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摘 要
橋式起重機(jī)是在建筑工地、工廠等場所廣泛使用的一種機(jī)械裝置，它的廣泛應(yīng)用是現(xiàn)代化生產(chǎn)特點(diǎn)的標(biāo)志。設(shè)計一個結(jié)構(gòu)合理、適用方便、工作可靠的橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)在實(shí)際生產(chǎn)中具有非常積極的現(xiàn)實(shí)意義。
由于現(xiàn)在室內(nèi)運(yùn)行的橋式起重機(jī)基本上是采用電力驅(qū)動，且電動機(jī)容量的選擇與各機(jī)構(gòu)的尺寸布置和運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性有密切關(guān)系，所以剛開始進(jìn)行起升機(jī)構(gòu)設(shè)計，先對動力系統(tǒng)進(jìn)行計算、選擇及校驗(yàn)。電動機(jī)的選擇主要是熱容量的選擇，而校驗(yàn)主要是對電動機(jī)的過載能力進(jìn)行校驗(yàn)和發(fā)熱校驗(yàn)。橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計主要包括鋼絲繩的選取及校核、卷筒的設(shè)計選擇、吊鉤的選擇、吊鉤橫軸確定、浮動軸、電動機(jī)、滑輪組的設(shè)計選擇、減速器和制動器的選取及相關(guān)校核。在設(shè)計中，先確定傳動設(shè)計方案，再根據(jù)動力傳動方向進(jìn)行設(shè)計和計算，力求工作可靠。
本文完成了橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)動力部分、傳動部分的設(shè)計。功能實(shí)現(xiàn)合理，結(jié)構(gòu)相對比較簡單，工作比較可靠。
關(guān)鍵詞：橋式起重機(jī)；起升機(jī)構(gòu)；起升機(jī)構(gòu)零部件。
27
Abstract
The bridge-type hoist crane is in place widespread use and so on Construction site, factory one kind of mechanisms, its widespread application is the modernized production characteristic symbol; It liberates the people from the arduous physical labor, raises the productivity. Designs a structure reasonably, to be suitable, the operation reliable the bridge-type hoist crane hoisting mechanism transmission system to have the very positive practical significance conveniently in the actual production.
Because the present indoor movement's bridge-type hoist crane basically uses the electric drive, and the electric motor capacity's choice has the close relation with various organizations' size arrangement and the revolution efficiency, therefore carries on at the beginning of the hoisting mechanism transmission system design, carries on the computation, the choice and the verification first to the dynamic system. Electric motor's choice is mainly the calorific capacity choice, but verifies is mainly verifies to electric motor's overload capacity and gives off heat the verification. The bridge-type hoist crane hoisting mechanism design mainly includes the steel wire the selection and the examination, the reel designated that lift hook's design, the lift hook abscissa axis determined, floats the moving axis, the electric motor, the block and tackle, the reduction gear and brake's selection and the correlation examination. In the design, determined the first transmission design proposal, then carries on the design and the computation according to the power drive direction, makes every effort the operation reliable.
This article has completed the bridge-type hoist crane hoisting mechanism dynamic system, transmission system's design. The function realizes reasonably, the structure is suitable simply, operation reliable.
Keyword: bridge type- hoist crane； lifting equipment；specific parts for cranes .
目 錄
摘 要 1
Abstract 2
目 錄 3
引 言 4
1 起升機(jī)構(gòu)傳動設(shè)計 6
1.1確定起升機(jī)構(gòu)傳動方案 6
1.2鋼絲繩的選用 7
1.3卷筒的設(shè)計計算 7
1.4吊鉤及其附件的選擇計算 9
1.4.1吊鉤 9
1.4.2吊鉤螺母 12
1.4.3吊鉤橫梁 12
1.4.4滑輪組的設(shè)計計算 14
1.4.5吊鉤拉板的設(shè)計計算 15
1.4.6滑輪軸的設(shè)計計算 16
1.5電動機(jī)選擇計算 17
1.6減速器的選擇計算 18
1.7制動器的選擇 18
1.8聯(lián)軸器的選擇 19
1.9起動和制動時間驗(yàn)算 19
2 軸的設(shè)計計算 23
2.1卷筒軸的設(shè)計計算 23
2.2浮動軸的設(shè)計計算 24
3 用壓板固定鋼絲繩的計算 25
3.1繩尾固定處的拉力 25
3.2螺旋預(yù)緊力P 25
總 結(jié) 27
參考文獻(xiàn) 28
后 記 29
引 言
為了完成將物品從空間的某一地點(diǎn)搬運(yùn)到另一地點(diǎn)這一作業(yè)，起重機(jī)一般有使物品沿空間的三個方向運(yùn)動的機(jī)構(gòu)。其中作上下移動的起升機(jī)構(gòu)是不可缺少的。平面運(yùn)動可以用兩種不同的運(yùn)動組合來實(shí)現(xiàn)。按照這種組合方式不同，起重機(jī)可分為兩大類型：橋式起重機(jī)和回轉(zhuǎn)類型起重機(jī)。驅(qū)動起重機(jī)運(yùn)動的是運(yùn)行機(jī)構(gòu)，用來起吊貨物的是起升機(jī)構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn)這些運(yùn)動、安放這些機(jī)構(gòu)并承受載荷，起重機(jī)必須有足夠的強(qiáng)度和剛度的金屬結(jié)構(gòu)，有驅(qū)動機(jī)構(gòu)運(yùn)動并實(shí)現(xiàn)運(yùn)動控制的動力控制系統(tǒng)；以及，為保證起重機(jī)安全并可靠運(yùn)轉(zhuǎn)的安全和信號指示裝置。
橋式起重機(jī)的特點(diǎn)在于：它不占建筑物內(nèi)的地面空間，卻能夠在空間的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)一系列的功能，非常的利于對空間的合理應(yīng)用。此外，橋式起重機(jī)可以以較低的價格實(shí)現(xiàn)借助控制盤和操縱盤進(jìn)行自動控制、或半自動控制、內(nèi)撞電腦的程序控制?？梢哉f，設(shè)置在室內(nèi)的起重機(jī)中，橋式起重機(jī)約占90%。
對橋式起重機(jī)，特別是大功率的橋式起重機(jī)的需要量日以增加。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝在橋式起重機(jī)上得到廣泛的應(yīng)用。所有這些因素都有里地促進(jìn)了工程起重機(jī)的發(fā)展。根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有橋式起重機(jī)產(chǎn)品和技術(shù)資料的分析，近年來橋式起重機(jī)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
1）通用型起重機(jī)以中小型為主，專用起重機(jī)向大型大功率發(fā)展
為了提高建設(shè)工程的裝卸和安裝作業(yè)的機(jī)械化程度，工程起重機(jī)的發(fā)展，仍然是以輕便靈活的中小型起重機(jī)為主。
2）重視“三化”，逐步過渡采用國際標(biāo)準(zhǔn)
三化是指：標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化
3）發(fā)展一機(jī)多用產(chǎn)品
為了充分發(fā)揮工程起重機(jī)的作用，擴(kuò)大其使用范圍，有的國家在設(shè)計起重機(jī)是重視了 產(chǎn)品的多用性。
4）采用新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝
為了減輕起重機(jī)的自重，提高起重機(jī)的性能，保證起重機(jī)可靠地工作，現(xiàn)在都多采用新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)和新工藝。
1 起升機(jī)構(gòu)傳動設(shè)計
1.1確定起升機(jī)構(gòu)傳動方案
橋式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)通常是以省力鋼絲繩滑輪組作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，滑輪組采用三個滑輪的形式，從卷筒出來的鋼絲繩直接下放與吊鉤聯(lián)系，這時為了防止吊鉤在鋼絲繩收、放過程中水平移動，通常采用雙聯(lián)滑輪組，滑輪組倍率取為α=3。起升機(jī)構(gòu)的傳動形式隨機(jī)器房的布置要求而定，一般總是由電動機(jī)通過聯(lián)軸器、齒輪減速器帶動卷筒。在高速軸上裝有制動器，以便將貨物安全地停止于懸空狀態(tài)。對于上面的傳動機(jī)構(gòu)簡圖，是一種通用的傳動形式。電動機(jī)通過聯(lián)軸器與減速器聯(lián)系，減速器的低速軸直接與卷筒聯(lián)系，這樣可以減少在空間上的橫向尺寸。在這一傳動方式中，如果空間上布置的限制，使電動機(jī)緊靠減速器，為了補(bǔ)償由于電動機(jī)及減速器底座高程誤差或底架受力時的變形，聯(lián)軸器要采用調(diào)節(jié)性能較好的彈性聯(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的制動住懸掛的貨物。在本次設(shè)計時，根據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊的原則，起升機(jī)構(gòu)采用帶浮動軸的傳動方案，如圖1所示。在布置上有較大的空間，因此可以將電動機(jī)與減速器間的距離加大，可以用彈性柱銷齒式聯(lián)軸器和帶制動輪彈性柱銷齒式聯(lián)軸器，兩聯(lián)軸器之間用浮動軸聯(lián)系（見圖1）。這種方式可以允許有較大的安裝誤差。
1-卷筒支座；2-卷筒；3-減速器；4-塊石制動器；5-帶制動輪的聯(lián)軸器；6-浮動軸；7-彈性柱銷齒式聯(lián)軸器；8-電機(jī)；9-吊鉤與滑輪組
圖1 起升機(jī)構(gòu)計算簡圖
吊鉤組可以查有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用，因缺乏現(xiàn)成資料，查《起重機(jī)械》表3-16得吊鉤組質(zhì)量為： kg (1-1)
與起重量相對應(yīng)的起升載荷：
N (1-2)
1.2 鋼絲繩的選用
雙聯(lián)卷筒的鋼絲繩最大靜拉力為：
N (1-3)
式中為升降滑輪組的效率，根據(jù)m值的大小查《機(jī)械設(shè)計手冊輔助資料》表3-3可得。由于中級工作制，查《機(jī)械設(shè)計手冊》表8.1-8得鋼絲繩的安全系數(shù)n=6 。
鋼絲繩計算用鋼絲破斷拉力的總和Fb為：
KN
查《起重機(jī)械》表2-1選用型鋼絲繩。
查《機(jī)械設(shè)計手冊》GB/T8918-1996，選擇6×37鋼絲繩，公稱抗拉強(qiáng)度1670MPa，直徑為d=14mm，其鋼絲繩最小破斷拉力=108KN，即F0≥Fb。標(biāo)記如下：
鋼絲繩：14NAT6×37S+FC 1670Z S108 GB/T 8918-1996。
解釋為：公稱直徑為14mm，表面狀態(tài)為光面鋼絲，結(jié)構(gòu)形式為6股，每股37絲西魯式天然纖維芯，鋼絲公稱抗拉強(qiáng)度1670MPa，捻向?yàn)橛医换ツ恚摻z最小破斷拉力為108KN。
1.3卷筒的設(shè)計計算
卷筒最小直徑（槽底）mm ( 1-4 )
式中h1為機(jī)構(gòu)工作級別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計手冊-輔助教材》表3-2。
根據(jù)鋼絲繩直徑，取卷筒直徑=400mm 。 卷槽尺寸：
R=7.5mm，p1=16mm，H1=5.5mm。
卷筒長度：
(1-5)
式中：—卷筒計算直徑，由鋼絲繩中心算起的卷筒直徑；
—卷筒名義直徑（卷筒槽底直徑）；
—滑輪組倍率；
—是卷筒有螺旋部分長；
—無繩槽卷筒端部尺寸，由結(jié)構(gòu)需要決定；
—固定繩所需長度，；
—中間光滑部分長度，實(shí)際長度在繩偏角允許范圍內(nèi)可以增減，根據(jù)鋼絲繩允許偏角確定，暫取為100mm；
—為固定鋼繩的安全系數(shù)，，?。?
?。?
mm。
卷筒厚度：
鑄鐵卷筒HT20-40，卷筒壁厚可先按經(jīng)驗(yàn)公式初步確定，然后進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，
δ=0.02D+6︿10=0.02×400+（6︿10）=14︿18mm，取δ=15mm。
材料為HT20-40，厚度為15mm的卷筒，抗壓強(qiáng)度極限750N/mm2，抗拉強(qiáng)度極限250N/mm2。
卷筒壁壓應(yīng)力驗(yàn)算：
(1-6)
式中：t—繩槽槽距；
—抗壓強(qiáng)度極限。
N/mm2
故卷筒壓縮強(qiáng)度足夠。
由于，需驗(yàn)算由彎矩和扭矩產(chǎn)生的應(yīng)力（因扭轉(zhuǎn)應(yīng)力很小，一般忽略不計），卷筒受力和所受彎矩如圖2所示。
圖2 卷筒受力和彎矩簡圖
卷筒斷面抗彎模量計算公式:
mm3
N·mm
N/mm2
故卷筒的強(qiáng)度足夠。
卷筒轉(zhuǎn)速：
1.4 吊鉤及其附件的選擇計算
1.4.1吊鉤
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》表8.1-8.4，相應(yīng)與M6和起重量為10t的情況，吊鉤用M級強(qiáng)度級別的鋼材（相當(dāng)于20號優(yōu)質(zhì)鋼），吊鉤號為10，吊鉤尺寸如圖3所示：吊鉤材料采用DG20、強(qiáng)度極限σb=420MPa、屈服強(qiáng)度0極限σs=2
335MPa、耐久極限σ-1=MPa。吊鉤軸徑螺紋尺寸為公制螺紋TY64×8，內(nèi)徑d=55.2mm。驗(yàn)算吊鉤截面D-D，A-A，B-B處的強(qiáng)度。
截面D-D的拉伸計算：
進(jìn)行更精確的計算時則驗(yàn)算吊鉤徑部的疲勞載荷。
圖3直柄吊鉤
鉤身主彎曲截面（水平截面）A-A最危險截面。截面A-A中，內(nèi)外側(cè)邊界最大應(yīng)力應(yīng)滿足以下條件：
( 1-7 )
( 1-8 )
式中—截面A-A形心至截面內(nèi)邊的距離（mm）；
—截面A-A形心至截面外邊的距離（mm）；
—截面A-A形心軸線至曲率中心點(diǎn)距離（mm）；
—截面A-A的面積（用等值梯形截面代替實(shí)際截面）（mm2）；
—截面A-A的形狀系數(shù)；
[σ]—鍛造吊鉤的許用應(yīng)力；
mm2；
；
；
；
MPa；
MPa；
因：
即符合要求；
MPa；
同理因：
即符合要求；
當(dāng)?shù)跛骱豌U垂線成45°角度時求截面B-B處的應(yīng)力：
吊鉤拉伸力：
N；
截面內(nèi)B-B側(cè)的最大拉伸應(yīng)力為：
MPa；
因?yàn)锽-B和截面A-A的尺寸大致相等，所以兩截面的參數(shù)近似相等，取成相等，以簡化計算。
截面B-B處的剪切應(yīng)力：
MPa
根據(jù)第三強(qiáng)度理論求截面B-B處的合應(yīng)力；
MPa
有：
可知即滿足要求。
1.4.2 吊鉤螺母
首先，螺母的高度不得不小于H：
( 1-9 )
式中：t—螺距（8mm）
—許用擠壓應(yīng)力。鋼對鋼時p=30—35MPa（螺母材料采用45號鋼）。
mm
螺母的高度選用60mm
公制螺母的寬為：
D=1.5 mm
考慮放止動片的尺寸，取螺母寬度mm。
1.4.3吊鉤橫梁
吊鉤橫梁采用45鋼，正火處理850°，調(diào)質(zhì)處理硬度230HBS。抗拉強(qiáng)度極限=640MPa，屈服強(qiáng)度極限=355MPa，彎曲疲勞極限=275MPa，剪切疲勞極限=155MPa，許用彎曲應(yīng)力=60MPa。設(shè)計吊鉤橫梁如圖4所示：
下面來驗(yàn)算該橫梁是否能達(dá)到要求:
中間截面B-B的最大彎曲應(yīng)力的計算公式為:
( 1-10 )
( 1-11 )
式中: —動載系數(shù), ;
—吊鉤拉板中心之間的距離；
—吊鉤與拉板配合的尺寸；
—拉板厚度，δ=30mm；
d——吊鉤孔徑；
—吊鉤與拉板配合的高度；
—橫梁的寬度；
(工作時有相對轉(zhuǎn)動，對中小起重量取小值，大起重量去大值)
(工作時無相對轉(zhuǎn)動，對中小起重量取小值，大起重量去大值)；
圖4吊鉤橫梁
MPa；
即符合要求。
MPa；
MPa；
因?yàn)椋?
綜上可知，該吊鉤橫梁能達(dá)到要求。
1.4.4滑輪組的設(shè)計計算
滑輪直徑的大小對與鋼絲繩的使用壽命影響很大，增大滑輪直徑可以降低鋼絲的彎曲應(yīng)力和擠壓應(yīng)力，有利于提高鋼絲繩的使用壽命。實(shí)驗(yàn)證明，卷筒和松開鋼絲繩時，在鋼絲上產(chǎn)生彎曲疲勞，特別是擠壓疲勞對鋼絲的折斷起了決定性作用。為了提高鋼絲繩的使用壽命，滑輪的直徑不能過小。根據(jù)起重機(jī)設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，滑輪的最小卷筒直徑不能小于下式規(guī)定的數(shù)值：
；
式中：—按鋼絲繩中心計算的滑輪最小卷繞直徑（mm）；
—與機(jī)構(gòu)工作級別和鋼絲繩機(jī)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，查《起重機(jī)械》表3—2選得：；
—鋼絲繩的直徑（mm）。
mm；
圖5滑輪圖
滑輪直徑按下式計算：
；
mm；
?。?
mm。
1.4.5吊鉤拉板的設(shè)計計算
圖6 拉板簡圖
拉板的簡圖如圖6所示，采用45號鋼的材料，其上有軸孔的水平截面A-A和垂直截面B-B為危險截面。下面對這些截面一一驗(yàn)證。
水平截面A-A的內(nèi)側(cè)孔邊最大應(yīng)力為：
( 1-12 )
式中：—截面集中系數(shù)，查《起重機(jī)設(shè)計手冊》圖3—4—18得，；
—拉板寬度；
—拉板與拉板的配合尺寸；
—拉板厚度；
—拉板的凸臺高度；
MPa
MPa
即：
滿足要求。
水平截面B-B的內(nèi)側(cè)孔邊最大應(yīng)力為（切向):
式中：—孔中心到拉板底邊的長度；
MPa
MPa
即符號要求。
軸孔處的平均擠壓應(yīng)力為σbs：
則：
( 1-13 )
MPa
MPa
即：
所以符合要求。
1.4.6滑輪軸的設(shè)計計算
根據(jù)滑輪和拉板的尺寸，滑輪軸受力和彎矩圖如圖7所示，則從圖中可以發(fā)現(xiàn)該滑輪軸受彎矩最大為：
因：
所以：
MPa
mm
?。?
mm。
圖7滑輪軸受力彎矩圖
1.5電動機(jī)選擇計算
電動機(jī)靜功率的計算，公式為：
( 1-14 )
式中：為機(jī)構(gòu)總效率，。在此，為滑輪組效率；為卷筒效率，導(dǎo)向滑輪效率，見《起重機(jī)械》表6-1；為傳動效率，見《起重機(jī)械》表6-2。采用閉式圓柱齒輪傳動作初步計算時，。
即：
KW
繞線型異步電動機(jī)的穩(wěn)態(tài)平均功率為：
MPa；
式中：為穩(wěn)態(tài)負(fù)載平均系數(shù)，見《起重機(jī)械》表6-3，6-4查得，,。查《連續(xù)運(yùn)動機(jī)械》表33-3選擇JZR251-8型號，功率17.5KW,同步轉(zhuǎn)速750r/min,滿載轉(zhuǎn)速n=722r/min，最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)1.7，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量2.64kg·m2，重量340kg。
起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)過載能力按下式進(jìn)行校驗(yàn)：
( 1-15 )
式中：—基準(zhǔn)接電持續(xù)率時的電動機(jī)的額定功率；
u—電動機(jī)臺數(shù)；
—基準(zhǔn)接電持續(xù)率時，電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的允許過載倍數(shù)；
—考慮電壓降及轉(zhuǎn)矩允差以及靜載試驗(yàn)超載的系數(shù)，線繞異步電動機(jī)取2.1；
則：
KWKW；
所以該起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)能滿足不過熱條件。
1.6減速器的選擇計算
起升機(jī)構(gòu)傳動比：
式中：—電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速（r/min）；
—卷筒轉(zhuǎn)速（r/min）。
查減速器標(biāo)準(zhǔn)，選擇QJR-D335-40ⅢC減速器（QJ型外嚙合漸開線圓柱齒輪減速器），i=40，極限偏差：(41.73-40)/41.73=4.1%，符合要求。
卷筒實(shí)際速度：
m/min。
1.7 制動器的選擇
起升機(jī)構(gòu)制動器的制動轉(zhuǎn)矩必須大于由貨物產(chǎn)生的靜轉(zhuǎn)矩，在貨物處于懸吊狀態(tài)時具有足夠的安全裕度，制動器應(yīng)滿足下式要求：
( 1-16 )
則：
N·m
查《機(jī)械設(shè)計手冊》表22.13-17選用MW250-315JB/T7685.1-1995的制動器。
1.8聯(lián)軸器的選擇
依據(jù)所傳遞的扭矩、轉(zhuǎn)速和被連接的軸徑等參數(shù)選擇聯(lián)軸器的具體規(guī)格，起升機(jī)構(gòu)中的聯(lián)軸器應(yīng)滿足下式要求：
( 1-17 )
式中：—所傳遞的扭矩的計算值（N·m）；
—按第類載荷計算的傳動軸的最大扭矩。對高速軸；在此為電動機(jī)轉(zhuǎn)矩允許過載倍數(shù)為電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩，(N·m)，為電動機(jī)額定功率（KW），為電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速（r/m）。對低速軸TⅡmax=ψ2·T；ψ2為起升載荷動載系數(shù)，查《老師的資料》表1-9得ψ2=1+0.7v；T為鋼絲繩最大靜拉力作用于卷筒的扭矩（N·m）；
—聯(lián)軸器許用扭矩（N·m）；
—聯(lián)軸器重要程度系數(shù)。對起升機(jī)構(gòu)，；
—角度偏差系數(shù)。除齒輪聯(lián)軸器外，；
N·m。
查《機(jī)械設(shè)計手冊》表22.5-42選凸緣聯(lián)軸器和LZZ3型帶制動輪彈性柱銷齒式聯(lián)軸器。LZZ3型接中間軸彈性柱銷齒式聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩=630N·m，轉(zhuǎn)動慣量0.02kg·m2，質(zhì)量8kg，制動輪直徑=250mm的帶制動輪彈性 齒式聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩=1600N·m，轉(zhuǎn)動慣量0.24kg·m2，重量30.4kg。
1.9起動和制動時間驗(yàn)算
機(jī)構(gòu)起動和制動時，產(chǎn)生加速度和慣性力。如起動和制動時間太長，而加速度太小，就會影響到起重機(jī)的生產(chǎn)率。如果起動制動時間太短，加速度太大，金屬機(jī)構(gòu)和傳動部件就會受到比較大的動載荷，因此，必須把起動時間和制動時間控制在一定的允許值之內(nèi)。
起動時間和起動平均加速度驗(yàn)算：
(1).起動時間：
( 1-18 )
式中：—電動機(jī)的平均啟動轉(zhuǎn)矩（N·m），見《起重機(jī)械》6-7；
Tj——電動機(jī)靜阻力矩，按下式計算：
（N·m）
—推薦起動時間（s），見《起重機(jī)械》表6-8；
—機(jī)構(gòu)運(yùn)動質(zhì)量換算到電動機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量（Kg·m2）；按下式計算：
—電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量（Kg·m2），在電動機(jī)樣本中查取；
—制動輪聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量；
—聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量；
N·m
N·m
s
通常3︿80t通用橋式起重機(jī)，起動時間1︿2s，上述起動時間符合電動機(jī)起動要求。
(2).起動平均加速度：
(m/s2)
式中:—起動平均加速度(m/s2);
—平均升降加(減)速度推薦值(m/s2),見《起重機(jī)械》表6-9,m/s2；
m/s2
所以起動平均加速度符合要求。
(3).制動時間和制動平均減速度驗(yàn)算：
滿載下制動時間：
式中:—滿載下降時電動機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min），通常?。?
—制動器制動轉(zhuǎn)矩（N·m）；
—滿載下降時制動軸靜轉(zhuǎn)矩（N·m）；按下式計算：
（N·m）
—下降時換算到電動機(jī)軸上的機(jī)構(gòu)總轉(zhuǎn)動慣量（kg·m2）；按下式計算：
—推薦制動時間（s），可取；
N·m；
=3.363kg·m2；
s
查表知在1︿2s之間，所以符合要求。
制動時間長短與起動機(jī)作業(yè)條件有關(guān)。制動時間過短，會引起物件上下跳動，難以準(zhǔn)確定位。制動時間過長，會產(chǎn)生“溜鉤”現(xiàn)象，影響吊鉤工作。
制動平均減速度：
(m/s2)
式中：—滿載下降速度（m/s）,可??；
m/s2
查表6-9得m/s2，所以符合要求。
2軸的設(shè)計計算
2.1卷筒軸的設(shè)計計算
圖8卷筒軸受力彎矩圖
卷筒軸受力彎矩如圖8所示（由于扭矩很小可以不用考慮），則從圖中可以發(fā)現(xiàn)該滑輪軸受彎矩最大為：
因：
所以：
MPa
即：
mm
?。?
mm。
2.2浮動軸的設(shè)計計算
由上節(jié)對電動機(jī)的選擇可知浮動軸所傳遞的扭矩為：
N·m
因?yàn)楦虞S只承受扭矩，查《機(jī)械設(shè)計》表15—1，軸的材料為45，調(diào)質(zhì)，硬度230HBS，抗拉強(qiáng)度極限=640MPa，屈服強(qiáng)度極限=355MPa，彎曲疲勞極限=275MPa，剪切疲勞極限=155MPa，許用彎曲應(yīng)力=60PMa則：
( 2-1 )
式中：—許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，查《機(jī)械設(shè)計》表15—3得=30MPa；
所以：
取=40mm。
3.用壓板固定鋼絲繩的計算
3.1繩尾固定處的拉力
為了減少鋼絲繩固定處的拉力，鋼絲繩在卷筒上應(yīng)有1.5︿3圈的安全圈，利用鋼絲繩與卷筒之間的摩擦，減少繩尾固定處的拉力，根據(jù)歐拉公式，繩尾固定處拉力為：
(N) ( 3-1 )
式中：—鋼絲繩與卷筒表面之間的摩擦系數(shù)，=0.12︿0.16；
—安全圈在卷筒上包角（通常取1.5︿3圈）；
—自然對數(shù)的底數(shù)，≈2.718；
?。海?
則：
N
3.2螺旋預(yù)緊力
壓板槽為半圓形，若不考慮鋼絲繩與卷筒摩擦力的影響，經(jīng)分析，則壓板固定的實(shí)際安全系數(shù)可提高近一倍。
則有：
N
3.3螺旋強(qiáng)度驗(yàn)算
壓板螺栓除受預(yù)緊力P的拉伸作用外，還受由墊圈與壓板之間的摩擦力Pμ1使螺栓彎曲引起的拉力，故螺栓的最大拉力為：
( 3-2 )
式中：—固定鋼絲繩用的螺栓數(shù)量，一般不少于兩個；
—螺栓螺紋內(nèi)徑（mm）；
—墊圈與繩壓板之間的摩擦系數(shù)，可；
—力的作用力臂；
—螺栓許用拉應(yīng)力，??；
—螺栓屈服強(qiáng)度。
選用螺栓的性能等級為5.6，查《機(jī)械設(shè)計》表5-8得：抗拉強(qiáng)度極限σs=500MPa，查《機(jī)械設(shè)計指導(dǎo)》表9-8選GB898-88GM10-M12×30-5.6-ZnD。
則：
MPa；
MPa；
因?yàn)椋?
所以：螺栓強(qiáng)度完全符合要求。
總 結(jié)
經(jīng)過將近幾個月的設(shè)計，從毫無頭緒到設(shè)計的完成，讓我對自己，對設(shè)計有了更新的認(rèn)識，更加了解設(shè)計要做到仔細(xì)，要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，了解了設(shè)計人員的困難與艱辛。設(shè)計產(chǎn)品，這一個從無到有的過程，需要參考許多的文獻(xiàn)和大量的計算，你要學(xué)會不煩工作量太大、太雜，才能得到來之不易的結(jié)果。
順利如期的完成本次畢業(yè)設(shè)計給了我很大的信心，對我以后做關(guān)于設(shè)計方面的工作來說有了一個好的開頭。，對自己養(yǎng)成好的學(xué)習(xí)習(xí)慣有很大的促進(jìn)作用，讓我又熟悉了專業(yè)知識，也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心。尤其是那些要求配合和粗糙度以及對材料的要求，我都一一做了比較，使這些零件達(dá)到合理的配合。但我也存在些設(shè)計上的不足，比如我的設(shè)計在成本上上就有很大的不足，在這個節(jié)約成本被高度重視的社會中，我們應(yīng)該合理控制設(shè)計的成本，多接觸新的工藝和生產(chǎn)技術(shù)來達(dá)到降低成本的目的。
本文是在吳瑞梅老師的耐心指導(dǎo)下完成的，在設(shè)計工作中，吳瑞梅老師都給予了仔細(xì)、不厭其煩的指導(dǎo)，在這里向吳老師表示感謝。
參考文獻(xiàn)
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后 記
大學(xué)四年就在我的忙碌中，不知不覺的度過了，但我的收獲是非常大的，尤其是老師的諄諄教導(dǎo)，以及對教學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)，使我更深刻的了解到知識的重要性。所有這些都深深的影響了我，熏陶了我，對我將來進(jìn)一步的學(xué)習(xí)起到了關(guān)鍵性的作用。慢慢的我也認(rèn)識到求學(xué)應(yīng)當(dāng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)，認(rèn)真細(xì)致，還有對知識應(yīng)該始終抱著強(qiáng)烈的渴望。這次的畢業(yè)設(shè)計，時間雖然短暫，但它囊括了我大學(xué)四年的知識，把我平時學(xué)的零碎的知識系統(tǒng)了起來，同時有些知識學(xué)的不是那么深刻，比如那些公差與配合，設(shè)計的合理性，以及對材料的合理選用，我又重溫了一遍，對我以前沒有重視的知識點(diǎn)，也認(rèn)識到了自己的不足，私下里把這些知識又撿了起來。
畢業(yè)設(shè)計就在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，我的努力下完成了，也是對我大學(xué)的最后一個教學(xué)任務(wù)畫了一個圓滿的句號，非常感謝各位老師對我的批評教育。
本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
題 目： 橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計
分 院： 工學(xué)院
專 業(yè)： 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化
班 級： 農(nóng)機(jī)10001班
學(xué) 號： 20100973
姓 名： 黎波
指導(dǎo)教師： 吳瑞梅
填表日期： 2014年5月
一、 選題的依據(jù)及意義：
起重機(jī)械是用來對物料進(jìn)行起重、運(yùn)輸、裝卸和安裝作業(yè)的機(jī)械。它可以完成靠人力無法完成的物料搬運(yùn)工作，減輕人們的體力勞動，提高勞動生產(chǎn)率，在工廠、礦山、車站、港口、建筑工地、倉庫、水電站等多個領(lǐng)域和部門中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大，特別是現(xiàn)代化、專業(yè)化生產(chǎn)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)展對國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)起著積極的促進(jìn)作用。
起重機(jī)械是一種循環(huán)的、間歇動作的短程搬運(yùn)物料的機(jī)械。一個工作循環(huán)一般包括上料、運(yùn)送、卸料及回到原位的過程，即取物裝置從取物地點(diǎn)由起升機(jī)構(gòu)把物料提起，由運(yùn)行、回轉(zhuǎn)或變幅機(jī)構(gòu)把物料移位，然后物料在指定地點(diǎn)下放，接著進(jìn)行相反動作，使取物裝置回到原位，以便進(jìn)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。起重機(jī)工作時，各機(jī)構(gòu)經(jīng)常是處于啟動、制動以及正向、反向等相互交替的運(yùn)動狀態(tài)之中。
其中橋式起重機(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。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，就可以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)廣泛地應(yīng)用在室內(nèi)外倉庫、廠房、碼頭和露天貯料場等處。橋式起重機(jī)可分為普通橋式起重機(jī)、抓斗式橋式起重機(jī)和電磁橋式起重機(jī)三種。普通橋式起重機(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。起重小車又由起升機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架三部分組成。起升機(jī)構(gòu)包括電動機(jī)、制動器、減速器、聯(lián)軸器、卷筒和滑輪組。由于這些零件結(jié)構(gòu)和組合方式的不同，可以有很多種結(jié)構(gòu)形式，但不管哪種形式，均應(yīng)考慮到改善零部件受力情況，減少外形尺寸及自重，安全可靠，工作平穩(wěn)，裝配維修方便等因素。橋式電動機(jī)的滑輪組一般均為雙聯(lián)滑輪組，相應(yīng)的卷筒也是左右對稱雙螺旋槽的卷筒或普通雙聯(lián)卷筒。由于制造和安裝的誤差以及車架受載后變形，使傳動軸線之間容易產(chǎn)生偏心和歪斜，故在橋式起重機(jī)上應(yīng)采用彈性聯(lián)軸節(jié)。在橋式起重機(jī)上，一般采用塊式制動器，通常安裝在減速器的高速軸上。電動機(jī)通過減速器，帶動卷筒轉(zhuǎn)動，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。
長期以來，機(jī)械設(shè)計工作者沿用類比的設(shè)計方法。這種設(shè)計過程可概括為“設(shè)計—分析—再設(shè)計”的過程。即首先根據(jù)設(shè)計任務(wù)及要求進(jìn)行調(diào)查研究和收集有關(guān)資料，參照相同或類似任務(wù)現(xiàn)有的、已經(jīng)完成的較為成熟的設(shè)計方案。憑借設(shè)計者的經(jīng)驗(yàn)輔以必要的分析計算。確定一個合適的設(shè)計方案，并通過估算初步確定有關(guān)參數(shù)，然后對初定方案進(jìn)行必要的分析及校核計算；如果某些設(shè)計要求得不到滿足。則可進(jìn)行設(shè)計方案的修改。設(shè)計參數(shù)的調(diào)整，并再次的進(jìn)行分析計算。如此多次反復(fù)，直到獲得滿意的設(shè)計方案為止。
為了使我校畢業(yè)生能更好的將大學(xué)四年學(xué)習(xí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識靈活的運(yùn)用，以便讓我能將所學(xué)理論系統(tǒng)化，整體化，并能更好的將理論與實(shí)際相結(jié)合。從而使我的專業(yè)知識和其技能得到質(zhì)的提高，將我的能力提升到更高的階層，真正做到專業(yè)知識過硬，動手能力強(qiáng)，最終為我校打造出一批成功合格的優(yōu)秀的大學(xué)畢業(yè)生，讓我更好為我國機(jī)械行業(yè)的復(fù)興去盡自已的一份力量。
二、 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢（含文獻(xiàn)綜述）：
隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，起重機(jī)械無論是在產(chǎn)量上還是在品種及質(zhì)量上都得到了極其迅速的發(fā)展，具體表現(xiàn)以下幾個方面：
1.通用起重機(jī)以小型為主，專用起重機(jī)向大型化發(fā)展。為了提高建設(shè)工程的裝卸和安裝作業(yè)的機(jī)械化程度，工程起重機(jī)的發(fā)展，仍是以輕便靈活的中小型起重機(jī)為主。目前國外普遍用10︿40噸級的工程起重機(jī)。從數(shù)據(jù)上看，中小級噸的占多數(shù)。
2.廣泛采用液壓技術(shù)。由于液壓傳動具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、能無極調(diào)速、操縱輕便、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)和工作安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，因此今年來國內(nèi)外各種類型的工程起重機(jī)廣泛采用液壓傳動。我國的主要起重機(jī)廠，近年來的產(chǎn)品多是液壓起重機(jī)。中、小噸位級的起重機(jī)已普遍采用液壓傳動。隨著液壓技術(shù)和液壓元件的發(fā)展，液壓起重機(jī)將會獲得進(jìn)一步發(fā)展。
3.重視“三化”（標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化），逐步采用國際標(biāo)準(zhǔn)。一些國家對工程起重機(jī)制訂了國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了起重量系列。有些國家對起重量雖然沒有統(tǒng)一的規(guī)定，但各制造廠自成系列，注意采用通用零部件，為生產(chǎn)和使用提供有利條件。目前一些國家還按起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、及驅(qū)動橋等，不分用于汽車起重機(jī)還是橋式起重機(jī)一律進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，使一種部件可以用在兩種不同類型的起重機(jī)上。為了發(fā)展品種、增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量和滿足現(xiàn)代化專業(yè)生產(chǎn)的要求，工程起重機(jī)的“三化”水平將進(jìn)一步得到提高。
4.發(fā)展一機(jī)多用產(chǎn)品。為了充分發(fā)揮工程起重機(jī)的作用，擴(kuò)大其使用范圍，有的國家在設(shè)計起重機(jī)時重視了產(chǎn)品的多樣性。例如在工作裝置設(shè)計方面，除了使用吊鉤外，還設(shè)計了配備有電磁吸盤、抓斗、拉鏟和木料抓取器等取物裝置。有的還設(shè)計成用于建筑基礎(chǔ)工程中，等一機(jī)多用的產(chǎn)品。起重機(jī)的科研成果和新產(chǎn)品的開發(fā)工作引起國內(nèi)同行的極大興趣，起重機(jī)的更新?lián)Q代周期明顯的縮短，可以預(yù)見，我國起重機(jī)行業(yè)的落后面貌，在三、五年后將得到明顯的改變。
5.采用新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)、性工藝。特別是電子技術(shù)更加完善操作條件，是國外發(fā)展工程機(jī)械的一個普遍傾向，即所謂的機(jī)電一體化，橋式起重機(jī)也不例外。鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，合金鋼強(qiáng)度不斷提高，為工程起重機(jī)減輕自重，特別是吊臂自重，創(chuàng)造了極為有利的條件。同時，在結(jié)構(gòu)型式方面的改進(jìn)也得到了重視。
三、 本課題研究內(nèi)容
1.設(shè)計參數(shù)：
起重量Q=10 t，起升速度：v=7.5 m/min，起升高度 H=6m，工作級別 M6(中級 JC%=40%)。
2.設(shè)計內(nèi)容及要求：
（1）進(jìn)行小車起升設(shè)計與計算；
（2）編制詳細(xì)的設(shè)計計算說明書；
（3）繪制起升結(jié)構(gòu)總體裝配圖（1#）；
（4）繪制吊鉤滑輪組圖 (1#)；
（5）繪制滑輪軸圖 (3#)；
（6）繪制滑輪軸套圖和隔套圖(2#)；
（7）繪制吊鉤橫梁零件圖(3#)；
（8）畢業(yè)設(shè)計總結(jié)。
四、 本課題研究方案
本設(shè)計簡要介紹橋式起重機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r、性能、結(jié)構(gòu)、及其起升機(jī)構(gòu)設(shè)計，并對起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)及其零部件進(jìn)行設(shè)計計算，從方案論證到具體設(shè)計計算，充分發(fā)揮了計算機(jī)在整體設(shè)計中的作用，從而提高了設(shè)計質(zhì)量、縮短了設(shè)計周期，提高了工作效率。
橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)：鋼絲繩的選取及校核、卷筒選定、吊鉤的設(shè)計、吊鉤橫軸確
定、浮動軸、電動機(jī)、滑輪組、減速器和制動器的選取及相關(guān)校核；
五、 研究目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度：
1.設(shè)計方法：
(1) 首先對橋式起重機(jī)的總體工作情況進(jìn)行分析；
(2) 確定起重機(jī)的主要設(shè)計參數(shù)；
(3) 進(jìn)行橋式起重機(jī)起升設(shè)計；
(4) 進(jìn)行設(shè)計過程相關(guān)驗(yàn)算。
2.預(yù)期目的：
(1)研究橋式起重機(jī)的組成；
(2)提高計算機(jī)繪圖能力；
(3)提高查閱資料的能力；
(4)提高獨(dú)立解決問題的能力。
六、參考文獻(xiàn)：
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