【文章內(nèi)容簡介】 9。0039。 miivv ???? 減速器輸出軸強度校核： 輸出軸最大徑向力 )2(21 m a xm a x 卷GPFR ?? （ 37） 式中 卷GP 為卷筒與軸的自身重力， NPG 3332?卷 NR 10166)333285032(21m a x ???? 減速器輸出軸最大徑向力許用值 [R]=86700N 輸入軸最大扭矩 ?? iTT ?? 額)~(m a x （ 38） mNT ?????? 7 6 9 3~6 4 2 2 2)~(m a x 式中 ?—— 電動機最大扭矩倍數(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矩 ? ? mN89000T ?? 據(jù)此， ,max TT ? 該減速器能滿足設(shè)計要求。 姓名：董浩良 題目：抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 18 起升機構(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： mNmiDPT Q ????? ???? 3,0 ?靜降 mNT TT ???? ? 靜制制制動轉(zhuǎn)矩 查制動器標 準，選用 YDWZ300/45 制動器，其額定制動轉(zhuǎn)矩 mNT ?? 1600制 制動輪直徑D=400mm，制動器自身質(zhì)量 kgmG 77?制 δ 圖 9 制動器 高速軸的計算扭矩 mNTnT Z ?????? 1 4 2 ? （ 311） 式中， n—— 聯(lián)軸 器安全系數(shù)，取 ?n ； Z? —— 剛性動載系數(shù)，一般 Z? =。 根據(jù)電動機軸和減速器輸入軸的軸徑，分別選用 CLZ2 型半齒輪聯(lián)軸器和帶制動輪的齒輪聯(lián)軸器。據(jù)聯(lián)軸器標準， CLZ2 半齒輪聯(lián)軸器最大允許扭矩 ? ? mNT ??1400 ，飛輪矩? ? 22 mkgGD l ?? ，自身質(zhì)量 kgmQL ? ，制動輪直 徑 D=200 的帶制動輪齒輪聯(lián)軸華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 19 器最大允許扭矩 ? ? mNT ?? 3150 飛輪矩 ? ? 22 mkgGD l ?? ，自身質(zhì)量 kgmQL ? 輸入軸直徑 mmd 651 ? ，輸出軸直徑 mm60d2 ? 。 圖 10 聯(lián)軸器 前面的計算都是考慮機構(gòu)處于穩(wěn)定運動狀態(tài)時的精 力計算。眾所周知，起重機是一種間歇動作的機械，工作是周期性的。在每個工作循環(huán)中，起升機構(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，機構(gòu)作變速運動，因而 有加速度與慣性力的作用。當啟動、制動時間過長時，加速度固 然很小，但這會影響起重機的生產(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)。 起動時間： 機構(gòu)起動時間電動機必須發(fā)出較 大的力矩，即起動力矩，使原來靜止的質(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。 ? ? )(靜起起 TTnJt ?? （ 39） 式中 [J]起升時換算到電動機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 ? ? ?22 2021 )( im DJJ g ??? （ 310） gJ 高速軸上旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的轉(zhuǎn)動慣量。 姓名：董浩良 題目：抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 20 ? ?stmNmiDQTmNTTmkgJmkgGDGDGDJltg)(2][41])()()[(413222232222??????????????????????????????????????起靜額起電? 通常 3～ 80t 通用橋式起重機， [起t ]=1～ 2s，上述起動時間符合電動機起動要求。 制動時間驗算 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 ? ?)( 靜降制，制 TT nJt ?? （ 3 11） strnnnmkgimDJJ g)(m i n/780720750224)(][02222322200????????????????????????制，， ? T推薦時間為 制t T 所以 制動時間符合要求。 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 21 4 抓斗優(yōu)化 優(yōu)化目標 抓斗抓取散料需要能量 ,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構(gòu)產(chǎn)生抓取能力。若合理匹配機構(gòu)幾何尺寸 ,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重 ,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構(gòu)的優(yōu)化目標 。 圖 12為抓斗機構(gòu)簡圖。閉合繩拉力 iS2 在顎板張開角為 i? 時的抓取力 siF 為 : 圖 12 抓斗機構(gòu)簡圖 ? ? ? ? ? ?? ?? ? iiiiisi SallalLlCF2222122s i ns i nc o ss i n?????????????????????????? （ 41） 式中 kmC ???? cos1,???（常數(shù)） ； ? —— 閉合滑輪組單個滑輪效率 ； k? — — 顎板底背角 ； m —— 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 姓名：董浩良 題目：抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 22 ? ? ? ? ? ?? ?? ? ??????????????????2221222 s i ns i nc o ss i nallalLlCSFiiiiisi???????? （ 42） 抓斗機構(gòu)簡圖式表明 ,在抓斗閉合過程中 ,當顎板張開角 i? 不同時 ,即使是同一抓斗機構(gòu) , isi SF 2 也不相同。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 ,提高深挖能力 ?；蛘呖梢圆捎幂^寬的抓斗?？傊?,可以提高抓斗在閉合初期的抓貨量。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。因此 ,一個理想的抓斗機構(gòu)應(yīng)當具有這樣的特征 :在抓斗閉合過程中的每一位置上 , isi SF 2 均應(yīng)達到極大值。由于 C 為常數(shù) ,令 isii CSFf2? （ 43） 則 ,長撐桿抓斗機構(gòu)的優(yōu)化 函數(shù) 為 ? ?TnfffV ....... .,m a x 21? 等價與 ? ? ? ? ? ?? ?? ? ??????????????????2221222 s i ns i nc o ss i nallalLlCSFiiiiisi???????? （ 44） 設(shè)計變量 決定優(yōu)化目標 if 的 獨 立 變 量 只 有 Ll1 , Ll2 , La 及 a , 并令Llx 11? , Llx 22 ? , Lax ?3 , ??4x ,它們構(gòu)成了抓斗機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的設(shè)計變量。 約束條件 散料動態(tài)堆積角 6??? ,抓斗最大張開度 L=2734mm。 1C =, 2C =, 3C =, 4C =, k? =π /5。 （ a） 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。 ? ? ? ? ? ? 0s i n 21422342213 ?????? Cc oxxxxxxxg （ 45） （ b） 避免閉合狀態(tài)下?lián)螚U力臂過小。 ? ? 0s in 3422 ??? xxxxg （ 46） 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 23 (c)避免最大張開度狀態(tài)下 ,撐桿力不產(chǎn)生抓取力。 ? ? ? ? ? ? 0c o s 34213 ????? xxxxxg k? (d)保證抓斗結(jié)構(gòu)緊湊 。 ? ? 0224 ??? xCxg （ 47） ? ? ? ? 0335 ??? xCxg （ 48） ? ? 02 46 ???? xxg ?? （ 49） ? ? ? ? ? ? 0c oss i n 21244423427 ?????? xCxxxxxxg （ 410） (e)保證目標函數(shù)有意義 ,設(shè)計變量非負等其它要求。 ? ? 02318 ???? xxxxg （ 411） ? ? 049 ??? kxxg ? （ 412） ? ? jj xxg ??9 (j=1,2,3,) （ 413） 其中 , 1C 和 4C 控制閉合滑輪組上、下滑輪軸閉合狀態(tài)下 最小及最大距離 , 2C 控制抓斗機構(gòu)最大寬度 , 3C 與閉合滑輪組滑輪大小有關(guān) ,ρ 為散料動態(tài)堆積角。 根據(jù)設(shè)計需要，使用比較常見 MATLAB 語言作為編程工具。 首先用 MATLAB 編寫目標函數(shù)的 m文件 ，返回 x 處的函數(shù)值 f。 %抓斗優(yōu)化程序 ； function y=objfun(x) f=*x2(sin(x(4)+)cos(x(4)+)*(2743*x(2)sin(x(4)+)2743x((3)/((2775*x(1))^2((2743x(2))^2*sin(x(4)+0265)2743*x(3))^2)^)； 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 M 文件。 %優(yōu)化約束 ； function [c,ceq]=confun(x)； c=[ x(1)^2(x(2)sin(x(4))x(3))^2(x(2)cos(x(4))+)^2/x(2)sin(x(4))x(3)/(x(1)+x(2))cos(x(4))x(3)/(2)/(3)/(4)/(x(2)*sin(x(4))x(3))^2+9x(4)cos(x(4))+)^2x(1)^2/x(1)+x(3)x(2)/x(4)]。 ceq=[]。 x0=[,]。 options=optimset(39。largescale39。,39。off39。)。 [x,fval]=fmincon(39。objfun39。,x0,[],[],[],[],[],[],39。confun39。,options) 姓名：董浩良 題目：抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 24 輸出最優(yōu)點和目標函數(shù)值： x(1)= x(2)= x(3)= x(4)= 與原設(shè)計方案 x=(,)下目標函數(shù) if 進行比較