機械畢業(yè)設計（論文）-十噸位橋式起重機起升機構設計【全套圖紙】

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1、無錫太湖學院 畢畢業(yè)業(yè)設設計計（論論文文） 題目：題目： 十噸位橋式起重機十噸位橋式起重機 起升機構設計起升機構設計 信機 系系 機械工程及自動化 專專 業(yè)業(yè) 學 號： 學生姓名： 指導教師： （職稱：講師 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文）無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文） 誠誠 信信 承承 諾諾 書書 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 十噸位橋式起重機起 升機構設計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內 容除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內容外， 本畢業(yè)設計（

2、論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作 品。 班 級： 機械 95 學 號： 0923240 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無無錫錫太太湖湖學學院院 信信 機機 系系 機機械械工工程程及及自自動動化化 專專業(yè)業(yè) 畢畢 業(yè)業(yè) 設設 計計論論 文文 任任 務務 書書 一、題目及專題：一、題目及專題： 1、題目 十噸位橋式起重機起升機構設計 2、專題 二、課題來源及選題依據二、課題來源及選題依據 來源于生產實踐。 選題依據：工作級別 M6，吊運金屬工件，起重機設操作室。起重量主鉤 10t，跨度 22.5m，起升高度 16m，橋架結構材料為 Q235。 三、本設計（論文或

3、其他）應達到的要求：三、本設計（論文或其他）應達到的要求： 1、對以前所學知識進行檢測，能不能靈活運用。 2、深刻理解起升機構的工作原理。 3、完成設計計算說明書（不少于 10000 字）。 4、完成相關裝配圖，零件圖（不少于 3 張 A0 圖紙）。 II 四、接受任務學生：四、接受任務學生： 機械 95 班班 姓名姓名 五、開始及完成日期：五、開始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、設計（論文）指導（或顧問）：六、設計（論文）指導（或顧問）： 指導教師指導教師 簽名簽名 簽名簽名 簽名簽名 教教研研室室主主任任 學科組組

4、長研究所學科組組長研究所 所長所長 簽名簽名 系主任系主任 簽名簽名 2012 年年 11 月月 12 日日 III 摘摘 要要 起重機是用來對物料做起重、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、提高勞動生產率和在生產過程中進行某些特殊的工藝操作，實現機械化和自動 化。起升機構包括電動機、制動器、減速器、卷筒和滑輪組。電動機通過減速器，帶動 卷筒轉動，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。 本文就十噸橋式起重機起升機構做設計計算，確定起升機構傳動方案，確定起升機 構工作級別，對起升機構的主要部件卷筒、鋼絲繩、滑輪等鋼絲繩卷繞系統，電動機、 聯軸器、減速器等驅動裝置進行設計計

5、算，驗證卷筒壁壓應力，卷筒應力，確定吊鉤裝 置構造方案，吊鉤橫梁，滑輪軸的計算等。對起升機構運行的過程，包括起升速度、起 升和制動時間進行計算和驗算。 關鍵詞關鍵詞：傳動方案；卷繞系統；驅動裝置；起升運行 IV Abstract Crane is used to start heavy materials, transportation, handling and installation of machinery and equipment and other operations, which can reduce manual labor, improve labor productiv

6、ity and in the production process for some special process operation, mechanization and automation. Lifting mechanism includes a motor, brake, reducer, drum and pulley. Motor through reducer, driving drum rotation, so that the wire rope around the drum or from a roll down to lift heavy loads. In thi

7、s paper, ten tons crane hoisting mechanism to do the design calculations to determine the transmission scheme lifting mechanism, hoisting mechanism to determine the working level of the main components of the hoisting mechanism drum, wire rope, wire rope winding system pulleys, motors, United coupli

8、ng, reducer drives the design calculations, validation reel wall stress, stress reel, hook device is configured to determine program, hook beams, pulley shaft calculation. Hoisting mechanism for running processes, including the lifting speed, lifting and braking time calculations and checking. Keywo

9、rds: transmission scheme; winding system; drive; lifting operation V 目錄目錄 摘 要.III Abstract .IV 目錄 V 1 緒論.1 1.1 橋式起重機的簡介.1 1.2 起重機械的發(fā)展.2 1.3 起重機械的特點.2 2 起升機構主要部件的設計計算.4 2.1 主要參數4 2.2 確定起升機構傳動方案4 2.3 確定吊鉤和滑輪組.5 2.4 鋼絲繩的計算.6 2.4.1 鋼絲繩所受最大拉力6 2.4.2 鋼絲繩允許的偏斜角7 2.5 卷筒的計算.8 2.5.1 卷筒材料8 2.5.2 卷筒直徑計算8 2.5.3

10、卷筒長度8 2.5.4 卷筒壁壓應力驗算8 2.5.5 卷筒應力驗算9 2.6 繩端固定裝置的計算.10 2.7 取物裝置.12 2.7.1 確定吊鉤裝置構造方案12 2.7.2 吊鉤主體結構的主要尺寸的計算12 2.7.3 吊鉤強度驗算13 2.7.4 吊鉤彎曲部分斷面 A-A 強度驗算.13 2.7.5 吊鉤彎曲部分斷面 B-B 強度驗算14 2.7.6 推力球軸承的選擇14 2.7.7 吊鉤橫梁的計算15 2.7.8 滑輪軸的計算16 2.7.9 拉板的強度校核17 3 起升運行機構設計.19 3.1 力矩的計算.19 3.1.1 平穩(wěn)上升階段19 3.1.2 平穩(wěn)下降階段20 3.1.

11、3 上升起動階段20 VI 3.1.4 下降制動階段22 3.2 電動機的選擇.22 3.2.1 電動機的功率確定22 3.2.2 驗算電動機發(fā)熱條件23 3.3 減速器的選擇.23 3.3.1 減速器傳動比23 3.3.2 減速器的選取23 3.3.3 輸出軸強度校核23 3.4 起升速度和實際所需功率.24 3.4.1 實際速度24 3.4.2 實際功率24 3.5 制動器的選擇.24 3.6 起升和制動時間驗算.25 3.6.1 起動時間驗算25 3.6.2 制動時間驗算26 3.7.1 疲勞計算26 3.7.2 強度驗算27 4 總結與展望.29 4.1 總結.29 4.2 展望.29

12、 致 謝.30 參考文獻.31 十噸位橋式起重機起升機構設計 1 1 緒論緒論 起重機械的基本任務是垂直升降重物，并可兼使重物作短距離的水平移動，以滿足 重物裝卸、轉載、安裝等作業(yè)的要求。起重機機械是現代化生產必不可少的重要機械設 備，它對于減輕繁重的體力勞動、提高勞動生產率和實現生產過程的機械化、自動化及 改善人民的物質、文化生活都具有重大的意義。 起重機械廣泛應用于工礦企業(yè)、港口碼頭、車站倉庫、建筑工地、海洋開發(fā)、宇宙航行 等各個工業(yè)部門，可以說陸地、海洋、空中、民用、軍用各個方面都有起重機械在進行 著有效的工作。 起重機械不僅可以作為輔助的生產設備，完成原料、半成品、產品的裝卸、搬運，

13、進行機電設備的安裝、維修，而且它也是一些生產過程工藝操作中的必須設備，例如鋼 鐵冶金生產中的各個環(huán)節(jié)，從爐料準備、加料到煉好的鋼水澆鑄成錠以及脫模取錠等。 又例如原子能工業(yè)中的一些工藝操作等人所難達到之處，沒有起重機械，簡直無法生產。 據統計，在我國冶金、煤炭部門的機械設備總臺數或總重中，起重運輸機械約占 2565。 起重機械與運輸機械發(fā)展到現在，已經成為合理組織成批大量生產和機械化流水作業(yè)的 基礎，是現代化生產的重要標志之一。在我國四個現代化的發(fā)展和各個工業(yè)部門機械化 水平、勞動生產率的提高中，起重機必將發(fā)揮更大的作用。 1.1 橋式起重機的簡介橋式起重機的簡介 起重機械和其它自然科學一一樣

14、，是人類生產斗爭經驗的總結，它是隨著人們的生產 實踐逐漸發(fā)展并不斷豐富完善的。橋式起重機是橋架在高架軌道上運行的一種橋架型起 重機，又稱天車。 橋式起重機是生產車間、料場、電站廠房和倉庫中為實現生產過程機械化與自動化， 減輕體力勞動，提高勞動生產率的重要物品搬運設備。橋式起重機安裝在廠房高處兩側 的吊車梁上，整機可以沿鋪設在吊車梁上的軌道縱向行駛。而起重小車又可沿小車軌道 橫向行駛，吊鉤則作升降運動。 橋式起重機常見的類型有以下三種形式： 通用橋式起重機：取物裝置為吊鉤，適用于各種物料的搬運，通用性強；抓斗式橋式 起重機：取物裝置是抓斗，用于大批量散粒物料的搬運；電磁橋式起重機：取物裝置為 電

15、磁吸盤，為專用起重機，用于鐵磁性物料的搬運。 經過比較，選用電動雙梁橋式起重機。這種起重機的各個工作機構均為電力驅動。起 重小車在橋架主梁上方鋪設的軌道上行駛，其橋架是雙主梁結構形式。在橋架兩側的走 臺上，一側用來安裝大車運行機構，另一側則安裝有電氣設備和給小車供電的滑線設施。 普通橋式起重機一般由起重小車、橋架運行機構和橋架金屬結構組成。起重小車又由 起升機構、小車運行機構和小車架三部分組成。 無錫太湖學院學士學位論文 2 1.2 起重機械的發(fā)展起重機械的發(fā)展 隨著現代科學技術的迅速發(fā)展，工業(yè)生產規(guī)模的擴大和自動化程度的提高，起重機在 現代化生產過程中應用越來越廣，作用愈來愈大，對起重機的要

16、求也越來越高。尤其是 計算機技術的廣泛應用，許多跨學科的先進設計方法出現，這些都促使起重機的技術進 入嶄新的發(fā)展階段。起重機發(fā)展趨勢輕型化和多樣化。有相當批量的起重機是在通用場 合使用，工作并不很繁重。這類起重機批量大、用途廣，考慮綜合效益，要求起重機盡 量降低外形高度，簡化結構，減小自重和輪壓，也可使整個建筑物高度下降，建筑結構 輕型化，降低造價。因此電動葫蘆橋式起重機和梁式起重機會有更好的發(fā)展，并將取代 大部分中小噸位的一般用途橋式起重機。 1.3 起重機械的特點起重機械的特點 起重機械是一種間歇動作的機械，它具有重要而短暫的工作特征。起重機械在搬運物 料時，通常經歷著上料、運送、卸料以及

17、回到原處的過程，各工作機構在工作時作往復 周期性的運動，例如經歷起升機構的工作由物品的升、降和空載取裝置的升、降所組成； 運行機構的工作由負載和空載時的往復運動所組成。在起重機械的每一個工作循環(huán)，即 每搬運一次物品的過程中，其有關的工作機構都要作一次正向和反向的運動。起重機械 與連續(xù)運輸機械的主要區(qū)別就在于前者是以周期性的短暫往復工作循環(huán)運送物品，而后 者是以長期連續(xù)單向的工作運送物品。正是由于這一基本差異決定了起重機械和連續(xù)運 輸機械在構造和設計計算方面的許多重要差別。在起重機械中，用來使貨物提升或下降 的機構稱為起升機構。起升機構是起重機械最基本的機構。起升機構通常包括：取物裝 置、鋼絲繩

18、卷繞系統、制動裝置、減速裝置、驅動裝置以及安全裝置等部分，其中不少 零件采用標準通用零件。 起升機構中大多數情況均采用閉式減速器傳動，并且以漸開線圓柱齒輪傳動為主。一 些新穎的齒輪傳動如圓弧齒輪，擺線行星齒輪傳動，漸開線少齒傳動和諧傳動正被逐漸 應用到起重機械上來。 1.4 起重機械的組成起重機械的組成 工作機構，它是起重機械的執(zhí)行機構，其作用是使被吊運的物品獲得必要的升降和水 平位移，從而實現物品裝卸、轉載、安裝等作業(yè)要求。起重機械上常用的工作機構有起 升機構、運行機構、變幅機構和回轉機構，即所謂起重機械的四大構件。此外，針對某 些特殊的使用要求，有時還設有伸縮機構，放倒機構，夾鉗機構等，在

19、這些機構中，實 現物品垂直升降的起升結構是起重機械的基本工作機構，而其它機構則是輔助的工作機 構，配合起升機構工作。根據具體使用要求，輔助的工作機構卻是任何一種起重機械所 必不可少的。金屬結構，它是起重機械的骨架，決定了起重機械的結構造型，它用來支 撐工作機構、物品的重力、自身 十噸位橋式起重機起升機構設計 3 重力以及外部載荷等，并將這些重力和載荷傳遞給起重機械的支撐基礎。動力設備， 它為起重機械提供工作動力、控制、照明和聯絡等。 無錫太湖學院學士學位論文 4 2 起升機構主要部件的設計計算起升機構主要部件的設計計算 引言引言 起重運輸機械通常用于搬運物料，隨著大規(guī)?，F代化生產運輸的發(fā)展，對

20、于各種起 重機械的需求也越來越大，尤其是中小型起重機械以其靈活的高效的特性，在國名經濟 發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。本文以十噸橋式起重機起升機構為例，對其主要組成部分進行 設計計算。 2.1 主要參數主要參數 10t 橋式起重機的基本參數:起升重量 Q=10t，起升高度 H=16m，起升速度 V=13.3m/s，跨度 22.5m,工作制度 M6。 2.2 確定起升機構傳動方案確定起升機構傳動方案 起升機構的設計應該確保滿足起重機的主要工作性能，要合理選擇機構型式，要使機 構工作可靠，結構簡單，自重輕和維修保養(yǎng)方便等。 起升機構的傳動方案大體可分為閉式傳動和開式傳動。 （1）閉式傳動 在電動機和卷筒之

21、間，大多數情況采用傳動效率高的圓柱齒輪減速器，而蝸輪減速 器由于傳動效率低，除特殊環(huán)境采用外，一般較少應用，如圖 2-1 所示。 圖 2-1 開式傳動 （2）開式傳動 在電動機和減速器之間，除減速器外還有開式齒輪傳動，這種構造類型適用于起升 速度較低的情況，如我國生產的大型橋式起重機（Q80t）的起升機構多采用這種型式， 由于開式齒輪傳動適用于圓周速度較低的情況，因此都將其放在靠近卷筒的最后一級傳 動中，以保證正常工作。 綜合以上觀點，又考慮到本課題的主要參數，選用傳動效率高的閉式傳動，如圖 2-2 十噸位橋式起重機起升機構設計 4 5 所示。 圖 2-2 閉式傳動起升方案 1-電動機；2-帶

22、制動輪的全齒聯軸器；3-制動器；4-減速器；5-全齒聯軸器；6-軸承座；7-卷筒； 8-帶制動輪的半齒聯軸器；9-浮動軸；10-半齒聯軸器；11-減速器；12-制動輪 起升機構的設計計算主要包括：根據總體設計要求選擇合理的結構型式，并確定機 構的傳動布置方案；按給定的整機主要參數（最大額定起重量、起升高度、起升速度等） 確定起升機構參數，并確定機構各部件的結構類型和尺寸；以及機構動力裝置的選擇計 算等。 起升機構的起重零部件的選擇計算主要包括：吊鉤、起升機構滑輪組倍率、起重鋼 絲繩、滑輪與卷筒。起升機構的布置如圖 2.1 所示： 圖 2.3 起升機構布置方案 2.3 確定吊鉤和滑輪組確定吊鉤和

23、滑輪組 吊鉤分單釣和雙釣，一般場合采用單釣，當起升重量較大時宜用雙鉤，根據 10t 其升 無錫太湖學院學士學位論文 6 重量選擇單鉤。吊鉤材質以低碳合金鋼或碳素結構鋼為主。查標選用 G13，自重 99KG. 滑輪組分為單聯滑輪組和雙聯滑輪組。單聯滑輪組工作時，重物在垂直位移的同時， 還會產生水平位移，將對卷筒支承造成附加載荷，而雙聯滑輪組在工作時重物無水平位 移，當兩邊鋼絲繩拉力有差別時，可以自動均載負載。故根據起升重量要求，選用雙聯 滑輪組。如下圖所示： 2.4.1 雙滑輪組 2.4.2 單滑輪組 圖 2.4 滑輪組簡圖 按，查文獻8表（2-1）選滑輪組倍率，承載繩分支數：。查Q10t=3

24、h i62 h iZ 文獻2選圖號為 G15 吊鉤組，得其質量：，兩動滑輪間距。KGG219 0 mmA185 2.4 鋼絲繩的計算鋼絲繩的計算 2.4.1 鋼絲繩所受最大拉力鋼絲繩所受最大拉力 鋼絲繩是由 0.20.4mm 的優(yōu)秀碳素鋼光鋼絲捻制而成，具有強度高，耐磨性好，撓 性好，無方向性，彈性大，能承受沖擊。 根據靜載荷使用計算法選擇鋼絲繩。 若滑輪組采用滾動軸承，當滑輪組倍率時，查文獻8表(2-1)得滑輪組效率3 h i 。985 . 0 h 剛絲繩所受最大拉力 (2-1)KN ai GQ s hh 5 . 1729 985. 032 21910000 0 max 式中 取物裝置重量（

25、kgf）； 0 G a滑輪組形勢的系數，當為單滑輪組時 a=1； 雙滑輪組時 a=2； 滑輪組的效率，可查表可得為 0.985 h 查文獻8表（2-2）得為中級工作類型，中級工作類型（工作級別）時安全系數M6 。 5 . 5n 十噸位橋式起重機起升機構設計 4 7 表 2-1 鋼絲繩滑輪組效率 滑輪組效率 h 滑輪組倍率 h i 軸承形式 23456810 滑動0.9750.950.9250.900.880.840.80 滾動0.990.9850.9750.970.960.9450.915 表 2-2 鋼絲繩安全系數 n 和輪繩直徑比 e 鋼絲繩的用途n )(固定場所使用e)(激動式起重機e

26、輕級5.02016 中級5.52518起升和變幅用 工作類型 重級6.030352025 鋼絲繩的破斷拉力總和 (2-2)KNSSb15.955 . 5 3 . 17 max 式中 為鋼絲繩所受最大拉力； max S 查文獻1選用瓦林型纖維芯鋼絲繩，鋼絲公稱抗拉強度，光面FCW1961670MPa 鋼絲，右交互捻，直徑，鋼絲繩最小破斷拉力，標記如下：14mmd = 108kN b S 鋼絲繩: 14NAT619W+FC1770ZS10867.4GB/T8918-1996 2.4.2 鋼絲繩允許的偏斜角鋼絲繩允許的偏斜角 2.4.2.1 鋼絲繩進出滑輪時的允許偏角鋼絲繩進出滑輪時的允許偏角: (

27、2-3) 0 0 2tan2tan29.2 tan 414 11 0.728.60.7 D c 式中由文獻2查得: ；29.2 ； 0 40014414mmD =+= 。28.6C 所以 。 13 0 2.4.2.2 鋼絲繩進出卷筒時允許偏角：鋼絲繩進出卷筒時允許偏角： ， 6 . 2814400dD1dt 查文獻2。向空槽方向，向鄰槽方向。 4 . 4 1 57 . 0 1 無錫太湖學院學士學位論文 8 2.5 卷筒的計算卷筒的計算 2.5.1 卷筒材料卷筒材料 一般用不低于 HT20-40 的鑄鐵，特殊需要的可用 ZG25，ZG35鑄鐵。鑄鋼卷筒 由于成本高，并且限于鑄造工藝，壁厚并不能減

28、少很多，因為很少采用。重要卷筒可用 采用球墨鑄鐵。大型卷筒多用 A3，16Mn 鋼板卷成筒形焊接而成，焊接卷筒特別適宜用 于單件生產，可以降低自重。 2.5.2 卷筒直徑計算卷筒直徑計算 (2-4) 336) 125(14) 1(edD 式中 為卷筒和滑輪的名義直徑，即槽底直徑（mm）；D 為鋼絲繩直徑，即外接圓直徑（mm）；d 輪繩直徑比，由表 （起重運輸機械 表 2-4）中查出為 25； d D e 0 卷筒的計算直徑（鋼絲繩纏繞圈截面中心直徑）dDD 0 取，卷筒繩槽尺寸由文獻2查得槽距，槽底半徑 。 mmD50016mmt =8mmr = 2.5.3 卷筒長度卷筒長度 (2-5)mmL

29、tZ D Hi L h 136018516)43 51414 . 3 316000 (2)4(2 10 0 式中起重機最大高度： ；HmmaH1600016 卷筒的計算直徑：； 0 DmmdDD514 0 附加安全圈數，一般取圈：?。?0 Z35 . 1 0 Z3 繩槽節(jié)距：查文獻2，取；t16mmt 卷筒不切槽部分長度：取其等于吊鉤滑輪的間距； 1 L 1 A185mm= 取 。mmL1400 卷筒的壁厚： (2-6)mmD2217)106(50002 . 0 )106(02 . 0 取。mm22 2.5.4 卷筒壁壓應力驗算卷筒壁壓應力驗算 (2-7) max max12 S A A t

30、式中多層卷繞系數， 取單層則； 1 A 1 1A 應力減小系數，考慮繩圈繞入時對筒壁應力有減小作用，一般可取 2 A 十噸位橋式起重機起升機構設計 4 9 ； 2 0.75A 鋼絲繩最大靜拉力，； max SKNS 5 . 1729 max 卷筒壁厚，；mm22 繩槽節(jié)距，；t16mmt 將數值代入上式，得：。 max 51.19MPa 對鑄鐵卷筒 HT20-40，則文獻6查得其最小抗拉強度。MPa195 b 許用壓應力： (2-8) 1 195 130MPa 1.5 b n ，故卷筒壓縮強度足夠。 max 2.5.5 卷筒應力驗算卷筒應力驗算 由于卷筒長度，尚應校驗由彎矩產生的拉應力，卷筒彎

31、矩圖如圖 2.5。DL3 圖 2.5 卷筒受力簡圖 卷筒的最大彎矩發(fā)生在鋼絲繩位于卷筒是中間時: (2-9)mmN LL SlSMw 10506712 2 1851400 17295 2 1 maxmax 卷筒斷面系數: (2-10) 3 4444 8 .2573457 500 472500 1 . 01 . 0mm D DD W i 式中卷筒外徑,；DmmD500 卷筒內徑, i Dmm4721425002dDDi 無錫太湖學院學士學位論文 10 于是 (2-11)MPa W Mw i 1 . 4 8 . 2573457 10506712 合成應力: (2-12) MPa i ii 5 .

32、19 2 . 51 130 39 1 . 4 max 式中許用應力 MPa39 5 195 2 n h l 由文獻6查，。MPa195 b 5 2 n 所以 ，卷筒強度驗算通過。故選定卷筒直徑，長度， / ll mmD500mmL1400 卷筒槽的槽底半徑，槽距；起升高度 H=16m，倍率 a=3 靠近減速器一8mmr =16mmt = 端的卷筒槽為向左的 A 型卷筒，標記為： 卷筒：左 JB/T 9006.219993162281400500A 卷筒如圖 2.6 所示： 圖 2.6 卷筒圖 2.6 繩端固定裝置的計算繩端固定裝置的計算 根據鋼繩直徑為，由文獻2選擇壓板固定裝置（圖 2.7）并

33、將壓板的繩槽改用14mm 梯形槽。雙頭螺柱的直徑 M24。40 十噸位橋式起重機起升機構設計 4 11 圖 2.7 鋼繩固定端簡圖 用壓板固定鋼絲繩,已知卷筒長度計算采用的附加圈數，繩索與卷筒繩槽間的3 0 Z 摩擦系數。則在繩端固處的作用力：15 . 0 f (2-13)N ee S S fa 6 . 1184 17295 415 . 0 max 壓板螺栓所受之拉力： (2-14)N ff S P 1 . 3404 198. 015. 0 6 . 1184 1 式中壓板梯形槽與鋼繩的換算摩擦系數。當時： 1 f 0 40 (2-15) 1 0.15 0.198 sincos0.6430.15

34、 0.766 f f f 螺柱由拉力和彎矩作用的合成應力： (2-16) Zd M d Z P w 3 1 2 1 1 . 0 4 3 . 0 3 8 . 211 . 0 2 . 2584 4 8 . 2114 . 3 3 1 . 34043 . 0 32 MPa139 式中（螺栓數） ；3Z （螺紋內徑） ； 1 21.8mmd = （彎矩） 。 1178.1 21.81649.3N m w MSl=mN 2 . 2584 8 . 21 6 . 1184 螺栓材料為，由文獻6查取屈服極限，則許用拉伸應力為：（由Q-235MPa240 s 文獻6取安全系數） 。6 . 1 n 無錫太湖學院學士

35、學位論文 12 ， 因為，故通過強度驗算。 MPa150 6 . 1 240 n s l l 2.7 取物裝置取物裝置 2.7.1 確定吊鉤裝置構造方案確定吊鉤裝置構造方案 吊鉤本身就是一個機械零件，通常都與動滑輪組合成吊鉤組進行工作。吊鉤組有兩 種形式；一種是長型吊鉤組；另一種是短型吊鉤組。 吊鉤裝置用于三倍率雙聯滑輪組，所以必須采用長型的構造方案。吊鉤鉤身的截面 形狀有圓形，方形，梯形或字形。從受力情況分析，以字形截面最為合理，但鍛造工TT 藝較復雜。梯形截面受力較合理，鍛造容易。 鍛造吊鉤的材料一般采用號鋼。起重量較小的吊鉤也可采用或；2020SiMn 2 36Mn Si 片式吊鉤由切割

36、成型的多片鋼板構成，其厚度不得小于 20mm 并使板鉤在高度方向與鋼 板軋制方向一致。 工程起重機常用 T 字形或梯形截面的鍛造單鉤。通過吊鉤已經標準化，設計時可查 閱有關手冊直接選用。采用非標準吊鉤或需對所選項吊鉤進行強度驗算時，可按下述方 法進行。 由文獻3選擇一個鍛造單面吊鉤,鉤號為 ，材料采用號,吊鉤如 2.8 圖所示：t10820 圖 2.8 吊鉤 2.7.2 吊鉤主體結構的主要尺寸的計算吊鉤主體結構的主要尺寸的計算 根據文獻3當選擇吊鉤類型為直柄 號吊鉤，由文獻5表所得。 10t Q851 吊鉤螺母最小工作高度查文獻4選 M56 螺母： mm (2-17) 0 0.80.8 564

37、4.8Hd 考慮設置防松螺栓，實際取螺紋高度：。56mmH = 螺母外徑： 十噸位橋式起重機起升機構設計 4 13 mm (2-18) 0 (1.8 2)(1.8 2) 56100.8 112Dd 取。D108mm= 2.7.3 吊鉤強度驗算吊鉤強度驗算 吊鉤軸的頸部螺紋 M56 處拉伸應力： (2-19) 2 1 222 11 1.1 10000 =42.3MPa 4457.54 j Q Q dd 式中螺紋內徑，由文獻4查得，；dM56 1 57.5mmd = 動力系數，由文獻4查得。 2 1 . 1 2 由文獻6查得等級，安全系數，材料號鋼，由文獻6查得，6 . 44n20MPa235 s

38、 故，故滿足強度要求。 MPa59 n s l l l 2.7.4 吊鉤彎曲部分斷面吊鉤彎曲部分斷面 A-A 強度驗算強度驗算 其受拉力，偏心力距，由Q 1 2DQMe xR x kFR M FR M F Q x 000 彎拉 (2-20) 02 02 02 2 () ln()1 () ReRBb kbReBb Bb hhRe 式中 mm43205 . 0 mm 264 . 0 mm 6467 . 0 mm 534396 mm 43 3 100 644 . 064 648 . 064 3 2 mm 934350 2 2 12 1 10 hbBF Bb hB ehe h bB bB e e D

39、R 得出：。11. 0k MPa (2-21) 3 21 1 63 21.04 10000 2 43 10 18.8 4320 100.11 100 10 Qe FKD MPa (2-22) 3 22 1 63 21.04 10000 2 53 10 6.4 (2)4320 100.11 (1002 96) 10 Qe FK DH 無錫太湖學院學士學位論文 14 因為,故滿足強度要求。其應力分布如圖 2.9 所示。 MPa59 l 圖 2.9 吊鉤彎曲處應力分布 2.7.5 吊鉤彎曲部分斷面吊鉤彎曲部分斷面 B-B 強度驗算強度驗算 系物繩張力一側： kg (2-23) 3 2 cos457.

40、07 10 2 PQQ 圖 2.10 鋼絲繩一側受力 由上圖 2.10 鋼絲繩受力圖可得： kg (2-24)450.55000TVPCOSQ MPa (2-25) 3 21 3 63 21.04 10000 2 43 10 18.8 4320 100.11 100 10 Qe FKD (2-26) 2422 4 3 63 22 (2 ) 1.04 10000 2 53 10 6.4MPa 4320 100.11 (1002 96) 10 QeQe FKDFK Dh 故滿足強度要求。 因為 B-B 斷面尺寸按理當比斷面小，但由于斷面有強烈的磨損，一般取與A-AB-B 斷面相同的尺寸。A-A 2

41、.7.6 推力球軸承的選擇推力球軸承的選擇 由于軸承在工作過程中很少轉動，故可根據額定靜負荷選擇。由文獻3選 51211(GB/T301-1995)推力球軸承，由文獻3查得其額定靜負荷，由文獻7查 0 158000NC = 十噸位橋式起重機起升機構設計 4 15 得載荷系數。5 . 1 p f 軸承當量靜負荷： (2-27) 0 1.2 100000120000N pa Pf F 所以安全。 000 N15000012000025 . 1 CPn 式中安全系數由文獻3選用。25 . 1 0 n 2.7.7 吊鉤橫梁的計算吊鉤橫梁的計算 由文獻1可知，橫梁兩側拉板的間距是由滑輪之間尺寸所決定。橫

42、軸可(287mm)L 做為一簡支梁來進行強度計算。 橫梁的計算載荷如圖 2.11(a)： (2-28) 2 1.04 100000104000N j QQ 式中由文獻1查取動載系數。 04 . 1 2 橫梁的最大彎矩： (2-29) 104000 28.7 746200N cm 44 j w QL M 中間斷面的截面模數如圖 2.11b： (2-30) 22 3 ()(166.3) 11 195.6cm 66 Bd h W 無錫太湖學院學士學位論文 16 圖 2.11 吊鉤橫梁和滑輪軸的計算簡圖 彎曲應力： (2-31) 746200 38.1MPa 195.6 w w M W 橫梁材料由文獻

43、6查取，許用應力。故橫軸強度足Cr40 MPa 1 . 357 4 . 1 500 n s w 夠。其中式中為安全系數見文獻6。1.4n 2.7.8 滑輪軸的計算滑輪軸的計算 滑輪軸是一個簡支梁，支點距離。它的作用是承受滑輪的三個壓力，為mm303L 計算簡便起見，把三個力看作集中力如圖 2.11c。 滑輪的作用力： (2-32) 2 123 1.04 100000 =34667N 333 j Q Q P PP 軸上的彎矩（和斷面）：1-12-2 十噸位橋式起重機起升機構設計 17 (2-33) 1 1 104000 99468000N cm 22 10400331040007.5 72800

44、0N cm 2232 j w w Q M M 和斷面模數：1-12-2 (2-34) 333 11 333 22 0.10.1 5.617.6cm 0.10.1 10.4112.5cm Wd Wd 彎曲應力： (2-35) 1 1 1 2 2 2 468000 266MPa 17.6 728000 64.7MPa 112.5 w w M W M W 滑輪軸的材料與吊鉤橫軸相同，亦為號鋼，許用應力也相同。40Cr ，故強度足夠。 MPa 1 . 357 2.7.9 拉板的強度校核拉板的強度校核 圖 2.12 拉板簡圖 拉板的尺寸如圖 2.12 所示，斷面 a-a 的拉伸應力： 無錫太湖學院學士學

45、位論文 18 (2-36) 3 2 1.1 100000 2.2 107.1MPa ()2 (186.7) 1 j l Q k bd 式中應力集中系數，由文獻1查得。2.2k 拉板材料為 Q-235 號鋼，由文獻6得了屈服極限和安全系數，許MPa220 s 7 . 1n 用拉伸應力： (2-37) 220 129MPa 1.7 s l n 垂直斷面內側拉應力最大，其為：bb (2-38) 4 2 6 3 1.04 10 77.6MPa 22 67 10 10 l Q d 又因為吊鉤橫梁的軸頸，材料鑄鋼 ZG340-640，由文獻6查出，由文獻MPa380 s 6查得安全系數為 。4n l s

46、l n MPa95 十噸位橋式起重機起升機構設計 19 3 起升運行機構設計起升運行機構設計 起升機構的工作過程：1、在裝載地點起升物品；2、在負載情況下水平移動物品； 3、在卸載地點下降并卸去物品；4、在五載情況下起升并水平移動返回到裝載地點。如 此重復循環(huán)地工作，每運送一次物品的時間稱為一個周期。 對于起升機構，在一個工作周期內，有兩段工作時期和兩段停歇時期。工作時期即 起升物品和瞎講物品時期；停歇時期即起升機構不工作而運行機構往返或旋轉機構往返 工作的時期。每一工作時期又分為起動，等速運轉和制動三個階段。圖 3-1 所示的是起 升機構工作過程的速度-時間圖解。速度的正值表示起升物品；速度

47、的負值表示下降物品。 機構計算主要就是計算上面所說的起動、平穩(wěn)運動和制動三個階段的力矩，以及在這些 力矩的基礎上進而選擇電動機、減速器和制動器三種主要部件。以下結合典型起升機構 簡圖講訴計算方法。 圖 3.1 起升機構工作過程速度-時間圖解 3.1 力矩的計算力矩的計算 零部件的計算與選擇和力矩有關。如平穩(wěn)上升階段和上升起動階段的力矩與選擇電 動機有關；而平穩(wěn)下降和下降制動階段的力矩又將決定制動器的選擇。故以下著重討論 這四個階段的作用力矩。 3.1.1 平穩(wěn)上升階段平穩(wěn)上升階段 平穩(wěn)上升就是等速起升載荷，這時卷筒上的載荷力矩為： za M (3-1)KN i DGQ M hh za 5 .9

48、21 95 . 0 32 514 . 0 )21910000( 2 )( 00 折算到電動機軸上的靜阻力矩則為: j M (3-2) KN i DGQ ii DGQ M ihh i 92.76 85 . 0 17.402 514 . 0 )21910000( 2 )( 2 )( 00 00 00 無錫太湖學院學士學位論文 20 式中 、分別為額定起重量（N）和取物裝置（N） ；Q 0 G 卷筒計算直徑； 0 D 、滑輪組的倍率和效率； h i h 、減速器的傳動比和效率； 0 i 0 箭筒的效率，當用滾動軸承時，； h 98. 096. 0 h 當用滑動軸承時，；96. 094. 0 h 起升

49、機構總傳動比，其值 ； h i 0 iii h 起升機構總效率，其值。對于齒輪傳動，當用滾動軸承時， 0 jh 。90. 080. 0 3.1.2 平穩(wěn)下降階段平穩(wěn)下降階段 平穩(wěn)下降就是等速下降載荷，這時為了防止載荷自由下落，通常采用電動機的反接 制動法，使載荷在控制速度狀態(tài)下降。也就是用電動機產生的制動力矩（并考慮機構摩 擦力矩的影響）來平衡有載荷所產生的的力矩。這時電動機所產生的制動力矩，也就等 于當載荷下降時的靜阻力矩，即 (3-3) KN i DGQ M O j 57.5585. 0 17.402 514. 0)21910000( 2 )( 0 因機構摩擦力矩無法詳細計算，只能按來考慮

50、。上述與公式（3-2）的區(qū)別僅為所 在位置不同，因為哦擦里方向永遠與運動放心相反，這時他幫助制動，所以房子公式中 的分子位置。 在起升機構的停歇階段，電動機已停止轉動，而制動器則同時合閘。這時制動器所 產生的制動力矩是用來克服起升機構的再喝自行下降的靜阻力矩，故其值亦為。 j M 3.1.3 上升起動階段上升起動階段 在上升起動時，載荷由靜止達到額定起升速度，其中必然要經過一加速過程。這時 電動機除了要克服靜阻力矩之外，還要發(fā)出額外的力矩以克服慣性力所產生的慣性力矩。 故起動力矩應為： （3-4） 21ddjdjq MMMMMM 式中起動時克服慣性力的總動力矩 d M)(mN 使機構轉動零件加

51、速時（換算到第一軸上）的動力矩 1d M)(mN 2d M 使載重等直線移動的質量加速時（換算到第一軸）的動力矩 十噸位橋式起重機起升機構設計 21 。)(mN 計算： 1d M （3-)( 2 . 38 )( 11 2 11 mN t nGDC CMM q d 5） 一般計算時，令 td GDGDGD)()()( 22 1 2 式中 電動機轉子的飛輪矩； d GD )( 2 )( 2 mkm 聯軸器的飛輪矩。 t GD )( 2 )( 2 mkm 一般情況下，可取。20. 110 . 1 C 計算：假定機構等加速度起動，則起動時平均加速度于是物品的慣性力 2d M q tVa/ 應為： q

52、Og t V GQmaP)( 在計算過程中，起升速度 V 的單位應用 m/s；而的方向應與加速度的方向相反， g P 0 P 亦即與重力的方向一致。因此，電動機在起動時為平衡物品慣性力所需的動力矩， 2d M 可按與計算相似的方法進行計算，即 j M （3-6） i D t V GQ i DP M O q og d 2 )( 2 02 因 ho o h jo ii nD i nD V 6060 1 式中為卷筒轉速（rpm） 。 j n 故 （3-)( 2 . 38 )( 2 1 2 2 mN ti nDGQ M q oo d 7） 將公式（3-3） 、 （3-5） 、 （3-7）代入公式（3-

53、4）并加以整理，得 （3- )( )( )( 2 . 382 )( 2 2 1 1 mN i DGQ GDC t n i DGQ M oo q oo q 無錫太湖學院學士學位論文 22 8） 上式中的值就是欲使載荷在秒內啟東而夾在電動機軸上的起動力矩。但因電動 q M q t 機的起動力矩并非常量，故實際上是代表由上升起動到等速上升這段起動過程中的平 q M 均起動力矩。 3.1.4 下降制動階段下降制動階段 如前所述，起升機構在上升制動階段，因載荷力矩是幫助制動的，所需要的制動力 矩不打，故一般可不計算。但在下降制動階段則不然，慣性力矩與載荷力矩的方向是一 致的，所需要的制動力矩最大，必須加

54、以計算。這時，家在制動器軸上的力矩，除了要 克服載荷的靜阻力矩外，還要克服由運動質量的慣性力所產生的力矩。因此，所需要的 制動應為： 21ddjsz MMMM = （3-9）)( )( )( 2 . 382 )( 2 2 1 2 1 mN i DGQ GDC t n i DGQ oo z oo 式中 制動時間 z t 3.2 電動機的選擇電動機的選擇 3.2.1 電動機的功率確定電動機的功率確定 起升機構靜功率： (3-10)kw vGQ Pj25 85. 060102 3 .13)21910000( 60102 )( 00 式中機構總效率是由三部分組成：滑輪組效率、卷筒效率和減速器效率， 滑

55、 筒 減 由文獻3查得一般，取。9 . 08 . 085 . 0 電動機的計算功率： (3-11)KWpkP jdjc 20258 . 0 式中 系數由文獻1表 3-1 查得，對于級機構，。 d k 16 M M85 . 0 75 . 0 d k8 . 0 d k 查文獻1選用電機，其，6225YZRM25%13kW C Nmin/969 1 rn ，電機質量。 2 mkg46 . 1 d J260kg d G = 表 3-1 起升機構值 d k 電動機形式起重機工作特性及機構工作級別 d k 十噸位橋式起重機起升機構設計 23 JZR2、YZR、JZRHM1M6級 M7 級 M8 級 慢速（

56、13m/min） ，經常滿載的起重機 0.750.85 0.850.95 1.01.1 0.91.0 JZ、YZM1M6 級及防爆起重機0.9 JOM1M4 級及某些特殊機構1.9 3.2.2 驗算電動機發(fā)熱條件驗算電動機發(fā)熱條件 電動機的發(fā)熱驗算 (3-12)kwkpkP jd 2 .1576 . 0 258 . 0 4040 其中 76 . 0 40 k kwPj25 由此，初選電動機能滿足不過熱條件。 j p 40 P 3.3 減速器的選擇減速器的選擇 3.3.1 減速器傳動比減速器傳動比 卷筒轉速： (3-13)min/72.24 514 . 0 14 . 3 3 3 . 13 0 0

57、 r D iv h j 減速器總傳動比： (3-14)17.40 72.24 969 1 0 i n n i 式中 電動機額定轉速； 1 nmin/969 1 rn 卷筒轉速； j n 3.3.2 減速器的選取減速器的選取 查文獻1選用 ZQ-60 減速器，當工作類型為中級時，許用功率， 78kWN ，質量，輸入軸直徑，軸端長度（錐形） 。40 0 i 345kg g G = 1 50mmd = 1 110mml = 3.3.3 輸出軸強度校核輸出軸強度校核 輸出軸最大徑向力 Rmax (3-15) maxmax 1 ()0.5(34.44.56)19.5KN tc MM= c MmN3150

58、 22 mkg403 . 0 l GDkgGl 6 . 23 軸的兩端為圓柱形，?？繙p速器端聯軸器 由文獻1查得選用帶55mmd =85mml = 制動輪的半齒聯軸器最大容許轉矩值，飛輪矩mm2003150N m t M =mN3150 ，質量。為與制動器 YWZ-200/25 相適應，將聯軸器 22 mkg8 . 1 l GD38.5kg z G = 十噸位橋式起重機起升機構設計 29 所帶制動輪。 S214mm200 無錫太湖學院學士學位論文 30 4 總結總結與展望與展望 4.1 總結總結 經過這次畢業(yè)設計，使得我學會了嚴謹的設計態(tài)度，了解了設計人員的困難與艱辛。 設計產品，這一個從無到

59、有的過程，需要參考許多的文獻并進行大量的計算，才能得到 來之不易的結果。 在此次設計中，剛剛拿到畢業(yè)設計題目的時候，從頭到尾看了一遍，感覺很難，比書 本上的要深奧的多，于是我就查閱資料，仔細推敲，進行繁冗的計算，最終選擇了合適 的起升機構的傳動方式，接著先對橋式起重機起升機構各部分進行設計計算，選出鋼絲 繩，卷筒，滑輪組的形式，并對其進行計算驗算是否能采用。然后畫出其相對應的裝配 圖和零件圖。再對其起升機構運行時做出對應的四個階段的計算，最后選出起升機構中 所選用的電動機，減速器，聯軸器等。 最后在這里感謝那些幫助過我的同學，特別是老師不厭其煩的細心指導的孜孜不倦的 教誨讓我受益良多，相信這對

60、我今后的人生會有極大的幫助！ 4.2 展望展望 在本次畢業(yè)設計中，通過以上的工作，力求設計出一種方便的起升機構傳動方案進 行操作，但由于經驗的不足，對起升機構的設計，零部件的計算存在有不足之處，例如 鋼絲繩，卷筒的計算等。這樣會對結果造成一定的影響。通過本次對橋式起重機起升機 構的設計，充分體現了現在設計方法在設計的精度和效率方面的優(yōu)勢。現在設計方法的 使用，必然會促進機械行業(yè)的進一步發(fā)展。 十噸位橋式起重機起升機構設計 31 致致 謝謝 本文是在導師陳炎冬老師的悉心指導下完成的。在整個論文工作中，陳老師都給予了 全面、認真的指導，在論文工作即將完成之際，向關心、教育我的導師表示衷心的感謝！ 幾年來的耳濡目染，導師高尚的品格、淵博的學識、嚴謹的治學態(tài)度和勤奮求實的工作 作風給本人留下了深刻的印象，使本人受到了深刻的教育和啟迪，并將成為本人終生受 益的寶貴財富。 同時我還要感謝在我遇到困難時鼓勵我堅持下去的同學們，正是他們的幫助才使我 得以完成此次的設計，這份深厚的友誼我將永記在心。 當然我還應該感謝在大學期間教過我的每一位老師。正是他們每一點每一滴的教誨， 使我的理論知識逐日積累，我才能順利完成這次的畢業(yè)設計。 無錫太湖學院學士學位論文 參考文獻參考文獻 1王士鴻.起重機課程設計M. 北京：冶金工業(yè)出版社, 1995. 2嚴大考,