沙石抓取机械爪结构设计及疲劳寿命分析(附件)【字数：17359】
摘 要摘 要抓取机械爪是一种普遍应用在起重机上装卸散料的器械，因为其灵巧的结构和稳定可靠的工作方式，与其他取物装置相比具有明显的优点。抓取机械爪在不断地的发展，它的种类也越来越多。抓取机械爪广泛应用在港口、废料厂和工地等。本设计介绍了沙石抓取机械爪的几种分类、设计结构以及工作原理等，采用了1种长撑杆双索式沙石抓取机械爪的结构设计方案，对机械爪的各部分重量进行分配。然后，对抓取机械爪进行结构设计，并分析其抓取机械爪颚板的受力情况。使用SolidWorks软件设计沙石抓取机械爪三维模型，结合抓取机械爪偏载和满载两种工况，对抓取机械爪的一个颚板进行有限元分析，实现在ANSYS Workbench软件上。最后，对抓取机械爪的各部分结构进行疲劳强度校核和验算，验证该设计的可行性。 关键词沙石抓取机械爪；结构设计；三维建模；有限元分析；疲劳强度校核
目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题的目的和意义 1
1.2 国内外发展现状 1
1.2.1 国内沙石抓取机械爪发展现状 2
1.2.2 国外沙石抓取机械爪发展现状 3
1.3 本文主要研究内容 4
第二章 沙石抓取机械爪的常规设计及计算 5
2.1 抓取机械爪的分类 5
2.2 抓取机械爪的选用 7
2.3 抓取机械爪的维护 8
2.4 抓取机械爪的结构 8
2.5 抓取机械爪的工作原理 8
2.6 抓取机械爪的主要技术参数 9
2.7 抓取机械爪的力学分析 9
2.7.1 抓取机械爪的抓取阻力 9
2.7.2 抓取机械爪刃口的切入阻力 10
2.7.3 摩擦阻力和推压阻力 10
2.8 抓取机械爪的阻力计算 10
2.9 物料的选取及参数 12
2.10 工况的选取 12
2.11 机械爪抓取能力的影响因素 12
2.12 抓取机械爪自重的确定 13
2.12.1 抓取机械爪的自重 13
2.12.2 抓取机械爪自重的分配 14
2.13 颚板宽度 15 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
2.14 抓取机械爪的最大开度 15
2.15 抓取机械爪的其他几何参数 16
2.16 抓取机械爪颚板的侧面形状 16
2.17 滑轮组的倍率 18
2.18 抓取机械爪的各部分具体参数 19
2.18.1 下支承梁具体参数 19
2.18.2 上支承梁具体参数 20
2.18.3 滑轮支撑体具体参数 20
2.18.4 长撑杆具体参数 20
2.18.5 颚板具体参数 21
2.18.6 滑轮具体参数 21
第三章 机械结构疲劳强度ANSYS Workbench有限元分析与校核 22
3.1 抓取能力验算校核 22
3.2 颚板疲劳强度校核 22
3.3 颚板跟撑杆链接处连接轴疲劳强度校核 23
3.4 连接螺栓M48疲劳强度校核 23
3.5 长撑杆疲劳强度校核 24
3.6 滑轮组转轴疲劳强度校核 24
3.7 抓取机械爪SoidWorks 2014三维建模部分 24
3.7.1 上支承梁建模 24
3.7.2 下支承梁建模 25
3.7.3 长撑杆建模 25
3.7.4 档圈建模 27
3.7.5 滑轮建模 27
3.7.6 左右抓取机械爪颚板建模 28
3.7.7 滑轮装配体 29
3.7.8 沙石抓取机械爪装配体 30
3.8 有限元理论 30
3.9 ANSYS Workbench软件简介 31
3.10 疲劳强度理论分析 31
3.11 抓取机械爪颚板的静力学分析 32
3.11.1 设置材料和导入模型 32
3.11.2 对颚板划分网格单元 33
3.11.3 添加约束和偏载载荷 33
3.11.4 偏载工况的求解 36
3.11.5 添加约束和满载载荷 38
3.11.6 满载工况的求解 39
3.12 分析结论 40
总结 41
致谢 42
参考文献 43
第一章 绪论
1.1 选题的目的和意义
抓取机械爪是一种用在起重器或者行车上面以抓取和卸下沙石等散料的吊具，它的左右两个合爪以及数个颚板的开合实现了抓取和卸下物料。它可以由多数颚板组成来实现抓取和卸下动作也被人们称为抓斗。它是一种起重机上的吊具，用于装载和卸载各种货物。
驾驶员在日常工作中操作机器爪来举行抓取和卸掉物料，并且不需要此外人帮忙，并且工作效率很高，大量的应用在口岸、车站、矿山石厂、物料厂等场所中。通常情况下，工作时抓取机械爪的动作都是经过起重机上的起重驱动来运行的，可是也有一些特殊的情况机器解决不了，这个时候就需要工作人员的辅助来协助机械爪的运作来完成动作。虽然我们可以运用大型的器械来处理各种运输上的问题，不过在船上装载和卸下比较大的很复杂的物料时，我们也不可能让铁路车辆掉头，而且有一些材料特别难移动的，我们想要使用抓取机械爪来完成工作任务。在一些河道和铁道等物流部门，船只运输，大型的铁路货厢，货船等等常常通过使用抓取机械爪来进行物料的装载和卸载工作。例如，成都地铁3号线三期河定桥站项目工程正在使用的大型HD60单索抓取机械爪来抓取的，这一种抓取机械爪极大程度上减少了工作人员的工作劳动强度，缩短了工程时间，很大程度上提升了物料的装载和卸下速度，通过运动抓取机械爪和起重机的配合，不仅使得工程项目中工伤的事故发生概率，而且提高了施工的安全性。在最近几年，我国的生产技术在直线提升，科学技术也在不断的发展，我国的工业在不断的壮大，同时抓取机械爪以及起重机的使用也在不断的增加，并且得到了飞快的成长，正在朝着人工智能的目的开展着，对抓取机械爪的设计强度要求在不断的提高。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题的目的和意义 1
1.2 国内外发展现状 1
1.2.1 国内沙石抓取机械爪发展现状 2
1.2.2 国外沙石抓取机械爪发展现状 3
1.3 本文主要研究内容 4
第二章 沙石抓取机械爪的常规设计及计算 5
2.1 抓取机械爪的分类 5
2.2 抓取机械爪的选用 7
2.3 抓取机械爪的维护 8
2.4 抓取机械爪的结构 8
2.5 抓取机械爪的工作原理 8
2.6 抓取机械爪的主要技术参数 9
2.7 抓取机械爪的力学分析 9
2.7.1 抓取机械爪的抓取阻力 9
2.7.2 抓取机械爪刃口的切入阻力 10
2.7.3 摩擦阻力和推压阻力 10
2.8 抓取机械爪的阻力计算 10
2.9 物料的选取及参数 12
2.10 工况的选取 12
2.11 机械爪抓取能力的影响因素 12
2.12 抓取机械爪自重的确定 13
2.12.1 抓取机械爪的自重 13
2.12.2 抓取机械爪自重的分配 14
2.13 颚板宽度 15 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
2.14 抓取机械爪的最大开度 15
2.15 抓取机械爪的其他几何参数 16
2.16 抓取机械爪颚板的侧面形状 16
2.17 滑轮组的倍率 18
2.18 抓取机械爪的各部分具体参数 19
2.18.1 下支承梁具体参数 19
2.18.2 上支承梁具体参数 20
2.18.3 滑轮支撑体具体参数 20
2.18.4 长撑杆具体参数 20
2.18.5 颚板具体参数 21
2.18.6 滑轮具体参数 21
第三章 机械结构疲劳强度ANSYS Workbench有限元分析与校核 22
3.1 抓取能力验算校核 22
3.2 颚板疲劳强度校核 22
3.3 颚板跟撑杆链接处连接轴疲劳强度校核 23
3.4 连接螺栓M48疲劳强度校核 23
3.5 长撑杆疲劳强度校核 24
3.6 滑轮组转轴疲劳强度校核 24
3.7 抓取机械爪SoidWorks 2014三维建模部分 24
3.7.1 上支承梁建模 24
3.7.2 下支承梁建模 25
3.7.3 长撑杆建模 25
3.7.4 档圈建模 27
3.7.5 滑轮建模 27
3.7.6 左右抓取机械爪颚板建模 28
3.7.7 滑轮装配体 29
3.7.8 沙石抓取机械爪装配体 30
3.8 有限元理论 30
3.9 ANSYS Workbench软件简介 31
3.10 疲劳强度理论分析 31
3.11 抓取机械爪颚板的静力学分析 32
3.11.1 设置材料和导入模型 32
3.11.2 对颚板划分网格单元 33
3.11.3 添加约束和偏载载荷 33
3.11.4 偏载工况的求解 36
3.11.5 添加约束和满载载荷 38
3.11.6 满载工况的求解 39
3.12 分析结论 40
总结 41
致谢 42
参考文献 43
第一章 绪论
1.1 选题的目的和意义
抓取机械爪是一种用在起重器或者行车上面以抓取和卸下沙石等散料的吊具，它的左右两个合爪以及数个颚板的开合实现了抓取和卸下物料。它可以由多数颚板组成来实现抓取和卸下动作也被人们称为抓斗。它是一种起重机上的吊具，用于装载和卸载各种货物。
驾驶员在日常工作中操作机器爪来举行抓取和卸掉物料，并且不需要此外人帮忙，并且工作效率很高，大量的应用在口岸、车站、矿山石厂、物料厂等场所中。通常情况下，工作时抓取机械爪的动作都是经过起重机上的起重驱动来运行的，可是也有一些特殊的情况机器解决不了，这个时候就需要工作人员的辅助来协助机械爪的运作来完成动作。虽然我们可以运用大型的器械来处理各种运输上的问题，不过在船上装载和卸下比较大的很复杂的物料时，我们也不可能让铁路车辆掉头，而且有一些材料特别难移动的，我们想要使用抓取机械爪来完成工作任务。在一些河道和铁道等物流部门，船只运输，大型的铁路货厢，货船等等常常通过使用抓取机械爪来进行物料的装载和卸载工作。例如，成都地铁3号线三期河定桥站项目工程正在使用的大型HD60单索抓取机械爪来抓取的，这一种抓取机械爪极大程度上减少了工作人员的工作劳动强度，缩短了工程时间，很大程度上提升了物料的装载和卸下速度，通过运动抓取机械爪和起重机的配合，不仅使得工程项目中工伤的事故发生概率，而且提高了施工的安全性。在最近几年，我国的生产技术在直线提升，科学技术也在不断的发展，我国的工业在不断的壮大，同时抓取机械爪以及起重机的使用也在不断的增加，并且得到了飞快的成长，正在朝着人工智能的目的开展着，对抓取机械爪的设计强度要求在不断的提高。
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