10t雙梁吊鉤橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、核準(zhǔn)通過，歸檔資料。 未經(jīng)允許，請(qǐng)勿外傳!南陽理工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10t雙梁吊鉤橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作Design and Manufacture of Hoisting Mechanism for 10tDouble-girder Bridge Crane with Hook 總計(jì)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 頁 表 格： 1 個(gè)插 圖 ： 11 幅南陽理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10t雙梁吊鉤橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作Design and Manufacture of Hoisting Mechanism for 10tDouble-girder Bridge Crane

2、with Hook學(xué)院（系）：機(jī)械與汽車工程學(xué)院專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：104021020020指導(dǎo)教師（職稱）： （講師）評(píng)閱教師：完成日期：2012年5月南陽理工學(xué)院Nanyang In stitute of Tech no logy10t雙梁吊鉤橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作10t雙梁吊鉤橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作摘 要近幾年，隨著我國(guó)起重機(jī)行業(yè)的發(fā)展，起重機(jī)生產(chǎn)核心技術(shù)應(yīng)用與研發(fā) 成為業(yè)內(nèi)企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。因此，合理的起重機(jī)設(shè)計(jì)顯得尤為重要。本課題所涉及的是 10t雙梁吊鉤橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)， 主要是依據(jù)原始數(shù)據(jù)完成起升機(jī)構(gòu)所需的鋼 絲繩、滑輪組和卷筒的計(jì)算與

3、選擇， 根據(jù)使用要求進(jìn)行聯(lián)軸器和制動(dòng)器的型號(hào)選擇，由 所需的驅(qū)動(dòng)功率選擇合適的電動(dòng)機(jī)，確定總傳動(dòng)比進(jìn)行合理的二級(jí)減速器設(shè)計(jì)。在完成 設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)機(jī)構(gòu)部分零件的加工工藝進(jìn)行編制。本次設(shè)計(jì)的起升機(jī)構(gòu)性能穩(wěn)定， 具有良好的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞起重機(jī)；起升機(jī)構(gòu)；減速器Design and Manufacture of Hoisting Mechanism for 10tDouble-girder Bridge Crane with HookMechanical Design, Manufacturing and Automation Major Miao FeiAbstract: With the d

4、evelopment of crane industry in China, the application and research of crane producti on core tech no logy have bee n emphasized by more and more en terprises in rece nt years. Therefore, it is importa nt to desig n reas on able crane. This topic is related to the design on hoisting mechanism of 10t

5、 double-girder bridge crane with hook. The wire rope, pulley block and drum are calculated and desig ned based on the raw data of the hoisti ng mecha ni sm, the model of coupli ng and brake are chose n by the requireme nts of hoist ing mecha ni sm, and the appropriate motor is chose n by the driv in

6、g power; and the reas on able sec on dary reducer is calculated and desig ned by total velocity ratio. n the basis of accomplish ing the desig n, the process ing craft of some mecha nism parts are established. The hoisti ng mecha nism has stable performa nee. And it will have good prospect of develo

7、pme nt.Key words: crane; hoisti ng mecha ni sm; reducer目錄1引言 11.1國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì) 11.2本課題的研究背景與主要工作 12雙梁吊鉤橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)分析 22.1 起重機(jī)總體布置簡(jiǎn)圖 22.2起升機(jī)構(gòu)工作的原始數(shù)據(jù) 32.3起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析 32.4起升機(jī)構(gòu)主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 32.5起升機(jī)構(gòu)方案的選擇 33起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 43.1鋼絲繩的計(jì)算與選擇 43.2滑輪吊鉤的計(jì)算與選擇 53.2.1 滑輪的計(jì)算與選擇 53.2.2 吊鉤的選擇 53.3卷筒的計(jì)算與校核 63.3.1 卷筒的基本尺寸 63.3.2卷筒的強(qiáng)度校核 73.4電

8、動(dòng)機(jī)的選擇 83.4.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 83.4.2電動(dòng)機(jī)發(fā)熱及過載驗(yàn)算 93.5制動(dòng)器的選擇 93.6減速器的設(shè)計(jì) 93.6.1總傳動(dòng)比的確定和分配各級(jí)傳動(dòng)比 93.6.2機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 103.6.3齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 103.6.4 軸的設(shè)計(jì) 163.6.5 平鍵的選擇與校核 183.6.6軸承的組合設(shè)計(jì) 193.6.7減速器附件的選擇 203.7聯(lián)軸器的選擇 20610t雙梁吊鉤橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作4部分零部件加工工藝規(guī)程的編制 20結(jié)論 22參考文獻(xiàn) 23致謝 24210t雙梁吊鉤橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作1引言1.1國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代化大

9、規(guī)模生產(chǎn)的發(fā)展，起重機(jī)作為至關(guān)重要的工藝設(shè)備 或輔助機(jī)械，不僅在港口、車站、倉庫、料場(chǎng)、電站、高層建筑和工礦企業(yè)等生產(chǎn)領(lǐng) 域里被廣泛的應(yīng)用，而且在生活領(lǐng)域里的應(yīng)用范圍正逐步擴(kuò)大。起重機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中 占有重要的地位。起重機(jī)是取代了笨重的體力勞動(dòng)從而極大地提高工作效率，并達(dá)到安全生產(chǎn)的起 重運(yùn)輸設(shè)備。目前國(guó)外起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì)是：發(fā)展快，水平高。如國(guó)外起重機(jī)在集成電 路、微處理器、微型計(jì)算機(jī)及電子監(jiān)控技術(shù)等方面都有廣泛的應(yīng)用，一些節(jié)能新技術(shù) 得到了推廣，可靠性、安全性、舒適性、環(huán)保性能得到了高度重視，并向大型化和微 型化方向發(fā)展。在機(jī)構(gòu)方面進(jìn)一步開發(fā)新型傳動(dòng)零部件，以便簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)?！叭弦弧?起升機(jī)構(gòu)是

10、當(dāng)今世界輕、中級(jí)起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的主流，將電動(dòng)機(jī)、減速器和制動(dòng)器合 為一體，具有結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧美觀、拆裝方便、調(diào)整簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)、配套范圍大等 優(yōu)點(diǎn)，國(guó)外已廣泛應(yīng)用到各種起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)上。為了減輕自重，提高承載能力，改 善加工制造條件，增加產(chǎn)品成品率，零部件盡量采用以焊代鑄，如減速器殼體、卷 簡(jiǎn)、滑輪等都用焊接結(jié)構(gòu)。減速器齒輪都采用硬齒面，以減輕自重、減小體積、提高 承載能力、增加使用壽命。液壓推桿盤式制動(dòng)器的應(yīng)用范圍也越來越大。此外，各機(jī) 構(gòu)采用的電動(dòng)機(jī)都向高轉(zhuǎn)速發(fā)展，從而減小電機(jī)基座號(hào)，減輕重量與減小外形尺寸， 并可配用制動(dòng)力矩小的制動(dòng)器。借鑒國(guó)外起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì)，我國(guó)起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)是：大力

11、發(fā)展機(jī)電一體化產(chǎn) 品，實(shí)現(xiàn)裝載機(jī)工作狀態(tài)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制，實(shí)現(xiàn)平地機(jī)的激光導(dǎo)平自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn) 在有毒、有危險(xiǎn)環(huán)境下起重機(jī)作業(yè)的遙控，大力提高產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性和技術(shù)水 平，大力發(fā)展起重機(jī)品種，加強(qiáng)新技術(shù)的應(yīng)用，改善駕駛員的工作條件。1.2本課題的研究背景與主要工作橋式起重機(jī)是工礦業(yè)吊運(yùn)的重要設(shè)備，作為物料搬運(yùn)機(jī)械中的最主要的一種，在 各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作靈活、維修方便、起重量大和不占 用地面作業(yè)面積等優(yōu)點(diǎn)。起重范圍可以從幾噸到幾十噸甚至幾百噸。橋式起重機(jī)通過 垂直與水平的合成運(yùn)動(dòng)，可在軌道允許的范圍內(nèi)完成各種吊運(yùn)工作。在傳統(tǒng)的橋式起 重機(jī)設(shè)計(jì)過程中，人們更多的依靠經(jīng)驗(yàn)、

12、試湊、靜態(tài)定性分析和手工勞動(dòng)，導(dǎo)致設(shè)計(jì) 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，設(shè)計(jì)質(zhì)量差，費(fèi)用高，產(chǎn)品缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。因此研究橋式起重機(jī)的設(shè)計(jì)方法對(duì)于提高橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量具有重要的作用，此項(xiàng)目的研究具有 很好的應(yīng)用前景。在本設(shè)計(jì)中，針對(duì)雙梁吊鉤橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，分析機(jī)構(gòu)的工作原理 及工作條件等，深入理解起升機(jī)構(gòu)的各部件的工作參數(shù)。主要有電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器和聯(lián) 軸器的型號(hào)選擇，吊鉤、滑輪和卷筒的計(jì)算與選擇，減速器在起升機(jī)構(gòu)中發(fā)揮著重要 的作用，因此，減速器的設(shè)計(jì)是本文的重點(diǎn)，并且在后期對(duì)減速器進(jìn)行實(shí)物加工，確 保在實(shí)際中也能得到應(yīng)用。2雙梁吊鉤橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)分析2.1起重機(jī)總體裝配圖圖2-1起重機(jī)總

13、體裝配圖雙梁吊鉤橋式起重機(jī)是橋架在高架軌道上運(yùn)行的一種橋架型起重機(jī)，又稱天車。雙梁吊鉤橋式起重機(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)成一個(gè)矩形的工作范圍，如圖2-1所示，從而充分利用橋架下面的空間吊運(yùn)物料，不受地面設(shè)備的阻礙。橋式起重機(jī)一般由起重小車、橋架運(yùn)行機(jī)構(gòu)、橋架金屬結(jié)構(gòu)組成。起重小車包括有起升機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架三部分。起升機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、卷筒和滑輪組。電動(dòng)機(jī)通過減速器，帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，使鋼絲繩繞上卷筒210t雙梁吊鉤橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作或從卷筒放下，以升降重物。2.2起升機(jī)構(gòu)工作的原始數(shù)據(jù)起重量：Q=10t工作級(jí)

14、別：M6( JC%=25%起升高度：16m起升速度：13.3m/min2.3起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析1. 確定起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案；2. 參考相關(guān)資料和實(shí)際應(yīng)用的需求，選用最優(yōu)的傳動(dòng)方案；3. 依據(jù)需要和零部件的加工及裝配的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)使用合理的結(jié)構(gòu)；4. 根據(jù)所設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其相關(guān)參數(shù)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度、使用壽命的計(jì)算和校核；5. 根據(jù)總傳動(dòng)比設(shè)計(jì)減速器為二級(jí)斜齒輪減速器。2.4起升機(jī)構(gòu)主要設(shè)計(jì)內(nèi)容1. 鋼絲繩、滑輪組和卷筒的設(shè)計(jì)與選擇；2. 電動(dòng)機(jī)的選擇；3. 制動(dòng)器的選擇；4. 齒輪的設(shè)計(jì)；5. 軸的設(shè)計(jì)；6. 軸承的組合設(shè)計(jì)；7. 聯(lián)軸器的選擇；8. 鍵的選擇與校核；9. 減速器附件的選擇。2.5起升機(jī)構(gòu)

15、方案的選擇起升機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒、鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動(dòng)滑輪等部分組成。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)是起升機(jī)構(gòu)的主要驅(qū)動(dòng)方式。當(dāng)起重量在50t以下時(shí)，常見橋式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)配置方案如圖2-2所示。1-電動(dòng)機(jī)；2-聯(lián)軸器；3-傳動(dòng)軸；4-聯(lián)軸器；5-制動(dòng)器；6-減速器；7-卷筒；8-卷筒座；9-平衡滑輪；10-鋼絲繩；11-滑輪組；12-吊鉤圖2-2起升機(jī)構(gòu)配置方案常見的起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩卷繞如圖 2-3所示。圖2-3鋼絲繩卷繞示意圖3起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算3.1鋼絲繩的計(jì)算與選擇采用雙聯(lián)滑輪組，Q =101，取滑輪組倍率m =3;鋼絲繩所受最大拉力：maxPq(3-1)式中Pq最大起重載荷,-

16、20010 = 10200030其中,由起重機(jī)械表3-16查取Q G = 0.02 Q = 200 kg ；Z懸掛吊重的鋼絲繩分支數(shù)，z=2m=2 3=6 ；滑一一滑輪組效率，由表 3-11查取 滑=0.98 ；102000Smax17346 .9 N6 X 0.98所選鋼絲繩的直徑應(yīng)滿足：d _C . SmaxC 3-2)式中C選擇系數(shù)，C =0.104 mm / .、N ;d _ 0.104 丿17346 .9 = 13 .69 mm取鋼絲繩直徑d =14mm，捻向?yàn)榻换ツ?；選擇鋼絲繩的型號(hào)為：14 NAT 6 19 S IWR 1550 Z3.2滑輪吊鉤的計(jì)算與選擇3.2.1滑輪的計(jì)算與

17、選擇按鋼絲繩中心來計(jì)算滑輪的最小直徑：Dmin 二 hd( 3-3 )式中d 鋼絲繩直徑；h 與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，按照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表8-1-54查取有，對(duì)滑輪 皿=20,對(duì)卷筒h2=18;滑輪的最小直徑為 Dmin =2014 =280 mm ;取動(dòng)滑輪直徑(滑輪槽底直徑)D = 300 mm，平衡滑輪D平=0.6 0.8 D，取 D 平 二 0.8D 二 0.8 ： 450 二 360 mm。3.2.2 吊鉤的選擇采用短型吊鉤組 ，根據(jù)額定起 重量Q "0t和工作類型 M6來選擇直柄單鉤LM12-M 吊鉤材料為 DG203.3卷筒的計(jì)算與校核3.3.1卷筒的基本尺

18、寸1.卷筒直徑(槽底)Dmin =(h2 1)d =(18 _1) 14 =238 mm ；,p =16mm , H = 5.5 mm2.卷筒的計(jì)算直徑（按纏繞鋼絲繩的中心計(jì)算）=414 mm3.卷筒長(zhǎng)度L =2(L° L1 L(3-4)式中Lo卷筒上有螺旋槽部分長(zhǎng)L0 =max m+ Z1J(3-5)其中,Z1為固定鋼絲繩安全圈數(shù)，取Z1=2 ;得L012_3216 = 475mmL1L2,3.14 X 0.414無繩槽卷筒端部尺寸，L1固定鋼絲繩區(qū)段的長(zhǎng)度,二 32 mm ；L2 =3p = 316 =48 mm ；左右螺旋槽之間的距離;由表8-1-59選用標(biāo)準(zhǔn)直d =400 m

19、m , R = 7 .5 mm(3-6)其中,1為兩側(cè)滑輪繩槽中心線之間的距離,I = 270 mm ； hmin為當(dāng)?shù)蹉^滑輪位于最上部極限位置時(shí)，卷筒軸和滑輪軸之間的距離,hmin -1300 mm ；:.為繞上卷筒的鋼絲繩分支相對(duì)于垂直位置的允許偏角 =4 ；故計(jì)算得L光 = 270 -21300 tg 4= 88 mm ，取 L 光=100 mm ；故,L = 2(47532- 48)100= 1210 mm取 L = 1500 mm4.按經(jīng)驗(yàn)公式確定其壁厚=0.02 D (6 10 ) = 0.02400 (6 10 ) = 14 18 mm取=15 mm3.3.2卷筒的強(qiáng)度校核卷筒的

20、材料采用HT3Q抗壓強(qiáng)度為750 MPa，抗拉強(qiáng)度為250 MPa卷筒所受壓應(yīng)力Smax17259=7 1 .91MPa!壓p、l-；"b1 615750150 MPa5(3-7)(3-8)(3-9)式中k 對(duì)吊鉤起重機(jī)的安全系數(shù)，k =5； 二壓：上壓，滿足受壓強(qiáng)度要求。由于卷筒長(zhǎng)度L 3D，尚應(yīng)計(jì)算彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力圖3-1卷筒彎矩圖卷筒的最大彎矩產(chǎn)生在鋼絲繩位于卷筒中央時(shí),maxmaxmax= 172591500 -100= 12081.310 3 N mm2卷筒斷面系數(shù)44D D內(nèi)W = 0.1 一D(3-10)(3-11)400= 0.1 44-370400=17145973

21、.5 mm彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力(3-12)M21986900.拉 二 二二 8.1 MPa.拉W4505142其中！拉1二匚=竺二41 .7MPa6 6故卷筒的彎曲應(yīng)力強(qiáng)度足夠。卷筒轉(zhuǎn)速vm二 D 0一仝3_3 = 30.69 r / min3.140.414(3-13)3.4電動(dòng)機(jī)的選擇3.4.1電動(dòng)機(jī)的選擇起升機(jī)構(gòu)靜功率：PqV 102000 X1 3.3/、P靜25.4KW（ 3-14）60000 口 60000 X 0.89其中，起升機(jī)構(gòu)總效率(3-16)= 滑筒減=0.980.960.95 = 0.89（ 3-15）電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率：Pjc _K電P靜由起重機(jī)的工作級(jí)別M6，由表3-19

22、取K電=0.8Pjc 一 0.825.4 = 2°.32KW取 Pjc =22KW選定交流異步繞線式Y(jié)ZR 200 L型電動(dòng)機(jī)，工作制度S3 ,等效熱啟動(dòng)次數(shù)150 1 h，Jc = 25 %，同步轉(zhuǎn)速n ° =1000 r / m i n ， 額定轉(zhuǎn)速n 964 r / m i n ， 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量0.67 Kg m 2，飛輪轉(zhuǎn)矩GD 2 =2.86 Kg m2 ，軸端長(zhǎng)d =140 mm ，電動(dòng)機(jī)軸徑d =60 mm 。342電動(dòng)機(jī)發(fā)熱及過載驗(yàn)算1. 發(fā)熱驗(yàn)算等效功率：P效=rKP靜（3-17）取 r=0.88，K=0.75P效 = 0.750.882 5.4 = 16 .

23、76 KW :：: Pjc電動(dòng)機(jī)滿足不過熱條件。2. 過載驗(yàn)算：HP Q V2.1 X102000 X 1 3.3/cP 靜20 .8KW（ 3-18）扎Z60000 ”1.5 X1X60000 漢 0.89式中，H系數(shù)，繞線型異步電動(dòng)機(jī)取 H=2.1;z電動(dòng)機(jī)的臺(tái)數(shù)；基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩允許過載倍數(shù)。無過載符合要求。3.5制動(dòng)器的選擇物體下降時(shí)的扭矩T靜降：pq D 0102000 X 0.414/ c “、T 靜距0.89 = 223 .4N m（ 3-19）2 mi2X3X31.5制動(dòng)轉(zhuǎn)矩T制_1.5T靜降=524 N m（ 3-20）查取制動(dòng)器標(biāo)準(zhǔn)選擇制動(dòng)器型號(hào)為 YWZ-30

24、0/45主要參數(shù)：制動(dòng)輪直徑300 mm，額定轉(zhuǎn)矩630N m3.6減速器的設(shè)計(jì)減速器是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)或齒輪一蝸桿傳動(dòng)所組 成的獨(dú)立部件，常用在動(dòng)力機(jī)與工作機(jī)之間作為減速的傳動(dòng)裝置；在少數(shù)場(chǎng)合下也用 作增速的傳動(dòng)裝置，這時(shí)就稱為增速器。減速器由于結(jié)構(gòu)緊湊、效率較高、傳遞運(yùn)動(dòng) 準(zhǔn)確可靠、使用維護(hù)簡(jiǎn)單，并可成批生產(chǎn)，故在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用很廣。本設(shè)計(jì)中采用 的是展開式標(biāo)準(zhǔn)圓柱斜齒輪二級(jí)減速器。3.6.1總傳動(dòng)比的確定和分配各級(jí)傳動(dòng)比1. 總傳動(dòng)比的確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速:P靜25 .4nn0 - (n0 -n1 )= 750(1000- 964 ) = 958.4r/minpj2

25、2JC傳動(dòng)比：n958.4“i31 .23n 卷30.69取傳動(dòng)比i=31.52. 分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比按照浸油潤(rùn)滑條件考慮，取高速級(jí)傳動(dòng)比J =122，而i 4 "2i2 二.i /1.2 二.31 .5/1 .2 =5.123i1 = i / i2 =31 .5 / 5.123 = 6.1493.6.2機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算1. 各軸的輸出功率電動(dòng)機(jī)軸P . P0ed=22 KWI軸P = P1 0口 n2 = 4 漢 0.99 X 0.99 = 21 .56 KWU軸P P1 2 1.2 3 =21 .560.990.97 = 20.704 KW川軸P - - P3

26、2.3 . 2 = 20.7040.970.99 =19.882 KW卷筒軸PP4319 .8820.990.99 = 19.486 KW242. 各軸的轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)軸n 0 = 964 r /minI 軸=n° = 964 r / min軸n2 = n1 / h = 964 / 6.149 =156 . 77 r / min川軸n3=n2/i2 =156.77 /5.123 = 30 .6r / min卷筒軸n4 = n3 = 30 .6r / min3. 各軸的轉(zhuǎn)矩(3-21 )(3-22 )，所以有(3-23)電動(dòng)機(jī)軸T0 = 9550 P0 / nm = 955022 / 96

27、4 = 217 .95 N mI軸T 二 95501P1/n1= 955021 .56 / 964 =213 .59N mu軸T2 =9550P2/n2= 955020.704/ 156 .77 =1261 .236N.m川軸T3 =9550P3/n3= 955019 .882/ 30 .6= 6081.42 N .m卷筒軸T4 =9550P4/n4= 955019.486/ 30 .6= 6081.42 Nm363 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1. 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（1）選擇齒輪材料、熱處理、齒面硬度、精度等級(jí)及齒數(shù)齒輪選用8級(jí)精度；因傳動(dòng)功率較大，選用硬齒面齒輪傳動(dòng)。參考 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表13-1，小齒輪

28、：40Cr （表面淬火），硬度為 50HRC大齒輪：40Cr （表面淬火），硬度為 50HRC為增加傳動(dòng)的平穩(wěn)性，選Z1 =18， Z2二iZ1 = 6.14918 = 110.682，取Z2=111，在誤差范圍內(nèi)因選用閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，故按斜齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)， 然后校核其齒面接觸 疲勞強(qiáng)度。（2）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)1）2）3）設(shè)計(jì)公式為m初選螺旋角B =12°初選載荷系數(shù)K t =1.3小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩匚=213590nt3cos212 KT 1Y Y - cos |.：'N mm''d zYFa Y-1Fa Sa(3-24)4） 選取齒寬系數(shù)d 取

29、d =15）齒數(shù)比- z2 /z1 =111 /18 =6.1676）端面重合度；：.1 二1.88 -3.2(z31)cosz41=1 .88 -3.2(241+) x cos 12= 1 .683123(3-25)7）縱向重合度；:=0.318 d z tan 一： =0.318118 tan 12=0.9738）重合度系數(shù)Y .E-0.750.75Y 0.250.25=0.7081 .6379）螺旋角系數(shù)丫-：=0.910)當(dāng)量齒數(shù)Zv1Zv2Zv1=z1 cos 3 1 =18cos3 12=19.234(3-26)(3-27)(3-28)11)齒形系數(shù)YFa1YFa12)應(yīng)力修正系數(shù)

30、YSa 113)14)15)Z v2=z 2 cos 3 一 - 111 cos 3 12=112 . 2YFa1Ysa2=2 .838YFa2=2.171Ysa1 =1 .542Ysa2 =1.799齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限匚Flim1、匚F接觸應(yīng)力循環(huán)次數(shù)lim 2' F lim 1N1N 60 n1 1二 680 MPajLh 二N260964彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)Yn1Yn2由圖 13-8 查得，Yn1 = 1 , Yn 2 =116）彎曲疲勞安全系數(shù)Sf =117）計(jì)算許用彎曲應(yīng)力，二 F lim 2=680 MPa12830015 = 4.1610 994.16108= 6.7

31、5106.167(3-29)(3-30)18)Fa 1 Sa 1Fa 1Sa 1F 119)計(jì)算模數(shù)_Sf_1.4Y-F lim 2 T N 2680 1二 F1 匚 F2Sf1 .4:-F lim 1丫 N 1680: 1YFa 2Ysa2!F2 12 .8381 .5420.00901485 .6ntnt3 2KT1Y Y 1 cos 3 : - 電 z：YFaMPa.485 .6MPa 485 .6 MPaFa 2Sa 2I* 1Ysa(3-31)2.1711.7990.00804485 .63021 .32135900.7080.9 cos 1221 18X 0 .00901=2.29

32、120）計(jì)算圓周速度vt(3-32)7：m nt z1n13.14 2.29118964v tm/s=2.13m/s601000 cos I， 60 1000cos 1221）確定載荷系數(shù)由表13-5查得，使用系數(shù)Ka =1由圖13-13查得，動(dòng)載荷系數(shù)k v = 1由；- ；J ； 一 - 1.637 - 0.973 -2.61由表13-14查得，齒間載荷分配系數(shù)K =1.38。由圖13-15，齒向載荷分配系數(shù)K ?=1.22k aKv k：K _ = 111 .381.2 = 1 .708(3-33)22）修正法向模數(shù)mmnM .7082.2913 1.3mm = 2 .497 mm(3-

33、34)取mn = 3mm（3）確定齒輪傳動(dòng)主要參數(shù)和計(jì)算1）中心距aaim n (zi - Z2 )3(18 - 111 )mm = 197 .822 mm2 cos 12(3-35)圓整中心距，取a = 200 mm2）確定螺旋角B:=arccos叫（Z1 * Z2）2日1=arccos3(18 111 )14 .6472 200(3-36)3）分度圓直徑d 1、d 2m n z13X18d t = =mm = 58 .814 mmcos B cos 14 . 647 °(3-37)4）齒寬6、b2m n z23X111d 2 = =mm = 341 .185 mmcos 0 co

34、s 14 . 647 °b = d d1 =158 .814 mm =58.814 mm(3-38)取 b 2 = 60 mm , g = 70 mm（4）校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核公式為(2KT 1 u ±1-H =Z 日 Z eZ 一 Z 一：3上【二】HV b2d1 u(3-39)1）選取彈性系數(shù)Z由表13-6選Z=189 .8 .一 MPa2）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH由表 13-7 選 Zh =2.453) 重合度系數(shù)z .IfZ . -1- 1 /1 .637= 0.7614) 螺旋角系數(shù)“(3-40)Z ：二. cos ： =0.989(3-41)5）齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度

35、H lim 2-H lim 1二 680 MPa-H lim 2二 550 MPa6）接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)Z N 1、Z N 2由圖 13-8 查得，Zni=i.i,Zn2=i7）接觸疲勞安全系數(shù)其失效概率為1%接觸疲勞安全系數(shù)Sh min 8）計(jì)算許用接觸應(yīng)力匚丿 H lim 1 Z N 1”H 1 S 口H min680 1.1二MPa - 748 MPa1(3-42)SH5501MPa - 550 MPa1二 H2min,1415.5 ： = 1150 MP a(3-43)9）校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度,2 X1.737 X12612305.123 +1Th =2.45189 .80.770.

36、99，2MPa =1709 .7MPa :二 F180 X97.9595.123齒面接觸疲勞強(qiáng)度足夠。（5）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑大于160mm而又小于500mm故以選用腹板式為 宜。如圖3-2所示。.143圖3-2高速級(jí)大齒輪的結(jié)構(gòu)2. 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中，低速級(jí)齒輪同高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)步驟方法相同，齒輪精度等級(jí)選為8級(jí)，采用硬齒面齒輪傳動(dòng)，大小齒輪的硬度均為50HRC表面淬火處理。其參數(shù)如下：Z3 = 24， Z4 =123 ; mn =4mm ;螺旋角 =11.478 ;中心距 a 2 = 300 mm .d 3 = 97.959 mm ， d 4 = 502 .04

37、 mm ; b4 =100 mm ， b3 =110 mm。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑大于160mm而又小于500mm故以選用腹板式為宜。如圖3-3所示。其他有關(guān)尺寸見大齒輪零件圖。40 .205圖3-3低速級(jí)大齒輪的結(jié)構(gòu)364 軸的設(shè)計(jì)軸是組成機(jī)器的重要零件之一。 通常，對(duì)于一般用途的軸，設(shè)計(jì)時(shí)只考慮強(qiáng)度和結(jié) 構(gòu)方面的要求；對(duì)要求較高回轉(zhuǎn)精度的軸（如機(jī)床主軸等），還應(yīng)滿足剛度要求；而高 速轉(zhuǎn)動(dòng)的軸，除上述要求外，還需進(jìn)行震動(dòng)穩(wěn)定性的計(jì)算。在本畢業(yè)設(shè)計(jì)中，減速器中 的三根軸只需滿足強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)方面的要求即可，同樣，卷筒軸也只需滿足強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)方面的要求即可。1. 初估軸的直徑對(duì)減速器中

38、間軸估算直徑A值取107118，按公式得:°7d i = Amin11820 .704 mm156 .77.5 60 .1 mm(3-44)考慮到軸上鍵槽削弱，軸徑需增大 3%-5%故取dm, =65 mmnr *£LT三 a u -0_一i=：n圖3-4中間軸的結(jié)構(gòu)2. 確定四種軸的結(jié)構(gòu)與主要尺寸(1) 高速軸的設(shè)計(jì)高速軸的結(jié)構(gòu)與主要尺寸如圖3-5所示;(2) 中間軸的設(shè)計(jì)中間軸的結(jié)構(gòu)與主要尺寸如圖3-4所示;(3) 低速軸的設(shè)計(jì)低速軸的結(jié)構(gòu)與主要尺寸如圖3-6所示;(4) 卷筒軸的設(shè)計(jì)卷筒軸的結(jié)構(gòu)與主要尺寸如圖3-7所示。 17-IbC圖3-5高速軸的結(jié)構(gòu)圖3-6低速軸

39、的結(jié)構(gòu)365 平鍵的選擇與校核軸于傳動(dòng)零件(如齒輪、帶輪等)的輪轂之間的聯(lián)接為軸轂聯(lián)接，其功能是實(shí)現(xiàn)軸 上零件的周向固定并傳遞轉(zhuǎn)矩，有些還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或移動(dòng)。軸轂的聯(lián) 接形式有很多，有鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接、過盈聯(lián)接、成型聯(lián)接及彈性環(huán)聯(lián)接。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)中，采用的是鍵聯(lián)接。鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，工作可 靠，所以，鍵連接是應(yīng)用最廣泛的一種軸轂聯(lián)接。在設(shè)計(jì)中，根據(jù)使用要求及軸于輪 轂的尺寸，選擇鍵的類型和尺寸，然后校核聯(lián)接的強(qiáng)度。鍵聯(lián)接按鍵的形狀可分為平 鍵聯(lián)接、半圓鍵聯(lián)接、楔鍵聯(lián)接和切向聯(lián)接等幾種類型。本畢業(yè)設(shè)計(jì)中采用的是A型平鍵聯(lián)接，它在軸上的軸向固定好。1. 高速軸

40、上齒輪和軸聯(lián)接平鍵的選擇與校核(1)平鍵類型和尺寸選擇選擇A型平鍵，根據(jù)軸直徑d=30mn和轂輪寬度為48mm由表17-6查得鍵的截面尺寸為 b=14mm h=9mm L=38mm , =3.8mm ，t=5.5mm。(2)校核其強(qiáng)度已知軸的轉(zhuǎn)矩T=50933Nmm查表17-7，取許用應(yīng)力t J - ioo120 n / mm 2K=h/2=9/2=4.5m m, L=38-14=24mm由式17-13可得二 p =2T/dkL = 250933 / 304.524 = 31 .44 N / mm 2 < 卜 pl ( 3-45)故擠壓強(qiáng)度足夠。2. 中間軸上齒輪和軸之間聯(lián)接平鍵的選擇與

41、校核選擇A型平鍵，鍵的截面尺寸為 b=18mm h=11mm L=52mm J =4.4mm , t=7mm 同上計(jì)算知擠壓強(qiáng)度足夠。3. 低速軸上裝聯(lián)軸器段和軸之間平鍵的選擇與校核選擇A型平鍵，鍵的截面尺寸為 b=14mm h=9mm L=72mm J =5.5mm , t=3.8mmo擠壓強(qiáng)度足夠。3.6.6 軸承的組合設(shè)計(jì)軸承是用來支撐軸或軸上回轉(zhuǎn)零件的部件，根據(jù)工作的性質(zhì)的不同，可分為滾動(dòng) 軸承和滑動(dòng)軸承兩大類。滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件，它依靠主要元件間 的滾動(dòng)接觸來支撐轉(zhuǎn)動(dòng)零件。于滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承具有摩擦阻力小、啟動(dòng)靈 敏、效率高、潤(rùn)滑簡(jiǎn)便、易于互換等優(yōu)點(diǎn)。在本畢業(yè)設(shè)

42、計(jì)中，采用的是滾動(dòng)軸承中的 深溝球軸承。高速軸選用的軸承型號(hào)為 6409,中間軸上選用6413,低速軸上選用6220 和6317o中間軸要保證軸承順利工作，除了正確選擇軸承的類型和尺寸外，還必須合 理地進(jìn)行軸承部件的組合設(shè)計(jì)，即要正確解決軸承的布置、固定、調(diào)整、配合、預(yù) 緊、潤(rùn)滑及拆裝等問題。1. 軸承的支承結(jié)構(gòu)形式和軸系的軸向固定該軸的支承跨距較小，常采用兩端固定支承，軸承內(nèi)圈在軸上可采用軸肩或套筒 左軸向定位，軸承外圈用軸承蓋作軸向固定。由于軸的熱伸長(zhǎng)量在軸承蓋與外圈端面 之間留有熱補(bǔ)償間隙，C=0.20.4mm用調(diào)整墊片調(diào)節(jié)補(bǔ)償。2. 軸承蓋的設(shè)計(jì)軸承蓋的作用是固定軸承，承受軸向載荷，密

43、封軸承座孔，調(diào)整軸系位置和軸承 間隙。類型有凸緣式和嵌入式兩種，本設(shè)計(jì)采用嵌入式。嵌入式軸承蓋不需要用螺釘 固定在箱體上。3. 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑本設(shè)計(jì)中軸承采用油潤(rùn)滑。小齒輪布置在軸承旁邊，直徑小于軸承座孔直徑，為 防止嚙合式所擠出的熱油大量沖向軸承內(nèi)部，增加軸承的阻力，應(yīng)在小齒輪與軸承之 間裝設(shè)擋油盤。4. 軸承外伸端的密圭寸在減速器輸入軸和輸出軸的外伸端，應(yīng)在軸承蓋的軸孔內(nèi)設(shè)置密封元件，密封裝 置分為接觸式密封和非接觸式密封。本設(shè)計(jì)采用接觸式唇形密封圈密封，它利用密封 圈唇形結(jié)構(gòu)部分的彈性和彈簧圈的箍緊作用實(shí)現(xiàn)密封。3.6.7 減速器附件的選擇為了使減速器具備較完善的性能，需在減速器箱體上設(shè)

44、置某些裝置或零件，它們 包括：視孔和視孔蓋、通氣器、油標(biāo)、放油孔和放油螺塞、定位銷、啟蓋螺釘、吊邊 裝置。1. 為了便于檢查箱體內(nèi)的箱蓋，頂部設(shè)有視孔，為了防止?jié)櫥惋w濺出來和污油物 進(jìn)入箱體內(nèi)，在視孔上應(yīng)加設(shè)視孔蓋。2. 減速器工作時(shí)箱體內(nèi)溫度升高，氣體膨脹，箱體氣壓增大，應(yīng)在視孔蓋上設(shè)置 通氣孔，使箱體內(nèi)的熱膨脹氣體自由逸出，保持箱體內(nèi)壓力正常，從而保證箱體的密 封性。3. 為了檢查箱體內(nèi)油面高度，保證零件的潤(rùn)滑，在零件上便于觀察，油面穩(wěn)定的 部位設(shè)置油標(biāo)。4. 為了便于排出油污，在減速器箱體底部設(shè)有放油孔，并因放油螺塞和密封墊圈 將其堵住。5. 為了保證每次拆裝箱蓋式仍保持軸承座孔的安裝

45、精度，在箱蓋與箱座的連接凸 緣上配裝兩個(gè)定位銷。6. 為了便于拆卸箱蓋，在箱蓋凸緣上設(shè)置 12個(gè)啟蓋螺釘。7. 為了方便搬運(yùn)和拆卸箱蓋，在箱蓋上裝有吊環(huán)螺釘，為了便于搬運(yùn)箱座或整個(gè) 減速器，在箱座兩端連接凸緣出鑄出吊鉤。3.7聯(lián)軸器的選擇根據(jù)電動(dòng)機(jī)軸與浮動(dòng)軸的軸徑選擇 GH CLZ4型鼓形齒式聯(lián)軸器；根據(jù)傳動(dòng)軸與減速器輸入軸的軸徑選擇 ZLL3帶制動(dòng)輪彈性柱銷齒式聯(lián)軸器。4部分零部件加工工藝規(guī)程的編制卷筒軸是起升機(jī)構(gòu)的一部分，其加工簡(jiǎn)圖如圖 4-1所示：I?圖4-1卷筒軸卷筒軸加工工藝過程如表4-1所示。表4-1軸加工工藝過程序號(hào)工序工序內(nèi)容1下料0 90 x 1720mm2粗車夾右端，車端面

46、，見平即可鉆中心孔0 3.5mm3粗車粗車外圓，長(zhǎng)度165mm留加工余量2mm4粗車粗車外圓，長(zhǎng)度 28mm留加工余量2mm5精車精車長(zhǎng)度為28mm和137mm直徑達(dá)到要求6粗車夾左端，車端面，見平即可鉆中心孔0 3.5mm7粗車粗車外圓，留加工余量 1mm8粗車粗車各階梯軸段，留加工余量0.5mm9精車精車各階梯軸段至要求10車車槽至尺寸要求11車車螺紋至要求12銃銃鍵槽至尺寸要求13檢驗(yàn)結(jié)論本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是雙梁吊鉤橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。主要是根據(jù)使 用要求完成起升機(jī)構(gòu)所需的鋼絲繩、滑輪組、吊鉤和卷筒計(jì)算與選擇，由所需的驅(qū)動(dòng) 功率確定以及選擇合適的電動(dòng)機(jī)；為了應(yīng)用方便并減小總體尺寸采用了交流異步線繞 式Y(jié)ZR系列電動(dòng)機(jī)。依據(jù)起升機(jī)構(gòu)的總傳