机械设计四连杆门座式起重机

机械设计2013—2014学年

大作业

设计题目：四连杆式门座起重机

工作机构设计

姓名：李瑞

学号： 20116447

专业班级： 11级铁道车辆一班

指导教师：何俊

2014/3/20

题目介绍、要求以及数据设计题目：四连杆式门座起重机工作机构设计

一、设计题目简介

四连杆门座起重机是通

用式门座起重机,广泛应用

于港口装卸、修造船厂、钢

铁公司,主要由钢结构、起升

机构、变幅机构、回转机构、

大车运行机构、吊具装置（抓

斗、简易集装箱吊具、吊钩）、

电气设备及其它必要的安全

和辅助设备组成。通过四连

杆控制在吊臂前后运动的时候）起吊节点保持水平高度不变。二、设计数据与要求

题号起重量

t

工作幅度（米）起升高度（米）工作速度m/min 装机容量

KW L2 L1 H1 H2 起升变幅回转运行

C 10 25 8 15 9 50 50 1.5 25 330

三、设计任务

1、依据设计参数绘出机构运动简图，并进行运动分析，确定实现起吊点轨迹的机构类型

2、依据提供的设计数据对四连杆起吊机构进行尺度综合，确定满足使用要求的构件尺寸和运动副位置；

3、用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。

4、编写说明书，其中应包括设计思路、计算及运动模型建立过程以及效果分析等。

5、在机械基础实验室应用机构综合实验装置验证设计方案的可行性。

第一章、概述

第一节、四连杆门座式起重机的参数

起重机的主要参数有：

起重量、幅度、起升高度、各机构的工作速度、工作级别及生产率。此外，

轨距、基距、外形尺寸、最大轮压、自重等也是重要参数。

1.1起重量

起重量是指起重机安全工作时所允许的最大起吊货物的质量，单位为“kg”

或“t”，用“Q”表示。起重量不包括吊钩、吊环之类吊具的质量，但包括抓斗、

料斗、料罐、工属具之类吊具的质量。起重量较大的称为主起升机构或主钩，起

重量较小的称为副起升机构或副钩。副钩的起升速度较快，可以提高轻货的吊运

效率。主、副钩的起重量用一个分数来表示。例如15/3t，表示主钩的起重量为

15t，副钩的起重量为3t。16t门座起重机的标注：16/10－9～22/30。意为在9～

22m幅度内起重量为16t，在9～30m幅度内起重量为10t。

1.2幅度

幅度是指起重机旋转轴线至取物装置中心线之间的距离，用“R”表示，单位是“m”。当起重臂外伸处于最远极限位置时，从起重机旋转中心到取物装置中心线中间的距离称为最大幅度（Rmax）；当起重臂收回处于最近极限位置时，从起重机旋转中心到取物装置中心线之间的距离称为最小幅度（Rmin）。起重机的幅度不是一个孤立的参数，与起重量密切相关。

1.3起升高度

起升高度是指起重机取物装置上下极限位置之间的距离，单位是“m”，用“H”表示。下极限位置通常取为工作场地的场面或运行轨道顶面，吊钩以钩口中心为准，

抓斗以最低点为准。轨面上和轨面下的起升高度，分别用H

上和H

下

表示，H

上

十H

下

＝H。在确定起重机的起升高度时，要考虑到下列因素：起吊物品的最大高度、需要越过障碍的高度、吊具所占的高度等。对于港口门座起重机还要考虑船舶在低潮、高潮、空载、满载时的不同情况。

1.4工作速度

起重机的工作速度包括起升、变幅、旋转和运行4个机构的工作速度。起升速度是指起吊额定重量的物品时，吊具上升的速度，单位是“m/s ”，用“V 升”表示。起升速度通常都很高，因为它关系到起重机的生产率。Q ·V 升＝常数。

旋转速度是指起重机旋转部分每分钟的转数，单位是“r/min ”，用n 旋表示。旋转速度规定：起重机在水平场地上，10m 高度处的风速在3m/s 以上，臂架处于最大幅度且带载时的转速。门座起重机的旋转速度一般控制在2r/min 左右。变幅速度是指吊具自最大幅度至最小幅度间的平均速度，单位是“m/s ”，用“V

变

”表示。门座起重机的变幅速度一般控制在O.75～

0.92m/s 之间。运行速度是

指整台起重机沿固定轨面每秒钟运行的距离，单位是“m/s ”，用“V 行”表示。门座起重机大车在装卸作业中是不需运行的，只有当调整位置时才需大车运行。大车运行机构是属于非工作性的，故大车运行速度不太高，一般控制在0．33～0.5m/s 。

起重机的各工作机构，其工作速度应相互协调，以免因某一机构太快或太慢而影响起重机的整个工作循环时间。

1.5外形尺寸

1.6金属形式的确定

起重机金属结构的形式可分为：轴心受力构件、受弯构件和压弯构件。这些基本构件根据受力大小和外形尺寸大小可分别设计成格构式、实腹式或混合式的结构型式。格构式构件由许多型钢、钢管或组合截面杆件链接而成的杆系结构，主要用于受力相对较小、外形尺寸相对较大的场合；实腹式构件主要由钢板组成，适用于载荷大外形尺寸小的场合；混合式部分为实腹结构，部分为杆系结构，使用条件介于格构式构件和实腹式构件之间。

1.7各构件重力确定

1.8起重载荷P Q

起升载荷是指起升质量的重力，包括起重机允许起升的最大有效物品质量、取物装置质量等的质量综合，取物装置为抓斗，质量为3600Kg，额定起重量Q=10t，忽略起升钢丝绳的质量，则总起升载荷P Q=13600Kg。

1.9起重机运行惯力

当运行机构起动或制动时，起重机自身质量和起升质量将产生水平方向振动，产生水平方向动载荷。计算时，可先按刚体动力学的方法计算起重机系统在机构起、制动时的水平惯性力，水平惯性力的大小等于该质量与加速度的乘积。然后再将这些惯性力乘以考虑弹性振动影响的增大系数φ5。对于金属结构计算，可取，φ5=1.5。