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1、精选优质文档-倾情为你奉上摘 要 桥式起重机是在建筑工地、工厂等场所广泛使用的一种机械装置，它的广泛应用是现代化生产特点的标志。设计一个结构合理、适用方便、工作可靠的桥式起重机起升机构在实际生产中具有非常积极的现实意义。由于现在室内运行的桥式起重机基本上是采用电力驱动，且电动机容量的选择与各机构的尺寸布置和运转的经济性有密切关系，所以刚开始进行起升机构设计，先对动力系统进行计算、选择及校验。电动机的选择主要是热容量的选择，而校验主要是对电动机的过载能力进行校验和发热校验。桥式起重机起升机构设计主要包括钢丝绳的选取及校核、卷筒的设计选择、吊钩的选择、吊钩横轴确定、浮动轴、电动机、滑轮组的设计选择
2、、减速器和制动器的选取及相关校核。在设计中，先确定传动设计方案，再根据动力传动方向进行设计和计算，力求工作可靠。 本文完成了桥式起重机起升机构动力部分、传动部分的设计。功能实现合理，结构相对比较简单，工作比较可靠。关键词：桥式起重机；起升机构；起升机构零部件。专心-专注-专业AbstractThe bridge-type hoist crane is in place widespread use and so on Construction site, factory one kind of mechanisms, its widespread application is the mode
3、rnized 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 sig
4、nificance conveniently in the actual production.Because the present indoor movements bridge-type hoist crane basically uses the electric drive, and the electric motor capacitys choice has the close relation with various organizations size arrangement and the revolution efficiency, therefore carries
5、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 motors choice is mainly the calorific capacity choice, but verifies is mainly verifies to electric motors overload capacity and
6、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 hooks design, the lift hook abscissa axis determined, floats the moving axis, the electric motor, the block and tackl
7、e, the reduction gear and brakes 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 th
8、e bridge-type hoist crane hoisting mechanism dynamic system, transmission systems design. The function realizes reasonably, the structure is suitable simply, operation reliable.Keyword: bridge type- hoist crane； lifting equipment；specific parts for cranes .目 录9引 言 为了完成将物品从空间的某一地点搬运到另一地点这一作业，起重机一般有使物
9、品沿空间的三个方向运动的机构。其中作上下移动的起升机构是不可缺少的。平面运动可以用两种不同的运动组合来实现。按照这种组合方式不同，起重机可分为两大类型：桥式起重机和回转类型起重机。驱动起重机运动的是运行机构，用来起吊货物的是起升机构。为了实现这些运动、安放这些机构并承受载荷，起重机必须有足够的强度和刚度的金属结构，有驱动机构运动并实现运动控制的动力控制系统；以及，为保证起重机安全并可靠运转的安全和信号指示装置。桥式起重机的特点在于：它不占建筑物内的地面空间，却能够在空间的范围内实现一系列的功能，非常的利于对空间的合理应用。此外，桥式起重机可以以较低的价格实现借助控制盘和操纵盘进行自动控制、或半
10、自动控制、内撞电脑的程序控制。可以说，设置在室内的起重机中，桥式起重机约占90%。对桥式起重机，特别是大功率的桥式起重机的需要量日以增加。随着现代科学技术的发展，各种新技术、新材料、新结构、新工艺在桥式起重机上得到广泛的应用。所有这些因素都有里地促进了工程起重机的发展。根据国内外现有桥式起重机产品和技术资料的分析，近年来桥式起重机的发展趋势主要体现在以下几个方面：1）通用型起重机以中小型为主，专用起重机向大型大功率发展为了提高建设工程的装卸和安装作业的机械化程度，工程起重机的发展，仍然是以轻便灵活的中小型起重机为主。2）重视“三化”，逐步过渡采用国际标准三化是指：标准化、系列化、通用化3）发展
11、一机多用产品为了充分发挥工程起重机的作用，扩大其使用范围，有的国家在设计起重机是重视了 产品的多用性。4）采用新技术、新材料、新结构、新工艺为了减轻起重机的自重，提高起重机的性能，保证起重机可靠地工作，现在都多采用新技术、新材料、新结构和新工艺。1 起升机构传动设计1.1确定起升机构传动方案桥式起重机的起升机构通常是以省力钢丝绳滑轮组作为执行机构，滑轮组采用三个滑轮的形式，从卷筒出来的钢丝绳直接下放与吊钩联系，这时为了防止吊钩在钢丝绳收、放过程中水平移动，通常采用双联滑轮组，滑轮组倍率取为=3。起升机构的传动形式随机器房的布置要求而定，一般总是由电动机通过联轴器、齿轮减速器带动卷筒。在高速轴上
12、装有制动器，以便将货物安全地停止于悬空状态。对于上面的传动机构简图，是一种通用的传动形式。电动机通过联轴器与减速器联系，减速器的低速轴直接与卷筒联系，这样可以减少在空间上的横向尺寸。在这一传动方式中，如果空间上布置的限制，使电动机紧靠减速器，为了补偿由于电动机及减速器底座高程误差或底架受力时的变形，联轴器要采用调节性能较好的弹性联轴器。联轴器靠减速器侧带有制动轮，以便使制动器能可靠的制动住悬挂的货物。在本次设计时，根据结构紧凑的原则，起升机构采用带浮动轴的传动方案，如图1所示。在布置上有较大的空间，因此可以将电动机与减速器间的距离加大，可以用弹性柱销齿式联轴器和带制动轮弹性柱销齿式联轴器，两联
13、轴器之间用浮动轴联系（见图1）。这种方式可以允许有较大的安装误差。1-卷筒支座；2-卷筒；3-减速器；4-块石制动器；5-带制动轮的联轴器；6-浮动轴；7-弹性柱销齿式联轴器；8-电机；9-吊钩与滑轮组图1 起升机构计算简图吊钩组可以查有关标准选用，因缺乏现成资料，查起重机械表3-16得吊钩组质量为： kg (1-1)与起重量相对应的起升载荷：N (1-2)1.2 钢丝绳的选用双联卷筒的钢丝绳最大静拉力为：N (1-3)式中为升降滑轮组的效率，根据m值的大小查机械设计手册辅助资料表3-3可得。由于中级工作制，查机械设计手册表8.1-8得钢丝绳的安全系数n=6 。钢丝绳计算用钢丝破断拉力的总和F
14、b为：KN查起重机械表2-1选用型钢丝绳。查机械设计手册GB/T8918-1996，选择637钢丝绳，公称抗拉强度1670MPa，直径为d=14mm，其钢丝绳最小破断拉力=108KN，即F0Fb。标记如下：钢丝绳：14NAT637S+FC 1670Z S108 GB/T 8918-1996。解释为：公称直径为14mm，表面状态为光面钢丝，结构形式为6股，每股37丝西鲁式天然纤维芯，钢丝公称抗拉强度1670MPa，捻向为右交互捻，钢丝最小破断拉力为108KN。1.3卷筒的设计计算卷筒最小直径（槽底）mm ( 1-4 )式中h1为机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数，查机械设计手册-辅助教材表3-2
15、。根据钢丝绳直径，取卷筒直径=400mm 。 卷槽尺寸：R=7.5mm，p1=16mm，H1=5.5mm。卷筒长度： (1-5)式中：卷筒计算直径，由钢丝绳中心算起的卷筒直径；卷筒名义直径（卷筒槽底直径）；滑轮组倍率；是卷筒有螺旋部分长；无绳槽卷筒端部尺寸，由结构需要决定；固定绳所需长度，；中间光滑部分长度，实际长度在绳偏角允许范围内可以增减，根据钢丝绳允许偏角确定，暂取为100mm；为固定钢绳的安全系数，取；取：mm。卷筒厚度：铸铁卷筒HT20-40，卷筒壁厚可先按经验公式初步确定，然后进行强度验算，=0.02D+610=0.02400+（610）=1418mm，取=15mm。材料为HT20
16、-40，厚度为15mm的卷筒，抗压强度极限750N/mm2，抗拉强度极限250N/mm2。卷筒壁压应力验算： (1-6)式中：t绳槽槽距；抗压强度极限。N/mm2 故卷筒压缩强度足够。由于，需验算由弯矩和扭矩产生的应力（因扭转应力很小，一般忽略不计），卷筒受力和所受弯矩如图2所示。图2 卷筒受力和弯矩简图卷筒断面抗弯模量计算公式:mm3NmmN/mm2故卷筒的强度足够。卷筒转速：1.4 吊钩及其附件的选择计算1.4.1吊钩根据机械设计手册表8.1-8.4，相应与M6和起重量为10t的情况，吊钩用M级强度级别的钢材（相当于20号优质钢），吊钩号为10，吊钩尺寸如图3所示：吊钩材料采用DG20、强
17、度极限b=420MPa、屈服强度0极限s=2335MPa、耐久极限-1=MPa。吊钩轴径螺纹尺寸为公制螺纹TY648，内径d=55.2mm。验算吊钩截面D-D，A-A，B-B处的强度。截面D-D的拉伸计算：进行更精确的计算时则验算吊钩径部的疲劳载荷。图3直柄吊钩钩身主弯曲截面（水平截面）A-A最危险截面。截面A-A中，内外侧边界最大应力应满足以下条件： ( 1-7 ) ( 1-8 )式中截面A-A形心至截面内边的距离（mm）；截面A-A形心至截面外边的距离（mm）；截面A-A形心轴线至曲率中心点距离（mm）；截面A-A的面积（用等值梯形截面代替实际截面）（mm2）；截面A-A的形状系数；锻造吊
18、钩的许用应力；mm2；MPa；MPa；因：即符合要求；MPa；同理因：即符合要求；当吊索和铅垂线成45角度时求截面B-B处的应力：吊钩拉伸力：N；截面内B-B侧的最大拉伸应力为：MPa；因为B-B和截面A-A的尺寸大致相等，所以两截面的参数近似相等，取成相等，以简化计算。截面B-B处的剪切应力：MPa根据第三强度理论求截面B-B处的合应力；MPa有：可知即满足要求。1.4.2 吊钩螺母首先，螺母的高度不得不小于H： ( 1-9 )式中：t螺距（8mm）许用挤压应力。钢对钢时p=3035MPa（螺母材料采用45号钢）。mm螺母的高度选用60mm公制螺母的宽为： D=1.5 mm考虑放止动片的尺寸
19、，取螺母宽度mm。1.4.3吊钩横梁吊钩横梁采用45钢，正火处理850，调质处理硬度230HBS。抗拉强度极限=640MPa，屈服强度极限=355MPa，弯曲疲劳极限=275MPa，剪切疲劳极限=155MPa，许用弯曲应力=60MPa。设计吊钩横梁如图4所示：下面来验算该横梁是否能达到要求:中间截面B-B的最大弯曲应力的计算公式为: ( 1-10 ) ( 1-11 )式中: 动载系数, ;吊钩拉板中心之间的距离；吊钩与拉板配合的尺寸；拉板厚度，=30mm；d吊钩孔径；吊钩与拉板配合的高度；横梁的宽度；(工作时有相对转动，对中小起重量取小值，大起重量去大值)(工作时无相对转动，对中小起重量取小值
20、，大起重量去大值)；图4吊钩横梁MPa；即符合要求。MPa；MPa；因为：综上可知，该吊钩横梁能达到要求。1.4.4滑轮组的设计计算滑轮直径的大小对与钢丝绳的使用寿命影响很大，增大滑轮直径可以降低钢丝的弯曲应力和挤压应力，有利于提高钢丝绳的使用寿命。实验证明，卷筒和松开钢丝绳时，在钢丝上产生弯曲疲劳，特别是挤压疲劳对钢丝的折断起了决定性作用。为了提高钢丝绳的使用寿命，滑轮的直径不能过小。根据起重机设计规范的规定，滑轮的最小卷筒直径不能小于下式规定的数值：；式中：按钢丝绳中心计算的滑轮最小卷绕直径（mm）；与机构工作级别和钢丝绳机构有关的系数，查起重机械表32选得：；钢丝绳的直径（mm）。mm；
21、图5滑轮图滑轮直径按下式计算：；mm；取：mm。1.4.5吊钩拉板的设计计算 图6 拉板简图拉板的简图如图6所示，采用45号钢的材料，其上有轴孔的水平截面A-A和垂直截面B-B为危险截面。下面对这些截面一一验证。水平截面A-A的内侧孔边最大应力为： ( 1-12 )式中：截面集中系数，查起重机设计手册图3418得，；拉板宽度；拉板与拉板的配合尺寸；拉板厚度； 拉板的凸台高度；MPaMPa即：满足要求。水平截面B-B的内侧孔边最大应力为（切向):式中：孔中心到拉板底边的长度；MPaMPa即符号要求。轴孔处的平均挤压应力为bs：则： ( 1-13 )MPaMPa即：所以符合要求。1.4.6滑轮轴的
22、设计计算根据滑轮和拉板的尺寸，滑轮轴受力和弯矩图如图7所示，则从图中可以发现该滑轮轴受弯矩最大为：因：所以：MPamm 取：mm。图7滑轮轴受力弯矩图1.5电动机选择计算电动机静功率的计算，公式为： ( 1-14 )式中：为机构总效率，。在此，为滑轮组效率；为卷筒效率，导向滑轮效率，见起重机械表6-1；为传动效率，见起重机械表6-2。采用闭式圆柱齿轮传动作初步计算时，。即：KW绕线型异步电动机的稳态平均功率为：MPa；式中：为稳态负载平均系数，见起重机械表6-3，6-4查得，,。查连续运动机械表33-3选择JZR251-8型号，功率17.5KW,同步转速750r/min,满载转速n=722r/
23、min，最大转矩倍数1.7，转子转动惯量2.64kgm2，重量340kg。起升机构电动机过载能力按下式进行校验： ( 1-15 )式中：基准接电持续率时的电动机的额定功率；u电动机台数；基准接电持续率时，电动机转矩的允许过载倍数；考虑电压降及转矩允差以及静载试验超载的系数，线绕异步电动机取2.1；则：KWKW；所以该起升机构电动机能满足不过热条件。1.6减速器的选择计算起升机构传动比：式中：电动机额定转速（r/min）；卷筒转速（r/min）。查减速器标准，选择QJR-D335-40C减速器（QJ型外啮合渐开线圆柱齿轮减速器），i=40，极限偏差：(41.73-40)/41.73=4.1%，符
24、合要求。卷筒实际速度：m/min。1.7 制动器的选择起升机构制动器的制动转矩必须大于由货物产生的静转矩，在货物处于悬吊状态时具有足够的安全裕度，制动器应满足下式要求： ( 1-16 )则：Nm查机械设计手册表22.13-17选用MW250-315JB/T7685.1-1995的制动器。1.8联轴器的选择依据所传递的扭矩、转速和被连接的轴径等参数选择联轴器的具体规格，起升机构中的联轴器应满足下式要求： ( 1-17 )式中：所传递的扭矩的计算值（Nm）；按第类载荷计算的传动轴的最大扭矩。对高速轴；在此为电动机转矩允许过载倍数为电动机额定转矩，(Nm)，为电动机额定功率（KW），为电动机的额定转
25、速（r/m）。对低速轴Tmax=2T；2为起升载荷动载系数，查老师的资料表1-9得2=1+0.7v；T为钢丝绳最大静拉力作用于卷筒的扭矩（Nm）；联轴器许用扭矩（Nm）；联轴器重要程度系数。对起升机构，；角度偏差系数。除齿轮联轴器外，；Nm。查机械设计手册表22.5-42选凸缘联轴器和LZZ3型带制动轮弹性柱销齿式联轴器。LZZ3型接中间轴弹性柱销齿式联轴器公称转矩=630Nm，转动惯量0.02kgm2，质量8kg，制动轮直径=250mm的带制动轮弹性 齿式联轴器公称转矩=1600Nm，转动惯量0.24kgm2，重量30.4kg。1.9起动和制动时间验算机构起动和制动时，产生加速度和惯性力。如
26、起动和制动时间太长，而加速度太小，就会影响到起重机的生产率。如果起动制动时间太短，加速度太大，金属机构和传动部件就会受到比较大的动载荷，因此，必须把起动时间和制动时间控制在一定的允许值之内。起动时间和起动平均加速度验算：(1).起动时间： ( 1-18 )式中：电动机的平均启动转矩（Nm），见起重机械6-7；Tj电动机静阻力矩，按下式计算：（Nm）推荐起动时间（s），见起重机械表6-8；机构运动质量换算到电动机轴上的总转动惯量（Kgm2）；按下式计算：电动机转子的转动惯量（Kgm2），在电动机样本中查取；制动轮联轴器的转动惯量；联轴器的转动惯量；NmNms通常380t通用桥式起重机，起动时间1
27、2s，上述起动时间符合电动机起动要求。(2).起动平均加速度：(m/s2)式中:起动平均加速度(m/s2);平均升降加(减)速度推荐值(m/s2),见起重机械表6-9,m/s2；m/s2所以起动平均加速度符合要求。(3).制动时间和制动平均减速度验算：满载下制动时间：式中:满载下降时电动机转速（r/min），通常取；制动器制动转矩（Nm）；满载下降时制动轴静转矩（Nm）；按下式计算：（Nm）下降时换算到电动机轴上的机构总转动惯量（kgm2）；按下式计算：推荐制动时间（s），可取；Nm；=3.363kgm2；s查表知在12s之间，所以符合要求。制动时间长短与起动机作业条件有关。制动时间过短，会引
28、起物件上下跳动，难以准确定位。制动时间过长，会产生“溜钩”现象，影响吊钩工作。制动平均减速度：(m/s2)式中：满载下降速度（m/s）,可取；m/s2查表6-9得m/s2，所以符合要求。2轴的设计计算2.1卷筒轴的设计计算图8卷筒轴受力弯矩图卷筒轴受力弯矩如图8所示（由于扭矩很小可以不用考虑），则从图中可以发现该滑轮轴受弯矩最大为：因：所以：MPa即：mm取：mm。2.2浮动轴的设计计算由上节对电动机的选择可知浮动轴所传递的扭矩为：Nm因为浮动轴只承受扭矩，查机械设计表151，轴的材料为45，调质，硬度230HBS，抗拉强度极限=640MPa，屈服强度极限=355MPa，弯曲疲劳极限=275M
29、Pa，剪切疲劳极限=155MPa，许用弯曲应力=60PMa则： ( 2-1 )式中：许用扭转切应力，查机械设计表153得=30MPa；所以：取=40mm。3.用压板固定钢丝绳的计算3.1绳尾固定处的拉力为了减少钢丝绳固定处的拉力，钢丝绳在卷筒上应有1.53圈的安全圈，利用钢丝绳与卷筒之间的摩擦，减少绳尾固定处的拉力，根据欧拉公式，绳尾固定处拉力为：(N) ( 3-1 )式中：钢丝绳与卷筒表面之间的摩擦系数，=0.120.16；安全圈在卷筒上包角（通常取1.53圈）；自然对数的底数，2.718；取：；则：N3.2螺旋预紧力压板槽为半圆形，若不考虑钢丝绳与卷筒摩擦力的影响，经分析，则压板固定的实际
30、安全系数可提高近一倍。则有：N3.3螺旋强度验算压板螺栓除受预紧力P的拉伸作用外，还受由垫圈与压板之间的摩擦力P1使螺栓弯曲引起的拉力，故螺栓的最大拉力为： ( 3-2 )式中：固定钢丝绳用的螺栓数量，一般不少于两个；螺栓螺纹内径（mm）；垫圈与绳压板之间的摩擦系数，可；力的作用力臂；螺栓许用拉应力，取；螺栓屈服强度。选用螺栓的性能等级为5.6，查机械设计表5-8得：抗拉强度极限s=500MPa，查机械设计指导表9-8选GB898-88GM10-M1230-5.6-ZnD。则：MPa；MPa； 因为：所以：螺栓强度完全符合要求。总 结经过将近几个月的设计，从毫无头绪到设计的完成，让我对自己，对
31、设计有了更新的认识，更加了解设计要做到仔细，要有严谨的态度，了解了设计人员的困难与艰辛。设计产品，这一个从无到有的过程，需要参考许多的文献和大量的计算，你要学会不烦工作量太大、太杂，才能得到来之不易的结果。顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心，对我以后做关于设计方面的工作来说有了一个好的开头。，对自己养成好的学习习惯有很大的促进作用，让我又熟悉了专业知识，也对本专业的发展前景充满信心。尤其是那些要求配合和粗糙度以及对材料的要求，我都一一做了比较，使这些零件达到合理的配合。但我也存在些设计上的不足，比如我的设计在成本上上就有很大的不足，在这个节约成本被高度重视的社会中，我们应该合理控制设计
32、的成本，多接触新的工艺和生产技术来达到降低成本的目的。本文是在吴瑞梅老师的耐心指导下完成的，在设计工作中，吴瑞梅老师都给予了仔细、不厌其烦的指导，在这里向吴老师表示感谢。参考文献1严大考，郑兰霞.起重机械M.郑州：郑州大学出版社.20032顾迪民.工程起重机M.北京:建筑工业出版社. 19923洪家娣.机械设计指导.江西高校出版社.2006 4纪明刚，濮良贵.机械设计.高等教育出版社.20075裘为章.实用起重机电气技术手册.北京：机械工业出版社.2001.6张质文.起重机设计手册.北京：中国铁道出版社.1998.7倪庆兴，王殿臣.起重机输送机械手册.北京：机械工业出版社.1992.8洪家娣，
33、许玢.起重机设计计算.北京：北京科学技术出版社.1989.9纪名刚.机械设计.北京：高等教育出版社.2002.10（日）板本种芳，（日）长谷川政弘著；池成渊译，桥式起重机设计计算，北京：中国铁道出版社 , 1987 后 记大学四年就在我的忙碌中，不知不觉的度过了，但我的收获是非常大的，尤其是老师的谆谆教导，以及对教学的严谨求实，使我更深刻的了解到知识的重要性。所有这些都深深的影响了我，熏陶了我，对我将来进一步的学习起到了关键性的作用。慢慢的我也认识到求学应当严谨求实，认真细致，还有对知识应该始终抱着强烈的渴望。这次的毕业设计，时间虽然短暂，但它囊括了我大学四年的知识，把我平时学的零碎的知识系统了起来，同时有些知识学的不是那么深刻，比如那些公差与配合，设计的合理性，以及对材料的合理选用，我又重温了一遍，对我以前没有重视的知识点，也认识到了自己的不足，私下里把这些知识又捡了起来。毕业设计就在导师的指导下，我的努力下完成了，也是对我大学的最后一个教学任务画了一个圆满的句号，非常感谢各位老师对我的批评教育。