【正文】 華東交通大學畢業(yè)設計 1 抓斗結構設計與優(yōu)化 目 錄 1 緒論 ??? ?????????????????????????????? 1 2 抓斗設計 ??????????????????????????????? 2 抓斗的選取 ??????????????????????????? 2 抓斗的受力分析 ???????????????????????? 2 抓斗自重的確定 ???????????????????????? 3 抓斗的自重的分配 ??????????????????????? 3 鄂板寬度 ??? ????????????????????????? 4 抓斗的最大開度 ???????????????????????? 4 抓斗的其他參數(shù) ?????????????????????????? 5 抓斗鄂板的側面形狀 ?????????????????????? 5 滑輪組倍率 ??????????????????????????? 7 3 起升機構設計 ???????????????????????????? 8 方案布置 ???????????????????????????? 8 鋼絲繩的選擇 ????????????????????????? 8 卷筒的選擇和轉(zhuǎn)速 ??????????????????????? 9 滑輪組的選擇 ????????????????????????? 10 電動機的選擇 ????????????????????????? 11 減速器的選擇 ????????????????????????? 12 制動器的選擇 ????????????????????????? 13 聯(lián)軸器的選擇 ?????????????????? ??????? 14 驗算起動時間 ????????????????????????? 15 姓名：董浩良 題目：抓斗結構設計與優(yōu)化 2 制動時間驗算 ???????????????????????? 16 4 抓斗優(yōu)化 ???????????????????????????????? 17 抓斗優(yōu)化目 標?????????????????????? 17 設計變量???????????????????????? 17 約束條件 ???????????????????????? 18 優(yōu)化程序及結果 ????????????????? ???? 19 6總結 ????????????????????????????????? ? 21 5 參考文獻 ????????????????????????????? ?? 22 7 致謝 ????????????????????????????????? 23 8 附錄 ????????????????????????????????? 24 附錄 A（英文） ???????????????????????? 24 附錄 B（中文翻譯）??????????????????????? 29 華東交通大學畢業(yè)設計 3 抓斗 結構設計與 優(yōu)化 （摘要） 首先應該對抓斗進行設計計算，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，確定起升機構的布置方案，然后確定鋼絲繩的型號，選取合適的卷筒、滑輪直徑。根據(jù)設計計算選定減速器、電動機、制動器和聯(lián)軸器。根據(jù)設計計算的結果，繪制出抓斗部件圖和起升機構總體裝配圖。 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。 利用 MATLAB 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)化設計問題 .該軟件編程工作量小 ,初始參數(shù)輸入簡單 ,符合工程設計語言 ,有著很大的優(yōu)越性 .通過給出的優(yōu)化實例可以看出 ,應用該軟件求解機械優(yōu)化設計問題非常方便 。 主要詞匯：抓斗 .優(yōu)化 .參數(shù) .程序 姓名：董浩良 題目：抓斗結構設計與優(yōu)化 4 Design and optimization for the grab of structural （ Abstract） First should carry on the design calculation to the grab, definite grab each parameter, then according to the grab model, the lifting capacity and assigns lifts, lifts highly the speed, determined lifts the anization scheme of arrangement, then the determination steel wire mode l, selects the appropriate reel, the pulley diameter. According to design calculation designation reduction gear, electric motor, brake and shaft coupling. According to the design calculation result, draws up the grab part chart and lifts the anization overall assembly drawing. To the grab optimization mainly is through the MATLAB language, front already will design the grab parameter transformed as the linear equation, this process and other mode procedure were same, mainly included such several steps: well as execution and debugging. May solve the linear programming, the nonrestraint plan, two plans using the MATLAB software and has optimized design questions and so on restraint nonlinear software programming work load is small,The initial parameter input is simple,Conforms to the engineering design language,Has the very big the optimized example which gives may see,Solves the machinery using this software to optimize the design question to be extremely convenient. Main glossary: Grab. Optimization. Parameter. Procedure 華東交通大學畢業(yè)設計 5 1 緒論 隨著社會的日益發(fā)展，一些強度較大的體力勞動逐漸被機械生產(chǎn)所替代，起重機則是其中運用較廣泛的機械，它對減輕勞動強度，節(jié)省人力，降低建設成本，提高施工質(zhì)量，加快建設速度，實現(xiàn)工程施工機械化起著十分重要的作用。 抓斗是起重機上十分重要部件，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，這里也將會對它進行優(yōu)化，使它的性能得到進一步的提高。通過司機室那的操作，抓斗能進行抓取和開卸動作，大大提高了工作效率， 所以廣泛的運用于生產(chǎn)實踐中。 在起重機中，用以提升或下降貨物的機構稱為起升機構 。起升機構是起重機中最重要、最基本的機構，其工作的好壞直接影響整臺起重機的工作性能。起升機構一般由驅(qū)動裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、取物裝置和安全保護裝置等組成。驅(qū)動裝置包括電動機、聯(lián)軸器、制動器、減速器、卷筒等部件。 此次設計主要是針對抓斗的結構設計、起升機構的設計計算和對抓斗的優(yōu)化，首先應該對抓斗進行設計計算，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，確定起升機構的布置方案，然后確定鋼絲繩的型號，選取合適的卷筒、滑輪直徑。根據(jù)設計計算選定減速器、電動機、制動器和聯(lián)軸器。根據(jù)設計計 算的結果，繪制出抓斗部件圖和起升機構總體裝配圖。 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。 利用 MATLAB 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)化設計問題 .該軟件編程工作量小 ,初始參數(shù)輸入簡單 ,符合工程設計語言 ,有著很大的優(yōu)越性 .通過給出的優(yōu)化實例可以看出 ,應用該軟件求解機械優(yōu)化設計問題非常方便 。 此次設計的主要目的是要通過對抓斗和起升機構的設計計算達到了解 起重機設計的過程的目的，為以后參加工作，從事設計工作打下一個堅實的基礎。熟練掌握了 AUTOCAD 的操作和利用 MATLAB 語言 進行優(yōu)化 。 姓名：董浩良 題目：抓斗結構設計與優(yōu)化 6 2 抓斗設計 抓斗是起重機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． 1 抓斗 類型 的 種類 為了便于設計和選用，可按抓取物料容重 （ r） ,中型 （ r=— ） ，重型 （ r=— ） ，特重型 （ r） 。 根據(jù)抓斗的操作特點 ,可以分為單繩抓斗 、 雙繩抓斗 、 和馬達抓斗 . 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 選用長撐桿雙繩抓斗 雙繩抓斗簡介 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 用于專門的起升機構中 ,不能作為普通起重機的備用取物裝置 ,但結構和操作簡單自重輕 ,對于多種物料適應性強 ,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 1）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性，且 重 心低因而獲得廣泛的應用。 圖 1 長撐桿抓斗機構圖 抓斗的受力分析 雙繩抓斗在工作中其開閉繩張力 TS ，顎板刃口切入力 cF 和撐桿在鉸點上的推力 N，對華東交通大學畢業(yè)設計 7 抓斗的結構強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 1S 為支撐繩拉力 。 空斗下降升起取抓空斗下降1 2( 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%和 66%。 抓斗自重的確定 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度和剛度 . 抓斗自重可由下式確定： QkGd 1? （ 11） 式中： Q—— 抓斗起重額定起重量； 1k —— 抓斗自重系數(shù)，可由表 1查出。 表 11 抓斗自重系數(shù) 1k 散料容重（ 3/mt ） 抓斗自重系數(shù) 1k 取散料容重 3/ mt?? 姓名：董浩良 題目：抓斗結構設計與優(yōu)化 8 則 ttQkG d ???? 抓斗自重的分配 抓斗 自重是影響抓斗抓取能力是主要因素 .自重越大 ,抓取力越大 ,但自重過大則引起功率無謂消耗 起重機有效起重量降低和抓斗過載 . ddi GkG ?? 2 （ 12） 式中： diG —— 抓斗各部分自重（ t）； 2k —— 抓斗自重分配系數(shù)，可由表 12 選取。 表 12 抓斗自重分配系數(shù) 2