鹤式起重机设计说明书.docx

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鹤式起重机设计说明书

机械原理机构分析大作业

班级

姓名

学号

第一章工程研究意义

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

第一章工程研究意义

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。

第二章机构分析（机构简图自由度分析组成原理）

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摇杆机构。

而F点几乎做水平回转运动。

第三章速度与加速度分析

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

方向：

？

⊥FB⊥AB

大小：

？

w2lFBw1lAB

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，bf为VFB，则pf即为点F的速度VF。

加速度分析：

aC=aCBn+aCBt+aB=aCn+aCt

方向：

？

∥BC⊥BC∥AB∥CD⊥CD

大小：

？

w22lBC？

w12lABw32lCD？

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，c’c为aCBt的方向，大小未知。

Pc’’为aCn，大小为w32lCD，c’’c为aCt的方向，大小未知，但其与c’c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α2=aCBt/lBC，杆3的角加速度α3=aCt/lCD。

又：

aF=anFB+atFB+aB

方向：

？

∥FB⊥FB∥AB

大小：

？

w22lFBα2lFBw12lAB

式中仅有两个未知量，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，bf’为anFB，f’f为atFB，则pf即为点F的加速度aF。

第四章力分析

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ρ=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F’R12和F’R32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γ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β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

第五章结论

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。