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河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文
摘 要
卷揚機(jī)又稱絞車。是起重垂直運輸機(jī)械的重要組成部分，配合井架、桅桿、滑輪組等輔助設(shè)備，用來提升物料、安裝設(shè)備等作業(yè)，由人力或機(jī)械動力驅(qū)動卷筒、卷繞繩索來完成牽引工作的裝置。垂直提升、水平或傾斜曳引重物的簡單起重機(jī)械。分手動和電動兩種。現(xiàn)在以電動卷揚機(jī)為主。本次設(shè)計的5噸電動卷揚機(jī)是由電動機(jī)、連軸器、制動器、減速器、卷筒、導(dǎo)向滑輪、起升滑輪組、吊鉤等組成。
本次設(shè)計的步驟是從鋼絲繩開始入手，然后依次對卷揚機(jī)的卷筒、卷筒心軸、電動機(jī)、減速器齒輪、減速器軸、制動器、聯(lián)軸器以及卷筒機(jī)的導(dǎo)向滑輪設(shè)計與選取。其中卷筒、卷筒軸、卷筒轂、減速器的設(shè)計最為主要，本設(shè)計重點做了介紹，其余部分有得只是略作分析。
本次設(shè)計的卷筒機(jī)由于它結(jié)構(gòu)簡單、搬運安裝靈活、操作方便、維護(hù)保養(yǎng)簡單、對作業(yè)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等特點，可以應(yīng)用于冶金起重、建筑、水利作業(yè)等方面，但是此次設(shè)計的卷筒機(jī)主要運用于用于5噸橋式吊車起升機(jī)構(gòu)。提升重物是卷揚機(jī)的一種主要功能，各類卷揚機(jī)的設(shè)計都是根據(jù)這一要求為依據(jù)的。
關(guān)鍵詞：卷揚機(jī)，卷筒，卷筒軸，減速器
Abstract
Also known the hoist another name is winch. Vertical lifting transport machinery is an important component of the tie in with the derrick, mast, pulley blocks, and auxiliary equipment, used to enhance the materials, installation of equipment operations, from human or mechanical power-driven drum, winding traction rope to complete the installation work. Vertical, horizontal or inclined simple tractor Lifting heavy objects. Two types of the hoist are manual and electric two kinds. and Now to the main electric winch. The design of the 5-ton electric hoist motor contions electromotor 、coupling、arrester、retarder、drum、boom sheave 、a system of pulleys set、hook, etc..
This design of hoist is start from the wire rope, and next then turn on the winch drum, drum spindle, motor, gear reducer, speed reducer shaft, brakes, couplings and pulley drum machine-oriented design and selection. On drum, drum shaft, drum hub, most major reducer design, the design are focus introduced, and the rest is just a little something for analysis.
The design of the drum machine because of its simple structure, handling the installation of a flexible, convenient operation, simple maintenance, and operating environment features such as adaptability, can be applied to lifting metallurgical, construction, operations and other water conservancy, but the design mainly applied to the drum machine for 5-ton overhead crane hoisting mechanism. Heavy winch upgrade is one of the main functions of the design of various types of winches are based on based on this request.
KEY WORDS: hoist；drum; drum shaft; retarder
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目錄
前 言........................................................2
1 緒論.......................................................4
1.1卷揚機(jī)的分類、特性及常見類型 4
1.2 國內(nèi)外卷揚機(jī)發(fā)展概況 7
1.3 卷揚機(jī)的結(jié)構(gòu)概述 13
2 卷揚機(jī)方案設(shè)計............................................21
2.1卷揚機(jī)的設(shè)計參數(shù) 21
2.2電動機(jī)選擇 21
2.3減速器的設(shè)計計算 23
3小車行走機(jī)構(gòu)設(shè)計...........................................34
3.1 軌道 34
3.2 車輪與車輪組 34
3.3 車輪直徑的計算 35
4卷揚機(jī)主要零零部件的設(shè)計...................................37
4.1 鋼絲繩的選擇 37
4.2 卷筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計及尺寸確定 41
4.3 卷筒軸的設(shè)計計算 46
4.4 制動器，聯(lián)軸器的選擇 52
5卷揚機(jī)使用時的注意事項.....................................54
結(jié)論........................................................56
致謝........................................................57
參考文獻(xiàn)....................................................58
前 言
隨著社會的發(fā)展，機(jī)械將會越來越取代人力，這也是機(jī)械行業(yè)飛速發(fā)展的后果，在機(jī)械的發(fā)展歷史中，新機(jī)械的發(fā)明有著舉足輕重的作用。但是，那些很久以前就被利用生產(chǎn)并一直延續(xù)到今天的機(jī)械，更是起著不可替代的作用，卷揚機(jī)就是一例。卷揚機(jī)的發(fā)展就像其他機(jī)械一樣，從開始的簡單到現(xiàn)在的復(fù)雜，從以前的機(jī)械動力到現(xiàn)在的電力動力，從以前的人工操作到現(xiàn)在的電腦操作甚至智能操作。
卷揚機(jī)又稱絞車，是起重垂直運輸機(jī)械的重要組成部分，配合井架桅桿、滑輪組等輔助設(shè)備，用來提升物料、安裝設(shè)備等作業(yè)。由于它結(jié)構(gòu)簡單、搬運安裝靈活、操作方便、維護(hù)保養(yǎng)簡單、使用成本低、對作業(yè)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等特點，廣泛應(yīng)用于冶金起重、建筑、水利作業(yè)等方面。本設(shè)計就傳統(tǒng)的卷揚機(jī)說起，一直到現(xiàn)在以及將來的發(fā)展。卷揚機(jī)是起重垂直運輸機(jī)械的重要組成部分，配合井（門）架、桅桿、滑輪組等輔助設(shè)備，用來提升物料、安裝設(shè)備等作業(yè)。由于它結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、維護(hù)保養(yǎng)簡單、使用成本低、可靠性高等優(yōu)點。
提升重物是卷揚機(jī)的一種主要功能，所以各類卷揚機(jī)的設(shè)計都是根據(jù)這一要求為依據(jù)的。雖然目前塔吊、汽車吊等取代了卷揚機(jī)的部分工作，但由于塔吊成本高，一股在大型工程中使用，而且靈活性較差，故一般中小型工程仍然廣泛應(yīng)用卷揚機(jī)，汽車吊雖然靈活方便，但也因為成本太高，而不能在工程中廣泛應(yīng)用，故大多設(shè)備的安裝仍然是由卷揚機(jī)承擔(dān)的。卷揚機(jī)除在工程、設(shè)備安裝等方面被廣泛應(yīng)用外，在冶金、礦山、建筑、化工、水電、農(nóng)業(yè)、軍事及交通運輸?shù)刃袠I(yè)亦被廣泛應(yīng)用。
下面卷筒機(jī)的發(fā)展趨勢
A. 大型化
由于基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展，大型設(shè)備和機(jī)械構(gòu)件要求整體安裝，促進(jìn)了大型卷揚機(jī)的發(fā)展。目前，俄羅斯已生產(chǎn)了60 t卷揚機(jī)，日本生產(chǎn)了32 t、50 t、60 t液壓和氣動卷揚機(jī)，美國生產(chǎn)了136 t和270 t卷揚機(jī)。
B 采用先進(jìn)電子技術(shù)
為了實現(xiàn)卷揚機(jī)的自動控制和遙控，國外廣泛采用了先進(jìn)的電子技術(shù)。對大型卷揚機(jī)安裝了電器連鎖裝置，以保證絕對安全可靠。
C 發(fā)展手提式卷揚機(jī)
為提高機(jī)械化水平，減輕工人勞動強(qiáng)度，國外大力發(fā)展小型手提式卷揚機(jī)，如以汽車蓄電池為動力的直流電動小型卷揚機(jī)，其電壓為12 V，質(zhì)量為7.7—15.4 kg，拉力為3336—13344 N。
D 大力發(fā)展不帶動力源裝置的卷揚機(jī)
歐美國家非常重視發(fā)展借助汽車和拖拉機(jī)動力的卷揚機(jī)。此種卷揚機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，有一個卷筒和一個變速箱即可。
1 緒論
1.1卷揚機(jī)的分類、特性及常見類型
1.1.1分類及特性
卷揚機(jī)分為手動卷揚機(jī)和電動卷揚機(jī)兩種。現(xiàn)在以電動卷揚機(jī)為主。電動卷揚機(jī)由電動機(jī)、聯(lián)軸節(jié)、制動器、齒輪箱和卷筒組成，共同安裝在機(jī)架上。對于起升高度和裝卸量大工作頻繁的情況，調(diào)速性能好，能令空鉤快速下降。對安裝就位或敏感的物料，能用較小速度。
隨著社會的發(fā)展，機(jī)械將會越來越取代人力，這也是機(jī)械行業(yè)飛速發(fā)展的后果，在機(jī)械的發(fā)展歷史中，新機(jī)械的發(fā)明有著舉足輕重的作用。但是，那些很久以前就被利用生產(chǎn)并一直延續(xù)到今天的機(jī)械，更是起著不可替代的作用，卷揚機(jī)就是一例。卷揚機(jī)的發(fā)展就像其他機(jī)械一樣，從開始的簡單到現(xiàn)在的復(fù)雜，從以前的機(jī)械動力到現(xiàn)在的電力動力，從以前的人工操作到現(xiàn)在的電腦操作甚至智能操作。
卷揚機(jī)又稱絞車，是起重垂直運輸機(jī)械的重要組成部分，配合井架、桅桿、滑輪組等輔助設(shè)備，用來提升物料、安裝設(shè)備等作業(yè)。由于它結(jié)構(gòu)簡單、搬運安裝靈活、操作方便、維護(hù)保養(yǎng)簡單、使用成本低、對作業(yè)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等特點，廣泛應(yīng)用于冶金起重、建筑、水利作業(yè)等方面。本設(shè)計就傳統(tǒng)的卷揚機(jī)說起，一直到現(xiàn)在以及將來的發(fā)展。卷揚機(jī)是起重垂直運輸機(jī)械的重要組成部分，配合井（門）架、桅桿、滑輪組等輔助設(shè)備，用來提升物料、安裝設(shè)備等作業(yè)。由于它結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、維護(hù)保養(yǎng)簡單、使用成本低、可靠性高等優(yōu)點。
重物是卷揚機(jī)的一種主要功能，所以各類卷揚機(jī)的設(shè)計都是根據(jù)這一要求為依據(jù)的。雖然目前塔吊、汽車吊等取代了卷揚機(jī)的部分工作，但由于塔吊成本高，一股在大型工程中使用，而且靈活性較差，故一般中小型工程仍然廣泛應(yīng)用卷揚機(jī)，汽車吊雖然靈活方便，但也因為成本太高，而不能在工程中廣泛應(yīng)用，故大多設(shè)備的安裝仍然是由卷揚機(jī)承擔(dān)的。卷揚機(jī)除在工程、設(shè)備安裝等方面被廣泛應(yīng)用外，在冶金、礦山、建筑、化工、水電、農(nóng)業(yè)、軍事及交通運輸?shù)刃袠I(yè)亦被廣泛應(yīng)用。
機(jī)的分類及其不同特性卷揚機(jī)包括建筑卷揚機(jī),同軸卷揚機(jī) 主要產(chǎn)品有：JM電控慢速大噸位卷揚機(jī)、JM電控慢速卷揚機(jī)、JK電控高速卷揚機(jī)、 JKL手控快速溜放卷揚機(jī)、2JKL手控雙快溜放卷揚機(jī)、電控手控兩用卷揚機(jī)、JT調(diào)速卷揚機(jī)、KDJ微型卷揚機(jī)等，僅能在地上使用，可以通過修改用于船上。它以電動機(jī)為動力，經(jīng)彈性聯(lián)軸節(jié)，三級封閉式齒輪減速箱，牙嵌式聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動卷筒，采用電磁制動。該產(chǎn)品通用性高、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、起重大、使用轉(zhuǎn)移方便，被廣泛應(yīng)用于建筑、水利工程、林業(yè)、礦山、碼頭等的物料升降或平拖，還可作現(xiàn)代化電控自動作業(yè)線的配套設(shè)備。
系列為齒輪減速機(jī)傳動卷揚機(jī)。主要用于卷揚、拉卸、推、拖重物。如各種大中型砼、鋼結(jié)構(gòu)及機(jī)械設(shè)備的安裝和拆卸。適用于建筑安裝公司、礦區(qū)、工廠的土木建筑及安裝工程。
力或機(jī)械動力驅(qū)動卷筒、卷繞繩索來完成牽引工作的裝置。
卷揚機(jī)：（又叫微型卷揚機(jī)）電機(jī)與鋼絲繩在同一傳動軸上，輕便小巧，節(jié)省空間
（噸位包括（200公斤、250公斤、300公斤、500公斤、750公斤、1000公斤等）
速卷揚機(jī)：卷筒上的鋼絲繩額定速度約7~12m/min的卷揚機(jī)。
速卷揚機(jī)：卷筒上的鋼絲繩額定速度約30m/min的卷揚機(jī)。
卷揚機(jī)：由電動機(jī)作為動力，通過驅(qū)動裝置使卷筒回轉(zhuǎn)的卷揚機(jī)。
卷揚機(jī)：速度控制可以調(diào)節(jié)的卷揚機(jī)
卷揚機(jī)：以人力作為動力，通過驅(qū)動裝置使卷筒回轉(zhuǎn)的卷揚機(jī)。
位非標(biāo)卷揚機(jī)：主要用于卷揚、拉卸、推、拖重物。如各種大中型砼、鋼結(jié)構(gòu)及機(jī)械設(shè)備的安裝和拆卸。其結(jié)構(gòu)特點是鋼絲繩排列有序、有吊安裝可靠、適用于碼頭、橋梁、港口等路橋工程及大型廠礦安裝設(shè)備.就是一種利用外力（例如電動機(jī)）驅(qū)動他運轉(zhuǎn)，然后通過電磁制動器和抱死制動器控制其在無動力下不自由運轉(zhuǎn)，同時經(jīng)過電動機(jī)的帶動減速后，驅(qū)動一個輪盤運轉(zhuǎn)，輪盤上可以卷鋼索或者其他東西。
提升高于30噸的卷揚機(jī)為大噸位卷揚機(jī)，生產(chǎn)大噸位的卷揚機(jī)技術(shù)在中國只有少數(shù)，目前最大噸位是65噸。主要細(xì)分為JK（快速），JM、JMW（慢速），JT（調(diào)速），JKL、2JKL手控快速等系列卷揚機(jī)，廣泛應(yīng)用于工礦、冶金、起重、建筑、化工、路橋、水電安裝等起重行業(yè)。
1.1.2 卷揚機(jī)的常見類型
常見的卷揚機(jī)噸位有：0.3T卷揚機(jī) 0.5T卷揚機(jī) 1T卷揚機(jī) 1.5T卷揚機(jī) 2T卷揚機(jī) 3T卷揚機(jī) 5T卷揚機(jī) 6T卷揚機(jī) 8T卷揚機(jī) 10T卷揚機(jī) 15T卷揚機(jī) 20T卷揚機(jī) 25T卷揚機(jī) 30T卷揚機(jī)。從是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)的角度：卷揚機(jī)可分為國標(biāo)卷揚機(jī)、非標(biāo)卷揚機(jī)常見卷揚機(jī)型號有
A、JK0.5-JK5單卷筒快速卷揚機(jī)
B、JK0.5-JK12.5單卷筒慢速卷揚機(jī)
C、JKL1.6-JKL5溜放型快速卷揚機(jī)
D、JML5、JML6、JML10溜放型打樁用卷揚機(jī)
E、2JK2-2JML10雙卷筒卷揚機(jī)
F、JT800、JT700型防爆提升卷揚機(jī)
G、JK0.3-JK15 電控卷揚機(jī)
H、非標(biāo)卷揚機(jī)
其中Jk表示快速卷揚機(jī)，jm表示慢速卷揚機(jī)，jt表示防爆卷揚機(jī)，單卷筒表示一個卷筒容納鋼絲繩，雙卷筒表示兩個卷筒容納鋼絲繩。
液壓卷揚機(jī)優(yōu)點：
相比傳統(tǒng)的電動卷揚機(jī)（電動絞車），液壓卷揚機(jī)（液壓絞車）有很多優(yōu)點：
A. 過載保護(hù)
B. 沖擊防護(hù)
C. 防爆性能。國標(biāo)卷揚機(jī)指符合國家標(biāo)準(zhǔn)的卷揚機(jī)，非標(biāo)卷揚機(jī)是指廠家自己定義標(biāo)準(zhǔn)的卷揚機(jī),通常只有具有生產(chǎn)證的廠商才可以生產(chǎn)國標(biāo)卷揚機(jī)，價格也比非標(biāo)卷揚機(jī)貴一些。注意事項
1.2 國內(nèi)外卷揚機(jī)發(fā)展概況
1.2.1 國內(nèi)卷揚機(jī)發(fā)展概況
我國卷揚機(jī)的生產(chǎn)是解放后才開始的。50年代為滿足恢復(fù)經(jīng)濟(jì)的需要和第一個五年計劃建筑的需要，卷揚機(jī)的生產(chǎn)被提到了日程上。原沈陽國泰機(jī)器廠等成批仿制了兩種卷揚機(jī)，一種為日本的JIS8001型動力卷揚機(jī)，它是一種原動機(jī)為電動機(jī)，傳動形式是開式圓柱齒輪傳動，雙錐體摩擦離合器，操作為手板腳踩的快速卷揚機(jī)；另一種是按蘇聯(lián)圖紙制造的1011型和1012型普通蝸桿傳動、電控慢速卷揚機(jī)。由于當(dāng)時生產(chǎn)力不高，卷揚機(jī)的需求量亦不多，故這段時間國內(nèi)卷揚機(jī)的生產(chǎn)主要是仿制。
隨著生產(chǎn)的發(fā)展，到了60年代，卷揚機(jī)的生產(chǎn)和使用越來越多了。為了協(xié)調(diào)生產(chǎn)，主要卷揚機(jī)生產(chǎn)廠家（阜新礦山機(jī)械廠、天津卷揚機(jī)廠、山西機(jī)器廠、寶雞起重運輸機(jī)廠等）組成了卷揚機(jī)行業(yè)組織，隸屬于第一機(jī)械工業(yè)部礦山機(jī)械行業(yè)下。為了發(fā)展卷揚機(jī)的生產(chǎn)，行業(yè)組織了有關(guān)廠家的人員對全國卷揚機(jī)的生產(chǎn)和應(yīng)用情況進(jìn)行了調(diào)查。在調(diào)查的基礎(chǔ)上，開始自行設(shè)計和制造新的卷揚機(jī)，先后試制了0.5t、1t、3t電動卷揚機(jī)，但由于對當(dāng)時各廠家的生產(chǎn)能力估計不足，無法推廣。
從70年代起，我國卷揚機(jī)的生產(chǎn)進(jìn)入了技術(shù)提高、品種增多的新階段。在各廠自行設(shè)計和生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，1973年，由卷揚機(jī)行業(yè)組織了有關(guān)廠家和院校聯(lián)合進(jìn)行了卷揚機(jī)基型設(shè)計，并充分考慮到了當(dāng)時中小廠家的生產(chǎn)能力?？焖倬頁P機(jī)的基型采用半開半閉式齒輪傳動，離合器采用單錐面石棉橡膠摩擦帶結(jié)構(gòu)，操作用手板剎車帶制動。慢速卷揚機(jī)的基型為閉式傳動（圓柱齒輪傳動或蝸桿傳動減速器）、電磁鐵制動結(jié)構(gòu)。這兩種基型一直到現(xiàn)今還在生產(chǎn)。為適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，當(dāng)時第一機(jī)械工業(yè)部發(fā)布了JB926-74《卷揚機(jī)型式與基本參數(shù)》和JB1803-76《卷揚機(jī)技術(shù)條件》兩個部標(biāo)準(zhǔn)，并把卷揚機(jī)行業(yè)劃歸常德建筑機(jī)械研究所（長沙建筑機(jī)械研究院前身）領(lǐng)導(dǎo)。隨著部標(biāo)準(zhǔn)的頒布，使卷揚機(jī)有了大發(fā)展的基礎(chǔ)。在此期間，由于石化工業(yè)的發(fā)展，大型設(shè)備很多，都需要吊裝，如一些大型反應(yīng)塔，塔的高度達(dá)七八十米，質(zhì)量達(dá)五六百噸，就需要有大型吊裝用的卷揚機(jī)，因而各廠家相繼生產(chǎn)了20t和30t卷揚機(jī)，滿足了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。
末期開始，中國實行了改革開放政策，使國民經(jīng)濟(jì)得到了大發(fā)展，基本建設(shè)任務(wù)增加了很多，促使建筑機(jī)械的使用大量增加，生產(chǎn)卷揚機(jī)的廠家亦隨之大量增加。為使設(shè)計和生產(chǎn)規(guī)范化，國家頒布了GB1955-80《建筑卷揚機(jī)》、JJ3-83《建筑卷揚機(jī)設(shè)計規(guī)范》。隨著改革開放逐步深入，生產(chǎn)形勢的不斷發(fā)展，新產(chǎn)品的開發(fā)提到日程上來了，不少生產(chǎn)廠家成立了廠屬研究所，開發(fā)了如高速卷揚機(jī)、變速卷揚機(jī)、自動限位卷揚機(jī)等新產(chǎn)品，以及諧波傳動、擺線針輪傳動、圓弧齒齒輪傳動、圓弧齒圓柱蝸桿傳動等具有新型傳動型式的卷揚機(jī)。為使卷揚機(jī)的生產(chǎn)滿足日益增加的需求和解決中小廠家設(shè)計力量薄弱的情況，1988年卷揚機(jī)行業(yè)組織了九廠一所一校成立了卷揚機(jī)系列設(shè)計組，對單筒快速建筑卷揚機(jī)起重質(zhì)量從0.5t到2.5t的機(jī)型進(jìn)行了系列設(shè)計。這次設(shè)計分兩種機(jī)型，一種為基本型（電控卷揚機(jī)），一種為溜放型（手控卷揚機(jī)）。設(shè)計既考慮到技術(shù)發(fā)展的趨勢，又考慮到廠家的生產(chǎn)能力。因此基本型為一字型布置，采用二級或三級圓柱斜齒輪傳動，電制動錐形轉(zhuǎn)子電動機(jī)；溜放型采用封閉式二級行星齒輪傳動，普通Y系列電動機(jī)，用手操作兩條制動帶控制工作和制動。這兩種機(jī)型結(jié)構(gòu)緊湊，加工簡單，操作方便，體積小，重量輕，一般中小企業(yè)均可生產(chǎn)，滿足了生產(chǎn)的需要又實現(xiàn)了技術(shù)的進(jìn)步。為使卷揚機(jī)發(fā)展規(guī)范化，又相繼頒布了一系列有關(guān)卷揚機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)。
1.2.2國外卷揚機(jī)概況
在國外，卷揚機(jī)的品種繁多，應(yīng)用也很廣泛。在西方技術(shù)先進(jìn)的國家中，雖然工業(yè)水平先進(jìn)，機(jī)械化程度不斷提高，起重設(shè)備也在不斷更新，但仍不能完全淘汰卷揚機(jī)這樣的行之有效的簡單機(jī)械設(shè)備。下面介紹一下幾個主要國家生產(chǎn)卷揚機(jī)的狀況。
A 美國
美國生產(chǎn)卷揚機(jī)的廠家有近百家，主要有貝波（BEEBE）國際有限公司、哲恩（THERN）有限公司等。
貝波國際有限公司成立于1919年，有七十多年的設(shè)計和生產(chǎn)實踐經(jīng)驗。主要產(chǎn)品有：氣動鏈?zhǔn)骄頁P機(jī)(0.25～40t)，防爆拖式氣動卷揚機(jī)(0.5～30t)，駁船卷揚機(jī)(手動、氣動、電動、液壓，25～75t)，電動鏈?zhǔn)骄頁P機(jī)(0.25～20t)，電動葫蘆(0.25～15t)，電動卷揚機(jī)(～12.5t)，手動卷揚機(jī)(～75t)，液壓卷揚機(jī)(1～10t)，水平卷揚機(jī)(～9t)，手動鏈?zhǔn)骄頁P機(jī)(0.5～100t)，棘輪牽引器(～1.75t)，空中吊運車(0.5～20t)。
哲恩有限公司是美國較大的生產(chǎn)起重設(shè)備的公司，主要產(chǎn)品有各種手動卷揚機(jī)、電動卷揚機(jī)、提升機(jī)械及起重機(jī)。手動卷揚機(jī)的主要品種有：直齒傳動卷揚機(jī)、蝸桿傳動卷揚機(jī)；電動卷揚機(jī)的主要品種有：蝸桿傳動系列、直齒齒輪傳動系列、齒輪蝸桿傳動組合系列、直接驅(qū)動系列、鏈傳動系列。其中直接驅(qū)動式電動卷揚機(jī)的傳動是全封閉行星齒輪傳動，傳動系統(tǒng)全部裝在卷筒里面，機(jī)架和卷筒用高強(qiáng)度鋼焊接而成。
美國除上述兩家公司外，比較重要的生產(chǎn)廠家還有布勞斯公司、賽林公司、斯塔斯派克公司、阿姆降公司、英格索·藝德公司等。
B 日本
日本從明治30年開始制造和使用卷揚機(jī)。據(jù)日本荷役機(jī)械研究所核計，1970～1975年間卷揚機(jī)的產(chǎn)量增加62.5%。據(jù)日本通產(chǎn)省機(jī)械核計月報載，僅1977年單純土建筑卷揚機(jī)的產(chǎn)量就達(dá)12萬臺，產(chǎn)值約100億日元。
日本卷揚機(jī)行業(yè)由機(jī)械技術(shù)部會、荷役機(jī)械技術(shù)委員會領(lǐng)導(dǎo)。主要生產(chǎn)廠家有北川鐵工所、遠(yuǎn)滕鋼機(jī)、南星、越野總業(yè)、藝浦、松崗產(chǎn)業(yè)等80多個廠家。
北川鐵工所是一家大型生產(chǎn)廠。其生產(chǎn)的卷揚機(jī)品種系列比較齊全，主要有：
a動力卷揚機(jī) 分BF、MF、DF三種型式。功率為3.7～44kW，鋼絲繩拉力從5880～44100N，有18個規(guī)格。BF型是V型帶傳動，MF型是單筒開式齒輪傳動，DF型式雙筒開式齒輪傳動。其結(jié)構(gòu)特點是全部為標(biāo)準(zhǔn)型，采用改進(jìn)了的螺旋頂絲式離合器操作，因而操作簡便，易調(diào)整。鼓形離合器采用單錐體式，摩擦材料采用帶型樹脂。
b電動卷揚機(jī) 該廠生產(chǎn)的電動卷揚機(jī)為KM型，功率3.7～11kW，拉力6000～142100N，四種規(guī)格。其結(jié)構(gòu)特點是：全封閉內(nèi)齒輪傳動；電動機(jī)在一端，減速器、制動器和操作部分在另一端，中間是卷筒，一字型布置；按鈕操作，可遠(yuǎn)距離遙控；最大特點是卷筒可纏繞8～9層，容繩量大，適于高層建筑使用。
b大型電動卷揚機(jī) 主要用于提升大型重物或設(shè)備，可兩檔機(jī)械變速，設(shè)有電磁鐵制動器、手制動器和棘輪停止器，以確保安全。
遠(yuǎn)滕鋼機(jī)公司有60多年歷史，它是日本唯一生產(chǎn)特殊電動卷揚機(jī)的公司。ENDO型卷揚機(jī)采用起重電動機(jī)，卷揚機(jī)可兩檔變速，排繩器裝在上部，是單螺旋軸雙導(dǎo)向桿式結(jié)構(gòu)，機(jī)座全部是焊接結(jié)構(gòu)，所有機(jī)械與電器部分都裝在機(jī)座里。
南星株式會社是一個專業(yè)化生產(chǎn)各種類型卷揚機(jī)的廠家，創(chuàng)業(yè)于1948年，生產(chǎn)各種從0.5～10t的建筑用卷揚機(jī)和15～20t的各種拖曳式卷揚機(jī)。產(chǎn)品的主要特點是：1) 采用一軸支撐兩個卷筒的結(jié)構(gòu)，用一軸齒輪傳動裝置可操作兩個卷筒。卷筒離合器采用高質(zhì)量的襯墊材料，提高了使用壽命；2) 采用五級可換向的齒輪減速器，能獲得與負(fù)荷相適應(yīng)的合理速度和拉力。
C 法國
法國生產(chǎn)卷揚機(jī)的廠家很多，其中包滕(POTAIN)公司就是生產(chǎn)卷揚機(jī)、PC系列卷揚機(jī)和RCS系列卷揚機(jī)。
KUSW型卷揚機(jī)輕巧緊湊，效率高，安全可靠，可遙控操作。這種卷揚機(jī)能夠比較理想地與各種建筑機(jī)械配套。
LMD型卷揚機(jī)可兩檔變速，采用液壓控制。液壓系統(tǒng)可同時控制兩個機(jī)械制動器。LMD型卷揚機(jī)綜合了電氣技術(shù)(包括電子技術(shù)系統(tǒng))和液壓技術(shù)的優(yōu)點，性能比較好。
PC型卷揚機(jī)是三速電動卷揚機(jī)，遠(yuǎn)距離遙控操作，空載高速下降，提高了生產(chǎn)率。電控齒輪換檔(采用延時繼電器)，起吊位置精確，運動緩和，傳動件在油池里工作，停車緩慢，避免磨損電磁剎車。
RCS型卷揚機(jī)可五檔變速，三個低速檔和兩個高速檔。由兩個獨立的裝有電磁剎車系統(tǒng)的提升電動機(jī)驅(qū)動卷揚機(jī)。電動機(jī)帶動直齒減速器，用錐齒輪帶動卷筒。
其他國家，如俄羅斯、英國、瑞典、加拿大、德國等業(yè)都生產(chǎn)著不同用途的各種型號的卷揚機(jī)。
D 國外卷揚機(jī)的發(fā)展趨勢
a大型化 由于基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展，大型設(shè)備和建筑構(gòu)件要求整體安裝，促進(jìn)了大型卷揚機(jī)的發(fā)展。目前，俄羅斯已生產(chǎn)了60t卷揚機(jī)，日本生產(chǎn)了32t、50t、60t液壓和氣動卷揚機(jī)，美國生產(chǎn)了136t和270t卷揚機(jī)。
b采用先進(jìn)電子技術(shù) 為了實現(xiàn)卷揚機(jī)的自動控制和遙控，國外廣泛采用了先進(jìn)電子技術(shù)。對大型卷揚機(jī)安裝了電器連鎖裝置，以保證絕對安全可靠。
c發(fā)展手提式卷揚機(jī) 為提高機(jī)械化水平，減輕工人勞動強(qiáng)度，國外大力發(fā)展小型手提式卷揚機(jī)，如以汽車蓄電池為動力的直流電動小型卷揚機(jī)，其電壓為12V，質(zhì)量為7.7～15.4kg，拉力為3336～13344N。
d大力發(fā)展不帶動力源裝置的卷揚機(jī) 歐美國家非常重視發(fā)展借助汽車和拖拉機(jī)動力的卷揚機(jī)。此種卷揚機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，有一個卷筒和一個變速箱即可。
1.3 卷揚機(jī)的結(jié)構(gòu)概述
1.3.1卷揚機(jī)的基本結(jié)構(gòu)概述
電動卷揚機(jī)由于操作方法不同，其結(jié)構(gòu)相差很大。我們將其分為電控卷揚機(jī)和溜放型卷揚機(jī)兩類。
A電控卷揚機(jī)
此類卷揚機(jī)通過通電或斷電以實現(xiàn)卷揚機(jī)的工作或制動。物料的提升或下降由電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，操作簡單方便。其制動型式主要有電磁鐵制動器和錐形轉(zhuǎn)子電動機(jī)兩類，下面就這兩種制動型式卷揚機(jī)的常見類型作介紹。此類卷揚機(jī)大多是單卷筒的。
B帶有電磁鐵制動器的卷揚機(jī)
a. 圓柱齒輪減速器快速卷揚機(jī)，如圖1-1。
圖2-1 圓柱齒輪減速器快速卷揚機(jī)簡圖
1—電動機(jī) 2—聯(lián)軸器 3—制動器 4—減速器
5—聯(lián)軸器 6—卷筒 7—底座 8—支架
b. 蝸桿減速器慢速卷揚機(jī)。
c. 圓柱齒輪減速器加開式齒輪傳動的卷揚機(jī)，如圖1-2。
圖1-2 圓柱齒輪減速器加開式齒輪傳功的卷場機(jī)簡圖
1—電動機(jī) 2—聯(lián)軸器 3—制動器
4—減速器 5—開式齒輪傳動6—卷筒
d. 蝸桿減速器加開式齒輪傳動的卷揚機(jī)。
對一些起重量大的卷揚機(jī)，為使鋼絲繩在卷簡上排列整齊，需要安裝排繩器。按設(shè)計規(guī)范要求，在鋼絲繩拉力F＞120 kN的卷揚機(jī)上，均應(yīng)安裝排繩器。
C采用錐形轉(zhuǎn)子電動機(jī)的卷揚機(jī)
此類卷揚機(jī)利用錐形轉(zhuǎn)子電動機(jī)本身所具有的制動性能來實現(xiàn)卷揚機(jī)的制動。由于錐形轉(zhuǎn)子電動機(jī)是靠轉(zhuǎn)子軸向移動來實現(xiàn)制動或松開的，可省略單獨的制動器，在結(jié)構(gòu)上就要求電動機(jī)與傳動系統(tǒng)間能做軸向相對移動。一般，軸向移動是通過可移式聯(lián)軸器把電動機(jī)軸的運動傳遞到傳動系統(tǒng)來實現(xiàn)的。由于此類卷揚機(jī)的電動機(jī)軸線與卷筒軸線為同軸，故習(xí)慣上把這類卷揚機(jī)叫做一字型結(jié)構(gòu)卷揚機(jī)。根據(jù)傳動系統(tǒng)的不同，其可分為：
a. 定軸輪系傳動 這是1988年行業(yè)組織的系列設(shè)計中的一種機(jī)型。
b. 漸開線圓柱齒輪行星傳動 常見的有封閉型2K—H型行星輪系和3K型行星輪系傳動的卷揚機(jī)。
c. 接線針輪傳動 由于擺線針輪傳動一級減速的減速比比較大，故采用一級減速即可。這種傳動可把傳動系統(tǒng)放在卷筒里面，可減小卷揚機(jī)體積。
d. 少齒差行星傳動 少齒差傳動可得到大的傳動比，并可把傳動系統(tǒng)放在卷筒內(nèi)，使結(jié)構(gòu)緊湊。
上述擺線針輪行星傳動和少齒差行星傳動的輸出機(jī)構(gòu)是很重要的一環(huán)，可實現(xiàn)偏心輸出的機(jī)構(gòu)有很多，但考慮到加工和效率的原因，目前采用較多的是銷軸式，但其加工精度及熱處理要求較高，卷揚機(jī)生產(chǎn)廠家比較難以達(dá)到。所以有的廠家采用了零齒差傳動輸出機(jī)構(gòu)，其設(shè)計較為復(fù)雜，但加工較為容易，效果亦不錯。
e. 諧波傳動 此傳動的傳動比大，嚙合齒數(shù)多，所以承載能力大，故其體積、質(zhì)量可更小。但其柔輪的要求較高，生產(chǎn)較為困難。
f. 活齒行星傳動 又叫頂桿蠕動傳動，它的加工相對比較方便。
D溜放型卷揚機(jī)
此類卷揚機(jī)提升重物的下降不是利用電動機(jī)反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)．而是靠置物的重力下降，并帶動卷簡反轉(zhuǎn)，此時電動機(jī)不轉(zhuǎn)。要在電動機(jī)和卷筒之間實現(xiàn)其運動的聯(lián)接或分離，通常采用離臺器或差動輪系。由于電動機(jī)和卷筒可分可合，因此卷筒的數(shù)目可以增多，而各卷筒又可各自完成自己的運動，則此類卷揚機(jī)可設(shè)計成單卷筒、雙卷筒和多卷筒的型式。
為保證各卷筒的運動或停止，其離合和制動裝置都直接安裝在卷筒上。
1.3.2卷揚機(jī)起升結(jié)構(gòu)的組成及型式
A 起升機(jī)構(gòu)的組成
起升機(jī)構(gòu)是使重物作升降運動的機(jī)構(gòu)，它是任何起重機(jī)必不可少和最主要最基本的機(jī)構(gòu)。此次設(shè)計的電動5噸卷揚機(jī)是由電動機(jī)、連軸器、制動器、減速器、卷筒、導(dǎo)向滑輪、起升滑輪組、釣鉤等組成，其各方面的機(jī)構(gòu)分布可以參考如下圖1-3所示。
圖1-3 起升機(jī)構(gòu)示意圖
1—電動機(jī) 2—聯(lián)軸器 3—減速器 4 —卷筒
5—導(dǎo)向滑輪 6—滑輪組 7—吊鉤
電動機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時，制動器松開，通過帶制動輪的聯(lián)軸器帶動減速器高速軸，經(jīng)減速器減速后由低速軸帶動卷筒旋轉(zhuǎn)，使鋼絲繩在卷筒上繞進(jìn)或放出，從而使重物起升或下降。電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動時，依靠制動器將高速軸的制動輪剎住，使懸吊的重物停止在空中。
根據(jù)需要起升機(jī)構(gòu)上還可裝設(shè)各種輔助裝置，如起重量限制器、起升高度限位器、速度限制器和鋼絲繩作多層卷繞時，使鋼絲繩順序排列在卷筒上的排繩裝置等。
B 起升機(jī)構(gòu)的典型傳動型式
在電動機(jī)與卷筒之間通常采用效率較高的起重用標(biāo)準(zhǔn)兩級減速器。要求低速時可采用三級大傳動比減速器。為便于安裝，在電動機(jī)與減速機(jī)之間常采用具有補(bǔ)償性能的彈性柱銷連軸器或齒輪連軸器。前者構(gòu)造簡單并能起緩沖作用，但彈性橡膠圈的使用壽命不長；后者堅固耐用，應(yīng)用最廣。齒輪連軸器的壽命與安裝質(zhì)量有關(guān)，并且需要經(jīng)常潤滑。
一般制動器都安裝在高速軸上，這樣所需要的制動力矩小，相應(yīng)的制動器尺寸小，重量輕。經(jīng)常利用聯(lián)軸器的一半兼作制動輪。帶制動輪的半體應(yīng)安裝在減速器高速軸上。這樣，即使聯(lián)軸器被損壞，制動器仍可把卷筒制動住，以確保機(jī)構(gòu)的安全。
起升機(jī)構(gòu)的制動器必須采用常閉式的。制動力矩應(yīng)保證有足夠的制動安全系數(shù)。在重要的起升機(jī)構(gòu)中有時設(shè)兩個制動器，而第二個制動器可安裝在減速器高速軸的令一伸出端或裝設(shè)在電動機(jī)的尾部出軸上。
為使機(jī)構(gòu)布置方便并增大補(bǔ)償能力，在電動機(jī)與減速機(jī)之間可用浮動軸連接，浮動軸的兩端為半齒輪連軸器。
由于卷筒與減速器低速軸之間的連接型式很多。本卷揚機(jī)的卷筒與低速軸的連接為帶齒輪接盤的結(jié)構(gòu)型式，卷筒軸左端用自位軸承支撐于減速器輸出軸的內(nèi)腔軸承座中，低速軸的外緣制成外齒輪，它與固定在卷筒上的帶內(nèi)齒輪的接盤相嚙合，形成一個齒輪連軸器傳遞扭矩，并可以補(bǔ)償一定的安裝誤差。在齒輪聯(lián)軸器外側(cè)，即靠近減速器的一側(cè)裝有剖分式密封蓋，以防止聯(lián)軸器內(nèi)的潤滑油流出來和外面的灰塵進(jìn)入。這種連接型式的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，軸向尺寸小，分組性好，能補(bǔ)償減速器與卷筒軸之間的安裝誤差。如下圖1-4。
圖 1-4 用齒輪接盤連接型式
卷筒的直徑一般盡量選用允許的較小值，因為隨著卷筒直徑的增加，扭矩和減速傳動比也增大，引起整個機(jī)構(gòu)龐大。但在起升高度較大時，往往用增大卷筒直徑的方法以減小其長度.
滑輪組型式（單聯(lián)或雙聯(lián)）和它的倍率對起升機(jī)構(gòu)的尺寸也有很大的影響。在橋式起重機(jī)中采用雙聯(lián)滑輪組，一方面使卷筒兩支撐上的受力不變，也就是使運行小車兩邊的軌道輪壓不變，這對橋架和小車車架受力使有利的；另一方面是使重物在起升過程中不作橫向移動。但由于雙聯(lián)滑輪組的倍率比單聯(lián)滑輪組小一倍，起升機(jī)構(gòu)的傳動比也需要增大一倍，這就使機(jī)構(gòu)尺寸增大，所以其他的起重機(jī)采用單聯(lián)滑輪組，此次設(shè)計的是5噸橋式起重機(jī)的卷揚機(jī)，因此選用雙聯(lián)滑輪組，如下圖1-5。
圖 1-5 雙聯(lián)滑輪組
1、動滑輪 2、定滑輪 3、卷筒
滑輪組的倍率的確定對鋼絲繩的拉力、卷筒直徑與長度、減速機(jī)構(gòu)的傳動比以及機(jī)構(gòu)的總體尺寸有很大的影響。大起重量采用較大的倍率，可避免采用過粗的鋼絲繩。有時在采用較大的滑輪組倍率的同時相應(yīng)的降低了起升速度的方式來提高起重量，可以使起升機(jī)構(gòu)達(dá)到通用性，即將同一起升機(jī)構(gòu)用于不同的起重量，這是在系列設(shè)計時常采用的方法。
起升機(jī)構(gòu)計算是在給定了設(shè)計參數(shù)，并將布置方案確定后進(jìn)行的，通過計算選用機(jī)構(gòu)中所需要的標(biāo)準(zhǔn)零部件，如電動機(jī)、制動器、減速器和聯(lián)軸器等。對于非標(biāo)準(zhǔn)零部件需進(jìn)行單獨設(shè)計。
此卷揚機(jī)設(shè)計提升載荷5噸，主要用于煉鋼廠5噸橋式起重機(jī)上，本卷揚機(jī)是利用煉鋼廠現(xiàn)有設(shè)備和材料拼湊而成，因此與標(biāo)準(zhǔn)的5噸卷揚機(jī)設(shè)計略有不同。
2 卷揚機(jī)方案設(shè)計
2.1卷揚機(jī)的設(shè)計參數(shù)
本設(shè)計卷揚機(jī)設(shè)計的主要參數(shù)有：
額定起升重量： 5噸
起升高度： 14米
起升速度： 12.5米/分
卷揚機(jī)用途： 用于5噸橋式吊車起升機(jī)構(gòu)
工作條件： 頻繁啟動 粉塵量大
設(shè)計的主要要求：
本設(shè)計為有軌運行機(jī)構(gòu)；
電動機(jī)軸到減速器高速軸由齒輪鏈接盤連接；
起升機(jī)構(gòu)的制動器必須采用常閉式的；
制動力矩應(yīng)保證有足夠的制動安全系數(shù)。
2.2電動機(jī)選擇
正確選擇電動機(jī)額定功率的原則是：在電動機(jī)能夠滿足機(jī)械負(fù)載要求的前提下，最經(jīng)濟(jì)、最合理地決定電動機(jī)功率。
本設(shè)計5噸橋式吊車卷揚機(jī)屬于非連續(xù)制工作機(jī)械，而且起動、制動頻繁，工作粉塵量大。因此，選擇電動機(jī)應(yīng)與其工作特點相適應(yīng)。
吊車用卷揚機(jī)主要采用三相交流異步電動機(jī)。根據(jù)吊車行業(yè)的工作特點，電動機(jī)工作制應(yīng)考慮選擇短時重復(fù)工作制和短時工作制，并優(yōu)先選用YZR(繞線轉(zhuǎn)子)、YZ(籠型轉(zhuǎn)子)系列起重專用電動機(jī)。多數(shù)情況下選用繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)；在工作條件較輕，接電次數(shù)較少時，亦可采用籠型轉(zhuǎn)子電動機(jī)。對于小噸位卷揚機(jī)，考慮到多方面因素，其電動機(jī)工作制也允許選擇連續(xù)工作制。本設(shè)計電動機(jī)工作制度為斷時工作制，因此不用考慮電動機(jī)的發(fā)熱計算。
機(jī)構(gòu)運轉(zhuǎn)時所需靜功率按下式計算：
（2-1）式中
— 額定起升載荷，N；
— 吊具自重，N；可?。剑?.02～0.04）；
— 起升速度，；
— 機(jī)構(gòu)總效率，它包括滑輪組的效率、導(dǎo)向滑輪效率、卷筒的機(jī)械效率和傳動機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率。初步計算時，對于圓柱齒輪減速器傳動的起升機(jī)構(gòu)，可?。?.85～0.9。
所以6.311 kN
計算電動機(jī)功率
考慮到工作環(huán)境，對于中小型起重機(jī)其系數(shù)=0.8，
所以 0.86.311=5.049
選用：
YZ系列冶金起重專用三項異步電機(jī)，
型號：YZ160L—8，
額定電壓：380V,
額定功率：7.5KW
轉(zhuǎn)速：705轉(zhuǎn)/分
效率：82.4%
基準(zhǔn)工作制為—40%
2.3減速器的設(shè)計計算
2.3.1 卷揚機(jī)總傳動比計算
按額定轉(zhuǎn)速初定總傳動比 ，總傳動比按下式計算：
（2-2）
式中 — 機(jī)構(gòu)的總傳動比；
—電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速 ，r／min；
— 卷筒轉(zhuǎn)速 ，r／min。
所以 35.43
2.3.2 減速器的計算
因為電動機(jī)軸到減速器高速軸由齒輪鏈接盤連接，其傳動比=1，所以減速器的總傳動比=35.43。本設(shè)計采用二級圓柱齒輪減速器。
2.3.3分配減速器的各級傳動比
按浸油潤滑條件考慮取高速級傳動比=1.4，式中為低速級傳動傳動比。
即 ==1.4 （2-3）
所以 =7.03 =5.03
2.3.4計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)
電動機(jī)到卷筒軸的總傳動效率為
式中：=0.99（齒形聯(lián)軸器）
=0.98（滾子軸承）
=0.97（齒輪精度為8級）
=0.99（齒形聯(lián)軸器）
所以總傳動效率=0.99=0.88
卷筒軸所得到的功率為0.88=0.887.5=6.61 kW>6.311 kW
所以以上所選參數(shù)符合要求。（為電動機(jī)功率）
A. 計算各軸轉(zhuǎn)速
Ⅰ軸 r/min （2-4a）
Ⅱ軸 r/min （2-4b）
Ⅲ軸 r/min （2-4c）
卷筒軸 r/min （2-4d）
2. 計算各軸功率
Ⅰ軸 kW （2-5a）
Ⅱ軸 kW （2-5b）
Ⅲ軸 kW （2-5c）
卷筒軸 kW （2-5d）
3. 計算各軸轉(zhuǎn)矩
電動機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩為： N.m
Ⅰ軸 N.m （2-6a）
Ⅱ軸 N.m （2-6b）
Ⅲ軸 N.m （2-6c）
卷筒軸 N.m （2-6d）
將計算數(shù)值列表如下表1-1：
軸號
功率P（KW）
轉(zhuǎn)矩T(N.m)
轉(zhuǎn)速
傳動比i
效率
電機(jī)軸
7.5
101.6
705
1
0.99
Ⅰ軸
7.425
100.6
705
7.04
0.97
Ⅱ軸
7.1
673.1
100.14
5.03
0.97
Ⅲ軸
6.7
3128.5
19.9
1
0.99
卷筒軸
6.63
3122.5
19.9
表1-1 傳動裝置的運動及動力參數(shù)
2.3.5齒輪傳動的設(shè)計計算
此減速器的齒輪為一般機(jī)械零件，沒有特殊要求，從降低成本，減小結(jié)構(gòu)和易于取材原則出發(fā)決定選用：
小齒輪 45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度217~255 HBS
大齒輪 45鋼，正火，齒面硬度169~217 HBS
A. 計算許用接觸應(yīng)力
查教材，小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為：
小齒輪 （217~255HBS） =580 MPa
大齒輪 （169~217HBS） =540 MPa
循環(huán)次數(shù)： N1=60njLn==1.76 (2-7a)
N2 ==2.5 (2-7b)
由教材查得 ZN1=1.0
ZN2=1.08
SH=1.1
齒面接觸應(yīng)力為
==527.3 Mpa (2-8a)
==530.2 Mpa (2-8b)
取小值==527.3 MPa
B. 計算許用彎曲應(yīng)力
小齒輪和大齒輪的彎曲疲勞極限分別為：
小齒輪 （217~255HBS） =440 MPa
大齒輪 （169~217HBS） =420 MPa
YN1= YN2=1 SF=1.4
齒輪彎曲應(yīng)力為：
= =314.3 Mpa (2-9a)
==300 Mpa (2-9b)
2.3.6 齒輪參數(shù)設(shè)計
A. 第一級傳動
1）初選參數(shù)
小齒輪齒數(shù)=17
大齒輪齒數(shù)==177.04=119
螺旋角
2）按接觸強(qiáng)度結(jié)算
(2-10)
所以 載荷系數(shù)K=1.2
彈性系數(shù)=189.8
節(jié)點區(qū)域系數(shù)=2.464 =0.779
螺旋角系數(shù)=0.992
取=1
所以
=52.2 mm
3）主要尺寸計算
模數(shù) mm (2-11)
取整數(shù) mm
中心距 mm (2-12)
取整數(shù) mm
計算實際螺旋角：
= (2-13)
螺旋角改變不大，系數(shù)、、、不在修正。
分度圓直徑d
=51.5 mm (2-14a)
=360.7 mm (2-14b)
齒頂圓直徑da
mm (2-15a)
mm (2-15b)
齒根圓直徑
mm (2-16a)
mm (2-16b)齒寬b
mm (2-17a)
mm (2-17b)
經(jīng)校核計算，齒根彎曲強(qiáng)度足夠使用。
確定齒輪精度等級及側(cè)隙分別為：
小齒輪：8GJ
大齒輪：8FH
計算結(jié)果見下表1-2：
表1-2 一級傳動中大小齒輪的基本參數(shù)及主要尺寸
項目
小齒輪
大齒輪
材料及熱處理
45鋼調(diào)質(zhì)
45鋼正火
基本參數(shù)
齒數(shù)
17
119
法面模數(shù)（mm）
3
分度圓法面壓力角
20°
螺旋角及方向
9.2°左
9.2°右
法面齒頂高系數(shù)
1
1
法面齒隙系數(shù)
0.25
0.25
主要尺寸
中心距
205
齒寬
56.5
51.5
分度圓直徑
51.5
360.7
齒頂圓直徑
56.5
366.7
齒根圓直徑
44
353.2
B. 第二級傳動
1）初選參數(shù)
小齒輪齒數(shù)=20
大齒輪齒數(shù)==205.03=100
螺旋角
2）按接觸強(qiáng)度結(jié)算
(2-18a)
查教材 載荷系數(shù)K=1.2
彈性系數(shù)=189.8
節(jié)點區(qū)域系數(shù)=2.464 =0.779
螺旋角系數(shù)=0.992
取=1
所以
=101.1 mm
3）主要尺寸計算
模數(shù) mm (2-19)
取整數(shù)（mm）
中心距 mm (2-20)
取整數(shù) mm
計算實際螺旋角：
= (2-21)
螺旋角改變不大，系數(shù)、、、不在修正。
分度圓直徑d
=101.7 mm (2-22a)
=508.3 mm (2-22b)
齒頂圓直徑da
mm (2-23a)
mm (2-23b)
齒根圓直徑
mm (2-24a)
mm(2-24b)
齒寬b
mm (2-25a)
mm (2-25b)
經(jīng)校核計算，齒根彎曲強(qiáng)度足夠使用。
確定齒輪精度等級及側(cè)隙分別為：
小齒輪：8GJ
大齒輪：8FH
計算結(jié)果見下表1-3：
表1-3 二級傳動中大小齒輪的基本參數(shù)及主要尺寸
項目
小齒輪
大齒輪
材料及熱處理
45鋼調(diào)質(zhì)
45鋼正火
基本參數(shù)
齒數(shù)
20
100
法面模數(shù)（mm）
5
分度圓法面壓力角
20°
螺旋角及方向
10.39°左
10.39°右
法面齒頂高系數(shù)
1
1
法面齒隙系數(shù)
0.25
0.25
主要尺寸
中心距
305
齒寬
106.7
101.7
分度圓直徑
101.7
508.3
齒頂圓直徑
111.7
518.3
齒根圓直徑
89.2
495.8
2.3.7齒輪軸參數(shù)設(shè)計
起重機(jī)減速器的齒輪軸屬于一般機(jī)械零件，沒有特殊要求，所以軸的材料選用45鋼，粗加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理便能滿足要求。45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理硬度為217~255HBS。所以可得
按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計算軸的直徑
軸的最小直徑公式為： (2-26)
其中系數(shù)A=118~107
Ⅰ軸 =25.87~23.45 mm (2-27a)
Ⅱ軸 =48.8~44.3 mm (2-27b)
Ⅲ軸 =82.1~74.4 mm (2-27c)
考慮到第一級傳動的小齒輪直徑較小，若使用鍵與軸連接齒輪強(qiáng)度不夠，所以把Ⅰ軸做成齒輪軸，Ⅰ軸軸頭安裝聯(lián)軸器，故將軸徑增加5%。估取Ⅰ軸軸徑為30 mm，安裝軸承處軸徑為28 mm，其它尺寸由結(jié)構(gòu)而定。對于Ⅱ軸，估?、蜉S軸徑為48 mm，安裝軸承處軸徑為45 mm，其它尺寸由結(jié)構(gòu)而定。對于Ⅲ軸，估?、筝S軸徑為80 mm，靠近齒輪盤接手的安裝軸承處軸徑為80 mm，另一端為75 mm,其它尺寸由結(jié)構(gòu)而定。
其他部件可以參考起重機(jī)專用減速器QJR型減速器而定。
所計算的減速器的外形尺寸為：974335594。
3小車行走機(jī)構(gòu)設(shè)計
運行機(jī)構(gòu)主要用作水平運移物品以及調(diào)整卷揚機(jī)的工作位置。在每個工作循環(huán)中起重機(jī)都要吊重物運行，則稱為工作性運行，橋式起重機(jī)運行動作僅用來調(diào)整起重機(jī)的工作位置，稱為非工作性運行。
運行機(jī)構(gòu)分為有軌運行機(jī)構(gòu)和無軌機(jī)構(gòu)兩種，前者依靠剛性車輪沿著專門鋪設(shè)的軌道運行。由于有軌運行范圍比較固定，便于配電，故一般用電機(jī)驅(qū)動。后者流動性大，故依靠汽車或者履帶運行。本設(shè)計為有軌運行機(jī)構(gòu)。
運行機(jī)構(gòu)包括運行支承裝置和運行驅(qū)動裝置。
3.1 軌道
橋式起重機(jī)所用的軌道有鐵路鋼軌（P型）、起重機(jī)專用鋼軌（QU型）以及方鋼或扁鋼，本設(shè)計采用起重機(jī)專用鋼軌（QU型）。
3.2 車輪與車輪組
車輪材料一般選用ZG55Ⅱ鑄鋼。對于輪壓較大的車輪可采用合金鋼，在本設(shè)計中，由于起吊重量比較小，所以材料選用45號鋼。為了提高車輪的使用壽命，車輪的踏面應(yīng)進(jìn)行熱處理，表面硬度為HB300～350。淬火深度不小于15 mm，并均勻的過渡到未淬火層。
橋式起重機(jī)的車輪按用途分為三種類型：
①行走式車輪，通常為橋式、門式起重機(jī)的大、小車車輪使用范圍較廣;
②掛式車輪，在單梁起重機(jī)工字鋼下翼緣上運行；
③槽滑輪式車輪，用于纜索起重機(jī)的承載索上。
本設(shè)計采用軌道上行走式車輪。
3.3 車輪直徑的計算
車輪的最大輪壓：小車自重估取為=2000 kg，假定輪壓均布，=1875 kg，載荷率=2.51.6
查起重機(jī)課程設(shè)計，當(dāng)運行速度小于60 m/min，1.6時工作類型為中級，車輪直徑選為D=350 mm。裝配選用雙圓頭平鍵，軸承型號：33118E（圓錐滾子軸承）。裝配圖如3—1
圖 3 — 1 主動輪裝配
根據(jù)小車行走所需轉(zhuǎn)矩，以及小車行走速度，選用電動機(jī)Y3—100L2—8，功率為1.1 kW，轉(zhuǎn)速為680 r/min; 減速器QJR—200—31.5，傳動比為31.5。 電機(jī)及減速器的選用與前面所述基本相同，在這里不作贅述。
4卷揚機(jī)主要零零部件的設(shè)計
4.1 鋼絲繩的選擇
卷揚機(jī)通過鋼絲繩升降、牽引重物，工作時鋼絲繩所受應(yīng)力十分復(fù)雜，加之對外界影響因素比較敏感，一旦失效，后果十分嚴(yán)重，因此，應(yīng)特別重視鋼絲繩的合理選擇與使用。
4.1.1 鋼絲繩的種類和構(gòu)造
鋼絲繩的種類．根據(jù)鋼絲繩中鋼絲與鋼絲的接觸狀態(tài)不同又可分為：
A．點接觸鋼絲繩 點接觸鋼絲繩繩股中各層鋼絲直徑均相同，而內(nèi)外各層鋼絲的節(jié)距不同．因而相互交叉形成點接觸。其特點是接觸應(yīng)力高．表面粗糙，鋼絲易折斷，使用壽命低。但制造工藝簡單，價格便宜。在實際中常發(fā)現(xiàn)這種鋼絲繩在受拉、尤其是受彎時由于鋼絲間的點接觸、造成應(yīng)力集中而產(chǎn)生嚴(yán)重壓痕，由此導(dǎo)致鋼絲疲勞斷裂而使鋼絲繩過早報廢。
B．線接觸鋼絲繩 線接觸鋼絲繩繩股由不同直徑的鋼絲統(tǒng)制而成，每一層鋼絲的節(jié)距相等，由于外層鋼絲位于內(nèi)層鋼絲之間的溝槽內(nèi)，因此內(nèi)外層鋼絲間形成線接觸。這種鋼絲繩的內(nèi)層鋼絲雖承受比外層鋼絲稍大的應(yīng)力，但它避免了應(yīng)力集中，消除了鋼絲在接觸處的二次彎曲現(xiàn)象，減少了鋼絲間的摩擦阻力。使鋼絲繩在彎曲上有較大的自由度，從而顯著提高了抗疲勞強(qiáng)度，其壽命通常高于點接觸鋼絲繩。由于線接觸鋼絲繩比點接觸鋼絲繩的有效鋼絲總面積大，因而承載能力高。如果在破斷拉力相同的情況下選用線接觸鋼絲繩，可以采用較小的滑輪和卷筒直徑，從而使整個機(jī)構(gòu)的尺寸減小。
卷楊機(jī)應(yīng)優(yōu)先選用線接觸鋼絲繩。
4.1.2 鋼絲繩直徑的選擇
卷揚機(jī)系多層纏繞．鋼絲繩受力比較復(fù)雜。為簡化計算，鋼絲繩選