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說明書
設(shè)計(jì)題目： 橋式起重機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
專業(yè)年級(jí)： 2011級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 號(hào)： 116712154
姓 名：
指導(dǎo)教師、職稱：
2015 年 5 月 16 日
目錄
摘要 I
ABSTRACT II
1引言 - 1 -
1.1起重機(jī)概述 - 1 -
1.2起重機(jī)的分類 - 1 -
1.3我國(guó)起重機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r - 1 -
2橋式起重機(jī)整體設(shè)計(jì)方案 - 2 -
2.1小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) - 2 -
2.2起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) - 2 -
2.3安全裝置 - 2 -
2.3.1欄桿和排障板 - 2 -
2.3.2限位開關(guān) - 2 -
2.3.3擋鐵和緩沖器 - 2 -
3運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) - 4 -
3.1確定小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)形式 - 4 -
3.2確定小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置 - 4 -
3.3電動(dòng)機(jī)選擇 - 5 -
3.3.1電動(dòng)機(jī)的靜功率 - 5 -
3.3.2電動(dòng)機(jī)初選 - 5 -
3.3.3電動(dòng)機(jī)過載校驗(yàn) - 5 -
3.3.4選擇合適的電動(dòng)機(jī)型號(hào) - 6 -
3.4減速器的設(shè)計(jì) - 6 -
3.4.1計(jì)算傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)參數(shù) - 6 -
3.4.2 齒輪的設(shè)計(jì) - 7 -
3.4.3幾何尺寸計(jì)算和齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 11 -
3.4.4低速軸設(shè)計(jì) - 12 -
3.5制動(dòng)器選擇 - 15 -
4起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) - 17 -
4.1 起升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)形式 - 17 -
4.2 起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 - 17 -
4.2.1鋼絲繩的選擇 - 17 -
4.2.2 滑輪及滑輪組的選擇 - 18 -
4.3電動(dòng)機(jī)的選擇 - 19 -
4.4減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 - 19 -
4.4.1 減速器傳動(dòng)比的計(jì)算 - 19 -
4.4.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)參數(shù) - 20 -
4.4.3齒輪設(shè)計(jì) - 21 -
4.4.4幾何尺寸計(jì)算和齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 25 -
4.4.5軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 26 -
4.4.6軸的強(qiáng)度校核 - 27 -
4.5卷筒的設(shè)計(jì) - 29 -
4.5.1概述 - 29 -
4.5.2卷筒的設(shè)計(jì)計(jì)算 - 29 -
4.6吊鉤的選用 - 30 -
5結(jié)束語 - 31 -
參考文獻(xiàn) - 32 -
致謝 - 33 -
摘要
隨著社會(huì)的發(fā)展和時(shí)代的不斷進(jìn)步，每個(gè)行業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)越加強(qiáng)烈，所以生產(chǎn)企業(yè)都需要不斷的改進(jìn)設(shè)備和更新生產(chǎn)技術(shù)來提高自己的生產(chǎn)力。起重機(jī)在生產(chǎn)中的作用體現(xiàn)的越來越重要，同時(shí)生產(chǎn)要求對(duì)起重機(jī)的要求也越來越高，起重機(jī)的性能也更加全面。如今自動(dòng)化的生產(chǎn)已經(jīng)離不開起重機(jī)械。
本設(shè)計(jì)主要是對(duì)橋式起重機(jī)中的小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)也進(jìn)行了電動(dòng)機(jī)、減速器、卷筒、鋼絲繩、吊鉤的計(jì)算選用；經(jīng)過這一系列的計(jì)算設(shè)計(jì)，起重機(jī)的起重量可以達(dá)到50-10T，且小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，維修容易。
關(guān)鍵詞： 橋式起重機(jī)； 運(yùn)行機(jī)構(gòu)； 起升機(jī)構(gòu)； 設(shè)計(jì)
ABSTRACT
With the progress of the development of society and the times, competition between each industry more strongly, so manufacturers are continually improving and updating production techniques to improve the productivity of equipment. Cranes in the increasingly important role in the production, and production requirements are increasingly high requirements for crane, crane's performance is also more comprehensive. Today's automated production is inseparable from the crane.
The design is mainly for bridge crane cart mechanism and institutional design of hoisting mechanism, but also motor, reducer, drum, calculated selection of wire rope, hook and after a series of calculations, crane load capacity can be achieved 50-10T And car running gear and hoisting mechanism is simple in structure, easy, easy maintenance.
Keywords: Bridge cranes; running institutions; lifting mechanisms design
I
1引言
1.1起重機(jī)概述
在19世紀(jì)前期，開始有了橋式起重機(jī)。起重機(jī)機(jī)構(gòu)當(dāng)中一些容易磨損的部件如軸、齒輪開始逐漸用金屬材料制造。隨著電氣工業(yè)和內(nèi)燃機(jī)工業(yè)的迅速發(fā)展，20世紀(jì)初期以電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力裝置的起重機(jī)開始出現(xiàn)。
起重機(jī)械主要是對(duì)重物的起重、裝卸、安裝和運(yùn)輸?shù)淖鳂I(yè)機(jī)械。隨著社會(huì)企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，生產(chǎn)的特殊要求也越來越多，特殊用途的起重機(jī)陸續(xù)誕生。如今，起重機(jī)已成為生產(chǎn)線上不可或缺的重要機(jī)械設(shè)備，起重機(jī)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)起著不可估量的促進(jìn)作用。
1.2起重機(jī)的分類
橋式起重機(jī)一般可以分為通用橋式起重機(jī)和冶金橋式起重機(jī)。通用橋式起重機(jī)主要是用來裝卸和調(diào)運(yùn)物件；冶金橋式起重機(jī)主要是用在冶金生產(chǎn)中。
1.3我國(guó)起重機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r
①改進(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)，減輕自重
國(guó)內(nèi)的橋式起重機(jī)已經(jīng)開始使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，這樣可以使整個(gè)機(jī)械的技術(shù)性能和減輕自重。
②吸收利用國(guó)外先進(jìn)技術(shù)
許多國(guó)產(chǎn)起重機(jī)的大小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)不斷吸取國(guó)外起重機(jī)的先進(jìn)技術(shù)，不斷改進(jìn)設(shè)備，使結(jié)構(gòu)緊湊，提高運(yùn)行機(jī)構(gòu)的性能和壽命，外觀美觀，維修安裝方便。
③向大型化發(fā)展
隨著近年來國(guó)家對(duì)能源工業(yè)的重視和投資不斷增大，建造了很多大中型水電站，發(fā)電機(jī)組越來越大，這樣對(duì)大型的起重機(jī)的需求也開始增加。尤其是長(zhǎng)江三峽的建設(shè)對(duì)大型起重機(jī)的需求量立馬提升。
2橋式起重機(jī)整體設(shè)計(jì)方案
2.1小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要由減速器、電動(dòng)機(jī)、車輪、聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸以及一些附件所組成。在設(shè)計(jì)零部件位置時(shí)，要盡量使機(jī)構(gòu)總重心趨近于小車架的縱向中心線，以保證小車輪壓較均勻。
2.2起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、卷筒、制動(dòng)器、滑輪組及吊鉤裝置等組成。這些零部件在組成時(shí)，要考慮到改善零部件受力的情況，保證外形尺寸和自重最小，保障安全性能使其工作平穩(wěn)，還要考慮裝配維修方便等因素。
2.3安全裝置
起重機(jī)中的安全裝置包括欄桿、排障板、限位開關(guān)、擋鐵和緩沖器等。
2.3.1欄桿和排障板
欄桿保護(hù)維修人員在工作時(shí)操作安全。它設(shè)置在小車臺(tái)面邊緣上。為了方便小車維修人員上下，在小車的另外兩邊沒有設(shè)置欄桿。
排障板裝在小車架端梁的車輪外邊，主要是用來推開小車軌道上可能出現(xiàn)的障礙物，保證小車的正常通行。
2.3.2限位開關(guān)
限位開關(guān)的作用的限制吊鉤、小車和大車的極限位置。當(dāng)這些機(jī)構(gòu)運(yùn)行到極限位置的時(shí)候，限位開關(guān)自動(dòng)切斷電源，以防止操作失誤造成的事故。
2.3.3擋鐵和緩沖器
緩沖器和擋鐵是為了預(yù)防限位開關(guān)失靈，用次來阻止小車前進(jìn)和吸收撞擊時(shí)小車的功能。
綜上所述，起重小車總體方案如圖2-1所示。
圖2-1 橋式起重機(jī)小車示意圖
3運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1確定小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)形式
起重小車的運(yùn)行機(jī)構(gòu)是用來承擔(dān)著重物的橫向運(yùn)動(dòng)。主要運(yùn)行機(jī)構(gòu)形式有三種。如圖3-1所示。
1-傳動(dòng)軸 2-大齒輪 3-小車輪 4-減速器 5-制動(dòng)器 6-電動(dòng)機(jī)7-軸承 8-主動(dòng)車輪 9-軌道 10-聯(lián)軸器 11-半齒聯(lián)軸器 12-補(bǔ)償軸
圖3-1 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的三種類型
本設(shè)計(jì)中采用a圖的運(yùn)行機(jī)構(gòu)類型。
在a圖中，小車的主動(dòng)車輪裝在傳動(dòng)軸上。傳動(dòng)軸上設(shè)有大齒輪，由減速器低速軸伸出的小車輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，齒輪沿軌道運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)與小齒輪之間，用減速器或?yàn)橐患?jí)開式齒輪相聯(lián)接。這種結(jié)構(gòu)類型的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是車輪部位維修不方便。
3.2確定小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置
小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置的組成一般包括電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、傳動(dòng)裝置和車輪等結(jié)構(gòu)部件。驅(qū)動(dòng)方式可以分為自行式和牽引式兩種。本設(shè)計(jì)運(yùn)行機(jī)構(gòu)應(yīng)采用自行式運(yùn)行機(jī)構(gòu)。
自行式運(yùn)行機(jī)構(gòu)又分為集中驅(qū)動(dòng)和分別驅(qū)動(dòng)兩種形式。
集中驅(qū)動(dòng)兩邊的主動(dòng)輪是用同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)。這種機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是減少了電動(dòng)機(jī)與減速器的臺(tái)數(shù)。缺點(diǎn)是需要傳動(dòng)系統(tǒng)比較復(fù)雜，而且起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的變形，對(duì)傳動(dòng)零件的強(qiáng)度及壽命影響較大，而且成本高，維修不便。
根據(jù)本設(shè)計(jì)的需求，選擇集中驅(qū)動(dòng)的低速集中驅(qū)動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)。
3.3電動(dòng)機(jī)選擇
3.3.1電動(dòng)機(jī)的靜功率
電動(dòng)機(jī)的靜功率公式：
式中： —靜阻力；—初選速度（m/s）；
—電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)效率；可取=0.85~0.95 —幾個(gè)電動(dòng)機(jī)；
3.3.2電動(dòng)機(jī)初選
根據(jù)參考文獻(xiàn)，選擇電動(dòng)機(jī)可以按下式進(jìn)行初選：
式中：—功率增大系數(shù)。室外工作的起重機(jī)，常取=；室內(nèi)工作的起重機(jī)，可取=。結(jié)合本設(shè)計(jì)內(nèi)容取速度V=38.2m/min。
通過以上公式，帶入本設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)
3.3.3電動(dòng)機(jī)過載校驗(yàn)
①電動(dòng)機(jī)的過載校驗(yàn)
式中：—電動(dòng)機(jī)額定功率（kM）
—轉(zhuǎn)距標(biāo)準(zhǔn)值；繞線型異步電動(dòng)機(jī)可取1.7，
—運(yùn)行靜阻力（N），
②運(yùn)動(dòng)質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之和（）
經(jīng)過計(jì)算過載校驗(yàn)合格。
3.3.4選擇合適的電動(dòng)機(jī)型號(hào)
通過上面決定運(yùn)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)選為：YZR160L-8
3.4減速器的設(shè)計(jì)
需要設(shè)計(jì)的減速器的傳動(dòng)比不大（經(jīng)試算大約為3.2）而且齒輪是主要受徑向力的作用，因此采用直齒圓柱齒輪減速器。
根據(jù)設(shè)計(jì)選出來的電動(dòng)機(jī)，確定電動(dòng)機(jī)的功率為11KW，所選擇的型號(hào)為。
3.4.1計(jì)算傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)參數(shù)
O軸：O軸即電動(dòng)機(jī)軸
）
Ⅰ軸：Ⅰ軸即減速器高速軸
Ⅱ軸：Ⅱ軸即減速器中速軸
Ⅲ軸：Ⅲ軸即減速器中速軸
Ⅳ軸：Ⅳ軸即減速器中速軸
運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果得表3-1所示：
表3-1運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
軸號(hào)
功率/KW
轉(zhuǎn)速/（r/min）
轉(zhuǎn)矩/N·m
0
11
1000
105.05
1
10.78
1000
102.95
2
10.67
500
203.8
3
10.35
166.66
593.08
4
10.04
50.81
1887.07
3.4.2 齒輪的設(shè)計(jì)
①選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
根據(jù)傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]，決定選用7級(jí)精度（GB10095-88）。小齒輪材料選用45Cr，硬度為280HBS，大齒輪的材料選用45鋼，硬度為240HBS，其材料硬度相差40HBS。取小齒輪齒數(shù) =16，大齒輪齒數(shù) ，取=51。
②按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
1）查參考文獻(xiàn)[3]試算小齒輪分度圓直徑
試選用載荷系數(shù)=1.5
2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]取齒寬系數(shù)=1。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]材料的彈性系數(shù)取。
3）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
查參考文獻(xiàn)，可取安全系數(shù)S=1，失效概率1％，得
4）試計(jì)算小齒輪的分度圓，代入[]中較小的值
5）圓周速度v的計(jì)算
6）計(jì)算齒寬
由參考文獻(xiàn)[3]取=1
7）計(jì)算齒寬和齒高之比b/h
模數(shù)：
齒高：
8）齒輪載荷系數(shù)的計(jì)算
由v=2.15m/s，7級(jí)精度，根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]取動(dòng)載系數(shù)Kv=1.10；直齒輪，假設(shè)。由參考文獻(xiàn)[3]
將數(shù)據(jù)代入后得
由b/h=7.11,=1.391，由參考文獻(xiàn)[3]得=1.35，則故載荷系數(shù)
由實(shí)際載荷系數(shù)校正所計(jì)算得到的齒輪分度圓直徑，可得
相應(yīng)的齒輪模數(shù)為
③按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由參考文獻(xiàn)[3]得計(jì)算公式
根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]，試選；齒形系數(shù)可以取彎曲疲勞強(qiáng)度極限分別為：、；彎曲疲勞壽命系數(shù)分別為，；
1）齒輪彎曲疲勞許用應(yīng)力的計(jì)算
由參考文獻(xiàn)[3]得，安全系數(shù)S=1.4，
2）齒輪載荷系數(shù)K的計(jì)算
3）查取齒形系數(shù)
由參考文獻(xiàn)[3]查得 ，；
4）校正系數(shù)的查取
由參考文獻(xiàn)查[3]得 ，
計(jì)算大、小齒輪的，然后進(jìn)行比較
由上式可得大齒輪的數(shù)值較大。
設(shè)計(jì)計(jì)算
根據(jù)這個(gè)計(jì)算結(jié)果，按第一種方法計(jì)算的模數(shù)m大于第二種方法計(jì)算出來的模數(shù)，彎曲強(qiáng)度決定了齒輪的模數(shù)m?？扇∮升X根疲勞強(qiáng)度計(jì)算出來的模數(shù)2.85近似取整為標(biāo)準(zhǔn)值m=3,按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算出來的分度圓直徑,算出小齒輪齒數(shù)：
取
大齒輪齒數(shù)：取
3.4.3幾何尺寸計(jì)算和齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
①齒輪分度圓直徑的計(jì)算
；
②齒輪中心距的計(jì)算
③齒輪寬度的計(jì)算
取。
④驗(yàn)算
滿足設(shè)計(jì)條件。
由于齒頂圓直徑，因此做成腹板式結(jié)構(gòu)實(shí)際傳動(dòng)比；所以實(shí)際轉(zhuǎn)速 。
轉(zhuǎn)速誤差
因?yàn)檗D(zhuǎn)速誤小于要求的，因此符合要求。
3.4.4低速軸設(shè)計(jì)
已經(jīng)求得
大齒輪分度圓直徑；所以大齒輪所受的徑向力。
①確定軸各段的直徑和長(zhǎng)度
先根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]，取，于是得
圖3-2軸的結(jié)構(gòu)示意圖
②軸上零件的周向定位
齒輪、鏈輪與軸的周向定位均采用鍵聯(lián)接。 用A型平鍵，由手冊(cè)查得A型平鍵截面（GB1096—79），鍵長(zhǎng)為52mm，選取齒輪輪轂與軸的配合為；同樣，鏈輪與軸的聯(lián)接，選用C型平鍵為 （GB1096—79），鏈鏈輪與軸的配合為。
③確定軸上圓角和倒角尺寸
根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑均為1mm。
④校核鍵的強(qiáng)度
據(jù)參考文獻(xiàn)[3]得：
聯(lián)接齒輪鍵的強(qiáng)度校核
聯(lián)接鏈輪鍵的強(qiáng)度校核
經(jīng)計(jì)算符合要求
由參考文獻(xiàn)中查得 。所以作簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距。將計(jì)算出軸的受力情況列于表3-2所示，彎扭矩情況如圖3-3所示。
表3-2 軸的受力情況
載荷
水平面
垂直面
支反力
彎矩M
總彎矩
扭矩
圖3-3軸彎扭校核圖
由參考文獻(xiàn)[3] 及上表中的數(shù)值，取，軸的計(jì)算應(yīng)力
根據(jù)[3]得因此 ，所以安全，因此所選的減速機(jī)的型號(hào)滿足要求。
3.5制動(dòng)器選擇
運(yùn)行機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器一般是安在電動(dòng)機(jī)的軸端。由于車體質(zhì)量和慣性大的緣故，制動(dòng)時(shí)高速軸具有一定的緩沖作用，這樣可以減少制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的沖擊。制動(dòng)轉(zhuǎn)距按下式計(jì)算：
通過對(duì)以上數(shù)據(jù)的計(jì)算決定起升機(jī)構(gòu)及運(yùn)行機(jī)構(gòu)選用如下制動(dòng)器型號(hào)：
4起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
4.1 起升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)形式
起升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式可以分為內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)三種。
本設(shè)計(jì)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，這是起升機(jī)構(gòu)主要的驅(qū)動(dòng)方式。起升機(jī)構(gòu)工作要求只有直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性才能適應(yīng)，它的調(diào)速性能好，但是想要獲得直流電源比較困難。 另外，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式操縱簡(jiǎn)單便于維修，機(jī)組的重量輕，工作可靠性較高，在電動(dòng)機(jī)起升機(jī)構(gòu)中獲得重要認(rèn)可。
4.2 起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
4.2.1鋼絲繩的選擇
①根據(jù)要求選擇鋼絲繩的結(jié)構(gòu)型式
鋼絲繩應(yīng)該優(yōu)先選擇線接觸鋼絲繩。根據(jù)鋼絲繩的構(gòu)造特點(diǎn)，并且結(jié)合起重機(jī)的使用環(huán)境和要求來選擇鋼絲繩型號(hào)。假設(shè)起升高度18米，考慮到起升高度與實(shí)際吊鉤到達(dá)的極限距離有差異，所以吊鉤及抓斗起重機(jī)的高度有20米。所以選擇為6x19W+FC就可以。
② 確定鋼絲繩直徑
計(jì)算公式：
式中： —鋼絲繩直徑（mm）；—選擇系數(shù)（）查表得：C取0.104；—最大工作靜拉力（N）。
所以：起升機(jī)構(gòu)的鋼絲繩直徑
鋼絲繩的長(zhǎng)度：170米。
綜上所述有：起升機(jī)構(gòu)選 。
4.2.2 滑輪及滑輪組的選擇
①滑輪構(gòu)造的設(shè)計(jì)
鋼絲繩的壽命取決于滑輪的繩槽的形狀及尺寸。
1）鋼絲繩與繩槽要保證足夠的接觸面積。槽底如果太窄鋼絲繩會(huì)被槽夾住變形，導(dǎo)致鋼絲繩無法正常轉(zhuǎn)動(dòng)。若槽底太寬，鋼絲繩會(huì)受到局部壓力變?yōu)楸馄叫?，容易造成鋼絲繩的疲勞破壞。
2）鋼絲繩可以有一定的偏斜角，這樣可以使鋼絲繩與繩槽側(cè)壁不會(huì)發(fā)生相互摩擦，通常。
3）繩槽要保證足夠的的深度C，用來防止鋼絲繩脫槽。
②直徑的確定
鋼絲繩的使用壽命很大程度上取決于滑輪直徑的大小。增大滑輪直徑越大鋼絲繩的彎曲應(yīng)力和擠壓應(yīng)力越小，這樣可以提高鋼絲繩使用壽命增加。但是滑輪的直徑也不能過小。根據(jù)參考文獻(xiàn)，滑輪的最小直徑不能小于
式中：—滑輪最小卷繞直徑（mm）；
—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)；
—鋼絲繩直徑（mm）。
起升卷筒的最小直徑：=18×23=414 (mm)
輪的最小直徑： =20×23=460 (mm)
③滑輪組的確定
鋼絲繩和一定數(shù)量的定滑輪與動(dòng)滑輪組成了滑輪組。
④滑輪組效率的確定
因?yàn)榛喿枇Φ挠绊?，鋼絲繩各個(gè)分支上分到的貨物重量不均勻，所以導(dǎo)致各分支的拉力不相等。先確定滑輪組的效率，
4.3電動(dòng)機(jī)的選擇
①電動(dòng)機(jī)靜功率的計(jì)算：
式中: —主起升機(jī)構(gòu)的靜功率，-副起升機(jī)構(gòu)的靜功率；—起升載荷及起升速度；—機(jī)構(gòu)總效率，。查參考文獻(xiàn)[3] 取0.83。
②電動(dòng)機(jī)功率的選擇
選擇電動(dòng)機(jī)的功率時(shí)要考慮起重機(jī)的類型、用途、以及電動(dòng)機(jī)的工作特性。
繞線形異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)平均功率為：
式中：G取0.8。
因此選擇的起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為： =585r/min 。
4.4減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.4.1 減速器傳動(dòng)比的計(jì)算
由于要求設(shè)計(jì)的減速器的傳動(dòng)比較大,，且齒輪主要受徑向力的作用，于是可采用二級(jí)直齒圓柱齒輪減速器。
根據(jù)上面設(shè)計(jì)出來的起升機(jī)電動(dòng)機(jī)選擇的型號(hào)分為： 、主要性能如表4-1所示，
表4-1 YZR335M-10主要性能
型號(hào)
額定功率/KW
滿載轉(zhuǎn)速/（r/min）
電流（380v）
90
585
110
中心高H
外形尺寸
底腳安裝尺寸
螺栓孔直徑
355
7408401650
610560
25
起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比按下式計(jì)算：
式中：—電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速； —卷筒轉(zhuǎn)速。
初步確定傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比為：，；
4.4.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)參數(shù)
O軸：O軸即電動(dòng)機(jī)軸
；；
Ⅰ軸：Ⅰ軸即減速器高速軸
Ⅱ軸：Ⅱ軸即減速器中速軸
Ⅲ軸：Ⅲ軸即減速器低速軸
運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果得表4-2所示。
表4-2 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
軸號(hào)
功率/KW
轉(zhuǎn)速/（r/min）
轉(zhuǎn)矩/N·m
0
90.0
585
1469.2
1
88.2
585
1439.8
2
84.55
116.3
6942.8
3
82.01
19.38
40421.5
4.4.3齒輪設(shè)計(jì)
①齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
按本設(shè)計(jì)的需求，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。根據(jù)參考文獻(xiàn)[3] 小齒輪材料為45Cr，所以選用7級(jí)精度，硬度為280HBS，大齒輪的材料選用45鋼，硬度為240HBS。取小齒輪齒數(shù) =24，中速軸大齒輪為，取=72。
②按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
1）由設(shè)計(jì)公式進(jìn)行計(jì)算，即
試選用載荷系數(shù)=1.3
2）計(jì)算起升減速器小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]取齒寬系數(shù)=1；彈性系數(shù)；根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]取，。
3）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]?。?
，。
4）接觸疲勞許用應(yīng)力的計(jì)算
根據(jù)參考文獻(xiàn)取安全系數(shù)S=1，失效概率為1％，得
5）計(jì)算小齒輪的分度圓，代入[]中較小的值
6）齒輪圓周速度v的計(jì)算
7）計(jì)算齒寬
由參考文獻(xiàn)[3]取=1
8）計(jì)算齒寬和齒高之比b/h
模數(shù)：
齒高：
9）齒輪載荷系數(shù)的計(jì)算
根據(jù)，，由參考文獻(xiàn)[3]取動(dòng)載系數(shù)Kv=1.10；根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]??；
將數(shù)據(jù)代入后得
由b/h=12.79,=1.391，由參考文獻(xiàn)[3]得=1.40，
則
10）按實(shí)際的載荷系數(shù)計(jì)算齒輪的齒輪分度圓的直徑：
計(jì)算模數(shù)
③按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)計(jì)算公式
根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]取：高速軸小齒輪；
由參考文獻(xiàn)[3]取：，；。
1）齒輪彎曲疲勞許用應(yīng)力的計(jì)算
取S=1.4，由下式得
2）齒輪載荷系數(shù)K的計(jì)算
3）齒形系數(shù)的查取
由參考文獻(xiàn)[3]查得，；
4）應(yīng)力校正系數(shù)的查取
由參考文獻(xiàn)[3]查得 ，，
5）計(jì)算大、中、小齒輪的，然后進(jìn)行比較
；
由上式可得大齒輪的數(shù)值較大。
6）設(shè)計(jì)計(jì)算
將計(jì)算得的數(shù)值近似取整為，；按接觸強(qiáng)度計(jì)算出來的分度圓直徑,。起升機(jī)構(gòu)減速器小齒輪齒數(shù)為：
，，取
4.4.4幾何尺寸計(jì)算和齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
①計(jì)算起升機(jī)構(gòu)減速器分度圓直徑
；
計(jì)算中心距
計(jì)算齒輪寬度
取。
②驗(yàn)算
減速器的實(shí)際傳動(dòng)比：
所以實(shí)際轉(zhuǎn)速
轉(zhuǎn)速誤差
因?yàn)檗D(zhuǎn)速誤小于要求的，因此符合要求。
③定軸的最小直徑
軸的材料選取為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]，取Ao=112，于是得
4.4.5軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖4-1 軸的結(jié)構(gòu)示意圖
①確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
②軸上零件的軸向定位
齒輪、鏈輪與軸的周向定位都是采用鍵聯(lián)接。由參考文獻(xiàn)得A型平鍵截面（GB1096—79），鍵長(zhǎng)為52mm，齒輪輪轂與軸的配合為；同樣，鏈輪與軸的聯(lián)接，選用C型平鍵為 （GB1096—79），鏈鏈輪與軸的配合為。
③選擇軸上圓角和倒角尺寸
根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]取軸端倒角為，每個(gè)軸肩處的圓角半徑都是1mm。
④校核鍵的強(qiáng)度
據(jù)參考文獻(xiàn)得：
聯(lián)接齒輪鍵的強(qiáng)度校核
聯(lián)接鏈輪鍵的強(qiáng)度校核
經(jīng)計(jì)算符合要求。
4.4.6軸的強(qiáng)度校核
根據(jù)參考文獻(xiàn)得，軸的計(jì)算應(yīng)力：
由參考文獻(xiàn)[3]查得
，因此 ，故安全。現(xiàn)將計(jì)算出軸的受力列于表4-3所示，彎扭矩如圖4-2所示。
表4-3 軸的受力情況
載荷
水平面
垂直面
支反力
彎矩M
總彎矩
扭矩
圖4-2軸的校核圖
4.5卷筒的設(shè)計(jì)
4.5.1概述
起重機(jī)的重要承重部件的卷筒，鋼絲繩通過電動(dòng)機(jī)的作用得以卷繞來實(shí)現(xiàn)起吊重物的下降或提升。
4.5.2卷筒的設(shè)計(jì)計(jì)算
①卷筒直徑
由參考文獻(xiàn)可知不能小于所規(guī)定的數(shù)值，即：
式中：—卷筒最小直徑（）
—h為與工作級(jí)別有關(guān)的系數(shù)，d鋼絲繩的直徑。
設(shè)計(jì)時(shí)卷筒直徑，即：
鋼絲繩的使用壽命受卷筒直徑的大小影響。在起升高度較大時(shí)，常選用較大的卷筒直徑，這樣卷筒就不會(huì)過長(zhǎng)。
② 卷筒長(zhǎng)度
計(jì)算公式如下：
式中：—卷筒總長(zhǎng)度；—繩槽部分長(zhǎng)度，其值為
所以起升卷筒的總長(zhǎng)度：
=﹛﹙16×4﹚／﹙3.14×650﹚＋3﹜×18 =55（mm）
=55+3×18+2×18=145（mm）
4.6吊鉤的選用
根據(jù)起重量來選擇吊鉤。設(shè)計(jì)中起升機(jī)構(gòu)起重的噸位為10T-50T。查參考文獻(xiàn)[3]得吊鉤為L(zhǎng)MD型，鉤號(hào)為12，強(qiáng)度等級(jí)為T的不帶凸耳自由鍛直柄單鉤。
5結(jié)束語
經(jīng)過四個(gè)多月的努力，我終于完成了橋式起重機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。在此期間，我完成了設(shè)計(jì)方案的確定、計(jì)算、CAD繪圖、設(shè)計(jì)說明書等工作。這個(gè)設(shè)計(jì)是我大學(xué)學(xué)習(xí)生活中，時(shí)間最長(zhǎng)，設(shè)計(jì)內(nèi)容最多，困難最多的一次設(shè)計(jì)。通過老師的指導(dǎo)和自己的堅(jiān)持努力，最終還是克服了重重困難，完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。
為了做好這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我查閱了很多參考文獻(xiàn)，在這個(gè)過程中學(xué)到了很多設(shè)計(jì)時(shí)可以用到的方式方法。雖然我的設(shè)計(jì)在細(xì)節(jié)上有很多不足之處，例如細(xì)節(jié)尺寸的確定問題，計(jì)算過程有些就沒有仔細(xì)斟酌，但是對(duì)于整體布置方面，我盡量在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上讓各部件的布置趨于合理化人性化。
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)將使我受益終身，讓我明白了只有認(rèn)真踏實(shí)，堅(jiān)持不懈的去做一件事，才會(huì)有成功的可能，這對(duì)于我在將來的工作和學(xué)習(xí)很有啟發(fā)意義。
參考文獻(xiàn)
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[7]孫桓，陳作模．《機(jī)械原理》．第七版．北京：高等教育出版社，2006．
致謝
由衷的感謝我的導(dǎo)師陳金蘭老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中對(duì)我的幫助。從選題到開題報(bào)告，收集資料到理論計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到編寫說明書，都給予了細(xì)致的指導(dǎo)，提出了很多寶貴的意見與建議，她對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，勤勤懇懇的態(tài)度讓我銘記在心。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，她耐心的回答我遇到的問題，在此我向他致以深深的謝意??！
同時(shí)我要感謝周圍同學(xué)對(duì)我的計(jì)過程提出的寶貴建議和對(duì)我的幫助。沒有他們的幫助指導(dǎo)和提供資料，想在短短的幾個(gè)月的時(shí)間里完成一個(gè)起重機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常困難的。在完成設(shè)計(jì)后，心里很是感動(dòng)和激動(dòng)。從開始進(jìn)入課題到設(shè)計(jì)的順利完成，有太多的老師、同學(xué)、朋友給予我很大的幫助，在這里我真心的向他們表示感謝！
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