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長春理工大學(xué)光電信息學(xué)院
目錄
第一章、 緒論 - 5 -
1.1 選題的目的和意義 - 6 -
1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 - 6 -
1.2.1、解析法 - 7 -
1.2.2、圖解法 - 7 -
1.2.3、復(fù)數(shù)向量法 - 8 -
1.3 設(shè)計研究的主要內(nèi)容 - 9 -
1.3.1、 - 9 -
1.3.2、 - 9 -
1.3.3、 - 9 -
1.3.4、 - 9 -
第二章、曲柄連桿機構(gòu)的整體設(shè)計概念 - 10 -
2.1設(shè)計機械整體時應(yīng)滿足的要求： - 10 -
2.2、標準化、系列化、通用化： - 10 -
2.3、結(jié)構(gòu)設(shè)計： - 10 -
第三章、 曲柄連桿機構(gòu)基本知識 - 11 -
3.1 曲柄連桿中部分名詞 - 11 -
3.2 曲柄連桿機構(gòu)的自由度與約束 - 12 -
3.2.1、機構(gòu)自由度與約束 - 12 -
3.2.2、平面機構(gòu)自由度計算 - 12 -
3.2.3、 機構(gòu)具有確定運動的條件 - 13 -
3.2.4、曲柄連桿機構(gòu)存在曲柄的條件 - 13 -
3.2.5、曲柄連桿機構(gòu)運動特征 - 15 -
3.3、 曲柄連桿機構(gòu)的運動分析 - 17 -
3.3.1、動力特性 - 17 -
3.3.2、 速度瞬心及其應(yīng)用 - 18 -
第四章、曲柄連桿機構(gòu)的設(shè)計與計算 - 19 -
4.1 曲柄連桿機構(gòu)的設(shè)計 - 19 -
4.1.1、設(shè)計的基本問題 - 19 -
4.1.2 連桿的工作情況、設(shè)計要求和材料選用 - 22 -
4.2 曲柄連桿機構(gòu)的計算 - 23 -
4.2.1 連桿小頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度、剛度計算 - 24 -
4.2.2 連桿桿身的結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度計算 - 27 -
4.2.3 連桿大頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度、剛度計算 - 31 -
4.2.3.1連桿大頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計與主要尺寸 - 31 -
4.2.3.2、連桿大頭的強度校核 - 32 -
4.3 連桿螺栓的設(shè)計 - 34 -
4.3.1 連桿螺栓的工作負荷與預(yù)緊力 - 34 -
4.3.2 連桿螺栓的屈服強度校核和疲勞計算 - 35 -
第五章、 曲柄連桿機構(gòu)的應(yīng)用 - 36 -
第六章 - 38 -
6.1 機構(gòu) - 38 -
6.1.1 驅(qū)動電機 - 38 -
6.1.2減速器 - 38 -
6.1.3執(zhí)行機構(gòu) - 38 -
6.2維護與保養(yǎng) - 39 -
6.3 注意事項 - 39 -
結(jié)論 - 40 -
參 考 文 獻 - 41 -
致謝 - 42 -
附 錄 - 43 -
- 41 -
倒柱設(shè)計——曲柄連桿機構(gòu)
第一章、 緒論
機械是人類進行物質(zhì)生產(chǎn)的重要工具，是現(xiàn)代生產(chǎn)的基礎(chǔ)，機械是社會生產(chǎn)力發(fā)展水平的重要標志。先進生產(chǎn)力離不開先進的機電設(shè)備。今天機械設(shè)備已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我們的生產(chǎn)和生活領(lǐng)域。
隨著工業(yè)的發(fā)展，機械產(chǎn)品的種類越來越多，大到生產(chǎn)用的產(chǎn)品生產(chǎn)線，數(shù)控機床、小到我們的生活用品、都離不開機械產(chǎn)品。機構(gòu)是具有確定的相對運動構(gòu)件的組合。而不是無條件的任意組合。所以構(gòu)件組合后是否成為機構(gòu)，就要看它能否實現(xiàn)卻定的相對運動。為此，需要討論機構(gòu)的自由度和它具有的相對運動條件。
曲柄連桿機構(gòu)是若干構(gòu)件用低副連接而成的機構(gòu)，是鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式之一。如果組成機構(gòu)的所有構(gòu)件都在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運動，這種機構(gòu)稱為平面機構(gòu)；如果各構(gòu)件不在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運動，則稱為空間機構(gòu)。本次設(shè)計通過對平面曲柄連桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點、結(jié)構(gòu)組成、傳動特性、工作特點、故障診斷與排除以及受力分析等方面的討論和研究，從而得到曲柄連桿機構(gòu)的最優(yōu)設(shè)計方案，并通過對其優(yōu)缺點的分析，使之廣泛用于不同領(lǐng)域。由于低副是圓柱面或平面接觸，使得連桿機構(gòu)具有制造容易、運動副中壓強和磨損較小、便于潤滑等優(yōu)點，因此廣泛應(yīng)用于各種機械及儀器中。但是，這種機構(gòu)運動副磨損后會形成間隙，當構(gòu)件數(shù)目較多時，會使從動件產(chǎn)生較大的運動累積誤差，不容易精確地實現(xiàn)復(fù)雜的運動規(guī)律。
1.1 選題的目的和意義
曲柄連桿機構(gòu)是發(fā)動機的傳遞運動和動力的機構(gòu)，通過它把活塞的往復(fù)直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動而輸出動力。因此，曲柄連桿機構(gòu)是發(fā)動機中主要的受力部件，其工作可靠性就決定了發(fā)動機工作的可靠性。隨著發(fā)動機強化指標的不斷提高，機構(gòu)的工作條件更加復(fù)雜。在多種周期性變化載荷的作用下，如何在設(shè)計過程中保證機構(gòu)具有足夠的疲勞強度和剛度及良好的動靜態(tài)力學(xué)特性成為曲柄連桿機構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵性問題。
通過設(shè)計，確定發(fā)動機曲柄連桿機構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)和零部件結(jié)構(gòu)，包括必要的結(jié)構(gòu)尺寸確定、運動學(xué)和動力學(xué)分析、材料的選取等，以滿足實際生產(chǎn)的需要。
在傳統(tǒng)的設(shè)計模式中，為了滿足設(shè)計的需要須進行大量的數(shù)值計算，同時為了滿足產(chǎn)品的使用性能，須進行強度、剛度、穩(wěn)定性及可靠性等方面的設(shè)計和校核計算，同時要滿足校核計算，還需要對曲柄連桿機構(gòu)進行動力學(xué)分析。
為了真實全面地了解機構(gòu)在實際運行工況下的力學(xué)特性，本文采用了多體動力學(xué)仿真技術(shù)，針對機構(gòu)進行了實時的，高精度的動力學(xué)響應(yīng)分析與計算，因此本研究所采用的高效、實時分析技術(shù)對提高分析精度，提高設(shè)計水平具有重要意義，而且可以更直觀清晰地了解曲柄連桿機構(gòu)在運行過程中的受力狀態(tài)，便于進行精確計算，對進一步研究發(fā)動機的平衡與振動、發(fā)動機增壓的改造等均有較為實用的應(yīng)用價值。
1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
多剛體動力學(xué)模擬是近十年發(fā)展起來的機械計算機模擬技術(shù)，提供了在設(shè)計過程中對設(shè)計方案進行分析和優(yōu)化的有效手段，在機械設(shè)計領(lǐng)域獲得越來越廣泛的應(yīng)用。它是利用計算機建造的模型對實際系統(tǒng)進行實驗研究，將分析的方法用于模擬實驗，充分利用已有的基本物理原理，采用與實際物理系統(tǒng)實驗相似的研究方法，在計算機上運行仿真實驗。目前多剛體動力學(xué)模擬軟件主要有CATIA ,Pro/Mechanics，Working model 3D，ADAMS等。多剛體動力學(xué)模擬軟件的最大優(yōu)點在于分析過程中無需編寫復(fù)雜仿真程序，在產(chǎn)品的設(shè)計分析時無需進行樣機的生產(chǎn)和試驗。對內(nèi)燃機產(chǎn)品的部件裝配進行機構(gòu)運動仿真，可校核部件運動軌跡，及時發(fā)現(xiàn)運動干涉；對部件裝配進行動力學(xué)仿真，可校核機構(gòu)受力情況；根據(jù)機構(gòu)運動約束及保證性能最優(yōu)的目標進行機構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，可最大限度地滿足性能要求，對設(shè)計提供指導(dǎo)和修正[2]。目前國內(nèi)大學(xué)和企業(yè)已經(jīng)已進行了機構(gòu)運動、動力學(xué)仿真方面的研究和局部應(yīng)用，能在設(shè)計初期及時發(fā)現(xiàn)內(nèi)燃機曲柄連桿機構(gòu)干涉，校核配氣機構(gòu)運動、動力學(xué)性能等，為設(shè)計人員提供了基本的設(shè)計依據(jù)[3-4]。
目前國內(nèi)外對發(fā)動機曲柄連桿機構(gòu)的動力學(xué)分析的方法很多，而且已經(jīng)完善和成熟。其中機構(gòu)運動學(xué)分析是研究兩個或兩個以上物體間的相對運動，即位移、速度和加速度的變化關(guān)系：動力學(xué)則是研究產(chǎn)生運動的力。發(fā)動機曲柄連桿機構(gòu)的動力學(xué)分析主要包括氣體力、慣性力、軸承力和曲軸轉(zhuǎn)矩等的分析，傳統(tǒng)的內(nèi)燃機工作機構(gòu)動力學(xué)、運動學(xué)分析方法主要有圖解法和解析法。
1.2.1、解析法
解析法是對構(gòu)件逐個列出方程，通過各個構(gòu)件之間的聯(lián)立線性方程組來求解運動副約束反力和平衡力矩，解析法又包括單位向量法、直角坐標法等。
1.2.2、圖解法
圖解法形象比較直觀，機構(gòu)各組成部分的位移、速度、加速度以及所受力的大小及改變趨勢均能通過圖解一目了然。圖解法作為解析法的輔助手段，可用于對計算機結(jié)果的判斷和選擇。解析法取點數(shù)值較少，繪制曲線精度不高。不經(jīng)任何計算，對曲柄連桿機構(gòu)直接圖解其速度和加速度的方法最早由克萊茵提出，但方法十分復(fù)雜[6]。
1.2.3、復(fù)數(shù)向量法
復(fù)數(shù)向量法是以各個桿件作為向量，把在復(fù)平面上的連接過程用復(fù)數(shù)形式加以表達，對于包括結(jié)構(gòu)參數(shù)和時間參數(shù)的解析式就時間求導(dǎo)后，可以得到機構(gòu)的運動性能。該方法是機構(gòu)運動分析的較好方法。
通過對機構(gòu)運動學(xué)、動力學(xué)的分析，我們可以清楚了解內(nèi)燃機工作機構(gòu)的運動性能、運動規(guī)律等，從而可以更好地對機構(gòu)進行性能分析和產(chǎn)品設(shè)計。但是過去由于手段的原因，大部分復(fù)雜的機械運動盡管能夠給出解析表達式，卻難以計算出供工程設(shè)計使用的結(jié)果，不得不用粗糙近似的圖解法求得數(shù)據(jù)。近年來隨著計算機的發(fā)展，可以利用復(fù)雜的計算表達式來精確求解各種運動過程和動態(tài)過程，從而形成了機械性能分析和產(chǎn)品設(shè)計的現(xiàn)代理論和方法。
通過對機構(gòu)運動學(xué)和動力學(xué)分析，我們可以清楚了解內(nèi)燃機工作機構(gòu)的運動性能、運動規(guī)律等，從而可以更好地對機構(gòu)進行性能分析和產(chǎn)品設(shè)計。但是過去由于手段的原因，大部分復(fù)雜的機構(gòu)運動盡管能夠給出解析式，卻難以計算出供工程使用的計算結(jié)果，不得不用粗糙的圖解法求得數(shù)據(jù)。隨著計算機的發(fā)展，可以利用復(fù)雜的計算表達式來精確求解各種運動過程和動態(tài)過程，從而形成機械性能分析和產(chǎn)品設(shè)計的現(xiàn)代理論和方法。
機械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術(shù)的核心是利用計算機輔助技術(shù)進行機械系統(tǒng)的運動學(xué)和動力學(xué)分析，以確定系統(tǒng)各構(gòu)件在任意時刻的位置、速度和加速度，進而確定系統(tǒng)及其及其各構(gòu)件運動所需的作用力[5]。目前，在對內(nèi)燃機曲柄連桿機構(gòu)進行動力學(xué)分析時，大多采用的是專業(yè)的虛擬樣機商業(yè)軟件，如ADAMS等。這些軟件的功能重點是在力學(xué)分析上，在建模方面還是有很多不足，尤其是對這些復(fù)雜的曲柄連桿機構(gòu)零部件的三維建模很難實現(xiàn)。因而在其仿真分析過程中對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模型就要借助CAD軟件來完成，如CATIA,Pro/E,UG等[4]。當考慮到對多柔體系統(tǒng)進行動力學(xué)分析時，有時還需要結(jié)合Ansys等專業(yè)的有限元分析軟件來進行[7]。這一過程十分復(fù)雜，不僅需要對這些軟件有一定了解，還需要處理好軟件接口之間的數(shù)據(jù)傳輸問題，而且軟件使用成本也很高。
1.3 設(shè)計研究的主要內(nèi)容
對內(nèi)燃機運行過程中曲柄連桿機構(gòu)受力分析進行深入研究，其主要的研究內(nèi)容有：
1.3.1、對曲柄連桿機構(gòu)進行運動學(xué)和動力學(xué)分析，分析曲柄連桿機構(gòu)中各種力的作用情況，并根據(jù)這些力對曲柄連桿機構(gòu)的主要零部件進行強度、剛度等方面的計算和校核，以便達到設(shè)計要求；
1.3.2、分析曲柄連桿機構(gòu)中主要零部件如活塞，曲軸，連桿等的工作條件和設(shè)計要求，進行合理選材，確定出主要的結(jié)構(gòu)尺寸，并進行相應(yīng)的尺寸檢驗校核，以符合零件實際加工的要求；
1.3.3、應(yīng)用CATIA軟件對曲柄連桿機構(gòu)的零件分別建立實體模型，并將其分別組裝成活塞組件，連桿組件，然后定義相應(yīng)的連接關(guān)系，最后裝配成完整的機構(gòu)，并進行運動仿真分析，檢測其運動干涉，獲取分析結(jié)果；
1.3.4、應(yīng)用CATIA軟件將零件模型圖轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的工程圖，并結(jié)合使用AutoCAD軟件，系統(tǒng)地反應(yīng)工程圖上的各類信息，以便實現(xiàn)對機構(gòu)的進一步精確設(shè)計和檢驗。
第二章、曲柄連桿機構(gòu)的整體設(shè)計概念
2.1設(shè)計機械整體時應(yīng)滿足的要求：
設(shè)計的機械零件既要工作可靠，又要成本低。要解決前一個問題，需要根據(jù)可能發(fā)生的失效，確定要件在強度、剛度、振動穩(wěn)定性、耐磨性、溫升等方面必須滿足的條件，這些條件是判斷要件工作能力的準則，在設(shè)計曲柄連桿機構(gòu)中，根據(jù)機構(gòu)的具體運轉(zhuǎn)情況和的計算后，確定后來設(shè)計方案。
2.2、標準化、系列化、通用化：
在不同類型、不同規(guī)格的各種機器中，有相當多的零部件是相同的（本設(shè)計中就有3個螺釘），將這些零部件加以標準化，并按尺寸加以系列化，則設(shè)計時就毋須重設(shè)計，可直接從有關(guān)手冊的標準中選用。通用化是指系列系列之內(nèi)的或跨系列的產(chǎn)品之間盡量采用同一結(jié)構(gòu)和尺寸的零部件，以減少設(shè)計時零部件的種類，從而簡化生產(chǎn)管理和縮短制造時間（如本設(shè)計中的機架）。
2.3、結(jié)構(gòu)設(shè)計：
計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計都是設(shè)計工作中的重要內(nèi)容，兩者同等重要。有必要指出，結(jié)構(gòu)設(shè)計千萬不可輕視，何況計算也往往要在初步結(jié)構(gòu)構(gòu)思的基礎(chǔ)上將其抽象為數(shù)學(xué)模型后才能進行（以曲柄為例，只有先確定軸的支承和受載零件的位置和尺寸后才能計算）。在設(shè)計過程中，借鑒前人成功的設(shè)計經(jīng)驗，注意歸納、分析、總結(jié)，掌握設(shè)計中的規(guī)律，對提高設(shè)計質(zhì)量幫助很大。
在設(shè)計曲柄連桿機構(gòu)過程中，以上的三個方面都是要重點考慮的內(nèi)容。經(jīng)過認真的計算和畫圖，并參考了很多的設(shè)計實例，才完成此次設(shè)計。
第三章、 曲柄連桿機構(gòu)基本知識
3.1 曲柄連桿中部分名詞
曲柄搖桿機構(gòu)：一個連架桿為曲柄，另一個連架桿為搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為曲柄搖桿機構(gòu)。
鉸鏈四桿機構(gòu)：在平面機構(gòu)中如果全部運動副都是轉(zhuǎn)動副，則稱為鉸鏈四桿機構(gòu)。
連架桿：與機架相連的桿稱為連架桿。
曲柄：連架桿中能作360轉(zhuǎn)動稱為曲柄。
搖桿：在運動中該桿的轉(zhuǎn)動在小于360擺動則稱為搖桿。
機械：機械是機構(gòu)和機器的總稱。
機構(gòu)：只有確定的相對運動，而不能代替人做有用的機械的構(gòu)件組合。例如摩托車是機器，而自行車是機構(gòu)。
構(gòu)件的自由度：一個作平面運動的自由構(gòu)件有三個獨立運。在ＸＯＹ坐標系中，構(gòu)件Ｓ可隨其任一點Ａ沿Ｘ，Ｙ軸方向移動和該點轉(zhuǎn)動，這種獨立的運動稱為構(gòu)件的自由度。
高副：高副是指兩構(gòu)件通過點或線接觸組成的運動副。
低副：兩構(gòu)件通過面接觸組成的運動副稱為低副
固定件：機架又稱固定件，用來支撐活動構(gòu)件，比如氣缸體就是機架。
原動件：運動規(guī)律已知的活動構(gòu)件。比如內(nèi)燃機的活塞就是原動件。
從動件：機構(gòu)中隨著原動件的運動而運動的其余活動構(gòu)件稱為從動件，比如內(nèi)燃機的連桿和曲軸都是從動件。
運動鏈：若干構(gòu)件通過運動副聯(lián)接起來所構(gòu)成的系統(tǒng)稱為運動鏈.。
平面機構(gòu)：所有構(gòu)件都在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運動的機構(gòu)稱為平面機構(gòu)；否則稱為空間機構(gòu)。
3.2 曲柄連桿機構(gòu)的自由度與約束
3.2.1、機構(gòu)自由度與約束
機構(gòu)是具有確定相對運動的構(gòu)件組合。。曲柄搖桿機構(gòu)也屬于平面機構(gòu)，既然是平面機構(gòu)也就無條件的遵從平面機構(gòu)的運動特性．所以，一個作平面運動的自由構(gòu)件有三個自由度。機構(gòu)是由許多構(gòu)件組合而成的，機構(gòu)的每個構(gòu)件都以一定的方式與其它構(gòu)件相互聯(lián)接。這種聯(lián)接都不是固定聯(lián)接，而是能產(chǎn)生一定相對運動的聯(lián)接。這種使兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對運動的聯(lián)接稱為運動副。例如在內(nèi)燃機中，活塞與連桿的聯(lián)接、活塞與氣缸的聯(lián)接等都構(gòu)成了運動副。顯然，構(gòu)件組成運動副后，它們的獨立運動就受到約束，自由度便隨之減少。又根據(jù)它們的相對運動是轉(zhuǎn)動或是移動，又可分為回轉(zhuǎn)副和移動副。
當兩個構(gòu)件組成運動副之后，它們的運動受約束，因而其自由度隨之減少。不同類型的運動副，由于其運動副元素的不同，引入的約束數(shù)目不同，因此使構(gòu)件保留的自由度也不同。例如低副為面接觸，引入兩個約束，保留一個自由度。其中轉(zhuǎn)動幅限制了沿Ｘ軸、Ｙ軸方向的兩個移動，使構(gòu)件保留了一個轉(zhuǎn)動的自由度；而移動副約束了垂直于移動副中心線方向的一個移動和在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動這兩個自由度。高副為點或線接觸，只能引入一個約束，保留兩個自由度，即只約束了接觸處（點或線）公法線放向移動的自由度，使構(gòu)件保留接觸處轉(zhuǎn)動和接觸處公切線方向移動兩個自由度。在平面機構(gòu)中，每個低副引入兩個約束，每個高副引入一個約束。
3.2.2、平面機構(gòu)自由度計算
設(shè)某平面機構(gòu)共有Ｎ個構(gòu)件，除去一個機架是固定件外，活動構(gòu)件數(shù)n=N-1個。在用運動副將構(gòu)件聯(lián)接起來之前，這些構(gòu)件自由度總和為3n個。當用P各低副和M個高副聯(lián)接成運動鏈以后，這些運動副所帶來的總約束數(shù)為（2P+M）個。那么，整個機構(gòu)相對機架的自由度，即機構(gòu)的自由度，應(yīng)為運動構(gòu)件自由度總和與運動副引入的約束綜合之差，所以以F表示機構(gòu)的自由度，則有
F=3n-2P+M (1-1)
式(1-1)給出了平面機構(gòu)中運動構(gòu)件數(shù)目、低副數(shù)目、高副數(shù)目與機構(gòu)自由度的關(guān)系，此式即為平面機構(gòu)自由度計算公式。
3.2.3、 機構(gòu)具有確定運動的條件
要是機構(gòu)能有確定運動，必須使主動件數(shù)等于機構(gòu)的自由度數(shù)，即因此機構(gòu)具有確定運動的條件是：機構(gòu)的原動件的數(shù)目必須等于機構(gòu)的自由度數(shù)。
如果主動件數(shù)大于自由度數(shù)，若迫使兩個主動件數(shù)按各自規(guī)律運動，則機構(gòu)中最薄弱的構(gòu)件或運動將會遭到破壞。
3.2.4、曲柄連桿機構(gòu)存在曲柄的條件
在圖（一）中在鉸鏈四桿機構(gòu)中，設(shè)分別以a 、b、 c、 d 表示機構(gòu)中個構(gòu)件長度。
設(shè)a
c時)
或 c-b≤Fmin=d-a(c>b時)
將上式整理得：
a≤c, a≤b, a≤d
設(shè)a>d
d+a≤b+c
d+b≤a+c
d+c≤a+b
將上式兩兩相加可得
d≤a, d≤b, d≤c
3設(shè)a=d
此時Fmin=0，
a=d
b=c
a≤b
由此可綜合歸納出曲柄搖桿機構(gòu)存在曲柄的條件為：
連架桿和機架中必有一桿為最短桿；
最短桿和最長桿之和應(yīng)小于或等于其它兩桿長度之和。
推論：
當機構(gòu)尺寸滿足桿長條件時，最短桿兩端的轉(zhuǎn)動副均為周轉(zhuǎn)副；其余轉(zhuǎn)動副為擺動副。
上述兩個條件必須同時滿足，否則機構(gòu)中無曲柄存在。
根據(jù)曲柄存在的條件，還可做如下推論：
1） 若鉸鏈四桿機構(gòu)中最短桿和最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和，則可能有以下三種情況：
a 以最短桿的相鄰桿做機架時，為曲柄搖桿機構(gòu)。
b 以最短桿為機架時，為雙曲柄機構(gòu)。
c 以最短桿的相對桿為機架時，為雙搖桿機構(gòu)。
2） 若鉸鏈四桿機構(gòu)中最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和，則不論哪一桿為機架均為雙搖桿機構(gòu)。
3.2.5、曲柄連桿機構(gòu)運動特征
1）、連架桿轉(zhuǎn)角曲線
兩連架桿轉(zhuǎn)角間的變化關(guān)系曲線稱為連架桿轉(zhuǎn)角曲線用ψ(φ)表示。
2）、連桿曲線：
四桿機構(gòu)的連桿平面上任一點所實現(xiàn)的軌跡曲線稱為連桿曲線。連桿曲線的
形狀與機構(gòu)尺寸和該點的位置有關(guān)。
連桿轉(zhuǎn)角曲線：
四桿機構(gòu)連桿平面上任一條標線（如BC）與x軸正向夾角β，隨原動件AB轉(zhuǎn)角φ的變化曲線。
3）、急回特性
（1）. 機構(gòu)極位：曲柄回轉(zhuǎn)一周，與連桿兩次共線，此時搖桿分別處于兩極限位置，稱為機構(gòu)極位。
（2） 極位夾角：機構(gòu)在兩個極位時，原動件所處兩個位置之間所夾的銳角θ稱為極位夾角。
（3） 急回運動：曲柄等速轉(zhuǎn)動情況下，搖桿往復(fù)擺動的平均速度一快一慢，機構(gòu)的這種運動性質(zhì)稱為急回運動。
a
b
圖2-2
3.2.6 行程速比系數(shù)K
為表明急回運動程度，用反正行程速比系數(shù)K來衡量
q角愈大，K值愈大，急回運動性質(zhì)愈顯著
對于（二）圖a：對心曲柄滑塊機構(gòu)θ=0，沒有急回運動。
對于（二）圖b：偏置曲柄滑塊機構(gòu)θ≠0，有急回運動。
機構(gòu)急回的作用： 節(jié)省空回時間，提高工作效率。
3.3、 曲柄連桿機構(gòu)的運動分析
3.3.1、動力特性
壓力角、傳動角
壓力角a:在不計摩擦的情況下,從動件受力方向與力作用點速度方向所夾的銳角。
傳動角g:壓力角之余角。衡量機構(gòu)的傳動質(zhì)量。
傳動角g越大，對機構(gòu)工作越有利。設(shè)計時，應(yīng)使g3 gmin
鉸鏈四桿機構(gòu)中，曲柄與機架拉直共線和重疊共線的兩位置處出現(xiàn)的傳動角中，必有一出為最小傳動角
死點
a 在分從動件在傳動角為零的位置為機構(gòu)的死點.
b 析死點位置時,要首先搞清楚哪個是主動件.
c 死點是機構(gòu)在運動過程中所處的特殊位置,它與自由度為0不同,與機構(gòu)的自鎖也不同.
死點的避免
a 機構(gòu)錯位排列
b 加飛輪,利用慣性通過死點
死點的利用
a 飛機起落架
b 夾具
3.3.2、 速度瞬心及其應(yīng)用
1.速度瞬心的概念：兩個剛體上相對速度為零的重合點。
如果兩剛體之一是靜止的，其瞬心為絕對速度瞬心。（如圖三左）
如果兩剛體都是運動的，其瞬心為相對速度瞬心。（如圖三右）
2.速度瞬心數(shù)目：如果一個機構(gòu)由k個構(gòu)件所組成，則它的瞬心
總數(shù)為：N=k(k-1)/2
3.速度瞬心的位置：直接構(gòu)成運動副
間接構(gòu)成運動副
三心定理：作平面運動的三個構(gòu)件共有三個瞬心，它們位于同一直
上。
圖2-3
4.應(yīng)用：常用在構(gòu)件較少的機構(gòu)中，不適用多桿機構(gòu)。
? 找瞬心時可根據(jù)實際情況找所用的瞬心。
? 只適用于速度分析，不適用加速度分析。
? 只適用一個或幾個位置的求解，不適于多位置或一個周期內(nèi)
速度、加速度分析。
第四章、曲柄連桿機構(gòu)的設(shè)計與計算
4.1 曲柄連桿機構(gòu)的設(shè)計
4.1.1、設(shè)計的基本問題
1）. 設(shè)計任務(wù)：
? 根據(jù)給定的運動要求，選定機構(gòu)的類型；
? 確定各構(gòu)件的尺度參數(shù)；
? 檢件；驗是否滿足結(jié)構(gòu)．運動和動力條
如：運動副結(jié)構(gòu)．曲柄存在條件．最小傳動角．運動連續(xù)性等
2）．曲柄連桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題
（1）現(xiàn)預(yù)定運動規(guī)律（函數(shù)生成機構(gòu)的設(shè)計）
例.實如：連架桿的對應(yīng)位置
從動件的急回運動特性
（2）.實現(xiàn)連桿給定位置（剛體導(dǎo)引機構(gòu)的設(shè)計）
（3）.實現(xiàn)預(yù)定運動軌跡（軌跡生成機構(gòu)的設(shè)計）
方法：解析法、作圖法、實驗法
3）．使四桿機構(gòu)兩連架桿間實現(xiàn)給定的傳動比關(guān)系的設(shè)計，實現(xiàn)預(yù)定的運動要求，稱為傳動機構(gòu)設(shè)計（函數(shù)機構(gòu)設(shè)計）。
如：車門開閉機構(gòu)，要求兩連架桿轉(zhuǎn)角相同，轉(zhuǎn)向相反。
汽車前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)，要求兩連架桿滿足某種函數(shù)關(guān)系，保證順利轉(zhuǎn)彎。
牛頭刨床要求滿足一定的急回等性。
4）．實現(xiàn)預(yù)定的連桿位置要求——剛體導(dǎo)引機構(gòu)設(shè)計
圖3-1飛機起落架機構(gòu)圖 圖3-1 鑄造翻砂
要求實現(xiàn)機輪放下和收起兩個位置
5）．實現(xiàn)預(yù)定的軌跡要求——軌跡生成機構(gòu)設(shè)計
使四桿機構(gòu)連桿上某一點實現(xiàn)給定的一段曲線軌跡或某一封閉曲線軌跡的設(shè)計。
6）．曲柄搖桿機構(gòu)的設(shè)計公式
如圖，主動機是曲柄OA，從動件是連桿AP與滑塊P，機架、導(dǎo)軌l（不動件）如圖組合而成，電動機帶動曲柄旋轉(zhuǎn)，通過連桿帶動滑塊在導(dǎo)軌上做往復(fù)直線運動．
圖3-3
設(shè)旋轉(zhuǎn)中心O到導(dǎo)軌的距離為e，滑塊的最大行程為H，滑塊兩極限位置 在O點所張的角為 （叫做極位夾角）．當連桿 與曲柄 重疊時，滑塊到達位置 ；連桿 與曲柄 成一直線時，滑塊到達位置
在實際設(shè)計中，常常需從已知數(shù)據(jù)e，H， 出發(fā)，求出曲柄OA之長r，連桿AP之長x．下面我們來解決這一問題．
在 中，
根據(jù)余弦定理，有
即??
所以
又因為
所以
即??
解由①，②構(gòu)成的方程組，得
因為? 所以
4.1.2 連桿的工作情況、設(shè)計要求和材料選用
1、工作情況
連桿小頭與活塞銷相連接，與活塞一起做往復(fù)運動，連桿大頭與曲柄銷相連和曲軸一起做旋轉(zhuǎn)運動。因此，連桿體除有上下運動外，還左右擺動，做復(fù)雜的平面運動。
2、設(shè)計要求
連桿主要承受氣體壓力和往復(fù)慣性力所產(chǎn)生的交變載荷，因此，在設(shè)計時應(yīng)首先保證連桿具有在足夠的疲勞強度和結(jié)構(gòu)鋼度。如果強度不足，就會發(fā)生連桿螺栓、大頭蓋或桿身的斷裂，造成嚴重事故，同樣，如果連桿組剛度不足，也會對曲柄連桿機構(gòu)的工作帶來不好的影響。
所以設(shè)計連桿的一個主要要求是在盡可能輕巧的結(jié)構(gòu)下保證足夠的剛度和強度。為此，必須選用高強度的材料；合理的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。
3、材料的選擇
為了保證連桿在結(jié)構(gòu)輕巧的條件下有足夠的剛度和強度，采用精選含碳量的優(yōu)質(zhì)中碳結(jié)構(gòu)鋼45模鍛，表面噴丸強化處理，提高強度。
4.2 曲柄連桿機構(gòu)的計算
D
C
B
A
728
700
588
圖3-4
1曲柄搖桿機構(gòu)：AB為最短桿
2雙曲柄機構(gòu)：AD為最短桿
3 雙搖桿機構(gòu)：因不是最短桿的對邊，故考慮不滿足桿長和條件下的雙搖桿機構(gòu)
或
4.2.1 連桿小頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度、剛度計算
1、連桿小頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計
連桿小頭主要結(jié)構(gòu)尺寸如圖4.1所示，小頭襯套內(nèi)徑和小頭寬度已在活塞組設(shè)計中確定，，。
為了改善磨損，小頭孔中以一定過盈量壓入耐磨襯套，襯套大多用耐磨錫青銅鑄造，這種襯套的厚度一般為，取，則小頭孔直徑，小頭外徑，取。
2、連桿小頭的強度校核
以過盈壓入連桿小頭的襯套，使小頭斷面承受拉伸壓力。若襯套材料的膨脹系數(shù)比連桿材料的大，則隨工作時溫度升高，過盈增大，小頭斷面中的應(yīng)力也增大。此外，連桿小頭在工作中還承受活塞組慣性力的拉伸和扣除慣性力后氣壓力的壓縮，可見工作載荷具有交變性。上述載荷的聯(lián)合作用可能使連桿小頭及其桿身過渡處產(chǎn)生疲勞破壞，故必須進行疲勞強度計算[9]。
圖4.1 連桿小頭主要結(jié)果尺寸
（1）襯套過盈配合的預(yù)緊力及溫度升高引起的應(yīng)力
計算時把連桿小頭和襯套當作兩個過盈配合的圓筒，則在兩零件的配合表面，由于壓入過盈及受熱膨脹，小頭所受的徑向壓力為：
?。?.1）
式中：—襯套壓入時的過盈，；
一般青銅襯套，取，
其中：—工作后小頭溫升,約；
—連桿材料的線膨脹系數(shù)，對于鋼 ；
—襯套材料的線膨脹系數(shù)，對于青銅；
、—連桿材料與襯套材料的伯桑系數(shù)，可?。?
—連桿材料的彈性模數(shù)，鋼[10]；
—襯套材料的彈性模數(shù)，青銅；
計算小頭承受的徑向壓力為：
由徑向均布力引起小頭外側(cè)及內(nèi)側(cè)纖維上的應(yīng)力，可按厚壁筒公式計算，
外表面應(yīng)力 （4.2）
內(nèi)表面應(yīng)力 （4.3）
的允許值一般為，校核合格。
（2）連桿小頭的疲勞安全系數(shù)
連桿小頭的應(yīng)力變化為非對稱循環(huán)，最小安全系數(shù)在桿身到連桿小頭的過渡處的外表面上為：
（4.4）式中：—材料在對稱循環(huán)下的拉壓疲勞極限，
（合金鋼），??；
—材料對應(yīng)力循環(huán)不對稱的敏感系數(shù)，取=0.2；
—應(yīng)力幅， ；
—平均應(yīng)力，；
—工藝系數(shù)，，取0.5；
則
連桿小頭的疲勞強度的安全系數(shù)，一般約在范圍之內(nèi)[4]。
3、連桿小頭的剛度計算
當采用浮動式活塞銷時，必須計算連桿小頭在水平方向由于往復(fù)慣性力而引起的直徑變形，其經(jīng)驗公式為:
（4.5）
式中：—連桿小頭直徑變形量，；
—連桿小頭的平均直徑，；
—連桿小頭斷面積的慣性矩，
則
對于一般發(fā)動機，此變形量的許可值應(yīng)小于直徑方向間隙的一半，標準間隙一般為，則校核合格。
4.2.2 連桿桿身的結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度計算
1、連桿桿身結(jié)構(gòu)的設(shè)計
連桿桿身從彎曲剛度和鍛造工藝性考慮，采用工字形斷面，桿身截面寬度約等于(為氣缸直徑)，取，截面高度，取。
為使連桿從小頭到大頭傳力比較均勻，在桿身到小頭和大頭的過渡處用足夠大的圓角半徑。
2、連桿桿身的強度校核
連桿桿身在不對稱的交變循環(huán)載荷下工作，它受到位于計算斷面以上做往復(fù)運動的質(zhì)量的慣性力的拉伸，在爆發(fā)行程，則受燃氣壓力和慣性力差值的壓縮，為了計算疲勞強度安全系數(shù)，必須現(xiàn)求出計算斷面的最大拉伸、壓縮應(yīng)力。
（1）最大拉伸應(yīng)力
由最大拉伸力引起的拉伸應(yīng)力為：
（4.6）
式中：—連桿桿身的斷面面積，汽油機，為活塞投影面積，取。
則最大拉伸應(yīng)力為：
（2）桿身的壓縮與縱向彎曲應(yīng)力
桿身承受的壓縮力最大值發(fā)生在做功行程中最大燃氣作用力時，并可認為是在上止點，最大壓縮力為：
（4.7）
連桿承受最大壓縮力時，桿身中間斷面產(chǎn)生縱向彎曲。此時連桿在擺動平面內(nèi)的彎曲，可認為連桿兩端為鉸支，長度為；在垂直擺動平面內(nèi)的彎曲可認為桿身兩端為固定支點，長度為，因此在擺動平面內(nèi)的合成應(yīng)力為：
（4.8）
式中：—系數(shù)，對于常用鋼材，，取；
—計算斷面對垂直于擺動平面的軸線的慣性矩，。
；
將式（4.8）改為：
?。?.9）
式中 —連桿系數(shù)，；
則擺動平面內(nèi)的合成應(yīng)力為：
同理，在垂直于擺動平面內(nèi)的合成應(yīng)力為：
（4.10）
將式（4.10）改成
（4.11）
式中：—連桿系數(shù)，。
則在垂直于擺動平面內(nèi)的合成應(yīng)力為：
和的許用值為 ，所以校核合格。
（3）連桿桿身的安全系數(shù)
連桿桿身所受的是非對稱的交變循環(huán)載荷，把或看作循環(huán)中的最大應(yīng)力，看作是循環(huán)中的最小應(yīng)力，即可求得桿身的疲勞安全系數(shù)。
循環(huán)的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力，在連桿擺動平面為：
（4.12）
（4.13）
在垂直擺動平面內(nèi)為：
（4.13）
（4.14）
連桿桿身的安全系數(shù)為：
（4.15）
式中：—材料在對稱循環(huán)下的拉壓疲勞極限，（合金鋼），取；
—材料對應(yīng)力循環(huán)不對稱的敏感系數(shù)，取=0.2；
—工藝系數(shù)，，取0.45。
則在連桿擺動平面內(nèi)連桿桿身的安全系數(shù)為：
在垂直擺動平面內(nèi)連桿桿身的安全系數(shù)為：
桿身安全系數(shù)許用值在的范圍內(nèi)，則校核合格。
4.2.3 連桿大頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度、剛度計算
4.2.3.1連桿大頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計與主要尺寸
連桿大頭的結(jié)構(gòu)與尺寸基本上決定于曲柄銷直徑、長度、連桿軸瓦厚度和連桿螺栓直徑。其中在、在曲軸設(shè)計中確定，，，則大頭寬度，軸瓦厚度，取，大頭孔直徑。
連桿大頭與連桿蓋的分開面采用平切口，大頭凸臺高度，取，取，為了提高連桿大頭結(jié)構(gòu)剛度和緊湊性，連桿螺栓孔間距離，取，一般螺栓孔外側(cè)壁厚不小于2毫米，取3毫米，螺栓頭支承面到桿身或大頭蓋的過渡采用盡可能大的圓角。
4.2.3.2、連桿大頭的強度校核
假設(shè)通過螺栓的緊固連接，把大頭與大頭蓋近似視為一個整體，彈性的大頭蓋支承在剛性的連桿體上，固定角為，通常取，作用力通過曲柄銷作用在大頭蓋上按余弦規(guī)律分布，大頭蓋的斷面假定是不變的，且其大小與中間斷面一致，大頭的曲率半徑為。
連桿蓋的最大載荷是在進氣沖程開始的，計算得：
作用在危險斷面上的彎矩和法向力由經(jīng)驗公式求得：
（4.16）
由此求得作用于大頭蓋中間斷面的彎矩為：
（4.17）
作用于大頭蓋中間斷面的法向力為：
（4.18）
式中：，—大頭蓋及軸瓦的慣性矩，，
，
，—大頭蓋及軸瓦的斷面面積，，
，
，
在中間斷面的應(yīng)力為：
（4.18）
式中：—大頭蓋斷面的抗彎斷面系數(shù)，
計算連桿大頭蓋的應(yīng)力為：
一般發(fā)動機連桿大頭蓋的應(yīng)力許用值為，則校核合格。
4.3 連桿螺栓的設(shè)計
4.3.1 連桿螺栓的工作負荷與預(yù)緊力
根據(jù)氣缸直徑初選連桿螺紋直徑，根據(jù)統(tǒng)計，取。
發(fā)動機工作時連桿螺栓受到兩種力的作用：預(yù)緊力和最大拉伸載荷，預(yù)緊力由兩部分組成：一是保證連桿軸瓦過盈度所必須具有的預(yù)緊力；二是保證發(fā)動機工作時，連桿大頭與大頭蓋之間的結(jié)合面不致因慣性力而分開所必須具有的預(yù)緊力[15]。
連桿上的螺栓數(shù)目為2，則每個螺栓承受的最大拉伸載荷為往復(fù)慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力在氣缸中心線上的分力之和，
即 （4.19）
軸瓦過盈量所必須具有的預(yù)緊力由軸瓦最小應(yīng)力，由實測統(tǒng)計可得一般為，取30，由于發(fā)動機可能超速，也可能發(fā)生活塞拉缸，應(yīng)較理論計算值大些，一般取，取。
4.3.2 連桿螺栓的屈服強度校核和疲勞計算
連桿螺栓預(yù)緊力不足不能保證連接的可靠性，但預(yù)緊力過大則可能引起材料超出屈服極限，則應(yīng)校核屈服強度，滿足
（4.20）
式中：—螺栓最小截面積，；
—螺栓的總預(yù)緊力，；
—安全系數(shù)，，取1.7；
—材料的屈服極限，一般在800以上[16]。
那么連桿螺栓的屈服強度為：
則校核合格。
第五章、 曲柄連桿機構(gòu)的應(yīng)用
1. 現(xiàn)實生活中曲柄連桿機構(gòu)的應(yīng)用非常多下面是我在現(xiàn)實生活中發(fā)現(xiàn)的一些例子
1曲柄搖桿機構(gòu)
圖5-1牛頭刨床橫向自動進給機構(gòu) 圖5-2 腳踏砂輪機構(gòu)
2. 雙搖桿機構(gòu)
圖5-3鄂式起重機 圖5-4 夾緊機構(gòu)
3. 雙曲柄機構(gòu)
A、D均為整轉(zhuǎn)副
圖5-5雙曲柄機構(gòu) 圖5-6平行四邊形機構(gòu)
第六章
6.1 機構(gòu)
6.1.1 驅(qū)動電機
型號：Y801-4-X3 三相交流電機
供電電壓：380VAC
額定電流：1.5A
額定轉(zhuǎn)速：1390r/min
額定功率：550w
6.1.2減速器
安裝方式：直聯(lián)（組成BWD0.55-15-59減速電機）
結(jié)構(gòu)形式：擺線針輪減速器
減速比：1：59
輸出轉(zhuǎn)矩：240Nm
6.1.3執(zhí)行機構(gòu)
結(jié)構(gòu)形式：祛病搖桿機構(gòu)
傾斜幅度：40°
6.2維護與保養(yǎng)
經(jīng)常檢查注模的運動狀態(tài)是否正常，必要時調(diào)整與行程開關(guān)的相對位置，檢查是否有松脫現(xiàn)象，必要時擰緊螺紋緊固件，注模型主軸承為雙到向心球面球軸承。裝配時已注滿潤滑脂，無需專門的保養(yǎng)。減速器憷場時已注滿潤滑脂，無需專門的保養(yǎng)。減速器出廠時已注滿潤滑脂，一般也無需專門的保養(yǎng)。若發(fā)現(xiàn)減速器過熱（）85℃），則應(yīng)補充潤滑脂，若發(fā)現(xiàn)潤滑脂變質(zhì)，應(yīng)立即清洗并更換潤滑脂。定期維護時全面擰緊螺紋固件。大修時減速器、軸承及清洗連桿兩端的球銷并注油。
6.3 注意事項
柱模型長度大，柔度大，有很大的沖擊慣量。基礎(chǔ)鋼板與地基的聯(lián)結(jié)情況不清，請注意觀察基礎(chǔ)鋼板是否有松動趨勢。發(fā)現(xiàn)問題時做加固處理。
執(zhí)行機構(gòu)連桿長度可調(diào)，維修拆卸后需重新調(diào)節(jié)。保持曲柄長度不變，曲柄處于水平位置且與連桿軸線重合時調(diào)節(jié)連桿長度使柱模型直立或完全倒下。
運動部件附近不得存放雜物，以免阻礙機構(gòu)運動造成機構(gòu)損壞。特別要注意電纜線不得與運動部件有接觸的可能。以免造成磨損短路。
結(jié)論
本次設(shè)計所涉及的知識面主要是機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、機械結(jié)構(gòu)、機械傳動、材料選擇輔助的有機械專業(yè)外的傳感器、處理器以及模糊控制。所以通過本次設(shè)計不及可以更好的掌握機械設(shè)計的原理與應(yīng)用以及本設(shè)計在生活中的應(yīng)用，而且還對本專業(yè)之外相關(guān)專業(yè)知識的應(yīng)用也有了大概的了解。因此本次設(shè)計對今后自己在機械行業(yè)的進一步學(xué)習和發(fā)展起到了很好的帶動作用，有很大的幫助。
參 考 文 獻
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天津大學(xué)學(xué)報，2002．3．
致謝
光陰似箭，自從進入長春理工大學(xué)光電信息學(xué)院的那一天至今已經(jīng)有近三年的時間了，許多快樂的事好象就是昨天發(fā)生的，老師們的諄諄教導(dǎo)仿佛還在耳邊，感謝老師們幾年來的栽培。經(jīng)過了三個多月的時間，我的畢業(yè)設(shè)計在自己的努力與堅持中完成了。很欣慰自己通過查閱國內(nèi)外的大量資料與文獻，深入的認識了機械這個學(xué)科所涉及到得知識。不僅增加自己的認知能力，同時也增強了自己的綜合運用能力，自己受益良多。在此我要衷心感謝我的導(dǎo)師張廣杰老師。在整個大學(xué)學(xué)習期間，張老師的諄諄教誨和無微不至的關(guān)懷使我獲益終身。張老師淵博的知識，嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，真誠寬厚的待人品德，專業(yè)的業(yè)務(wù)能力都給我留下了深刻的印象，也將是我今后人生道路上學(xué)習的榜樣。在此，向張老師致以崇高的敬意和衷心的感謝。
到了現(xiàn)在已經(jīng)是做完畢業(yè)設(shè)計，準備告別母校的時候了，在這次畢業(yè)設(shè)計中，使自己獨立思考問題，分析問題，解決問題的能力有了很大的提高，并且，我還得到了更寶貴的東西，那就是三年來學(xué)到的許多知識，如機械設(shè)計、機械制圖、CAD軟件繪圖等都獲得了進行實際演練的機會，進而提高了我的實際動手能力，使我獲得了更加寶貴的專業(yè)經(jīng)驗，為我走向社會起到了良好的作用。
在寫論文的過程中，老師嚴謹治學(xué)的態(tài)度和一絲不茍的精神更加值得我學(xué)習，這將是我在今后的工作崗位上學(xué)習的榜樣。
由于我的經(jīng)驗有限，在設(shè)計過程中，出現(xiàn)紕漏和疏忽是不可避免的，懇請老師們批評、指正。
再次感謝所有母校的老師們對我的培養(yǎng)，我永遠都不會忘記你們這些辛勤的園丁。師恩最難忘！
2010年06月01日
附 錄
Crane Work Needs More Technique
Crane work needs more technology. Construction of tower cranes are the main vertical transportation equipment and also a measure of construction companies and equipment strength of the important logo, in today's increasingly competitive construction market, to meet the construction needs of many construction companies have bought the tower crane. With the tower crane at the construction site of the widely used by the tower crane accident also caused more and more to people's lives and property brought about great losses. According to national statistics, the departments concerned, the tower crane accident rate reached 2.77 percent. Its security problem is still the urgency of the construction
Loose training, testing and oversight requirements for the people who work around construction cranes have fostered a false sense of security in our industry. The recent deadly tower-crane collapse at a congested New York
City building site should be a wake-up call for us to question and step up our current safety practices.
Training and testing is king when it comes to safety. But the construction industry is putting unqualified personnel in the seats of construction cranes, even with today's testing. In many places, no experience is necessary after passing a standardized test. One week of study will give some people enough knowledge to pass a certification examination, and then they can jump into the cab of a crane.
Imagine that a commercial airline pilot had the same training as a certified crane operator. How would you feel the next time you decided to fly? In California, it takes more hours of training to wield a pair of scissors in a hair salon than to operate potentially dangerous lifting machinery. How does this make sense?
Riggers and signal persons also need standard training and testing to ensure safety under the hook. Employers usually allow any craft to signal a crane on a jobsite, despite best practices that require only qualified people do so. How is it then that uncertified and untrained people are allowed to signal and rig under the hook of a licensed or certified operator?
Tower cranes are particularly risky as urban sites become more congested, and the risk of a catastrophic event is very high during climbing operations. Yet most tower-crane climbing crews are trained in a non-traditional manner, via secondhand knowledge that has been passed down over time. The problem with this type of hand-me-down kno