta;</p><p> x9=(x1.*sin(beta1))./sin(beta3);</p><p> x
70、10=x9-x2;</p><p> x12=(x1.*sin(beta))./(sin(beta3));</p><p> x11=x12-x4;</p><p> b=atan(G/E);</p><p> d=atan(G/F);</p><p> a=pi-b-beta2;</p>&l
71、t;p> x13=sqrt(x11.*x11+(E+F)^2-2.*x11.*(E+F).*cos(a));</p><p><b> w=1;</b></p><p> w1=(x2.*w)./x10;</p><p> v=x13.*w1;</p><p> t=alpha./w;</p>
72、<p><b> Plot(t,v)</b></p><p><b> 設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p> 為期三個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束,在這三個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)中有很多收獲,同時(shí)也存在不少的遺憾。</p><p> 收獲是因?yàn)閺倪@個(gè)課程設(shè)計(jì)中,我將書本上得知識(shí)重新復(fù)習(xí)了一遍,是自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)得以鞏固
73、,特別是工程優(yōu)化及matlab實(shí)現(xiàn)這門課程,以前沒有弄懂的問題也得到了解決,而matlab的應(yīng)用,編程也讓我基本了解了這個(gè)軟件的使用和注意事項(xiàng)。</p><p> 遺憾的就是還存在不少的問題和不足,像運(yùn)動(dòng)分析中的加速度分析沒有做出來。</p><p> 總之,一個(gè)課程設(shè)計(jì)的完成除了結(jié)果之外,還是有很多的東西值得我們?nèi)シ此既ソ梃b。</p><p> 在整個(gè)設(shè)計(jì)的
74、過程中得到了李克勤老師和劉小鵬老師的指導(dǎo)和同學(xué)們的熱情幫助,在此表示感謝!</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> 剛性四連桿變幅機(jī)構(gòu)的反求設(shè)計(jì)</p><p> 基于Matlab的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)仿真分析</p><p> 基于MATLAB的四桿變幅機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)分析</p>&l
75、t;p><b> 門座起重機(jī)設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 門座起重機(jī)專業(yè)知識(shí)</b></p><p><b> 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)</b></p><p> 起重機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)</p><p><b> 設(shè)計(jì)小結(jié)</b><
76、;/p><p> 為期三個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束,在這三個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)中有很多收獲,同時(shí)也存在不少的遺憾。</p><p> 收獲是因?yàn)閺倪@個(gè)課程設(shè)計(jì)中,我將書本上得知識(shí)重新復(fù)習(xí)了一遍,是自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)得以鞏固,特別是工程優(yōu)化及matlab實(shí)現(xiàn)這門課程,以前沒有弄懂的問題也得到了解決,而matlab的應(yīng)用,編程也讓我基本了解了這個(gè)軟件的使用和注意事項(xiàng)。</p><p&
77、gt; 遺憾的就是還存在不少的問題和不足,像運(yùn)動(dòng)分析中的加速度分析沒有做出來。</p><p> 總之,一個(gè)課程設(shè)計(jì)的完成除了結(jié)果之外,還是有很多的東西值得我們?nèi)シ此既ソ梃b。</p><p> 在整個(gè)設(shè)計(jì)的過程中得到了李克勤老師和劉小鵬老師的指導(dǎo)和同學(xué)們的熱情幫助,在此表示感謝!</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p&
78、gt;<p> 剛性四連桿變幅機(jī)構(gòu)的反求設(shè)計(jì)</p><p> 基于Matlab的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)仿真分析</p><p> 基于MATLAB的四桿變幅機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)分析</p><p><b> 門座起重機(jī)設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 門座起重機(jī)專業(yè)知識(shí)</b><
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