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目录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）○1机构简图：○2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○3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○1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。○2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。