【文章內(nèi)容簡介】 口上應(yīng)有耐磨的電焊層。切口的寬度b，按簡支梁的簡圖求得，并以一塊顎板所受的等效集中載荷作用于梁的中部，根據(jù)彎曲強(qiáng)度條件，可求出切口的寬度為： ()——切口的計(jì)算厚度。如果刃口有焊接層及加固的筋，那么計(jì)算其厚度可取為： ——強(qiáng)度計(jì)算的許用應(yīng)力。其中代入其他數(shù)據(jù)得： ，根據(jù)工作情況?。篵=255mm。（1）受力分析 下圖為對大彎板進(jìn)行的受力分析：則豎直方向的受力大小為： （）（2）強(qiáng)度驗(yàn)算當(dāng)進(jìn)行強(qiáng)度校驗(yàn)時(shí)，需要保證以下條件：。 ()此式中：，l=530mm,。將前面計(jì)算出來的結(jié)果全部放入強(qiáng)度校核得：。所以，大彎板的強(qiáng)度符合條件。 下圖為對斗體面板進(jìn)行的受力分析：面板的強(qiáng)度需要滿足： ()其中將計(jì)算出來的結(jié)果全部放入強(qiáng)度校核式子中得： 所以，面板的強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)中的理論值。 通?；喗M是由多個(gè)動滑輪和定滑輪配合構(gòu)成。定滑輪需要和定滑輪組合，動滑輪和動滑輪組合，都需要裝在夾套里，在裝到一根滑輪軸上。依據(jù)滑輪的作用，省力滑輪組和增速滑輪組共同構(gòu)成了上承梁中的滑輪組。（1）工作滑輪的材料及結(jié)構(gòu)選擇 起重機(jī)不可或缺的配件之一就是滑輪，通?？煞譃楸ＷC平衡的與參加工作的兩個(gè)不同的類型。HT1533鑄鐵是大多數(shù)滑輪選取的材料，因?yàn)槠鋬r(jià)格相對低廉，而且可以保證鋼絲繩的使用壽命，但它在工作中耐久度不高。所以對于工作量大的起重機(jī)和抓斗的閉合滑輪組中的滑輪多用ZG35II鋼鑄造。決定用熱軋鋼作為我想要的滑輪的材質(zhì)，當(dāng)滑輪的直徑超過900mm，即稱大型滑輪。（2）工作滑輪尺寸的選擇 ①滑輪直徑滑輪直徑由下式確定： ()式中：——按鋼絲繩計(jì)算的滑輪直徑，； ——鋼絲繩直徑，； ——輪繩直徑比系數(shù)，與鋼絲繩結(jié)構(gòu)和滑輪組工作級別有關(guān)。 查表，取，則，根據(jù)實(shí)際情況取 。 ②計(jì)算輪轂寬度 通常 ()式中：——滑輪軸徑（mm）。代入數(shù)據(jù)： ③ 滑輪槽尺寸的選擇 各主要參數(shù)及其意義如下所示：圖中：R——繩槽半徑； H——槽的高度； W——繩槽寬度； m——邊寬； d——鋼絲繩直徑；查表得：d=40(mm), R=20(mm), H=63(mm), W=78(mm), m=11(mm)滑輪圖形如下所示：圖中：D——滑輪直徑，mm； D1——滑輪外徑，mm； B——輪轂寬度，mm； B1——漲圈寬度，mm； D2——輪轂直徑。計(jì)算得:D=850(mm),B=100(mm)， , 。故滑輪選為 （3）滑輪組的設(shè)計(jì)目前，省力滑輪組是設(shè)計(jì)中最普遍采用的滑輪組。一般省力滑輪組都用在升降部件繩索的卷揚(yáng)系統(tǒng)中，所以它能在繩索卷入卷揚(yáng)系統(tǒng)的同一時(shí)刻，采用比之前小的拉力，拉起很重的散貨。所以根據(jù)設(shè)計(jì)需求，我選用雙排列省力滑輪組，它工作結(jié)構(gòu)簡易圖如下圖畫出：選擇滾動軸承支撐與上滑輪座的滑輪軸是為了能夠提高滑輪的傳動效率，改善滑輪的使用條件，另外，還需要思考如何幫軸承進(jìn)行潤滑和幫軸承防止灰塵。 綜合上述思考的結(jié)果，所以我想選取NNF5125并采用油封的固定方式。此外，軸承與軸承之間不能夠直接放置在一起，必須用左右滑輪擋板和軸套來起隔開作用。軸承的壽命計(jì)算公式為：，其中，則：。 ()式中： C——額定動載荷計(jì)算值，N； P——當(dāng)量動載荷，N； ——壽命因數(shù)； ——速度因數(shù)； ——力矩載荷因數(shù)； ——沖擊載荷因數(shù)； ——溫度因數(shù)。取預(yù)期計(jì)算時(shí)間為420000h，轉(zhuǎn)速為1050h/min，通過查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊得：。 ()又因?yàn)榇溯S承為圓柱滾子軸承，所以取。代入以上數(shù)據(jù)得：根據(jù)上述結(jié)果，實(shí)際工作時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過之前預(yù)計(jì)的工作時(shí)間，所以軸承可以使用。 軸的計(jì)算（1）滑輪軸的材料上下承梁中的軸叫做滑輪軸，因?yàn)檫@類軸一般施加彎矩作用而不產(chǎn)生扭矩，所以稱這類軸為固定心軸?；喼g以隔套固定。此外，軸承與軸承之間不能夠直接放置在一起。必須用左右滑輪擋板和軸套來起隔開作用。滑輪軸工作時(shí)會承受很大的作用力，所以一般會采用42CrMo的材質(zhì)再進(jìn)行淬火加高溫回火的工藝，粗加工尺寸為140毫米。（2）軸上零件的結(jié)構(gòu)設(shè)置 四索抓斗的閉合增力滑輪組可以采用鋼絲繩成角度的纏繞在上承梁和下承梁的滑輪軸上，下承梁的滑輪軸與上承梁的滑輪軸之間的傾斜角為β。由 ()得：式中：——同軸上相鄰兩滑輪中心間的距離，mm； ——滑輪直徑，mm； ——閉合繩直徑，mm。（3）軸上載荷的確定思考有時(shí)貨物會突然離地上升或者下降，一般載荷的疊加是貨物會在垂直方向和連動機(jī)構(gòu)生成動載荷，所以應(yīng)該讓起升載荷乘以起升動載系數(shù)。 下圖為上承梁的受力圖：取動載系數(shù)，則依據(jù)上撐桿的受力分析，力的平衡方程得：因?yàn)?,3,4,5為工作滑輪組，且分布對稱，則；滑輪1和6為平衡滑輪，且分布對稱，故其所受力的大小為；由上知：。剪力圖和彎矩圖如下所示： （4）軸的強(qiáng)度校核 一般來說，軸上所能夠承受的彎矩極大的位置是中間，所以軸中間截面上的彎曲應(yīng)力是：軸的強(qiáng)度條件為：所以軸的強(qiáng)度符合條件。 （5）軸的剛度校核 當(dāng)外面的作用力施加在軸上時(shí)，它就可以產(chǎn)生彎曲變形。一旦形變值超出可以承受的范圍，可能會使軸上所有的零件不能進(jìn)行合理工作，安全會得不到保證，甚至?xí)棺ザ肥ニ械墓ぷ髂芰?。所以，對有剛度要求的軸著手開始設(shè)計(jì)時(shí)，一定要對軸進(jìn)行剛度檢驗(yàn)。通常，軸的彎曲剛度以撓度來度量。軸的剛度校核一般是計(jì)算出軸在受到載荷時(shí)產(chǎn)生的最大變形量，并保證其不能夠超過允許值。軸的受力分析如下圖所示： （）則上承梁的最大擾度為：銷軸一般起到零件間的承接作用，構(gòu)成鉸鏈孔連接。銷軸通常是開口銷的形式，因?yàn)樗ぷ骼喂?，拆卸方便。連接銷的類型可根據(jù)工作要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)，其尺寸可根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)按經(jīng)驗(yàn)或公司標(biāo)準(zhǔn)確定，如有必要可用剪切和擠壓強(qiáng)度條件進(jìn)行校核計(jì)算。 （1）銷軸的選擇根據(jù)連接特點(diǎn)及實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，取銷軸的直徑d=160mm，長度取為250mm，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，使其表面硬度達(dá)到HRC52~60。銷軸的強(qiáng)度校核銷軸的受力分析圖如下所示：一般先按剪切強(qiáng)度來進(jìn)行檢驗(yàn)，需滿足此公式 （）其中：，d為銷軸的直徑，其值為d=160（mm）。則將數(shù)據(jù)代入公式得：所以剪切強(qiáng)度符合要求。其次，當(dāng)按擠壓條件進(jìn)行校核時(shí)，需要滿足：此式中：b——連桿頭尺寸，mm； d——銷軸直徑，mm； F大小同上式，為750KN。取b=3d=480(mm)，則將數(shù)據(jù)代入上式得：。所以，擠壓強(qiáng)度亦滿足要求。以上部分為上橫梁的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核，下橫梁的設(shè)計(jì)與上橫梁基本相同，不再贅述。除此，因?yàn)橄聶M梁與上橫梁結(jié)構(gòu)及材料相同，且下橫梁所受載荷小于上橫梁的載荷，上橫梁強(qiáng)度符合條件。因此，下橫梁的強(qiáng)度亦符合使用要求。三維模型的建立是根據(jù)實(shí)習(xí)公司所用的一些外形參數(shù)和前面確定的參數(shù)建模的，軟件用的是INVENTOR。根據(jù)之前實(shí)習(xí)單位的模型、參考資料以及前面計(jì)算出來的數(shù)據(jù)，建立了抓斗上承梁的三維模型。上承梁由上滑輪座，鋼索保護(hù)罩，上滑輪軸，滑輪組等零部件組成。，也是由下滑輪軸，下滑輪座，鋼索保護(hù)罩，滑輪組組成。不同的是，橫梁的作用是與斗體相連的。橫梁的面板是由一個(gè)長方形和一個(gè)正方形拼接而成的，其中錯(cuò)開了9度，就是為了讓上下滑輪組不在一條直線上，防止閉合繩掉落。還有一對平衡塊，是與下滑輪軸相連的，平衡塊顧名思義是起到平衡的作用，在平衡塊上連接契套，然后放置閉合繩。這樣的目的會使抓斗在抓取貨物的時(shí)候更加穩(wěn)定。平衡架一端與上承梁連接，一端插入承重銷軸，連接支撐繩，起到使抓斗在操作期間能夠平衡的作用。我所畫的是內(nèi)置式平衡架，是根據(jù)起重機(jī)的吊鉤的位置決定的。平衡架主要是由側(cè)板，襯套，筋板，無縫鋼管組成的，撐桿是抓斗比較重要的部件之一，撐桿分為左撐桿和右撐桿兩種。它們的區(qū)別就在于頭部的齒塊，一根裝有凸齒塊（），一根裝有凹齒塊（）。凹凸齒塊相互配合，減少自由度，起到穩(wěn)定的作用。設(shè)計(jì)的撐桿是由面板，側(cè)板，筋板組成的空心的長方體鋼管，筋板增加了鋼管的強(qiáng)度。使得設(shè)計(jì)的鋼管占較小的自重比例。采用多實(shí)體的方法建立的撐桿，因?yàn)閾螚U的面板，側(cè)板是由鈑金折彎而成的，不采用多實(shí)體畫法的話，會導(dǎo)致?lián)螚U裝配不上。 斗體是抓斗最重要的部件，左右斗體的容積之和就是抓斗的斗容了。一般抓斗的斗容和自重各一半，但是之前抓斗設(shè)計(jì)的很合理，巧妙的減輕了一點(diǎn)自重。設(shè)計(jì)的斗體是由側(cè)板，筋板，刃口板，斗底板，斗底刃口板，大彎板，加強(qiáng)板，鋼管，軛板等組成。設(shè)計(jì)的刃口板采用的是hardox 400的材質(zhì)，加強(qiáng)了耐磨性。抓斗的總體裝配中，主要還需要畫出主銷軸，上撐桿銷軸，下?lián)螚U銷軸，平衡架銷軸，承重銷軸這五種軸，所用的材料是20，比普通材質(zhì)更耐磨。根據(jù)之前實(shí)習(xí)公司的經(jīng)驗(yàn)，把抓斗的單邊最大開度定為78度，這樣可以使每次抓取貨物時(shí)，能夠滿載。不同目標(biāo)函數(shù)的單位可能得不到統(tǒng)一，所以在建立總的目標(biāo)函數(shù)前，要首先將優(yōu)化需要的參數(shù)進(jìn)行無量綱化，然后再組合。為撐桿長度，為撐桿下絞點(diǎn)到斗體的主銷軸的距離，a為長撐桿絞點(diǎn)間的距離，為顎板的角度，為顎板底背角，L為抓斗的最大開度。其中設(shè)計(jì)了五個(gè)變量。把抓斗機(jī)構(gòu)所有的部件簡化成線條，可以構(gòu)成兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)。抓取散貨必須有動能，長撐桿雙瓣四索抓斗的這個(gè)動能主要是通過抓斗上下承梁的垂直運(yùn)動及閉合繩拉力引起的重力勢能的改變而得到。抓斗閉合繩所產(chǎn)生的拉力則通過起重機(jī)的卷揚(yáng)系統(tǒng)生成。如果能夠優(yōu)化設(shè)計(jì)出準(zhǔn)確的抓斗機(jī)構(gòu)的各個(gè)尺寸，使在同一張開角度下，單位閉合繩拉力產(chǎn)生的抓獲力能夠緩緩上升，這會對之后減少抓斗自身的重量，增加抓取比帶來很大優(yōu)勢。因此，我準(zhǔn)備取抓斗單位閉合繩拉力產(chǎn)生的抓取力達(dá)到極大值作為抓斗的目標(biāo)函數(shù)。 （）式中 ： ——顎底板背角； ——顎板的角度 F——抓斗的抓取力 L——抓斗最大開度；，角度單位用弧度來表示。