单绳抓斗设计D.doc

机械原理课程设计机械原理课程设计说明书单绳抓斗设计D目录一、绪论.41.1 背景资料.61.2 基本原理.6二、设计分析.5三、执行机构的设计.6 3.1提出两种方案.6 3.2确定抓斗方案.13 3.3绘制抓斗简图6 四、Adams软件运动仿真.23 五、方案的比较.27六、心得体会.30七、参考文献.12摘要 我所设计的是一个单绳多瓣式抓斗。此机械爪由一个电机驱动，完全由机械结构控制，可以实现横向爬行、行进中左右转向及原地转向，并且可以适应多种路面状况，有较强的适应性、稳定性。本文将就抓斗的设计提出方案并绘制运动简图，最后运用Adams分析软件对抓斗实行仿真分析。关键词：单绳抓斗，设计，仿真一、 绪论1.1 背景资料在现代化建设中，大量物资有序地流动，物流系统的有效性起着重要的作用。大量的机械设备服务于物流系统，这些设备中往往要求配置各类适应不同物种的取物装置，以能方便地提取物品随机械设备的动作转移至适当位置并进而放下，从而完成预定的物流过程。最简单的取物装置是吊钩、吊环，它们依靠辅助人工去钩住、系住具有环孔或捆扎绳索的物件，进而随从机械设备动作而将其转移位置，并通过人工进行脱卸钩环而就位（见图1-1-1）。这样的取物过程包含了子啊物件边的人力参与，因而，劳动强度、人身安全、生产效率等问题凸显在人们面前。抓都与多种形式的自动吊夹装置是一类可以免除近距人力参与的有效取物装置你，能够大大提高作业效率。其中抓斗则是一种抓取未经包装的散状物料的有效装置，应用极为广泛。港口、车站，航运、救捞，水利、矿区、建筑工地、电站、林场、冶金工厂、水泥厂、垃圾处理场乃至酿酒厂，都需要抓斗参与工作（见图1-1-2）。图1-1-1 港区作业场景1.2 基本原理 为使操作起重、装工程类机械的人员能单独方便地提取一定数量称重的各种散状物料（有时也可以是成件物料），必须利用这类机械的工作机构动作配置一种能有效地提取物料和放下物料的机动取物装置（见图1-2-1）。我们要求这种取物装置能插入料堆，进而通过容器装构件的摆转来挖取物料，然后离开料堆转移到指定的位置，再通过容器状构件的反向摆转，让物料由重力作用而被卸下。对于容器状构件，较有效的是设置两个对称的斗状物体通过相向一定幅度的摆转来挖取物料，之后两个斗口可接合成有效容腔（见1-2-2）。当两个斗状体反向摆转时，就能快速地卸出物料。由此人们研究设计了多种形式的机构来实现斗状体的摆转，最典型的机构是国内外应用最广的由起重机垂下的两根钢绳作为驱动的双绳抓斗。图1-2-1 多瓣抓斗外形而对于只有一套起升机构卷筒装置的起重机，使用抓斗时不得已必须设法在起升机构上的一根钢丝绳条件下采取一定的辅助措施，让这根钢丝绳同时兼作抓斗的起升支持绳和闭合绳，这种抓斗常称为单绳抓斗，它的结构要比双绳抓斗复杂。图1-2-2 利用两个对称的斗状体摆转取放物料（a）正在抓取物料 （b）左右斗状体抓物闭合后二、 设计分析 单绳抓其开闭主要靠头部滑体、锁钩等配合运动。抓料时，斗子张开后降到该抓物上，钢丝绳继续下降，使滑体下滑，由于滑体上配重铁的作用，是钩头扣在横梁的钩口上。这时起升滑体使横梁上升，腭板闭合，卸料时，满载斗，送到卸料场地，抓斗落到料堆，钢丝绳继续下降，使滑体下滑一段距离，由于开闭杆的作用，使钩头与横梁上的钩口分离，然后起升钢丝绳，在下横梁和抓斗自重的作用下渐渐使腭板张开。三 执行机构的设计设计方案一：双叉形凸轮机构开启式 从图2-中可以看到，被钢绳滑轮悬挂者的滑移座3上对称设置了两个可以摆转的双叉形凸轮2，在下承梁4上设置了两个固定挡块1。 图2- 双叉形凸轮机构开启原理（a） 开启着的抓斗在料堆上（滑移座开始下降）；（b）叉形轮被顶成倾斜状（进而抓斗可闭合抓物）；（c）闭合着的有载抓斗接底（开始下降滑移座）；（d）叉形轮被顶成水平状1 固定挡块；2双叉形凸轮；3滑移座；4下承梁图2a表示颚板张开时，滑移座处于上承梁紧贴，双叉形凸轮呈垂直状处在固结于下承梁的导杆两侧。当要抓物时，抓斗下降，颚板被坐落在料堆上，然后下降滑移座，直至与下承梁接触，固定块上端触碰叉形凸轮下叉的外凹面（CD和EF），造成凸轮摆转嵌入导杆凹槽，其上叉成垂直直角状（见图2b，凸轮孔与支持轴间有弹性定位滚珠），然后再提升滑移座，使保持着偏斜位置的凸轮上Y叉紧贴导杆凹槽上部端口（见图2-c）带动下承梁，造成颚板闭合。当闭合着的抓斗欲卸载时，可使颚板下降坐于支承面上，然后稍微下降滑移座，使下承梁的固定块能碰触叉形凸轮的下平面，凸轮摆转成水平状（见图2d，同样由凸轮孔轴间滚珠保持定位），在上提滑移座时，导杆凹槽的上部端口不行成卡阻，即凸轮能由凹槽上部端口造成偏摆至垂直状，处于导杆凹槽外两侧，于是滑移座与下承梁分离，向上趋势接头部（上承梁），最后下承梁在重力作用下相对上承梁下移，颚板开启卸物。实践证明，这种结构简单实用，工作可靠，目前具有较广的应用。为避免抓斗闭合时导杆伸出在头部（上承梁）上部过长，妨碍抓斗工作高度，可将具有凹槽的导杆做得较短，而在下承梁与滑移座之间另设两个可伸缩的光导杆进行导向（见图）。具有这种双叉形凸轮机构的单绳抓斗如图2所示。具有双叉形凸轮的滑移座大致结构如图2所示。图2- 导杆与滑移座间导向机构1 伸缩导杆；2滑移座；3滑移座方案二 多瓣式抓斗 多瓣抓斗在工业生产中使用十分普遍，C表示最小抓取范围，D表示最大抓取范围。当多瓣抓斗工作时，所有的机械抓同时运动，将所取的货物夹紧。并通过左右上下4个方位的运动将货物运动到指定的位置，而后5个机械抓同时张开将物料卸下，然后重复先前的运动。 3.2 运动方式的选取通过对上述两种设计方案的比较可以看出，方案二比方案一的设计更为简单，而且多瓣抓斗在实际的工程应用中的优越性强于双叉形凸轮机构开启式，因此我选择设计单绳多瓣式抓斗、。 3.3 多瓣式抓斗的设计原理图 图为多瓣式抓斗的各部分组成情况，通过设置参数实现对模型的构建。如下表为抓斗设计所需满足的基本数据： 四基于Adams的运动仿真 利用运动仿真软件Adams对多瓣抓斗进行运动仿真的结果如下 通过Adams软件仿真分析可得到抓斗豆瓣的位移，加速度，速度等图像抓斗位移曲线 抓斗角速度曲线抓斗角加速度曲线六 心得与体会 通过抓斗模型的仿真测试，我们可以清楚的看到其运动过程，并得到相应的参数和数据。全过程是我进一步的熟悉了adams软件，和机械原理的