抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化畢業(yè)設(shè)計論文

華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化目錄1緒論

………………

12

…………………

2抓

………………………

2抓抓

………………………………

23

……………

3

…………

4抓

………………

4數(shù)……………………

5抓

…………

5滑輪

………………………

73

……………………

88鋼

…………………

8

……………

9滑電減制聯(lián)驗

………………………………………………………………

1

姓名：董浩良

題目：抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化………………

4化……………………抓17設(shè)17約18優(yōu)196

………………………5

……………

7致謝8附錄

………………………………

附A（

………………

附B

（中文翻譯）……………

2

華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計抓斗結(jié)設(shè)與優(yōu)化（摘要）首先應(yīng)該對抓斗進(jìn)行設(shè)計計算，確定抓斗的各個參數(shù)，然后根據(jù)抓斗的型號、起重量和給定的起升高度、起升速度，確定起升機(jī)構(gòu)的布置方案，然后確定鋼絲繩的型號，選取合適的卷筒、滑輪直徑。根據(jù)設(shè)計計算選定減速器、電動機(jī)、制動器和聯(lián)軸器。根據(jù)設(shè)計計算的結(jié)果，繪制出抓斗部件圖和起升機(jī)構(gòu)總體裝配圖。對抓斗的優(yōu)化主要是通過MATLAB語言，將前面已經(jīng)設(shè)計好的抓斗參數(shù)轉(zhuǎn)化為線性方程，這個過程和其它調(diào)式程序一樣，主要包括這樣幾個步驟：編輯.編譯.連接以及執(zhí)行和調(diào)試。利軟件可以求解線性規(guī)劃、無約束規(guī)劃、二次規(guī)劃和有約束非線性規(guī)劃等優(yōu)化設(shè)計問題該件編程工作量小初參數(shù)輸入簡單符工設(shè)計語言有很大的優(yōu)越性通給出的優(yōu)化實例可以看出應(yīng)該軟件求解機(jī)械優(yōu)化設(shè)計問題非常方便。主要詞匯：抓斗.優(yōu)化.參數(shù).程序3

姓名：董浩良

題目：抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化andforthegrabofstructural（AbstractFirstonthecalculationtodefinitegrabeachparameter,tothetheliftingcapacityliftshighlydeterminedliftstheschemeofthesteelmodel,appropriatereel,thepulleydiameter.Accordingdesigndesignationreductionshaftthedesigndrawsuppartliftstheoveralldrawing.grabmainlythroughMATLABfrontalreadywillthegrabparameterasthelinearthisprocessothermodeweresame,mainlyincludedseveralwellasMaysolvelinearthenon-restraintplan,twoplansusingtheMATLABhasoptimizedquestionsonnonlinearprogramming.Thisinputistoengineeringverysuperiority.Throughoptimizedexamplewhichgivesmaythemachinerysoftwaretooptimizetoextremelyconvenient.MainOptimization.

Parameter.4

華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計1論隨著社會的日益發(fā)展，一些強(qiáng)度較大的體力勞動逐漸被機(jī)械生產(chǎn)所替代，起重機(jī)則是其中運用較廣泛的機(jī)械，它對減輕勞動強(qiáng)度，節(jié)省人力，降低建設(shè)成本，提高施工質(zhì)量，加快建設(shè)速度，實現(xiàn)工程施工機(jī)械化起著十分重要的作用。抓斗是起重機(jī)上十分重要部件，它是用來裝卸物料的裝置，而抓斗的重量，形狀，大小也將對取物能力有著重要影響，這里也將會對它進(jìn)行優(yōu)化，使它的性能得到進(jìn)一步的提高。通過司機(jī)室那的操作，抓斗能進(jìn)行抓取和開卸動作，大大提高了工作效率，所以廣泛的運用于生產(chǎn)實踐中。在起重機(jī)中用以提升或下降貨物的機(jī)構(gòu)稱為起升機(jī)構(gòu)起升機(jī)構(gòu)是起重機(jī)中最重要最基本的機(jī)構(gòu)其工作的好壞直接影響整臺起重機(jī)的工作性能起升機(jī)構(gòu)一般由驅(qū)動裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、取物裝置和安全保護(hù)裝置等組成。驅(qū)動裝置包括電動機(jī)、聯(lián)軸器、制動器、減速器、卷筒等部件。此次設(shè)計主要是針對抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計、起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算和對抓斗的優(yōu)化，首先應(yīng)該對抓斗進(jìn)行設(shè)計計算，確定抓斗的各個參數(shù)，然后根據(jù)抓斗的型號、起重量和給定的起升高度起升速度確定起升機(jī)構(gòu)的布置方案然后確定鋼絲繩的型號選取合適的卷筒、滑輪直徑。根據(jù)設(shè)計計算選定減速器、電動機(jī)、制動器和聯(lián)軸器。根據(jù)設(shè)計計算的結(jié)果，繪制出抓斗部件圖和起升機(jī)構(gòu)總體裝配圖。對抓斗的優(yōu)化主要是通過MATLAB語言，將前面已經(jīng)設(shè)計好的抓斗參數(shù)轉(zhuǎn)化為線性方程，這個過程和其它調(diào)式程序一樣，主要包括這樣幾個步驟：編輯.編譯.連接以及執(zhí)行和調(diào)試。利軟件可以求解線性規(guī)劃、無約束規(guī)劃、二次規(guī)劃和有約束非線性規(guī)劃等優(yōu)化設(shè)計問題該件編程工作量小初參數(shù)輸入簡單符工設(shè)計語言有很大的優(yōu)越性通給出的優(yōu)化實例可以看出應(yīng)該軟件求解機(jī)械優(yōu)化設(shè)計問題非常方便。此次設(shè)計的主要目的是要通過對抓斗和起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算達(dá)到了解起重機(jī)設(shè)計的過程的目的，為以后參加工作，從事設(shè)計工作打下一個堅實的基礎(chǔ)。熟練掌握了的操作和利用MATLAB語言

進(jìn)行優(yōu)化。5

姓名：董浩良

題目：抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化2斗設(shè)計抓斗是起重機(jī)裝卸散料的一種取物裝置。主要用于大量散粒物品的裝卸工作，采用抓斗可免除繁重的人工勞動，提高勞動生產(chǎn)率。2斗型種為了便于設(shè)計和選用按抓取物料容（r<1.2t/m中型（r=1.2重型（r=2.0—2.6t/m重型（r>2.6t/m3根據(jù)抓斗的操作特,可以為單繩抓斗、雙繩抓斗、和馬達(dá)抓.其中雙繩抓斗發(fā)展較快，除常用長撐桿抓斗和多顎抓斗外，還有剪式抓斗、耙集式抓斗和鉗式抓斗等2.1.1選用長桿雙繩抓斗2.1.2繩抓斗簡雙繩抓斗開閉繩與支持繩用雙卷筒分別驅(qū)動以實現(xiàn)顎板開閉或起升下降只能用于專門的起升機(jī)構(gòu),能作為普通起重機(jī)的備用取物裝,結(jié)構(gòu)和操作簡單自重,對于多種物料適應(yīng)性強(qiáng),生產(chǎn)率高,是目前最典型和用的最廣泛的一種抓斗型式。長撐桿抓斗（圖）是抓斗的基本型式。由顎板、長承梁、下承梁、撐桿和閉合滑輪組組成。長撐桿抓斗對各類散料具有良好的適應(yīng)性，且重心低因而獲得廣泛的應(yīng)用。圖1長撐桿抓斗機(jī)構(gòu)圖2.2抓斗的力析雙繩抓斗在工作中其開閉繩張力，顎板刃口切入F和撐桿在鉸點上的推力Tc

，對6

華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計抓斗的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抓取性能有著重要的影響。圖2為開閉繩和支撐繩在抓斗作業(yè)過程中的變化情況，圖中為支撐繩拉力。(12空下

抓

取

起

升

空下圖2抓斗鋼絲繩張力變化根據(jù)圖2取開閉繩和支撐繩的拉力為總載荷的100%66%。2.3抓斗自的定抓斗自重既是抓斗產(chǎn)生抓取力矩的來源,又是保證抓斗具有一定強(qiáng)度和剛度抓斗自重可由下式確定：GQd式中：Q——抓斗起重額定起重量；k——抓斗自重系數(shù)，可由表1查出。

（1-1）表1-1

抓斗自重系數(shù)

k

散料容重

0.630.81.01.251.602.002.503.20（

t/m

）抓斗自重

0.4340.4290.4260.4200.4160.4100.4080.400k系數(shù)取散料容

1.0t/m

37

姓名：董浩良GkQ2.13td2.4抓斗自的配

題目：抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化抓斗自重是影響抓斗抓取能力是主要因素.自重越,抓取力越,但自重過大則引起功率無謂消耗起重機(jī)有效起重量降低和抓斗過載Gk?Gdi2式中G——抓斗各部分自重（tdi

d

（1-2）——抓斗自重分配系數(shù)，可由表1-2取。表1-2抓斗自重分配系數(shù)

鄂板0.45

上承梁0.21

下承梁0.18

撐桿0.16顎板自重：

G0.450.959d上承梁：下承梁：撐桿：

GGG

dd3d

2.130.447t0.180.3830.162.130.341t2.5顎板寬在設(shè)計抓斗時，抓斗的顎板寬度有增大的傾向，因為加大顎板寬度可以相應(yīng)地增大抓斗張開后的覆蓋面積,而在滿足抓斗充填量的前提下,相應(yīng)地減小了抓斗閉合時在物中的挖掘深度,使抓取阻力降低.顎板寬度B可由下式計算

（1-3）式——抓斗容積m3d

）d

t

（1-4）其中G—抓斗抓取量t

——散料容積k——顎板寬度系數(shù)，由《起重機(jī)設(shè)計手冊》表3-5-6選338

5華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計5d

Q52.13td

m

3顎板寬度

1.42

2.6抓斗最開抓斗的最大開度L由下式計算：Lm

（1-5）式抓斗最大開度系數(shù)，由文獻(xiàn)[1]表查k=2.3794Lm

1.9241m2.7抓斗的他何數(shù)按上述計算式算出顎板的寬度B和最大開L后，可導(dǎo)出抓斗的其他幾何參數(shù)。（）抓斗張開的覆面積B?2.018（）抓斗在抓取過中的平挖掘深度

2

V2.87dA（）抓斗挖掘深度數(shù)H1K0.1902Lk234（）抓斗顎板寬度B與最大開度之比

k2.01830.7382.8抓斗顎的面狀抓斗顎板側(cè)面積為F

VdB

（1-6）式中——給定的抓斗容積md

通常用作圖法確定顎板側(cè)面積，并與上式算出的比，若不相等可調(diào)整Nb，直到與F9

2姓名：董浩良2相等如圖3示

題目：抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化αψεαβ圖3長撐桿抓斗側(cè)面示意圖

ωθF

1.422

FNbNj)ENtanNbsinsinabsinsin令Mssin(則Jbcos

故

[Msin

cos

sin

tan

tan

]顎板側(cè)形半長為：NbK

NB

/B又斗

故抓斗閉合后，顎板側(cè)形半為：Nb

KNBK

3

Kd

NB

3

dK上式中

可由表查得

=0.84010

2華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計2表1-3抓斗顎板側(cè)形系數(shù)

散貨密度0.630.80（容重）

1.001.251.602.002.503.20t/m

抓斗顎板0.7960.840側(cè)形系數(shù)

0.8400.8850.9300.9540.9791.004

——抓斗顎板底背角s—抓斗顎板側(cè)背角

——顎板閉合后，斗內(nèi)物料最多滑移角

B

——散貨自然坡角°°，°=22.7°°BNb0.840

3

2.871.422

1.00則NbM

sinsinsin(22.7Nb1.00sinEN(1M0.217mNjEbFNbNj)ENEjtanNbtans

(1.00

2

2所算F基本相同，取=1.06m2.9滑輪組率增加滑輪組倍率可降低開閉繩在抓取過程中的張力，使挖掘壓力增大，提高了抓取能力。但滑輪組倍率增加會引起開閉繩磨損加劇，也使閉合行程和閉合時間加長。因而應(yīng)當(dāng)綜合考慮這些情況來確定滑輪組倍率。雙繩抓斗的滑輪組倍率推薦值如表。表1-4抓斗閉合滑輪組倍率輕型抓斗

中型抓斗

重型抓斗

特重型抓斗滑輪組倍率2～33～45～66取滑輪組倍率m=3。11

姓名：董浩良3案置

題目：抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化3升機(jī)構(gòu)設(shè)計為了操縱四繩抓斗，常采用兩套獨立的起升機(jī)構(gòu)，見圖，其中一組驅(qū)動裝置作開閉用；另一組作抓斗開閉時支持抓斗用；抓斗的升降則由兩組驅(qū)動裝置協(xié)同工作來完成。1電動機(jī)2卷筒3、軸器4軸5制動器6、速器圖起升機(jī)構(gòu)方案圖3.2鋼絲繩選在確定了起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計方案后，為解決鋼絲繩的選用問題，首先必須計算鋼絲繩所承受的最大靜拉力在抓取額定起重量的貨物時繞上卷筒的鋼繩分支的靜拉max聯(lián)卷筒的鋼絲繩最大拉力。

為雙max

2m

（3-1）式中，Q——起升載荷；m——滑輪組倍率，取m=3；

組

——滑輪組的效率，根據(jù)m值的大小確定。由中級工作制根據(jù)參考文獻(xiàn)5]中表5-2）系數(shù)6.0和卷繞直徑鋼值繩h20和h

。Fmax

Q2m

組

5032

8503鋼絲繩選用普通結(jié)6(19)型鋼絲繩，其破斷拉力換算系0.85

。12

光華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計光鋼絲繩計算用鋼絲破斷拉力總和F為：Fbb

繩

F

60000選擇

6W（19）

鋼絲繩據(jù)參考文獻(xiàn)5]表5-3）公稱抗拉強(qiáng)N

2

，直徑為d=9.2mm，其絲破斷拉總和為b6W9.21700。

，標(biāo)記下：絲繩3.3卷筒的擇轉(zhuǎn)卷筒最小直徑根據(jù)系h可得：（如圖5所示）卷筒直徑（槽底Dh9.2mm取D=400mm，根據(jù)鋼絲繩直徑（根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表15-5）可查到卷筒尺寸：R=5mm，t=11mm，c=3mm卷筒長度：HL2(L)tL010

光

(3-2)式中——卷筒卷繞直徑（鋼絲繩中心直徑DD9.2409.200n----附加安全圈數(shù)，這里取n=2;3t——固定鋼絲繩用，2t為兩端邊緣的構(gòu)造尺寸；L----卷筒中央不切槽部分長度，實際長度在繩偏角允許范圍內(nèi)可以增減，暫取光為100m。2(

16000409.2

100mm取L=1300mm。卷筒厚度：卷筒壁厚由下式?jīng)Q定

0.02D~14~18取材料為20號鋼，厚度為16mm的卷筒，抗壓強(qiáng)度極750N/mmb

2抗拉強(qiáng)度極限

250N

2

。13

1姓名：董浩1

題目：抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化L

L

2L

1圖5卷筒示意圖卷筒壁壓應(yīng)力驗算：

壓壓壓

AA?F10.75850336.23N/mm/2壓

23.4滑輪組選滑輪的主要尺寸是滑輪直徑、輪轂寬度B繩槽尺寸。起重機(jī)常用鑄造滑輪，其尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化（ZBJ80006.1-87輪尺寸可按鋼絲繩直徑進(jìn)行選擇。工作滑輪尺寸：D

（3-3）D

——工作尺寸h——與機(jī)構(gòu)工作級別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，查《起重機(jī)設(shè)計手冊》表取hd——鋼絲繩直徑Dhd22.4mm由《起重運輸機(jī)械計算》附錄五，選取D=260mm根據(jù)鋼絲繩直徑選擇鑄造滑輪繩槽斷面及尺寸如下：RHB32,C1.0,RR20,M6,N0,S1114鑄造滑輪繩槽斷面圖如圖6：14

華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計圖6鑄造滑輪繩槽斷面圖3.5電動機(jī)選由于不同的起升機(jī)構(gòu)的工作情況不同，工作的繁重程度各不相同，各種電動機(jī)的過裁能力也不全相同，故在初選電動機(jī)時可粗略的計算。起升機(jī)構(gòu)靜功率P靜

?

（3-4）式中機(jī)構(gòu)總效率是由三部分組成：滑輪組效率

組

、卷筒效率

筒

和減速器效率

減

0.9850.980.950.917

?v

36010000.980.95

39kw電動機(jī)計算功率：KP0.868JC電式中系數(shù)K（根據(jù)參考文獻(xiàn)1]表2-2-6）可查得K=0.8電選用交流異步線繞式Y(jié)ZR系列電動機(jī)，工作制度，F(xiàn)C=40%，同步轉(zhuǎn)速。選用YZR250-M2，額定轉(zhuǎn)速720r/min,功率37kw該電機(jī)飛輪矩為

GD

2

?m

2電機(jī)自身質(zhì)量

G

650電機(jī)軸直徑d=85mm，軸端長l=170mm。15

姓名：董浩良

題目：抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化圖7電動機(jī)電機(jī)熱算電動機(jī)在工作時由于電流通過繞組而引起發(fā)熱，起動時因電流較大，發(fā)熱也較大，尤其是當(dāng)起動時間長或頻繁的起動時。更甚，電動機(jī)溫升過高，會使繞組的絕緣性能降低，嚴(yán)重時使電動機(jī)燒壞。故應(yīng)對初選的電動機(jī)作發(fā)熱驗算，以控制電動機(jī)的溫升，使在容許范圍內(nèi)。對一般線繞式電動機(jī)，等效力矩法或等效功率法驗算電動機(jī)的發(fā)熱。等效功率根據(jù)表t/t起表3-28k15

工

（3-5）P效0.1，查文獻(xiàn)[1]升機(jī)構(gòu)曲線1得，查文獻(xiàn)[1]PK0.750.8825.74kw15效P因此，>，初選電動機(jī)能夠滿足不過熱條件。JC3.6減速器選電動機(jī)轉(zhuǎn)速n0

()0JC

（3-6）16

22n750

39

華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計713r/minn傳動比in87.32查文獻(xiàn)[3]表用ZQ650級工作制轉(zhuǎn)速為750r/min用功率[N]=95kw，，減速器自身質(zhì)量m

減

878kg，輸入軸直徑

d60mm

（圓錐形）軸端長l110mm，輸出軸直d，軸端l165mm2圖8減速器示意圖貨物實際起升速度：v

'

ii

0'0

37.7m/min減速器輸出軸強(qiáng)度校核：輸出軸最大徑向力Rmax

12

F)maxG卷

（3-7）式中G卷

為卷筒與軸的自身重力，P卷

1R(23332)10166Nmax減速器輸出軸最大徑向力許用值[R]=86700N輸入軸最大扭矩T(0.7~0.8)?imax

（3-8）

(0.76427?m式中電動機(jī)最大扭矩倍數(shù)；i——為減速器的傳動比；為減速器的效率。減速器輸出軸的許用扭?m據(jù)此，

T

max

該減速器能滿足設(shè)計要求。17

姓名：董浩良3.7制動器選

題目：抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化起升機(jī)構(gòu)制動器的制動力矩必須大于由貨物產(chǎn)生的靜力矩，使貨物處于懸吊狀態(tài)時具有足夠的安全，下降靜轉(zhuǎn)矩為：T靜降

PD30.4092,mi28.17

382.8N?制動轉(zhuǎn)T制制?制查制動器標(biāo)準(zhǔn)選用YDWZ-300/45制動器其額定制動轉(zhuǎn)1600N?m動輪直徑制D=400mm，制動器自身質(zhì)

G

δ圖9制動器3.8聯(lián)軸器選高速軸的計算扭矩T計

TN?m額

（3-11）式中，n——聯(lián)軸器安全系數(shù)，n1.5；

——剛性動載系數(shù)，一

=1.8。根據(jù)電動機(jī)軸和減速器輸入軸的軸徑，分別選用CLZ2半齒輪聯(lián)軸器和帶制動輪的齒輪聯(lián)軸器。據(jù)聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)，CLZ2半齒輪聯(lián)軸器最大允許扭矩

，飛輪矩GD

2

l

?

2

，自身質(zhì)量mQL

，制動輪直徑的帶制動輪齒輪聯(lián)軸18

GD華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計GD器最大允許扭飛輪矩

2l

?m

2

，自身質(zhì)QL

kg輸入軸直65，輸出軸直d60mm。2圖10聯(lián)軸器前面的計算都是考慮機(jī)構(gòu)處于穩(wěn)定運動狀態(tài)時的精力計算。眾所周知，起重機(jī)是一種間歇動作的機(jī)械工作是周期性的在每個工作循環(huán)中起升機(jī)構(gòu)也被斷續(xù)地開動與停止，而每次開動過程中又都包括有啟動（加速穩(wěn)定運動（等速）及制動（減速）三個時期。在啟動和制動時期，機(jī)構(gòu)作變速運動，因而有加速度與慣性力的作用。當(dāng)啟動、制動時間過長時，加速度固然很小，但這會影響起重機(jī)的生產(chǎn)率；而啟動、制動時間過短時，加速度太大，會給金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)械部分帶來很大的動力載荷。因而必須把啟動與制動時間控制在一定的范圍內(nèi)。3.9驗算起時起動時間：機(jī)構(gòu)起動時間電動機(jī)必須發(fā)出較大的力矩即起動力矩原來靜止的質(zhì)量開始運動。這時起動力矩除了克服靜阻力矩外，還有一部分力矩使運動質(zhì)量加速。這部分力矩愈大，加速的時間就愈短。t

9.55(T)靜

（3-9）式中[J]----起升時換算到電動機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量gJ----高速軸上旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的轉(zhuǎn)動慣量。g

(Q)D204m2i

（3-10）19

電gtl靜，，制姓名：董浩良電gtl靜，，制

題目：抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化1J[(GDGD2)GD2)][6.921.90kg?

2

20.917

?m

2TN?起額?D500.4092T455.16N?m28.17t

起

2.5657209.55455.16)

通常3～80t通用橋式起重機(jī)，[t]=1～2s，上述起動時間符合電動機(jī)起動要求。起3.10制時驗制動時間制動時制動器的制動力矩促使運動質(zhì)量減速下降制動是制動時間較長，故通常計算下降時的制動時間t制

T制靜降

)

（3-11）[J]Jg

Q)D00i1.55

328.17

2

kg?m

222750720780r/min0t382.8)T----推薦時間為1-1.5st

<T制所以制動時間符合要求。20

華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計4抓斗優(yōu)化4.1抓斗優(yōu)目抓斗抓取散料需要能,長撐桿抓斗的這個能量主要通過閉合繩拉力及抓斗重心的垂直運動引起的重力勢能的改變獲得。閉合繩拉力通過抓斗機(jī)構(gòu)產(chǎn)生抓取能力。若合理匹配機(jī)構(gòu)幾何尺,使相同開度下單位閉合繩拉力產(chǎn)生的抓取力提高將有利于減輕抓斗自,提高抓取比。因此,取抓斗單位閉合繩拉力產(chǎn)生的抓取力為抓斗機(jī)構(gòu)的優(yōu)化目標(biāo)圖12為抓斗機(jī)構(gòu)簡圖。閉合繩拉在顎板張開角時的抓取力為:2iisi圖12抓機(jī)構(gòu)簡圖lFC2L

ii

lil2i

i

（4-1）式中

C

,

（常數(shù)

——閉合滑輪組單個滑輪效率；——顎板底背角；k——閉合滑輪組倍率；L——抓斗最大開度；其余符號意義見圖12。長度均以m為單位,角度以弧度為單位。單位閉合繩拉力產(chǎn)生的抓取力21

姓名：董浩良

題目：抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化FlLi

ii

lil2i

（4-2）抓斗機(jī)構(gòu)簡圖式表,在抓斗閉合過程,顎板張開不同時,使是同一抓斗機(jī)i構(gòu),也不相同在抓斗合初期,增有利于減緩閉合繩拉力的增加可以在siisii較小的閉合繩拉力時有較大的抓取力,增加抓斗的下沉力。在抓斗寬度不變時增加挖掘深度,提高深挖能;或者可以采用較寬的抓斗。總,可以提高抓斗在閉合初期的抓貨量。在抓斗閉合末期,大可以獲得較大的水平閉合力,有利于將抓到的散料壓入顎板sii中,提高抓斗在閉合后期的填充能力。因此,一個理想的抓斗機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具有這樣的特征:在抓斗閉合過程中的每一位置上,均應(yīng)達(dá)到極大值。由于CsiisifiCS2i則,長撐桿抓斗機(jī)構(gòu)的優(yōu)化函數(shù)為maxf...1n

為常數(shù),令

（4-3）Fl等價與siCLi

ii

lil22i

（4-4）4.2設(shè)計變決目標(biāo)f的獨量只有l(wèi),li

,L及,令xLxL,xa,,它們構(gòu)成了抓斗機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的設(shè)計變量。224.3約束條散料動態(tài)堆積角

6

,抓斗最大張開度L=2734mm。C=0.32,C

=0.5,

3=0.125,

k

=π/5。）避免閉合滑輪組之間滑輪干涉,或防止繞入、繞出滑輪的鋼繩偏角過大,限制上、下橫梁滑輪組軸線之間最小距離。3

3

21

（4-5）（b）避免閉合狀態(tài)下?lián)螚U力臂過小。024

（4-6）22

華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(c)避免最大張開度狀態(tài)下,撐桿力不產(chǎn)生抓取力。34

k

03(d)保證抓斗結(jié)構(gòu)緊湊。g533

（4-7）（4-8）g6

2

04

（4-9）72

3

4

4

21

（4-10）(e)保證目標(biāo)函數(shù)有意義,設(shè)計變量非負(fù)等其它要求。081

（4-11）9

k

0

（4-12）g

j

j

(j

（4-13）其中,CC控制閉合滑輪組上、下滑輪軸閉合狀態(tài)下最小及最大距,控制抓斗機(jī)構(gòu)最大寬度,與閉合滑輪組滑輪大小有關(guān),為散料動態(tài)堆積角。34.4優(yōu)化程及果根據(jù)設(shè)計需要，使用比較常見MATLAB言作為編程工具。首先用MATLAB寫目標(biāo)函數(shù)的文件，返回x處的函數(shù)值f%抓斗優(yōu)化程序；functiony=objfun(x)f=0.854*x2(sin(x(4)+0.628)-cos(x(4)+0.628)*(2743*x(2)sin(x(4)+0.628)-2743x((3)/((2775*x(1))^2-((2743x(2))^2*sin(x(4)+0265)-2743*x(3))^2)^0.5)；由于約束條件中有非線性約束，需要編寫一個描述非線性約束條件的。%優(yōu)化約束；function[c,ceq]=confun(x)；

M文件c=[x(1)^2-(x(2)sin(x(4))-x(3))^2-(x(2)cos(x(4))+0.32)^2/x(2)sin(x(4))-x(3)/(x(1)+x(2))cos(x(4)-0.265)-xceq=[];x0=[0.6079468,0.3895086,0.0486136,0.9827937];options=optimset('largescale','off');23

姓名：董浩良

題目：抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化輸出最優(yōu)點和目標(biāo)函數(shù)值：x(1)=x(2)=0.499961x(4)=1.040696與原設(shè)計方案x=(0.6079468,0.3895086,0.04861361,0.9827937)目標(biāo)函數(shù)f進(jìn)行i比較,在整個抓取過程中,優(yōu)化方案單位閉合繩拉力產(chǎn)生的抓取力比原方案提高～31%。24

總

華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計結(jié)經(jīng)過三個多月設(shè)計，對起重機(jī)抓斗有了比較整體的認(rèn)識，了解起重機(jī)抓斗和起升機(jī)構(gòu)的基本組成和各部分的功用、原理。本次設(shè)計的任務(wù)主要是對起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計及對抓斗的優(yōu)化。設(shè)計先對抓斗進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計計算，然后根據(jù)抓斗計算出的參數(shù)和給定的參數(shù)再對起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，參考相關(guān)書籍，選擇一個合理的布置方案。通過計算選用機(jī)構(gòu)中所需的標(biāo)準(zhǔn)部件（如電動機(jī)、制動器、減速器、聯(lián)軸器、鋼絲繩等，對非標(biāo)準(zhǔn)零件還須作進(jìn)一步的強(qiáng)度與風(fēng)度計算校核。對抓斗的優(yōu)化主要是通過MATLAB語言，將前面已經(jīng)設(shè)計好的抓斗參數(shù)轉(zhuǎn)化為線性方程，這個過程和其它調(diào)式程序一樣，主要包括這樣幾個步驟：編輯.編譯.連接以及執(zhí)行和調(diào)試。利軟件可以求解線性規(guī)劃、無約束規(guī)劃、二次規(guī)劃和有約束非線性規(guī)劃等優(yōu)化設(shè)計問題該件編程工作量小初參數(shù)輸入簡單符工設(shè)計語言有很大的優(yōu)越性通給出的優(yōu)化實例可以看出應(yīng)該軟件求解機(jī)械優(yōu)化設(shè)計問題非常方便。通過本次設(shè)計，對機(jī)械設(shè)計的過程和步驟有了一個很清晰的認(rèn)識。由于時間比較倉促，優(yōu)化效果并沒有達(dá)到最佳水準(zhǔn)，但是通過設(shè)計還是了解了制作的全部過程，達(dá)到了設(shè)計的預(yù)期目的。25

姓名：董浩良

題目：抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化參考文獻(xiàn)[1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11]

張質(zhì)文、虞和謙.起重機(jī)設(shè)計[M].北京中國鐵道出版社.1998東北大學(xué)《機(jī)械零件設(shè)計手冊》編寫機(jī)械零件設(shè)計手[M].北京：冶金工業(yè)出版.1994尹位中、王若梅、方.實用起手[M].:水電力出版.1989倪慶興、王殿臣.起重輸送機(jī)械[M].京機(jī)械工業(yè)出版.1991顧迪民工程起重[北京中國建筑工業(yè)出版.1988唐照明計機(jī)輔助設(shè)計M].北：機(jī)械工業(yè)出版.1993陳立文等機(jī)械優(yōu)化設(shè)[M].上：上海科學(xué)技術(shù)出版.1982濮良貴、紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計[M].京高等教育出版.2003單祖輝材料力學(xué)M].北京高等教育出版.洪家娣、李明、黃興,機(jī)械設(shè)指[M].昌：江西高等學(xué)校出版社.2001.12牛聰民抓合理設(shè)計方法的討[J].京：人民交通出版.1996.126

華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計致

謝首先感謝我的指導(dǎo)老師程賢福老師，感謝他給我無限的幫助和關(guān)心。感謝學(xué)校給我提供良好的設(shè)計環(huán)境，讓我有一個安靜的設(shè)計教室，給我一個可以隨時查閱資料的圖書館，感謝其它給過我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)。他們認(rèn)真細(xì)心的改正我們設(shè)計上犯的錯誤，身行言教的告訴我們在科學(xué)上要保持嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的良好作風(fēng)，并為我在設(shè)計中出現(xiàn)的問題提供了很好的建議在我們遇到困難時兩位指導(dǎo)老師會幫助我們克服困難戰(zhàn)勝困難總之，在即將畢業(yè)之際，謹(jǐn)在此對指導(dǎo)老師致以最誠摯的謝意還要感謝同組的其他同學(xué)，大家相互幫助，共同努力，克服了一個又一個的困難，最終完成畢業(yè)設(shè)計。特別要感謝與我同做畢業(yè)設(shè)計的同學(xué)。在此我還要感謝我的家庭對我的支持，使我順利的完學(xué)業(yè)。27

姓名：董浩良

題目：抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化附A:文料原部andAbstract(DocumentProperlydesigned,andbridgeandgantrycranesdramaticallyproduction,significantlyhandlingsubstantiallyofemployeeinjury.Aproperlycraneat20could50orthestructurecompanythecranesareavailableintopconfigurations,ordoublegirder,plantstructuralliftingconstructedinsingleordoubleleg,ordoubleorcranesareusuallyforhightonnages,longheavyGantrycranesapracticalalternativebridgecranes,areofmanyofthesamelifting,GantriesiftheplanthandletheloadingTexttothethatsuspendstheministryonconsistsadmittedlystablythatmasterwhosuspendstheministryonpeakbeinglivingidlewheelandtwoassistingdirectionidleswheel。Theoncoiltheidlewheelonsidebeam、Suspendpeakministryidle、advancesthewheel、sideassistingwheel，Admittedlybeinglivingonanotherload-bearingConstituteingcooptosystemonthecoopfixsberthhingunit，stirsininterestofhand，Whencoopto，thatunitittoverticalcolumnfiercelyonthestaff，GeingupthedoesnotforceOncewiresnapspelletofthatunitonbuckleingatprimaryverticalcolumnandfiercelyonthestaff，Avertsuspendingcooptodrop。Controlleansonpartofbodytofixfouridleswheel，tocabinmaydowntheguideinshelfpartofbody，isofofupperdominateeed。CopyrightCahnersBusinessInformation,adivisionofReedElsevier,Inc.Apr2001Properlydesigned,andbridgeandgantrycranesdramaticallyproduction,significantlyhandlingsubstantiallyofemployeeinjury.Ayr.could50ormore,andoccasionallystructurehousingtheequipment.Theseoverheadthroughtheplantforwithandothercontrolpackagesnearoratallowthecranetocloselymatchanytypeofload,whereandwhenunderalloperationalandenvironmentalconditions.28

華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計Hoistingspeeds200fpm,speedstofpm,overarealthoughslowermovementsandsmallerloadsthenorm.15-30-ftoverhead,couldbetoftequipment,toneededinthemanufacturingorAvarietyofmechanisms,suchhooks,buckets,areonparticulargrabbingorliftingrequirements.Bridgecranesintopconfigurations,ordoublegirder,plantstructuralliftingconstructedinsingleordoubleleg,ordoubleorBridgecranesusuallyforhightonnages,longspans,andduties.inseveraleachcraneof*aretolifttheload.*TrolleysofatrucksorwheelswithTheysuspendtheloadblock;andononeormorebridgerailsorbeams.*theprincipalhorizontalstructuralbeamsholdingthehoisttrolley.supportedbyendaretowideorcapacitycranesgirders.*Runwaysconsistofstructuralbrackets,framework.supportallowofthecraneplant.*Endtrucksareanassemblyofwheels,thatthegirderstrolley*Bridgesofendtrucks,bridgecontrols,anddrivemechanisms.TheycarrythetravelalongrunwayGantrycranesapracticalalternativetocranes,andcapableofsametraveling,anddutyclassifications.Thisequipmentessentially"bridges"liftingandmovingthecraneapathonsuitableifhandlebridgeiftheistemporarymayrequirelaterdate,oroverheadtodifficultingantryiscommoninitselfdoeslittlenotraveling,andalmostbytheTop-running,cranesthegreatestliftingcapacities,highest29

姓名：董浩良

題目：抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化spans,duties.singlegirderTop-running,single-girdercraneshaveabridgeonrailatoprunwayhandleloadsupwithspansDouble-girderunderhungDouble-girderunderhungcraneshavethemountedbridgetobitheadroomreachcapacitiesto50tons.Single-girderSingle-girdercranesbridgeendrunningthelowerflangestherunwayusuallytons.Double-legDouble-legalongfloorrailsorguidepathswithatypicallyless30tons,althoughunitsreachingseveraltonsinservice.Single-leggantrySingle-leggantryawall-mountedrunwayforthesecondaretohandleofthan20forspecificoperation.Singlesingle-girdertypicallyhandlelesstons,modelsthataccommodateuptoabouttonswithspecialconstructionfeatures.Thetypeshavelessthan30tons,existsomeversionsmovingseveralhundredareinservice.Forinformationcranes,visitthe"Materialhandling"[Sidebar]first[Sidebar]anofasbrakeconceptsforhoists,reliablecontrols,systemsintothehelpinprocess.withthisequipmentavailable,startswithtosafety,stopcrane,thetoanotoperatetheequipmentuntilsatisfieditistoso,isproceedasupervisor.Operatorsshouldbefamiliarwithprincipalpartsofthecrane.hands--onallhavethoroughknowledgeoffunctionsandtestallcranecontrolstheofeachshift,shouldperformawalk-aroundchecktolookforordamagedbeforework.avarietyoffactors*Whenloadapproachestheratedcapacity,theshouldtestthebrakesloadafewapplying*loadnotbeloweredthepointlessfullwrapsofremainthe[Sidebar]*anyattachedplacethe"off"acrane*Loadsbecarried*Cranesbeforpulling.30

華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計*betweenshouldbeuponandunderstoodbeforemovinga*liftseparatelyriggedatsametime.*approachpositionasthespeeduseforfinalpositioning.drumsSteelWireRopeswireropesusedflexiblelifttransmitSuchfromsteelfrommmmmdiameterhaveanultimateof14002000N/mm.Steelinavarietyofinhandling,constructionroadarewithround(crossorregularlay)ropesfromto32mminDoublelayaremanufacturedfrompreliminarilyspiralstrands.Inaparalleltheoftwistofofofinthestrandisthesamethatoftheatrandsinrope,whileregularlayconstructedthatofofinthestrandtoofinthetheflexibleproperlubricationofwireslaidonhempwithSpecialwirefindincranesandcableways.tocarrytrolleys,haveshapedformasurface.Thesehavealowflexibilityandhighwearandmoisture.toofStateTechnicalfromformulaWhere：loadonawhole;loadonlleysandarebymeansofcastpulleys.TheonpulleyisshapedsonottotheThenominaldiametertheDisthediameterofthecirclebyofthepulleyaffectsofbendingtheservivelifeforthisreasonbeintoaccountinapulleydiameter.Duringliftingordisplacementoftheropemaybedrumsinformcylinderswithaorsurface.Ainagrooveensures,properdirection,awiresinropwhichincreaseropservicelife.ThecapacityofwithwindingbefromtheformulaWhereD:drum

L=(D+d)zt1ofturnsonthedrumpitch.31

姓名：董浩良

題目：抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化drumsmayrotateininantifrictionbearings.TheyalsorevolvewithhubsbeingtheBrakesofofisbrakethehoistingcranesarewithanautomaticbysolenoidoronathrustorwhichappliesitselfimmediatelycutofffromthebrakesfittedaccelerationitistosomesystembrakingsuchasdynamicwithpotentiometerononeoftheofanopposingwithalternatingforaccuratecanbyamanualbraketotorqueloaduptoittofrequentlyasitprovidesforaofspeedssimplecontrolbuttheofthemotorsetincostcontrollers.Brakeareoftensileironwhichrubbingwithouttearing.GrabForhandlingcoal,oretimelaborissavedbyusingmaytheordouble-chainbefittedtoanyliftlingfallofrope.ThisthroughafrictionforliftsaspringThebesttograbtheconstruction,i.e.havingtwoboistingtwoclosingropes,withsheaveslargeproperlyspaced,thetoisthecanbeopenedinanyposition.Thistwodrusonwithinthelimitof10tonsasingledrivebewithagearthatspeedssynchronizeandthedistributionofloadoneachisthisloadtohaveamotorgearinstallforsynchronizationandofworkisveryseverebemadetoB.S.2573whichappropriatefactorstoallowforshockloading.Themaybebalancedbyonjib32

華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計附B外資—文分測試評橋和橋式重摘要（獻(xiàn)摘要適當(dāng)?shù)毓懒?，設(shè)計，并且安裝的橋梁和橋式起重機(jī)較大提高生產(chǎn)，極大減少原材料處理費用，并且極大地降低雇員傷害的風(fēng)險。一臺適當(dāng)?shù)乇痪S護(hù)的起重機(jī)壽命至少20年，能到達(dá)50年或更多，并且偶爾地活得比最初安置或使用設(shè)備的結(jié)構(gòu)或公司長。橋式起重機(jī)是可利用的在上面行走機(jī)構(gòu)和上顎突出配置，并且單或雙大梁，配植物結(jié)構(gòu)和舉的要求。龍門式起重機(jī)是由單個或者雙個腿，單梁或者雙梁，頂部行走，支撐在軌道上的方式構(gòu)成，橋式起重機(jī)常用于高流量、長跨度和重載。橋式起重機(jī)為高通常使用，長的間距，并且重的責(zé)任。門座式起重機(jī)通常作為橋式起重機(jī)的一個實用的選擇，并且能夠完成大部分的起重、轉(zhuǎn)移和任務(wù)分類。門座式起重機(jī)適合在安置結(jié)構(gòu)不能夠安裝橋式裝載的地方。所述設(shè)于吊籠頂部的滑輪組包括固定在吊籠頂部的一個主提升滑輪和兩個輔助導(dǎo)向滑輪。卷揚機(jī)上的鋼絲繩依次繞過靠卷揚機(jī)一側(cè)的承重梁上的導(dǎo)向滑輪、吊籠頂部的輔助導(dǎo)向滑輪、主提升滑輪、另一側(cè)的輔助導(dǎo)向滑輪，然后固定在另一根承重梁上，構(gòu)成吊籠提升系統(tǒng)。吊籠的角上分別安裝有?？垦b置，該裝置為自動或手動掛鉤，當(dāng)?shù)趸\停靠時，扳動該裝置使之掛于井架主立柱和橫系桿上，起升鋼絲繩不受力。一旦鋼絲繩斷掉，該裝置自動彈開并扣在主立柱和橫系桿上，避免吊籠墜落。控制艙靠架體的一側(cè)安裝有四個滑輪，使控制艙可沿架體外側(cè)的導(dǎo)軌升降，方便操作員在高空對地面的卷揚機(jī)進(jìn)行控制。適當(dāng)?shù)钠鹬亓?、設(shè)計、裝配的橋式起重機(jī)和門座式起重機(jī)能極大的提高產(chǎn)量，明顯降低物料運輸成本，和充分的減低員工被傷害的風(fēng)險。良好的維護(hù)可以使起重機(jī)的壽命達(dá)到至少20，能夠達(dá)到50甚至更長，并且有時候比建筑物或者公司的最初的房子或者使用的設(shè)備還要長命這些高架的重負(fù)荷機(jī)器功率很大，大量的物料通過這個設(shè)備運送、接收、重新部署、分段運輸或者和重型的制造過程相結(jié)合使用。計算機(jī)和其他的控制方法正在接近這個設(shè)備或者在一個很遠(yuǎn)的地方使起重機(jī)能夠適應(yīng)幾乎任何大小、形狀的物料，無論哪里或者什么時候需要，并且在任何操作和環(huán)境條件下。盡管降低移動速度，減小起重量成為標(biāo)準(zhǔn)，但是吊貨速度超過200fpm橋的速度到達(dá)1000fpm超1000仍然是可行的。起重機(jī)一般15-30ft，但是為了跨過裝在地面上的設(shè)備，放置物料到生產(chǎn)過程中需要的地方，或者安全方面的原因，可以使它到達(dá)，大量的機(jī)械裝置，例如吊鉤、發(fā)動機(jī)、或者鏟斗被用在起升機(jī)構(gòu)中，為了匹配詳細(xì)的抓取和起升的要求。橋式起重機(jī)是利用頂部行走，支撐在軌道上的，有單梁或者雙梁，是為了使結(jié)構(gòu)固定和滿足起重要求。龍門式起重機(jī)是由單個或者雙個腿，單梁或者雙梁，頂部行走，支撐在軌道上的方式構(gòu)成橋式起重機(jī)常用于高流量長跨度和重載雖然有幾種形式可以使用，但是每種起重機(jī)設(shè)計都包含這幾種普通設(shè)備。*升機(jī)構(gòu)被用來起升和放下物料*動小車由一個機(jī)架和帶側(cè)壁的小車和輪子和驅(qū)動裝置構(gòu)成。它們懸掛或者支撐起升機(jī)構(gòu)、鋼絲繩和工作滑輪，并且行駛在一個或者更多的橋軌或者橫梁上。*是主要的水平的結(jié)構(gòu)的鋼架，用來舉起起升機(jī)構(gòu)和電動小車，他們被行車末端支撐，并且與行使軌道垂直。非常寬的或者大的容量