平衡吊的动力学与运动学仿真
QY20汽车起重机动力学仿真分析
QY20汽车起重机动力学仿真分析江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院方维摘要：虚拟样机作为产品设计的一项新技术，对于传统的产品设计方法是一次革命。
本文利用ADAMS软件构建了QY20汽车起重机动力学仿真模型，并对其在带载回转过程中的突然卸载工况进行了分析。
关键词：虚拟样机；ADAMS；汽车起重机；动力学仿真Abstract: As a new technology of product design, Virtual Prototype is a revolution to traditional method of products design. In this paper, the model of QY20 truck crane was built based on ADAMS and analysis the process of rotating with weight remove abruptly.Key words：Virtual prototyping；ADAMS；Truck crane；Dynamic simulation引言在传统的设计与制造过程中，首先是概念设计和方案论证，然后进行产品设计。
在设计完成后，为了验证设计，通常要制造样机进行试验，有时这些试验甚至是破坏性的。
当通过试验发现缺陷是，又要回头修改设计并再用样机进行试验。
只有通过周而复始的设计——试验——设计过程，产品才能达到要求的性能。
通过虚拟样机技术，工程设计人员直接利用CAD系统所提供的零部件的物理信息以及其几何信息，在计算机上定义零部件间的连接关系并对机械系统进行虚拟装配，从而获得机械系统的虚拟样机，使用系统仿真软件在各种虚拟环境中真实地模拟系统的运动，并对其在各种工况下的运动和受力情况进行仿真分析，观察并试验各组成部件的相互运动情况，它可以在计算机上方便地修改设计缺陷，仿真试验不同的设计方案，对整个系统进行不断的改进，直至获得最优设计方案以后，再做出物理样机[1]。
汽车起重机运动学动力学仿真分析
样机 仿真 技术 （ ｖ ｉ ｒ ｔ ｕ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｔ ｙ ｐ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ） ，使 现 代设 计工程技 术人员从繁杂 低效 粗泛手工 绘图设计工作
ＳＹＳＴＵ Ｓ… …
本文侧重 介绍如何 应用 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗｏ ｒ ｋ ｓ 软件对 汽车起
关键 词 ： 软件 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗｏ ｒ ｋ ｓ 汽车起重机 三维模 型
运动学 动力学仿真
随着 计 算 机 Ｉ Ｔ技 术和 工 业 应 用软件 的高速 发 展， 数学软件 ＭＡＴ Ｌ ＡＢ …… 工 业 设 计 技 术 人 员 从 最初 的依 靠 图板 丁字 板 尺 画 图， 常 用 的 有 限 元 分 析 及 疲 劳 分 析 软 件 主 要 有 以 到平 面 ＣＡＤ二 维 电脑 绘 图，再 到 三维 Ｃ ＡＤ立体几何 下 几 种 ： 美 国 的 ＡＮＳ ＹＳ 、ＡＢＱＵＳ 、ＤＹＴＲＡＮ、 制 图，然后 迅 速 发展 到 以三 维 建模 为设 计基 础 的虚 拟 ＣＯＭＭＯＳ ； 英 国的 Ｐ ＡＦ ＥＣ、德 国的 ＡＳ ＫＡ、法 国的
Ｐ Ｔ Ｃ公司的 Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ 、Ｃ ＲＥ Ｏ； 美 国 Ａｕ ｔ ｏ ｄ ｅ ｓ ｋ公
司Ｉ ｎ ｖ ｅ ｎ ｔ ｏ ｒ … …
ｌ 三维建 模及 组装
三 维 建 模 中具体 创建 几 何体 的 步骤 本文 从 略 ，无
常 用的运 动 学 动力 学分析 软件 主 要有 ： 美 国 ＭＤＩ
收稿 日期： ２ ０ １ ５ — ０ ６ ． １ ４ 通 讯地 址： 陕西省西安市南二环路中段长安大学本部北
院教学区交通科技 大厦１ ９ ０ １ 室ｌ ７ １ ０ ０ ６ ４ ） 爨 ｌ Ｉ ＿
悬吊式变质量系统动力学与控制联合仿真方法
悬吊式变质量系统动力学与控制联合仿真
方法
悬吊式变质量系统是一种具有复杂动力学特性的系统，其控制难度较大。
为了研究该系统的动力学特性和控制方法，需要进行联合仿真。
悬吊式变质量系统由悬挂在绳索上的质量块和可变质量的质量块组成。
在运动过程中，质量块的质量会发生变化，从而影响系统的动力学特性。
为了研究该系统的动力学特性，需要建立系统的数学模型，并进行仿真分析。
在建立数学模型时，需要考虑系统的动力学特性和控制策略。
对于悬吊式变质量系统，其动力学特性包括绳索的张力、质量块的运动轨迹、质量块的速度和加速度等。
控制策略包括控制器的设计和控制参数的选择等。
在进行联合仿真时，可以使用多种仿真工具，如MATLAB、Simulink等。
首先，需要建立系统的数学模型，并将其输入到仿真工具中。
然后，根据仿真结果进行分析和优化，以得到最优的控制策略。
在进行仿真分析时，需要考虑系统的稳定性、响应速度、能耗等指标。
通过对仿真结果的分析，可以得到系统的动态特性和控制策略的优化方案。
悬吊式变质量系统的动力学特性和控制策略较为复杂，需要进行联合仿真研究。
通过建立数学模型和使用仿真工具，可以得到系统的动态特性和最优的控制策略，为实际应用提供参考。
小车吊重系统动力学模型与仿真
小车吊重系统动力学模型与仿真作者：王银安来源：《科技视界》2015年第11期【摘要】消除或控制吊重的摇摆对提高起重机的工作效率、减少装卸作业安全隐患具有重要意义，掌握吊重摆动的动力学特性是研究起重机防摇控制的前提条件。
本文建立了小车-吊重系统的动力学模型，并以此模型进行了多种工况下的动态仿真。
通过仿真分析得到了小车加速度和吊重绳长对吊重摆角和摆动频率的影响规律。
【关键词】防摇；小车吊重系统；动力学模型；仿真【Abstract】Eliminating and controlling the swing of loads is very important for increasing the work efficiency of crane as well as decreasing safety hazard during loading and unloading operation.The dynamic characteristic of load sway is the precondition for studying the anti-swaing control plan for gantry crane.A dynamic model of trolley load system is developed in thispaper.Different working states of crane are simulated with this dynamic model.Simulation results show the influences of trolley acceleration and rope length on the swing angle and frequency.【Key words】Anti-swing；Trolley-load system；Dynamic model；Simulation0 引言桥式起重机广泛应用于码头、电厂等各个领域，是一种重要的装卸作业机械。
基于Flexsim的吊钩生产系统建模与仿真
基于Flexsim的吊钩生产系统建模与仿真工业工程专业毕业设计设计报告2021年5月9日江西理工大学应用科学学院毕业设计基于Flexsim的吊钩生产系统建模与仿真摘要随着全球经济一体化步伐加快，生产企业间的竞争更趋激烈，降低产品成本是企业在竞争中取胜的关键。
企业为了降低成本，合理配置物流资源，合理地构建物流工程是必不可少的。
当前，我国现代物流在功能和发展潜力上的主要问题在于现代物流系统的不完善以及物流运作过程的不合理。
自然形成的物流系统很难保证其可靠性、合理性、协调性和最优性。
因此，对生产物流系统的研究是提高企业生产效率，降低生产成本，提高设备利用率的重要手段。
生产物流系统属于具有高度随机性的复杂离散事件系统，用传统方法分析比较困难。
计算机仿真技术是目前比较先进的物流系统研究方法，它的一个最大的优点是不需实际安装设备、不需实际实施方案即可验证设备的导入效果和比较各种方案的优劣。
因此，它对降低整个物流投资成本起到不可或缺的作用。
运用系统仿真技术对物流系统进行研究的方法及工具有很多，本文采用的仿真平台是Flexsim仿真软件。
本文首先从生产物流系统的特点出发，论证了系统仿真技术在生产物流系统研究中的重要作用，说明了系统仿真技术是研究生产物流系统的行之有效的方法；其次，以系统仿真技术理论为基础，分析了在生产物流系统这样一个高度离散性的系统中,运用仿真技术进行仿真的一般策略和步骤, 归纳出了 Flexsim仿真软件的主要功能和特点，以及在Flexsim中进行仿真的一般步骤和方法；最后利用系统仿真软件Flexsim对某公司吊钩的生产物流系统进行了仿真。
在对吊钩生产系统分析的基础上，利用系统仿真软件Flexsim对其生产的物流状况进行了建模，并通过仿真试验以及仿真分析，研究了系统中出现的瓶颈问题，对系统的瓶颈问题进行了分析与探讨，并针对瓶颈问题建立了解决这一瓶颈的优化模型。
关键词：生产物流；离散事件；系统仿真；FlexsimI马力：基于Flexsim的吊钩生产系统建模与仿真Hook production system modeling and simulation based onFlexsimAbstractAt Present the global economic integration is accelerating quickly, and the competitiveness of manufacturing enterprises becomes fiercer. To the modem manufacturing sector to reduce production cost is the crucial link in the competition to win. In order to reduce production cost, rational logistics resource allocation and enhancing the construction of logistics engineering, are the most absolutely necessary. At present, the main problems on logistics function and logistical development potential in china, which are imperfect in the modem logistics system and unreasonable in the logistical processing. Therefore, study of the production logistics system is the important means to increase production efficiency, reduce production costs and improve the equipment utilization.Production logistics system is a kind of the complex discrete event system with high degree of randomness, traditional analysis becomes more difficult. The technology of computer simulation is a kind of bank advanced method to study the logistics system, and one of it's biggest advantage is that we can test the effete of equipment and compare the merits of various options without actual installation of equipment and implementation of program. So it played an indispensable role for lowering the whole investment cost of logistics.There are a lot of methods and tools of the on the simulation of production logistics system, in this paper we do some research with the platform of Flexsim. Firstly, according to the characters of production logistics system，with the paper arguments that the system simulation technique is important on the research of the logistics system, it is thevalid method for logistics system research; Secondly, it is based on the theories of system simulation, analyzes the method and step in the simulation of production logistics system, generalizes the function and characters of the simulation on Flexsim; Finally, we do some simulation on this productionlogistics system of one company hook production and find out the logistics system bottleneck with the simulation of Flexsim. And put forward a solution.KeyWords： production logistics; discrete event; system simulation; FlexsimII江西理工大学应用科学学院毕业设计目录第1章绪论 ........................................................................... (1)1.1 研究背景 ........................................................................... ............................................................ 1 1.2 研究意义 ........................................................................... ............................................................ 1 1.3 本文的研究方法 ........................................................................... ............................................ 2 1.4 论文研究内容及技术路线 ........................................................................... ....................... 2 第2章生产物流系统分析 ........................................................................... .. (4)2.1 物流概述 ........................................................................... (4)2.1.1 现代物流概念 ........................................................................... ...................................... 4 2.1.2 物流系统的概念及特点 ........................................................................... ................ 5 2.1.3 物流系统的主要问题 ................................................................................................. 6 2.2 生产物流概述 ........................................................................... .. (6)2.2.1 生产物流的含义 ........................................................................... ................................ 6 2.2.2 生产物流的特点 ........................................................................... ................................ 7 2.2.3 生产物流的布置 ........................................................................... ................................ 7 2.2.4 生产物流优化的内容 ........................................................................... ................... 11 2.2.5 生产物流优化的目标 ........................................................................... ................... 12 2.3 本章小结 ........................................................................... ......................................................... 12 第3章生产物流仿真技术及Flexsim仿真软件 (13)3.1 系统仿真的基础 ........................................................................... .. (13)III感谢您的阅读，祝您生活愉快。
平臂塔式起重机断绳卸载动力学仿真分析
平臂塔式起重机断绳卸载动力学仿真分析Dynamic Simulation Analysis of the Topless Tower Crane under the Unintentional Loss of Hoist Load Condition due to Hoist Rope Rupture0 引 言平臂塔式起重机（以下简称平臂塔机）是一种臂架水平、以小车实现变幅的桁架结构起重机，是建筑、桥梁工程建设中不可或缺的一种特种设备。
随着塔机行业快速发展，塔机在极限安全工况下的安全性能日益得到重视[1-3]。
由于起升钢丝绳突然断裂或是起升吊钩出现脱落引起的突然卸载工况就属于塔机的一种极限安全工况，其一旦发生，将可能造成重大人员伤亡和财产损失。
因此，研究断绳突然卸载工况下产生的冲击载荷对塔机结构安全性能的影响，是塔机结构设计中非常重要的一环。
目前已颁布的国内外标准中对突然卸载产生的冲击载荷计算均采用起升载荷质量乘以一个突然卸载动力系数，然而国内外标准对该动力系数的取值规定存在差异。
根据《起重机设计规范》GB/T 3811-2008、《塔式起重机设计规范》GB/T 1372-2017和《Cranesafety –General design Part 2：Load actions》BS EN13001-2:2014中规定的计算方法，塔机在正常工作中发生突然卸载时动力系数ϕ3取-1.0[4-6]。
而《Cranes-Designprinciples for loads and load combinations-Part 3:Tower cranes》ISO 8686-3:2018(E)中指出，由突然卸除部分起升载荷引起的动力系数的计算方法不适用于塔式起重机。
而对于塔机因起升绳断裂或是意外坠落起升载荷引起的突然卸载工况，ISO 8686规定采用动力系数ϕ9（ϕ9=-0.3）验算塔机结构的强度与稳定性，该动力系数的取值也可由动力学仿真模型计算或试验手段确定[7]。
塔机双吊点水平起重臂全幅度工况静力学仿真
$ 臂架内力与应力计算
$ & $ 力学模型和计算简图 本文讨论应用最广泛的正三角形截面双吊点塔 机水平起重臂（图 & ） 。臂架截面沿长度方向是变 化的，但可认为臂架截面和自重沿长度呈三段均匀 分布。起升平面内臂架可简化为两跨连续外伸梁，
" !
建筑机械 # ( ( %（ +）
设计制造
图! 塔式起重机水平起重臂结构
Hale Waihona Puke 意幅度工况（包括自重工况）下臂架的拉杆拉力、 各控制截面的内力、结构强度和稳定性验算的具体 结果和结论。输出拉杆拉力、截面内力和各验算项 目中应力与工作幅度的关系数表。 绘制仿真曲线：利用关系数表，绘制每一验算 项目中应力与工作幅度的关系曲线。
$ # 和回转平面内的弯矩 " %、剪力 $ %。 结构验算子程序 ) ! $ , -’：计算任意幅度下 臂架的整体稳定应力、臂架各控制截面的应力、弦 杆应力、腹杆稳定应力和拉杆应力并进行判断。 输出子程序 ) $ % # $ %：输出臂架原始参数和 每一结构单元截面几何特性、起重量特性。输出任
建筑机械 " # # $（ %）
臂架与拉杆均有弹性变形。所受载荷有固定载荷 （臂架和变幅机构自重）和移动载荷（重物、吊钩 组、变幅小车和起升钢绳重量） 。回转平面内臂架 可视为悬臂梁，作用有侧向风载、回转惯性力和起 升钢丝绳倾斜产生的水平拉力。由此可建立臂架起 升和回转平面的力学模型（图L ） 。 $ & # 结构计算和程序设计 以图L所示的计算模型，对于某一工作幅度， 计算出臂架起升和回转平面内的计算载荷及载荷组 合，利用力法方程解臂架超静定结构，求出拉杆拉 力及其它支座反力，计算臂架各控制截面的内力， 即弯 矩 （ ! 、 剪 力 （$ "、 ! "、$ #） #） 和 轴 力 （% ） 。根据塔式起重机设计规范，对臂架的整体稳 定性、整体强度、主肢强度和稳定性、腹杆稳定性 及拉杆强度进行计算和判别。 由于塔机起升载荷大小和作用位置变化大，臂 架受力复杂，计算内容和验算项目多，且计算过程 中需应用大量数表。为便于计算和分析，作者编制 了塔机双吊点水平起重臂结构内力和应力通用计算 程序。该程序的主要模块和功能如下：
运架梁起重船动力学分析及仿真
华中科技大学硕士学位论文运架梁起重船动力学分析及仿真姓名：文定旭申请学位级别：硕士专业：工业工程指导教师：胡于进2011-02-14摘要运架梁起重船在跨海大桥、海洋平台等建设中具有重要的作用。
影响起重船动力学响应的因素十分复杂，包括外部波浪力、流体粘滞曳力、锚索力、风力，以及船体、海浪和吊物系统的相互耦合。
所以，对起重船动力学进行分析，特别是对其耦合特性进行分析，对起重船的设计制造和安全作业具有重要的意义。
本文针对运架梁起重船，主要做了如下研究：首先，对运架梁起重船作业过程中吊物系统的非线性动力学响应进行分析。
根据吊物系统的几何约束，简化四吊点吊物系统为双摆模型，运用带乘子的拉格朗日方程建立其动力学方程，对规则波条件下吊重的动力学响应进行了分析。
其次，引入变绳长的方法，对吊物系统的摆角进行了延时反馈控制，分析了不同绳长下吊重摆动控制的效果。
最后，对运架梁起重船进行虚拟样机建模及分析。
将起重船船体所受到的主要外部载荷：波浪力、流体粘滞曳力、锚索力，加载在模型中，同时，将起重绳以Bushing连接进行模拟，以真实的模拟起重船工作时的外部环境。
通过虚拟样机技术研究了起重船的动力学响应及其耦合作用。
研究结果表明：运架梁起重船吊物系统的摆动在一定条件下可进行线性分析；采用基于变绳长的时间延时反馈控制法，对控制吊重的摆动具有明显的效果；运架梁起重船的船体、海浪和吊物系统之间存在相互耦合作用，在起重船工作中，可以通过设计的合理的起重船自揺周期，以减小耦合的影响。
本研究为起重船的生产设计、吊重摆动控制和工程实际作业提供了依据和参考。
关键词：吊物系统动力学变绳长控制虚拟样机耦合AbstractCrane of transporting and lifting girders plays an important role in constructing the bridge and offshore platforms. The crane ship’s dynamic response is very complex, the impact factors include external wave force, fluid viscous drag force, cable power, wind force and interactive coupling of waves, hull, and suspend payload system. Therefore, the dynamic analyses of the crane, particularly analysis coupling characteristics, have great significance to crane’s design and secure operation.Here focus on crane ship of transporting and lifting girders, mainly including the following aspects:Firstly, the nonlinear dynamic response of suspend payload system was analyzed during the operation. The four-point suspension system was simplified as a double pendulum model based on geometric constraints. The dynamic equations of the suspend payload system were established using Lagrange equations, and its dynamic response was simulated under regular wave conditions.Secondly, time delayed feedback control was introduced, using the method of change the rope length, to control the swing of suspend payload system. The control effect was analyzed under the different length of the rope.Finally, the crane ship’s virtual prototype model was established and analyzed. The external loads to the hull were simplified as equations, to simulate the works of crane ship with a more realistic external environment. At the same time, the role of lifting ropes used Bushing joint to simulate. The crane ship’s dynamic response and coupling were analyzed under virtual prototyping environment.The results show that: the suspend payload system of such crane ships can adopt linear swing analysis under certain conditions. It’s effective that using the time delayed feedback method to control the swing, based on changing the rope length. The waves, hull, and suspend payload system have interaction coupling with each other. A rational role period of hull can reduce the couplings effect. This study provides the reference to crane ship’s production design, swing control and engineering operations.Key words：suspend payload system; dynamics; control with change the rope length; virtual prototype; coupling;独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
平衡吊得运动学与动力学仿真作者:** 指导老师:************ ***************1绪论1、1平衡吊得概要平衡吊就是得主要结构就是平行四边形连杆机构得放大形态与螺母升降结构,通过外力得作用下达到重物得上升与下降得目得,平衡吊可以满足重物随时停留在需要得工作区域内。
比其她得吊装设备更具有优越性,它比一般吊装设备更加得灵活,从而更加得精准,与机械手相比等其她吊装设备比,其结构更加得合理,性能较好,广泛得使用于重工业得生产中,在机床厂中更就是被用作吊装作业,在小型企业装卸货物,例如码头得施工,集装箱得搬运,非常适合于作业区域窄,时间间隔短得作业方式。
其极大减少了人力使用,有效地节约了人力资源。
平衡吊在市场上主要常见得有3种,机械式,气动式,液压式,机械式,顾名思义,通过外力得使用,使其达到升降得目得,主要在生产,搬运得得领域中常见,后期,更就是添加了电动装置,优化了她得配置,有效地提高了生产效率。
气动式平衡吊主要就是对于气压得控制原理实现升降功能得我们成为气动式平衡吊,液压式,主要就是根据液压系统来设置得,在大多数重工业生产地使用广泛。
现在主要使用得为气动式平衡吊,主要省力,都就是自动化进行得,按照平衡吊臂得类型还可以将平衡吊分为通用与专用类型,她们各有各得特色,相对于大型得吊车来说,其缺点就是工作得行程范围较小,区域局限化。
平衡吊得种类及其特点:液压平衡吊得特点:液压平衡吊有3大类,有级,单级,无级变速得,她们通过不同得油路控制来达到不同得工作地点;气动平衡吊得特点:体积不大,比一般得平衡吊具有灵活得特色;电动平衡吊:又称为机械式平衡吊,具有控制重物在任意指定地点得特点,一般为定速转动;Cad(2D)+solidworks(3D)图纸整套免费获取,需要得加QQ11624013871、2平衡吊得结构平衡吊主要有大小臂,起重臂,短臂,电机,立柱,丝杆螺母传动副构成得,其中得几个臂件通过平行四边形连杆机构构成得。
在外力得作用下起到升降重物得作用。
1、3平衡吊存在得缺陷以下就是平很吊仍旧存在得一些缺陷,我们根据国外得吊装装置进行了对比,后期需要集中地优化与处理,产品得质量稳定性一直就是个广泛受关注得焦点,国内得产品一直较国外得稳定系差距很大,极大地影响了使用得期限,出产得配件较少,我国得平衡吊得吊钩部分仅为吊钩,虽然可佩手抓机构,由缺少配件极大了使得生产灵活性受到了限制。
平衡吊在安装得途径,设计得流程,可靠性能,外观与细节中与国外有很大得差距,其系列还不够完善,规格与种类相对较少,在特定得领域具有很大得局限性,在传动装置得设计方面不够理想,我国得标准型电动平衡吊为定速得升降速度,极大地降低了零部件得使用寿命,并极大地影响了使用与安全性。
气动,液压式虽然有无级与有级得变速,达到稳定性,控制性却很低,我们需要进一步得研究其控制性能,才能使其满足生产作业得需求。
2平衡吊得设计以下部分主要就是机构得选择与计算,包括对于整个装置得受力分析,得到相应得得数据,由得出得数据进行后续得SolidWorks建模与动力学与运动学得仿真分析。
2、1平衡吊得工作原理如图(a)(b)所示,吊钩处施加外力得作用可以带动物体使平行四边形连杆机构做水平方向左右往复运动,而电动机带动丝杆螺母机构进行上下往复运动,再由平行四边形连杆机构传递运动,进而控制吊钩处得物体上下运动,此外,,平行四边形连杆机构得上部分还可以通过立柱进行360度得旋转,通过外力得作用下就可以使整个平衡吊装置处于一个较大范围得立体工作区间,具有较高得工作效率,为作业提供了较高得便利。
平衡吊设计理念本就就是在设计一个平衡机构,在不同得时间地点她能随时保持平衡。
平衡吊得平行四边形杆件长度必须满足一定得比例要求,其平衡状态才有可能完成。
而这个最基本得条件就是:平行四边形杆件满足杆长得比值相同,即: AD/AB=DF/DE=mm为平行四边形机构得比例因数。
由上公式可得在平衡吊在工作区域内得任意位置,忽略连杆得自重,摩擦力,连杆得承载变形,其她得一些客观因素,可以使其平衡状态得到实现。
在竖直导轨出杆件节点处上下得滑动,带动真个机构上下运动,固定竖直方向得运动,在水平向添加外力,带动吊钩F运动,其运动距离为x=X ／m,外力消失得条件下,电机带动螺旋机构向上或者向下运动距离Y,吊重点F运动距离y,满足y=2Y／(m—1)。
以下证明上述得原理公式,以下得分析就是在理想条件下进行得,忽略一切得摩擦力,杆得重力,连杆承受载荷后所受得变形等因素。
图2.2机构运动简图以下分析图2、3得连杆机构杆件得受力情况,如图所示杆ABD,DEF在受力分析可得受到3个力得作用,由此可得为三力杆件,根据静力平衡原理,这三个力所受得合力为零,且三个力得作用线汇交与一点,而杆件BC,EC受到两个力得作用,且为二力杆件。
DEF在F点吊起物体,力得方向竖直向下,CE杆通过铰链E施加给DEF得力P得方向与CE得方向相同,G力与P力相交于K点,Q力得方向经过D点与K点,已知重力G得大小与方向,Q力与P力得方向也知道,可知Q力与P 力得大小。
图2、3 连杆机构受力图同理可得ABD同样受到三个力得作用,根据作用力与反作用力得原理,DEF 对ABD得作用力Q’与Q力得方向相反,且处于同一条直线上,如图2、3所示,二力杆BC通过B点给ABD得作用力S沿着BC轴线方向,Q’力与S力相交于J点,第三个力为固定铰链A对于ABD杆得支持力R力,R力必须通过J点,满足以下受力分析图。
已知Q’力得大小与方向,S力得方向已知,有作图法可得R力与S力得大小与方向。
图2、4为ABD杆得受力分析图平衡吊必须达到平衡状态得主要条件就是R力必须只受到竖直方向得力,将ABD杆与DEF杆得受力分析图综合到一起研究,以下就是综合受力分析图4。
图2、5平衡吊得平行四边形连杆机构力得封闭图根据以上受力分析可得,当连杆装置满足过F点做一条轴向线FK与EC杆相交于K点,在连接K,D两点,并与BC杆相交于J点,但J点恰好过A点得轴向线,可以满足R力竖直向下。
机构需要满足下列得几何条件:△KEF∽△ABJ ,△KDE∽△DJB根据三角形相似比得原理可得以下比例公式:AB/BJ=KE/EF ,KE/DE=DB/JB由以上公式联立可得:AB/BD=DE/EF经以上推倒可得: △ABC∽△CEF,可得AC∥CF又因为AC与CF有公共点C,可得A,C,F三点共线,AC=(m-1)CF;2、2、平衡吊得运动分析平衡吊得运动由横轴向,纵轴向组成,以下单独对两个方向得装置得运动状态进行分析2、2、1对装置横轴向状态得计算进行运动分析,当A点不动时,水平移动C点,瞧F点得运动轨迹就是怎样变化。
如图2、5所示,过C点做一条水平直线MN,A点与F点得投影在这条直线上分别为,M,N两点。
对C点进行平移,平移后为C’点,F点则平移至F’点,同样得到A,F’,C’共线,F’点在MN上得投影为N’点。
在C点左右水平移动之前有:FEC∽△CBA,CE／AB=EF／BC=FC／CA=m—lAFN∽△AMC,FC／CA=FN／AM= m—l所以有FN=(m-1)*AMC点移动后有:△F’E’C∽△C’B’A,则C’E’/A’B’=E’F’/B’C’=F’C’/C’A’= m—lF’C’/C’A=F’N’/AM=m-1,F’N’=(m-1)*AM所以可得:F’N’= FN可证明当C点做水平方向移动时,C’点也就是沿着水平方向移动得,△AFF’∽△AC’C,得:FF’=m*CC’所以可得当F点做水平方向匀速直线运动得时候,C点也随着F点做匀速直线运动,且F点得速度就是C点速度得m倍;2、2、2:对装置纵轴向状态得计算当A点运动时,F点得运动轨迹,C点固定住,A点移动到A’点得位置上,由图可得F’,C,A’处于同一条直线上,过C点做一条水平线MN,可得FN⊥MN,△CFE∽△ACB,CF／AC=EF／BC=m-1同理: △CNF∽△CMA,CN／CM=CF／AC=m-1再对F点得位置变化进行分析,以上公式可以推导出△CNF’ ∽△CMA’,即NF’∥MA’,F点一直在竖直方向上运动,由公式△CNF’ ∽△CMA’可得到FF’／AA’ =m-1,即F点得竖直方向速度就是A点速度得m-1倍,当A点做匀速运动得条件下,F点也就是做匀速直线运动得,且F点得位移就是就是A点位移得m-1倍。
在以上得得计算中可以瞧出:再设计过程中m得取值直接影响到平衡吊得结构,与平衡吊得建模有着密切得关系,一般得m得取值范围为5到10之间,但m得取值不易过大或者过小,过小会造成工作范围较小,过大会导致各杆件受力不均匀,出现倒伏得现象。
该平衡吊得吊钩处悬挂重载荷,m得取值相对较小,取6,从而使其结构更加得紧凑,符合其作业要求。
2、3平衡吊得设计流程平衡吊设计主要步骤为,机构得选取,分析及选取合适材料,加以计算,根据材料及其机构得配合确定最后方案,检验就是否合适。
1、连杆机构得设计→整理基本布局图→计算各部分铰链所受得力→杆件得材料得选择→截面尺寸与杆件长度得选择→再进行校核验算→确定杆得配重及质心得位置2、丝杆螺母得设计→对螺母受力分析及其计算→螺母得设计→螺母得校核→选择合适得外力3、将两个设计流程联合起来,所得到得数据进行SOLIDWORKS建模2、3、1平行四边形连杆机构得设计以下图示就是机构得作业简化图,由图示可以清楚地求出作业得工作区域,吊钩处得最大与最小移动距离,整个连杆机构得运动状态可以精准得瞧出来,包括各杆件在上下左右移动时候得角度变化趋势,对以下建立模型时提供了直观得运动体系,方便了建模时得尺寸得计算出错等。
图2、6 作业方框图根据查阅得资料得出一般IT平衡吊得工作区域为:s=1800,z=1500,吊钩在悬挂重物得条件下上升得速度为6米每秒,根据力学平衡得原理分析已知:A,C,F三点共线,AF/AC=FF’/CC’=m=6;当A点固定得情况下,重物点F水平方向上移动,则C点也会沿着水平方向上移动,重物点F得距离与C点呈现m倍得关系,水平移动得距离S=1800mm,理论上可在水平导向槽里移动300mm得距离;同理,当C点固定不动时,重物F在上升或下降得移动中,A点也会随着F得轨迹移动,方向相同大小不等,她们得关系呈现为F就是A得m-1倍,即竖直移动得距离z=1500mm,理论上竖直导向槽得距离为300mm。
令K=0,由以下经验公式H0=L0=1/2√(s+r)²+r²+z²·m²/(m-1)令H0为最小Ⅱ杆长,L0为最小Ⅰ杆长,初步取H0= L0=1650,为杆H最小值,实际尺寸H应大于H0,最后确定最终布局图;忽略自身得重力得情况下,对各个铰链受力分析,确定各杆件得截面尺寸;图2、7平行四边形连杆机构简图通过以上图示可以测出4个极限位置得时候,α,β得角度值如下表格所示:αβ上内-7°55°上外45º35°下内-30º-19°下外40°-25°根据所查阅得文献资料,当所受得载荷为1T就是,各铰链计算公式:I—IV铰链,IV—III、V铰链得计算公式:R=±sinα·m·G /cos(α-β) α角得±与公式中得±保持一致I—II铰链计算公式:G√(m-1)²(sinα) +[cosα+m·sinα·tan(α-β) ]²1I—Ⅵ铰链计算公式:R=(m一1)GV-Ill,IV铰链计算公式:R=N=m·G以上公式中得α,β角得正负值得判断,根据以上纵横方向得界限划分,α,Β所在得方向确定她们得正负值。