門座起重機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一，設(shè)計(jì)步奏</b></p><p><b>　　二，門座起重機(jī)概述</b></p><p><b>　　三，變幅機(jī)構(gòu)</b></p><p><b>　　四，運(yùn)動(dòng)分析<

2、;/b></p><p><b>　　五，設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p><b>　　六，參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)步驟</b></p><p><b>　　1、起重機(jī)械概述</b></p><p&g

3、t;　　2、比較幾種變蝠機(jī)構(gòu)，各自特點(diǎn)等</p><p>　　3、四連桿式變幅機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析（解析表達(dá)式）</p><p>　　4、用matlab軟件將吊點(diǎn)軌跡、水平分速度、變幅力矩等曲線繪出（能力強(qiáng)的同學(xué)可做加速度分析內(nèi)容——可加分）</p><p><b>　　5、設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p><b>

4、;　　6、參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　門座起重機(jī)概述 </b></p><p><b>　　簡(jiǎn)史</b></p><p>　　門座起重機(jī)是隨著港口事業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的1890年,第一次將幅度不可變的固定式可旋轉(zhuǎn)臂架型起重機(jī)裝在橫跨于窄碼頭上方的運(yùn)行式半門座上，成為早期的港用半門座起重機(jī)隨著碼

5、頭寬度的加大,門座和半門座起重機(jī)并列發(fā)展，并普遍采用俯仰臂架和水平變幅系統(tǒng)。第二次世界大戰(zhàn)后，港用門座起重機(jī)迅速發(fā)展為便于多臺(tái)起重機(jī)對(duì)同一條船進(jìn)行并列工作,普遍采用了轉(zhuǎn)動(dòng)部分與立柱體相連的轉(zhuǎn)柱式門座起重機(jī)(圖1[轉(zhuǎn)柱式門座起重機(jī)]),或轉(zhuǎn)動(dòng)部分通過(guò)大軸承與門座相連的滾動(dòng)軸承式支承回轉(zhuǎn)裝置,以減小轉(zhuǎn)動(dòng)部分的尾徑,并采用了減小碼頭掩蓋面（門座主體對(duì)地面的投影）的門座結(jié)構(gòu)。在發(fā)展過(guò)程中，門座起重機(jī)還逐步推廣應(yīng)用到作業(yè)條件與港口相近的船臺(tái)和水電

6、站工地等處。 </p><p><b>　　2.分類</b></p><p>　　按用途可分為3類：①裝卸用門座起重機(jī):主要用于港口和露天堆料場(chǎng)，用抓斗或吊鉤裝卸。起重量一般不超過(guò)25噸，不隨幅度變化。工作速度較高，故生產(chǎn)率常是重要指標(biāo)。②造船用門座起重機(jī)：主要用于船臺(tái)、浮船塢和艤裝現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行船體拼接、設(shè)備艤裝等吊裝工作，用吊鉤作為吊具。最大起重量達(dá)300噸,幅度大時(shí)

7、起重量相應(yīng)減小。有多檔起升速度，吊重輕時(shí)可提高起升速度。有些工作機(jī)構(gòu)還備有微動(dòng)裝置，以滿足安裝要求。門座高度大者，可適應(yīng)大起升高度和大幅度作業(yè)的要求，但工作速度較低，作業(yè)生產(chǎn)率不高。③建筑安裝用門座起重機(jī)：主要用在水電站進(jìn)行大壩澆灌、設(shè)備和預(yù)制件吊裝等，一般用吊鉤。起重量和工作速度一般介于前兩類起重機(jī)之間。它具有整機(jī)裝拆運(yùn)輸性好、吊具下放深度大、能較好地適應(yīng)臨時(shí)性工作和棧橋上工作等的特點(diǎn)。 </p><p>&l

8、t;b>　　組成</b></p><p>　　門座起重機(jī)有起升、回轉(zhuǎn)、變幅和運(yùn)行機(jī)構(gòu)，前3種機(jī)構(gòu)裝在轉(zhuǎn)動(dòng)部分上,每一周期內(nèi)都參加作業(yè)。轉(zhuǎn)動(dòng)部分上還裝有可俯仰的傾斜單臂架或組合臂架及司機(jī)室。運(yùn)行機(jī)構(gòu)裝在門座下部，用以調(diào)整起重機(jī)的工作位置帶斗門座起重機(jī)（圖2 [帶斗門座起重機(jī)]）還裝有伸縮漏斗、帶式輸送機(jī)等附加設(shè)備，以提高門座起重機(jī)用抓斗裝卸散狀物料時(shí)的生產(chǎn)率。除電氣保護(hù)裝置外，還裝有起重量或起重力

9、矩限制器、起重機(jī)夾軌器等安全裝置。 </p><p><b>　　系統(tǒng)</b></p><p>　　門座起重機(jī)大多采用水平變幅系統(tǒng)。①重物和臂架系統(tǒng)各自的重心在變幅過(guò)程中幾乎無(wú)垂直位移。其方法之一是靠增設(shè)活動(dòng)平衡重來(lái)平衡臂架系統(tǒng)俯仰時(shí)的合成重心的升降變化這種方法布置較方便,工作也較可靠，應(yīng)用廣泛。方法之二是靠臂架系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)特性來(lái)保證變幅時(shí)合成重心的移動(dòng)軌跡接近水平線，

10、無(wú)活動(dòng)平衡重。②所吊重物在變幅過(guò)程中沿著近于水平線的軌跡移動(dòng)，可采用補(bǔ)償法和組合臂架法。補(bǔ)償法是通過(guò)特種儲(chǔ)繩系統(tǒng)在變幅過(guò)程中自動(dòng)收放相應(yīng)起升繩，以補(bǔ)償臂架升降造成的吊具垂直位移。組合臂架法是依靠組合臂架的機(jī)構(gòu)特性保證臂端在變幅過(guò)程中接近水平移動(dòng)。兩種方法都得到廣泛應(yīng)用。 </p><p><b>　　變幅機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　變幅機(jī)構(gòu)的類型及特點(diǎn)</

11、p><p>　　變幅機(jī)構(gòu)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)臂架俯仰，以改變工作幅度的機(jī)構(gòu)。它主要有兩個(gè)方面的作用：一是在滿足起重機(jī)工作穩(wěn)定性的條件下，改變幅度，以調(diào)整起重機(jī)有效起重量或調(diào)整取物裝置工作位置；二是在起重量的最大幅度與最小幅度之間運(yùn)移貨物，以擴(kuò)大起重機(jī)的作業(yè)范圍。港口裝卸用門座起重機(jī)變幅機(jī)構(gòu)的作用主要是指后者，它與其他機(jī)構(gòu)聯(lián)合作業(yè)，實(shí)現(xiàn)貨物的運(yùn)移。</p><p>　　1.變幅機(jī)構(gòu)根據(jù)變幅方法可分為兩種基

12、本形式：運(yùn)行小車式和擺動(dòng)臂架式。</p><p>　　運(yùn)行小車式變幅機(jī)構(gòu)用于小型固定式旋轉(zhuǎn)起重機(jī)，作為制造和修理車間的小型起重機(jī)設(shè)備，在港口裝卸作業(yè)中很少采用。擺動(dòng)臂架式變幅機(jī)構(gòu)，幅度的改變是靠擺動(dòng)臂來(lái)實(shí)現(xiàn)的。港口門座起重機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)幾乎全屬此類。擺動(dòng)臂架式變幅機(jī)構(gòu)主要由擺動(dòng)臂架、驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置、制動(dòng)裝置所組成。此外，還有操縱設(shè)備、安全裝置等。</p><p>　　2.根據(jù)變幅機(jī)構(gòu)的工

13、作性質(zhì)有可分為非工作性變幅機(jī)構(gòu)和工作性變幅機(jī)構(gòu)。非工作性變幅機(jī)構(gòu)只是用來(lái)調(diào)整幅度，在裝卸作業(yè)中，幅度不變。</p><p>　　工作性幅度機(jī)構(gòu)在裝卸作業(yè)時(shí)，通過(guò)改變幅度來(lái)運(yùn)移貨物，以擴(kuò)大起重機(jī)的服務(wù)面積和提高工作機(jī)動(dòng)性。港口起重機(jī)為提高裝卸效率，要求變幅機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)工作性變幅。其特征是：這種變幅是在帶載條件下進(jìn)行的，變幅頻繁，變幅過(guò)程成為起重機(jī)每一個(gè)工作循環(huán)的主要工序之一，變幅速度對(duì)裝卸生產(chǎn)率有直接的影響，故在這

14、類變幅機(jī)構(gòu)中，一般都應(yīng)采用較高的變幅速度，以提高裝卸生產(chǎn)率。</p><p>　　2、對(duì)工作性變幅機(jī)構(gòu)的要求</p><p>　　為了適應(yīng)工作性變幅的需要，變幅機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足下面兩點(diǎn)要求：</p><p><b>　　1．載重水平位移</b></p><p>　　使載重在變幅過(guò)程中沿水平線或接近于水平線的軌跡移動(dòng)。</

15、p><p><b>　　2．臂架自重平衡</b></p><p>　　使臂架系統(tǒng)的總重心高度在變幅過(guò)程中保持不變或變化很小。</p><p>　　3、載重水平位移的補(bǔ)償原理</p><p>　　為使載重在變幅過(guò)程中沿水平線或近似水平線移動(dòng)，可以采用多種形式來(lái)達(dá)到，但基本上可以歸納為兩種類型：起升繩補(bǔ)償法和組合臂架法。常用的組

16、合臂架法。</p><p>　　組合臂架法的基本原理是：采用組合式臂架，依靠組合臂架端點(diǎn)在變幅過(guò)程中，沿水平或接近水平線的軌跡移動(dòng)，從而使載重在變幅過(guò)程中的高度不變或變化很小。</p><p>　　組合臂架法最常見(jiàn)的有兩種：剛性拉桿式組合臂架和撓性拉索帶曲線形象鼻架式組合臂架。港口裝卸生產(chǎn)使用的門座起重機(jī)大多采用剛性拉桿式組合臂架——四連桿機(jī)構(gòu)。</p><p>　

17、　圖3-1 剛性拉桿的組合臂架補(bǔ)償原理</p><p>　　圖3-1所示為采用剛性拉桿式組合臂架來(lái)使載重水平變幅的補(bǔ)償原理圖。組合臂架是由主臂架、直線型象鼻架和剛性拉桿三部分組成的。連同機(jī)架ea一起考慮，組合臂架實(shí)際上構(gòu)成一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)。其補(bǔ)償原理是：當(dāng)臂架擺動(dòng)時(shí)，象鼻架端部滑輪的軌跡是一個(gè)雙葉曲線，如果臂架系統(tǒng)的尺寸和支點(diǎn)e、a的位置選擇適宜，則在雙葉曲線中相當(dāng)于起重機(jī)有效工作幅度的ef部分，接近一水平線。因此

18、，臂架端點(diǎn)在變幅過(guò)程中，接近于水平線移動(dòng)。此時(shí)，如果起升繩平行于主臂架（或剛性拉桿）布置，則在變幅過(guò)程中，起升繩的各部分長(zhǎng)度均不發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)載重接近于水平線移動(dòng)。</p><p>　　這種方案的主要優(yōu)點(diǎn)是：臂架下的工作空間較大，鋼絲繩的懸掛長(zhǎng)度不變，貨載擺動(dòng)現(xiàn)象減小。其缺點(diǎn)是：臂架為葙型結(jié)構(gòu)，自重較重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，迎風(fēng)面積也較大，在變幅過(guò)程中，臂架難以沿嚴(yán)格的水平線變幅。</p><p&g

19、t;　　4、臂架自重平衡的補(bǔ)償原理</p><p>　　利用臂架的俯仰來(lái)改變幅度時(shí)，臂架系統(tǒng)重心的高度也在不斷的變化，為了使臂架系統(tǒng)的重心盡可能不發(fā)生升降現(xiàn)象，以免由于重心升降時(shí)需要做功而引起變幅機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)功率的增大，可以采用多種構(gòu)造形式來(lái)達(dá)到。在這里只向大家介紹港口普遍采用的利用活配重使臂架系統(tǒng)合成重心位置在變幅過(guò)程中，接近于水平線的軌跡移動(dòng)的方案。</p><p>　　圖3-2 杠桿-活

20、配重法臂架平衡系統(tǒng)工作原理圖</p><p>　　圖3-2所示為利用桿杠活配重法來(lái)獲得臂架自重平衡的工作原理簡(jiǎn)圖。活配重與臂架分離，繞各自鉸軸擺動(dòng)，采用杠桿連接使之組成非平行四邊形的四桿機(jī)構(gòu)。這種平衡法的基本原理為：不再是保持臂架和配重的合成重心位置不變，而是根據(jù)變幅過(guò)程中，臂架位能的增加（或減少）值等于活配重位能相應(yīng)地減少（或增加）值，使臂架系統(tǒng)在各個(gè)變幅位置保持總位能不變。</p><p&

21、gt;　　這種方案與尾重法相比較，在臂架擺動(dòng)角度相同的條件下：活配重?cái)[動(dòng)角度顯著增大，從而增大了活配重的升降高度，以至于減輕了活配重的重量。同時(shí)它把臂架系統(tǒng)分成臂架與配重兩部分，配重被移到起重機(jī)旋轉(zhuǎn)中心線較遠(yuǎn)的地方，兩者用杠桿聯(lián)系起來(lái)，由于杠桿的放大原理，使配重重量大大地減輕，并可充分發(fā)揮配重對(duì)起重機(jī)穩(wěn)定性的作用，它在總體布置上，要比尾重法方便得多。但是這種平衡方案不能做到臂架系統(tǒng)的完全平衡。只要把四桿機(jī)構(gòu)的尺寸和配重的重量選得合適，可

22、以使誤差縮減到很小的程度，安全能滿足對(duì)臂架平衡系統(tǒng)提出的要求。</p><p>　　由于這種方案優(yōu)點(diǎn)較多，因此，目前應(yīng)用最普遍，門座起重機(jī)基本上都采用此種平衡方法。</p><p>　　5、變幅機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)形式</p><p>　　為使臂架繞其鉸軸擺動(dòng)來(lái)改變起吊貨物的位置，就必須有一套專門的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。根據(jù)變幅機(jī)構(gòu)工作性質(zhì)和要求不同，出現(xiàn)了多種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如齒條、螺桿螺母

23、、液壓等。</p><p>　　一、螺桿螺母變幅驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)</p><p>　　圖3-3 螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)變幅機(jī)構(gòu)筒圖</p><p>　　1.電動(dòng)機(jī)；2－減速器；3－轉(zhuǎn)動(dòng)的螺母；4－不轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿；</p><p>　　5－臂架；6－轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿；7－不轉(zhuǎn)動(dòng)的螺母</p><p>　　圖3-3為螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)變幅機(jī)構(gòu)筒圖。這種傳

24、動(dòng)方案的主要優(yōu)點(diǎn)是：由于螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)本身具有很大的傳動(dòng)比，因而使整個(gè)傳動(dòng)裝置緊湊、重量輕、變幅平穩(wěn)無(wú)沖擊。主要缺點(diǎn)是：效率低，非密封條件下工作或潤(rùn)滑不良時(shí)，磨損快，螺母的螺紋磨損后不易檢查。如果沒(méi)有可靠的安全保護(hù)裝置，臂架也有超程墜落的危瞼。</p><p>　　近來(lái)出現(xiàn)的滾珠螺桿（見(jiàn)圖3-4）能夠克服上述的這些缺點(diǎn)。這是一種有前途的變幅傳動(dòng)方式。但由于制造工藝復(fù)雜，還沒(méi)有廣泛采用。</p><

25、;p><b>　　圖3-4 滾動(dòng)螺桿</b></p><p>　　1-支座；2-鍵槽；3-螺桿；4-滾珠；</p><p>　　5-驅(qū)動(dòng)齒輪；6-軸承；7-螺母</p><p>　　二、齒條變幅驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)</p><p>　　圖3-5為齒條傳動(dòng)的變幅機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。臂架直接由齒條推動(dòng)，齒條則由裝設(shè)在機(jī)器房頂上的電動(dòng)機(jī)通過(guò)一

26、個(gè)封閉式的三級(jí)圓柱齒輪減速器減速后，帶動(dòng)一個(gè)小齒輪，由小齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒條做直線運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)臂架繞其軸心擺動(dòng)。對(duì)于較大型的起重機(jī)，齒條常制成針齒的形狀，以便制造和維修工作。</p><p>　　圖3-5 齒條傳動(dòng)的變幅機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)圖</p><p>　　1-電動(dòng)機(jī)；2-液壓推桿制動(dòng)器；3-圓柱齒輪減速器；</p><p>　　4-齒型連軸節(jié)；5-齒條</p

27、><p>　　因?yàn)樵谧兎鶗r(shí)振動(dòng)和沖擊都較大，所以在齒條頭部裝設(shè)橡膠緩沖裝置或液壓緩沖裝置。另外，為了避免由于齒條超程而使臂架脫落，確保變幅機(jī)構(gòu)安全工作，齒條在變幅有效區(qū)段內(nèi)兩端都設(shè)有行程開(kāi)關(guān)。</p><p>　　這種傳動(dòng)方式的主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，可以雙向受力，效率高。缺點(diǎn)是：因?yàn)榇嬖邶X間間隙，起、制動(dòng)時(shí)有沖擊；齒條傳動(dòng)是開(kāi)式傳動(dòng)，工作條件差，所以齒面易磨損。</p>

28、<p>　　這種傳動(dòng)方式由于可以在效率較高的前提下，獲得相當(dāng)緊湊的結(jié)構(gòu)，因而，在工作性變幅機(jī)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　四連桿組合臂架各桿件尺寸的確定</p><p>　　首先假定在三個(gè)幅度時(shí)，吊鉤的位置均在同一水平線上 如下圖</p><p>　　求取臂梁長(zhǎng)度a及象鼻架前段長(zhǎng)度d</p><p>　　按上圖，可列出方

29、程組：</p><p><b>　　(1)</b></p><p>　　其中Rmax=22.2,Rmin=5.7,H=11.2</p><p>　　根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，角度選取范圍為,</p><p>　　考慮到為獲得比較均勻的變幅速度并使載荷對(duì)臂架下鉸點(diǎn)的力矩較小，應(yīng)取較小值：取較大值。為了縮短a和d的長(zhǎng)度以減輕臂架系統(tǒng)重量，有

30、時(shí)使取較大值；取較大值。</p><p>　　由方程組（1)解出：</p><p><b>　　（2）</b></p><p><b>　　(3)</b></p><p>　　定出拉桿鉸點(diǎn)O1，即定出A和B的值；A=(0.25~0.4)a，B=(0.15~0.3)a,對(duì)于碼頭作業(yè)的門座起重機(jī)，A取較

31、大值，B取較小值，這里取A=0.4a，B=0.15a。</p><p><b>　　可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取</b></p><p><b>　　這里取 R=18</b></p><p>　　這樣根據(jù)圖又可列出方程組</p><p><b>　?。?）</b></p><

32、;p>　　方程組的右邊均為已知的，所以可設(shè)：</p><p>　　代入方程組（4），可解得：</p><p><b>　　(6)</b></p><p><b>　　(7)</b></p><p>　　其中 M=E1^2-E2^2+F1^2-F2^2</p><p>　

33、　N=E2^2-E3^2+F2^2-F3^2</p><p>　　這樣就可以算出a、c、d、及值。</p><p>　　把變幅范圍分為6~10個(gè)位置。根據(jù)求出的尺寸檢驗(yàn)變幅性能，并進(jìn)行局部修改。</p><p>　　，吊鉤水平位移差值，一般要求；</p><p>　　水平位移曲線的斜率。亦即由載荷引起對(duì)臂架下鉸點(diǎn)的力矩要求盡量小；</p

34、><p>　　臂架等角速旋轉(zhuǎn)時(shí)，象鼻架斷點(diǎn)的水平移動(dòng)速度不能相差太大，一般要求如水平速度相差懸殊，則會(huì)招致物品劇烈擺動(dòng)。</p><p>　　經(jīng)多次選擇和查閱資料可得出四連桿組合臂架系統(tǒng)的尺寸及性能參數(shù)。見(jiàn)下表；</p><p>　　剛性四連桿變幅機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　機(jī)械運(yùn)動(dòng)分析的目的和方法 </p><p&g

35、t;　　所謂機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析，就是根據(jù)原動(dòng)件的已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律，求該機(jī)構(gòu)其他構(gòu)件某些點(diǎn)的位移，軌跡，速度和加速度，以及這些構(gòu)件的角位移，加速度和角加速度。上述內(nèi)容，無(wú)論是對(duì)于設(shè)計(jì)新的構(gòu)件，還是了解現(xiàn)有機(jī)械的運(yùn)動(dòng)性能，都是十分重要的。</p><p>　　例如，通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行位移或軌跡的分析，可以確定某些構(gòu)件在運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的空間；判斷當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)各構(gòu)件之間是否會(huì)互相干涉；確定機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件的行程；考察構(gòu)件上某一點(diǎn)能否實(shí)現(xiàn)預(yù)定

36、的位置或軌跡要求等。</p><p>　　通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度分析，可以了解從動(dòng)件速度變化規(guī)律能否滿足工作要求。例如，就牛頭刨床來(lái)講，要求刨刀在工作行程中應(yīng)該接近于等速運(yùn)動(dòng)，而空回行程的速度則應(yīng)高于工作行程時(shí)的速度，因?yàn)檫@樣才既能提高加工質(zhì)量，延長(zhǎng)刀具壽命，又能提高功效。那么所設(shè)計(jì)的刨床能否滿足這種要求呢？這就要對(duì)它進(jìn)行速度分析。</p><p>　　其次，由于功率是速度和力的乘積，所以在功

37、率已知的條件下，通過(guò)速度分析還可以了解機(jī)構(gòu)的受力情況。</p><p>　　此外，機(jī)構(gòu)的速度分析還是進(jìn)行加速度分析的必要前提。</p><p>　　通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行加速度分析，可以確定各構(gòu)件及構(gòu)件上某點(diǎn)的加速度，了解機(jī)構(gòu)加速度的變化規(guī)律 。這是計(jì)算構(gòu)件性能和研究出機(jī)械動(dòng)力性能的必要前提。</p><p>　　下面介紹幾種分析的方法，主要有圖解法和解析法。圖解法的特點(diǎn)

38、是形象直觀，對(duì)于平面機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，一般比較簡(jiǎn)單。但精度不高，而且就機(jī)構(gòu)的一系列位置進(jìn)行分析時(shí)，需要反復(fù)作圖，也相當(dāng)繁復(fù)。而解析法的特點(diǎn)是把機(jī)構(gòu)中已知的尺寸參數(shù)和運(yùn)動(dòng)變量與未知的運(yùn)動(dòng)變量之間的關(guān)系用數(shù)學(xué)式表達(dá)出來(lái)，然后求解。因此解析式一旦列出，則機(jī)構(gòu)在各位置時(shí)的運(yùn)動(dòng)變量的計(jì)算就很便捷了，而且可獲得很多的計(jì)算精度，同時(shí)還可把機(jī)構(gòu)分析問(wèn)題和機(jī)構(gòu)綜合問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)，便于進(jìn)行更深入的研究。其缺點(diǎn)是不像圖解法那樣形象直觀，而且計(jì)算式有時(shí)比較復(fù)雜，計(jì)算工作

39、量可能很大。</p><p><b>　　圖解法</b></p><p><b>　　1、軌跡分析</b></p><p>　　根據(jù)已知條件將機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程均分為20等份，即分為20個(gè)不同階段，將多個(gè)階段機(jī)構(gòu)輸出點(diǎn)的位置繪出，用平滑的曲線將其連接即可得到點(diǎn)的軌跡，圖解法的分析過(guò)程及結(jié)果見(jiàn)大圖1</p><

40、;p><b>　　2速度分析</b></p><p>　　利用瞬心法可方便快捷地求出輸出點(diǎn)的速度。如下圖，P、P'點(diǎn)即為機(jī)構(gòu)在變幅最大和最小處的速度瞬心，各點(diǎn)的速度均可直觀在圖中看出</p><p>　　3、利用matlab進(jìn)行四桿變幅機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)分析</p><p>　　1、變幅機(jī)構(gòu)象鼻梁前端軌跡方程</p>

41、<p>　　O點(diǎn)為直角坐標(biāo)原點(diǎn)，圖中，X1為OB之間的長(zhǎng)度，X2-臂架OD的長(zhǎng)度，X3-CD的長(zhǎng)度，X5-B點(diǎn)Y坐標(biāo)，X6-B點(diǎn)的X坐標(biāo)，X7-BD的距離，X8-DM點(diǎn)之間的距離，-臂架OD的擺角，-OB與X軸的夾角，-象鼻梁前后臂之間的夾角。</p><p>　　象鼻梁M點(diǎn)的軌跡關(guān)系式</p><p><b>　　如圖得</b></p>&l

42、t;p>　　其中X2,X4，X5，X6，E,F,G為已知條件</p><p><b>　　1。</b></p><p>　　X7可根據(jù)余弦定理求出</p><p><b>　　在中有</b></p><p><b>　　式中 </b></p><p&g

43、t;<b>　　在中可得</b></p><p><b>　　在中，根據(jù)正弦定理</b></p><p><b>　　所以</b></p><p>　　為OD桿與Y軸的夾角</p><p><b>　　所以</b></p><p>

44、　　臂架最大 最小擺角計(jì)算公式；即擺角的取值范圍當(dāng)結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，就要確定擺角的取值范圍了，可用解析法，求得擺角在最大幅度Rmax，和最小幅度Rmin時(shí)的值</p><p><b>　　如圖可得</b></p><p>　　當(dāng)擺角在最大幅度是Rmax時(shí)，Y=H，即可通過(guò)等式</p><p>　　式中可用的表達(dá)式表達(dá)出來(lái)，這樣就可求出43<

45、;/p><p>　　同理可求出當(dāng)在最小幅度Rmin時(shí)，77 </p><p>　　計(jì)算到此，未知數(shù)的范圍已給出，利用matlab編程就可得到象鼻梁M點(diǎn)的軌跡圖</p><p>　　象鼻梁M點(diǎn)軌跡曲線繪制的matlab程序及軌跡圖 </p><p>　　在求得臂架擺角之后 在臂架擺角的行程內(nèi)，以擺角為自變量，即可計(jì)算出象鼻梁頭部M點(diǎn)的X,Y值并繪制

46、成曲線。可先將計(jì)算公式編制成子程序M文件，再在主程序中調(diào)用程序進(jìn)行計(jì)算并繪制曲線</p><p>　　以下是matlab程序文件及輸出點(diǎn)M的軌跡曲線圖</p><p><b>　　軌跡程序 </b></p><p>　　alpha=[43:0.01:77]*pi/180;</p><p><b>　　x2=22

47、.2;</b></p><p><b>　　E=2.88;</b></p><p><b>　　F=8.2;</b></p><p><b>　　G=0.35;</b></p><p>　　x3=sqrt(E.*E+G.*G);</p><p&g

48、t;<b>　　x4=17.8;</b></p><p><b>　　x5=6.5;</b></p><p><b>　　x6=3.8;</b></p><p>　　x1=sqrt(x5.*x5+x6.*x6);</p><p>　　theta=atan(x5/x6);<

49、/p><p>　　beta=pi-theta-alpha;</p><p>　　x7=sqrt(x1.*x1+x2.*x2-2.*x1.*x2.*cos(beta));</p><p>　　x8=sqrt(F.*F+G.*G);</p><p>　　phi1=atan(E/G)+atan(F/G);</p><p>　　p

50、hi2=acos((x3.*x3+x7.*x7-x4.*x4)./(2.*x3.*x7));</p><p>　　phi3=asin((x1./x7).*sin(beta));</p><p>　　phi4=pi/2-alpha;</p><p>　　phi=2.*pi-phi1-phi2-phi3-phi4;</p><p>　　x=x2.

51、*cos(alpha)+x8.*sin(phi)+2.5;</p><p>　　y=x2.*sin(alpha)-x8.*cos(phi);</p><p><b>　　plot(x,y)</b></p><p>　　變幅機(jī)構(gòu)象鼻梁前端速度分析</p><p>　　象鼻梁M點(diǎn)速度的表達(dá)式</p><p

52、><b>　　簡(jiǎn)圖如下</b></p><p>　　圖中，與OB之間的夾角；——BC與CD之間的夾角；</p><p>　　——PC與PD之間的夾角；a——PC與CM之間的夾角</p><p>　　b ——DC與CM之間的夾角；C——PC與PM之間的夾角</p><p>　　d——CM與MD之間的夾角；P C B

53、共線 ； P D O 共線</p><p>　　X9——OP之間的距離 X10——PD之間的距離</p><p>　　X11——PC之間的距離 X12——PB之間的距離</p><p>　　X13——PC之間的距離 </p><p><b>　　在中，根據(jù)正弦定理</b></p><p>　

54、　其中 OP=X9 BO=X1</p><p>　　在BCD中 根據(jù)余弦定理</p><p><b>　　2.</b></p><p>　　在POB中，有正弦定理</p><p>　　在PCM中 余弦定理</p><p>　　這樣就求出了瞬心P的位置</p><p>　

55、　即P點(diǎn)X坐標(biāo)為OPcos=X9cos</p><p>　　Y坐標(biāo)為OPsin=X9sin</p><p>　　根據(jù)X2*w=X10*w1</p><p>　　所以 v=X13*w1</p><p>　　水平分速度V1=v*cos（）</p><p>　　下面即為M點(diǎn)速度瞬心及速度的M文件及圖形</p>

56、<p>　　alpha=[43:0.01:77]*pi/180;</p><p><b>　　x2=22.2;</b></p><p><b>　　E=2.88;</b></p><p><b>　　F=8.2;</b></p><p><b>　　G=0.

57、35;</b></p><p>　　x3=2.9012;</p><p><b>　　x4=17.8;</b></p><p><b>　　x5=6.5;</b></p><p><b>　　x6=3.8;</b></p><p>　　x1=

58、7.5293;</p><p>　　x8=8.2075;</p><p>　　theta=atan(x5/x6);</p><p>　　beta=pi-theta-alpha;</p><p>　　x7=sqrt(x1.*x1+x2.*x2-2.*x1.*x2.*cos(beta));</p><p>　　phi1=a

59、tan(E/G)+tan(F/G);</p><p>　　phi2=acos((x3.*x3+x7.*x7-x4.*x4)./(2.*x4.*x3));</p><p>　　phi3=asin((x1.*sin(beta))./x7);</p><p>　　phi4=pi/2-alpha;</p><p>　　phi=2.*pi-phi1-p

60、hi2-phi3-phi4;</p><p>　　x=x2.*cos(alpha)+x8.*sin(phi);</p><p>　　y=x2.*sin(alpha)+x8.*cos(phi);</p><p>　　beta2=acos((x4.*x4+x3.*x3-x7.*x7)./(2.*x4.*x3);</p><p>　　beta1=2

61、.*pi-beta-beta2-phi2-phi3;</p><p>　　beta3=pi-beta1-beta;</p><p>　　x9=(x1.*sin(beta1))./sin(beta3);</p><p>　　x10=x9-x2;</p><p>　　x12=(x1.*sin(beta))./(sin(beta3));</p

62、><p>　　x11=x12-x4;</p><p>　　b=atan(G/E);</p><p>　　d=atan(G/F);</p><p>　　a-pi-b-beta2;</p><p>　　x13=sqrt(x11.*x11+(E+F)^2-2.*x11.*(E+F).*cos(a));</p>&l

63、t;p>　　w1=(x2.*w)./x10;</p><p><b>　　w=1;</b></p><p>　　v=x13.*w1;</p><p>　　m=x9.*cos(alpha);</p><p>　　n=x9.*sin(alpha);</p><p><b>　　plot

64、(m,n)</b></p><p><b>　　速度</b></p><p>　　alpha=[43:0.01:77]*pi/180;</p><p><b>　　x2=22.2;</b></p><p><b>　　E=2.88;</b></p>&

65、lt;p><b>　　F=8.2;</b></p><p><b>　　G=0.35;</b></p><p>　　x3=2.9012;</p><p><b>　　x4=17.8;</b></p><p><b>　　x5=6.5;</b><

66、/p><p><b>　　x6=3.8;</b></p><p>　　x1=7.5293;</p><p>　　x8=8.2075;</p><p>　　theta=atan(x5/x6);</p><p>　　beta=pi-theta-alpha;</p><p>　　x7

67、=sqrt(x1.*x1+x2.*x2-2.*x1.*x2.*cos(beta));</p><p>　　phi1=atan(E/G)+tan(F/G);</p><p>　　phi2=acos((x3.*x3+x7.*x7-x4.*x4)./(2.*x4.*x3));</p><p>　　phi3=asin((x1.*sin(beta))./x7);</p&

68、gt;<p>　　phi4=pi/2-alpha;</p><p>　　phi=2.*pi-phi1-phi2-phi3-phi4;</p><p>　　x=x2.*cos(alpha)+x8.*sin(phi);</p><p>　　y=x2.*sin(alpha)+x8.*cos(phi);</p><p>　　beta2=

69、acos((x4.*x4+x3.*x3-x7.*x7)./(2.*x4.*x3));</p><p>　　beta1=2.*pi-beta-beta2-phi2-phi3;</p><p>　　beta3=pi-beta1-beta;</p><p>　　x9=(x1.*sin(beta1))./sin(beta3);</p><p>　　x

70、10=x9-x2;</p><p>　　x12=(x1.*sin(beta))./(sin(beta3));</p><p>　　x11=x12-x4;</p><p>　　b=atan(G/E);</p><p>　　d=atan(G/F);</p><p>　　a=pi-b-beta2;</p>&l

71、t;p>　　x13=sqrt(x11.*x11+(E+F)^2-2.*x11.*(E+F).*cos(a));</p><p><b>　　w=1;</b></p><p>　　w1=(x2.*w)./x10;</p><p>　　v=x13.*w1;</p><p>　　t=alpha./w;</p>

72、<p><b>　　Plot(t,v)</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p>　　為期三個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在這三個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)中有很多收獲，同時(shí)也存在不少的遺憾。</p><p>　　收獲是因?yàn)閺倪@個(gè)課程設(shè)計(jì)中，我將書本上得知識(shí)重新復(fù)習(xí)了一遍，是自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)得以鞏固

73、，特別是工程優(yōu)化及matlab實(shí)現(xiàn)這門課程，以前沒(méi)有弄懂的問(wèn)題也得到了解決，而matlab的應(yīng)用，編程也讓我基本了解了這個(gè)軟件的使用和注意事項(xiàng)。</p><p>　　遺憾的就是還存在不少的問(wèn)題和不足，像運(yùn)動(dòng)分析中的加速度分析沒(méi)有做出來(lái)。</p><p>　　總之，一個(gè)課程設(shè)計(jì)的完成除了結(jié)果之外，還是有很多的東西值得我們?nèi)シ此既ソ梃b。</p><p>　　在整個(gè)設(shè)計(jì)的

74、過(guò)程中得到了李克勤老師和劉小鵬老師的指導(dǎo)和同學(xué)們的熱情幫助，在此表示感謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　剛性四連桿變幅機(jī)構(gòu)的反求設(shè)計(jì)</p><p>　　基于Matlab的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)仿真分析</p><p>　　基于MATLAB的四桿變幅機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)分析</p>&l

75、t;p><b>　　門座起重機(jī)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　門座起重機(jī)專業(yè)知識(shí)</b></p><p><b>　　起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)</b></p><p>　　起重機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)小結(jié)</b><

76、;/p><p>　　為期三個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在這三個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)中有很多收獲，同時(shí)也存在不少的遺憾。</p><p>　　收獲是因?yàn)閺倪@個(gè)課程設(shè)計(jì)中，我將書本上得知識(shí)重新復(fù)習(xí)了一遍，是自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)得以鞏固，特別是工程優(yōu)化及matlab實(shí)現(xiàn)這門課程，以前沒(méi)有弄懂的問(wèn)題也得到了解決，而matlab的應(yīng)用，編程也讓我基本了解了這個(gè)軟件的使用和注意事項(xiàng)。</p><p&

77、gt;　　遺憾的就是還存在不少的問(wèn)題和不足，像運(yùn)動(dòng)分析中的加速度分析沒(méi)有做出來(lái)。</p><p>　　總之，一個(gè)課程設(shè)計(jì)的完成除了結(jié)果之外，還是有很多的東西值得我們?nèi)シ此既ソ梃b。</p><p>　　在整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中得到了李克勤老師和劉小鵬老師的指導(dǎo)和同學(xué)們的熱情幫助，在此表示感謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p&

78、gt;<p>　　剛性四連桿變幅機(jī)構(gòu)的反求設(shè)計(jì)</p><p>　　基于Matlab的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)仿真分析</p><p>　　基于MATLAB的四桿變幅機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)分析</p><p><b>　　門座起重機(jī)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　門座起重機(jī)專業(yè)知識(shí)</b><