橋式起重機小車運行機構(gòu)和起升機構(gòu)設計(含CAD圖紙和說明書)
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XXXXXX
XX設計（XXX）
題目： 橋式起重機小車運行機構(gòu)和起升機構(gòu)設計
Design of traverse mechanism and hoisting
mechanism for overhead crane
學 院：
專業(yè): 班級
學生姓名： 學號
指導教師： 完成日期：20XX年6月9日
任務書
姓名
學號
畢業(yè)屆別
專業(yè)
畢業(yè)設計（論文）題目
橋式起重機小車運行機構(gòu)和起升機構(gòu)設計
指導教師
學 歷
職 稱
設計參數(shù)：
（1）起升機構(gòu)
起重量Q=10 t，起升速度：v=7.5 m/min，起升高度 H=15 m，工作級別 M6 (中級 JC%=40%)。
（2）小車運行機構(gòu)
小車軌距2 m，車輪數(shù)4個（其中2個驅(qū)動），小車運行速度：vc=45 m/min，集中驅(qū)動小車估計自重Gx=40 kN，小車運行機構(gòu)的工作級別為M6 （中級，JC%=40%）
設計要求：
（1）進行小車起升和運行機構(gòu)的設計與計算；
（2）編制詳細的設計計算說明書；
（3）繪制起重機小車裝配組圖(1#)；
（4）繪制起升機構(gòu)傳動圖(2#)；
（5）繪制卷筒組圖(1#)；
（6）繪制齒形聯(lián)接盤圖(2#)；
（7）繪制卷筒壓板零件圖(3#)；
（8）畢業(yè)設計總結(jié)。
進度安排：
2月23日～3月8日 （第一周～第二周），收集關于橋式起重機的相關知識；
3月9日 ～3月22日（第三周～第四周），完成開題報告，對畢業(yè)設計確定方案；
3月23日～4月5日 （第五周～第六周），對橋式起重機起升機構(gòu)進行設計計算；
4月6日 ～4月19日 (第七周～第八周)，對小車機構(gòu)進行設計計算；
4月20日～5月3日 （第九周～第十周），繪制原理、裝配CAD圖；
5月4日 ～5月17日（第十一周～第十二周），編寫設計說明書，完成論文初稿；
5月18日～5月31日（第十三周～第十四周），完成所有設計論文工作；
6月1日 ～6月7日 （第十五周），準備答辯
6月8日 ～6月10日（第十六周），答辯
指導教師簽字：
年 月 日
教研室意見：
教研室主任簽字：
年 月 日
題目發(fā)出日期
2009年1月12日
設計（論文）起止時間
2009年1月12日~2009年6月9日
附注：
設計（XX）開題報告書
課題名稱
橋式起重機小車運行機構(gòu)和起升機構(gòu)設計
課題來源
課題類型
導 師
學生姓名
學 號
專 業(yè)
一、目的及意義：
為了使我校畢業(yè)生能更好的將大學四年學習的專業(yè)基礎知識靈活地運用，以便讓他們能將所學理論系統(tǒng)化，整體化，并能更好的將理論與實際相結(jié)合。從而使他們專業(yè)知識和其技能得到質(zhì)的提高，將他們能力提升到更高的層次，真正做到專業(yè)知識過硬，動手能力強，最終為我校打造出一批成功合格的優(yōu)秀的大學畢業(yè)生，讓他們更好地為我國機械行業(yè)的復興去盡自已的一份力。
二、主要內(nèi)容
橋式起重機是生產(chǎn)車間、料場、電站廠房和倉庫中為實現(xiàn)生產(chǎn)過程機械化與自動化，減輕體力勞動，提高勞動生產(chǎn)率的重要物品搬運設備。
本設計簡要地介紹了橋式起重機的發(fā)展狀況、性能、結(jié)構(gòu)、及其起升機構(gòu)和小車運行機構(gòu)的設計，并對起重機起升機構(gòu)及其零部件進行設計計算，從方案論證到具體設計計算，充分發(fā)揮了計算機在整體設計中的作用，從而提高了設計質(zhì)量、縮短了設計周期，提高了工作效率。
(1) 橋式起重機起升機構(gòu)：
對起升機構(gòu)傳動方式進行比較，鋼絲繩的選取及校核，卷筒選定，吊鉤的設計，吊鉤橫軸確定，電機、減速器和制動器的選取及相關校核，繪制起升機構(gòu)傳動圖、卷筒組圖、齒形聯(lián)接盤圖及卷筒壓板零件圖；
(2) 小車運行機構(gòu)：
從起重機整體出發(fā)，由受力計算、車輪選取、電機及減速器選定校核和浮動軸的設計組成，并繪制起重機小車裝配總圖。
三、設計方法：
(1) 首先了解橋式起重機的工作原理和組成情況；
(2) 對橋式起重機的總體工作情況進行分析；
(3) 確定起重機的主要設計參數(shù)；
(4) 進行橋式起重機起升機構(gòu)的設計；
(5) 進行橋式起重機小車運行機構(gòu)的設計；
(6) 進行設計過程相關驗算。
四、預期目的：
(1)研究橋式起重機的組成；
(2)提高辦公軟件WORD的使用能力；
(3)提高計算機繪圖能力；
(4)提高查閱資料的能力；
(5)提高獨立解決問題的能力；
(6)完成橋式起重機小車運行機構(gòu)和起升機構(gòu)的設計；功能實現(xiàn)合理，工作可靠。
指導教師簽名： 日期：
課題類型：（1）A—工程設計；B—技術開發(fā)；C—軟件工程；D—理論研究；
（2）X—真實課題；Y—模擬課題；Z—虛擬課題
（1）、（2）均要填，如AY、BX等。
摘 要
本設計簡要地介紹了橋式起重機的發(fā)展狀況、特點、組成、性能、結(jié)構(gòu)及起升機構(gòu)和小車運行機構(gòu)的設計，并參照相關資料對起重機起升機構(gòu)及其零部件進行設計計算，從方案論證到具體設計計算，充分發(fā)揮了計算機在整體設計中的作用，從而提高了設計質(zhì)量，縮短了設計周期，提高了工作效率。
首先在橋式起重機的起升機構(gòu)設計中，本設計從起升機構(gòu)的設計方案展開，在橋式起重機起升機構(gòu)設計方面，從鋼絲繩的選取及校核、卷筒選定、吊鉤的設計、吊鉤橫軸確定、電機、減速器和制動器的選取及相關校核這幾方面進行了設計計算。在小車運行機構(gòu)的設計計算中我們從起重機整體出發(fā)，由受力計算，車輪選取，電機及減速器選定校核和浮動軸的設計構(gòu)成。
關鍵詞：橋式起重機；起升機構(gòu)；小車運行機構(gòu)；設計
Abstract
The design brief introduction of the overhead crane state of development, characteristics, composition, performance, structure, and the lifting mechanism and operation of the trolley design, and in the light of relevant information on the crane and its components or design, from the feasibility study to the specific program design, make full use of computers in the overall design, thereby improving the design quality and shorten the design cycle, improve work efficiency.
First in the overhead crane hoisting mechanism design, the design of hoisting bodies from the design program launched the bridge crane hoisting mechanism design, selected from the rope and Verification, selected reel, hook design, determine horizontal hook, motor, brake and reducer selection and related Check these aspects of design. Trolley operation in the design calculations from the crane overall, by force, wheel selection, motor and reducer selected Checking and floating axis constitutes the design.
Keywords: Overhead crane; Hoisting mechanism; Traverse mechanism; Design
目 錄
摘 要 I
Abstract II
1 概述 1
1.1 橋式起重機的簡介 1
1.2 起重機械的發(fā)展 1
1.3 起重機械的特點 1
1.4 起重機械的組成 2
2 起升機構(gòu)設計 2
2.1 確定起升機構(gòu)傳動方案 3
2.2 鋼絲繩的選擇 3
2.3 滑輪的計算與選擇 4
2.4 吊鉤的計算 5
2.5 卷筒的計算 11
2.6 繩端固定裝置的計算 13
2.7 電動機的選用 14
2.8 減速器的計算與選用 15
2.9 起升速度和實際所需功率 16
2.10 制動器的選用 16
2.11 起升和制動時間驗算 16
2.12 高速浮動軸的計算 17
2.13 聯(lián)軸器的計算與選用 19
3 小車運行機構(gòu)設計 20
3.1 機構(gòu)傳動方案 20
3.2 車輪的選用與驗算 20
3.3 運行阻力的計算 21
3.4 電動機的選用 22
3.5 減速器的計算與選用 23
3.6 運行速度和實際所需功率 23
3.7 起動時間驗算 24
3.8 校核減速器功率 25
3.9 起動不打滑條件 25
3.10 制動輪的計算 26
3.11 高速軸聯(lián)軸器及制動器 26
3.12 低速軸聯(lián)軸器的選用 27
3.13 低速浮動軸的驗算 27
4 總結(jié) 29
謝辭 30
參考文獻 31
IV
摘 要
本設計簡要地介紹了橋式起重機的發(fā)展狀況、特點、組成、性能、結(jié)構(gòu)及起升機構(gòu)和小車運行機構(gòu)的設計，并參照相關資料對起重機起升機構(gòu)及其零部件進行設計計算，從方案論證到具體設計計算，充分發(fā)揮了計算機在整體設計中的作用，從而提高了設計質(zhì)量，縮短了設計周期，提高了工作效率。
首先在橋式起重機的起升機構(gòu)設計中，本設計從起升機構(gòu)的設計方案展開，在橋式起重機起升機構(gòu)設計方面，從鋼絲繩的選取及校核、卷筒選定、吊鉤的設計、吊鉤橫軸確定、電機、減速器和制動器的選取及相關校核這幾方面進行了設計計算。在小車運行機構(gòu)的設計計算中我們從起重機整體出發(fā)，由受力計算，車輪選取，電機及減速器選定校核和浮動軸的設計構(gòu)成。
關鍵詞：橋式起重機；起升機構(gòu)；小車運行機構(gòu)；設計
Abstract
The design brief introduction of the overhead crane state of development, characteristics, composition, performance, structure, and the lifting mechanism and operation of the trolley design, and in the light of relevant information on the crane and its components or design, from the feasibility study to the specific program design, make full use of computers in the overall design, thereby improving the design quality and shorten the design cycle, improve work efficiency.
First in the overhead crane hoisting mechanism design, the design of hoisting bodies from the design program launched the bridge crane hoisting mechanism design, selected from the rope and Verification, selected reel, hook design, determine horizontal hook, motor, brake and reducer selection and related Check these aspects of design. Trolley operation in the design calculations from the crane overall, by force, wheel selection, motor and reducer selected Checking and floating axis constitutes the design.
Keywords: Overhead crane; Hoisting mechanism; Traverse mechanism; Design
目 錄
摘 要 I
Abstract II
1 概述 1
1.1 橋式起重機的簡介 1
1.2 起重機械的發(fā)展 1
1.3 起重機械的特點 1
1.4 起重機械的組成 2
2 起升機構(gòu)設計 2
2.1 確定起升機構(gòu)傳動方案 3
2.2 鋼絲繩的選擇 3
2.3 滑輪的計算與選擇 4
2.4 吊鉤的計算 5
2.5 卷筒的計算 11
2.6 繩端固定裝置的計算 13
2.7 電動機的選用 14
2.8 減速器的計算與選用 15
2.9 起升速度和實際所需功率 16
2.10 制動器的選用 16
2.11 起升和制動時間驗算 16
2.12 高速浮動軸的計算 17
2.13 聯(lián)軸器的計算與選用 19
3 小車運行機構(gòu)設計 20
3.1 機構(gòu)傳動方案 20
3.2 車輪的選用與驗算 20
3.3 運行阻力的計算 21
3.4 電動機的選用 22
3.5 減速器的計算與選用 23
3.6 運行速度和實際所需功率 23
3.7 起動時間驗算 24
3.8 校核減速器功率 25
3.9 起動不打滑條件 25
3.10 制動輪的計算 26
3.11 高速軸聯(lián)軸器及制動器 26
3.12 低速軸聯(lián)軸器的選用 27
3.13 低速浮動軸的驗算 27
4 總結(jié) 29
謝辭 30
參考文獻 31
1 概述
1.1 橋式起重機的簡介
起重機械和其它自然科學一樣，是人類生產(chǎn)斗爭經(jīng)驗的總結(jié)，它是隨著人們的生產(chǎn)實踐逐漸發(fā)展并不斷豐富完善的。橋式起重機是橋架在高架軌道上運行的一種橋架型起重機，又稱天車。
橋式起重機是生產(chǎn)車間、料場、電站廠房和倉庫中為實現(xiàn)生產(chǎn)過程機械化與自動化，減輕體力勞動，提高勞動生產(chǎn)率的重要物品搬運設備。橋式起重機安裝在廠房高處兩側(cè)的吊車梁上，整機可以沿鋪設在吊車梁上的軌道縱向行駛。而起重小車又可沿小車軌道橫向行駛，吊鉤則作升降運動。
橋式起重機常見的類型有以下三種形式：
通用橋式起重機：取物裝置為吊鉤，適用于各種物料的搬運，通用性強；抓斗式橋式起重機：取物裝置是抓斗，用于大批量散粒物料的搬運；電磁橋式起重機：取物裝置為電磁吸盤，為專用起重機，用于鐵磁性物料的搬運。
經(jīng)過比較，選用電動雙梁橋式起重機。這種起重機的各個工作機構(gòu)均為電力驅(qū)動。起重小車在橋架主梁上方鋪設的軌道上行駛，其橋架是雙主梁結(jié)構(gòu)形式。在橋架兩側(cè)的走臺上，一側(cè)用來安裝大車運行機構(gòu)，另一側(cè)則安裝有電氣設備和給小車供電的滑線設施。
普通橋式起重機一般由起重小車、橋架運行機構(gòu)和橋架金屬結(jié)構(gòu)組成。起重小車又由起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)和小車架三部分組成。
1.2 起重機械的發(fā)展
隨著現(xiàn)代科學技術的迅速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴大和自動化程度的提高，起重機在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中應用越來越廣，作用愈來愈大，對起重機的要求也越來越高。尤其是計算機技術的廣泛應用，許多跨學科的先進設計方法出現(xiàn)，這些都促使起重機的技術進入嶄新的發(fā)展階段。起重機發(fā)展趨勢輕型化和多樣化。有相當批量的起重機是在通用場合使用，工作并不很繁重。這類起重機批量大、用途廣，考慮綜合效益，要求起重機盡量降低外形高度，簡化結(jié)構(gòu)，減小自重和輪壓，也可使整個建筑物高度下降，建筑結(jié)構(gòu)輕型化，降低造價。因此電動葫蘆橋式起重機和梁式起重機會有更好的發(fā)展，并將取代大部分中小噸位的一般用途橋式起重機。
1.3 起重機械的特點
起重機械是一種間歇動作的機械，它具有重要而短暫的工作特征。起重機械在搬運物料時，通常經(jīng)歷著上料、運送、卸料以及回到原處的過程，各工作機構(gòu)在工作時作往復周期性的運動，例如經(jīng)歷起升機構(gòu)的工作由物品的升、降和空載取裝置的升、降所組成；運行機構(gòu)的工作由負載和空載時的往復運動所組成。在起重機械的每一個工作循環(huán)，即每搬運一次物品的過程中，其有關的工作機構(gòu)都要作一次正向和反向的運動。起重機械與連續(xù)運輸機械的主要區(qū)別就在于前者是以周期性的短暫往復工作循環(huán)運送物品，而后者是以長期連續(xù)單向的工作運送物品。正是由于這一基本差異決定了起重機械和連續(xù)運輸機械在構(gòu)造和設計計算方面的許多重要差別。在起重機械中，用來使貨物提升或下降的機構(gòu)稱為起升機構(gòu)。起升機構(gòu)是起重機械最基本的機構(gòu)。起升機構(gòu)通常包括：取物裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、制動裝置、減速裝置、驅(qū)動裝置以及安全裝置等部分，其中不少零件采用標準通用零件。
起升機構(gòu)中大多數(shù)情況均采用閉式減速器傳動，并且以漸開線圓柱齒輪傳動為主。一些新穎的齒輪傳動如圓弧齒輪，擺線行星齒輪傳動，漸開線少齒傳動和諧傳動正被逐漸應用到起重機械上來。
1.4 起重機械的組成
工作機構(gòu)，它是起重機械的執(zhí)行機構(gòu)，其作用是使被吊運的物品獲得必要的升降和水平位移，從而實現(xiàn)物品裝卸、轉(zhuǎn)載、安裝等作業(yè)要求。起重機械上常用的工作機構(gòu)有起升機構(gòu)、運行機構(gòu)、變幅機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)，即所謂起重機械的四大構(gòu)件。此外，針對某些特殊的使用要求，有時還設有伸縮機構(gòu)，放倒機構(gòu)，夾鉗機構(gòu)等，在這些機構(gòu)中，實現(xiàn)物品垂直升降的起升結(jié)構(gòu)是起重機械的基本工作機構(gòu)，而其它機構(gòu)則是輔助的工作機構(gòu)，配合起升機構(gòu)工作。根據(jù)具體使用要求，輔助的工作機構(gòu)卻是任何一種起重機械所必不可少的。金屬結(jié)構(gòu)，它是起重機械的骨架，決定了起重機械的結(jié)構(gòu)造型，它用來支撐工作機構(gòu)、物品的重力、自身重力以及外部載荷等，并將這些重力和載荷傳遞給起重機械的支撐基礎。動力設備，它為起重機械提供工作動力、控制、照明和聯(lián)絡等。
2 起升機構(gòu)設計
2.1 確定起升機構(gòu)傳動方案
起升機構(gòu)的設計應該確保滿足起重機的主要工作性能，要合理選擇機構(gòu)型式，要使機構(gòu)工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，自重輕和維修保養(yǎng)方便等。
起升機構(gòu)的設計計算主要包括：根據(jù)總體設計要求選擇合理的結(jié)構(gòu)型式，并確定機構(gòu)的傳動布置方案；按給定的整機主要參數(shù)（最大額定起重量、起升高度、起升速度等）確定起升機構(gòu)參數(shù)，并確定機構(gòu)各部件的結(jié)構(gòu)類型和尺寸；以及機構(gòu)動力裝置的選擇計算等。
起升機構(gòu)的起重零部件的選擇計算主要包括：吊鉤、起升機構(gòu)滑輪組倍率、起重鋼絲繩、滑輪與卷筒。起升機構(gòu)的布置如圖2.1所示：
圖2.1 起升機構(gòu)布置方案
按照布置宜緊湊的原則，采用雙聯(lián)滑輪組。如下圖：
圖2.2 滑輪組簡圖
按，查文獻[1]表選滑輪組倍率，承載繩分支數(shù)：。查文獻[1]附表選圖號為G15吊鉤組，得其質(zhì)量：，兩動滑輪間距。
2.2 鋼絲繩的選擇
(1) 選擇鋼絲繩
鋼絲繩是由許多高強鋼絲編繞而成。鋼絲的材料通常采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼，其含碳量為，根據(jù)不同使用目的，其結(jié)構(gòu)和編繞方式各不相同，有單繞，雙重繞，三重繞等型式。起重機用鋼絲繩采用雙繞繩，即先由鋼絲繞成股，再由股圍繞繩芯繞成繩。繩芯的材料可用有機物芯如麻芯，棉芯，還可用石棉芯或金屬芯。有機物芯的鋼絲繩具有較大的撓性和彈性，潤滑性好，但不能承受橫向壓力，不耐高溫；石棉芯鋼絲繩的特性與上述相似，但能在高溫條件下工作；金屬芯鋼絲繩強度高，能承受高溫工作和橫向力，但潤滑性較差。一般情況下常選用有機物芯的鋼絲繩，高溫時宜用石棉芯或金屬芯，在卷筒上多層卷進繞時宜用金屬芯的鋼絲繩。
若滑輪組采用滾動軸承，當，查文獻[1]表得滑輪組效率：鋼絲繩所受最大拉力：
kN (2-1)
查文獻[1]附表選用，中級工作類型（工作級別）時安全系數(shù)。
鋼絲繩計算破斷拉力:
kN (2-2)
查文獻[1]附表選用瓦林型纖維芯鋼絲繩，鋼絲公稱抗拉強度，光面鋼絲，右交互捻，直徑，鋼絲繩最小破斷拉力，標記如下：
鋼絲繩: 14NAT6×19W+FC1770ZS10867.4GB/T8918-1996
(2) 鋼絲繩允許的偏斜角
1) 鋼絲繩進出滑輪時的允許偏角:
(2-3)
式中 由[2]查得: ；
；
。
所以 。
2) 鋼絲繩進出卷筒時允許偏角：
，
查[2]表，。向空槽方向，向鄰槽方向。
2.3 滑輪的計算與選擇
滑輪的許用最小直徑：
(2-4)
式中 系數(shù)由查文獻[1]表查得；
滑輪直徑，取平衡滑輪直徑
，查文獻[1]附表選用。
滑輪的繩槽部分尺寸可由查文獻[2]附表查得。
由查文獻[1]附表選用鋼絲繩直徑,,滑輪軸直徑的型滑輪標記為:
滑輪：E114×350-80 JB/T 9005.3-1999
由查文獻[1]附表平衡滑輪選用,,滑輪直徑的型滑輪標記為:
滑輪：F14×250-80 JB/T 9005.3-1999
2.4 吊鉤的計算
(1) 確定吊鉤裝置構(gòu)造方案
吊鉤按制造方法可分為鍛造吊鉤和片式吊鉤；按其結(jié)構(gòu)型式可分為單鉤和雙鉤；長鉤和短鉤。
吊鉤裝置用于三倍率雙聯(lián)滑輪組，所以必須采用長型的構(gòu)造方案。吊鉤鉤身的截面形狀有圓形，方形，梯形或字形。從受力情況分析，以字形截面最為合理，但鍛造工藝較復雜。梯形截面受力較合理，鍛造容易。
鍛造吊鉤的材料一般采用號鋼。起重量較小的吊鉤也可采用或；片式吊鉤由切割成型的多片鋼板構(gòu)成，其厚度不得小于20mm并使板鉤在高度方向與鋼板軋制方向一致。
工程起重機常用T字形或梯形截面的鍛造單鉤。通過吊鉤已經(jīng)標準化，設計時可查閱有關手冊直接選用。采用非標準吊鉤或需對所選項吊鉤進行強度驗算時，可按下述方法進行。
由文獻[3]表選擇一個鍛造單面吊鉤,鉤號為，材料采用號鋼。
(2) 吊鉤主體結(jié)構(gòu)的主要尺寸
1) 根據(jù)文獻[3]當選擇吊鉤類型為直柄號吊鉤，由文獻[5]表所得。
2) 吊鉤螺母最小工作高度查文獻[4]選M56螺母：
mm (2-5)
考慮設置防松螺栓，實際取螺紋高度：。
3) 螺母外徑：
mm (2-6)
取。
(3) 吊鉤強度驗算
1) 吊鉤軸的頸部螺紋M56處拉伸應力：
(2-7)
式中 —螺紋內(nèi)徑，由文獻[4]表6-3查得，；
—動力系數(shù)，由文獻[4]圖查得。
由文獻[6]表查得等級，安全系數(shù)，材料號鋼，由文獻[6]表查得，故，故滿足強度要求。
2) 吊鉤彎曲部分斷面強度驗算：
其受拉力，偏心力距，由
(2-8)
式中
得出：。
MPa (2-9)
MPa (2-10)
因為,故滿足強度要求。其應力分布如圖2.3所示。
圖2.3 吊鉤彎曲處應力分布
3) 吊鉤彎曲部分斷面B-B強度驗算：
系物繩張力一側(cè)：
kg (2-11)
圖2.4 鋼絲繩一側(cè)受力
由上圖2.4鋼絲繩受力圖可得：
kg (2-12)
MPa (2-13)
(2-14)
故滿足強度要求。
因為B-B斷面尺寸按理當比斷面小，但由于斷面有強烈的磨損，一般取與斷面相同的尺寸。
(4) 推力球軸承的選擇
由于軸承在工作過程中很少轉(zhuǎn)動，故可根據(jù)額定靜負荷選擇。由文獻[3]表選51211(GB/T301-1995)推力球軸承，由文獻表查得其額定靜負荷，由文獻[7]表13-6查得載荷系數(shù)。
軸承當量靜負荷：
(2-15)
所以 安全。
式中 —安全系數(shù)由文獻[3]表選用。
(5) 吊鉤組軸及拉板的強度驗算
1) 吊鉤橫軸的計算
由文獻[1]附圖可知，橫軸兩側(cè)拉板的間距是由滑輪之間尺寸所決定。橫軸可做為一簡支梁來進行強度計算。
橫軸的計算載荷如圖2.5(a)：
(2-16)
式中 由文獻[1]圖查取動載系數(shù)。
橫軸的最大彎矩：
(2-17)
中間斷面的截面模數(shù)如圖2.5b：
(2-18)
圖2.5 吊鉤橫軸和滑輪軸的計算簡圖
彎曲應力：
(2-19)
橫軸材料由文獻[6]表查取，許用應力。故橫軸強度足夠。其中式中為安全系數(shù)見文獻[6]表5-10。
2) 滑輪軸的計算
滑輪軸是一個簡支梁，支點距離。它的作用是承受滑輪的三個壓力，為計算簡便起見，把三個力看作集中力如圖2.5c。
滑輪的作用力：
(2-20)
軸上的彎矩（和斷面）：
(2-21)
和斷面模數(shù)：
(2-21)
彎曲應力：
(2-21)
滑輪軸的材料與吊鉤橫軸相同，亦為號鋼，許用應力也相同。，
故強度足夠。
3) 拉板的強度校核
圖2.6 拉板簡圖
拉板的尺寸如圖2.6所示，斷面a-a的拉伸應力：
(2-24)
式中 —應力集中系數(shù)，由文獻[1]圖5-13查得。
拉板材料為Q-235號鋼，由文獻[6]表和表得了屈服極限和安全系數(shù)，許用拉伸應力：
(2-25)
垂直斷面內(nèi)側(cè)拉應力最大，其為：
(2-26)
又因為吊鉤橫梁的軸頸，材料鑄鋼ZG340-640，由文獻[6]表查出，由文獻[6]表查得安全系數(shù)為。
2.5 卷筒的計算
(1) 卷筒尺寸
1) 卷筒直徑：
(2-27)
查文獻[1]附表13取，卷筒繩槽尺寸由文獻[2]表14-3查得槽距，， 槽底半徑。
2) 卷筒長度
(2-28)
式中 —起重機最大高度： ；
—卷筒的計算直徑：；
—附加安全圈數(shù)，一般取圈：??；
—繩槽節(jié)距：查文獻[2]表，?。?
—卷筒不切槽部分長度：取其等于吊鉤滑輪的間距；
取 。
卷筒的壁厚：
(2-29)
取。
(2) 卷筒強度驗算
1) 卷筒壁壓應力驗算
(2-30)
式中 —多層卷繞系數(shù)， 取單層則；
—應力減小系數(shù)，考慮繩圈繞入時對筒壁應力有減小作用，一般可取；
—鋼絲繩最大靜拉力，；
—卷筒壁厚，；
—繩槽節(jié)距，；
將數(shù)值代入上式，得：。
對鑄鐵卷筒HT20-40，則文獻[6]表10-1查得其最小抗拉強度。
許用壓應力：
(2-31)
，故卷筒壓縮強度足夠。
2) 卷筒應力驗算
由于卷筒長度，尚應校驗由彎矩產(chǎn)生的拉應力，卷筒彎矩圖如圖2.7。
圖2.7 卷筒受力簡圖
卷筒的最大彎矩發(fā)生在鋼絲繩位于卷筒是中間時:
(2-32)
卷筒斷面系數(shù):
(2-33)
式中 —卷筒外徑,；
—卷筒內(nèi)徑,
于是
(2-34)
合成應力:
(2-35)
式中 許用應力
由文獻[6]表和查，。
所以 ，卷筒強度驗算通過。故選定卷筒直徑，長度，卷筒槽的槽底半徑，槽距；起升高度H=15m，倍率a=3靠近減速器一端的卷筒槽為向左的A型卷筒，標記為：
卷筒：—左 JB/T 9006.2—1999
2.6 繩端固定裝置的計算
根據(jù)鋼繩直徑為，由文獻[2]表選擇壓板固定裝置（圖2.8）并將壓板的繩槽改用梯形槽。雙頭螺柱的直徑M24。
圖2.8 鋼繩固定端簡圖
用壓板固定鋼絲繩,已知卷筒長度計算采用的附加圈數(shù)，繩索與卷筒繩槽間的摩擦系數(shù)。則在繩端固處的作用力：
(2-36)
壓板螺栓所受之拉力：
(2-37)
式中 -壓板梯形槽與鋼繩的換算摩擦系數(shù)。當時：
(2-38)
螺柱由拉力和彎矩作用的合成應力：
(2-39)
式中 （螺栓數(shù)）；
（螺紋內(nèi)徑）；
（彎矩）。
螺栓材料為，由文獻[6]表查取屈服極限，則許用拉伸應力為：（由[6]表取安全系數(shù)）。
， 因為，故通過強度驗算。
2.7 電動機的選用
(1) 電動機的功率確定
起升機構(gòu)靜功率：
(2-40)
式中 機構(gòu)總效率是由三部分組成：滑輪組效率 、卷筒效率和減速器效率，由文獻[3]查得一般，取。
電動機的計算功率：
(2-41)
式中 系數(shù)由文獻[1]表查得，對于級機構(gòu)，。
查文獻[1]附表30選用電機，其，，，電機質(zhì)量。
(2) 驗算電動機發(fā)熱條件
電動機的發(fā)熱驗算
(2-42)
其中 （查文獻[2]表）
由此，初選電動機能滿足不過熱條件。
2.8 減速器的計算與選用
(1) 減速器傳動比
卷筒轉(zhuǎn)速：
(2-43)
減速器總傳動比：
(2-44)
式中 —電動機額定轉(zhuǎn)速；
—卷筒轉(zhuǎn)速；
(2) 減速器的選取
查文獻[1]附表選取減速器，當工作類型為中級時，許用功率，，質(zhì)量，輸入軸直徑，軸端長度（錐形）。
(3) 輸出軸強度校核：
輸出軸最大徑向力Rmax
(2-45)
式中: 卷筒上卷引起的載荷；
卷筒及軸自重，由文獻[1]附表估算；
減速器輸出軸端最大允許向載荷，由[1]附表查得。
由文獻[1]公式得輸出最大扭矩：
(2-46)
式中: 電機軸額定力矩；
當時電機最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，由文獻[1]附表查出；
減速器傳動效率；
減速器輸出軸最大容許轉(zhuǎn)矩，由文獻[1]附表。
所以：
由上計算，所選取減速器能滿足要求。
2.9 起升速度和實際所需功率
(1) 實際速度
驗算貨物實際速度：
(2-47)
誤差：
(2-48)
(2) 實際功率
實際所需等效功率：
(2-49)
2.10 制動器的選用
根據(jù)物體下降時的扭矩
(2-50)
由文獻[3]附表選用：電力液壓推桿制動器。
參數(shù)： 制動直徑；
制動力矩；
配用推動器型號：；
電機功率；
配用制動架型號：ZDJ-300/25Z。
制動轉(zhuǎn)矩：
(2-51)
2.11 起升和制動時間驗算
(1) 起動時間驗算
機構(gòu)起動和制動時，產(chǎn)生加速度和慣性力。如起動和制動時間過長，加速度小，要影響起重機的生產(chǎn)率；如起動和制動時間過短,加速度太大，會給金屬結(jié)構(gòu)和傳動部件施加很大的動載荷。因此,必須把起動和制動時間(或起動加速度與制動減速度)控制在一定的范圍內(nèi)。
起動時間：
(2-52)
式中 —電動機額定轉(zhuǎn)速，
(2-53)
靜阻力矩：
(2-54)
平均起動轉(zhuǎn)矩：
(2-55)
所以
(2-56)
通常起升機構(gòu)起動時間為，此處小于，可在電氣設計時，增加起動電阻，延長起動時間，故所選電動機合適。
(2) 制動時間驗算
制動時間:
(2-57)
式中
(2-58)
由文獻[1]表查得許用加速度，，，故：
，，符合要求。
2.12 高速浮動軸的計算
(1) 疲勞計算
由文獻[2]起升機構(gòu)疲勞計算基本載荷
(2-59)
式中 —動載系數(shù)，；
—起升載荷動載系數(shù)（物品起升或下降制動的動載效應），
由前節(jié)選定軸徑，因此扭轉(zhuǎn)應力：
軸材料用號鋼，，，
彎曲：，
扭矩：；
軸受脈動循環(huán)的許用扭轉(zhuǎn)應力：
式中 —考慮零件幾何形狀和零件表面狀況的應力集中系數(shù)；
—與零件幾何形狀有關，對于零件表面有急過渡和開有鍵槽及緊配合區(qū)段，；
—與零件表面加工光潔度有關，對于粗糙度為3.2, ；
對于粗糙度為12.5；,此處??；
—考慮材料對應力循環(huán)不對稱的敏感系數(shù)，對碳鋼及低合金鋼；
—安全系數(shù)，（由文獻[2]表查得）。
所以 。故 通過。
(2) 強度驗算
軸所受最大轉(zhuǎn)矩：
(2-60)
最大扭轉(zhuǎn)應力：
(2-61)
許用扭轉(zhuǎn)應力：
(2-62)
式中 —安全系數(shù)，。
因為 ，故通過。
浮動軸的構(gòu)造如圖2.9所示，中間軸徑：
，取。
圖2.9 高速浮動軸構(gòu)造圖
2.13 聯(lián)軸器的計算與選用
高速軸聯(lián)軸器計算轉(zhuǎn)矩，由[1] 式：
(2-63)
式中 電機額定轉(zhuǎn)矩；
聯(lián)軸器安全系數(shù)；
剛性動載系數(shù)，一般。
由文獻[1]附表查得電動機軸端為圓錐形,軸端，。
從文獻[1]附表查得減速器的高速軸端為圓錐形，?？侩妱訖C軸端聯(lián)軸器由文獻[1]附表選用半聯(lián)軸器，最大容許轉(zhuǎn)矩值，飛輪矩，質(zhì)量。浮動軸的兩端為圓柱形，?？繙p速器端聯(lián)軸器 由文獻[1]附表選用帶制動輪的半齒聯(lián)軸器最大容許轉(zhuǎn)矩值，飛輪矩，質(zhì)量。為與制動器YWZ-200/25相適應，將聯(lián)軸器所帶制動輪。
3 小車運行機構(gòu)設計
3.1 機構(gòu)傳動方案
經(jīng)比較后，確定采用如圖3.1所示的傳動方案。
圖3.1 小車運行機構(gòu)傳動圖
3.2 車輪的選用與驗算
(1) 車輪選用
車輪最大輪壓，小車質(zhì)量為。假定輪壓均布：
(3-1)
車輪最小輪壓：
(3-2)
初選車輪：由文獻[1]附表可知，當運行速度，，工
作級為中級時，車輪直徑軌道型號為的許用輪壓為。
根據(jù)GB4628-84規(guī)定，直徑系列為，，，，。
故初選定車輪直徑為，而后校核強度。
(2) 強度驗算
按車輪與軌道為線接觸兩種情況驗算車輪接觸強度。車輪踏面疲勞計算載荷：
(3-3)
車輪材料，由文獻[5]表1-27選ZG340-60，，。
線接觸局部擠壓強度：
(3-4)
式中 —許用線接觸應力常數(shù)()，由文獻[1]附表查得其為6；
—車輪與軌道有效接觸強度,對于軌道(P18)（由文獻[1]附表）；
—轉(zhuǎn)速系數(shù)，由[1]表，車輪轉(zhuǎn)速時，；
—工作級別系數(shù)，由文獻[1]表，當為級時；
，故通過。
點接觸局部擠壓強度
(3-5)
式中 —許用點接觸應力常數(shù)，由文獻[1]表查得；
—曲率半徑，車輪與軌道曲率半徑中最大值車輪軌道曲率半徑（由文獻[1]附表查得），故?。?
—由比值（為，中的小值）所確定的系數(shù)，，由文獻[1]表查得。
,故通過。
根據(jù)以上計算結(jié)果，選定直徑的單輪緣車輪子：
3.3 運行阻力的計算
摩擦阻力矩：
(3-6)
查文獻[1]附表，此選車輪組軸承亦。軸承內(nèi)徑和外徑的平均值。由文獻[1]表查得滾動摩擦系數(shù)，軸承摩擦系數(shù)，附加阻力系數(shù)，代入式得
滿載運行阻力矩：
(3-7)
運行摩擦阻力：
(3-8)
當空載時：
(3-9)
運行摩擦阻力：
(3-10)
3.4 電動機的選用
(1) 電動機選用
電動機靜功率：
(3-11)
式中 —滿載時靜功率;
—機構(gòu)傳動效率；
—驅(qū)動電動機臺數(shù)。
初選電動機功率：
(3-12)
式中 —電動機功率增大系數(shù)，由文獻[3]中，取
由文獻[3]表，JC%=40%型號YZR-132MB。，同步轉(zhuǎn)速為，滿載時轉(zhuǎn)速為。輸出軸徑為。
(2) 驗算電動機發(fā)熱條件
等效功率：
(3-13)
式中 G由文獻[2]表7-11查得小車運行機構(gòu)其可??；
故 ，所以所選電動機發(fā)熱條件通過。
3.5 減速器的計算與選用
車輪轉(zhuǎn)速：
(3-14)
機構(gòu)傳動比：
(3-15)
電動機的額定轉(zhuǎn)矩:
(3-16)
疲勞計算基本載荷：
(3-17)
式中 -電動機的額定轉(zhuǎn)矩；
-剛性動載系數(shù)，。
則有：
相對工作級別的計算功率，按，得。
初選型號查文獻[5]表。又由式。因為 ，所以選擇減速器滿足要求。 選用標準型號的減速器時，其總設計壽命一般應與它所在機構(gòu)的利用等級相符合。一般情況下，可根據(jù)傳動比、輸入軸的轉(zhuǎn)速、工作級別和電動機的額定功率來選擇減速器的具體型號并使減速器的許用功率[P]滿足下式：
(3-18)
式中 K—選用系數(shù)，根據(jù)減速器的型號和使用場合確定。
根據(jù)以上條件選用型號為型減速器。
3.6 運行速度和實際所需功率
(1) 實際運行速度
(3-19)
誤差：
(3-20)
(2) 實際所需等效功率
(3-21)
3.7 起動時間驗算
起動時間：
(3-22)
式中 ；
驅(qū)動電機臺數(shù)；
(3-23)
滿載運行時折算到電動機軸上的運行靜阻力矩：
(3-24)
滿載運行時折算到電動機軸上的運行靜阻力矩：
(3-25)
初步估算制動輪和聯(lián)軸器的飛輪矩：
(3-26)
機構(gòu)總飛輪矩：
(3-27)
(1) 滿載起動時間：
(3-28)
(2) 無載荷起動時間：
(3-29)
由文獻[1]表查得，當時，[]推薦值為，[]故所選項電動機能滿足要求。
3.8 校核減速器功率
起動狀況減速器傳動的功率：
(3-30)
式中
—運行機構(gòu)中同一級傳動的減速器個數(shù)，。
所以所選用減速符合標準。
3.9 起動不打滑條件
因室內(nèi)使用，故不計風及坡阻力矩，只驗算空載及滿載起動時兩種工況?？蛰d起動時，主動車輪配軌道接觸處的圓周切向力：
(3-31)
車輪與軌道的粘著力：
，故可能打滑。解決辦法是在空載起動時增大起動電阻，延長起動時間。
滿載起動時，主動車辦與軌道接觸處的圓周切向力：
(3-32)
車輪與軌道的粘著力：
(3-33)
故滿載起動時不會打滑，因此所選項電動機合適。
3.10 制動輪的計算
由[1]查得，對于小車運行機構(gòu)制動時間取，因此，所需制動轉(zhuǎn)矩：
(3-34)
由文獻[1]表選用YWZ100/25Z型制動輪，其制動轉(zhuǎn)矩。
考慮到所取制動時間與起動時間接近，故略去制動不打滑條件驗算。
3.11 高速軸聯(lián)軸器及制動器
(1) 高速軸聯(lián)軸器
高速軸聯(lián)軸器計算轉(zhuǎn)矩，由文獻[1] 式：
(3-35)
式中
N—聯(lián)軸器的安全系數(shù)，運行機構(gòu)；
—機構(gòu)剛性動載系數(shù)，，取。
由文獻[3]表查電動機YZR-132MB兩端伸出軸各為圓柱形，。由文獻[5]附表查得減速器高軸端為圓柱形，。故從文獻[4]表12-2選凸緣聯(lián)軸器。主動端A型鍵槽，，從動端A型鍵槽，。標記為：聯(lián)軸器。其公稱轉(zhuǎn)矩，,飛輪矩，質(zhì)量。
(2) 制動器
高速軸端制動器：根據(jù)制動器已選定為，其飛輪矩[]，質(zhì)量。
以上聯(lián)軸器與制動輪飛輪轉(zhuǎn)矩之和：
(3-36)
與原估計0.26基本相符，故以上計算不需修改。
3.12 低速軸聯(lián)軸器的選用
低速軸聯(lián)軸器計算轉(zhuǎn)矩，可由前節(jié)的計算轉(zhuǎn)矩求出
(3-37)
由文獻[5]表查得減速器低速軸端為圓柱形，，取浮動軸裝聯(lián)軸器軸軸徑，，由文獻[4]表選用兩個凸緣聯(lián)軸器。主動端A型鍵槽，，從動端A型鍵槽，L=84mm。
由前節(jié)已選車輪直徑，由表參考車輪組，車輪軸安裝聯(lián)軸器處直徑，。同樣選用兩個YL型凸緣聯(lián)軸器。其安裝聯(lián)軸器。其主動軸端；Y型軸孔，A型鍵槽，；從動端：Y型軸孔，A型鍵槽，。標記為：
3.13 低速浮動軸的驗算
(1) 疲勞驗算
由[2]運行機構(gòu)疲勞計算載荷：
(3-38)
由前節(jié)已選定浮動軸端直徑，其扭轉(zhuǎn)應力：
(3-39)
浮動軸的載荷變化為對稱循環(huán)（因行機構(gòu)正反轉(zhuǎn)矩相同），材料仍選用鋼，由起升機構(gòu)高速浮動軸計算，得，許用扭轉(zhuǎn)應力：
(3-40)
式中 —考慮零件幾何形狀和零件表面狀況的應力集中系數(shù)；
—與零件幾何形狀有關，對于零件表面有急過渡和開有鍵槽及緊配合區(qū)段，；
—與零件表面加工光潔度有關，對于粗糙度為3.2, ；對于粗糙度為12.5；,此處??；
—考慮材料對應力循環(huán)不對稱的敏感系數(shù)，對碳鋼及低合金鋼；
—安全系數(shù)，（由文獻[2]表查得）。
故 ，通過驗算。
(2) 強度驗算
由運行機構(gòu)工作最大載荷：
(3-41)
式中 —考慮彈性振動的力矩增大系數(shù)，對突然起動的機構(gòu)，由文獻[2]式查 ，此處取其為；
—剛性動載系數(shù)，文獻[2]式查,取。
最大扭轉(zhuǎn)應力：
(3-42)
許用扭轉(zhuǎn)應力：
(3-43)
所以 故通過。
浮動軸直徑：取。
4 總結(jié)
經(jīng)過這次畢業(yè)設計，使得我學會了嚴謹?shù)脑O計態(tài)度，了解了設計人員的困難與艱辛。設計產(chǎn)品，這一個從無到有的過程，需要參考許多的文獻并進行大量的計算，才能得到來之不易的結(jié)果。
剛剛拿到畢業(yè)設計題目的時候，從頭到尾看了一遍，感覺很難，比書本上的要深奧的多，于是我就查閱資料，仔細推敲，進行繁冗的計算，最終的到我的數(shù)據(jù)，繪出我的圖形。
經(jīng)過設計過程中的計算和繪圖，最終我看到了自己的成果，心情非常愉悅，畢竟這是我認真思考,認真吸取各參考文獻中的知識所設計出來的東西。雖然我的設計存在不少紕漏，但經(jīng)過指導老師（程賢福老師）的細心查看和耐心指導，我最終得以順利完成此次設計。
最后在這里感謝那些幫助過我的同學，特別是老師不厭其煩的細心指導的孜孜不倦的教誨讓我受益良多，相信這對我今后的人生會有極大的幫助！
謝 辭
本文是在導師程賢福老師的悉心指導下完成的。在整個論文工作中，程老師都給予了全面、認真的指導，在論文工作即將完成之際，向關心、教育我的導師表示衷心的感謝！幾年來的耳濡目染，導師高尚的品格、淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和勤奮求實的工作作風給本人留下了深刻的印象，使本人受到了深刻的教育和啟迪，并將成為本人終生受益的寶貴財富。
同時我還要感謝在我遇到困難時鼓勵我堅持下去的同學們，正是他們的幫助才使我得以完成此次的設計，這份深厚的友誼我將永記在心。
當然我還應該感謝在大學期間教過我的每一位老師。正是他們每一點每一滴的教誨，使我的理論知識逐日積累，我才能順利完成這次的畢業(yè)設計。
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