雙梁懸掛過軌橋式起重機設計

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雙梁懸掛過軌橋式起重機設計說明書目錄摘要3Abstract4第一章緒論5 1.1課題的來源與研究的目的與意義.5 1.2雙梁懸掛過軌橋式起重機的方案分析.5 1.2.1 結構分析.6 1.2.2 機械結構總體方案與布局.7 1.3課題研究的內容.8 1.3.1 Solidworks設計基礎.9 1.3.2 草圖繪制.10 1.3.3 基準特征，參考幾何體的創(chuàng)建.11 1.3.4 拉伸、旋轉、掃描和放樣特征建.12 1.3.5 工程圖的設計.13 1.3.6 裝配設計.14第二章機械結構的設計.17 2.1 起升機構的設計18 2.1.1 起升電動機的選型計算18 2.1.2 圓柱齒輪減速器的選型計算18 2.1.3 卷筒選型計算19 2.1.4 浮動軸的設計計算19 2.1.5 聯(lián)軸器的選型計算20 2.1.6 鋼絲繩的選型計算21 2.1.7 制動器的選型計算22 2.2 行走小車的機構的設計23 2.2.1小車行走電機的選型計算24 2.2.2傳動齒輪的設計計算25 2.3 鎖緊機構的選型計算25第三章 各部分強度的校核.26 3.1浮動軸強度的校核26 3.2齒輪強度的校核27第四章 結構設計及三維建模28 4.1起升電機的三維建模29 4.2減速器的三維建模29 4.3掛鉤的三維建模30 4.4雙梁懸掛過軌橋式起重機的三維建模31第五章 主要零件的有限元分析32 5.1浮動軸的有限元分析33結論34致謝35參考文獻36 摘 要 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。橋式起重機的橋架沿鋪設在兩側高架上的軌道縱向運行，起重小車沿鋪設在架上的軌道橫向運行，構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物料，不受地面設備的阻礙。橋式起重機廣泛地應用在室內外倉庫、廠房、碼頭和露天貯料場等處。橋式起重機可分為普通橋式起重機、簡易梁橋式起重機和冶金專用橋式起重機三種。 普通橋式起重機一般由起重小車、橋架運行機橋架金屬結構組成。起重小車又由起升機構、小車運行機構和小車架三部分組成。起升機構包括電動機、制動器、減速器、卷筒和滑輪組。電動機通過減速器，帶動卷筒轉動，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。小車架是支托和安裝起升機構和小車運行機構等部件的機架，通常為焊接結構。起重機運行機構的驅動方式可分為兩大類：一類為集中驅動，即用一臺電動機帶動長傳動軸驅動兩邊的主動車輪；另一類為分別驅動、即兩邊的主動車輪各用一臺電動機驅動。中、小型橋式起重機較多采用制動器、減速器和電動機組合成一體的“三合一”驅動方式，大起重量的普通橋式起重機為便于安裝和調整，驅動裝置常采用萬向聯(lián)軸器。起重機運行機構一般只用四個主動和從動車輪，如果起重量很大，常用增加車輪的辦法來降低輪壓。當車輪超過四個時，必須采用鉸接均衡車架裝置，使起重機的載荷均勻地分布在各車輪上。橋架的金屬結構由主梁和端梁組成，分為單主梁橋架和雙梁橋架兩類。單主梁橋架由單根主梁和位于跨度兩邊的端梁組成，雙梁橋架由兩根主梁和端梁組成。主梁與端梁剛性連接，端梁兩端裝有車輪，用以支承橋架在高架上運行。主梁上焊有軌道，供起重小車運行。橋架主梁的結構類型較多比較典型的有箱形結構、四桁架結構和空腹桁架結構。箱形結構又可分為正軌箱形雙梁、偏軌箱形雙梁、偏軌箱形單主梁等幾種。本文先對SolidWorks軟件作出簡介，對此三維軟件作出一系列的說明，而后對雙梁懸掛過軌橋式起重機設備進行介紹，并結合SolidWorks軟件，將二者融會貫通。通過SolidWorks軟件設計，從二維的AUTOCAD零件圖紙，到三維的SolidWorks整個設備，大大地提高了設計的效果和效率，避免了工程師們在現(xiàn)實中出現(xiàn)的錯誤，切切實實地展現(xiàn)出三維軟件的強大性能。關鍵詞：雙梁懸掛過軌橋式起重機；液壓缸；Silidworks；設備。 absraotePneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.This article is mainly of the pneumatic manipulator the overall design, and pneumatic design. This mechanism of manipulator includes cylinders and claws and connectors parts, it can move according to the due track on the movement of grabbing, carrying and unloading. The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength, speed and changed the direction of movement in the prescribed procedure work.It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic .The principle, technical pare-maters, transmiting system and main parts structure of mincing ma-chine were introduced. The productingcapacity was analysed.Keywords Mincing machine Holds plate Cutting blade Transfer auger.This paper discusses the meat processing machinery - crusher working principle, main technical parameters, transmission system, the typical parts of the structure design and production capacity analysis.Small twisted paper broken machine for ordinary home, not only can be used for minced meat, can also be used with crushed peanuts, crushed ice, spices and other food, small power requirements, powered by the motor drive, reasonable structure design, can meet the family kitchen generally meat food consisting mainly of minced required.Key word: pneumatic manipulator；cylinder；pneumatic loop；Four degrees of freedom.第一章 緒論機械工業(yè)是國民的裝備部，是為國民經(jīng)濟提供裝備和為人民生活提供耐用消費品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機械裝備，機械工業(yè)所提供裝備的性能、質量和成本，對國民經(jīng)濟各部門技術進步和經(jīng)濟效益有很大的和直接的影響。機械工業(yè)的規(guī)模和技術水平是衡量國家經(jīng)濟實力和科學技術水平的重要標志。因此，世界各國都把發(fā)展機械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟的戰(zhàn)略重點之一。機械工程的服務領域廣闊而多面，凡是使用機械、工具，以至能源和材料生產(chǎn)的部門，都需要機械工程的服務。概括說來，現(xiàn)代機械工程有五大服務領域：研制和提供能量轉換機械、研制和提供用以生產(chǎn)各種產(chǎn)品的機械、研制和提供從事各種服務的機械、研制和提供家庭和個人生活中應用的機械、研制和提供各種機械武器。 不論服務于哪一領域，機械工程的工作內容基本相同，主要有：建立和發(fā)展機械工程的工程理論基礎。例如，研究力和運動的工程力學和流體力學；研究金屬和非金屬材料的性能，及其應用的工程材料學；研究熱能的產(chǎn)生、傳導和轉換的熱力學；研究各類有獨立功能的機械元件的工作原理、結構、設計和計算的機械原理和機械零件學；研究金屬和非金屬的成形和切削加工的金屬工藝學和非金屬工藝學等等。 研究、設計和發(fā)展新的機械產(chǎn)品，不斷改進現(xiàn)有機械產(chǎn)品和生產(chǎn)新一代機械產(chǎn)品，以適應當前和將來的需要。 機械產(chǎn)品的生產(chǎn)，包括：生產(chǎn)設施的規(guī)劃和實現(xiàn)；生產(chǎn)計劃的制訂和生產(chǎn)調度；編制和貫徹制造工藝；設計和制造工具、模具；確定勞動定額和材料定額；組織加工、裝配、試車和包裝發(fā)運；對產(chǎn)品質量進行有效的控制。機械制造企業(yè)的經(jīng)營和管理。機械一般是由許多各有獨特的成形、加工過程的精密零件組裝而成的復雜的制品。生產(chǎn)批量有單件和小批，也有中批、大批，直至大量生產(chǎn)。銷售對象遍及全部產(chǎn)業(yè)和個人、家庭。而且銷售量在社會經(jīng)濟狀況的影響下，可能出現(xiàn)很大的波動。因此，機械制造企業(yè)的管理和經(jīng)營特別復雜，企業(yè)的生產(chǎn)管理、規(guī)劃和經(jīng)營等的研究也多是肇始于機械工業(yè)。 機械產(chǎn)品的應用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調整、操作、維護、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機械和成套機械裝備，以保證機械產(chǎn)品在長期使用中的可靠性和經(jīng)濟性。機械產(chǎn)品的應用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調整、操作、維護、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機械和成套機械裝備，以保證機械產(chǎn)品在長期使用中的可靠性和經(jīng)濟性。 研究機械產(chǎn)品在制造過程中，尤其是在使用中所產(chǎn)生的環(huán)境污染，和自然資源過度耗費方面的問題，及其處理措施。這是現(xiàn)代機械工程的一項特別重要的任務，而且其重要性與日俱增。機械的種類繁多，可以按幾個不同方面分為各種類別，如：按功能可分為動力機械、物料搬運機械、粉碎機械等；按服務的產(chǎn)業(yè)可分為農(nóng)業(yè)機械、礦山機械、紡織機械等；按工作原理可分為熱力機械、流體機械、仿生機械等。另外，機械在其研究、開發(fā)、設計、制造、運用等過程中都要經(jīng)過幾個工作性質不同的階段。按這些不同階段，機械工程又可劃分為互相銜接、互相配合的幾個分支系統(tǒng)，如機械科研、機械設計、機械制造、機械運用和維修等。 這些按不同方面分成的多種分支學科系統(tǒng)互相交叉，互相重疊，從而使機械工程可能分化成上百個分支學科。例如，按功能分的動力機械，它與按工作原理分的熱力機械、流體機械、透平機械、往復機械、蒸汽動力機械、核動力裝置、內燃機、燃氣輪機，以及與按行業(yè)分的中心電站設備、工業(yè)動力裝置、鐵路機車、船舶輪機工程、汽車工程等都有復雜的交叉和重疊關系。船用汽輪機是動力機械，也是熱力機械、流體機械和透平機械，它屬于船舶動力裝置、蒸汽動力裝置，可能也屬于核動力裝置等等。19世紀時，機械工程的知識總量還很有限，在歐洲的大學院校中它一般還與土木工程綜合為一個學科，被稱為民用工程，19世紀下半葉才逐漸成為一個獨立學科。進入20世紀，隨著機械工程技術的發(fā)展和知識總量的增長，機械工程開始分解，陸續(xù)出現(xiàn)了專業(yè)化的分支學科。這種分解的趨勢在20世紀中期，即在第二次世界大戰(zhàn)結束的前后期間達到了最高峰。由于機械工程的知識總量已擴大到遠非個人所能全部掌握，一定的專業(yè)化是必不可少的。但是過度的專業(yè)化造成知識過分分割，視野狹窄，不能統(tǒng)觀和統(tǒng)籌稍大規(guī)模的工程的全貌和全局，并且縮小技術交流的范圍，阻礙新技術的出現(xiàn)和技術整體的進步，對外界條件變化的適應能力很差。封閉性專業(yè)的專家們掌握的知識過狹，考慮問題過專，在協(xié)同工作時配合協(xié)調困難，也不利于繼續(xù)自學提高。因此自20世紀中、后期開始，又出現(xiàn)了綜合的趨勢。人們更多地注意了基礎理論，拓寬專業(yè)領域，合并分化過細的專業(yè)。械工程以增加生產(chǎn)、提高勞動生產(chǎn)率、提高生產(chǎn)的經(jīng)濟性為目標來研制和發(fā)展新的機械產(chǎn)品。在未來的時代，新產(chǎn)品的研制將以降低資源消耗，發(fā)展?jié)崈舻脑偕茉?，治理、減輕以至消除環(huán)境污染作為超經(jīng)濟的目標任務。機械可以完成人用雙手和雙目，以及雙足、雙耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好?，F(xiàn)代機械工程創(chuàng)造出越來越精巧和越來越復雜的機械和機械裝置，使過去的許多幻想成為現(xiàn)實。人類現(xiàn)在已能上游天空和宇宙，下潛大洋深層，遠窺百億光年，近察細胞和分子。新興的電子計算機硬、軟件科學使人類開始有了加強，并部分代替人腦的科技手段，這就是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的影響，而在未來年代它還將不斷地創(chuàng)造出人們無法想象的奇跡。人類智慧的增長并不減少雙手的作用，相反地卻要求手作更多、更精巧、更復雜的工作，從而更促進手的功能。手的實踐反過來又促進人腦的智慧。在人類的整個進化過程中，以及在每個人的成長過程中，腦與手是互相促進和平行進化的。人工智能與機械工程之間的關系近似于腦與手之間的關系，其區(qū)別僅在于人工智能的硬件還需要利用機械制造出來。過去，各種機械離不開人的操作和控制，其反應速度和操作精度受到進化很慢的人腦和神經(jīng)系統(tǒng)的限制，人工智能將會消除了這個限制。計算機科學與機械工程之間的互相促進，平行前進，將使機械工程在更高的層次上開始新的一輪大發(fā)展。19世紀時，機械工程的知識總量還很有限，在歐洲的大學院校中它一般還與土木工程綜合為一個學科，被稱為民用工程，19世紀下半葉才逐漸成為一個獨立學科。進入20世紀，隨著機械工程技術的發(fā)展和知識總量的增長，機械工程開始分解，陸續(xù)出現(xiàn)了專業(yè)化的分支學科。這種分解的趨勢在20世紀中期，即在第二次世界大戰(zhàn)結束的前后期間達到了最高峰。由于機械工程的知識總量已擴大到遠非個人所能全部掌握，一定的專業(yè)化是必不可少的。但是過度的專業(yè)化造成知識過分分割，視野狹窄，不能統(tǒng)觀和統(tǒng)籌稍大規(guī)模的工程的全貌和全局，并且縮小技術交流的范圍，阻礙新技術的出現(xiàn)和技術整體的進步，對外界條件變化的適應能力很差。封閉性專業(yè)的專家們掌握的知識過狹，考慮問題過專，在協(xié)同工作時配合協(xié)調困難，也不利于繼續(xù)自學提高。因此自20世紀中、后期開始，又出現(xiàn)了綜合的趨勢。人們更多地注意了基礎理論，拓寬專業(yè)領域，合并分化過細的專業(yè)。綜合-專業(yè)分化-再綜合的反復循環(huán)，是知識發(fā)展的合理的和必經(jīng)的過程。不同專業(yè)的專家們各具有精湛的專業(yè)知識，又具有足夠的綜合知識來認識、理解其他學科的問題和工程整體的面貌，才能形成互相協(xié)同工作的有力集體。綜合與專業(yè)是多層次的。在機械工程內部有綜合與專業(yè)的矛盾；在全面的工程技術中也同樣有綜合和專業(yè)問題。在人類的全部知識中，包括社會科學、自然科學和工程技術，也有處于更高一層、更宏觀的綜合與專業(yè)問題。1.1課題的來源與研究的目的和意義 現(xiàn)代工業(yè)雙梁懸掛過軌橋式起重機起源于20世紀50年代初，是基于示教再現(xiàn)和主從控制方式、能適應產(chǎn)品種類變更，具有多自由度動作功能的柔性自動化產(chǎn)品。雙梁懸掛過軌橋式起重機首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺雙梁懸掛過軌橋式起重機。日本是工業(yè)雙梁懸掛過軌橋式起重機發(fā)展最快、應用最多的國家。自1969年從美國引進二種典型雙梁懸掛過軌橋式起重機后，大力研究雙梁懸掛過軌橋式起重機的研究。據(jù)報道，1976年從事雙梁懸掛過軌橋式起重機的研究工作的大專院校、研究單位多達50多個。1979年120多個大學和國家研究部門用在雙梁懸掛過軌橋式起重機的研究費用42%。1979年日本雙梁懸掛過軌橋式起重機的產(chǎn)值達443億日元，產(chǎn)量為14535臺。其中固定程序和可變程序約占一半，達222億日元，是1978年的二倍。具有記憶功能的雙梁懸掛過軌橋式起重機產(chǎn)值約為67億日元，比1978年增長50%。智能雙梁懸掛過軌橋式起重機約為17億日元，為1978年的6倍。截止1979年，雙梁懸掛過軌橋式起重機累計產(chǎn)量達56900臺。在數(shù)量上已占世界首位，約占70%，并以每年50%60%的速度增長。使用雙梁懸掛過軌橋式起重機最多的是汽車工業(yè)，其次是電機、電器。預計到1990年將有55萬機器人在工作。第三代雙梁懸掛過軌橋式起重機則能獨立地完成工作過程中的任務。它與電子計算機和電視設備保持聯(lián)系。并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造單元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一環(huán)。隨著雙梁懸掛過軌橋式起重機的研究制造和應用的擴大，國際性學術交流活動十分活躍，歐美各國和其他國家學術交流活動開展很多。1.2 雙梁懸掛過軌橋式起重機的方案分析 雙梁懸掛過軌橋式起重機主要用在大型的加工車間，特別是流水線上作業(yè)的地方經(jīng)常用到，例如鋼材、一些中的零部件的調運等等場合，都需要用到橋式起重機，結合具體的工況，一般的雙梁懸掛過軌橋式起重機都是用在車間很大，需要調運零部件很重的場合，所以在這里，我們設計的這款起重機型號為KSX12.5-3.75A3，端車分別安裝在車間兩側的鋼構上的軌道上面，雙梁橫跨整個車間與端車通過螺栓，焊接相連。雙梁上面分別安裝有軌道，這樣就便于小車在上面能夠橫向行走，而端車是縱向行走，小車橫向行走，絞車實現(xiàn)吊鉤的升降，這樣就全方位地實現(xiàn)了工件的調運，方便快捷。1.2.1 結構分析 本次設計的雙梁懸掛過軌橋式起重機主要用于流水線上大且重工件的調運，橋式起重機主要由：主梁，端梁，小車，吊鉤以及導軌等等零部件組成，其中整個橋式起重機沿著縱向安裝的軌道作縱向往復運動，而安裝在主梁上面的小車則沿著橫向安裝在主梁上面的軌道作橫向往復運動，吊鉤則實現(xiàn)工件的垂直升降，其工作區(qū)域為一矩形，運動示意圖如下：1.2.2 機械結構總體方案與布局 雙梁懸掛過軌橋式起重機主要由：主梁，端梁，小車，吊鉤以及導軌等等零部件組成，其方案布局圖如下圖所示：1.3課題研究的內容 本論文主要研究運用SolidWorks對雙梁懸掛過軌橋式起重機進行設計。在設計過程中，了解SolidWorks的各種功能。 SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技術副總裁與CV公司的副總裁發(fā)起，總部位于馬薩諸州的康克爾郡（Concord,Massachusetts）內。當初的目標是希望在每一個工程師的桌面上提供一套具有生產(chǎn)力的實體模型設計系統(tǒng)。從1995年推出第一套SolidWorks三維機械設計軟件至今已經(jīng)擁有位于全球的辦事處，并經(jīng)由300家經(jīng)銷商在全球140個國家進行銷售與分銷該產(chǎn)品。1997年，Solidworks被法國達索（Dassault Systemes）公司收購，作為達索中端主流市場的主打品牌。SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)。由于技術創(chuàng)新符合CAD技術的發(fā)展潮流和趨勢，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。良好的財務狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項的技術創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽。該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機平臺CAD系統(tǒng)評比第一名。從1995年至今，已經(jīng)累計獲得十七項國際大獎。其中僅從1999年起，美國權威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予SolidWorks最佳編輯獎，以表彰SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實和證明，使用它，設計師大大縮短了設計時間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場。 由于SolidWorks出色的技術和市場表現(xiàn)，不僅成為CAD行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對象。終于在1997年由法國達索公司以三億一千萬美元的高額市值將SolidWorks全資并購。公司原來的風險投資商和股東，以一千三百萬美元的風險投資，獲得了高額的回報，創(chuàng)造了CAD行業(yè)的世界紀錄。并購后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術隊伍繼續(xù)獨立運作，成為CAD行業(yè)一家高素質的專業(yè)化公司。SolidWorks三維機械設計軟件也成為達索企業(yè)中最具競爭力的CAD產(chǎn)品。由于使用了Windows OLE技術、直觀式設計技術、先進的parasolid內核（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術。SolidWorks成為全球裝機量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發(fā)放的SolidWorks軟件使用許可約28萬，涉及航空航天、機車、食品、機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品/消費品、離散制造等分布于全球100多個國家的約3萬1千家企業(yè)。在教育市場上，每年來自全球4，300所教育機構的近145，000名學生通過SolidWorks的培訓課程。據(jù)世界上著名的人才招聘網(wǎng)站檢索，與其它3D CAD軟件相比，SolidWorks相關的招聘廣告比其它軟件的總合還要多，這一事實說明了越來越多的工程師和設計者使用SolidWorks三維軟件，越來越多的企業(yè)需要SolidWorks人才。Solidworks軟件功能強大，易于操作，界面人性化，技術創(chuàng)新，組件繁多是SolidWorks的五大特點。使得SolidWorks三維軟件成為目前全球領先的三維CAD解決方案。SolidWorks在設計時能夠為用戶提供不同的設計方案，通過方案的篩選，工程師能從中選擇合適的方案，從而在設計過程中降低設計的錯誤以及提高產(chǎn)品質量。在目前市場上所見到的三維CAD解決方案中，SolidWorks是設計過程比較簡便又通俗易懂的軟件之一。它不僅提供如此人性化的系統(tǒng)，同時對每個工程師和設計者，乃至整個機械行業(yè)提供了良好的發(fā)展基礎。SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，由于技術創(chuàng)新符合CAD技術的發(fā)展潮流和趨勢，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。良好的財務狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項的技術創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽。該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機平臺CAD系統(tǒng)評比第一名；從1995年至今，已經(jīng)累計獲得十七項國際大獎，其中僅從1999年起，美國權威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予SolidWorks最佳編輯獎，以表彰SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實和證明，使用它，設計師大大縮短了設計時間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場。由于SolidWorks出色的技術和市場表現(xiàn)，不僅成為CAD行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對象。終于在1997年由法國達索公司以三億一千萬美元的高額市值將SolidWorks全資并購。公司原來的風險投資商和股東，以一千三百萬美元的風險投資，獲得了高額的回報，創(chuàng)造了CAD行業(yè)的世界紀錄。并購后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術隊伍繼續(xù)獨立運作，成為CAD行業(yè)一家高素質的專業(yè)化公司，SolidWorks三維機械設計軟件也成為達索企業(yè)中最具競爭力的CAD產(chǎn)品。 由于使用了Windows OLE技術、直觀式設計技術、先進的parasolid內（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術，SolidWorks成為全球裝機量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發(fā)放的SolidWorks軟件使用許可約28萬，涉及航空航天、機車、食品、機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品/消費品、離散制造等分布于全球100多個國家的約3萬1千家企業(yè)。在教育市場上，每年來自全球4，300所教育機構的近145，000名學生通過SolidWorks的培訓課程。據(jù)世界上著名的人才網(wǎng)站檢索，與其它3D CAD系統(tǒng)相比，與SolidWorks相關的招聘廣告比其它軟件的總和還要多，這比較客觀地說明了越來越多的工程師使用SolidWorks，越來越多的企業(yè)雇傭SolidWorks人才。據(jù)統(tǒng)計，全世界用戶每年使用SolidWorks的時間已達5500萬小時。在美國，包括麻省理工學院（MIT）、斯坦福大學等在內的著名大學已經(jīng)把SolidWorks列為制造專業(yè)的必修課，國內的一些大學（教育機構）如哈爾濱工業(yè)大學、清華大學、浙江工業(yè)大學、浙江大學、華中科技大學、北京航空航天大學、大連理工大學、北京理工大學、武漢理工大學等也在應用SolidWorks進行教學。Solidworks軟件功能強大，組件繁多。 Solidworks有功能強大、易學易用和技術創(chuàng)新三大特點，這使得SolidWorks 成為領先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設計方案、減少設計過程中的錯誤以及提高產(chǎn)品質量。SolidWorks 不僅提供如此強大的功能，而且對每個工程師和設計者來說，操作簡單方便、易學易用。 SolidWorks在現(xiàn)今社會階段逐漸廣泛應用，并且SolidWorks公司對中國市場重點開發(fā)，日后SolidWorks應用將會更加完善，更加普遍。通過前文對SolidWorks的深入了解后，往后會對SolidWorks進行個別應用的分析，如建模，裝配，工程圖，力學分析等。1.3.1 SolidWorks設計基礎 熟悉SolidWorks的工作環(huán)境；了解SolidWorks的命令，掌握在SolidWorks工作環(huán)境中文件的打開、保存、導入等基本操作，掌握三維建模流程。1.3.2 草圖繪制 掌握點、直線、矩形、弧度圓等基本圖形的繪制方法；掌握樣條、文字等高級幾何圖形的繪制方法；理解集合約束的概念并在草圖繪制中熟練應用幾何約束；熟練應用陣列、實體轉換等草圖繪制工具；能綜合應用各種草圖繪制實體和利用草圖繪制工具完成草圖繪。1.3.3 基準特征-參考幾何體的創(chuàng)建 清楚明白基于特征的建模方式、參數(shù)化思想等概念；靈活運用各種建立基準點的方法；靈活運用各種建立基準軸方法；靈活運用各種建立基準面的方法；靈活運用坐標系的建立方法；能根據(jù)建模需要綜合應用各種參考幾何體。1.3.4拉伸、旋轉、掃描和放樣特征建模 靈活運用拉伸特征的概念與建立方法；靈活運用旋轉特征的概念與建立方法；掌握掃描特征的概念與建立方法；靈活運用放樣特征的概念與建立方法；通過實踐能夠準確分析零件的特征，靈活運用拉伸和旋轉也正建立三維模型。綜合應用掃描、放樣、彎曲、鏡向、陣列等特征建立各種實體。1.3.5工程圖設計 靈活運用用戶自定義工程圖格式文件的方法；靈活運用建立標準三視圖，剖視圖，斷面圖，局部圖，輔助視圖等方法；靈活運用各種注釋的方法。1.3.6 裝配設計 靈活運用自底向上的裝配方法；靈活運用生成裝配體爆炸圖的方法；靈活運用SolidWorks智能裝配技術；靈活運用裝配體零部件的狀態(tài)和屬性控制，并能夠在裝配體中設計子裝配體；靈活運用干涉檢查；靈活運用自上向下的裝配方法；靈活運用在裝配模型工程圖中添加零件序號；靈活運用生成裝配體材料明細表的方法。第二章 機械結構的設計2.1 起升機構的設計2.1.1 起升電動機的選型計算 已知雙梁懸掛過軌橋式起重機中，兩個端梁，以及主梁，和小車等等零部件的總重量，我們取2000Kg，掛鉤在Z方向移動范圍為50mm8000mm，卷筒直徑d=450mm, 具體的電機設計計算如下:N=3.7(KW)G雙梁懸掛過軌橋式起重機的調運能力，1000kg/h傳動效率，取0.75 所以根據(jù)N3.7kw，n1500r/min，查B1表10-4-1選用Y112M-4，再查B1表10-4-2得Y112M-4電機的結構如下圖所示： 2.1.2 圓柱齒輪減速器的選型計算根據(jù)以上計算可知，卷筒的轉速為37.68mm/min,則根據(jù)公式有：減速器的總傳動比為：=588/37.68=15.6，根據(jù)相關表格可知，我們選擇ZQ-1000型的圓柱齒輪減速器，其需用功力N=432KW，傳動比i=15.6，自重g=3200KG,輸出最大扭矩T=118000N。2.1.3 卷筒選型計算 根據(jù)工況可知，系統(tǒng)的工作級別為M2級，由一下表格可得，卷筒鋼絲繩直徑比系數(shù)為e=14。則卷筒直徑由一下公式可得： 其中，卷筒尺寸圖如下：2.1.4 浮動軸的設計計算（1）初步確定軸的直徑 根據(jù)工作條件，取mm（2）浮動軸受力分析N （3.33） N （3.34） N 傳動軸的受力簡圖（3）繪制浮動軸的受力簡圖，如圖所示，求支座反力垂直面支反力：由，得： 由，得： N （3.37）水平面支反力：由，得： （3.38） N由，得： N （3.39） （4）作彎矩圖：垂直面彎矩圖：C點 Nmm （3.40）水平面彎矩圖：C點 Nmm （3.41）合成彎矩圖：C點Nmm （3.42） （5）作轉矩T圖： Nmm2.1.5 聯(lián)軸器的選型計算根據(jù)公式 mm 輸入軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑，為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應，故需同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計算轉矩，查機械設計（第八版）表14-1，由于轉矩變化很小，故取，則=1.3X49.24=64012N.Mm查機械設計課程設計表14-4，選Lx3型彈性柱銷聯(lián)軸器其工稱轉矩為1250N.m，而電動機軸的直徑為20mm所以聯(lián)軸器的孔徑不能太小。取=60mm，半聯(lián)軸器長度L=80mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為60mm。軸向滾動絲杠副絲杠軸，選HL1型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉矩為1250000，半聯(lián)軸器的孔徑60mm，半聯(lián)軸器長度82mm。2.1.6 鋼絲繩的選型計算鋼絲繩在工程起重機上使用的非常普遍，一般由許多高強度鋼絲編繞而成。它首先由單根鋼絲繞在一起形成股，然后將其中一些股繞成繩芯，再由其它股組成的外股圍繞繩芯繞成鋼絲繩。有些進口鋼絲繩內部還包含一個塑料插芯，通常以塑料涂層的形式經(jīng)過特殊處理覆蓋在繩芯上，重要的鋼絲繩則在繩內部充填適當?shù)臐櫥瑒┮詼p少摩擦。根據(jù)以上工況，計算可得：鋼絲繩所承受的最大拉力為：，根據(jù)起升機構級別，查下表可得安全系數(shù)K=5，其中整繩破斷拉力，查表選取鋼絲繩型號6W(19)-18-155-光-右交（GB1102-74),鋼絲繩直徑D=20mm。2.1.7 制動器的選型計算 根據(jù)系統(tǒng)工況，計算靜制動力矩：，故選用YWZ-600/200制動器。2.2 行走小車的機構的設計2.2.1 小車行走電機的選型計算 已知行走小車上各零部件的總重量，我們取800Kg，小車輪與導軌之間的摩擦系數(shù)取，則根據(jù)公式有： 根據(jù)負載公式:N=2.3(KW)G小車的總重輪子與導軌之間的摩擦系數(shù)，取0.5 所以根據(jù)N2.3kw，n1500r/min，查B1表10-4-1選用Y100M-4，再查表10-4-2得Y100M-4電機。2.2.2 傳動齒輪的設計計算本次設計的齒輪傳動是由兩個直齒圓柱齒輪來完成的。即小齒輪和大齒輪。小齒輪安裝在電機輸出軸上，大齒輪安裝在中間軸。通過這兩個齒輪，將運動傳遞到小車的運動上面。1）齒輪模數(shù)的確定參考同類產(chǎn)品：選取小齒輪材料為45#鋼，齒面淬火，淬火硬度為HBS220-280；大齒輪材料同樣用45#鋼，調質處理HBS220-280。初選z=40, 則z2=i40=240=80, 為減小傳動的尺寸，小齒輪和大齒輪均為硬齒面； 模數(shù)大小需由彎曲疲勞強度確定。由于第二對齒輪傳動承載較大，就按第二對齒輪傳動初步計算。按彎曲強度，m 1P201式（10-5） 式中，取載荷系數(shù)K=1.325，z=23，轉矩T=6338 Nw齒寬系數(shù)=0.51小齒輪、大齒輪許用彎曲應力：=637MP，=396MP齒形系數(shù)：Y=2.69 ， Y=2.21應力修正系數(shù)：Y=1.58 ， Y=1.77以上數(shù)據(jù)均查自1P200 = 就按二者中的大值計算，將諸值代入式，得M=4.5mm圓整，取m=5mm。2.3鎖緊機構的選型計算 小車的鎖緊機構在雙梁過軌橋式起重機的工作過程中的起到了至關重要的保證人身安全的作用，本次設計的鎖緊機構為為電機帶動齒輪傳動，從而來帶動主擋車板擺動，當主擋車板擺動到一定的程度的時候就好副擋車板嚙合了，這樣就限制了小車的繼續(xù)移動，當中控系統(tǒng)發(fā)出信號給鎖緊機構的電機了，電機開始反轉，這樣，主擋車板就和副擋車板脫離，這樣小車就可以移動了。第3章 各部分強度的校核3.1浮動軸強度的校核按彎扭合成應力校核軸的強度校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）的強度。由文獻1，15-5可知，取，軸的計算應力 MPa （3.43）選定軸的材料為45鋼，調質處理，由文獻1表可知，MPa。因此，故安全。（7）精確校核軸的疲勞強度判斷危險截面從應力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面IV和V引起的應力集中最嚴重，而V受的彎矩較大；從受載的情況來看，截面C的應力最大，但應力集中不大，故C面不用校核。只需校核截面V。截面V左側抗彎截面系數(shù) mm （3.44）抗扭截面系數(shù) mm （3.45）截面V左側的彎矩M為 Mpa （3.46）截面V上的扭矩T為 MPa 截面上的彎曲應 Mpa （3.47） 截面上的扭轉切應力MPa （3.48）軸的材料為45鋼，調質處理。由文獻1表可知，MPa，MPa，MPa。由文獻1 附表可知，用插入法求出 ，軸按精車加工，由文獻1 附圖可知，表面質量系數(shù)為： 軸未經(jīng)表面強化處理，固得綜合系數(shù)為 （3.49） 由文獻1 ，可知，碳鋼的特性系數(shù) 取 取所以軸在截面V左側的安全系數(shù)為 （3.50） （3.51） （3.52）故該軸在截面V左側的強度是足夠的。截面V右側抗彎截面系數(shù) mm抗扭截面系數(shù) mm截面V左側的彎矩M為 MPa截面V上的扭矩T為 MPa 截面上的彎曲應力 MPa截面上的扭轉切應力 MPa截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數(shù)及按文獻1附表查取。因， ，又由文獻1附圖可得軸的材料的敏感系數(shù)為 ，故有效應力集中系數(shù)按文獻1，附為 （3.53） 由文獻1附圖可得軸的截面形狀系數(shù)為由文獻1附圖可得軸的材料的敏感扭轉剪切尺寸系數(shù)為綜合系數(shù)為 所以軸在截面V左側的安全系數(shù)為 故該軸在截面V左側的強度是足夠的。3.2齒輪強度的校核齒形系數(shù)Y Y=2.85，Y=2.69，Y=2.21應力修正系數(shù)Y Y=1.54，Y=1.575，Y=1.775彎曲疲勞極限 600，650，450彎曲安全系數(shù)S S=1.0應力循環(huán)次數(shù)N 小齒輪為主動輪。每轉一周，小齒輪同一側嚙合一次，彎曲應力按脈動循環(huán)變化；中間同一側齒面口嚙合一次，彎曲應力按對稱循環(huán)變化。 N=60rnt=60116.983840=3.910 N=N/i=3.910/1.2=3.2610 N=N/i=3.2610/3.6=0.910彎曲壽命系數(shù)KFNKFN1 =0.9，KFN2 =1.0，KFN3 =1.15許用彎曲應力 =540 =650=518驗算：經(jīng)計算知：大小齒輪均滿足彎曲強度要求，且具有高的可靠性。第4章 結構設計及三維建模 4.1起升電機的三維建模4.2減速器的三維建模4.3掛鉤的三維建模4.4雙梁懸掛過軌橋式起重機的三維建模第五章 主要零件的有限元分析5.1浮動軸的有限元分析 在這一設備里，浮動軸是受力最大也是最重要的零件，在這里，我們以浮動軸為例，進行受力分析，案例如下：浮動軸三維零件圖操作步驟如下圖所示：點擊分析工具欄命令，如圖所示： 點擊“添加夾具”按鈕，對主軸添加一個夾具，我們選擇浮動軸左側為夾具，如下圖所示： 再接著在浮動軸的右邊添加一個力，如圖所示：選擇材料為45#鋼，如下圖所示：點擊開始分析按鈕，系統(tǒng)就會自動對模型進行應力等方面的分析，如下圖所示：這就是分析后的浮動軸的應力分布情況：結 論在最近的一段時間的設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設計進度本文所設計的是雙梁懸掛過軌橋式起重機的設計，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最后，感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論文得以通過。致 謝在論文完成之際，我首先向我的導師致以衷心的感謝和崇高的敬意！在這期間，導師在學業(yè)上嚴格要求，精心指導，在生活上給了我無微不至的關懷，給了我人生的啟迪，使我在順利的完成學業(yè)階段的學業(yè)的同時，也學到了很多做人的道理，明確了人生目標。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，淵博的學識，實事求是的作風，平易近人、寬以待人和豁達的胸懷，深深感染著我，使我深受啟發(fā)，必將終生受益。經(jīng)過近半年努力的設計與計算，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因為它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學四年來對所學知識的應用和體現(xiàn)。四年的學習和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的能力，更重要的是從周圍的老師和同學們身上潛移默化的學到了許多。在此，向他們表示深深的謝意與美好的祝愿。參考文獻1張福學編著.雙梁懸掛過軌橋式起重機技術及其應用.北京：電子工業(yè)出版社，2000。2何發(fā)昌著，邵遠編著.雙梁懸掛過軌橋式起重機的原理及應用.北京：高等教育出版社，1996。3張利平著. 液壓技術速查手冊. 北京：化學工業(yè)出版社，2006.12。4李寶仁著. 液壓技術低成本綜合自動化. 北京：機械工業(yè)出版社，1999.9。5宋學義著. 雙梁懸掛過軌橋式起重機速查手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，1995.3。6陳奎生著. 氣與氣壓傳動. 武漢：武漢理工大學出版社，2008.5。7SMC（中國）有限公司. 雙梁懸掛過軌橋式起重機實用液壓技術. 北京：機械工業(yè)出版社，2003.108徐文燦著. 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