橋式起重機的機構設計【橋式起重機小車運行機構和起升機構設計】
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學院本科畢業(yè)設計任務書
信息與機電工程系 填寫時間：2014年11月18日
課題名稱
橋式起重機的機構設計
學生姓名
專業(yè)、學號
116712154
畢業(yè)設計
基本要求、重點需要
研究的問題
1、畢業(yè)設計基本要求：完成橋式起重機主要機構的設計與計算，繪制零件圖和裝配圖。
2、重點需要研究的問題：起升機構、運行機構的設計與計算。
計劃
進度
安排
1-2周 收集相關資料，撰寫開題報告，完成開題；
3-5周 確定總體方案，學習建模軟件；
6-8周 理論計算，結構設計，零件圖和裝配圖；
9-10周 結構設計，進行強度分析，完善設計；
11-12周 撰寫論文 修改圖紙，制作PPT。
應收集
的資料
及主要
參考文獻
[1]?王若梅,方中,伊位忠. 《實用起重手冊》. 北京：水利電力出版社, 1989.
[2]駱素君，朱詩順.《機械課程設計簡明手冊》.第二版.北京：化學工業(yè)出版社，2011.
[3]?濮良貴,陳國定. 《機械設計》. 北京：高等教育出版社, 2013.5
[4]成大先．《機械設計手冊》．第四版.北京：化學工業(yè)出版社，2001．
[5]?洪家娣,李明,黃興元. 《機械設計指導》. 南昌：江西高校出版社, 2006.
[6]吳宗澤.《機械設計實用手冊》.第三版.北京： 化學工業(yè)出版社，2010.
[7]孫桓，陳作模．《機械原理》．第七版．北京：高等教育出版社，2006．
指導教師（簽名）： 職稱：
系（教研室）主任（簽名）：
分管院長（簽章）：
本科畢業(yè)設計開題報告
設計題目： 橋式起重機的機構設計
專業(yè)年級： 11級機械設計制造及其自動化
學 號： 116712154
姓 名：
指導教師、職稱： ）
2015年 1 月 10 日
一、本設計課題的目的意義，主要及擬解決的關鍵性問題（附參考文獻）
起重機械是用來對物料進行起重、運輸、裝卸或安裝等作業(yè)的機械設備。它在國民經濟各部門都有相當廣泛的應用，在現代化生產中占有重要地位。起重運輸機械對于提高生產能力、保證產品質量、減輕勞動強度、降低生產成本、提高運輸效率、加快物資周轉、流通等方面均有著重要的影響。起重機械是現代化生產過程中必不可少的輔助工具，也是合理組織生產不可缺少的生產設備。對安全生產、減少事故更有顯著作用。其中用于生產車間的橋式起重機，是起重機的一個主要類型。它是在固定的車間內裝卸和搬運物料的，它的起重范圍可以從幾噸到幾百噸。橋式起重機主要應用于大型加工企業(yè)，如鋼鐵、冶金和建材等行業(yè)，完成生產過程中的起重和吊裝等工作。由于橋式起重機行駛在高空，作業(yè)范圍能掃過整個廠房的建筑面積，具有非常重要的和不可替代的作用，因而深受用戶歡迎，得到了很大發(fā)展。因此橋式起重機成為起重機械中生產批量最大、材料消耗最多的一種產品。
關鍵性問題:起升機構、運行機構的設計與計算。
參考文獻
[1]?王若梅,方中,伊位忠. 《實用起重手冊》. 北京：水利電力出版社, 1989.
[2]駱素君，朱詩順.《機械課程設計簡明手冊》.第二版.北京：化學工業(yè)出版社，2011.
[3]?濮良貴,陳國定. 《機械設計》. 北京：高等教育出版社, 2013.5
[4]成大先．《機械設計手冊》．第四版.北京：化學工業(yè)出版社，2001．
[5]?洪家娣,李明,黃興元. 《機械設計指導》. 南昌：江西高校出版社, 2006.
[6]吳宗澤.《機械設計實用手冊》.第三版.北京： 化學工業(yè)出版社，2010.
[7]孫桓，陳作模．《機械原理》．第七版．北京：高等教育出版社，2006．
二、本設計課題的主要設計、預期設計結果
1.起升機構設計;
2.運行機構的設計。
預期設計結果：起升機構與運行機構各個方面的性能都能夠趨于最優(yōu)化設計。
三、設計方法和步驟
（1）研究相關資料，充分的了解橋式起重機主起升機構的組成，熟悉橋式起重機的工作原理及其應用，明確橋式起重機的設計主參數及其設計工作重點；
（2）查閱相關文獻熟悉起重機械設計規(guī)范，能夠根據設計任務和相關規(guī)范綜合分析，正確計算、合理選用所需的通用零部件；
（3）查閱有關的書籍掌握橋式起重機設計過程及其設計計算方法。將這些方法運用到設計的過程中。
最后按以下步驟完成設計：
1.首先選擇橋式起重機主起升機構的傳動方案，作零部件，機構的受力計算，強度校核，同時繪制空間布置圖。在計算與制圖過程中，做到邊算、邊畫和邊修改；
2.繪制結構見圖和部件計劃圖；
3.參考現有資料，運用機械設計理論知識完成起升機構裝配圖；
4.繪制運行機構的裝配圖；
5.繪制軸和各齒輪的零件圖；
6.編寫設計計算說明書；
四、設計工作的總體安排及進度
（1）開題報告——第1-2周；
（2）總體方案選擇、通用零部件選型及相應計算——第5-7周；
（3）總裝配圖——第8-10周；
（4）部件裝配圖——第11-13周；
（5）零件工作圖——第14周；
（6）編寫設計計算說明書——第15周；
（7）準備答辯及答辯——第16周
五、指導教師審查意見：
簽字：
年 月 日
六、系(教研室)審查意見：
簽字：
年 月 日
七、學院審查意見：
分管院長簽章：
年 月 日
橋式起重機的機構設計福建農林大學金山學院福建農林大學金山學院2011級本科生畢業(yè)論文答辯級本科生畢業(yè)論文答辯答辯人：朱濤君專業(yè)：2011級機械設計制造及其自動化（4）班學號：116712154指導老師：陳金蘭 講師 簡 介 橋橋 式式 起起 重重 機機 的的 機機 構構 設設 計計畢畢業(yè)業(yè)論論文文答答辯辯 本論文通過對橋式起重機中小車運行機構部分和起升機構部分的總體設計計算，以及電動機、減速器、卷筒、鋼絲繩、吊鉤的計算選用；運行機構和起升機構的減速器的設計以及零件結構設計，完成了橋式起重機的小車兩重要機構機械部分的設計。通過這一系列的設計，使起重量達到50-10T的要求，而且小車運行和起升機構結構簡單，拆裝方便，維修容易。橋橋 式式 起起 重重 機機 的的 機機 構構 設設 計計畢畢業(yè)業(yè)論論文文答答辯辯 結束語結束語 引言引言 橋式起重機的整體設計方案橋式起重機的整體設計方案 運行機構的設計運行機構的設計 起升機構的設計起升機構的設計 框架橋橋 式式 起起 重重 機機 的的 機機 構構 設設 計計畢畢業(yè)業(yè)論論文文答答辯辯 起重機結構簡圖機構形式驅動裝置制動器選擇125運行機構的設計橋橋 式式 起起 重重 機機 的的 機機 構構 設設 計計畢畢業(yè)業(yè)論論文文答答辯辯 機構設計 電動機選擇3減速器設計4驅動形式機構設計計算卷筒的設計125起升機構的設計橋橋 式式 起起 重重 機機 的的 機機 構構 設設 計計畢畢業(yè)業(yè)論論文文答答辯辯 機構設計 電動機選擇3減速器設計4吊鉤的選用6使使用用計計算算機機進進行行優(yōu)優(yōu)化化設設計計，這這樣樣可可以以使使整整個個機機械械的的技技術術性性能能提提高高和和減減輕輕自自重。重。遙遙控控系系統(tǒng)統(tǒng)用用于于橋橋式式起起重重機機及及其其它移動式起重運輸機械它移動式起重運輸機械企企業(yè)業(yè)之之間間密密切切聯聯系系和和協協調調，企企業(yè)業(yè)走向專業(yè)化、標準化和系列化走向專業(yè)化、標準化和系列化橋橋 式式 起起 重重 機機 的的 機機 構構 設設 計計畢畢業(yè)業(yè)論論文文答答辯辯 發(fā)展趨勢THANKS謝謝聆聽
說明書
設計題目： 橋式起重機的機構設計
專業(yè)年級： 2011級機械設計制造及其自動化
學 號： 116712154
姓 名：
指導教師、職稱：
2015 年 5 月 16 日
目錄
摘要 I
ABSTRACT II
1引言 - 1 -
1.1起重機概述 - 1 -
1.2起重機的分類 - 1 -
1.3我國起重機的發(fā)展狀況 - 1 -
2橋式起重機整體設計方案 - 2 -
2.1小車運行機構設計 - 2 -
2.2起升機構設計 - 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 - 2 -
2.3.3擋鐵和緩沖器 - 2 -
3運行機構設計 - 4 -
3.1確定小車運行機構形式 - 4 -
3.2確定小車運行機構的驅動裝置 - 4 -
3.3電動機選擇 - 5 -
3.3.1電動機的靜功率 - 5 -
3.3.2電動機初選 - 5 -
3.3.3電動機過載校驗 - 5 -
3.3.4選擇合適的電動機型號 - 6 -
3.4減速器的設計 - 6 -
3.4.1計算傳動裝置的傳動參數 - 6 -
3.4.2 齒輪的設計 - 7 -
3.4.3幾何尺寸計算和齒輪結構設計 - 11 -
3.4.4低速軸設計 - 12 -
3.5制動器選擇 - 15 -
4起升機構的設計 - 17 -
4.1 起升機構的驅動形式 - 17 -
4.2 起升機構設計計算 - 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電動機的選擇 - 19 -
4.4減速器的設計計算 - 19 -
4.4.1 減速器傳動比的計算 - 19 -
4.4.2 計算傳動裝置的傳動參數 - 20 -
4.4.3齒輪設計 - 21 -
4.4.4幾何尺寸計算和齒輪結構設計 - 25 -
4.4.5軸的結構設計 - 26 -
4.4.6軸的強度校核 - 27 -
4.5卷筒的設計 - 29 -
4.5.1概述 - 29 -
4.5.2卷筒的設計計算 - 29 -
4.6吊鉤的選用 - 30 -
5結束語 - 31 -
參考文獻 - 32 -
致謝 - 33 -
摘要
隨著社會的發(fā)展和時代的不斷進步，每個行業(yè)之間的競爭越加強烈，所以生產企業(yè)都需要不斷的改進設備和更新生產技術來提高自己的生產力。起重機在生產中的作用體現的越來越重要，同時生產要求對起重機的要求也越來越高，起重機的性能也更加全面。如今自動化的生產已經離不開起重機械。
本設計主要是對橋式起重機中的小車運行機構和起升機構進行機構設計，同時也進行了電動機、減速器、卷筒、鋼絲繩、吊鉤的計算選用；經過這一系列的計算設計，起重機的起重量可以達到50-10T，且小車運行機構和起升機構結構簡單，拆裝方便，維修容易。
關鍵詞： 橋式起重機； 運行機構； 起升機構； 設計
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起重機概述
在19世紀前期，開始有了橋式起重機。起重機機構當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)和內燃機工業(yè)的迅速發(fā)展，20世紀初期以電動機或內燃機為動力裝置的起重機開始出現。
起重機械主要是對重物的起重、裝卸、安裝和運輸的作業(yè)機械。隨著社會企業(yè)的生產規(guī)模的逐步擴大，生產的特殊要求也越來越多，特殊用途的起重機陸續(xù)誕生。如今，起重機已成為生產線上不可或缺的重要機械設備，起重機對我國經濟建設起著不可估量的促進作用。
1.2起重機的分類
橋式起重機一般可以分為通用橋式起重機和冶金橋式起重機。通用橋式起重機主要是用來裝卸和調運物件；冶金橋式起重機主要是用在冶金生產中。
1.3我國起重機的發(fā)展狀況
①改進機械結構，減輕自重
國內的橋式起重機已經開始使用計算機進行優(yōu)化設計，這樣可以使整個機械的技術性能和減輕自重。
②吸收利用國外先進技術
許多國產起重機的大小車運行機構不斷吸取國外起重機的先進技術，不斷改進設備，使結構緊湊，提高運行機構的性能和壽命，外觀美觀，維修安裝方便。
③向大型化發(fā)展
隨著近年來國家對能源工業(yè)的重視和投資不斷增大，建造了很多大中型水電站，發(fā)電機組越來越大，這樣對大型的起重機的需求也開始增加。尤其是長江三峽的建設對大型起重機的需求量立馬提升。
2橋式起重機整體設計方案
2.1小車運行機構設計
橋式起重機小車運行機構主要由減速器、電動機、車輪、聯軸器、傳動軸以及一些附件所組成。在設計零部件位置時，要盡量使機構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起升機構設計
橋式起重機起升機構由電動機、傳動裝置、卷筒、制動器、滑輪組及吊鉤裝置等組成。這些零部件在組成時，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
起重機中的安全裝置包括欄桿、排障板、限位開關、擋鐵和緩沖器等。
2.3.1欄桿和排障板
欄桿保護維修人員在工作時操作安全。它設置在小車臺面邊緣上。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的障礙物，保證小車的正常通行。
2.3.2限位開關
限位開關的作用的限制吊鉤、小車和大車的極限位置。當這些機構運行到極限位置的時候，限位開關自動切斷電源，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防限位開關失靈，用次來阻止小車前進和吸收撞擊時小車的功能。
綜上所述，起重小車總體方案如圖2-1所示。
圖2-1 橋式起重機小車示意圖
3運行機構設計
3.1確定小車運行機構形式
起重小車的運行機構是用來承擔著重物的橫向運動。主要運行機構形式有三種。如圖3-1所示。
1-傳動軸 2-大齒輪 3-小車輪 4-減速器 5-制動器 6-電動機7-軸承 8-主動車輪 9-軌道 10-聯軸器 11-半齒聯軸器 12-補償軸
圖3-1 運行機構的三種類型
本設計中采用a圖的運行機構類型。
在a圖中，小車的主動車輪裝在傳動軸上。傳動軸上設有大齒輪，由減速器低速軸伸出的小車輪帶動旋轉，齒輪沿軌道運行。電動機與小齒輪之間，用減速器或為一級開式齒輪相聯接。這種結構類型的優(yōu)點是結構簡單，缺點是車輪部位維修不方便。
3.2確定小車運行機構的驅動裝置
小車運行機構的驅動裝置的組成一般包括電動機、制動器、傳動裝置和車輪等結構部件。驅動方式可以分為自行式和牽引式兩種。本設計運行機構應采用自行式運行機構。
自行式運行機構又分為集中驅動和分別驅動兩種形式。
集中驅動兩邊的主動輪是用同一臺電動機傳動軸驅動。這種機構的優(yōu)點是減少了電動機與減速器的臺數。缺點是需要傳動系統(tǒng)比較復雜，而且起重機金屬結構的變形，對傳動零件的強度及壽命影響較大，而且成本高，維修不便。
根據本設計的需求，選擇集中驅動的低速集中驅動運行機構。
3.3電動機選擇
3.3.1電動機的靜功率
電動機的靜功率公式：
式中： —靜阻力；—初選速度（m/s）；
—電動機傳動效率；可取=0.85~0.95 —幾個電動機；
3.3.2電動機初選
根據參考文獻，選擇電動機可以按下式進行初選：
式中：—功率增大系數。室外工作的起重機，常取=；室內工作的起重機，可取=。結合本設計內容取速度V=38.2m/min。
通過以上公式，帶入本設計中的數據
3.3.3電動機過載校驗
①電動機的過載校驗
式中：—電動機額定功率（kM）
—轉距標準值；繞線型異步電動機可取1.7，
—運行靜阻力（N），
②運動質量轉動慣量之和（）
經過計算過載校驗合格。
3.3.4選擇合適的電動機型號
通過上面決定運行機構電動機選為：YZR160L-8
3.4減速器的設計
需要設計的減速器的傳動比不大（經試算大約為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。
根據設計選出來的電動機，確定電動機的功率為11KW，所選擇的型號為。
3.4.1計算傳動裝置的傳動參數
O軸：O軸即電動機軸
）
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
運動和動力參數計算結果得表3-1所示：
表3-1運動和動力參數
軸號
功率/KW
轉速/（r/min）
轉矩/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 齒輪的設計
①選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數
根據傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。根據參考文獻[3]，決定選用7級精度（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 =16，大齒輪齒數 ，取=51。
②按齒面接觸疲勞強度設計
1）查參考文獻[3]試算小齒輪分度圓直徑
試選用載荷系數=1.5
2）計算小齒輪傳遞的轉矩
根據參考文獻[3]取齒寬系數=1。
根據參考文獻[3]材料的彈性系數取。
3）計算接觸疲勞許用應力
查參考文獻，可取安全系數S=1，失效概率1％，得
4）試計算小齒輪的分度圓，代入[]中較小的值
5）圓周速度v的計算
6）計算齒寬
由參考文獻[3]取=1
7）計算齒寬和齒高之比b/h
模數：
齒高：
8）齒輪載荷系數的計算
由v=2.15m/s，7級精度，根據參考文獻[3]取動載系數Kv=1.10；直齒輪，假設。由參考文獻[3]
將數據代入后得
由b/h=7.11,=1.391，由參考文獻[3]得=1.35，則故載荷系數
由實際載荷系數校正所計算得到的齒輪分度圓直徑，可得
相應的齒輪模數為
③按齒根彎曲強度設計
由參考文獻[3]得計算公式
根據參考文獻[3]，試選；齒形系數可以取彎曲疲勞強度極限分別為：、；彎曲疲勞壽命系數分別為，；
1）齒輪彎曲疲勞許用應力的計算
由參考文獻[3]得，安全系數S=1.4，
2）齒輪載荷系數K的計算
3）查取齒形系數
由參考文獻[3]查得 ，；
4）校正系數的查取
由參考文獻查[3]得 ，
計算大、小齒輪的，然后進行比較
由上式可得大齒輪的數值較大。
設計計算
根據這個計算結果，按第一種方法計算的模數m大于第二種方法計算出來的模數，彎曲強度決定了齒輪的模數m?？扇∮升X根疲勞強度計算出來的模數2.85近似取整為標準值m=3,按齒面接觸強度計算出來的分度圓直徑,算出小齒輪齒數：
取
大齒輪齒數：取
3.4.3幾何尺寸計算和齒輪結構設計
①齒輪分度圓直徑的計算
；
②齒輪中心距的計算
③齒輪寬度的計算
取。
④驗算
滿足設計條件。
由于齒頂圓直徑，因此做成腹板式結構實際傳動比；所以實際轉速 。
轉速誤差
因為轉速誤小于要求的，因此符合要求。
3.4.4低速軸設計
已經求得
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度
先根據參考文獻[3]初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調質處理。根據參考文獻[3]，取，于是得
圖3-2軸的結構示意圖
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接。 用A型平鍵，由手冊查得A型平鍵截面（GB1096—79），鍵長為52mm，選取齒輪輪轂與軸的配合為；同樣，鏈輪與軸的聯接，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
根據參考文獻[4]取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑均為1mm。
④校核鍵的強度
據參考文獻[3]得：
聯接齒輪鍵的強度校核
聯接鏈輪鍵的強度校核
經計算符合要求
由參考文獻中查得 。所以作簡支梁的軸的支承跨距。將計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[3] 及上表中的數值，取，軸的計算應力
根據[3]得因此 ，所以安全，因此所選的減速機的型號滿足要求。
3.5制動器選擇
運行機構的制動器一般是安在電動機的軸端。由于車體質量和慣性大的緣故，制動時高速軸具有一定的緩沖作用，這樣可以減少制動時產生的沖擊。制動轉距按下式計算：
通過對以上數據的計算決定起升機構及運行機構選用如下制動器型號：
4起升機構的設計
4.1 起升機構的驅動形式
起升機構的驅動方式可以分為內燃機驅動、電動機驅動、液壓驅動三種。
本設計采用電動機驅動方式，這是起升機構主要的驅動方式。起升機構工作要求只有直流電動機的機械特性才能適應，它的調速性能好，但是想要獲得直流電源比較困難。 另外，電動機驅動方式操縱簡單便于維修，機組的重量輕，工作可靠性較高，在電動機起升機構中獲得重要認可。
4.2 起升機構設計計算
4.2.1鋼絲繩的選擇
①根據要求選擇鋼絲繩的結構型式
鋼絲繩應該優(yōu)先選擇線接觸鋼絲繩。根據鋼絲繩的構造特點，并且結合起重機的使用環(huán)境和要求來選擇鋼絲繩型號。假設起升高度18米，考慮到起升高度與實際吊鉤到達的極限距離有差異，所以吊鉤及抓斗起重機的高度有20米。所以選擇為6x19W+FC就可以。
② 確定鋼絲繩直徑
計算公式：
式中： —鋼絲繩直徑（mm）；—選擇系數（）查表得：C取0.104；—最大工作靜拉力（N）。
所以：起升機構的鋼絲繩直徑
鋼絲繩的長度：170米。
綜上所述有：起升機構選 。
4.2.2 滑輪及滑輪組的選擇
①滑輪構造的設計
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被槽夾住變形，導致鋼絲繩無法正常轉動。若槽底太寬，鋼絲繩會受到局部壓力變?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壁不會發(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力和擠壓應力越小，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。根據參考文獻，滑輪的最小直徑不能小于
式中：—滑輪最小卷繞直徑（mm）；
—與機構工作級別和鋼絲繩結構有關的系數；
—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
鋼絲繩和一定數量的定滑輪與動滑輪組成了滑輪組。
④滑輪組效率的確定
因為滑輪阻力的影響，鋼絲繩各個分支上分到的貨物重量不均勻，所以導致各分支的拉力不相等。先確定滑輪組的效率，
4.3電動機的選擇
①電動機靜功率的計算：
式中: —主起升機構的靜功率，-副起升機構的靜功率；—起升載荷及起升速度；—機構總效率，。查參考文獻[3] 取0.83。
②電動機功率的選擇
選擇電動機的功率時要考慮起重機的類型、用途、以及電動機的工作特性。
繞線形異步電動機的穩(wěn)態(tài)平均功率為：
式中：G取0.8。
因此選擇的起升機構電動機的型號為： =585r/min 。
4.4減速器的設計計算
4.4.1 減速器傳動比的計算
由于要求設計的減速器的傳動比較大,，且齒輪主要受徑向力的作用，于是可采用二級直齒圓柱齒輪減速器。
根據上面設計出來的起升機電動機選擇的型號分為： 、主要性能如表4-1所示，
表4-1 YZR335M-10主要性能
型號
額定功率/KW
滿載轉速/（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
起升機構傳動比按下式計算：
式中：—電動機額定轉速； —卷筒轉速。
初步確定傳動比和分配傳動比為：，；
4.4.2 計算傳動裝置的傳動參數
O軸：O軸即電動機軸
；；
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
運動和動力參數計算結果得表4-2所示。
表4-2 運動和動力參數
軸號
功率/KW
轉速/（r/min）
轉矩/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齒輪設計
①齒輪類型、精度等級、材料及齒數
按本設計的需求，選用直齒圓柱齒輪傳動。根據參考文獻[3] 小齒輪材料為45Cr，所以選用7級精度，硬度為280HBS，大齒輪的材料選用45鋼，硬度為240HBS。取小齒輪齒數 =24，中速軸大齒輪為，取=72。
②按齒面接觸強度設計
1）由設計公式進行計算，即
試選用載荷系數=1.3
2）計算起升減速器小齒輪傳遞的轉矩
根據參考文獻[3]取齒寬系數=1；彈性系數；根據參考文獻[3]取，。
3）計算應力循環(huán)次數
根據參考文獻[3]取：
，。
4）接觸疲勞許用應力的計算
根據參考文獻取安全系數S=1，失效概率為1％，得
5）計算小齒輪的分度圓，代入[]中較小的值
6）齒輪圓周速度v的計算
7）計算齒寬
由參考文獻[3]取=1
8）計算齒寬和齒高之比b/h
模數：
齒高：
9）齒輪載荷系數的計算
根據，，由參考文獻[3]取動載系數Kv=1.10；根據參考文獻[3]?。?
將數據代入后得
由b/h=12.79,=1.391，由參考文獻[3]得=1.40，
則
10）按實際的載荷系數計算齒輪的齒輪分度圓的直徑：
計算模數
③按齒根彎曲強度設計
設計計算公式
根據參考文獻[3]?。焊咚佥S小齒輪；
由參考文獻[3]?。?，；。
1）齒輪彎曲疲勞許用應力的計算
取S=1.4，由下式得
2）齒輪載荷系數K的計算
3）齒形系數的查取
由參考文獻[3]查得，；
4）應力校正系數的查取
由參考文獻[3]查得 ，，
5）計算大、中、小齒輪的，然后進行比較
；
由上式可得大齒輪的數值較大。
6）設計計算
將計算得的數值近似取整為，；按接觸強度計算出來的分度圓直徑,。起升機構減速器小齒輪齒數為：
，，取
4.4.4幾何尺寸計算和齒輪結構設計
①計算起升機構減速器分度圓直徑
；
計算中心距
計算齒輪寬度
取。
②驗算
減速器的實際傳動比：
所以實際轉速
轉速誤差
因為轉速誤小于要求的，因此符合要求。
③定軸的最小直徑
軸的材料選取為45鋼，調質處理。根據參考文獻[3]，取Ao=112，于是得
4.4.5軸的結構設計
圖4-1 軸的結構示意圖
①確定軸的各段直徑和長度
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接。由參考文獻得A型平鍵截面（GB1096—79），鍵長為52mm，齒輪輪轂與軸的配合為；同樣，鏈輪與軸的聯接，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
根據參考文獻[4]取軸端倒角為，每個軸肩處的圓角半徑都是1mm。
④校核鍵的強度
據參考文獻得：
聯接齒輪鍵的強度校核
聯接鏈輪鍵的強度校核
經計算符合要求。
4.4.6軸的強度校核
根據參考文獻得，軸的計算應力：
由參考文獻[3]查得
，因此 ，故安全?，F將計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卷筒的設計
4.5.1概述
起重機的重要承重部件的卷筒，鋼絲繩通過電動機的作用得以卷繞來實現起吊重物的下降或提升。
4.5.2卷筒的設計計算
①卷筒直徑
由參考文獻可知不能小于所規(guī)定的數值，即：
式中：—卷筒最小直徑（）
—h為與工作級別有關的系數，d鋼絲繩的直徑。
設計時卷筒直徑，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，常選用較大的卷筒直徑，這樣卷筒就不會過長。
② 卷筒長度
計算公式如下：
式中：—卷筒總長度；—繩槽部分長度，其值為
所以起升卷筒的總長度：
=﹛﹙16×4﹚／﹙3.14×650﹚＋3﹜×18 =55（mm）
=55+3×18+2×18=145（mm）
4.6吊鉤的選用
根據起重量來選擇吊鉤。設計中起升機構起重的噸位為10T-50T。查參考文獻[3]得吊鉤為LMD型，鉤號為12，強度等級為T的不帶凸耳自由鍛直柄單鉤。
5結束語
經過四個多月的努力，我終于完成了橋式起重機的機構設計。在此期間，我完成了設計方案的確定、計算、CAD繪圖、設計說明書等工作。這個設計是我大學學習生活中，時間最長，設計內容最多，困難最多的一次設計。通過老師的指導和自己的堅持努力，最終還是克服了重重困難，完成了這次畢業(yè)設計。
為了做好這次畢業(yè)設計，我查閱了很多參考文獻，在這個過程中學到了很多設計時可以用到的方式方法。雖然我的設計在細節(jié)上有很多不足之處，例如細節(jié)尺寸的確定問題，計算過程有些就沒有仔細斟酌，但是對于整體布置方面，我盡量在傳統(tǒng)設計的基礎上讓各部件的布置趨于合理化人性化。
此次畢業(yè)設計將使我受益終身，讓我明白了只有認真踏實，堅持不懈的去做一件事，才會有成功的可能，這對于我在將來的工作和學習很有啟發(fā)意義。
參考文獻
[1]?王若梅,方中,伊位忠. 《實用起重手冊》. 北京：水利電力出版社, 1989.
[2]駱素君，朱詩順.《機械課程設計簡明手冊》.第二版.北京：化學工業(yè)出版社，2011.
[3]?濮良貴,陳國定. 《機械設計》. 北京：高等教育出版社, 2013.5
[4]成大先．《機械設計手冊》．第四版.北京：化學工業(yè)出版社，2001．
[5]?洪家娣,李明,黃興元. 《機械設計指導》. 南昌：江西高校出版社, 2006.
[6]吳宗澤.《機械設計實用手冊》.第三版.北京： 化學工業(yè)出版社，2010.
[7]孫桓，陳作模．《機械原理》．第七版．北京：高等教育出版社，2006．
致謝
由衷的感謝我的導師陳金蘭老師在畢業(yè)設計過程中對我的幫助。從選題到開題報告，收集資料到理論計算，結構設計到編寫說明書，都給予了細致的指導，提出了很多寶貴的意見與建議，她對工作認真負責，勤勤懇懇的態(tài)度讓我銘記在心。在做畢業(yè)設計過程中，她耐心的回答我遇到的問題，在此我向他致以深深的謝意??！
同時我要感謝周圍同學對我的計過程提出的寶貴建議和對我的幫助。沒有他們的幫助指導和提供資料，想在短短的幾個月的時間里完成一個起重機的機構設計是非常困難的。在完成設計后，心里很是感動和激動。從開始進入課題到設計的順利完成，有太多的老師、同學、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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