1、第二章 机构分析(机构简图 自由度分析 组成原理)第三章 速度与加速度分析第四章 力分析第五章 结论起重机能减轻体力劳动,提高工作效率。在国民经济各部门的物质生产和物质流通起着很大的作用。起重机的设计制造,从一个侧面反映了一个国家的工业现代化水平。鹤氏起重机在现代工业中是必不可少的,对鹤氏起重机的研究,有利于我们对大学所学机械原理知识的掌握并运用,对学习和工作有着积极而又深远的意义。机构简图:自由度分析:活动构件数n=3,低副数目pl=4,高副数目ph=0,自由度F=3n-(2pl+ph)=3x3-(2x4+0)=1组成原理:鹤式起重机学名为四连杆门座式起重机,由四连杆组成,其主体机构是一个双
2、摇杆机构。而F点几乎做水平回转运动。速度分析:已知杆1的角速度为w1,杆AB,BC,CD和CF的长度均可由实际测量得知,则:VC = VCB + VB方向:CD BC AB 大小: ? w1lAB 式中仅有两个未知量,故可用作图法求解。取点p作为速度图极点,作速度图如下图所示,其中pb为点B的速度VB,cb和pc分别表示VCB和VC的方向,两线的交点为c,则pc即为点C的速度VC,bc即为VCB。于是有w3=VC/lCD,w2=VCB/lBC。又:VF = VFB + VB? FB AB大小: w2lFB w1lAB取点p作为速度图极点,作速度图如下图所示。其中pb为点B的速度VB,bf为VF
3、B,则pf即为点F的速度VF。加速度分析:aC = aCBn + aCBt + aB = aCn + aCt BC BC AB CD CD w22lBC ? w12lAB w32lCD ?第二个等号两边仅有两个未知量,故可用作图法求解。取点p作为加速度图极点,作加速度图如下图所示。其中pb为点B的加速度aB,大小为w12lAB,bc为aCBn,大小为w22lBC,cc为aCBt的方向,大小未知。Pc为aCn,大小为w32lCD,cc为aCt的方向,大小未知,但其与cc交于点c,则可求得pc即为点C的加速度aC。从而可得aCBt和aCt的大小。于是有杆2的角加速度2=aCBt/lBC,杆3的角加
4、速度3=aCt/lCD。aF = anFB + atFB + aB FB FB AB w22lFB 2lFB w12lAB 其中pb为点B的加速度aB,大小为w12lAB,bf为anFB,ff为atFB,则pf即为点F的加速度aF。设已知各构件的尺寸(包括转动副的半径r),接触状况系数k,各运动副中的摩擦因数f,杆1为原动件,设在此时刻在力矩M1的作用下沿w1方向转动,则用图解法可求各运动副中总反力方向线的位置和需加在杆件3上的平衡力矩M3(各构件的重力及惯性力均略去不计)先根据已知条件确定转动副的摩擦圆半径=kfr,并作出各转动副中的摩擦圆(如图中虚线小圆所示)。在不计摩擦时,各转动副中的反
5、力应通过轴颈中心。因M1的方向和w1相同,故力矩M1为驱动力矩。从机构的运动情况知,构件2受压力。又因不计其惯性力和重力,故构件2为二力杆。即构件2在两力FR12和FR32的作用下处于平衡,所以两力应大小相等,方向相反,并作用在同一条直线BC上(图中虚线所示)。在计及摩擦时,总反力应切于摩擦圆,在转动副B处,因构件1,2之间的夹角在逐渐增大,它们的相对角速度w21沿顺时针方向,又因总反力FR12对转动副B点之矩方向应与相对角速度w21方向相反,故FR12应切于此处摩擦圆上方;在转动副C处,因构件2,3之间的夹角在逐渐减小,相对角速度w23沿顺时针方向,总反力FR32对转动副C点之矩方向应与相对
6、角速度w23相反,故知FR32应切于摩擦圆下方。此时构件2仅受FR12和FR32的作用仍处于平衡,故此二力应共线,即计及摩擦时其作用线应同时切于B处摩擦圆的上方和C处摩擦圆的下方。取杆1为分离体,则杆1应在FR21,FR41和驱动力矩M1的作用下平衡。根据力平衡条件可知,FR41=-FR21。又因w14=w1为逆时针方向,故FR41应与FR21平行且对A点之矩方向与w1相反,应切于A处摩擦圆的右边。取杆1的力矩平衡,得FR21= M1/L1取杆3为分离体,则杆3应在FR23,FR43和平衡力矩M3的作用下平衡。根据力平衡条件可知,FR43=- FR23。又因w3为逆时针方向,故FR43应与FR23平行且对D点之矩方向与w3相反,应切于D处摩擦圆的上方。取杆3的力矩平衡,得M3= FR23L3此次对鹤氏起重机的初步研究,有利于我们对大学所学机械原理知识的掌握并运用,巩固了机械原理中的结构分析,运动分析和力分析的知识,对以后的学习和工作也有着积极而又深远的意义。
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