10噸橋式起重機(jī)的設(shè)計(jì)【含6張CAD圖帶開(kāi)題報(bào)告-獨(dú)家】.zip
10噸橋式起重機(jī)的設(shè)計(jì)【含6張CAD圖帶開(kāi)題報(bào)告-獨(dú)家】.zip,含6張CAD圖帶開(kāi)題報(bào)告-獨(dú)家,10,橋式起重機(jī),設(shè)計(jì),CAD,開(kāi)題,報(bào)告,獨(dú)家
10T橋式起重機(jī)的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師 XXX學(xué)生 XXX 目錄 設(shè)計(jì)背景設(shè)計(jì)目的及意義設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)主要內(nèi)容簡(jiǎn)述設(shè)計(jì)成品演示設(shè)計(jì)總結(jié)致謝 設(shè)計(jì)背景 橋式起重機(jī)是橋架在高架軌道上運(yùn)行的一種橋架型起重機(jī) 俗稱 天橋 又稱天車 橋式起重機(jī)的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運(yùn)行 起重小車沿鋪設(shè)在橋架上的軌道橫向運(yùn)行 構(gòu)成一矩形的工作范圍 從而充分利用高架下的空間資源 使吊運(yùn)過(guò)程更加方便快捷 除此之外 它還具有承載能力大 工作可靠性高 制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn) 隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展 橋式起重機(jī)的設(shè)計(jì)已經(jīng)不僅僅要求其制作工藝精良 而且在機(jī)構(gòu)的選擇 零件和材質(zhì)的選用上都有一定的突破 進(jìn)而設(shè)計(jì)出性能更加良好 工作效率更高 節(jié)能環(huán)保型橋式起重機(jī) 國(guó)外橋式起重機(jī)的發(fā)展動(dòng)向1 重點(diǎn)產(chǎn)品大型化 高速化和專用化 2 系列產(chǎn)品模塊化 組合化和標(biāo)準(zhǔn)化 3 通用產(chǎn)品小型化 輕型化和多樣化 4 產(chǎn)品性能自動(dòng)化 智能化和節(jié)能化 國(guó)內(nèi)橋式起重機(jī)的發(fā)展動(dòng)向1 更新零部件 提高整機(jī)性能 2 對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) 提高其工作效率 3 降低橋式起重機(jī)的制造成本 加速我國(guó)機(jī)械化發(fā)展的步伐 4 多學(xué)科結(jié)合 設(shè)計(jì)并制造出大噸位橋式起重機(jī) 對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) 從而使其自動(dòng)化程度更高 使用過(guò)程更加簡(jiǎn)便 設(shè)計(jì)目的及意義 橋式起重機(jī)是生活中常見(jiàn)的起重機(jī)械 它的出現(xiàn)加速了我國(guó)工業(yè)化的進(jìn)程 為現(xiàn)代工業(yè)高效生產(chǎn)提供了保障 如今 科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展 起重機(jī)行業(yè)的發(fā)展也日新月異 逐步向大噸位 自動(dòng)化程度高 節(jié)能環(huán)保型的方向發(fā)展 這就意味著在強(qiáng)烈的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制下要想率先搶占市場(chǎng) 就必須實(shí)現(xiàn)自我創(chuàng)新 通過(guò)本次設(shè)計(jì) 使我懂得了橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)組成及其工作原理 在傳動(dòng)方案的選擇以及零件的選用上采用理論聯(lián)系實(shí)際的方法進(jìn)行檢驗(yàn) 以便設(shè)計(jì)的產(chǎn)品符合設(shè)計(jì)要求 各項(xiàng)性能良好 設(shè)計(jì)參數(shù) 橋式起重機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù) 它的起重量為10T 其跨度為16 5m 起升的最大高度為10m 起升的速度為8m min 大車的運(yùn)行速度選擇為30m min 小車的運(yùn)行速度選擇為45m min工作類型為中級(jí) 機(jī)構(gòu)運(yùn)行持續(xù)率為JC 25 小車的重量為4T 起重機(jī)的總質(zhì)量為16 8T 選擇箱式結(jié)構(gòu)的橋架 設(shè)計(jì)思路 橋式起重機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)化繁為簡(jiǎn) 由點(diǎn)及面的過(guò)程 可以分為以下幾個(gè)步驟 1 確定10t橋式起重機(jī)主副起升機(jī)構(gòu) 2 確定運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案并合理布置 3 電動(dòng)機(jī) 減速器 緩沖器等零部件的選用與驗(yàn)算 4 確定橋架結(jié)構(gòu) 對(duì)主梁及端梁進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算 5 為確保起重機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行 對(duì)其端梁接頭進(jìn)行設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容簡(jiǎn)述 1確定起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案 選擇滑輪組和吊鉤組 10t雙梁橋式起重機(jī)的小車 一般采用四個(gè)車輪支承的小車 其中兩個(gè)車輪為主動(dòng)車輪 主動(dòng)車輪由小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)集中驅(qū)動(dòng) 如下所示圖3 1為小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的方案已經(jīng)確定 由此并根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)起重量為10t 工作類型為中級(jí) 最大起升高度為10m 起升速度為8m min 可以選擇以下傳動(dòng)方案 起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)見(jiàn)圖如下所示 2選擇鋼絲繩 根據(jù)起重機(jī)的額定起重量 查 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) 表3 2 8 起升選擇雙聯(lián)起升機(jī)構(gòu)滑輪組 倍率為i 4 承載繩的分支數(shù)為8 它的纏繞方式如下圖所示 3選擇滑輪 為了確保鋼絲繩具有較長(zhǎng)的使用壽命 滑輪的直徑 子繩槽底部算起的直徑 應(yīng)滿足 式中e 系數(shù) 由 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) 表3 2 1查得 對(duì)工作類型為中級(jí)的橋式起重機(jī) 取e 25 d 所選擇的鋼絲繩的直徑 d 17mm 查 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 表8 1 65取滑輪的直徑為D 500mm 4卷筒的選擇 起重機(jī)中主要采用鑄造圓柱形卷筒 在大多數(shù)情況下 繩索在卷筒上只繞一層 1 計(jì)算卷筒的直徑2 計(jì)算卷筒槽3 確定卷筒長(zhǎng)度及其壁厚4 計(jì)算卷筒轉(zhuǎn)速 5電動(dòng)機(jī)的選擇 1 起升機(jī)構(gòu)靜功率2 初選電動(dòng)機(jī)功率3 初步確定電動(dòng)機(jī)4 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件 6制動(dòng)器 聯(lián)軸器的選擇 1 制動(dòng)器裝在高速軸上 計(jì)算所需靜制動(dòng)力矩 查 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) 表3 7 5 選用型號(hào)為YWZ200 23制動(dòng)器 2 帶制動(dòng)輪的聯(lián)軸器通常采用齒形聯(lián)軸器 需要高速軸上聯(lián)軸器的計(jì)算扭矩 由 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) 查得聯(lián)軸器的型號(hào) 7選擇減速器 1 計(jì)算起升機(jī)構(gòu)總的傳動(dòng)比2 根據(jù)減速器的傳動(dòng)比 計(jì)算出實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)速度 3 查 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè) 附表40選用ZSC 400 2減速器 8低速軸的計(jì)算 1 疲勞計(jì)算2 靜強(qiáng)度計(jì)算3 確定低速浮動(dòng)軸的直徑 9主梁 端梁 的計(jì)算 1 計(jì)算載荷2 計(jì)算主梁最大垂直彎矩及水平垂直彎矩3 對(duì)主梁進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算 1 確定端梁接頭的方式并對(duì)其運(yùn)算2 對(duì)螺栓和焊縫進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算校核 10 設(shè)計(jì)端梁接頭 設(shè)計(jì)成品演示 設(shè)計(jì)總結(jié) 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 我對(duì)起重機(jī)的認(rèn)識(shí)更深了 知道了它的結(jié)構(gòu)組成并了解了它的工作原理 從而使自己的專業(yè)知識(shí)得到鞏固 伴隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展 根據(jù)不同行業(yè)的不同需求 起重機(jī)也進(jìn)行了一次又一次的更新?lián)Q代 比如 國(guó)外一些國(guó)家 他們起重機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用了集成電路 微處理器 微型計(jì)算器以及電子監(jiān)控技術(shù) 從而使其操作更加簡(jiǎn)便 國(guó)內(nèi)的技術(shù)創(chuàng)新主要集中在零件上以及控制系統(tǒng)上 實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新 使工作效率更高 我認(rèn)為如果結(jié)合起重機(jī)的工作環(huán)境 對(duì)相關(guān)型號(hào)的起重機(jī)進(jìn)行改裝 設(shè)計(jì)并制造出多功能的機(jī)型 將會(huì)深受青睞 同時(shí) 我們要靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí) 做到融會(huì)貫通 把相關(guān)的知識(shí)關(guān)聯(lián)在一起 系統(tǒng)的分析問(wèn)題 找到優(yōu)化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案 進(jìn)而有效的改進(jìn)機(jī)型 大大的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 謝謝老師觀看 希望老師批評(píng)指正
10噸橋式起重機(jī)的設(shè)計(jì)
摘 要
橋式起重機(jī)是一種很常見(jiàn)的起重設(shè)備，無(wú)論是在工地上還是在企業(yè)的生產(chǎn)車間里，總能見(jiàn)到它的身影，它在生活中扮演著越來(lái)越重要的角色。橋式起重機(jī)的兩端主要是由金屬架或者水泥柱支撐著的，由于它的形狀好像一棟橋梁，因此有的人把它叫做“天橋”。它的橋架能夠沿著金屬支架或者水泥柱上的軌道運(yùn)行，從而節(jié)省了大量的人力、物力。與此同時(shí)，橋式起重機(jī)還能夠使高架下的空間資源得到充分的利用，使吊運(yùn)更加方便、快捷。目前為止，橋式起重機(jī)是一種使用最為普遍的一種起重機(jī)械，在使用的過(guò)程中，由于它受的載荷是變化的，因此它是一種間歇性動(dòng)作的機(jī)械。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)通過(guò)查閱相關(guān)資料了解橋式起重機(jī)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，并了解橋式起重機(jī)的工作原理，以便對(duì)10噸橋式起重機(jī)的機(jī)構(gòu)部分進(jìn)行總體設(shè)計(jì)計(jì)算。同時(shí)，對(duì)零件進(jìn)行選用與校核，驗(yàn)算所選用的零件是否滿足設(shè)計(jì)要求，從而設(shè)計(jì)出操作簡(jiǎn)便、工作效率高的10噸橋式起重機(jī)。
關(guān)鍵詞: 橋式起重機(jī)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；自動(dòng)化；校核
II
ABSTRACT
Bridge crane is a very common lifting equipment, either on site or in the production workshop, can always see its shadow, it plays an increasingly important role in life. Both ends of the bridge crane is mainly made of metal or concrete pillars supporting the frame, and because of its shape like a bridge, so some people call it a "bridge." It can bridge along a metal stent or cement column orbit, thus saving a lot of manpower and material resources. At the same time, bridge crane also enables the space under the elevated resources are fully utilized, so lifting more convenient and faster. So far, the bridge crane is a most widely used kind of lifting machinery, the use of the process, since the load it is subject to change, so it is a kind of intermittent operation of the machinery.
The graduation project through access to relevant information to understand the present situation of the development of the bridge crane, overhead crane and understand the working principle of the mechanism to section 10 ton bridge crane overall design calculations. Meanwhile, parts selection and checking, checking whether the selected components meet the design requirements, to design a simple, high efficiency 10 ton overhead crane.
Key words: bridge crane,design optimization,automation,checking
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 橋式起重機(jī)的概述 1
1.1橋式起重機(jī)的發(fā)展歷史及發(fā)展前景 1
1.2 橋式起重機(jī)的工作特點(diǎn) 2
1.3 橋式起重機(jī)的分類 2
1.4 橋式起重機(jī)的總體設(shè)計(jì)參數(shù) 3
第2章 設(shè)計(jì)大車 4
2.1 確定大車傳動(dòng)方案 4
2.2 輪壓計(jì)算及其強(qiáng)度校核 4
2.2.1 計(jì)算大車車輪輪壓 4
2.2.2 驗(yàn)算輪壓強(qiáng)度 5
2.3 計(jì)算其運(yùn)行阻力 7
2.4 初選電動(dòng)機(jī) 8
2.5減速器的選擇 9
2.6 對(duì)所選用的電動(dòng)機(jī)及減速器進(jìn)行驗(yàn)算 9
2.7 驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間 9
2.8 起動(dòng)情況下驗(yàn)算減速器的實(shí)際功率 11
2.9驗(yàn)算起動(dòng)不打劃的條件 11
2.10 緩沖器的選擇 13
2.11 制動(dòng)器的選擇 14
2.12 選擇聯(lián)軸器 15
2.13 對(duì)低速浮動(dòng)軸進(jìn)行驗(yàn)算 15
2.13.1 疲勞計(jì)算 15
2.13.2 強(qiáng)度計(jì)算 16
第3章 設(shè)計(jì)起升小車 17
3.1 確定小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案 17
3.2 選擇車輪與軌道并驗(yàn)算其強(qiáng)度 17
3.3運(yùn)行阻力計(jì)算 18
3.4選用電動(dòng)機(jī) 19
3.5 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱條件 19
3.6 選擇減速器 20
3.7 驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率 20
3.8驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間 20
3.9 在啟動(dòng)的條件下，對(duì)減速器的功率進(jìn)行校核 21
3.10 驗(yàn)算起動(dòng)不打滑條件 22
3.11 選擇制動(dòng)器 22
3.12 選擇高速軸聯(lián)軸器及制動(dòng)輪 23
3.13 低速浮動(dòng)軸的校核計(jì)算 24
3.13.1 疲勞計(jì)算 24
3.13.2 強(qiáng)度計(jì)算 24
3.14 鋼絲繩的選擇 25
3.15 滑輪、卷筒的計(jì)算 26
第4章 橋架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 28
4.1 確定橋架的主要尺寸 28
4.2 主梁的計(jì)算 29
4.2.1計(jì)算載荷確定 29
4.2.2主梁垂直最大彎矩 30
4.2.3主梁水平最大彎矩 30
4.2.4主梁的強(qiáng)度驗(yàn)算 31
4.2.5主梁的垂直剛度驗(yàn)算 32
4.2.6主梁的水平剛度驗(yàn)算 33
4.3 端梁的計(jì)算 33
4.3.1端梁尺寸的確定 33
4.3.2計(jì)算載荷的確定 34
4.3.3 端梁垂直最大彎矩 34
4.3.4端梁的水平最大彎矩 35
4.3.5端梁的強(qiáng)度驗(yàn)算 35
第5章 端梁接頭的設(shè)計(jì) 37
5.1 端梁接頭的確定 37
5.1.1 腹板和下蓋板螺栓受力計(jì)算 37
5.1.2 對(duì)腹板角鋼以及上蓋板的連接焊縫進(jìn)行受力計(jì)算 38
5.2 計(jì)算螺栓和焊縫的強(qiáng)度 38
5.2.1 螺栓的強(qiáng)度校核 38
5.2.2 焊縫的強(qiáng)度校核 39
結(jié)束語(yǔ) 41
致 謝 42
參考文獻(xiàn)
IX
第1章 橋式起重機(jī)的概述
橋式起重機(jī)的出現(xiàn)使我國(guó)的工業(yè)迅速發(fā)展，加速了我國(guó)早日實(shí)現(xiàn)機(jī)械化的步伐。作為一種橋架型起重機(jī)，它主要是由金屬支架、運(yùn)行機(jī)構(gòu)以及電氣控制系統(tǒng)等組成，能夠充分地利用地面空間資源實(shí)現(xiàn)在上空作業(yè)的任務(wù)。由于在工作的過(guò)程中它能夠承受較大載荷，可靠性又比較高。因此橋式起重機(jī)在高架橋建設(shè)以及工礦企業(yè)中是使用最為普遍的起重機(jī)械。
1.1橋式起重機(jī)的發(fā)展歷史及發(fā)展前景
隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，橋式起重機(jī)也更新了一代又一代，無(wú)論是從機(jī)械性能上，還是從起重的噸位上都有了明顯的提高。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，他們國(guó)家在集成電路、微處理器、微型計(jì)算器以及電子監(jiān)控技術(shù)等方面具有較大的應(yīng)用，除此之外，他們國(guó)家在節(jié)能和環(huán)保等方面也加大了投入。
現(xiàn)在，三一重工、中聯(lián)重科以及撫挖是我國(guó)生產(chǎn)起重機(jī)的主要企業(yè)，他們公司制造出的起重機(jī)銷量較高，一方面因?yàn)槠湫阅芰己?，另一方面是因?yàn)樗麄児镜钠鹬貦C(jī)產(chǎn)品系列比較全，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占有一定的優(yōu)勢(shì)。自改革開(kāi)放以來(lái)，起重機(jī)的發(fā)展可以說(shuō)是日新月異。首先值得高興的是我國(guó)第一臺(tái)350t履帶式起重機(jī)的出現(xiàn)使我國(guó)起重機(jī)產(chǎn)品系列更加全面，標(biāo)志我國(guó)正在向設(shè)計(jì)并制造出大噸位起重機(jī)的方向努力，并且辛勤的勞動(dòng)獲得了回報(bào)。其次，迄今為止，三一重工已經(jīng)設(shè)計(jì)并制造出了1000t的履帶式起重機(jī)，它的成功研制有力地證明了我國(guó)已經(jīng)躋身于能夠自主研發(fā)大噸位起重機(jī)的國(guó)家行列，也標(biāo)志著我國(guó)的工業(yè)發(fā)展步伐又快了。
任何一個(gè)國(guó)家，尤其對(duì)發(fā)展中國(guó)家而言?？茖W(xué)技術(shù)水平是衡量一個(gè)國(guó)家快速發(fā)展的重要因素，只有科學(xué)技術(shù)水平高了，走在世界的前沿，國(guó)家才能加速現(xiàn)代化建設(shè)的步伐，在與時(shí)俱進(jìn)的時(shí)代里擁有一席之地。就我國(guó)起重機(jī)械而言，自改革開(kāi)放以后，我國(guó)逐漸生產(chǎn)出一系列型號(hào)的起重機(jī)，一次又一次的更新?lián)Q代，無(wú)論是從機(jī)械性能上還是從自動(dòng)化程度上，與此前相比較，都有明顯的提高。例如：原始的起重機(jī)自動(dòng)化程度不高，工作效率低，而且在工作過(guò)程中不能夠靈活運(yùn)用，使用過(guò)程繁瑣，我國(guó)在產(chǎn)品性能上和工作效率上下了很大的功夫，主要通過(guò)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更加緊湊的零部件，耐磨耐腐蝕材料的替換，以及結(jié)合其它學(xué)科中的相關(guān)知識(shí)，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，目的是為了起重機(jī)能夠快速高效的運(yùn)行，從而節(jié)省大量的人力物力。
21世紀(jì)是一個(gè)科技迅速發(fā)展，充滿競(jìng)爭(zhēng)力的時(shí)代，伴隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，從事起重機(jī)研究行業(yè)的人員已經(jīng)根據(jù)不同行業(yè)的不同需求，制造出了品種繁多的起重機(jī)械和設(shè)備，無(wú)論是在建筑行業(yè)還是化工企業(yè)等等，它都扮演著非常重要的角色。研究資料表明：我國(guó)未來(lái)起重機(jī)的發(fā)展主要從以下幾個(gè)方面著手。1、對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其自動(dòng)化程度更高。2、更新零部件，提高整機(jī)性能。3、生產(chǎn)大噸位起重機(jī)。4、降低橋式起重機(jī)的制造成本，從而加速機(jī)械化發(fā)展的步伐。
1.2 橋式起重機(jī)的工作特點(diǎn)
橋式起重機(jī)的工作特點(diǎn)大致可以概括為以下幾個(gè)方面：
(1) 橋式起重機(jī)作為一種使用非常普遍的起重機(jī)械，因此，在吊運(yùn)貨物的過(guò)程中可能會(huì)遇到吊運(yùn)易燃易爆、形狀不規(guī)則的物品的情況，這樣以來(lái)，吊運(yùn)物品的過(guò)程就變得十分危險(xiǎn)。
(2) 橋式起重機(jī)的使用節(jié)省了大量的人力和物力，主要原因之一是它能夠承受較大的載荷，同時(shí)還能夠充分利用地面的空間資源，從而使其在上空的操作更加簡(jiǎn)便快捷，進(jìn)而節(jié)省了大量的人力、物力。
(3) 橋式起重機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)合其他相關(guān)專業(yè)的知識(shí)，在控制系統(tǒng)以及結(jié)構(gòu)上都進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使橋式起重機(jī)的自動(dòng)化程度更高。
(4) 作為常用起重機(jī)械的一種，尤其在高架橋建設(shè)以及工礦企業(yè)中，它的工作環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜，同時(shí)在作業(yè)的過(guò)程之中，需要工作人員之間相互協(xié)調(diào)配合，統(tǒng)一指揮，這就對(duì)工作人員具有很高的要求，要求自己能夠擁有獨(dú)立處置事件的能力。
1.3 橋式起重機(jī)的分類
技術(shù)的創(chuàng)新和學(xué)科的結(jié)合使橋式起重機(jī)有了很多種類，例如，根據(jù)工作環(huán)境以及工作需求，設(shè)計(jì)并制造出專用于海港碼頭的橋式起重機(jī)，總而言之，有使用的市場(chǎng)就有存在的價(jià)值。橋式起重機(jī)的分類簡(jiǎn)圖1所示:
圖1橋式起重機(jī)分類簡(jiǎn)圖
1.4 橋式起重機(jī)的總體設(shè)計(jì)參數(shù)
橋式起重機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)：它的起重量為10T,其跨度為16.5m,起升的最大高度為10m,起升的速度為8m/min,大車的運(yùn)行速度選擇為80m/min,小車的運(yùn)行速度選擇為45m/min,工作類型為中級(jí)。機(jī)構(gòu)運(yùn)行持續(xù)率為JC%=25，小車的重量為4T,起重機(jī)的總質(zhì)量為16.8T，選擇箱式結(jié)構(gòu)的橋架。
第2章 設(shè)計(jì)大車
2.1 確定大車傳動(dòng)方案
任何零件的裝配和機(jī)構(gòu)的選擇必須要符合結(jié)構(gòu)緊湊的原則，從而使其滿足設(shè)計(jì)要求，讓所設(shè)計(jì)的物品高效率的運(yùn)行。本次橋式起重機(jī)的跨度選擇為16.5m,因此可以選擇分別傳動(dòng)的傳動(dòng)方案。如圖2所示：
圖2大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案
1—電動(dòng)機(jī) 2—制動(dòng)器 3—高速浮動(dòng)軸 4—聯(lián)軸器 5—減速器 6—聯(lián)軸器
7—低速浮動(dòng)軸 8—聯(lián)軸器 9—車輪
2.2 輪壓計(jì)算及其強(qiáng)度校核
2.2.1 計(jì)算大車車輪輪壓
根據(jù)圖3可以計(jì)算出大車車輪的輪壓。
圖3 大車車輪輪壓計(jì)算圖
(1) 滿載時(shí)：
（2-1）
(2) 空載時(shí)
（2-2）
(3) 空載時(shí)
（2-3）
式中、為最大輪壓，為最小輪壓。主鉤和端梁的中心距。
載荷率：
由《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇車輪：已知工作類型為中級(jí)，大車運(yùn)行速度為80m/min，載荷率，故選用直徑為的車輪[1]。
2.2.2 驗(yàn)算輪壓強(qiáng)度
(1) 疲勞計(jì)算
輪壓的等效載荷：
式中，Φ2是輪壓進(jìn)行疲勞計(jì)算時(shí)的等效系數(shù)，查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》；得
（2-4）
（2-5）
查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知：當(dāng)時(shí)，.當(dāng)滿載最大輪壓,運(yùn)行速度為 時(shí)，[2]
計(jì)算疲勞接觸應(yīng)力如下：
（2-6）
，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，
對(duì)于車輪材料，當(dāng)時(shí)，
，因此疲勞強(qiáng)度足夠。
(2) 強(qiáng)度校核
（2-7）
—，—。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知
強(qiáng)度校核的接觸應(yīng)力：
（2-8）
接觸方式選擇為點(diǎn)接觸，車輪采用，查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知：時(shí)，。
由此可見(jiàn)
輪壓的穩(wěn)定與否是整個(gè)機(jī)構(gòu)能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵，它在起重機(jī)的參數(shù)中占有極其重要的地位，因此，根據(jù)以上的計(jì)算結(jié)果可以肯定所選車輪輪壓符合設(shè)計(jì)要求[3]。
2.3 計(jì)算其運(yùn)行阻力
摩擦總阻力距：
式中k為滾動(dòng)摩擦系數(shù)，μ為軸承摩擦系數(shù)，β為附加阻力摩擦系數(shù)。
查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知：；大車車輪軸承：，
，
當(dāng)滿載時(shí)：
（2-9）
=804 N·m
（2-10）
空載時(shí)：
（2-11）
上述式子中：
2.4 初選電動(dòng)機(jī)
(1) 當(dāng)機(jī)構(gòu)勻速運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)功率
（2-12）
式中， η—機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率
(2) 電動(dòng)機(jī)功率初選為
查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，電動(dòng)機(jī)功率增大系數(shù)為1.3，符合設(shè)計(jì)要求[4]。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》選用電動(dòng)機(jī)；，，
，，
(3) 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件
等效功率：
，查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》知;當(dāng)時(shí)， ，查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》估得[5]
2.5減速器的選擇
車輪的轉(zhuǎn)數(shù)為：
(2-13)
運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為：
(2-14)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》，選用兩臺(tái)減速器；，當(dāng)時(shí)，。故選用減速器的型號(hào)為：[6]。
2.6 對(duì)所選用的電動(dòng)機(jī)及減速器進(jìn)行驗(yàn)算
減速器實(shí)際運(yùn)行的速度為：
(2-15)
誤差為：
(2-16)
滿足設(shè)計(jì)要求。
實(shí)際所需的電動(dòng)機(jī)功率：
(符合設(shè)計(jì)要求)
2.7 驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間
(2-17)
式中，
（驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)）
空載時(shí)：
=
t (2-18)
t (2-19)
起動(dòng)時(shí)間在允許范圍內(nèi)。
2.8 起動(dòng)情況下驗(yàn)算減速器的實(shí)際功率
:
式中 (2-20)
由于是同一級(jí)傳動(dòng)，所以把帶入式中得到
（因此所選減速器合適）
2.9驗(yàn)算起動(dòng)不打劃的條件
(1) 當(dāng)所選用的兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)在空載的情況下同時(shí)運(yùn)行
(2-21)
式中 （主動(dòng)輪輪壓）
（從動(dòng)輪輪壓）
（粘著系數(shù))
(防止打滑的安全系數(shù))
(不打滑）
(2)
式中，主動(dòng)輪輪壓
從動(dòng)輪輪壓
(2-22)
,（不打滑）
(3)
n=nz
式中
計(jì)算可知：
n=
（不打滑）
2.10 緩沖器的選擇
(1)
(2-23)
(2) ，
式中： 為最小摩擦系
S為緩沖行程取
因此
(3) 緩沖器的緩沖容量
(2-24)
查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》；知一個(gè)緩沖器就能夠滿足設(shè)計(jì)要求，因此,選擇緩沖器彈簧，[7]
2.11 制動(dòng)器的選擇
空載時(shí)動(dòng)力矩為：:
(2-25)
其中
由于是兩套驅(qū)動(dòng)裝置，故選用兩臺(tái)的制動(dòng)器，查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》知制動(dòng)力矩，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該將制動(dòng)力矩調(diào)到以下，這樣可以有效避免在工作過(guò)程中出現(xiàn)打滑現(xiàn)象[8]。
2.12 選擇聯(lián)軸器
機(jī)構(gòu)高速軸上的計(jì)算扭矩：
(2-26)
(2-27)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》可知，等效系數(shù)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》電動(dòng)機(jī),軸端為圓柱形,,；同時(shí)應(yīng)選擇的減速器,高速軸的軸端為,,因此，可選擇型號(hào)為的聯(lián)軸器。
,, ；
由計(jì)算結(jié)果可知：高速軸上轉(zhuǎn)動(dòng)零件的飛輪矩與估算值相近，因此不必驗(yàn)算[9]。
2.13 對(duì)低速浮動(dòng)軸進(jìn)行驗(yàn)算
2.13.1 疲勞計(jì)算
等效力矩：
(2-28)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》可知：等效系數(shù)
扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：
(2-29)
許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：
(2-30)
，。 因?yàn)?，故低速浮?dòng)軸的疲勞強(qiáng)度滿足。
2.13.2 強(qiáng)度計(jì)算
(2-31)
查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知：動(dòng)力系數(shù)Ψ=2.5
扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： (2-32)
許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力： (2-33)
,強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。
第3章 設(shè)計(jì)起升小車
3.1 確定小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案
經(jīng)過(guò)比較之后，確定小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案如圖4所示。
圖4小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖
1—電機(jī) 2—制動(dòng)器 3—減速器 4—傳動(dòng)軸 5—聯(lián)軸器 6—角軸承箱 7—車輪
3.2 選擇車輪與軌道并驗(yàn)算其強(qiáng)度
(1) 選擇車輪
小車總重量為
最大輪壓為： (3-1)
最小輪壓為： (3-2)
載荷率： (3-3)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》可知：當(dāng)時(shí)，，本次設(shè)計(jì)的工作類型為中級(jí),由規(guī)定初選。
(2) 強(qiáng)度驗(yàn)算
(3-4)
車輪材料為
線接觸局部擠壓強(qiáng)度；
(3-5)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》可知：許用線接觸應(yīng)力常數(shù)。
點(diǎn)接觸局部擠壓強(qiáng)度：
查《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》可知：當(dāng)車輪轉(zhuǎn)速時(shí)，
(3-6)
查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知：許用點(diǎn)接觸應(yīng)力，直徑為的車輪適用，依次標(biāo)記為：
3.3運(yùn)行阻力計(jì)算
(3-7)
查《起重運(yùn)輸機(jī)械》可知：車輪輪緣與軌道的摩擦系數(shù)；滾動(dòng)摩擦系數(shù)；車輪軸承摩擦系數(shù)；軸承內(nèi)徑。為起重機(jī)小車的重量，為起重機(jī)的起重量[10]。
滿載時(shí)：
(3-8)
(3-9)
當(dāng)無(wú)載荷時(shí)：
式中為運(yùn)行阻力矩，為運(yùn)行摩擦阻力。
3.4選用電動(dòng)機(jī)
(3-10)
式中：
初選功率：
(3-11)
查《起重運(yùn)輸機(jī)械》可知：電動(dòng)機(jī)克服慣性的功率增大系數(shù)。查《起重機(jī)課程設(shè)計(jì)》可以選擇選擇電動(dòng)機(jī)，功率,轉(zhuǎn)速, 電機(jī)質(zhì)量，轉(zhuǎn)子飛輪矩。
3.5 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱條件
當(dāng)時(shí)，等效功率為：
(3-12)
查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知：工作系數(shù)；
（所選電動(dòng)機(jī)符合要求）
3.6 選擇減速器
車輪轉(zhuǎn)速為：
(3-13)
機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比：
(3-14)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》可知：選擇減速器型號(hào)為，傳動(dòng)比。
3.7 驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率
(3-15)
（適合） (3-16)
＜（適合）
式中
3.8驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間
(3-17)
；
平均起動(dòng)力矩
滿載時(shí)靜阻力矩：
(3-18)
空載時(shí)靜阻力矩：
(3-19)
對(duì)飛輪矩進(jìn)行估算：
機(jī)構(gòu)總飛輪矩：
滿載啟動(dòng)時(shí)間：
空載啟動(dòng)時(shí)間：
由此可知，啟動(dòng)時(shí)間在允許范圍內(nèi)。
3.9 在啟動(dòng)的條件下，對(duì)減速器的功率進(jìn)行校核
啟動(dòng)狀況減速器功率： (3-20)
綜合以上結(jié)論，此減速器能夠確保小車正常運(yùn)行。
3.10 驗(yàn)算起動(dòng)不打滑條件
空載時(shí)，
(3-21)
：
(3-22)
通過(guò)進(jìn)行計(jì)算，小車在空載情況下正常運(yùn)行，不會(huì)打滑。
3.11 選擇制動(dòng)器
查《起重機(jī)課程設(shè)計(jì)》可知，。由此可知它需要的制動(dòng)力矩為：
(3-23)
由計(jì)算結(jié)果可知：選用制動(dòng)器的型號(hào)為。
3.12 選擇高速軸聯(lián)軸器及制動(dòng)輪
(1) 高速軸上聯(lián)軸器的扭矩為
(3-24)
電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為：
，
，
查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知：電動(dòng)機(jī)軸端為圓柱形，并且,。減速器高速軸端也為圓柱形，且，故應(yīng)該選擇型號(hào)，主端,
從端，選擇聯(lián)軸器。
查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知：選擇的制動(dòng)輪，其飛輪矩為：
(2) 低速軸的扭矩
(3-25)
查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知：:低速軸端為圓柱形，浮動(dòng)軸裝聯(lián)軸器軸徑為，。且式齒式聯(lián)軸器符合要求，它的主動(dòng)端A型鍵槽。從動(dòng)端，[11]。
3.13 低速浮動(dòng)軸的校核計(jì)算
3.13.1 疲勞計(jì)算
等效扭矩：
(3-26)
扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：
(3-27)
許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：
(3-28)
，疲勞驗(yàn)算通過(guò)
3.13.2 強(qiáng)度計(jì)算
(3-29)
最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：
(3-30)
許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：
(3-31)
強(qiáng)度驗(yàn)算通過(guò)。浮動(dòng)軸直徑
3.14 鋼絲繩的選擇
根據(jù)橋式起重機(jī)的起重重量可以選擇倍率為4的滑輪，鋼絲繩的纏繞方式如圖5所示
圖5鋼絲繩纏繞方式
最大靜拉力：
鋼絲繩的選擇
，
其中，是使鋼絲繩斷裂時(shí)的應(yīng)力，是使鋼絲繩斷裂時(shí)的應(yīng)力總和，由于鋼絲繩的型號(hào)是，因此，折減系數(shù)，安全系數(shù)。
由此可知：選用鋼絲繩[12]。
3.15 滑輪、卷筒的計(jì)算
(1) 滑輪、卷筒最小直徑的確定
滑輪、卷筒的直徑應(yīng)滿足以下條件才可以使滑輪、滾筒符合設(shè)計(jì)要求。
由工作類型為中級(jí),,故
由此可以確定：
(2) 卷筒長(zhǎng)度和厚度的計(jì)算
式中，,最大起升高度，鋼絲繩安全圈數(shù)。
t為線槽間距 ?。?
卷筒直徑 ；
，；；。為當(dāng)?shù)蹉^滑輪組在上限位時(shí)，滑輪軸和卷筒軸之間的中心距。
卷筒長(zhǎng)度： ，取，
壁厚：
取
(3) 卷筒轉(zhuǎn)速
(3-32)
第4章 橋架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
4.1 確定橋架的主要尺寸
(1) 大車輪距
(4-1)
根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知應(yīng)取
：
(4-2)
根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知應(yīng)取
主梁高度，則腹板高度
(2) 主梁截面尺寸
腹板厚，上下蓋板厚
(4-3)
故取
(4-4)
所以取
(3) 作出如圖6和圖7所示
圖6 主梁支撐截面尺寸簡(jiǎn)圖 圖7主梁中間截面尺寸簡(jiǎn)圖
：
， 取
：
，取
(4-5)
對(duì)于主梁中部，小車鋼軌采用P18輕軌，加勁板間距：
(4-6)
查《起重機(jī)課程設(shè)計(jì)》可知：動(dòng)力系數(shù)，主梁對(duì)水平重心軸線的最小抗彎截面模數(shù)，鋼軌的許用應(yīng)力[13]。
4.2 主梁的計(jì)算
4.2.1計(jì)算載荷確定
查《起重機(jī)課程設(shè)計(jì)》可知：,故由橋架自重引起的均布載荷為：
(4-7)
分別驅(qū)動(dòng)：
實(shí)際總均布載荷：
查《起重機(jī)課程設(shè)計(jì)》可知：兩個(gè)小車車輪的實(shí)際輪壓值：
(4-8)
4.2.2主梁垂直最大彎矩
垂直最大彎矩：
(4-9)
假設(shè)司控室的重量，重心與支點(diǎn)的距離,代入公式得：
4.2.3主梁水平最大彎矩
(4-10)
(4-11)
(4-12)
由于 ；=100；；；因此可以計(jì)算出：
4.2.4主梁的強(qiáng)度驗(yàn)算
(4-13)
式中是中間截面對(duì)水平中心軸線的抗彎截面系數(shù)；是中間截面對(duì)水平中心軸線的抗彎截面系數(shù)。
查《起重機(jī)課程設(shè)計(jì)》可知：材料選用A3鋼，A3鋼的許用應(yīng)力
(合格)
：
(4-14)
(4-15)
為支撐截面受的最大剪應(yīng)力；是支撐截面對(duì)水平軸線的慣性矩；是支撐截面對(duì)水平軸線的靜矩。
許用剪應(yīng)力為：
（強(qiáng)度足夠）
4.2.5主梁的垂直剛度驗(yàn)算
滿載時(shí)，
(4-16)
其中：
因此：
允許的撓度：
因此：
4.2.6主梁的水平剛度驗(yàn)算
當(dāng)大車起動(dòng)時(shí)，主梁的水平最大撓度：
(4-17)
其中：
因此可知：
許用水平撓度：
故 []
計(jì)算可知：主梁受到的垂直剛度和水平剛度均符合設(shè)計(jì)要求。
4.3 端梁的計(jì)算
4.3.1端梁尺寸的確定
(1) 大車輪距
（?。?
端梁的高度：
（?。?
確定端梁的總長(zhǎng)度:
(2) 端梁的截面尺寸
上蓋板,
中部下蓋板
頭部下蓋板 其余的尺寸如圖8所示：
圖8端梁的截面尺寸
4.3.2計(jì)算載荷的確定
設(shè)，則端梁受的最大支反力為：
(4-18)
其中：
所以：
4.3.3 端梁垂直最大彎矩
端梁垂直最大彎矩為：
其中：
4.3.4端梁的水平最大彎矩
(1) 當(dāng)車輪受側(cè)向載荷時(shí)，
其中： ，
（p為車輪輪壓）
則：
(2) 小車起動(dòng)的情況端梁的最大水平彎矩
(4-19)
<
因此要對(duì)小車受側(cè)向載荷時(shí)，對(duì)端梁進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。
4.3.5端梁的強(qiáng)度驗(yàn)算
中間截面所受最大彎曲應(yīng)力為：
(4-20)
中間截面的剪應(yīng)力：
(4-21)
=2120 N/cm2
支承截面附近的彎矩：
=117699×14
=1647786Ncm
支承截面的彎曲應(yīng)力：
(4-22)
支承截面的剪應(yīng)力：
(4-23)
支承截面的合成應(yīng)力：
(4-24)
材料的許用應(yīng)力：
由于 ,端梁的強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。
第5章 端梁接頭的設(shè)計(jì)
5.1 端梁接頭的確定
采用M18的螺栓把下蓋板與連接板相連，采用M16的螺栓把角鋼與腹板和上蓋板連接[14]，分別如圖9和圖10所示。
圖9 下蓋板與連接板的連接 圖10 連接板和角鋼連接
5.1.1 腹板和下蓋板螺栓受力計(jì)算
(1) 腹板最底層所受的剪應(yīng)力最大，對(duì)其進(jìn)行計(jì)算可知，腹板最下面一排中
(5-1)
(2) ，計(jì)算可知
N剪= (5-2)
5.1.2 對(duì)腹板角鋼以及上蓋板的連接焊縫進(jìn)行受力計(jì)算
(1) 腹板角鋼連接焊縫同時(shí)受到拉引力和彎曲應(yīng)力[15]，其值分別為
(5-3)
=43100N
(2) 上蓋板角鋼連接焊縫的剪應(yīng)力為
(5-4)
5.2 計(jì)算螺栓和焊縫的強(qiáng)度
5.2.1 螺栓的強(qiáng)度校核
(1) 螺栓的許用抗剪承載力為
(5-5)
=103007.7N
(2) 螺栓的許用抗拉承載力
(5-6)
查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》得：
,(強(qiáng)度足夠）
5.2.2 焊縫的強(qiáng)度校核
(1) 彎矩M對(duì)腹板產(chǎn)生焊縫的最大剪應(yīng)力
(5-7)
(2) 由剪力產(chǎn)生的焊縫剪應(yīng)力
(5-8)
折算剪應(yīng)力：
查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》得：，焊縫的計(jì)算厚度。
(3) 對(duì)上角鋼的焊縫
(5-9)
由于，所以焊縫的強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。
結(jié)束語(yǔ)
四年的大學(xué)生涯轉(zhuǎn)眼即逝，我們即將走出大學(xué)校園融入社會(huì)，在這四年的大學(xué)生活中，通過(guò)課程實(shí)踐以及理論分析使我學(xué)到了很多與本專業(yè)相關(guān)的知識(shí)，收獲良多，但這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我收獲最多的一次。一方面對(duì)所學(xué)的理論知識(shí)系統(tǒng)的掌握并認(rèn)真分析計(jì)算，另一方面，了解該設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)外的前沿技術(shù)，從而增長(zhǎng)自己的見(jiàn)識(shí)并有自己獨(dú)到的見(jiàn)解。
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)起重機(jī)的認(rèn)識(shí)更深了，知道了它的結(jié)構(gòu)組成并了解了
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