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[15]張質(zhì)文，虞和謙，王金諾，等. 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 1980. 指導(dǎo)教師1簽字： 年 月 日 指導(dǎo)教師2簽字： 年 月 日 學(xué) 生 簽 字： 年 月 日 系負(fù)責(zé)人章： 年 月 日 III 摘 要 起重機(jī)械是一種以間歇作業(yè)方式對(duì)物料進(jìn)行起升、下降和水平移動(dòng)的搬運(yùn)機(jī)械。起重機(jī)械的作業(yè)通常帶有重復(fù)循環(huán)的性質(zhì)，一個(gè)完整的作業(yè)循環(huán)一般包括取物、起升、平移、下降、卸載等環(huán)節(jié)。經(jīng)常起動(dòng)、制動(dòng)、正反向運(yùn)動(dòng)是起重機(jī)械的基本特點(diǎn)。橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)是由減速器、電動(dòng)機(jī)、車輪組、制動(dòng)器、傳動(dòng)軸以及其他附件所組成。 本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先，通過(guò)對(duì)橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及原理進(jìn)行分析，在此分析基礎(chǔ)上提出了總體結(jié)構(gòu)方案；接著，對(duì)主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算選擇；然后，對(duì)各主要零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)與校核；最后，通過(guò)AutoCAD制圖軟件繪制了橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)裝配圖及主要零部件圖。 通過(guò)本次設(shè)計(jì)，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)，如：機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、公差與互換性理論、機(jī)械制圖等；掌握了普通機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法并能夠熟練使用AutoCAD制圖軟件，對(duì)今后的工作于生活具有極大意義。 關(guān)鍵詞：橋式起重機(jī)，小車，運(yùn)行機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì) Abstract Vermicelli dough mixing machine in food processing to modulation of the extremely high viscosity of the vermicelli dough, structure type and vertical eggbeater similar, just drive device is simple to use. Mainly by the mixer, mixing vessel, transmission device, frame, container turnover mechanism etc. This design mainly aims at the vermicelli dough mixer design. First of all, through the vermicelli dough mixing machine structure and principle analysis, this analysis is proposed based on the overall structure of the program; then, the main technical parameters were calculated to select; then, of the main parts were designed and checked. Finally, through the AutoCAD drawing software drawn pasta dough mixing machine assembly and major parts of the map. Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing; master the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software, for the future work in life is of great significance. Key words: noodles, dough mixing machine, mixer, worm 目 錄 摘 要 I Abstract II 第一章 緒 論 1 1.1選題背景及意義 1 1.2橋式起重機(jī)的研究現(xiàn)狀 1 1.3橋式起重機(jī)的介紹 2 1.3.1橋式起重機(jī)的分類 2 1.3.2橋式起重機(jī)的組成和特點(diǎn) 5 1.3.3橋式起重機(jī)小車 5 第二章 設(shè)計(jì)方案 9 2.1設(shè)計(jì)要求 9 2.2小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì) 10 2.2.1帶有開式齒輪傳動(dòng)的方案 10 2.2.2全為閉式齒輪的傳動(dòng)方案 10 2.2.3最終方案確定 12 第三章 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 14 3.1車輪、軌道選擇與校核 14 3.1.1 疲勞計(jì)算 14 3.1.2 強(qiáng)度校合 15 3.1.3運(yùn)行阻力的計(jì)算 16 3.2 電動(dòng)機(jī)的選用 16 3.2.1 電動(dòng)機(jī)選用 16 3.2.2 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件 17 3.3 減速器的計(jì)算與設(shè)計(jì) 17 3.3.1 減速器設(shè)計(jì) 17 3.3.2 減速器各軸的傳遞功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩 18 3.3.3 高速級(jí)齒輪的計(jì)算 19 3.3.4 中速級(jí)齒輪的計(jì)算 23 3.3.5 低速級(jí)齒輪的計(jì)算 28 3.3.6 齒輪的結(jié)構(gòu)形式 32 3.3.7 減速器箱體及其附件 32 3.3.8減速器附件設(shè)計(jì) 33 3.4校核計(jì)算 34 3.4.1運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率 34 3.4.2驗(yàn)算起動(dòng)條件 34 3.4.3按起動(dòng)工況校核減速器功率 35 3.4.4起動(dòng)不打滑條件 36 3.5 制動(dòng)輪的設(shè)計(jì) 36 3.6 聯(lián)軸器及制動(dòng)器選擇 37 3.6.1高速軸聯(lián)軸器及制動(dòng)器 37 3.6.2低速軸聯(lián)軸器的選用 38 3.7 驗(yàn)算低速浮動(dòng)軸強(qiáng)度 38 3.7.1 疲勞驗(yàn)算 38 3.7.2 靜強(qiáng)度計(jì)算 39 第四章 小車車架的設(shè)計(jì) 41 4.1小車架結(jié)構(gòu)及型式選擇 41 4.2 箱形梁的校核 42 4.2.1 橫梁的強(qiáng)度計(jì)算 42 4.2.2 縱梁的扭轉(zhuǎn)計(jì)算 44 結(jié) 論 46 參考文獻(xiàn) 47 致 謝 48 附錄： 49 58 第一章 緒 論 1.1選題背景及意義 起重機(jī)械用來(lái)對(duì)物料作起重、運(yùn)輸、裝卸和安裝等作業(yè)的機(jī)械設(shè)備，它可以完成靠人力無(wú)法完成的物料搬運(yùn)工作，減輕人們的體力勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，在工廠、礦山、車站、港口、建筑工地、倉(cāng)庫(kù)、水電站等多個(gè)領(lǐng)域部門中得到了廣泛的使用，隨著生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大，特別是現(xiàn)代化、專業(yè)化的要求，各種專門用途的起重機(jī)相繼產(chǎn)生，在許多重要的部門中，它不僅是生產(chǎn)過(guò)程中的輔助機(jī)械，而且已成為生產(chǎn)流水作業(yè)線上不可缺少的重要機(jī)械設(shè)備，它的發(fā)展對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)起著積極的促進(jìn)作用。起重機(jī)械是起升，搬運(yùn)物料及產(chǎn)品的機(jī)械工具。起重機(jī)械對(duì)于提高工程機(jī)械各生產(chǎn)部門的機(jī)械化，縮短生產(chǎn)周期和降低生產(chǎn)成本，起著非常重要的作用 在高層建筑、冶金、華工及電站等的建設(shè)施工中，需要吊裝和搬運(yùn)的工程量日益增多，其中不少組合件的吊裝和搬運(yùn)重量達(dá)幾百噸。因此必須選用一些大型起重機(jī)進(jìn)行吊裝工作。通常采用的大型起重機(jī)有龍門起重機(jī)、門座式起重機(jī)、塔式起重機(jī)、履帶起重機(jī)、輪式起重機(jī)以及在廠房?jī)?nèi)裝置的橋式起重機(jī)等。 在道路，橋梁和水利電力等建設(shè)施工中，起重機(jī)的使用范圍更是極為廣泛。無(wú)論是裝卸設(shè)備器材，吊裝廠房構(gòu)件，安裝電站設(shè)備，吊運(yùn)澆注混凝土、模板，開挖廢渣及其他建筑材料等，均須使用起重機(jī)械。尤其是水電工程施工，不但工程規(guī)模浩大，而且地理?xiàng)l件特殊，施工季節(jié)性強(qiáng)、工程本身又很復(fù)雜，需要吊裝搬運(yùn)的設(shè)備、建筑材料量大品種多，所需要的起重機(jī)數(shù)量和種類就更多。在電站廠房及水工建筑物上也安裝各種類型的起重機(jī)，供檢修機(jī)組、起閉雜們及起吊攔污柵之用。 在這些起重機(jī)中，橋式起重機(jī)是生產(chǎn)批量最大，材料消耗最多的一種。由于這種起重機(jī)行駛在高空，作業(yè)范圍能掃過(guò)整個(gè)廠房的建筑面積，因而受到用戶的歡迎，得到很大的發(fā)展。 1.2橋式起重機(jī)的研究現(xiàn)狀 目前，在工程起重機(jī)械領(lǐng)域，歐洲、美國(guó)和日本處于領(lǐng)先地位。歐洲作為工程起重機(jī)的發(fā)源地，輪式起重機(jī)生產(chǎn)技術(shù)水平最高。該地區(qū)的工程起重機(jī)械業(yè)主要生產(chǎn)全地面起重機(jī)、履帶式起重機(jī)和緊湊型輪胎起重機(jī)，也生產(chǎn)少量汽車起重機(jī)。其中，全路面起重機(jī)、履帶起重機(jī)以中大噸位為主；緊湊型輪胎起重機(jī)則以小噸位為主；汽車起重機(jī)一般為通用底盤組裝全地面上車，即以改裝為主。其產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)、性能高、可靠性高，產(chǎn)品銷往全球。 美國(guó)工程起重機(jī)行業(yè)的技術(shù)水平相對(duì)落后于歐洲。不過(guò)近年來(lái)，美國(guó)工程起重機(jī)械業(yè)通過(guò)收購(gòu)和合并手段，得以蓬勃發(fā)展。目前該地區(qū)主要生產(chǎn)輪胎起重機(jī)、履帶式起重機(jī)、全路面起重機(jī)和汽車起重機(jī)。主要生產(chǎn)企業(yè)為馬尼托瓦克公司，特點(diǎn)是技術(shù)較先進(jìn)、性能較高、可靠性能高，其中汽車底盤技術(shù)和全路面技術(shù)領(lǐng)先于歐洲，產(chǎn)品主要銷往美洲地區(qū)和亞太地區(qū)。 日本作為二戰(zhàn)后崛起的經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)，輪式起重機(jī)開發(fā)生產(chǎn)雖然起步較晚（起步于20世紀(jì)70年代），但是發(fā)展速度很快，很受亞太市場(chǎng)歡迎。此外，日本還通過(guò)收購(gòu)手段更新生產(chǎn)技術(shù)。如日本多田野通過(guò)收購(gòu)德國(guó)法恩底盤公司，發(fā)展全路面技術(shù)。日本工程起重機(jī)械業(yè)主要生產(chǎn)汽車起重機(jī)、履帶起重機(jī)、越野輪胎起重機(jī)和全路面起重機(jī)。其中，越野輪胎起重機(jī)的產(chǎn)量最大，汽車起重機(jī)的產(chǎn)量次之，呈減少趨勢(shì)，全路面起重機(jī)的產(chǎn)量最少，呈上升趨勢(shì)。主要生產(chǎn)企業(yè)包括多田野、加藤、神鋼、日立和小松等。產(chǎn)品特點(diǎn)是技術(shù)水平和性能較高，但可靠性落后于歐美。 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的加快，生產(chǎn)和生活各個(gè)領(lǐng)域的建設(shè)規(guī)模的逐年擴(kuò)大，也促進(jìn)了施工機(jī)械化程度的迅速提高。先進(jìn)的施工機(jī)械已成為加快施工速度，保證工程質(zhì)量和降低成本的物質(zhì)保證。起重機(jī)行業(yè)也因此得到了很大的發(fā)展。為促進(jìn)社會(huì)主義建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，充分發(fā)揮其中運(yùn)輸機(jī)械的作用是具有重要意義的。 1.3橋式起重機(jī)的介紹 1.3.1橋式起重機(jī)的分類 （1）通用橋式起重機(jī) 通用橋式起重機(jī)是指在一般環(huán)境中工作的普通用途的橋式起重機(jī)。以下類型的起重機(jī)都屬于通用橋式起重機(jī)。 ①通用吊鉤橋式起重機(jī) 通用吊鉤橋式起重機(jī)由金屬結(jié)構(gòu)、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、電器及控制系統(tǒng)及司機(jī)室組成。取物裝置為吊鉤。額定起重量為10t以下的多為1個(gè)起升機(jī)構(gòu)；16t以上的則多為主、副兩個(gè)起升機(jī)構(gòu)。這類起重機(jī)能在大多數(shù)作業(yè)環(huán)境中裝卸和搬運(yùn)物料及設(shè)備。 ②電磁橋式起重機(jī) 電磁橋式起重機(jī)的基本構(gòu)造與吊鉤橋式起重機(jī)相同，不同的是吊鉤上掛1個(gè)直流起重電磁鐵，用來(lái)吊運(yùn)具有導(dǎo)磁性的黑色金屬及其制品。通常是經(jīng)過(guò)設(shè)在橋架走臺(tái)上電動(dòng)發(fā)電機(jī)組或裝在司機(jī)室內(nèi)的可控硅直流箱將交流電源變?yōu)橹绷麟娫?，然后再通過(guò)設(shè)在小車架上的專用電纜卷筒，將直流電源用撓性電纜送到起重電磁鐵上。 ③抓斗橋式起重機(jī) 抓斗橋式起重機(jī)的裝置為抓斗，以鋼絲繩分別連接抓斗起升、起升機(jī)構(gòu)、開閉機(jī)構(gòu)。主要用于散貨、廢舊鋼鐵、木材等的裝卸、吊運(yùn)作業(yè)。這種起重機(jī)除了起升閉合機(jī)構(gòu)以外，其結(jié)構(gòu)部件等與通用吊鉤橋式起重機(jī)相同。 ④兩用橋式起重機(jī) 兩用橋式起重機(jī)有3種類型：抓斗吊鉤橋式起重機(jī)、電磁吊鉤橋式起重機(jī)和抓斗電磁橋式起重機(jī)。其特點(diǎn)是在1臺(tái)小車上設(shè)有兩套各處獨(dú)立的起升機(jī)構(gòu)，一套為抓斗用，一套為吊鉤用(或一套為電磁吸盤用一套為吊鉤用，或一套為抓斗用一套為電磁吸盤用)。 ⑤三用橋式起重機(jī) 三用橋式起重機(jī)是一種多用的起重機(jī)。其基本構(gòu)造與電磁橋式起重機(jī)相同。根據(jù)需要可以用吊鉤吊運(yùn)重物，也可以在吊鉤上掛1個(gè)馬達(dá)抓斗裝卸物料，還可以把抓斗卸下來(lái)再掛上電磁盤吊運(yùn)黑色金屬，故稱為三用橋式起重機(jī)。 ⑥雙小車橋式起重機(jī) 這種起重機(jī)與吊鉤橋式起重機(jī)基本相同，只是在橋架上裝有2臺(tái)起重量相同的小車。這種機(jī)型用于吊運(yùn)與裝卸長(zhǎng)形物件。 （2）專用橋式起重機(jī) ①冶金橋式起重機(jī) 冶金橋式起重機(jī)根據(jù)用途可以劃分為不同的類型，主要結(jié)構(gòu)基本與通用吊鉤橋式起重機(jī)相同，取物裝置多為專用。主要用于冶金車間的吊運(yùn)作業(yè)，其起重量很大，最大的可達(dá)到數(shù)百噸。 ②絕緣吊鉤橋式起重機(jī) 這種起重機(jī)結(jié)構(gòu)形式與通用吊鉤橋式起重機(jī)基本相同。但是為了防止工作過(guò)程中帶電設(shè)備的電流可經(jīng)過(guò)被吊物傳到起重機(jī)上，危及司機(jī)安全，故要求在吊鉤組、小車架、小車輪上設(shè)置3道絕緣裝置。主要用于冶煉鋁、鎂的工廠。 ③防爆吊鉤橋式起重機(jī) 這種起重機(jī)的結(jié)構(gòu)形式與通用吊鉤橋式起重機(jī)基本相同。但是所用的整套電氣設(shè)置具有防爆性能。與鋼軌接觸的運(yùn)行車輪要采用不易產(chǎn)生摩擦火花的材料制作，以防止在起重機(jī)使用中產(chǎn)生火花引起爆炸或燃燒事故。主要用于具有易燃易爆物的車間、庫(kù)房或其他場(chǎng)所。目前產(chǎn)品規(guī)格較多。 （3）電動(dòng)葫蘆型橋式起重機(jī) 其特點(diǎn)是橋式起重機(jī)的起重小車用自行式電動(dòng)葫蘆代替，或者用固定式電動(dòng)葫蘆作起重小車的起升機(jī)構(gòu)，小車運(yùn)行、大車運(yùn)行等機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置也盡量與電動(dòng)葫蘆部件通用化。因此，與上述通用橋式起重機(jī)相比，電動(dòng)葫蘆型橋式起重機(jī)雖然一般起重量較小、工作速度較慢、工作級(jí)別較低，但其自重輕、能耗較小、易采用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品電動(dòng)葫蘆配套，而且對(duì)廠房等建筑物的壓力較小，建筑和使用經(jīng)濟(jì)性都較好。 ①電動(dòng)梁式起重機(jī) 其特點(diǎn)是用自行式電動(dòng)葫蘆替代通用橋式起重機(jī)的起重小車，用電動(dòng)葫蘆的運(yùn)行小車在單根主梁的工字鋼下突緣上運(yùn)行，跨度小時(shí)直接用工字鋼作主梁，跨度大時(shí)可在主梁工字鋼的上面再作水平加強(qiáng)，形成的組合斷面主梁。其主梁可以是單根主梁，也可以是兩根主梁，其橋架可以是像通用橋式起重機(jī)那樣通過(guò)運(yùn)行裝置直接支撐在高架軌道上，也可以通過(guò)運(yùn)行裝置懸掛在房頂下面的架空軌道上。 ②電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī) 其特點(diǎn)是采用固定式電動(dòng)葫蘆裝在小車上作起升機(jī)構(gòu)，小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)也多采用電動(dòng)葫蘆零部件作成簡(jiǎn)單的構(gòu)造形式，小車也極為簡(jiǎn)便輕巧，其整體高度小，小車及橋架自重輕、重心低、有很廣泛的使用適應(yīng)性。 圖1.1 橋式類型起重機(jī)的大致分類 1.3.2橋式起重機(jī)的組成和特點(diǎn) 取物裝置懸掛在可沿橋架運(yùn)行的起重小車或運(yùn)行式葫蘆上的起重機(jī)，稱為“橋架型起重機(jī)”。 橋架兩端通過(guò)運(yùn)行裝置直接支撐在高架軌道上的橋架型起重機(jī)，稱為“橋式起重機(jī)”。 橋式起重機(jī)一般由裝有大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的橋架、裝有起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的起重小車、電氣設(shè)備、司機(jī)室等幾個(gè)大部分組成。外形像一個(gè)兩端支撐在平行的兩條架空軌道上平移運(yùn)行的單跨平板橋。起升機(jī)構(gòu)用來(lái)垂直升降物品，起重小車用來(lái)帶著載荷作橫向運(yùn)動(dòng)；橋架和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)用來(lái)將起重小車和物品作縱向移動(dòng)。 橋式起重機(jī)是使用最廣泛、擁有量最大的一種軌道運(yùn)行式起重機(jī)，其額定起重量從幾噸到幾百噸。最基本的形式是通用吊鉤橋式起重機(jī)，其他形式的橋式起重機(jī)基本上都是在通用吊鉤橋式的基礎(chǔ)上派生發(fā)展出來(lái)的。 1.3.3橋式起重機(jī)小車 橋式起重機(jī)小車主要由起升機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架三部分組成；另外還有一些安全防護(hù)裝置。 橋式起重機(jī)的小車（圖2.3）主要具有下列特征： 1）運(yùn)行機(jī)構(gòu)由獨(dú)立的部件構(gòu)成。這些部件間選用聯(lián)軸器聯(lián)接起來(lái)。齒輪聯(lián)軸器補(bǔ)償了轉(zhuǎn)軸中心線的偏差和歪斜，這些偏差和歪斜是由于制造與安裝不精確，以及小車架變形而發(fā)生彼此位移所引起的。由于選用了分組的獨(dú)立部件，因此使機(jī)構(gòu)的裝拆方便。 2）在設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)和小車架的時(shí)候，遵循通用化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的原則。這使零部件的互換性得到了保證，大大的降低了制造和使用維護(hù)起重機(jī)的費(fèi)用，并使所需零件和部件的備品量縮減到最少。 圖1-1 橋式起重機(jī)小車構(gòu)造圖 1-墊板；2-從動(dòng)車輪組；3-主動(dòng)車輪組；4-減速器；5、6-起升及運(yùn)行機(jī)構(gòu) 3）小車的車架用鋼板焊接而成。在車架上焊有墊板1（圖1-1），電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器和可拆卸的軸承等均安裝在墊板上。為了簡(jiǎn)化車架的加工，墊板的加工面盡量布置在同一水平或垂直面上。 4）運(yùn)行機(jī)構(gòu)選用減速器式的傳動(dòng)裝置，僅在起重量較大、傳動(dòng)比高時(shí)，低速級(jí)才選用一級(jí)開式齒輪減速，而高速級(jí)仍選用減速器傳動(dòng)。 5）所有機(jī)構(gòu)中均選用滾動(dòng)軸承。車輪和卷筒安裝在轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)動(dòng)的心軸上。通常情況下，從動(dòng)車輪安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)心軸上（帶有兩個(gè)角形軸承箱）。而主動(dòng)車輪安裝在獨(dú)立轉(zhuǎn)軸上（帶有兩個(gè)角形軸承箱），它與減速器的輸出軸端用聯(lián)軸器相連接。因此，車輪可與其軸承箱一同從軌道上推出。減速器（圖1-1中4）也可單獨(dú)的拆裝。 6）過(guò)去都選用短行程或長(zhǎng)行程交流電磁鐵、彈簧上閘的瓦塊式制動(dòng)器，而重墜上閘的長(zhǎng)行程電磁鐵制動(dòng)器幾乎不再使用。近年來(lái)趨向用制動(dòng)性能良好的電動(dòng)液壓推桿和電磁液壓推桿式制動(dòng)器來(lái)取代上述制動(dòng)器。要求制動(dòng)平穩(wěn)和容易得到直流電源的地方，還可應(yīng)用直流電磁鐵制動(dòng)器。 為了使部件方便裝拆，通常，將齒輪聯(lián)軸器與制動(dòng)輪做成一個(gè)部件（圖1-2中5）。但根據(jù)機(jī)構(gòu)布置需要，也可以將制動(dòng)輪作成獨(dú)立的零件來(lái)安裝（圖1-2中6）。 7）制造起重機(jī)時(shí)，由于零件熱處理得到了廣泛的應(yīng)用，大大地提高了零件表面的耐磨性，延長(zhǎng)了它們的使用壽命。 8）為了簡(jiǎn)化起重機(jī)機(jī)構(gòu)的維護(hù)工作，軸承的潤(rùn)滑最好選用集中潤(rùn)滑系統(tǒng)。 起重小車除有運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架外，還必須有必要的安全保護(hù)裝置：如欄桿、限位開關(guān)、排障板、、撞尺和緩沖器等。其具體要求分述如下： ①欄桿和排障板：欄桿用于保護(hù)維修人員的操作安全。它設(shè)置在與小車軌道垂直的小車臺(tái)邊緣上。為便于小車維修人員上下，在小車的另外兩邊則不設(shè)欄桿。欄桿可用角鋼（L50）或鋼管制作，高度不低于800mm。 排障板裝在小車架端梁兩端的車輪外邊，用于推開小車軌道上可能有的障礙物，以利于小車運(yùn)行。 ②限位開關(guān)：用于限制吊鉤和小車架極限位置。在起升機(jī)構(gòu)中，墜重式限位開關(guān)裝在小車平臺(tái)上卷筒的旁邊，用于限制吊鉤向上位置，使其不能碰到小車架上。如圖1-2a限位開關(guān)的盒體伸出一個(gè)短軸，軸上固定有帶重塊的杠桿1，其另一端用鋼繩懸掛一個(gè)墜重2保持平衡。圖1-2b將墜重固定在一連桿3上，吊鉤組上升到極限位置時(shí)，撞上連桿使其繞一端固定鉸擺動(dòng)并抬起固定其上的墜重，使開關(guān)動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)斷電。后一種布置方式使限位開關(guān)在小車臺(tái)面上的位置選擇較為靈活些。墜重上裝有一個(gè)套環(huán)3，此套環(huán)在起重鋼絲繩的一個(gè)分支外面，并不妨礙鋼絲繩上下移動(dòng)。當(dāng)?shù)蹉^組上升到允許的最高位置時(shí)，固定在吊鉤組上的擋板4就將墜重2抬起，使懸掛它的鋼繩松弛，此時(shí)，杠桿1在另一端重塊作用下轉(zhuǎn)動(dòng)約30o，因此使開關(guān)盒內(nèi)的電路觸點(diǎn)斷開，起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)斷電停止，吊鉤組不再上升。由于接線關(guān)系，這時(shí)吊鉤組只能向下降方向運(yùn)動(dòng)。 圖1-2 起升和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的限位關(guān)系 上述兩種布置方式所用的墜重作用式限位開關(guān)，這種裝置方式較為笨重。另一種限位開關(guān)為螺旋式限位開關(guān)，它安裝在卷筒軸的一端，利用絲桿和螺母的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)控制電路的觸點(diǎn)閉合，限位開關(guān)就通過(guò)卷筒的旋轉(zhuǎn)間接地控制了吊鉤組上升的極限位置。 無(wú)論是哪一種限位開關(guān)，吊鉤組上升的極限位置應(yīng)該與卷筒或定滑輪之間保持一定的距離。 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的行程限位開關(guān)一共有兩個(gè)，它們安裝在起重機(jī)橋梁主梁的兩端，位于小車的一根軌道外側(cè)的主梁上蓋板上。在小車架相應(yīng)的端梁外側(cè)固定著一根用角鋼彎折的撞尺（圖1-2b中6）。當(dāng)小車運(yùn)行至極限位置時(shí)，撞尺壓迫限位開關(guān)的搖柄轉(zhuǎn)動(dòng)30o，使開關(guān)盒內(nèi)的觸點(diǎn)斷開，運(yùn)行機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)斷電，此時(shí)電動(dòng)機(jī)只能作反向起動(dòng)。 考慮到小車撞尺觸及限位開關(guān)使電機(jī)斷電并制動(dòng)后，小車行程限位開關(guān)的位置要安裝適當(dāng)，小車還要走一段制動(dòng)行程。因此，開關(guān)要安裝在小車緩沖器相碰的擋鐵前邊一段距離。 ③緩沖器與擋鐵：用于阻止小車越軌和減少其所受沖擊，吸收小車與擋鐵相撞時(shí)的動(dòng)能。常用的小車緩沖器是安裝在小車架上（圖1-2b中5），而擋鐵則裝在橋架主梁的兩端；有些則將緩沖器和擋鐵的位置反過(guò)來(lái)安裝。 橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成： 橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)是由減速器、電動(dòng)機(jī)、車輪組、制動(dòng)器、傳動(dòng)軸以及其他附件所組成。 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式分為兩種一種是減速器是小車車驅(qū)動(dòng)輪之間的定位，另一種是一邊的減速器在車上。第一種小車傳動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是小車兩邊的減速器輸出軸和傳動(dòng)軸的扭矩是均勻的。第二種傳動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是安裝和維護(hù)更方便，缺點(diǎn)是起動(dòng)時(shí)有軌電車覺(jué)得扭曲現(xiàn)象。 第二章 設(shè)計(jì)方案 2.1設(shè)計(jì)要求 本次起重機(jī)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)要求如下： 16T、跨度16.5m，小車軌距3m，起升高度16m，工作級(jí)別A5/A6，主起升速度(M5) 8m/min，大車運(yùn)行速度(M5) 63m/min，小車運(yùn)行速度(M5) 32m/min，最大輪壓160kN，參考鋼軌P43。 設(shè)計(jì)小車的基本原則和要求: 在設(shè)計(jì)橋式起重機(jī)小車時(shí)，必須力求滿足以下幾方面的要求： 1)整合起重機(jī)與廠房建筑物的配合，以及小車與橋架的配合要適當(dāng)。小車與橋架購(gòu)互相配合，主要在于：小車軌炬(車輪中心平面間的水平距離)和橋架上的小車軌炬應(yīng)相同；其次在于：小車上的緩沖器與橋架上的擋鐵位置要配合好，小車上的撞尺尺和橋架上的行程限位開關(guān)要配合恰當(dāng)。小車的平面布置愈緊湊，小車愈能跑到靠近橋架的兩端，起重機(jī)工作范圍也就愈大。小車的高度小，相應(yīng)地可使起重機(jī)的高度減小，從而降低f廠房建筑物的高度。 2)小車上機(jī)構(gòu)的布置及同一機(jī)構(gòu)中各零部件間的配合要求適當(dāng)。起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)在小車平面上的布置要合理，二者之間的炬寓不應(yīng)太小，否則維修不便，或造成小車架難以設(shè)計(jì)；但也不應(yīng)太大，否則小車就不緊湊。 3)小車車輪的輪壓分布要求均勻。如能滿足這個(gè)要求，則可以獲得最小的車輪、軸及軸承箱的尺寸，并且使起重機(jī)橋架主梁上受到均勻的載荷。一般最大輪壓不吵過(guò)平均輪壓的20%。 4)小車架上的機(jī)構(gòu)與小車架配合要適當(dāng)。為使小車上的起升、運(yùn)行機(jī)構(gòu)與小車架配合得好，要求二者之間的配合尺寸相符；聯(lián)接零件選擇適當(dāng)和安裝方便。在設(shè)計(jì)原則上，要以機(jī)構(gòu)為主，盡量用小車架去配合機(jī)構(gòu)；同時(shí)機(jī)構(gòu)的布置也要盡量使鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)制造方便。因?yàn)樾≤嚰苁菫榱税仓门c支承起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的，所以小車架要按照起升和運(yùn)行機(jī)構(gòu)的要求設(shè)計(jì)，但在不影響機(jī)構(gòu)工作的條件下，機(jī)構(gòu)的布置也應(yīng)配合小車架的設(shè)計(jì)，使其構(gòu)造簡(jiǎn)單、合理和便于制造。 5)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)零部件，以提高設(shè)計(jì)與制造的工作效率，降低生產(chǎn)成本。 6)小車各部分的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮制造、安裝和維護(hù)檢修方便，盡可能保證各部件拆下修理時(shí)而不需移動(dòng)鄰近的部件。 以上所述，機(jī)械與建筑物的配合、機(jī)構(gòu)與小車架的配合、機(jī)構(gòu)的布置以及制造安裝與維修等方面的要求，不僅是設(shè)計(jì)小車的基本要求，也是設(shè)計(jì)其它機(jī)械的基本要求。至于輪壓分布要求均勻，則是設(shè)計(jì)起重機(jī)小車的特殊要求，應(yīng)予以充分注意。 2.2小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì) 對(duì)于具有四個(gè)車輪其中半數(shù)為主動(dòng)輪的小車運(yùn)行機(jī)概其傳動(dòng)方案可分為兩大區(qū)：即帶有開式齒輪傳動(dòng)的和全部為閉式齒輪傳動(dòng)的。 2.2.1帶有開式齒輪傳動(dòng)的方案 在這種方案的運(yùn)行機(jī)構(gòu)中，傳動(dòng)的高速級(jí)封閉在箱殼內(nèi)用油浴潤(rùn)滑，而低速級(jí)選用的是開式齒輪。圖2.1a中開式大齒輪做成齒圈式，分別用螺栓固定在兩個(gè)主動(dòng)車輪的輪輻上，并與車輪一起繞固定的車輪心軸旋轉(zhuǎn)。這種傳動(dòng)方案，經(jīng)實(shí)際使用證明，雖然在繁重工作的條件下也能滿足要求，具有足夠的可靠性，但車輪的裝拆檢修不便。圖2.1b所示傳動(dòng)方案中的大齒輪與車輪裝在一根轉(zhuǎn)軸上。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以很方便地檢修車輪與軸承。缺點(diǎn)是大齒輪的支點(diǎn)距離較大，影響齒輪的正常嚙合。 在上述兩傳動(dòng)方案中，由于開式齒輪、輪齒的磨損嚴(yán)重，因此，一般用途的橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，大多選用閉式齒輪傳動(dòng)。 圖2.1具有開式齒輪傳動(dòng)的小車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 1-電動(dòng)機(jī) 2-制動(dòng)器 3-聯(lián)軸器 4-減速器 5-開式齒輪 6-車輪 2.2.2全為閉式齒輪的傳動(dòng)方案 全部為閉式齒輪傳動(dòng)方案如圖2.2和圖2.3所示。這種方案的運(yùn)行機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)1、制動(dòng)器2、ZSC型立式減速器3、車輪4、半齒聯(lián)軸器5、浮動(dòng)軸6和全齒聯(lián)軸器7等組成。在這些方案中，由于齒輪的維護(hù)保養(yǎng)條件好，齒輪傳動(dòng)構(gòu)成獨(dú)立的減速器部件，因此機(jī)構(gòu)的裝拆分組性較好。 圖2.1a和b為減速器裝在小車旁邊的型式。這種方案，安裝和維護(hù)減速器的工人可在橋架走臺(tái)上工作，較為安全便利；但缺點(diǎn)是減速器與靠近的一個(gè)車輪之間的把矩較大一—等于全部輸出扭矩，所需軸徑也較大。在方案a中，處在減速器與車輪驅(qū)動(dòng)軸之間的聯(lián)軸器8，由于間隔很小，難于選擇合適和可靠的結(jié)構(gòu)(例如過(guò)去曾選用的十字溝槽聯(lián)軸器，容易從構(gòu)榴過(guò)渡處出現(xiàn)裂紋而損壞)。 在方案b中，車輪傳動(dòng)軸為一根通軸，沒(méi)有聯(lián)軸器5。兩個(gè)車輪懸臂支承在軸承的外側(cè)。因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，重量也相應(yīng)的減輕。同時(shí)，由于空出了軸承7的位置，減速器出軸與車輪軸之間的間隔增大，可以選用較長(zhǎng)的齒輪聯(lián)軸器，從而也就增加了機(jī)構(gòu)工作的可靠性。但應(yīng)指出，在這種方案中，要求在小車架安裝軸承處進(jìn)行加工，以保證車輪軸線有足夠的平行和準(zhǔn)確，因此要求具有較高的制造工藝水平。 圖2.2a和b為減速器在兩車輪中間的型式。在這種方案中，傳動(dòng)軸所受的扭矩較小——每邊軸的扭矩是減速器出軸扭矩的一半。減速器出軸與車輪軸之間可選用半齒聯(lián)軸器 5和浮動(dòng)軸6聯(lián)接(二根浮動(dòng)軸可以等長(zhǎng)，也可以不等長(zhǎng))，或用一個(gè)全齒聯(lián)軸器7和—根浮動(dòng)軸6聯(lián)接。由于安裝的偏差允許稍大一些，因而安裝方便。這種方案的缺點(diǎn)是由于機(jī)構(gòu)中的車輪軸承(4個(gè))和聯(lián)軸器(圖a為4個(gè)，圖b為3個(gè))較多，因而使運(yùn)行機(jī)構(gòu)顯得比較復(fù)雜和笨重，制造成本比較高。一般，起重量10噸以上的橋式起重機(jī)小車都選用這種方案。 圖2.3中a、b兩種方案的不同點(diǎn)，主要在于電動(dòng)機(jī)與減速器入軸的聯(lián)接方式不同：a方案是直接聯(lián)接，b方案中間加了一浮動(dòng)軸。它們的特點(diǎn)已在起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案中介紹了，這里不再重復(fù)。選擇時(shí)，如小車軌距稍寬，應(yīng)盡量利用方案b，因其對(duì)加工、安裝不準(zhǔn)確和小車架變形的補(bǔ)償作用較大，有利于機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)。 在小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)中，考慮到制動(dòng)時(shí)高速浮動(dòng)軸能起一部分緩沖的作用，因此，制動(dòng)器的位置多裝在員電動(dòng)機(jī)出軸端的半聯(lián)軸器上(圖2.3b)，也可以將制動(dòng)輪單獨(dú)裝在減速器另一個(gè)出軸端上。在圖2.3a中帶制動(dòng)輪聯(lián)軸器應(yīng)該選用全齒式帶制動(dòng)輪的聯(lián)軸器，或帶制動(dòng)輪的彈性注銷或尼龍拴銷聯(lián)軸器。 圖2.2 減速器裝在小車旁側(cè)的運(yùn)行機(jī)構(gòu) 1-電動(dòng)機(jī) 2-制動(dòng)器 3-立式減速器 4-車輪 5-半齒輪聯(lián)軸器 6-浮動(dòng) 軸 7-全齒輪聯(lián)軸器 8-十字溝槽聯(lián)軸器 圖2.3 減速器裝在小車中間的運(yùn)行機(jī)構(gòu) 1-電動(dòng)機(jī) 2-制動(dòng)器 3-立式減速器 4-車輪 5-半齒輪聯(lián)軸器 6-浮動(dòng)軸 7-全齒輪聯(lián)軸器 2.2.3最終方案確定 經(jīng)過(guò)比較，最終選擇下圖的傳動(dòng)方案： 圖2.4小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 1、電動(dòng)機(jī) 2、制動(dòng)器 3、減速器 4、車輪 5聯(lián)軸器 6浮動(dòng)軸 7聯(lián)軸器 本方案?jìng)鲃?dòng)軸所受的扭矩較小，每邊軸的扭矩是減速器輸出軸扭矩的一半。減速器輸出軸與車輪軸之間的聯(lián)接采用了半齒聯(lián)軸器5和浮動(dòng)軸6，因而便于安裝，且允許有較大的安裝誤差。由于齒輪的維護(hù)保養(yǎng)條件好，齒輪傳動(dòng)構(gòu)成獨(dú)立的減速器部件，因而機(jī)構(gòu)的拆裝分組性好。但這種方案中，車輪軸承和聯(lián)軸器不可避免增多會(huì)使運(yùn)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，造成制造難度加大。 第三章 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3.1車輪、軌道選擇與校核 車輪的最大輪壓Q，小車自重為。假定輪壓均布： （3-1） 載荷率 （3-2） 由[2]表19-6選擇車輪：當(dāng)運(yùn)行速度，，工作類型為中級(jí)時(shí)，車輪直徑，軌道為的許用輪壓為，故可用。 3.1.1 疲勞計(jì)算 疲勞計(jì)算時(shí)的等效載荷： （3-3） 式中 ————等效系數(shù)，由表3-1查得： 表3-1 等效系數(shù)值 系數(shù) 機(jī)構(gòu)名稱 零件名稱及位置 工作類型 所有機(jī)構(gòu) 電動(dòng)機(jī)至驅(qū)動(dòng)器區(qū)段 輕級(jí) 中級(jí) 重級(jí) 特重級(jí) 起升、非平衡變幅機(jī)構(gòu) 制動(dòng)器以后區(qū)段 2.0 2.0 2.0 2.0 運(yùn)行、旋轉(zhuǎn)、平衡變幅機(jī)構(gòu) 1.0 1.1 1.2 1.3 1.2 1.4 1.5 1.6 支承零件 運(yùn)行裝置、支承旋轉(zhuǎn)模型 0.5 0.6 0,75 0.85 金屬結(jié)構(gòu) 焊接板結(jié)構(gòu)和鉚接結(jié)構(gòu) — 0.75 0.85 0.9 焊接桁架結(jié)構(gòu) — 0.7 0.8 0.85 車輪的計(jì)算輪壓： (3-4) 式中 ； —小車車輪等效輪壓； —沖擊系數(shù)，由表3-2，第一種載荷，當(dāng)運(yùn)行速度時(shí)，； 表3-2 沖擊系數(shù)值 運(yùn)行速度m/s <1.0 1.0~1.5 1.6~3.0 >3.0 k 1.0 1.1 1.2 1.3 注：1.對(duì)于無(wú)接縫軌道，或裝設(shè)彈簧減速裝置的運(yùn)行機(jī)構(gòu)，則可將表中所列k值的小數(shù)部分減少一半； 2.對(duì)第II類載荷計(jì)算時(shí)；第I類載荷計(jì)算時(shí)。 —載荷變化系數(shù)，查[1]表5-3，當(dāng)時(shí)，。 根據(jù)點(diǎn)接觸情況計(jì)算疲勞應(yīng)力： (3-5) 式中 —軌頂弧形半徑，由文獻(xiàn)[7]表2-31查得。 對(duì)于車輪材料ZG55II，由[1]表5-4查得接觸許用應(yīng)力，因此，，疲勞計(jì)算通過(guò)。 3.1.2 強(qiáng)度校合 最大計(jì)算輪壓： (3-6) 式中 ——沖擊系數(shù)，由表3-2第II類載荷當(dāng)運(yùn)行速度時(shí)，。 點(diǎn)接觸時(shí)進(jìn)行強(qiáng)度校核的接觸應(yīng)力： 車輪材料用ZG55II，由[1]表5-4查得：，，強(qiáng)度校核通過(guò)。 3.1.3運(yùn)行阻力的計(jì)算 摩擦總阻力矩： (3-7) 由[2]表19-4知車輪的軸承型號(hào)為7518，軸承內(nèi)徑和外徑的平均值；由文獻(xiàn)[1]表7-1~7-3查得：滾動(dòng)摩擦系數(shù)，軸承摩擦系數(shù)，附加阻力系數(shù)，代入式得 滿載時(shí)運(yùn)行阻力矩： (3-8) 運(yùn)行摩擦阻力： (3-9) 當(dāng)空載時(shí)： (3-10) 運(yùn)行摩擦阻力： (3-11) 3.2 電動(dòng)機(jī)的選用 3.2.1 電動(dòng)機(jī)選用 電動(dòng)機(jī)靜功率： (3-12) 式中 —滿載時(shí)靜功率; —機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率； —驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)。 初選電動(dòng)機(jī)功率： (3-13) 式中 —電動(dòng)機(jī)功率增大系數(shù)，由參考文獻(xiàn)[1]中表7-6查得：。 查[2]表中33-6，選用電動(dòng)機(jī)-6。，，，電機(jī)重量。 3.2.2 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件 等效功率： (3-14) 式中 G由文獻(xiàn)[2]表7-11查得小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)其可取0.8； 由此可知，故初選電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件通過(guò)。 3.3 減速器的計(jì)算與設(shè)計(jì) 3.3.1 減速器設(shè)計(jì) a、速比 車輪的踏面直徑 減速器速比 b、選用減速器功率 減速器數(shù)量 等效系數(shù) 減速器傳動(dòng)比的分配： 由于減速器選用的是三級(jí)斜齒圓柱立式減速器，所以傳動(dòng)比的分配為：。令， 計(jì)算得到：，， 表3-3 總傳動(dòng)比及其分配 總傳動(dòng)比 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比 中速級(jí)齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比 100 6.042 4.648 3.575 3.3.2 減速器各軸的傳遞功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 （1）各軸的輸入功率 （2）各軸的轉(zhuǎn)速 （3）各軸的輸入扭矩 3.3.3 高速級(jí)齒輪的計(jì)算 ，，， 材料：大小齒輪選用的材料為，并經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)和表面淬火，硬度為 閉式傳動(dòng)，精度7級(jí)，初選材料螺旋角使用期6年，每年工作300天，每天8小時(shí)。 1、選用小齒輪齒數(shù)，得，取。 2、由公式 ①試選載荷系數(shù)。 ②小齒輪傳遞扭矩。 ③由表10.7[5]取齒寬系數(shù)。 ④由表10.6[5]查得，材料的彈性影響系數(shù)。 ⑤由圖10.30[5]選取區(qū)域系數(shù)。 ⑥由圖10.26[5]查得 ⑦由圖10.21e[5]查得，大小齒輪。 ⑧應(yīng)力循環(huán)系數(shù) ⑨由圖10.19[5]查得接觸疲勞壽命系數(shù) ⑩計(jì)算疲勞許用應(yīng)力 取失效率為1%，安全系數(shù)S=1。 許用接觸應(yīng)力 ，取 （2）計(jì)算 ① = ②計(jì)算圓周速度 ③計(jì)算齒寬及模數(shù) ④計(jì)算載荷系數(shù) 查表10.2[5]得 根據(jù)，7級(jí)精度，由圖10.8[5]查得動(dòng)載系數(shù) 由表10.4[5]查得，6級(jí)精度 考慮齒輪為7級(jí)精度，取 由圖10.13[5]查得 假設(shè) ，由表10.3[5]查得 ⑤計(jì)算縱向重合度 ⑥= ⑦計(jì)算模數(shù) (3)按齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算 ①計(jì)算載荷系數(shù) ②根據(jù)縱向重合度，從圖10.28[5]查得螺旋角影響系數(shù) ③計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) ④查取齒形系數(shù)由表10.5[5]查得 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10.5[5]查得 ⑤計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由圖10.20d[5]查得 由圖10.18[5]查得彎曲疲勞壽命系數(shù) ⑥取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 ⑦計(jì)算大小齒輪的 ，并加以比較。 小齒輪的數(shù)值大 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)與由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)相差不大，取標(biāo)準(zhǔn)值，取分度圓直徑 。 取 取 （4）幾何尺寸計(jì)算 ①計(jì)算中心距 取 ②按圓整后中心距修正螺旋角 角改變不多，故參數(shù)不必修正。 ③計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑 ④計(jì)算齒寬 圓整后 驗(yàn)算 所以，滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 3.3.4 中速級(jí)齒輪的計(jì)算 ，，， 材料：大小齒輪選用的材料為，并經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)和表面淬火，硬度為 閉式傳動(dòng)，精度7級(jí)，初選材料螺旋角使用期6年，每年工作300天，每天8小時(shí)。 1、選用小齒輪齒數(shù)，得，取 2、由公式 ①試選載荷系數(shù)。 ②小齒輪傳遞扭矩。 ③由表10.7[5]取齒寬系數(shù)。 ④由表10.6[5]查得，材料的彈性影響系數(shù)。 ⑤由圖10.30[5]選取區(qū)域系數(shù)。 ⑥由圖10.26[5]查得 ⑦由圖10.21e[5]查得，大小齒輪 ⑧應(yīng)用循環(huán)系數(shù) ⑨由圖10.19[5]查得接觸疲勞壽命系數(shù) ⑩計(jì)算疲勞許用應(yīng)力 取失效率為1%，安全系數(shù)S=1 許用接觸應(yīng)力 ，取 （2）計(jì)算 ① ②計(jì)算圓周速度 ③計(jì)算齒寬及模數(shù) ④計(jì)算載荷系數(shù) 查表10.2[5]得 根據(jù)，7級(jí)精度，由圖10.8[5]查得動(dòng)載系數(shù) 由表10.4[5]查得，6級(jí)精度 考慮齒輪為7級(jí)精度，取 由圖10.13[5]查得 假設(shè) ，由表10.3[5]查得 ⑤計(jì)算縱向重合度 ⑥ ⑦計(jì)算模數(shù) (3)按齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算 ①計(jì)算載荷系數(shù) ②根據(jù)縱向重合度，從圖10.28[5]查得螺旋角影響系數(shù) ③計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) ④查取齒形系數(shù)由表10.5[5]查得 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10.5[5]查得 ⑤計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由圖10.20e[5]查得 由圖10.18[5]查得彎曲疲勞壽命系數(shù) ⑥取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 ⑦計(jì)算大小齒輪的 ，并加以比較。 小齒輪的數(shù)值大 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)與由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)相差不大，取標(biāo)準(zhǔn)值，取分度圓直徑 。 取 取 （4）幾何尺寸計(jì)算 ①計(jì)算中心距 取 ②按圓整后中心距修正螺旋角 角改變不多，故參數(shù)不必修正。 ③計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑 ④計(jì)算齒寬 圓整后 驗(yàn)算 所以，滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 3.3.5 低速級(jí)齒輪的計(jì)算 ，，， 材料：大小齒輪選用的材料為，并經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)和表面淬火，硬度為閉式傳動(dòng)，精度7級(jí)，初選材料螺旋角使用期6年，每年工作300天，每天8小時(shí)。 1、選用小齒輪齒數(shù)，得，取 2、由公式 ①試選載荷系數(shù) ②小齒輪傳遞扭矩 ③由表10.7[5]取齒寬系數(shù) ④由表10.6[5]查得，材料的彈性影響系數(shù) ⑤由圖10.30[5]選取區(qū)域系數(shù) ⑥由圖10.26[5]查得 ⑦由圖10.21e[5]查得，大小齒輪 ⑧應(yīng)力循環(huán)系數(shù) ⑨由圖10.19[5]查得接觸疲勞壽命系數(shù) ⑩計(jì)算疲勞許用應(yīng)力 取失效率為1%，安全系數(shù)S=1 許用接觸應(yīng)力 ，取 (2)計(jì)算 ① ②計(jì)算圓周速度 ③計(jì)算齒寬及模數(shù) ④計(jì)算載荷系數(shù) 查表10.2[5]得 根據(jù)，7級(jí)精度，由圖10.8[5]查得動(dòng)載系數(shù) 由表10.4[5]查得，6級(jí)精度 考慮齒輪為7級(jí)精度，取 由圖10.13[5]查得 假設(shè) ，由表10.3[5]查得 ⑤計(jì)算縱向重合度 ⑥ ⑦計(jì)算模數(shù) (3)按齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算 ①計(jì)算載荷系數(shù) ②根據(jù)縱向重合度，從圖10.28[5]查得螺旋角影響系數(shù) ③計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) ④查取齒形系數(shù)由表10.5[5]查得 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10.5[5]查得 ⑤計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由圖10.20e[5]查得 由圖10.18[5]查得彎曲疲勞壽命系數(shù) ⑥取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 ⑦計(jì)算大小齒輪的 ，并加以比較。 小齒輪的數(shù)值大 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)與由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)相差不大，取標(biāo)準(zhǔn)值，取分度圓直徑 。 取 取 (4)幾何尺寸計(jì)算 ①計(jì)算中心距 取 ②按圓整后中心距修正螺旋角 角改變不多，故參數(shù)不必修正。 ③計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑 ④計(jì)算齒寬 圓整后 驗(yàn)算 所以，滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 3.3.6 齒輪的結(jié)構(gòu)形式 小齒輪 齒輪軸—直徑較小的鋼質(zhì)齒輪，當(dāng)齒根圓直徑與軸徑接近時(shí)，可以將齒輪和軸做成一體，成為齒輪軸。 大齒輪 腹板式—頂圓直徑的齒輪可以是鍛造的或鑄造的，通常選用腹板式結(jié)構(gòu)。 3.3.7 減速器箱體及其附件 減速器箱體多選用剖分式結(jié)構(gòu)。剖分式箱體由箱座與箱蓋兩部分組成，用螺栓聯(lián)接起來(lái)構(gòu)成一個(gè)整體。剖分面與減速器內(nèi)傳動(dòng)件軸心線平面重合，有利于軸系部件的安裝和拆卸。剖分結(jié)合面必須有一定的寬度，并且要求仔細(xì)加工。為了保證箱體的剛度，在軸承座處設(shè)有加強(qiáng)肋。箱體底座要有一定的寬度和厚度，以保證安裝穩(wěn)定性與剛度。 減速器箱體一半多用HT150、HT200制造。鑄鐵具有良好的鑄造性能和切削加工性能，成本低。 3.3.8減速器附件設(shè)計(jì) （1）窺視孔和視孔蓋 窺視孔應(yīng)設(shè)在箱蓋頂部能夠看到齒輪嚙合區(qū)的位置，其大小以手能伸入箱體進(jìn)行檢查操作為宜。窺視孔處應(yīng)設(shè)計(jì)凸臺(tái)以便于加工。視孔蓋可用螺釘緊固在凸臺(tái)上，并應(yīng)考慮密封。 （2）油面指示器 油面指示器應(yīng)設(shè)置在便于觀察且油面較穩(wěn)定的部位，如低速軸部位。油標(biāo)尺的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在減速器中較常選用。油標(biāo)尺上有表示最高及最低油面的刻線。裝有隔離套的油尺，可以減輕油攪動(dòng)的影響。油標(biāo)尺安裝位置不能太低，以避免油溢出油標(biāo)尺座孔。 （3）放油孔和螺塞 放油孔應(yīng)設(shè)置在油池的最低處，平時(shí)用螺塞堵住。選用圓柱螺塞時(shí)，箱座上裝螺塞處應(yīng)設(shè)置凸臺(tái)，并加封油墊片。放油孔不能高于油池底面，以避免油排不凈。 （4）通氣器 通氣器應(yīng)設(shè)置在箱蓋頂部或視孔蓋上。較完善的通氣器內(nèi)部制成一定曲路，并設(shè)置金屬網(wǎng)。選擇通氣器類型時(shí)應(yīng)考慮器對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，其規(guī)格尺寸應(yīng)與減速器大小相適應(yīng)。 （5）定位銷 常選用圓錐銷做定位銷。兩定位銷間的距離越遠(yuǎn)越可靠，因此，通常將其設(shè)置在箱體凸緣的對(duì)角處，并應(yīng)作非對(duì)稱布置。定位銷車輪轉(zhuǎn)速： (3-15) 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比： (3-16) 查[2]表21-16選用ZSC—400減速器，，（當(dāng)輸入軸轉(zhuǎn)速為1000rpm）可見(jiàn)。 3.4校核計(jì)算 3.4.1運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率 (1)實(shí)際運(yùn)行速度 實(shí)際運(yùn)行速度： (3-17) 誤差： 合適 (3-18) (2)實(shí)際所需等效功率 (3-19) 所選電動(dòng)機(jī)與減速器均合適。 3.4.2驗(yàn)算起動(dòng)條件 起動(dòng)時(shí)間： (3-20) 式中 ； 驅(qū)動(dòng)電機(jī)臺(tái)數(shù)； (3-21) 滿載運(yùn)行時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的運(yùn)行靜阻力矩： (3-22) 空載運(yùn)行時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的運(yùn)行靜阻力矩： (3-23) 初步估算制動(dòng)輪和聯(lián)軸器的飛輪矩： (3-24) 機(jī)構(gòu)總飛輪矩： (3-25) (1) 滿載起動(dòng)時(shí)間： (3-26) (2) 無(wú)載荷起動(dòng)時(shí)間： (3-27) 由文獻(xiàn)[1]表7-6查得，當(dāng)時(shí)，[]推薦值為，[]故所選項(xiàng)電動(dòng)機(jī)能滿足要求。 3.4.3按起動(dòng)工況校核減速器功率 起動(dòng)狀況減速器傳動(dòng)的功率： (3-28) 式中 (3-29) —運(yùn)行機(jī)構(gòu)中同一級(jí)傳動(dòng)的減速器個(gè)數(shù)，。 因此 (3-30) 所用減速器的，如改選用大一號(hào)，則中心距將由400增至600mm，相差太大，考慮到減速器有一定的過(guò)載能力（如），故不再變動(dòng)。 3.4.4起動(dòng)不打滑條件 因室內(nèi)使用，故不計(jì)風(fēng)及坡阻力矩，只驗(yàn)算空載及滿載起動(dòng)時(shí)兩種工況?？蛰d起動(dòng)時(shí)，主動(dòng)車輪配軌道接觸處的圓周切向力： (3-31) 車輪與軌道的粘著力： ，故可能打滑。解決辦法是在空載起動(dòng)增大起動(dòng)電阻，延長(zhǎng)起動(dòng)時(shí)間。 滿載起動(dòng)時(shí)，主動(dòng)車辦與軌道接觸處的圓周切向力： (3-32) 車輪與軌道的粘著力： (3-33) 故滿載起動(dòng)時(shí)不會(huì)打滑，因此所選項(xiàng)電動(dòng)機(jī)合適。 3.5 制動(dòng)輪的設(shè)計(jì) 由[1]查得，對(duì)于小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動(dòng)時(shí)間取，因此，所需制動(dòng)轉(zhuǎn)矩： (3-34) 由[7]表23-25選用YWZ200/25制動(dòng)器，額定制動(dòng)力矩。 考慮到所取制動(dòng)時(shí)間與起動(dòng)時(shí)間接近，故略去制動(dòng)不打滑條件驗(yàn)算。 3.6 聯(lián)軸器及制動(dòng)器選擇 3.6.1高速軸聯(lián)軸器及制動(dòng)器 高速軸聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩，由文獻(xiàn)[1] 式： (3-35) 式中 φ=2—等效系數(shù)，由表,3-1查得； —安全系數(shù)，由表3-3查得； —相應(yīng)于機(jī)構(gòu)JC％值的電動(dòng)機(jī)額定力矩折算到高速軸上的力矩。 (3-36) 由[2]圖33-1查電動(dòng)機(jī)YZR160M1-6兩端伸出軸為圓柱及，由由[2]表21-16查ZSC—400減速器高速軸端為圓柱形。故從[7]表21-11中選一個(gè)全齒聯(lián)軸器：聯(lián)軸器，其最大允許扭矩，飛輪矩重量。 高度軸端制動(dòng)輪，根據(jù)制動(dòng)器YWZ200/25由表[7]23-29選用制動(dòng)輪200—Y35，,飛輪矩，重量。 以上兩部分飛輪矩之和與原估計(jì)相符，故有關(guān)計(jì)算不需要重新計(jì)算。 表3-3 機(jī)構(gòu)零件的安全系數(shù) 計(jì) 算 的 機(jī) 構(gòu) 零 件 計(jì) 算 類 別 疲勞計(jì)算（I類） 強(qiáng)度計(jì)算（II類） 強(qiáng)度驗(yàn)算（III類） 起升、變幅機(jī)構(gòu)的支撐零件，防爬裝置，取物裝置和制動(dòng)器零件 鍛、軋件 鑄 件 1.45 1.45 1.60 1.80 1.45 1.45 1.60 1.80 1.30 1.30 1.40 1.60 運(yùn)行、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的零件 鍛、軋件 鑄 件 1.30 1.30 1.40 1.60 1.30 1.30 1.40 1.60 — — — — 注：在特殊載荷（安裝、運(yùn)輸、沖擊載荷）情況下的安全系數(shù)一律取為：對(duì)綴、軋件，對(duì)鑄件。 3.6.2低速軸聯(lián)軸器的選用 低速軸聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩，可由前節(jié)的計(jì)算轉(zhuǎn)矩求出 (3-37) 由文獻(xiàn)[2]表21-15查得減速器ZSC—400的低速軸端為圓柱形，，由文獻(xiàn)[2]表19—4查得主動(dòng)車輪的伸出軸端為圓柱形故從[7]表21—11中選出四個(gè)半齒輪聯(lián)軸器：，最大允許扭矩（標(biāo)記中分子數(shù)字表示浮動(dòng)軸伸端直徑）。 3.7 驗(yàn)算低速浮動(dòng)軸強(qiáng)度 3.7.1 疲勞驗(yàn)算 低速浮動(dòng)軸的等效扭矩： (3-38) 式中 —等效系數(shù)，由表2-1查得。 由上節(jié)已取浮動(dòng)軸端直徑，其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： （3-39） 浮動(dòng)軸的載荷變化為對(duì)稱循環(huán)（因運(yùn)行機(jī)構(gòu)正反轉(zhuǎn)扭矩值相同），許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： （3-40） 式中：材料用45鋼，取；；； ——考慮零件幾何形狀和零件表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù)，參考起升機(jī)構(gòu)計(jì)算，??； ——安全系數(shù)，查表3-3得；因此，疲勞驗(yàn)算通過(guò)。 3.7.2 靜強(qiáng)度計(jì)算 靜強(qiáng)度計(jì)算扭矩： （3-41） 式中 ——?jiǎng)恿ο禂?shù)，查表3-3得。 表3—4 機(jī)構(gòu)零件的安全系數(shù) 計(jì) 算 的 機(jī) 構(gòu) 零 件 計(jì) 算 類 別 疲勞計(jì)算（I類） 強(qiáng)度計(jì)算（II類） 強(qiáng)度驗(yàn)算（III類） 起升、變幅機(jī)構(gòu)的支撐零件，防爬裝置，取物裝置和制動(dòng)器零件 鍛、軋件 鑄 件 1.45 1.45 1.60 1.80 1.45 1.45 1.60 1.80 1.30 1.30 1.40 1.60 運(yùn)行、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的零件 鍛、軋件 鑄 件 1.30 1.30 1.40 1.60 1.30 1.30 1.40 1.60 — — — — 注：在特殊載荷（安裝、運(yùn)輸、沖擊載荷）情況下的安全系數(shù)一律取為：對(duì)綴、軋件，對(duì)鑄件。 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： （3-42） 許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力： （3-43） 因此，，靜強(qiáng)度驗(yàn)算通過(guò)。 浮動(dòng)軸徑：，?。▍⒁?jiàn)下圖） 第四章 小車車架的設(shè)計(jì) 4.1小車架結(jié)構(gòu)及型式選擇 小車架的型式有鑄造的，鉚接的和焊接的三種。因焊劑技術(shù)的發(fā)展與成熟，現(xiàn)在焊接的小車架已成為最普遍選用的型式。本設(shè)計(jì)中小車架選用焊接的型式。焊接的小車架由型鋼（槽鋼、工字鋼、角鋼）和鋼板焊接而成。其重量較輕，且剛度較好。 小車架的主要受力構(gòu)件有：兩根順著小車軌道的縱梁，兩根與之相垂直的橫梁。縱梁支承在車輪的軸承上；橫梁與縱梁焊在一起形成一剛性整體。小車架的主要構(gòu)件圖如圖3.1： 圖4.1 小車架的主要構(gòu)件 在縱梁與橫梁上邊焊有鋼板，構(gòu)成小車架的臺(tái)面。為了安裝方便，臺(tái)面上安裝電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器和軸承座的地方焊有墊板，且這些墊板的加工面布置在同一平面上。在小車臺(tái)面板下邊，焊有一些加勁板，以增強(qiáng)安裝部件的局部剛度。 如圖4.2，在小車架縱