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購買設計文檔后加 費領取圖紙 湘潭大學 畢業(yè)論文說明書 題 目： 2柱式懸臂起重機的設計與分析 學 院： 專 業(yè)： 學 號： 姓 名： 指導教師： 完成日期： I 2T 立柱式旋臂起重機的設計 摘要： 起重機是工程實際中廣泛應用的特種設備。而旋臂起重機是近年發(fā)展起來的中小型起重裝備，安全可靠，具備高效、節(jié)能、省時省力、靈活和結(jié)構(gòu)獨特等特點 解起重機的發(fā)展現(xiàn)狀、分析起重機的工作原理、系統(tǒng)組成、所要求實現(xiàn)的功能和相應的結(jié)構(gòu)上必不可少的。該設計主要針對起升機構(gòu)選擇相應的零部件及技術(shù)參數(shù)，使其既能很好的實現(xiàn)起重機的運行還不互相干涉且配合良好，也對回轉(zhuǎn)機構(gòu)做了詳細的分析介紹。傳統(tǒng)設計的定柱式旋臂起重機，存在著結(jié)構(gòu)笨重和剛度不足的缺陷， 隨著市場競爭激烈，對產(chǎn)品提出了更高的要求，采用現(xiàn)代設計對傳統(tǒng)設計和計算方法技術(shù)提升，已迫在眉睫。 關(guān)鍵詞 ： 起重機；起升機構(gòu)；回轉(zhuǎn)機構(gòu) f 2is in is in of to of of of is on of it in to be is in of is in in in a to is 目錄 前言 ............................................................................................................................................... 1 第一章 起重機設計總則 ................................................................................................................. 2 我 國起重機械行業(yè) [5] ....................................................................................................... 2 國際起重機械行業(yè) [中國百科網(wǎng) ] ............................................................................................. 2 起重機的作用、作業(yè)特點 [1] .......................................................................................... 3 起重機的組成 [9]............................................................................................................... 3 重機的類型 [9]................................................................................................................. 3 臂起重機介紹 [百度百科 ] ...................................................................................................... 4 第二章 起升機構(gòu)的設計 ................................................................................................................. 6 定起升機構(gòu)的傳動方案 ................................................................................................ 6 電動葫蘆的選擇 .............................................................................................................. 7 鋼絲繩的選擇與使用 ...................................................................................................... 8 確定滑輪的參數(shù) .............................................................................................................. 9 確定卷筒尺寸并驗算其強度 .......................................................................................... 9 動機的選擇 .................................................................................................................. 12 算起升速度和實際所需功率 ...................................................................................... 13 速器的設計 ................................................................................................................... 14 式齒輪的設計 ............................................................................................................... 36 筒心軸的設計及強度計算 ......................................................................................... 39 物裝置計算 [5] ............................................................................................................. 41 絲繩在卷筒上的固定及計算 [7] ................................................................................. 42 算啟動、制動時間 [5] .................................................................................................. 44 第三章 運行機構(gòu)與變幅機構(gòu) ....................................................................................................... 46 行機構(gòu) [9] ...................................................................................................................... 46 幅機構(gòu) [5] ....................................................................................................................... 46 第四章 回轉(zhuǎn)機構(gòu)的設計 ............................................................................................................... 47 轉(zhuǎn)機構(gòu)的組成及常用形式 [5] ........................................................................................ 47 荷計算 [9] ....................................................................................................................... 49 轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置計算 [5] ........................................................................................................ 50 動機的選擇與校驗 ...................................................................................................... 53 定機構(gòu)速比選擇聯(lián)軸器 ............................................................................................... 54 動器的選擇 ................................................................................................................... 54 速器的選擇 ................................................................................................................... 55 栓組連接的設計 [8] ....................................................................................................... 55 度的校核 ...................................................................................................................... 57 第五章 金屬結(jié)構(gòu)的設計 ............................................................................................................. 59 計起重機金屬結(jié)構(gòu)的基本要求 [12] .............................................................................. 59 柱的設計計算 [11].......................................................................................................... 59 梁設計計算 [11] ............................................................................................................. 61 總結(jié) ................................................................................................................................................ 62 致謝 ................................................................................................................................................ 63 參考文獻 ......................................................................................................................................... 64 1 前言 起重機是一種非標準機械設備，通常是按訂單生產(chǎn)的。一般情況是，首先根據(jù)用戶對設備提出的性能參數(shù)、外形尺寸、質(zhì)量、價格等方面的要求進行設計，然后開始生產(chǎn)。 起重機械種類繁多，應用十分廣泛。近年來，工程起重機械異常迅猛，持續(xù)火爆，新理念、新技術(shù)、新材料不斷給予起重機械新的活力，因而起重機械行業(yè)的工程技術(shù)人員隨之面臨著新的挑戰(zhàn)和考驗。 起重機是一種循環(huán)、間歇運動的機械，主要用于物品的裝卸。一個工作循環(huán)一般包括：取物裝置從取物地點由起升機構(gòu)把物品提起，運行、旋轉(zhuǎn)或變幅機構(gòu)把物品移位，然后物品在指定地點下降；接著進行反向運動，使取物裝置回到原位，以便進行下一次的工作循環(huán)。在兩個工作循環(huán)之間，一般有短暫的停歇。由此可見，起重機械工作時，各機構(gòu)經(jīng)常是處于起動、制動以及正向、反向等相互交替的運動狀態(tài)中的。起重機是各種工程建設廣泛應用的重要起重設備，它對減輕勞動強度，節(jié)省人力，降低建設成本，提高勞動生產(chǎn)率，加快建設速度，實現(xiàn)工程施工機械化起著十分重要的作用。針對這一需求，本設計以立柱式旋臂起重機的設計計算、三維建模和有限元仿真為主要內(nèi)容。 2 第一章 起重機設計總則 我國起重機械行業(yè) [5] 起重機與工程機械一樣，是真正具有中國特色的名稱與概念。我國起重機主要包括塔式起重機、汽車起重機、履帶式起重機、施工升降機、門式起重機、門座起重機、輪胎起重機、桅桿式起重機和攬索式起重機等。 我國工程機械行業(yè)已經(jīng)發(fā)展成機械工業(yè) 10大行業(yè)之一，我國也進入了工程機械生產(chǎn)大國之列。工程起重機械用途廣泛，市場遍布國民經(jīng)濟各個部門，其中主要有交通運輸、能源、 原材料、農(nóng)林水利、城鄉(xiāng)發(fā)展以及現(xiàn)代化國防六大領域。工程起重機械是保證各種工程建 設實現(xiàn)高速度、高質(zhì)量和低成本的重要手段。 隨著我國深化改革，擴大開放和發(fā)展社會主義市場經(jīng)濟等一系列重大政策的貫徹實施， 起重機械行業(yè)在技術(shù)水平、科研條件、品種數(shù)量、產(chǎn)品質(zhì)量、專業(yè)化生產(chǎn)程度、生產(chǎn)規(guī)模、出口創(chuàng)匯、用戶服務、企業(yè)組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化、高等教育及人才培養(yǎng)諸方面，均獲得了很大進步，在國民經(jīng)濟各領域和國防現(xiàn)代化建設中正發(fā)揮著舉足輕重的作用。我國已經(jīng)成為世界貿(mào)易組織正式成員國，這也為起重機械的更大發(fā)展提供了新的機遇。 國際起重機械行業(yè) [中國百科網(wǎng) ] 歐洲作為工程起重機的發(fā)源地，也是經(jīng)濟非常發(fā)達的地 區(qū)，代表輪式起重機的最高水平，最負盛名的生產(chǎn)企業(yè)有利勃海爾、德馬克，同時還有森內(nèi)博根、德國格魯夫、多田野·法恩、波塔恩、奧米格、里格、 地區(qū)主要現(xiàn)狀為：主要生產(chǎn)全地面起重機、履帶式起重機，緊湊型輪胎起重機，也生產(chǎn)少量汽車起重機。其中全路面起重機、履帶起重機以中大噸位為主；緊湊型輪胎起重機則以小噸位為主；汽車起重機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、性能高、可靠性高，產(chǎn)品遍布全球。美國工程起重機相對落后于歐洲水平。近年來，通過收購和合并的手段，先是格魯夫收購了歐洲老牌 起重機企業(yè)克虜伯公司，然后特雷克斯收購了德國德馬克；隨后，馬尼托瓦克兼并了包括美國格魯夫公司在內(nèi)的國內(nèi)大部分工程起重機企業(yè)，使美國工程起重機行業(yè)得以蓬勃發(fā)展。目前該地區(qū)主要生產(chǎn)輪胎起重機、履帶式起重機、全路面起重機和汽車起重機。主要生產(chǎn)企業(yè)為馬尼托瓦克，特點是技術(shù)較先進、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)領先于歐洲，產(chǎn)品主要銷往美州地區(qū)和亞太地 區(qū)。 日本作為二戰(zhàn)后崛起的經(jīng)濟強國，輪式起重機開發(fā)生產(chǎn)雖然起步較晚（起步于 20 世紀 70 年代），但發(fā)展很快，很受亞太市場的歡迎；同時，日本通過收 購的手段來更新技術(shù)，加快發(fā)展速度，如日本多田野收購德國法恩底盤公司來發(fā)展其全路面技術(shù)。日本主要生產(chǎn)汽車起重機、履帶起重機、越野輪胎起重機、全路面起重機，其中越野輪胎起重機產(chǎn)量最大，汽車起重機的產(chǎn)量次之，呈減少趨勢，全路面起重機的產(chǎn)量最少，呈上升趨勢，主要生產(chǎn)企業(yè)為多田野、加藤、神鋼、日立、小松等。產(chǎn)品特點是技術(shù)水平、性能、可靠性落后于歐美水平， 40%的產(chǎn) 3 品用于出口。 起重機的作用、作業(yè)特點 [1] 起重機械作用主要表現(xiàn)在減輕工人的繁重體力勞動，加快施工與作業(yè)進度，提高勞動生產(chǎn)率，降低施工與 作業(yè)成本、提高質(zhì)量等方面。 起重機是以反復的循環(huán)方式完成貨物裝卸或設備安裝作業(yè)的。一個工作循環(huán)包括：取物、貨物上升、水平運動、下降、卸載，然后空吊具返回原地。一個工作循環(huán)時間一般從幾分鐘到二三十分鐘，其間各機構(gòu)在不同時刻有短暫的停歇時間。這一特點決定了電動機的選擇和發(fā)熱計算方法；由于反復起動和制動，各機構(gòu)和結(jié)構(gòu)將受到強烈的震動和沖擊，載荷是正反向交替作用的。許多重要構(gòu)件承受不穩(wěn)定變幅應力的作用，這些都對構(gòu)件的強度產(chǎn)生較大的影響。 起重機屬于危險性作業(yè)的設備，它發(fā)生事故造成的損失將是巨大的。所以起重機 設計和制造一定要嚴格按照國家標準和有關(guān)規(guī)定進行。 起重機的組成 [9] 起重機由產(chǎn)生運動的機構(gòu)、承受載荷的金屬結(jié)構(gòu)、提供動力和起控制作用的電氣設備及各種指示裝置等四大部分組成。 起重機機構(gòu)有四類，即：使貨物升降的起升機構(gòu)；做平面運動的運行機構(gòu)；使起重機旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)機構(gòu)；改變回轉(zhuǎn)半徑的變幅機構(gòu)。每一機構(gòu)均由電動機、減速傳動系統(tǒng)及執(zhí)行裝置等組成。 重機的類型 [9] 可根據(jù)使用要求，設計任何合適的起重機形式。但從構(gòu)造特征來看，種類繁多的起重設備可歸納為三大類。 1. 單動作起 重設備 這類起重設備是使貨物作升降運動的起升機構(gòu)。常見有下列幾種： 1）千斤頂 一種升降行程很小，舉升能力較大的小型起重設備。螺旋千斤頂或齒條千斤頂可用于汽車維修；液壓千斤頂可將大型起重機頂起以跟換車輪。 2）滑車（俗稱葫蘆） 一種用鏈條或鋼絲繩與滑輪構(gòu)成的省力滑輪組，結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，是一種可攜帶的起重工具，有手動和電動兩種。電動葫蘆則是一種電動起升機構(gòu)，配有運行小車后可在空間布置的工字鋼軌上運行，構(gòu)成單軌架空道，是一種生產(chǎn)流水線上空的自動運貨車。電動葫蘆可作為梁式起重機的起升機構(gòu)。 3）絞車 由電動機經(jīng)減速器、卷筒、驅(qū)動鋼絲繩滑輪組成的起重設備，用以起吊重物或產(chǎn)生牽引力。在礦山、建筑工地及艦船等處應用。各類起重機的起升機構(gòu)都是一種絞車。絞車也有液壓或內(nèi)燃機驅(qū)動的。 4）升降機 一種由絞車拖動吊箱，吊箱延軌道升降的起重設備。在建筑工地上應用的建筑升降機是一種典型的形式。在高層建筑中應用的電梯是供人員上下樓梯使用的，是一種安全信號設備齊全，自動控制的、且制造很精良的載人升降機。礦山使用的礦井提升機與電梯類似，單更加大型化。 4 2. 橋式類型起重機 依靠運行機構(gòu)和運行小車運 行機構(gòu)組成，使起重的貨物做平面運動，再加上置于小車上的起升機構(gòu)，作業(yè)的范圍是長方形空間。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同有下列幾種： 1）橋式起重機。 2）門式起重機，包括裝卸橋，岸邊集裝箱起重機。 3）纜索起重機 纜索起重機是一種特殊類型的橋式類型起重機，它的小車在特制的承載鋼索上運行，承載鋼索支承于兩個塔架的頂端，跨度在 100常在大型建設工程中使用，如大型水電工程的大壩施工等。岸邊集裝箱起重機也是門式類型起重機，它的特點是有很長的伸臂，可以跨越大型船舶進行集裝箱裝卸，門架的跨度不大， 但可以通過集裝箱汽車。其他起重機特點將在下詳述。 依靠起重機的回轉(zhuǎn)和變幅機構(gòu)運動的組合，使起吊的貨物作水平運動，作業(yè)范圍是圓柱形空間，由于起重機整體還可以延一定軌道運行，所以，這類起重機的作業(yè)范圍是比較大的，它又可分為如下幾種： 1）塔式起重機。 2）門座起重機。 3）流動起重機。 4）浮式起重機。 浮式起重機是以自行船舶為行駛裝置的起重機，設計時要時要考慮起重機在水上會搖擺的特點。 臂起重機介紹 [百度百科 ] 構(gòu)獨特，安全可靠 ，具備高效、節(jié)能、省時省力、靈活等特點，三維空得內(nèi)隨意操作，在段距、密集性調(diào)運的場合，比其它常規(guī)性吊運設備更顯示其優(yōu)越性。本產(chǎn)品廣泛用于各種行業(yè)的不同場所。懸臂起重機工作強度為輕型，起重機由立柱，回轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置及電動葫蘆組成，立柱下端通過地腳螺栓固定在混凝土基礎上，由擺線針輪減速裝置來驅(qū)動旋臂回轉(zhuǎn)，電動葫蘆在旋臂工字鋼上作左右直線運行，并起吊重物。起重機旋臂為空心型鋼結(jié)構(gòu)，自重輕，跨度大，起重量大，經(jīng)濟耐用。內(nèi)置式行 旋臂吊 走機構(gòu)，采用帶滾動軸承的特種工程塑料走輪，摩擦力小，行走輕快；結(jié)構(gòu)尺寸 小，特別有利于提高吊鉤行程。 懸臂起重機系列可分為： 1)定柱式懸臂起重機； 2) 3)移動式懸臂起重機； 4)墻壁式懸臂起重機； 5)臂行式懸臂起重機； 6)輕型龍門式懸臂起重機； 7)曲臂式懸臂起重機； 8)雙臂式懸臂起重機。 5 定柱式懸臂起重機又稱立柱式懸臂起重機，起重量在 125凱力起重自行研制的產(chǎn)品，可以根據(jù)客戶需求設計定制的專用起重設備。 立 柱式旋臂吊具有結(jié)構(gòu)新穎、合理、簡單、操作方便、回轉(zhuǎn)靈活、作業(yè)空間大等優(yōu)點，是節(jié)能高效的物料吊運設備，可廣泛適用于廠礦、車間的生產(chǎn)線、裝配線和機床的上、下工作及倉庫、碼頭等場合的重物吊運。定柱式旋臂吊根據(jù)其旋臂所使用型鋼的不同可以分為： 本機由立柱、回轉(zhuǎn)旋臂及電動葫蘆等組成。立柱下端固定于混泥土基礎上，旋臂回轉(zhuǎn)，可根據(jù)用戶需求進行回轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)部分分為手動和電動回轉(zhuǎn)（擺線針輪減速劑安裝與上托板或者下托板上帶動轉(zhuǎn)管旋臂回轉(zhuǎn)）。電動葫蘆安裝在旋臂軌道上，用于起吊重物。 6 第二章 起升機構(gòu)的設計 定起升機構(gòu)的傳動方案 起升機構(gòu)包括：取物裝置，鋼絲繩卷繞系統(tǒng)及驅(qū)動裝置等部分，用來實現(xiàn)物品的上升與下降動作。 根據(jù)設計要求所給參數(shù)，起重量 Q=2t,屬于小起重量旋臂起重機。主要技術(shù)要求參數(shù)如下： 表 2起重機主要技術(shù)參數(shù) 起重量 Q 起升高度 H 跨度 L 起升速度 V 回轉(zhuǎn)速度 轉(zhuǎn)角范圍 2t 10m 6m 8m/280 傳動裝置中廣泛采用減速器，它是原動機和工作機之間獨立的閉合傳動裝置，用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩以滿足各種工作機的需要。根據(jù)設計要求及分析，給出如下兩個傳動方案： 圖 2第一種傳動方案 1— 電動機； 2、 5— 聯(lián)軸器 ;3— 減速器； 4— 開式齒輪； 6— 卷筒 圖 2第二種傳動方案 1— 電動機； 2— 聯(lián)軸器； 3— 減速器； 4— 開式齒輪； 5— 卷筒 7 圖 2— 1 這種方案是最簡單也是最通用的一種傳動方式，電動機 1 通過聯(lián)軸器 2與減速器 3聯(lián)系，減速 器的低速軸與開始齒輪連接再與卷筒連接。在這一傳動方式中，由于電動機緊靠減速器，為了補償電動機及減速器高程誤差，或底架受力時的變形，聯(lián)軸器需要采用調(diào)節(jié)性能較好的彈性聯(lián)軸器或雙齒輪聯(lián)軸器。聯(lián)軸器靠減速器側(cè)帶有制動輪，以便使制動器能可靠地制動住懸掛的貨物。這種方案結(jié)構(gòu)簡單，安裝及維修比較方便。適合于與小型起升機構(gòu)。 圖 2后一級齒輪做成開式齒輪傳動，這種與卷筒的連接方式比較容易，減速器低速軸的伸出軸帶有外齒輪，與卷筒法蘭內(nèi)齒輪嚙合，起到聯(lián)軸器的作用，另外，伸出軸還有支承座。卷筒的左端伸出軸通過滾動 軸承支承在減速器伸出軸的支承座上。這種結(jié)構(gòu)非常緊湊，但是安裝需要起重工具給予協(xié)助。這種方案適用于起重量較大時。 電動葫蘆的選擇 由額定起重量為 2t,起升高度為 10米，通過查閱“龍馬起重”（靖江市龍馬起重設備有限公司 ）選擇電動葫蘆為號為 技術(shù)性能如下表： 表 2— 2 技術(shù)性能 參數(shù) 單位 起重量 2 噸 起升高度 12 米 起重速度 8/ /分 運行速度 20 米 /分 鋼絲繩繩經(jīng) 11 毫米 鋼絲繩規(guī)格 × 37字鋼軌道型號（ 20運行軌道最小半徑 2 米 起升電動機型號 額定功率 3 千瓦 額定速度 1380 轉(zhuǎn) /分 額定電流 運行電機型號 額定功率 瓦 額定轉(zhuǎn)速 1380 轉(zhuǎn) /分 額定電流 機構(gòu)工作級別 重量（ 295 千克 8 鋼絲繩的選擇與使用 鋼 絲繩是起重機機械的重要零件之一，它是一種易于彎曲的撓性件。具有強度高、撓型好、自重輕、運行平穩(wěn)，極少突然斷裂等特點，因而廣泛用于起重機的起升機構(gòu)、變幅機構(gòu)、運行機構(gòu)，也可用于旋轉(zhuǎn)機構(gòu)。它還用作捆綁物件的繩索、桅桿起重機的張緊繩、纜索起重機和空氣索道的牽引繩、承載繩等。 鋼絲繩受力復雜，受載時，鋼絲繩中有拉升應力、彎曲應力、擠壓應力及鋼絲繩捻制下的殘余應力。當鋼絲繩繞過滑輪時，受到變應力作用使材料產(chǎn)生疲勞，最終由于鋼絲繩與繩槽、鋼絲繩之間磨損而破斷。 因為在起升過程中，鋼絲繩的安全至關(guān)重要，所以要保證鋼絲繩的 使用壽命，為此我們采用一下措施： 1）盡量減少鋼絲繩的彎曲次數(shù)； 2）高安全系數(shù)，即降低鋼絲繩的應力； 3）選用較大的滑輪與卷筒直徑。 滑輪槽的尺寸與材料對鋼絲繩的壽命有很大的關(guān)系，其太大會使鋼絲繩與滑輪接觸面積減小，太小會使鋼絲繩與槽壁間的摩擦劇烈，甚至會卡死。 1. 鋼絲繩破斷拉力計算 由《起重吊裝簡易計算》 [2]可知，鋼絲繩破斷拉力計算公式如下： ????? ? 4 2 （ 2 式中 鋼絲繩的破斷拉力（ N） 鋼絲繩中每一根鋼絲的直徑 n — 鋼絲繩中每一根鋼絲的總根數(shù) b? — 鋼絲繩中鋼絲的抗拉強度（ 鋼絲繩中鋼絲的總斷面面積 2? — 鋼絲繩中的搓捻不均勻引起的受載不均勻系數(shù) （當鋼絲繩為 6× 37+1 時， ? =鋼絲繩為 6× 19+1時， ? = 本設計選用 6× 37+1型鋼絲繩，與以同徑者 6× 19+1型相比較，鋼絲多且細，則繩的撓性好，而耐磨性稍差，在此基礎上還能滿足我們的需求。所以我們選用6× 37+1型鋼絲繩（ 驗算 6× 37+1 型 0 02 2 2)a x ???????? ? (2 驗算 6× 19+1 型 9 0 01 1 4)a x ??????? ? （ 2 2. 鋼絲繩允許拉力的計算 通過查閱《起重吊裝簡易計算》 [2]表 1— 8，用于機動起重設備的安全系數(shù) ～ 6，我們選用較大的安全系數(shù) K=6，滑輪組倍率 2?m ，則可以的鋼絲繩的允許拉力為： b ?? （ 2 確定滑輪的參數(shù) 滑輪是是起重機的承載零件，可以引導和改變 繩索拉力方向，用以支承鋼絲繩，平衡鋼絲繩分支的拉力，組成滑輪組，達到勝利和增速的作用?；喞K槽尺寸應保證鋼絲繩順利繞過且接觸面積應盡可能大，以避免產(chǎn)生鋼絲繩與滑輪輪緣的摩擦甚至是跳槽。滑輪由輪緣、輪輻和輪轂三部分組成的?；喌木唧w尺寸，可按鋼絲繩直徑由起重機設計手冊查得。 鋼絲繩繞過滑輪尺寸時要產(chǎn)生橫向變形，故滑輪槽底半徑應稍大于鋼絲繩半徑，鋼絲繩直徑小時 絲繩直徑大時 滑輪的主要尺寸是換輪直徑 D，輪轂寬度 B 和繩槽尺寸，起重機常用鑄造滑輪已標準化（ 87）?；喗Y(jié)構(gòu)尺寸可按鋼絲繩直徑進行選定。 1） 工作滑輪直徑 （ 2 式中 0D — 按鋼絲繩中心計算的滑輪直徑（鋼絲繩卷繞直徑） d — 鋼絲 繩直徑， 2e — 輪繩直徑比。 查《機械設計手冊》表 2— 3，根據(jù)機構(gòu)工作級別，取繩經(jīng)比系數(shù) e=16,則可得 1761611m ??=280，由附表選用鋼絲繩直徑為 d=11輪直徑D=280，滑輪軸直徑為 0 滑輪標記為 87— 11×280 確定卷筒尺寸并驗算其強度 卷筒是起升機構(gòu)和牽引機構(gòu)中卷繞鋼絲繩的部件。起升機構(gòu)的卷筒是用來卷繞并儲存鋼絲繩的，卷筒大多用鑄鐵鑄造：大卷筒和單件生產(chǎn)的卷筒，用鋼板焊 10 接。卷筒承受起升載荷的作用，應有做狗剛性的底座予以支承，而卷筒的軸應該是靜定支承。 根據(jù)鋼絲繩在卷筒卷繞層數(shù)分為單層卷筒和多層卷筒，卷筒材料采用不低于40的鑄鐵，特殊是可采用 號鋼板焊成。 卷筒直徑的大小直接影 響鋼絲繩的彎曲程度，為保證鋼絲繩壽命，卷筒直徑不能太小，卷筒直徑必須大于鋼絲繩直徑的一點倍數(shù)，卷筒直徑一般為： 0 ? （ 2 式中 0D — 卷筒卷繞直徑（鋼絲繩中心所在直徑）， 1e — 與機構(gòu)工作 級別和鋼絲有關(guān)的系數(shù)； d — 鋼絲繩直徑， 帶入數(shù)字得 9 818110 ???為了適當?shù)臏p少卷筒的長度，則應該選用較大直徑的卷筒，根據(jù)《起重機設計手冊》 [7]表 14— 1，選用直徑 D=300卷筒，卷筒槽尺寸由表 14— 3 得4,槽底半徑 R=準槽）。 圖 2— 3是卷筒的大體形狀及尺寸。 圖 2— 3 單層繞卷筒長度 210 2 ??（ 2 式中 0L — 卷筒上車螺旋槽部分的長度， 1L — 無繩槽卷筒端部尺寸，根據(jù)構(gòu)造需要選定， 2L — 固定鋼絲繩所需要的查長度， 2 ? ， 11 ( 10m a ?? ?（ 2 式中 最大起升高度， m — 滑輪組倍率； 0D — 卷繞計算直徑，由鋼絲繩中心算起的直徑， 1Z — 為固定鋼絲繩的安全圈數(shù)， Z ； p — 繩槽節(jié)距 — 4~2(? 。 綜上，帶入數(shù)得： 1514)23 1 00 0 0(0 ???? ??21431 ??? 21432 ??? 4142843152210 ???????（ 2 取 00? 。 3. 卷筒壁厚 ? 6~12)10~6(??? （ 2 取 14?? 卷筒壁中承受復雜的應力，包括起升鋼絲繩拉力纏繞而產(chǎn)生的壓應力，鋼絲繩拉力產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)和彎曲應力，根據(jù)分析扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的應力非常小，可忽略不計，卷筒壁中的應力主要是鋼絲繩在卷筒壁上產(chǎn)生的壓縮應力。而當卷筒的長度小于或等于 3 倍卷筒直徑，即當 ? 時，主要計算壓應力，彎曲和扭轉(zhuǎn)的合成應力一般不大于壓應力的 %15~%10 ，所以只計算壓應力是合理的，此時卷筒內(nèi)表面上的最大壓應力為 )]([Sm a 壓??? ?? （ 2 式中 1A — 多層卷繞系數(shù)，該 值與鋼絲繩卷繞層數(shù)有關(guān)； 2A — 應力減小系數(shù)，考慮繩圈繞入時對筒壁有減小作用，一般可取2A = 鋼絲繩中最大靜拉力； 12 ? — 卷筒壁厚，可按 下列初選： 鑄鋼卷筒 d?? 鑄鐵卷筒 )? D? t — 卷筒繩槽節(jié)距； ][壓? — 許用壓應力 對 鋼 2][ s?? ?壓（ s? — 屈服強度） 對鑄鐵 5][ y?? ?壓（ y? — 抗壓強度） 所以 M p 7 2 4 4 8 90 1 0 1 2 m a ????? ?? 壓 （ 2 選用灰鑄鐵 00?，許用壓應力為 ? ? M ?壓?因為 ? ?壓壓 ?? ?，所以抗彎強度符合要求。 動機的選擇 3 . 2 7 K 86 1 2 082 0 0 06 1 2 0 ???? ?起靜N (2 式中 起Q — 起升載荷重量， V— 物品上升速度（米 /分）； 0? — 機構(gòu)總效率，一般取 為了滿足電動機起動時間不過熱要求，對起升機構(gòu)，可按下式初選相應于機構(gòu)的 %的電動 機功率： （千瓦）靜電 （ 2 式中 電k — 系數(shù)。 由《起重機設計手冊》 [7]表 8— 10，取 1?電k ，則 13 ??查《機械設計基礎》 [4]附表 6— 3選擇電動機型號，選用電動機為 動機型號為 6，電動機工作制為 時工作制），工作定額為 30分，額定功率為 4定轉(zhuǎn)速為 915r/ 電動機工作因為溫升而發(fā)熱，過高的溫升會使繞組的絕緣材料加速老化，故需要對按靜功率選擇的電動機進行發(fā)熱驗算，以控制電動機溫升在容許的范圍內(nèi)。 按照工作類型系數(shù)法，由《起重機設計與實例》 [9]表 2— 9 可知 %25等效功率為 靜等效 N?? ?N（ 2 ? 的值結(jié)合《起重機設計手冊》 [7]表 8— 14和圖 8— 37得 ，則 2 k 2 70 ???等效等效 N?N，所以所選電動機滿足要求。 算起升速度和實際所需功率 驅(qū)動裝置總傳動比 筒 （ 2 式中 n — 電動機額定轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn) /分） 筒n — 穩(wěn)定時卷筒的轉(zhuǎn)速 m i n/i n/20 ???? ?筒（ 2 式中 m — 滑輪組倍率； v — 物品上升速度（米 /分）； 所以 ?? ???誤差： %15][%008 ???????? ?? v 14 實際所需等效功率： ????（ 2 N ?'，驗算合格。 速器的設計 因為電動機到減速器高速軸用聯(lián)軸器連接，其傳動比為 1。 本設計采用 二級圓柱斜齒輪減速器，減速器傳動比為 20，開式齒輪傳動比為 對于兩級圓柱齒輪減速器，一般按齒輪浸油高度要求，即按各級齒輪直徑相近的條件分配傳動比， 21 ) ，所以這里分配的 i ， i 。 m 8m 1 53322311201??????筒(2 （ 2 其中 01? 、 02? 、 03? 依次為電動機..??????與Ⅰ軸，Ⅱ軸與軸，Ⅲ 軸與 3軸間的傳遞效率，所以帶入數(shù)字得 8 9 92 . 9 ???????????????卷電（ 2 電動機的輸入轉(zhuǎn)矩 ???? 36 5 其余各軸的輸入轉(zhuǎn)速為 ?????????????????? 4 2 . 1 3/9 . 5 2 表 2軸的運動及動力參數(shù) 軸 名 功率 P（ 轉(zhuǎn)矩 T（ ） 轉(zhuǎn)速n(r/傳動比 i 效率? 電機軸 915 1 軸 915 軸 軸 筒軸 1） 度等級、材料。 本設計采用斜齒輪。 起重機為一般機械，速度不高，故選用 7級精度（ 88）。 材料 選擇，由《機械設計》 [8]表 10擇小齒輪材料為 40制），硬度為 280齒輪的材料為 45鋼（調(diào)制）硬度為 240者硬度差為 40 2） 設起重機工作壽命為 15年，（每年工作 300天）每天工作 8 小時。 計算應力循環(huán)次數(shù) ? ? 911 ???????? ???N 3） 計算接觸疲勞許用應力。 取失效概率為 1%，安全系數(shù) 1?s ，由《機械設計》式（ 10 M P 1l i ??? ??M P ][ 2l i ??? ?? 16 第一級傳動 初選小齒輪 181?z ，大齒輪齒數(shù) 932 ?z ，螺旋角 ?14?? 。 1） 按齒面接觸強度計算 3 211 )(12?? ??（ 2 ○ 1 確定公 式內(nèi)的各計算數(shù)值 選取 6.1?齒寬系數(shù) 1?d? 、材料的彈性影響系數(shù) ? 、Z 、由圖 10a? 、 a? 、所以 ??a?許用接觸應力 M P [][][ 21 ???? ???○ 2 試算小齒輪的分度圓直徑 由計算公式得 t (31 ??????? ○ 3 計算圓周速度 t /1 ?????? ?○ 4 計算齒寬 b 及模數(shù) o o ?????????????○ 5 計算縱向重合度 ?????? ???? ○ 6 計算縱向重合度 K 。 已知使用 系數(shù) 1?根據(jù) ， 7級精度，由圖 10得動載 ； 17 由表 10得 由圖 10得 由表 10 K 。故載荷系數(shù) ?????7 按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑 311 ???○ 8 計算模數(shù) ?? ??2）按齒根彎曲強度設計 3 2121][co ??? ?? （ 2 ○ 1 計算載荷系數(shù)。 ???????，由圖查得螺旋角影響系數(shù)為 Y。 ○ 2 計算當量齒數(shù) 014c o o o o ??????3 由表查得齒形系數(shù) 應力校正系數(shù) 4 計算大小齒輪的 ? ?并加以比較 @nts