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1、毕业设计的结构框架毕业设计的结构框架分析抓斗的结构组成对抓斗关键设计参数的确定抓斗主要部件的设计与校核对抓斗关键参数进行优化第1页/共30页论文的主要内容论文的主要内容第一章 绪论第二章 抓斗的总体分析 第三章 抓斗的总体设计第四章 抓斗主要部件的结构设计第五章 抓斗优化第2页/共30页抓斗的结构介绍抓斗的结构介绍平衡架上承梁撑杆下承梁斗体第3页/共30页抓斗的工作原理抓斗的工作原理A）空抓斗下降B）抓货C）满抓斗上升D）卸货第4页/共30页抓斗的初步设计方案抓斗的初步设计方案v抓斗的类型：长撑杆双瓣四索抓斗v抓斗的吨位：斗容+自重=16tv抓斗抓取的物料：矿石第5页/共30页抓斗设计的关键参
2、数抓斗设计的关键参数主要技术参数额定起重量16t物料容量抓斗容积3.789 抓斗自重6528 滑轮组倍率5滑轮底径595mm钢丝绳直径28mm斗体内宽1964mm抓斗最大张开度2811mm抓斗闭合高度3630mm抓斗张开高度4113mm钢丝绳引出长度9350mm钢丝绳工作长度18345mm 第6页/共30页抓斗的其余参数抓斗的其余参数第7页/共30页运动学分析运动学分析从运动学的观点出发，可以将长撑杆双瓣四索抓斗当作一个简单的平面连杆机构。如下图所示：自由度计算公式为：其中 ，代入数据得：第8页/共30页撑杆的结构设计撑杆的结构设计w 我设计的撑杆由面板和侧板焊接而成的一个空心的长方体，当中放
3、了4到5块筋板来增加撑杆的强度。这样又能够减轻撑杆的自重，还可以保证撑杆的强度。撑杆中还包括了眼板和凹凸齿块，为了让左右两根撑杆能够更好的啮合。让抓斗的上承梁能够稳定。第9页/共30页撑杆的校核撑杆的校核第10页/共30页斗体的结构设计斗体的结构设计 颚板多用A3或16Mn的钢板焊接而成。颚板与下承梁连接的销孔要求镗削，以保证装配时的对中性。为了满足颚板强度与横向刚度的要求，在颚板边缘处用厚钢板加强，增加耐磨性，并需要在颚板内部加设纵筋与横向支撑。这样可以是斗体的结构更加的稳固。第11页/共30页大弯板的受力分析及校核大弯板的受力分析及校核则竖直方向的受力大小为：当进行强度校验时，需要保证以下
4、条件：。所以大弯板的强度符合要求第12页/共30页上承梁的设计上承梁的设计1、滑轮组的设计2、轴承的选取3、轴的计算4、销轴的选取第13页/共30页轴的校核轴的校核轴的受力分析轴的受力分析对轴进行了强度校核和刚度对轴进行了强度校核和刚度校核都符合要求校核都符合要求第14页/共30页下承梁的设计下承梁的设计下承梁的结构设计基本都与上承梁相同第15页/共30页抓斗的三维模型抓斗的三维模型抓斗闭合抓斗闭合抓斗张开抓斗张开第16页/共30页优化设计设计变量目标函数约束条件优化结果第17页/共30页设计变量设计变量 统筹考虑到抓斗抓货的四个状态，决定选取可能影响最大的五个参数作为设计变量。为撑杆长度，为
5、撑杆下绞点到斗体的主销轴的距离，a为长撑杆绞点间的距离，为颚板的角度，为颚板底背角，L为抓斗的最大开度。第18页/共30页目标函数目标函数取抓斗单位闭合绳拉力能够生成的抓取力达到极大值作为抓斗的目标函数。第19页/共30页约束条件约束条件(a)避免闭合滑轮组之间滑轮干涉，或防止绕入、绕出滑轮的钢绳偏角过大，限制上、下横梁滑轮组轴线之间最小距离。(b)避免闭合状态下撑杆力臂过小。(c)避免最大张开度状态下，撑杆力不产生抓取力。(d)保证抓斗结构紧凑。(e)保证目标函数有意义，设计变量非负等其它要求。第20页/共30页优化结果优化结果优化前的抓取力的比值为优化前的抓取力的比值为3.24313.24
6、31优化后抓取力的比值为优化后抓取力的比值为3.81133.8113与原来的设计方案x0=2600,1437,175,0.9257,0.3下目标函数 f=3.2431进 行 比 较，优 化 后 的 参 数 是 x=2800,1427,199,0.8658,0.288，抓取力F=3.811。所以优化结果为（所以优化结果为（3.811-3.24313.811-3.2431）/3.2431*100%=17.5%/3.2431*100%=17.5%第21页/共30页优化程序优化程序#include#include#include#include const int nn=5;const int n2=
7、10*nn;const double ee=0.0000001,eb=0.001;const double pi=3.1415926/180,L=2811,lmin=1150;/double bonn2=2400,2600,1200,1450,150,200,0.7,1.15,0.2,0.5;/double bonn2=2400,2800,1200,1600,150,200,0.7,1.2,0.1,0.5;double bonn2=2400,2800,1200,1600,150,200,0.7,1.15,0.2,0.5;/double xnn=2402.33,1435.09,150.07,1.
8、5,0;double xnn=2600,1437,175,0.9257,0.3;/原始数据double phamax,lacmin,lacmax;double function()double ff,i1,pha,phaa,phak;ff=0;for(i1=1;i1=10;i1+)pha=i1*phamax/10;phaa=pha+x3;phak=pha+x4;ff=ff+sin(phaa)/(2*(sin(phak)*(sin(pha)-sin(phaa)+cos(phak)*(cos(pha)-cos(phaa);ff=-ff/10;/coutffendl;/system(pause);r
9、eturn ff;第22页/共30页优化程序优化程序nt subject()int kk=0,i;double ddd,llmin,llmax;for(i=0;inn;i+)if(xiboi1)kk=1;return kk;if(x4x3/3.)kk=1;return kk;if(L/(2*x1)0.9848)kk=1;return kk;phamax=asin(L/(2*x1);if(phamax1.396263401)kk=1;return kk;ddd=x0*x0-powl(x1*sin(x3)-x2,2);if(ddd=0)kk=1;return kk;llmin=sqrt(ddd)-
10、x1*cos(x3);if(llmin=lmin)kk=1;return kk;ddd=x1*sin(x3+phamax)-x2;llmax=-x1*cos(x3+phamax)+sqrt(x0*x0-ddd*ddd);lacmin=llmin*llmin-x2*x2;lacmax=llmax*llmax-x2*x2;ddd=x0*x0+x1*x1-2*x0*x1*cos(0.523598776);if(lacminddd)kk=1;return kk;/coutphamax/pi dddd llmin llmaxendl;/system(pause);return kk;第23页/共30页优
11、化后的图纸优化后的图纸第24页/共30页部分工程图部分工程图第25页/共30页设计汇总设计汇总1、论文一篇2、图纸：工程图共21张 装配图9张3、优化程序（c语言）4、外文翻译（4000字）第26页/共30页结论结论主要研究成果总结如下：1通过绪论对不同种类的抓斗进行比较，最后选取16吨长撑杆双瓣四索抓斗作为设计方案，确定了设计抓斗所需要的关键参数。2设计并校核抓斗的核心部件。参考了很多手册和实习公司的资料对撑杆和斗体进行了结构设计，并对设计的尺寸进行了验算。3.用inventor软件建立了抓斗的三维模型。4抓斗的优化。先根据抓斗模型，画出简易的四连杆机构，再对机构进行受力分析，选取抓斗闭合绳
12、的拉力产生的抓取力作为优化目标，通过数学的方式，推导出目标函数。最后用C语言，把函数和约束条件都转化成编程语言，通过复合循环函数求最优参数，最后得到的结果是比原设计方案提升17.5%。第27页/共30页 首先感谢楼纪国老师，这次毕业设计中，作为我的指导老师，虽然平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从选题到查阅资料，还有论文提纲的确定以及中期论文的修改、后期论文格式调整等各个环节中都给予了我悉心的指导。其次感谢下罗中华老师，他虽然不是我毕业设计的指导老师，但是在我毕业设计后期遇到的关于抓斗优化的部分都是他指导我完成的。他指出了我之前优化过程中很多的错误，并帮助我加以改善，最终我才能得到一个较理想的优化结果，对我毕设的完成起了很关键的作用。最后我要感谢下我实习公司，我的毕设题目就是来自于公司，他们为我毕设的完成提供了很多的资料。致谢致谢第28页/共30页第29页/共30页感谢您的观看！第30页/共30页