【正文】 的圖書館，感謝其它給過(guò)我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)。 利用 MATLAB 軟件可以求解線性規(guī)劃、無(wú)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(jì)問(wèn)題 .該軟件編程工作量小 ,初始參數(shù)輸入簡(jiǎn)單 ,符合工程設(shè)計(jì)語(yǔ)言 ,有著很大的優(yōu)越性 .通過(guò)給出的優(yōu)化實(shí)例可以看出 ,應(yīng)用該軟件求解機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題非常方便 。 本次設(shè)計(jì)的任務(wù)主要是對(duì)起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及對(duì)抓斗的 優(yōu)化 。,x0,[],[],[],[],[],[],39。off39。 x0=[,]。 首先用 MATLAB 編寫目標(biāo)函數(shù)的 m文件 ，返回 x 處的函數(shù)值 f。 ? ? ? ? ? ? 0c o s 34213 ????? xxxxxg k? (d)保證抓斗結(jié)構(gòu)緊湊 。 1C =, 2C =, 3C =, 4C =, k? =π /5。在抓斗閉合末期 ,增大 isi SF 2 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中 ,提高抓斗在閉合后期的填充能力。在抓斗閉合初期 ,增大 isi SF 2 有利于減緩閉合繩拉力的增加 ,可以在較小的閉合繩拉力時(shí)有較大的抓取力 ,增加抓斗的下沉力。 圖 12為抓斗機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 4 抓斗優(yōu)化 優(yōu)化目標(biāo) 抓斗抓取散料需要能量 ,長(zhǎng)撐桿抓斗的這個(gè)能量主要通過(guò)閉合繩拉力及抓斗重心的垂直運(yùn)動(dòng)引起的重力勢(shì)能的改變獲得。 ? ? )(靜起起 TTnJt ?? （ 39） 式中 [J]起升時(shí)換算到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ? ? ?22 2021 )( im DJJ g ??? （ 310） gJ 高速軸上旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。因而必須把啟動(dòng)與制動(dòng)時(shí)間控制在一定的范圍內(nèi)。眾所周知，起重機(jī)是一種間歇?jiǎng)幼鞯臋C(jī)械，工作是周期性的。 姓名：董浩良 題目：抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化 18 起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器的制動(dòng)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(shí)具有足夠的安全， 下降靜轉(zhuǎn)矩為： mNmiDPT Q ????? ???? 3,0 ?靜降 mNT TT ???? ? 靜制制制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 查制動(dòng)器標(biāo) 準(zhǔn)，選用 YDWZ300/45 制動(dòng)器，其額定制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 mNT ?? 1600制 制動(dòng)輪直徑D=400mm，制動(dòng)器自身質(zhì)量 kgmG 77?制 δ 圖 9 制動(dòng)器 高速軸的計(jì)算扭矩 mNTnT Z ?????? 1 4 2 ? （ 311） 式中， n—— 聯(lián)軸 器安全系數(shù)，取 ?n ； Z? —— 剛性動(dòng)載系數(shù)，一般 Z? =。 圖 8 減速器示意圖 貨物實(shí)際起升速度： m i n/ 39。故應(yīng)對(duì)初選的電動(dòng)機(jī)作發(fā)熱驗(yàn)算，以控制電動(dòng)機(jī)的 溫升，使在容許范圍內(nèi)。 起升機(jī)構(gòu)靜功率 ?100060 ? ?? vQP靜 （ 34） 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? ????? kwvQP 3 ????? ???? ?? ?靜 電動(dòng)機(jī)計(jì)算功率： kwPKP JC ???? 靜電 式中系數(shù) 電K （根據(jù)參考文獻(xiàn) [1]表 226）可查得 電K = 選用交流異步線繞式 YZR系列電動(dòng)機(jī)，工作制度 S3， FC=40%，同步轉(zhuǎn)速 750r/min。 姓名：董浩良 題目：抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化 14 L L 2L 1H1D 圖 5 卷筒 示意 圖 卷筒壁壓應(yīng)力驗(yàn)算： ? ? 22m a x21/150/)1116/(/mmNmmNtFAA?????????壓壓壓壓 ）（????? 滑輪的主要尺寸是滑輪直徑 D、輪轂寬度 B 和繩槽尺寸。 卷筒最小直徑根據(jù)系數(shù) 1h 可得： （如圖 5所示） 卷筒直徑（槽底）： mmdhD )120()1( 1 ?????? 取 D=400mm，根據(jù)鋼絲繩直徑（根據(jù)參考文獻(xiàn) [3]中表 155）可查到卷筒尺寸： R=5mm ， t=11mm ， c=3mm 卷筒長(zhǎng)度： 光光 （ L)t2t3nttDH2L)LLL(2L 0m210 ?????????? (32) 式中： 0D —— 卷筒卷繞直徑（鋼絲繩中心直徑）， mmdDD 0 0 00 ????? n附加安全圈數(shù)，這里取 n=2。 組?mQF 2max ? （ 31） 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。雙繩抓斗的滑輪組倍率推薦值如表 14。 222223 a a )(t a nt a n)(834..056c o o s)c o s1()1356s i n ( o s) i n (s i nc o ss i ns i ns i nmNbEjENNjNbFmJbEbNjmMJbENmNbabMNbJbmNbBs?????????????????????????????????????????????則所算 F基本相同，取 Nb =。 s? =13176。）； ? —— 顎板閉合后，斗內(nèi)物料最多滑移角，（176。 （ 1）抓斗張開的覆蓋面積 22 5 1 3 1 mmLBA m ????? （ 2） 抓斗在抓取過(guò)程中的平均挖掘深度 mmAVH d ??? （ 3） 抓斗挖掘深 度系數(shù) 2435 ??? kkLHK m （ 4） 抓斗顎板寬度 B 與最大開度 mL 之比 ???? kkLBm? 抓斗顎板側(cè)面積為 BVF d? （ 16） 式中 dV —— 給定的抓斗容積（ 3m ）。 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%。由顎板、長(zhǎng)承梁、下承梁、撐桿和閉合滑輪組組成。 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(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 利用 MATLAB 軟件可以求解線性規(guī)劃、無(wú)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(jì)問(wèn)題 .該軟件編程工作量小 ,初始參數(shù)輸入簡(jiǎn)單 ,符合工程設(shè)計(jì)語(yǔ)言 ,有著很大的優(yōu)越性 .通過(guò)給出的優(yōu)化實(shí)例可以看出 ,應(yīng)用該軟件求解機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題非常方便 。 此次設(shè)計(jì)主要是針對(duì)抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算和對(duì)抓斗的優(yōu)化，首先應(yīng)該對(duì)抓斗進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定抓斗的各個(gè)參數(shù)，然后根據(jù)抓斗的型號(hào)、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(hào)，選取合適的卷筒、滑輪直徑。 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) 。 利用 MATLAB 軟件可以求解線性規(guī)劃、無(wú)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(jì)問(wèn)題 .該軟件編程工作量小 ,初始參數(shù)輸入簡(jiǎn)單 ,符合工程設(shè)計(jì)語(yǔ)言 ,有著很大的優(yōu)越性 .通過(guò)給出的優(yōu)化實(shí)例可以看出 ,應(yīng)用該軟件求解機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題非常方便 。華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 目 錄 1 緒論 ??? ?????????????????????????????? 1 2 抓斗設(shè)計(jì) ??????????????????????????????? 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(cè)面形狀 ?????????????????????? 5 滑輪組倍率 ??????????????????????????? 7 3 起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ???????????????????????????? 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(dòng)機(jī)的選擇 ????????????????????????? 11 減速器的選擇 ????????????????????????? 12 制動(dòng)器的選擇 ????????????????????????? 13 聯(lián)軸器的選擇 ????????????????????????? 14 驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間 ????????????????????????? 15 制動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算 ???????????????????????? 16 姓名：董浩良 題目：抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化 2 4 抓斗優(yōu)化 ???????????????????????????????? 17 抓斗優(yōu)化目 標(biāo)?????????????????????? 17 設(shè)計(jì)變量???????????????????????? 17 約束條件 ???????????????????????? 18 優(yōu)化程序及結(jié)果 ????????????????????? 19 6總結(jié) ????????????????????????????????? ? 21 5 參考文獻(xiàn) ????????????????????????????? ?? 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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 抓斗 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與 優(yōu)化 （摘要） 首先應(yīng)該對(duì)抓斗進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定抓斗的各個(gè)參數(shù)，然后根據(jù)抓斗的型號(hào)、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(hào)，選取合適的卷筒、滑輪直徑。 對(duì)抓斗的優(yōu)化主要是通過(guò) MATLAB 語(yǔ)言，將前面已經(jīng)設(shè)計(jì)好的抓斗參數(shù)轉(zhuǎn)化為線性方程，這個(gè)過(guò)程和其它調(diào)式程序一樣，主要包括這樣幾個(gè)步驟：編輯 .編譯 .連接 .以及執(zhí)行和調(diào)試。通過(guò)司機(jī)室那的操作，抓斗能進(jìn)行抓取和開卸動(dòng)作，大大提高了工作效率， 所以廣泛的運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)踐中。驅(qū)動(dòng)裝置包括電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒等部件。 對(duì)抓斗的優(yōu)化主要是通過(guò) MATLAB 語(yǔ)言，將前面已經(jīng)設(shè)計(jì)好的抓斗參數(shù)轉(zhuǎn)化為線性方程，這個(gè)過(guò)程和其它調(diào)式程序一樣，主要包括這樣幾個(gè)步驟：編輯 .編譯 .連接 .以及執(zhí)行和調(diào)試。 姓名：董浩良 題目：抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化 6 2 抓斗設(shè)計(jì) 抓斗是起重機(jī)裝卸散料的一種取物裝置。 長(zhǎng)撐桿抓斗（圖 1）是抓斗的基本型式。 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 圖 2為開閉繩和支撐繩在抓斗作業(yè)過(guò)程中的變化情況，圖中 1S 為支撐繩拉力 。 表 12抓斗自重分配系數(shù) 2k 鄂板 上承梁 下承梁 撐桿 2k 顎板自重： tG d ??? 上承梁： tG d ??? 下承梁： tG d ??? 撐桿： tG d ??? 在