譯文這篇文章描述的是一項調查研究的一個片段。該項調查研究的對象是正在從事工程圖學設計的專業(yè)人員，目的是發(fā)現(xiàn)他們在發(fā)展基于約束的 CAD 工具應用技術方面所獲得的經(jīng)驗。為此調查者采用的是咨詢的方法，邀請五位正從事工程設計工作的專業(yè)人員，談談他們對基于約束的 CAD 工具的看法。截止到 2002 年的秋天，通過采訪和考察得來的關于參與者經(jīng)驗的數(shù)據(jù)已經(jīng)收集完畢。從這些精心篩選的數(shù)據(jù)中我們可以看出人們發(fā)展應用技術的最初動因。調查結果表明，基于約束的 CAD 工具應用技術的發(fā)展要受到社會和環(huán)境條件的影響。另外，它還提供了一種獨特的切實可行的指導和評估的方法。為了不斷地滿足人們的需要，基于約束的 CAD 工具應用技術已經(jīng)走進課堂，開設了工程圖學這門課程。但是，到目前為止，還沒有一個明確的關于如何進行該門課程的計劃。許多人，他們大多有著很深的學術背景，將基于約束的 CAD 工具視為另外一種能夠保存整個設計過程的工具，這也許是正確的。他們還預測，CAD 工具可能會得到廣泛的應用?；诩s束的 CAD 工具只是復雜的 CAD 軟件的一個部分。我們擁有很多的可供選擇的CAD 軟件，這些軟件是專業(yè)人員或者是工程組全體人員的集體智慧的結晶。然而，由于圖形生成和 CAD 模型的選擇是可變的，這方面的知識有很多變成了專業(yè)知識。為了便于研究，可以將解決問題的技術和方法分成若干類?？上У氖堑侥壳盀橹梗€沒有弄清楚這種工具怎么用，以及怎么教會別人使用。要了解那些會使用基于約束的CAD 工具的專家們是如何知道和發(fā)展的，因為這將有助于下一代從事工程圖學設計的人們的發(fā)展。為了進一步揭示隱藏在 CAD 工具應用背后的秘密，以及專家們是如何將他們的經(jīng)驗運用到他們所從事的專業(yè)中去的，調查組決定對某些專家進行考察。這次調查研究的目的通過對從業(yè)中的專家的考察來探索有關基于約束的 CAD 工具應用方面的知識。最重要的是他們如何發(fā)展基于約束的 CAD 工具的應用知識的。為了闡明基于約束的 CAD 工具應用技術的發(fā)展問題，需要查閱很多的相關文獻，以此來檢查技術的各個方面，包括認知心理、社會和技術觀三個方面。有三種可以劃分的觀察：材料、工具和程序。所有的東西對于特殊的工作來說都顯得很特別。一個知識領域只能在內部系統(tǒng)被支持的情況下才能生存，在這個領域里，每個人都互相視為實踐者。這種框架結構通過將知識領域的現(xiàn)代部分用作向導的方式而被人們所接受和支持。這些人知識淵博，仿佛是專家一樣。另外，參與者只是關注他們所擁有的專業(yè)知識的一小部分。剩下的是那些被默默接受的傳統(tǒng)規(guī)范。主要知識是該領域的經(jīng)典規(guī)范和傳統(tǒng)的總結，當然了，也包括前人的成果。一些特殊的商業(yè)的和工業(yè)的產(chǎn)品被工程師們和其他的專家們所生產(chǎn)和發(fā)展。這些專家一旦被召集到一起，共同工作，就會變成巨大的財富。傳統(tǒng)的擴大、結合和快速的發(fā)展定義了這個團隊的正?；顒?。通過技術知識的社會結構，一個知識領域技術的某個部分得到了發(fā)展。技術的發(fā)展是一個不斷探索和不斷積累的過程，在這個特殊的專業(yè)領域，我們需要對知識和技能進行提煉。從使用一種特殊的工具的觀點來看，這往往是在合作的環(huán)境下完成的。在這種情況下，是應用設計了工具。為了對技術進行評估，人們必須要了解它是怎么發(fā)展的。我們通過分析技術和技術的不同特征的方式作了很多的實驗。專家在特殊的知識范圍里易于發(fā)揮他們的聰明才干，并且他們還能夠領悟出許多豐富多彩的東西。專家可以很快的解決問題，而且很少出現(xiàn)錯誤，他們還具有驚人的記憶力。開闊的視野、能夠深層次的觀察問題的能力以及快速找到解決問題的方法的能力都是一個專家所應該具有的特征。技術不應該成為某個人的私人東西，而應該將它公布于世人，讓該領域的其他的人們也能夠理解它、支持它。在這種情況下，技術執(zhí)行的是它的標簽功能，它被另外一個組織應用與某個人或者是某個組織。所有的觀點都表明一個事實，那就是技術評估應該有一個特殊的標準。實踐經(jīng)驗與工具的應用是有聯(lián)系的，例如基于約束的 CAD 工具。一些研究已經(jīng)考察了 CAD 工具的應用狀況，但是關于基于約束的 CAD 工具的研究還是很匱乏。因此，這項研究是解決這個問題的一次初步嘗試。為了說明基于約束的 CAD 工具的應用技術的發(fā)展，這次研究采用了兩種方法：觀察和采訪。關于技術研究的本質和它的結合沒有提供任何的清楚的評估。因為很難發(fā)現(xiàn)專家們的活動，專家們使用各種各樣的標準，這個標準包括他們在一份工作中的時間和他們的身份。下面的內容是關于五位參與者的簡單介紹：? 第一位是一位 35 歲的設計工程師，他所在的公司是一家為水利灌溉和游泳娛樂場所設計和制造水泵產(chǎn)品的公司。他已經(jīng)獲得了外國一所技校頒發(fā)的學士學位和碩士學位，兩者都是關于工程學的，他被看作這個小組的精神領袖。? 第二位是一位 24 歲的工程師，他已經(jīng)獲得了機械制造學士學位?，F(xiàn)在在一家以生產(chǎn)和制造機械為主的公司工作。他與大家一道，努力地工作。? 第三位是一位 50 歲的設計工程師，他在一家以設計和生產(chǎn)手提包和箱子為主的公司工作。他不僅獲得了學士學位，還獲得了碩士學位，兩者都是技術方面的。他與小組的另外兩名同事一起工作，一位是他的老板，一個是他的同事。? 第四位是一位 50 歲的獲得了繪圖和設計博士學位的工程師。他和其他的人共同組成了一個龐大的設計隊伍，這些人對基于約束的 CAD 工具很是熟悉，因為他們每天都要用到它。他在一家跨國公司上班，這家公司的主要的業(yè)務是設計和制造電子元件。? 第五位是一位 28 歲的設計師，他的公司以設計和制造注射儀器為主，服務的對象是養(yǎng)殖業(yè)。他在一個由他自己、他的老板和另外四名設計者組成的小組工作。同時，他們在保持與制造零件的賣家聯(lián)系的基礎上發(fā)展。第五位參與者具有工業(yè)技術和機械制圖和設計的學士學位。對五位參與者的觀察和采訪是在參與者的工作的地方進行的，因為這樣可以為他們提供一個令他們感到自然的環(huán)境，以便更好的了解他們的情況。通過分析研究者的筆記和每位參與者的采訪記錄，我們發(fā)現(xiàn)有一個共同的點，那就是他們的技術是如何發(fā)展和應用的。將該項調查研究作為向導，重點放在這些經(jīng)驗的意義和他們是如何與基于約束的 CAD 工具的應用技術發(fā)生聯(lián)系的。數(shù)據(jù)分析的焦點是技術問題的經(jīng)驗和那對于每位參與者來說意味著什么的考察。首先，研究人員盡力從事這項具有劃時代意義的過程，這個過程要包括他自己的經(jīng)驗和主題的偏見。其次，副本的數(shù)據(jù)和分析和分配給所有人相等的價值同樣重要。從這些結果來看，重要的“意見單元”被列了出來，清除了所有的復制品。每個重要的句子都被記了下來，副本被清除?；谒谋砻娴南嗨菩?，這些單元隨后被融入到主題中去，以此來形容技術的相關情況。從這些單元群，形成了技術發(fā)展的描述，這個描述是由研究員、參與者和文獻給出的。結論是每位參與者都具有如下專家所必不可少的本質特征。? 每位參與者都受過超出高校水平的技術培訓。? 每位參與者都具有至少 3 年的使用基于約束的 CAD 工具的工作經(jīng)驗。? 每位參與者平均每周使用基于約束的 CAD 工具至少達到 15 個小時。? 每位參與者都在產(chǎn)品設計環(huán)境中工作。 在考察和采訪的過程中，我們得到了一些關于專業(yè)知識發(fā)展的資料。這些資料可以被劃分到某些現(xiàn)象的課題中去。某些課題可以在專家們所從事的活動的結果中得到體現(xiàn)。而其他的則是隱藏在那些活動背后的驅動力。它表明，基于約束的 CAD 工具的應用知識的特殊問題是要懂得如何以及在什么時間進行活動和懂得活動結果的結合，在工程設計的每一個環(huán)節(jié)，尤其是在包括產(chǎn)品設計再內的圖形生成過程都會產(chǎn)生這樣的結果?；诩s束的CAD 工具的應用知識在該領域作出了自己的貢獻，但是，他們依然取決于用戶的個人特征，取決于設計環(huán)境的特征，以便更好的進行他們的計劃?；诩s束的 CAD 工具的應用知識的核心課題是密切相關的。它包括和使用說明的相關知識。工程圖學的專業(yè)知識和技術知識是運用各種方法的向導。人們通過基于約束的CAD 工具的應用來應對挑戰(zhàn)?；A工具知識對專業(yè)實習是極為重要的，并且基于約束的CAD 工具的應用知識是類似的。以往的經(jīng)驗不僅影響著每位專家定義和問題范圍的方式，也影響著解決問題的方式。綜合以往經(jīng)驗所引導的因素的多樣性是一個任何專業(yè)技術都有的基本思想。工程環(huán)境的無言知識與程序上的陳述上的知識的結合，允許參與者去發(fā)展解決問題的策略。通過過去他們工作過的活動的知識與工程和技術領域的無言知識的結合，專家可以確定問題，并且發(fā)展了關于他們的設計問題的方法。 基于約束的 CAD 工具的應用知識的次要課題與核心課題相似：一些是關于 CAD 工具的實際應用的，一些是關于均是同行的參與者的活動的。模型的其他應用通過影響用戶的策略和他們的設計理念去影響技術的定義和發(fā)展。另外，實際要求以及用于天天的圖形生成的技術形成技術概念的很大部分。雖然這些技術被一些核心課題所影響，例如，策略和設計理念，它們同樣在同處于一個實踐團體的專家間的相互交往中得到發(fā)展。通過同事間的交流與合作，專家能夠將模型用作一種交流裝置的技術?；诩s束的 CAD 工具的應用技術的改變推動了技術的發(fā)展，同時也體現(xiàn)了關于策略和軟件應用的結果。通過團體的操作，這個團體包括相關的資料，博學的同事以及來自于產(chǎn)品環(huán)境的反饋，這個問題的發(fā)展得到了大力的支持。專家的關于特殊選擇和結合的方式在很多的情況下是由策略決定的，這種策略體現(xiàn)了軟件組件特殊要求的應用。另外，理論的或者是專業(yè)的培訓已經(jīng)影響到他們已有的設計理念，影響到對圖形生成的基本理解，也影響到軟件是如何運行的想法。在此次研究中的采訪進一步的縮小了知識量，這些是關于五位參與者的經(jīng)驗和它們是如何影響技術核心問題的，尤其是關于以往的經(jīng)驗，參與者的技術構想以及著與 CAD 工具應用是如何聯(lián)系的，在檢查這五位參與者的技術的過程中，基于約束的 CAD 工具的應用技術包括 CAD 工具操作方式的知識。它也包括其他的一些因素，盡管與 CAD 工具并無直接聯(lián)系。這兩部分知識在基于約束的 CAD 工具的應用上作出了各自的貢獻，它們同樣依賴用于各人特征和設計環(huán)境的特征，以及更好的執(zhí)行他們的計劃。以往的和目前的經(jīng)驗在五位參與者技術發(fā)展的過程中發(fā)揮了重要作用，不僅僅涉及專業(yè)經(jīng)驗，也涉及理論培訓。通過采用一種實踐的，可視化的學習模式，參與者能夠發(fā)現(xiàn)某些在使用 CAD 工具時產(chǎn)生困難的問題，例如丟失相關數(shù)據(jù)和無效的平面圖形。另外，他們中的每一個人都已經(jīng)發(fā)展一種特殊的工作方式，它是在解決問題的過程中得到改進的。其他的過去經(jīng)驗包括傳統(tǒng)的繪圖工具和使用基于約束 CAD 工具的方法。這種改變驅使他們去發(fā)展一種嶄新的思想 ，這個與他們以往在使用基于約束的 CAD 工具時所具有的思想是不同的。它所受到設計環(huán)境，圖形產(chǎn)生和設計各部分間的聯(lián)系的影響，與以前相比，這種影響大得多。這主要是 由于 CAD 工具操作的基本程序。但是，其他三位參與者是比較年輕的，他們在自己的職業(yè)生涯中 從未經(jīng)歷過傳統(tǒng)繪圖技術和工具的應用。他們完成了他們學習專業(yè)知識和引導他們使用 CAD 工具的時間結合。每位參與者都具備多年的設計工程的經(jīng)驗。這些經(jīng)驗增強了他們對工業(yè)標準時間的認識。與顧客和其他隊員的交往同樣產(chǎn)生一種必須理解每個模型產(chǎn)生的潛在的合計思想。他們經(jīng)由 CAD 模型，在他們中間，供應商和顧客之間建立起聯(lián)系。這以為著他們必須建立一個強大有效的便于圖形生成和修改的模型。每位參與者都在同一環(huán)境中工作，在設計產(chǎn)品時，需要同事間的密切合作。那些活動的一致性是發(fā)展餓證明產(chǎn)品設計，零件，繪畫和裝配。因為那是工作的本質要求。在很多情況下，市場營銷部或者顧客聯(lián)絡向工程組表達他們的專業(yè)技術，并且他們會開始發(fā)展一種基于公司或工業(yè)設計標準的解決辦法。參與者已有的工作經(jīng)驗和模型技術給他們一個框架，在這個框架內，通過 CAD 工具的應用來完善已知問題的解決方法。但是，當他們在使用 CAD 工具來解決設計問題時遇到困難時，每位參與者都有不同 的結構。有些參與者使用共同的支持組而有些則用他們自己的裝置來完成。試圖克服某些特殊設計問題或 CAD 工具的應用問題，所有人都有與同事商量的傾向，這些同事能夠提供幫助或很容易進行試驗。經(jīng)歷了這個過程，他們明白了該干什么不該干什么，他們將作成目錄，為下一次遇到相同情況作好準備。通過采取實踐的學習方式，參與者能夠發(fā)現(xiàn)在事業(yè) CAD 工具時產(chǎn)生困難的問題，例如丟失相關數(shù)據(jù)和無效的平面圖形。就每位參與者而言，工作組的大小是可變的，但是每個人都被他的同事視為在 CAD 工具和他們所從事的產(chǎn)品的很高的水平。盡管他不承認他是專家，可每位都能將他們自己的技術理念和他基于約束的 CAD 工具表達清楚。他們的技術理念是以以往經(jīng)驗為基礎的。他們認為專家應該無所不知并且具有精湛的技藝，能用清楚 的方式與非專業(yè)人員溝通，能把握問題的關鍵，并將他載入到解決問題的方案中去。專家需要更好地實踐工具和他們的技術。 程序本程序的編制是為繪制起升機構減速箱第 I 軸、第 II 軸彎矩圖及校核第 I 軸危險截面強度。依據(jù)軸受力分析，每一軸在 XOZ 平面，YOZ 平面均受力作用，故每一軸在這兩平面內都可以畫出彎矩圖。同時，第 I 軸有三個危險截面，在程序中對這三個截面一一校核。編制程序時，為了避免過多的重復性，只較詳細的寫出第 I 軸在 YOZ 平面中的彎矩圖及第I 軸第 I 截面的校核過程，其余均簡略寫出。程序如下：10 PRINT “ji suan di yi zhou suo shou zai he”20 PRINT30 SM=15.31*10^3:YJ=.9940 DJ=300:DS=15:D0=DS+DJ:M4=SM*d0/(2*YJ)50 I3=4.09:YC=.965:M3=M4/I3/YC60 I2=3.67:M2=M3/I2/YC70 I1=5.67:M1=M2/I1/YC80 MM=2.5:ZZ=12:BB=8.100001/180*3.1416:D=MM*ZZ:D1=D/SQR(1-SIN(BB)^2):P1=2*M1/D190 AA=20/180*3.1416:Q1=P1*TAN(AA)/SQR(1-SIN(BB)^2):P1=2*M1/D1100 N1=P1*TAN(BB)110 PRINT “d0,d,d1,m1,m2,m3,m4,p1,q1,n1,sm=”; D0,D,D1,M1,M2,M3,M4,P1,Q1,N1,SM120 PRINT130 PRINT “hui chu di yi zhou wan ju tu”140 PRINT150 XX=2*(34+418)-310.35:X1=34+418160 AY=418*P1/X1:BY=P1-AY170 FOR I=0 T0 10000180 NEXT I190 SCREEN 2:CLS:KEY ON200 PSET(80,80)210 FOR X=0 T0 X1 STEP 2220 IF X34 THEN 260230 DEF FNA(X)=AY*X240 Y0=FNA(X)/1000:X0=X250 GOTO 280260 DEF FNB(X)=AY*X-P1*(X-34)270 Y0=FNB(X)/1000:X0=X280 LINE-(80+X0,80+Y0)290 NEXT X300 LINE(80,80)-(80+XX,80)310 AX=-(Q1*418-N1*D1/2)/X1:BX=-(Q1+AX)320 FOR X=0 T0 X1 STEP 2330 IF X34 THEN 370340 DEF FNC(X)=AX*X350 Y0=FNC(X)/1000:X0=X360 GOTO 390370 DEF FND(X)=AX*X+Q1*(X-34)-N1*D1/2380 Y0=FND(X)/1000:X0=X390 LINE-(80+X0,80+Y0)400 NEXT X410 PRINT “ay,by,ax,bx=”;AY,BY,AX,BX420 FOR I=1 T0 10000430 NEXT I440 CLS450 PRINT “di yi zhou wei xian jie mian jiao he”460 PRINT470 PRINT “di yi jie mian”480 MN=0:M1X=AY*21/2:M1Y= AX*21/2:M11=SQR(M1X^2+M1Y^2)490 W1=.1*25^3:B1M=M11/W1:N0=2.7500 F1=52.25*9.8:KB=2.22:EB=.8:N01=BF1/(KB/EB*B1M)510 IF N01=N0 THEN 540520 PRINT “gai jie mian bu he ge”530 GOTO 560540 PRINT “gai jie mian he ge”550 PRINT560 PRINT “di er jie mian”570 KB2=1:EB2=.77580 M2X=AX*34+N1*D1:M2Y= AY*34:M22=SQR(M2X^2+M2Y^2)590 W2=.1*25.95 3:B1M=M22/W2:600 BF2=BF1*EB2610 TF2=25.3*9.8:KT=1:ET=.77:FT=.1620 T2M=M22/2/W2；NT2=TF2/（KT/ET+FT）/T2M：NB2=BF2/B2M630 N02=NB2*NT2/SQR（NB2^2+NT2^2）640 IF N02=N0 THEN 680650 PRINT “gai jie mian bu he ge”660 PRINT670 GOTO 700680 PRINT “gai jie mian he ge”690 PRINT700 PRINT “di san jie mian”710 KB3=1:ET3=.8:RT3=.1720 W3=.2*23^3:T3M=M1/W3:730 N03=2*TR1/(KT3/ET3+RT3)/T3M740 IF N03=N0 THEN 780750 PRINT “gai jie mian bu he ge”760 PRINT770 GOTO 810780 PRINT “gai jie mian he ge”790 PRINT800 PRINT810 PRINT “di er zhou wan ju tu ”820 PRINT830 P2=P1:N2=N1:Q2=Q1840 D3=48.48:P3=2*M2/D3850 A0=20/180*3.1416:Q3=2*M2/D3*TAN(A0)/SQR(1-SIN(BB)^2):Q4=Q3860 N3=P3*TAN(BB):N4=N3870 Y0=(17+41/60+1/3600)/180*3.1416:P2X=P2*SQR(1-SIN(Y0)^2):Q2X=Q2*SIN(Y0)880 D2=171.72:D21=D2/2*SIN(Y0):P2Y=P2*SIN(Y0):Q2Y=Q2*P2X/P2890 YI=34.5:Y2=46:Y3=38.5:YY=Y1+Y2+Y3900 CX=(P2X*(Y2+Y3)+N2*D21+Q3*Y3+N3*D3/2-Q2X*(Y2+Y3))/YY910 DX=P2X+Q3-CX-Q2X920 PRINT “CX,DX,YY= ”; CX,DX,YY930 FOR I=1 T0 10000940 NEXT I950 SCREEN 2:CLS960 PSET(80,80)970 FOR Y=0 T0 YY STEP .5980 IF YY1 THEN 1020990 DEF FNP(Y)=-CX*Y1000 Y0=FNP(Y)/2000:X0=2*Y1010 GOTO 10801020 IF YY1+Y2 THEN 10601030 DEF FNQ(Y)=-CX*Y+(P2X-Q2X)*(Y-Y1)+ N2*D21/21040 Y0=FNQ(Y)/2000:X0=Y*21050 GOTO 10801060 DEF FNW(Y)=-CX*Y+(P2X-Q2X)*(Y-Y1)+N3*D3/2+Q3*(Y-Y1-Y2)+N2*D21/21070 Y0=FNW(Y)/2000:X0=Y*21080 LINE-(80+X0,80+Y0)1090 NEXT Y1100 LINE (80,80)-( 80+YY*2,80)1110 PSET(80,80)1120 D22=171.72/2*SQR(1-SIN(Y0)^2)1130 CY=(P3*Y3+(P2Y+Q2Y) *(Y2+Y3)-N2*D22/2)/YY1140 DY=P3+P2Y+Q2Y-CY1150 FOR Y=0 T0 YY STEP .51160 IF YY1 THEN 12001170 DEF FNR(Y)=+CY*Y1180 Y0=FNR(Y)/2000:X0=Y*21190 GOTO 12601200 IF YY1+Y2 THEN 12401210 DEF FNE(Y)=+CY*Y-(P2Y-Q2Y)*(Y-Y1)+ N2*D22/21220 Y0=FNE(Y)/2000:X0=Y*21230 GOTO 12601240 DEF FNR(Y)=+CY*Y-(P2Y-Q2Y)*(Y-Y1)+ N2*D22/2-P3*(Y-Y1-Y2)1250 Y0=FNR(Y)/2000:X0=Y*21260 LINE-(80+X0,80+Y0)1270 NEXT Y1280 END目錄第一篇 摘要………………1第二篇 任務及要求……………………………………………………………………2第三篇 總論……………………………………………………………………………3第四篇 計算……………………………………………………………………………4一 總體方案確定及基本參數(shù)…………………………………………………………41. 總體方案確定………………………………………………………………….……42. 基本參數(shù)………………………………………………………………………….4二 抓斗計算…………………………………………………………………………41. 抓斗的幾何尺寸…………………………………………………….……………42. 滑輪組倍率……………………………………………………………………….63. 鋼絲繩計算……………………………………………………………………….64. 滑輪直徑確定…………………………………………………………………….65. 上下橫梁軸線傾斜角…………………………………………………………….76. 抓斗強度計算…………………………………………………………………….7三 起升機構…………………………………………………………………………101. 傳動比計算……………………………………………………………………….102. 起升速度………………………………………………………………………….103. 機械效率………………………………………………………………………….104. 電動機靜功率…………………………………………………………………….115. 電動機軸的靜轉力矩…………………………………………………………….116. 制動器計算……………………………………………………………………….117. 起動時間………………………………………………………….………………138. 制動時間……………………………………………………………………….…149. 卷筒裝置……………………………………………………………………….…14四 起升機構減速箱…………………………………………………………………211. 軸的計算………………………………………………………………………….212. 齒輪校核…………………………………………………………….……………32五 運行機構…………………………………………………………….…………….361. 傳動比計算……………………………………………………………….………362. 運行速度…………………………………………………………….……………373. 機構效率……………………………………………………….…………………374. 運行摩擦阻力……………………………………………………………….……375. 電動機容量的初選…………………………………………………….…………386. 走輪輪壓………………………………………………………………………….387. 驗算起動時間…………………………………………………………………….388. 制動器計算……………………………………………………………………….399. 電動機最大力矩…………………………………………………….……………4010. 驗算電動機打滑……………………………………………….…………………40六 編制程序…………………………………………………………………………42第五篇 結束語…………………………………………………………………….….46參考文獻……………………………………………………….…………………….501第一篇 摘要摘要起重機是一種作循環(huán)、間歇運動的機械。一個工作循環(huán)包括：取物裝置從取物地把物品提起，然后水平移動到指定地點降下物品，接著進行反向運動，使取物裝置返回原位，以便進行下一次循環(huán)。通常，起重機械由起升機構(使物品上下運動)、運行機構(使起重機械移動)、變幅機構和回轉機構(使物品作水平移動)，再加上金屬機構，動力裝置，操縱控制及必要的輔助裝置組合而成。在建橋工程中所用的起重機械，根據(jù)其構造和性能的不同，一般可分為輕小型起重設備、橋式類型起重機械和臂架類型起重機三大類。輕小型起重設備如：千斤頂、葫蘆、卷揚機等。橋架類型起重機械如梁式起重機、龍門起重機等。臂架類型起重機如固定式回轉起重機、塔式起重機、汽車起重機、輪胎、履帶起重機等。關鍵詞：起重機、循環(huán)、裝置、動力裝置abstractThe derrick is a kind of machine that makes the circulation, intermittent sport.A work includes circularly:Take the thing device from take the thing ground to bring up the product, then the level move to specify the location to decline product, carry on immediately after anti- to sport, make take the thing device to return the home position, in order to carry on next circulate.Usually, the derrick from rise to rise the organization( make product exercised up and down), circulate the organization( make the derrick move) and become an organization and turn round the organization( make the product make the level ambulation), and the metals organization, the motive equip, the assistance that manipulate the control and necessities equips to combine.In set up the bridge engineering the derrick use, construct according to it and the dissimilarity of the function, can is divided into a heavy equipments, the bridge type type derrick and a type of arm derrick three major types generally.A heavy equipments such as:Jack, bottle gourd, a 揚 machine etcA type of bridge derrick ,such as beam type derrick, Dragon gate derrick etc.,.A type of arm derrick such as fix the type to turn round the derrick, tower type derrick, automobile derrick, tire, track derrick etcKey Words：derrick、circulation、machine、the motive equip2第二篇 任務及要求一 題目名稱及基本參數(shù)題 目： 單軌抓斗起重機設計m35.1起 重 量： ?Q額 t物料容重： 3?起升速度： in16?升運行速度： m45?運起升高度： H20二 課題內容及工作量1.譯文：不少于 5000 漢字2.圖量：4 張 A0 圖量3.程序：不少于 200 條4.說明書：不少于 2 萬字5.參考文獻：15 篇以上3第三篇 總論起重機械是用來對物料起重、運輸、裝卸和安裝等作業(yè)的機械設備，它可以減輕體力勞動、提高勞動生產(chǎn)率或在生產(chǎn)過程中進行某些特殊的工藝操作，實現(xiàn)機械化和現(xiàn)代化。起重機在搬運物料時，經(jīng)歷著上料、運送、卸料以及回到原處的過程，因此，起重機受的載荷是變化的，是一種間歇動作的機械。起重機一般由機械、金屬結構和電氣等三大部分組成。機械方面是指起升、運行、變幅和旋轉等機構，即起重機一般是多動作的。輕小型起重設備一般是但動作的。本設計為 單軌抓斗起重機設計。當起重量不大時，多采用電動單軌起重機。這m35.1種起重機的特點是小車可以走到另一跨去，本設計側重于機械方面的設計。主要機構有：起升機構、運行機構。起升機構用來實現(xiàn)貨物的升降，它是任何起重機械不可或缺的一部分，是起重機中最重要與最基本的結構。起升機構工作的好壞將直接影響到整臺起重機的工作性能。起重機構主要由驅動裝置、傳動裝置、卷繞系統(tǒng)、取物裝置與制動裝置組成。本設計的起重機起升機構采用電動葫蘆。電動葫蘆屬于輕小型起重設備。它是將電動機、減速機構、卷筒等緊湊地集合成一體的起重機構。它可以單獨使用，也可以作為電動單軌起重機、電動單梁或雙梁起重機的小車來使用。由于電動葫蘆結構非常緊湊，通常由廠家專門生產(chǎn)，價格便宜，從而得到了普遍的應用。電動葫蘆可備有小車，以便在工字梁的下翼緣上運行，是吊重在一定范圍內移動。鋼絲繩電動葫蘆工作安全可靠，起升速度較高，故在本設計中被采用。同時，為了減輕自重，減少零件數(shù)目，采用了錐形轉子電動機。運行機構的任務是使起重機或載重小車作水平運動。運行機構有無軌運行和有有軌運行之分。本設計采用有軌運行方式。這種方式在專門鋪設的鋼軌上運行，負荷能力大，運行阻力小。運行裝置主要由運行支撐裝置運行驅動裝置兩大部分組成。本設計著重于電動小車的設計。設計過程中，首先要確定總體的設計方案，然后各部件機構、尺寸及相互間的連接方式等，最后對部件中各零件進行校核。4第四篇 計算一 總體方案確定及基本參數(shù)1.總體方案確定本設計的 單軌抓斗起重機主體由`起升機構和運行機構組成。起升機構主要包m35.1括電動機、卷筒、減速器三個部分。電動機選用錐形轉子電動機，此種電動機自身可以實現(xiàn)制動，從而減輕了自重，減少了零件的數(shù)目；卷筒選用雙聯(lián)卷筒；減速器選用同軸減速器，這種減速器的特點是輸出與輸入同軸。電動機通電后旋轉，從電動機軸輸出的扭矩經(jīng)聯(lián)軸器傳到減速箱，經(jīng)減速箱三級減速后達到需要的傳動比，減速箱帶動卷筒轉動，使纏繞在卷筒上的鋼絲繩隨之轉動，同時鋼絲繩把轉動轉變?yōu)樯舷路较虻囊苿印ｄ摻z繩通過滑輪組帶動抓斗，使抓斗實現(xiàn)下降、張開、抓料、閉合、卸料等一系列動作，從而完成整個工作過程。運行機構主要是指電動小車。電動小車在工字鋼軌道上來回移動，可以實現(xiàn)物料在兩個不同位置的運送，即實現(xiàn)小范圍內的物料運送工作。2.基本參數(shù)本設計的單軌抓斗起重機涉及的基本參數(shù)有:起重量:是指正常工作時被提升的額定載荷 (包括抓斗).設計中的起重量為 。t3起升速度和運行速度:依據(jù)工作條件、生產(chǎn)要求決定 .設計中起升速度為 ，運min16行速度為 。min45起升高度：根據(jù)工作需要確定。設計中的起升高度為 。20工作制度：反映機構使用繁忙程度和載荷特性的參數(shù)。本設計中的工作級別：起升為M6，運行為 M5。二 抓斗計算本設計中采用雙繩抓斗，雙繩抓斗生產(chǎn)率高。其抓取與卸料動作是利用兩個卷筒（起升卷筒和閉合卷筒）及兩根鋼絲繩（起升繩和閉合繩）來操縱的。1. 抓斗的幾何尺寸抓斗的額定容積 mV35.1?抓取物料的容重 t?⑴抓斗的最大開度： 3).2~(VL難抓取的物料取較大的值，易抓取的物料取較小的值。 在一定的限度內可以適當?shù)脑龃箝_度；但是 過大，則抓取深度急劇下降。LmVL7.514.2.33???5取 mL2750?⑵抓斗的側面積及側面幾何形狀：根據(jù) 及物料的性質確定抓斗的側面幾何形狀。應使側 F板上緣的傾斜角大致與物料在運動狀況下的自然坡角相等，通常約為 。350~??通過測量實際設計抓斗的尺寸：mh602?mh2031?5l43CEBF?則 2.0)(21???l.145.lm217830 )34.07.1()503.(21sin35.060.2 ?????????F1.243.0側面積 21??m25796.0.78.?⑶寬度 ：BL??5.0~4.確定抓斗寬度 或 的原則：BL塊度大的物料及堅實的料堆應取較小值；松散物料宜取較大值。 m5.12~.37250).~45.0().~45.0( ????取 mB132⑷顎板鉸點位置可以依據(jù)以下條件確定：在最大開度時，顎板的切口應在垂直方向，以便切口順利插入物料。測量得 l40??cos2L6校正得 。8.12???⑸撐桿 l0依據(jù)經(jīng)驗公式： 35.10?L則 ml 2.862735.10??實際設計中取 80撐桿鉸點位置確定：為了使閉合繩的閉合力最小，有利于提高抓取能力，應使抓斗在開閉兩種狀況下滑輪中心距變動量最大。2. 滑輪組倍率據(jù)“起重機械”表 26?選取滑輪組倍率 4?m3. 鋼絲繩計算 ?dzGqxSp??對于起升機構， ；對于開閉機構， 。為了滿足整機的需要，只計算1?4?m時鋼絲繩的直徑。1?m21??mz選用滾動軸承，則 98.0?21???z導向滑輪效率 ?d則 NS10033.598.12????按工作級別 M6，使用抗拉強度 的鋼絲繩，則mb27?109.?CSCd5.13.50.查鋼絲繩標準，選用 的鋼絲繩。d?IT??17.364. 滑輪直徑的確定Dh2?按工作級別 M6，選取 4.2?7則 mdDh360.1542???選取滑輪直徑 ， 415. 上下橫梁軸線的傾斜角)(0dDarctg繩???下 橫 梁 滑 輪 間 距 ）（ ?0.1538t.2??6. 抓斗強度計算⑴顎板強度計算計算假設：假設三邊固定，一邊是自由的顎板，其中央是危險截面，單位長度彎矩為：82BPM??0.2??c?2 mh1065??m0?則應力???2224368BcpW????)10(9380.322??mN7.6?選用材料 ZGMn13,查得s294?2?nNs 217][???45合格⑵撐桿強度當閉合終了瞬間，撐桿所受載荷最大。撐桿材料采用 號鋼。45mN210~7][??848.9)1(324)1(02 ???????mRS閉?N3.，0?5??撐桿的內力 ?cos??RT即 0251cos.43???N486.?mF22.?10645.?T?N2739?截面最小慣性矩： 084.64min???DJ6122inin DIF?204?918minIl?查“金屬結構”得穩(wěn)定性系數(shù) 7.0??則 mN264.23~79.1)20~(19.][???由 ，知撐桿強度滿足要求。][32?⑶撐桿鉸軸套驗算比壓： ][1PdlT??9RXT21??tg2)(?cos21054386.cos1.4???mNP2.7~.][Tdl 24137.0586.???則 ][?即撐桿鉸軸套處合格。⑷顎板鉸軸軸套驗算比壓： ][1PBlT??H2' 4下）（ 下 ?又 NmS24.613.150???閉下 X?2下 ]1)([)(1??mtghlHl?閉 ]1420)205(274[50231. ???? ?tgN36.79NRtg137.602. ?????下 NT10)()41.5( 322' 8.6??mBlP23' .0826???4510則 ][P?即顎板鉸軸軸套驗算合格。三 起升機構1.傳動比的計算起升機構減速器采用漸開線齒形定軸外嚙合三級傳動減速器。⑴每一級速比如下 67.51281?Zi.34209.1563?i總速比： i32?減 1.85.467.5??⑵卷筒轉速電動機選用 型千瓦錐形轉子電動機。1?ZD電動機轉速 分轉電 0?n分轉減 電卷 45.61.8i2.起升速度 md0.5?繩按起升結構工作級別 M6，查“規(guī)范”取21h卷筒材料采用普通碳素鋼 )235(QmdD0.11???卷 .1??繩卷滑輪組倍率 in27.6145.30.4mn??卷起 ?????? 9.627.10?????11合格3.機構效率⑴減速器總效率取 965.0321??則 89.03??減⑵抓斗滑輪組效率 單個滑輪的效率取為 .則滑輪組效率 98.0.2121?????m滑 組⑶卷筒效率取 9.0卷⑷導向滑輪的效率取 8.?d起升結構總效率 ??d??卷滑 組減 85.09.098.???4.電動機靜功率 .16276316)( ?????升PNGQjkw324.9?KjdJC??查“規(guī)范”取 ，則6.0kJC153249.??5.電動機軸的靜扭轉力矩 ?miDPMGQj2)(卷???mN???63.85.01936.制動器的計算⑴制動電動機軸需要的靜扭轉力矩12miDpPMGQj2)(' ?‘卷 ???mN???52.461.850393⑵制動力矩彈簧工作時的軸向壓力 1摩擦系數(shù)取 35.0??制動片平均直徑： mD19.28.24?均夾角 ???則制動力矩 mNPM???98sin2301.583sin21 ??均制⑶制動安全系數(shù) 1.5.469'' ??Kjzhzh查“起重機械”表 ，制動安全系數(shù)8?75.1?Kzhzhz?'故安全。⑷制動的單位比壓力此時彈簧的工作壓力 NP86cos320??制動片寬度： mB8.29cos0??則單位比壓力：20sin8.91.2304.6sin2 ????PD均 NPN2][1.0???⑸軸向吸力13在定子線包通電后，圓錐轉子在軸向吸力的作用下移動，打開制動盤，使載荷上升或下降運動。此軸向吸力要大于彈簧產(chǎn)生制動力矩的壓力和在靜載荷下靜扭轉力矩在彈簧聯(lián)軸器花鍵中產(chǎn)生的靜摩擦力。圓錐轉子軸在軸向吸力作用下帶動聯(lián)軸器相對齒輪長軸有軸向移動。有相對運動的花鍵尺寸是 。842?則平均半徑 mr5.214??均取摩擦系數(shù) ，則.0f NfFrMj 2.415.0.263????均軸向力 862.42???PAN137. 起動時間⑴電動機額定轉矩 mNn????16.5140.7950電 電額⑵電動機的平均力矩倍數(shù) .3額 定 轉 矩起 動 轉 矩起?0.?額 定 轉 矩最 大 轉 矩最 大⑶總轉動慣量電動機轉子軸飛輪矩 mDGkgd23917.2)(?聯(lián)軸節(jié)飛輪矩 L04?JLdg??42)(L09.4317.??mkg25.????iDPJGQg24)(1.][ 卷1489.08.94.3105. 1522?????mkg23.?起動時間： )(5.9][MntjqdqJ??)63.1.3(.402?s0?8. 制動時間 imDPJgGQg2'' 4)(15.][???卷 1.8530223.990. ???kg219.?電動機轉速 )(250250nNnjd??1384.73914?分轉0?分轉500' ???dd則制動時間： )(5.9'''][MnJtjzhdzh???)2.468(.10?s379. 卷筒裝置⑴卷筒繩槽底徑卷筒材料選用 25QdhD1?卷15查“規(guī)范”得 201?h則 mD3.5??卷取卷筒直徑 卷其它尺寸： 3)4~2(??ddtm0.18.50.15)4.()3(?c.6~.4?c?⑵卷筒長度及壁厚 llL3210)(?其中： tnHmD?卷?又 ， ，420.18)3.16(0??lm9.258?tl0.41?取 02l83?則 80)2.549.1(?Lm27取 。0?卷筒壁厚： )1~6(.?D?0302?m1?取 。5?⑶卷筒強度校核卷筒強度采用 ，屈服極限23QmNs2.235??16則 mNsl 26.172.35][???sy 28.1][①鋼絲繩卷繞箍緊對卷筒產(chǎn)生的壓應力由 ，可得SN2?S?ty???mN237.560.18?②鋼絲繩卷繞產(chǎn)生的彎曲正應力 LPM??4275031.52??mN?0又 ]4)21([3DW????])3015([4.3??m3912.0?則 6.5?WMw?N213?③合成應力 DL???ylw???][即 7.5681.23??mN26.][.5??l17故滿足要求。⑷計算卷筒壓繩板極其螺釘①鋼絲繩繩端固定方法采用壓繩板固定②壓繩板計算繩尾拉力 ：S'按歐拉公式' eS?????'2'安全圈數(shù) ，n則 ， ；取 。??45.4??0.'2.31.02'' ??eS??N38.6?每個壓繩板的夾持力：壓繩板選用圓形槽，則S?21?取 6.0只有在壓繩板與鋼絲繩之間以及鋼絲繩與卷筒之間的接觸面上產(chǎn)生足夠大的摩擦力，此摩擦力大于或等于鋼絲繩在固定處的拉力 ，才能保證安全。取鋼絲繩分離體S'則 SMF'2?m'又 NF??S2'??則一個螺釘作用給壓繩板的力 ：NnbFN12??即 Sm12'??18bSn12'???取 ， ，6m5.3225.91?.91.08??N37?故壓板夾持力：S?2110397.6.0??N38螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆斶x用國標 ，8670?GB201?M標準件材料選用 鋼，屈服極限45# mNs294??螺紋內徑 md3.1?則 41N??.39768023??N40又 ns??][取 ，則5.1m29624][ NN221][.70???故螺釘強度合格。⑸彈性聯(lián)軸器計算①彈性聯(lián)軸器最大計算扭矩 KM????maxax計19KMnNmaz1950???由 3az?最 大， ， 取kwN5.7?180n18.得 35.79.??maz計 ?32②輪胎圈中間截面的剪切應力 Mkmax計??D210951?2106)(4.36)( 224???Wk?35.??則截面剪切應力： Mkmax計?10956.43280???N21.③輪胎圈的扭轉角 ?假設在 長度內，輪胎圈是一等截面環(huán)lm60?截面彈性系數(shù)： cmkgEG2.7)4.01(28)(????截面的極慣性矩： )(3412DJp???.954?20m4710896.4??則 ??ax?JMpG計 14.380896.4.92703172?????④輪胎圈的擠壓應力i 正應力聯(lián)軸器半體和壓板作用給輪胎圈的正壓力靠擰緊螺釘?shù)玫?。在干燥表?，取5.0~3?f 4.?f則 )(43maxDMfzFN?計， ，1354?96?2z)(2.0.83??N367?ii 擠壓應力 ）（壓 D234???）（ 961502.37??mN86.0又橡膠的擠壓許用 應力 N2.1][??壓][壓壓〈故符合要求。⑤螺釘強度校核螺釘選用 ， 。材料為 鋼8670?GB1?M45#螺紋內徑 ，螺釘數(shù)目md4.1?6?n21dnN2143.????mN2239.74.3607??又 N8][???故強度滿足。四 起升機構減速箱1.軸的計算起升機構的減速器各齒輪和齒輪軸在載荷作用下，即由鋼絲繩對卷筒產(chǎn)生的力矩的方向始終不變。載荷上升是由電動機通過齒輪傳動把載荷起吊上來；載荷下降由電動機反相制動，阻止載荷以重力加速度下降。載荷上升和下降時，作用力方向不變，不以旋轉方向的改變而改變，也就是齒輪和齒輪軸的齒是單面嚙合。因此，起升減速器的軸在計算時假定扭轉應力按脈動循環(huán)變化，彎曲應力按對稱循環(huán)變化。⑴軸所傳遞的扭矩空心軸扭矩：mDd0.315??繩卷 mNSM????? 1033max4 68.2459.20.12?卷第三軸額定扭矩： ，43?i.齒則 ????? 333 12.6795.08齒第二軸額定扭矩： 67.2?i mNM?????13323 25.7496.012?齒第一軸額定扭矩： 67.51?i則 mN??????3312 85.196.0754齒⑵第 I 軸受載及校核22對圖 a, mZmd30.cos5.21468'12????’‘??NMP331 .0.?由 ，得?B)345.(.301????PAy則 5.02)34.(1.3??yN387.?NByy 13331 2.872????對圖 b,可簡化如下： 30.11????tgPdM2468''3??mN?059由 ，得??B 0)3415.(1.31??????QAx.0)345(1x?15.3cos)(11????MPtg46802'' 3cs.05.9)(. ?? ???tN3658.0AQBxx?1231034682103''1 658.cos.2cos ????????tgtgAPx??35.7.0?N12?驗算軸危險截面：a.I 截面： 0MnmNAyx ??????1010331 65.9287.265yx211?)9.()3.(32??mN??08522531.max1?WM?3.軸的材料采用 20MnTiB, kg21.?則 ??max1???Kn查表，得 ，2.8.0??7.2][5.13.8.095???nn1故第 I 截面合格。b.II 截面：， （按齒根圓計算，不考慮應力集中影響）1?K?7.0?24MAx1234???0356.968.0?mN?31347.42?y??358.6yx22?)1058.6()104.(332??mN??97???max21?KnWM27.018.95??95.31.?759?材料的對稱循環(huán)的扭轉疲勞極限 mkg2130.2??查表，得 （按齒根圓直徑，不考慮應力集中影響） ，1K? 7.0???1.??95.32max2.08??WMnN213.9?????max21)(????2513.9)07.(825???38n2?????9.38715.22938715. ??][42??故第 II 截面滿足要求。c.III 截面：III 截面只受扭矩作用查表，得 （不考慮應力集中影響）1?K?，8.0?1.??WMn3max32.0851??N293?????max31)(???Kn09.1).80(25?7.][6.??n故第 III 截面滿足要求。⑶第 II 軸校核由受力分析可知：26NP10312.??md48.cos126''????NtgtgQ083''312 7.s.cos????tt 13''312 2??????dMP0332 19.748.57 Ntgtg 04633''3243 64.2cos.cos ?????????tNNg108103''32.9.7?????和 的分力：P2Q474'3' cos.cos??xN301.??Ny 1073'268.sin???x'24?Qy 3'27.cos??md8.1''2??由 ，得0??MD 05.38)465.38()465.38(19 '222 ?????????? PdNPCyyy 127198.15.845.3822 ?????NQPCyyy 198.103.734.05.63.019.7 333 ???N304.??PDyyy??23 00133394.74.68.89.7 ???N345??md08.26sin2'' ??由 ，得0?MD025.38)5.3846()5.3846(19 3'222 ????????? dNQdPQCxxx則 19).46(.).( 233'22 ????dNPxxx5.38.08.6.058401. 133 ????195.422. 33??N0384.??QCPDxx232?1033324.84.6.1. ???N30??驗算軸的危險斷面：a.I 截面： mNMx ????10331 8.295.84.2528mNCMy ??????1010331 675.8.294.52yx1? ??).()8.( 322 8.433mkg152??由 ， ，Dd0?mr5.1得 367.38查表，得 25K?.0??則 311max.84?WMN20.???max1Kn?7.2][8.90.17.25.3????n故 I 截面滿足要求。b.II 截面： mNMx??328.1y?04yx22?mN???? 108133392.54由鍵槽引起的應力集中，算得 6.2??K由齒輪和齒輪軸裝配過盈而引起的應力集中，算得29125.???K取二者中最大值，即 125.???則 mMNW232max2 .4.09????max21??Kn3.145.8.9???扭轉應力按脈動循環(huán)應力 kg2130.2??由 )1(6.??????25.01?47.3查表，得 .???32max2.051?WMnN238.4?則 ?????max1)(??K38.24)1.075.3(9??6n2????