簡(jiǎn)易吊車(chē)設(shè)計(jì)【全套含CAD圖紙、畢業(yè)論文】

11 緒論起重機(jī)是在一定范圍內(nèi)垂直提升和水平搬運(yùn)重物的多動(dòng)作起重機(jī)械，又稱(chēng)吊車(chē)。它主要用來(lái)吊運(yùn)成件物品，配備適當(dāng)?shù)蹙吆笠部傻踹\(yùn)散狀物料和液態(tài)物料。起重機(jī)的工作特點(diǎn)是作間歇性運(yùn)動(dòng)，即在一個(gè)工作循環(huán)中取料、運(yùn)移、卸載等動(dòng)作的相應(yīng)機(jī)構(gòu)是交替工作的。各機(jī)構(gòu)經(jīng)常處于起動(dòng)、制動(dòng)和正反方向運(yùn)轉(zhuǎn)的工作狀態(tài)。起重機(jī)通常按結(jié)構(gòu)分為臂架型起重機(jī)和橋架型起重機(jī)。臂架型起重機(jī)包括塔式起重機(jī)、門(mén)座起重機(jī)、浮游起重機(jī)、自行式起重機(jī)、由桅桿和臂架組成的桅桿起重機(jī)、沿墻壁運(yùn)行的壁行起重機(jī)和裝在船舶甲板上的甲板起重機(jī)等；橋架型起重機(jī)包括橋式起重機(jī)、龍門(mén)起重機(jī)、運(yùn)載橋和纜索起重機(jī)等。隨著我國(guó)機(jī)械化的發(fā)展，中、大型機(jī)械設(shè)備越來(lái)越多的運(yùn)用于各行各業(yè)。由于人力資源有限以及人力的局限性，在很多人力無(wú)法完成搬運(yùn)的時(shí)候，我們更多的會(huì)想起用一種機(jī)器代替人力，起重設(shè)備就孕育而出。吊車(chē)作為起重設(shè)備的一種，它具有操作簡(jiǎn)單、易于移動(dòng)、使用靈活方便、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，簡(jiǎn)易吊車(chē)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)常傳動(dòng)和一對(duì)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給卷筒，再通過(guò)鋼絲繩和滑輪組提升重物。但如何發(fā)展大起重量的起重機(jī)、提高電氣設(shè)備的可靠性和使用壽命逐步成為研究熱點(diǎn)。1.1 吊車(chē)的歷史中國(guó)古代灌溉農(nóng)田用的桔槔是臂架型起重機(jī)的雛形；14 世紀(jì)，西歐出現(xiàn)人力和畜力驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)臂架型起重機(jī)；19 世紀(jì)前期，出現(xiàn)了橋式起重機(jī)；起重機(jī)的重要磨損件如軸、齒輪和吊具等開(kāi)始采用金 屬材料制造，并開(kāi)始采用水力驅(qū)動(dòng)；到了 19 世紀(jì)后期，蒸汽驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)逐漸取代了水力驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)；20 世紀(jì) 20 年代開(kāi)始，由于電氣工業(yè)和內(nèi)燃機(jī)工業(yè)的迅速發(fā)展，以電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力裝置的各種起重機(jī)基本形成。到如今，吊車(chē)的種類(lèi)、外形和結(jié)構(gòu)越來(lái)越多樣化，用途越來(lái)越細(xì)化，已經(jīng)形成了一個(gè)單獨(dú)的產(chǎn)業(yè)。1.2 吊車(chē)國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 目前，在工程起重機(jī)械領(lǐng)域，歐洲、美國(guó)和日本處于領(lǐng)先地位。歐洲作為工程起重機(jī)的發(fā)源地，輪式起重機(jī)生產(chǎn)技術(shù)水平最高。該地區(qū)的工程起重機(jī)械業(yè)主要生產(chǎn)全地面起重機(jī)、履帶式起重機(jī)和緊湊型輪胎起重機(jī)，也生產(chǎn)少量汽車(chē)起重機(jī)。其中，全路面起重機(jī)、履帶起重機(jī)以中大噸位為主；緊湊型輪胎起重機(jī)則以小噸位為主；汽車(chē)起重機(jī)一般為通用底盤(pán)組裝全地面上車(chē)，即以改裝為主。其產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)、性能高、可靠性高，產(chǎn)品銷(xiāo)往全球。美國(guó)工程起重機(jī)行業(yè)的技術(shù)水平相對(duì)落后于歐洲。不過(guò)近年來(lái)，美國(guó)工程起重機(jī)械業(yè)通過(guò)收購(gòu)和合并手段，得以蓬勃發(fā)展。目前該地區(qū)主要生產(chǎn)輪胎起重機(jī)、履帶式起重機(jī)、全路面起重機(jī)和汽車(chē)起重機(jī)。主要生產(chǎn)企業(yè)為馬尼托瓦克公司，特點(diǎn)是技術(shù)較先進(jìn)、2性能較高、可靠性能高，其中汽車(chē)底盤(pán)技術(shù)和全路面技術(shù)領(lǐng)先于歐洲，產(chǎn)品主要銷(xiāo)往美洲地區(qū)和亞太地區(qū)。日本作為二戰(zhàn)后崛起的經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)，輪式起重機(jī)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)雖然起步較晚（起步于 20 世紀(jì) 70 年代） ，但是發(fā)展速度很快，很受亞太市場(chǎng)歡迎。此外，日本還通過(guò)收購(gòu)手段更新生產(chǎn)技術(shù)。如日本多田野通過(guò)收購(gòu)德國(guó)法恩底盤(pán)公司，發(fā)展全路面技術(shù)。日本工程起重機(jī)械業(yè)主要生產(chǎn)汽車(chē)起重機(jī)、履帶起重機(jī)、越野輪胎起重機(jī)和全路面起重機(jī)。其中，越野輪胎起重機(jī)的產(chǎn)量最大，汽車(chē)起重機(jī)的產(chǎn)量次之，呈減少趨勢(shì)，全路面起重機(jī)的產(chǎn)量最少，呈上升趨勢(shì)。主要生產(chǎn)企業(yè)包括多田野、加藤、神鋼、日立和小松等。產(chǎn)品特點(diǎn)是技術(shù)水平和性能較高，但可靠性落后于歐美。我國(guó)隨車(chē)起重機(jī)行業(yè)從 70 年代到今天，有了長(zhǎng)足的發(fā)展和壯大，取得了令國(guó)人為之振奮的成績(jī)。但目前在發(fā)展過(guò)程中所體現(xiàn)的共性是生產(chǎn)規(guī)模小、生產(chǎn)不規(guī)范，產(chǎn)品中所體現(xiàn)的共性問(wèn)題是生產(chǎn)規(guī)模小、生產(chǎn)不規(guī)范和產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等。同時(shí)，由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的不規(guī)范又形成了價(jià)格大戰(zhàn)，一些企業(yè)為了蠅頭小利，采用低配置的辦法“以小充大，以次充好” ，既損害了消費(fèi)都的權(quán)益又?jǐn)_亂了正常的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。1.3 吊車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)隨著科技化進(jìn)程的逐步推進(jìn)，高科技的運(yùn)用越來(lái)越多，大型設(shè)備、高精度、高要求的機(jī)器的需求量也逐步上升。以前的吊車(chē)也已經(jīng)滿足不了工廠和社會(huì)的要求了，為此，吊車(chē)業(yè)的改革和技術(shù)創(chuàng)新勢(shì)在必行。吊車(chē)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的理論、方法與工具是基于現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法，應(yīng)用微電子、信息、管理等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，以提高產(chǎn)品質(zhì)量、用戶滿意的價(jià)格和造型、提高產(chǎn)品的功能、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期為目的而進(jìn)行的相應(yīng)工作。吊車(chē)創(chuàng)新理論、方法與技術(shù)研究的宗旨是從吊車(chē)作為特種設(shè)備所要求的安全性和可靠性的工作目標(biāo)出發(fā)，在特定技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性約束條件下，創(chuàng)造性地完成吊車(chē)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，使其在滿足用戶交貨期和性能要求的前提下做到技術(shù)性與經(jīng)濟(jì)性最佳搭配。吊車(chē)運(yùn)輸（物料搬運(yùn)）機(jī)械隨著國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇的驅(qū)動(dòng)，其科技含量明顯提高，近年來(lái)主要工業(yè)國(guó)家的發(fā)展趨勢(shì)如下：（1）采用新理論、新技術(shù)和新手段。進(jìn)一步開(kāi)展物料搬運(yùn)機(jī)械的載荷變化規(guī)律、動(dòng)態(tài)特性、疲勞特性和可靠性的試驗(yàn)研究；推廣采用優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性概率設(shè)計(jì)、極限狀態(tài)設(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)、CAD/CAE 設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。（2）向自動(dòng)、智能和信息化，向成套、系統(tǒng)和規(guī)?；l(fā)展。將各種物料搬運(yùn)機(jī)械單機(jī)組合為成套系統(tǒng)，使生產(chǎn)設(shè)備與物料搬運(yùn)機(jī)械有機(jī)結(jié)合，即通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)物料搬運(yùn)系3統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬仿真，尋求最佳匹配組合，并將這類(lèi)自動(dòng)、智能的設(shè)備納入到系統(tǒng)的多級(jí)計(jì)算機(jī)信息控制與管理網(wǎng)絡(luò)，并配有自監(jiān)測(cè)、自診斷維護(hù)裝置。中國(guó)的吊車(chē)設(shè)計(jì)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)曲折的過(guò)程。以前多是以模仿原蘇聯(lián)的設(shè)計(jì)為主，憑借設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的局限性很大。從 60 年代起，開(kāi)始了新產(chǎn)品、新部件的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究工作，從而使設(shè)計(jì)從仿制和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)逐漸走向?qū)嶒?yàn)研究和計(jì)算分析階段。到了 80 年代，隨著寶鋼等一些超大型企業(yè)對(duì)國(guó)外起重機(jī)的引進(jìn)及與國(guó)外進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計(jì)、國(guó)內(nèi)制造等形式的采用，開(kāi)始在國(guó)內(nèi)引入了一些國(guó)際上的先進(jìn)技術(shù)與設(shè)計(jì)方法。同時(shí)將計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)引入設(shè)計(jì)領(lǐng)域，對(duì)吊車(chē)設(shè)計(jì)工作的發(fā)展起了很大的推動(dòng)作用。 但是，中國(guó)吊車(chē)設(shè)計(jì)領(lǐng)域仍存在不少問(wèn)題，主要是大多中小企業(yè)對(duì)設(shè)計(jì)研究分析不夠，資金投入少，人員培訓(xùn)工作跟不上發(fā)展的需要，一直沒(méi)形成開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品或更新老產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和應(yīng)變能力，對(duì)引進(jìn)的先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品，沒(méi)有從設(shè)計(jì)的角度進(jìn)行消化，更沒(méi)有能力進(jìn)行再創(chuàng)新工作。沒(méi)有形成合理的設(shè)計(jì)人員梯隊(duì)，產(chǎn)品仍然是幾十年不變樣，目前仍以照抄照搬為生存方式，沒(méi)有自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，只是在應(yīng)付低價(jià)拿來(lái)的合同。為數(shù)不多的幾個(gè)大型企業(yè)則在創(chuàng)新設(shè)計(jì)中快速發(fā)展，使得國(guó)內(nèi)吊車(chē)設(shè)計(jì)能力和水平逐步與國(guó)外的先進(jìn)設(shè)計(jì)縮短了距離。這些企業(yè)已大量采用新的計(jì)算機(jī)新技術(shù)，二維 CAD 早已普及，三維設(shè)計(jì)已推廣。電氣設(shè)計(jì)采用 ED 等先進(jìn)設(shè)計(jì)手段，引入定子調(diào)壓和變頻調(diào)速，PLC 參與系統(tǒng)控制，采用了大量高新傳感元器件，實(shí)現(xiàn)了定位準(zhǔn)確，操控方便，其安全可靠性也逐步提高。通過(guò)專(zhuān)家系統(tǒng)的應(yīng)用，極大地推進(jìn)了創(chuàng)新設(shè)計(jì)的進(jìn)程，并且利用系統(tǒng)論和信息論等現(xiàn)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)研究成果，使得吊車(chē)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)開(kāi)始向智能化方向發(fā)展。42 工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)這里的工作機(jī)構(gòu)是指吊車(chē)的起升機(jī)構(gòu)，即包括卷筒、滑輪和鋼絲繩。2.1 鋼絲繩的選擇2.1.1 鋼絲繩的種類(lèi)鋼絲繩又叫鋼索，是用優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度碳素鋼絲制成的。鋼絲繩拉力強(qiáng)度高，耐磨損，是起重工作中最常用的繩索之一。它的種類(lèi)有很多：（1）按鋼絲繩繩股數(shù)量的不同可分為單股和多股。單股鋼絲繩剛性較大，不易撓曲。多股鋼絲繩是先由鋼絲擰成股，再由股擰成繩，隨著股數(shù)的增加，股內(nèi)的鋼絲愈細(xì)愈多，加上中間有個(gè)柔軟的芯子，撓曲性也就愈好。這種鋼絲繩可以通過(guò)直徑較小的滑輪或卷筒工作。在其重機(jī)械中，以六股和八股的鋼絲繩應(yīng)用較多。（2）按鋼絲繩繩芯材料的不同可分為纖維芯（如用劍麻、棉紗等制成） 、石棉芯和金屬芯三種。它們各有其優(yōu)缺點(diǎn)：用油浸的纖維芯鋼絲繩，比較柔軟，容易彎曲，繩芯中含油較多，能潤(rùn)滑鋼絲并能起到防止銹蝕的作用，但不能在較高的溫度下工作，不能承受橫向重壓（如在卷筒上纏繞多層鋼索） 。用石棉芯的鋼絲繩，除了比較柔軟，容易彎曲外，還可適應(yīng)在較高溫度下工作，但是也不能承受橫向重壓。金屬芯鋼絲繩，強(qiáng)度較大，能承受橫向重壓，并可在較高溫度下工作，但是鋼絲繩太硬，不易彎曲。（3）按鋼絲繩的搓捻方向不同可分為右同向捻，左同向捻，右交互捻，左交互捻和混合捻等幾種。在鋼絲繩中，鋼絲搓捻方向和鋼絲股搓捻方向一致的稱(chēng)為同向捻，不一致的稱(chēng)為交互捻。相鄰兩股鋼絲的捻向相反，則稱(chēng)為混合捻。同向捻鋼絲繩表面平整，比較柔軟，易于彎曲。它與滑輪槽接觸面積大，單位面積的壓力小，磨損也小，比交互捻鋼絲繩耐用。但由于繩股與鋼絲都以相同方向扭轉(zhuǎn)一定角度，使鋼絲繩在受力后具有一個(gè)反向回捻的趨勢(shì)，吊重物時(shí)會(huì)使重物旋轉(zhuǎn)。其次，同向捻鋼絲繩還易于扭結(jié)、糾纏，給工作帶來(lái)不便，故一般只用于拖拉繩和牽引裝置上，不宜用于起重機(jī)和滑輪組的吊裝工作。交互捻鋼絲繩性能與同向捻鋼絲繩相反，雖然耐用程度較差，但使用比較方便，故多用于起重機(jī)和滑輪組上的吊裝工作。綜上所述，此例決定采用纖維芯的交互捻鋼絲繩。2.1.2 鋼絲繩的型號(hào)國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩品種型號(hào)較多，按抗拉強(qiáng)度分為 140 公斤/ 、155 公斤2毫 米/ 、170 公斤/ 、185 公斤/ 、200 公斤/ 五個(gè)等級(jí)。2毫 米 2毫 米 2毫 米 2毫 米標(biāo)記示范為：5185/2 637+-IGB0-74d= 2.1.3 鋼絲繩的直徑選擇根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式： 破最 大 PS式中 單根鋼絲繩的最大工作拉力，N ；最 大P鋼絲繩的破斷拉力總和，N；破鋼絲繩安全系數(shù)。S已知 G=750 公斤，圖 2.1 為吊重時(shí)滑輪組的受力情況， G 將由兩根鋼絲繩分擔(dān)，因此得到 gGP2/最 大式中 滑輪組的效率（因摩擦力所產(chǎn)生的損失） ，一般為 94%，即 =0.94 圖 2.1 滑輪組受力情況則 NP39108.4.02/75最 大也就是說(shuō)，需要大約 3910N 的力才能提升 750 公斤的重物。再查得安全系數(shù) S=5S19503最 大按表 21-1 查得，此鋼絲繩的標(biāo)記為：鋼絲繩 6*37+6.2-140-光-右交 GB1102-742.2 卷筒和滑輪的選擇卷筒在吊車(chē)中起到省力的作用。在此簡(jiǎn)易吊車(chē)中，運(yùn)用了一組簡(jiǎn)單的滑輪組裝置：一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪。動(dòng)滑輪可以省一半的力，而定滑輪可以改變力的方向。而當(dāng)6他們同時(shí)使用時(shí)，既可以省力，又可以改變力的方向。人民經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐，對(duì)于卷筒和滑輪直徑的計(jì)算，現(xiàn)已總結(jié)成了經(jīng)驗(yàn)公式： (1)Ded式中 D-卷筒和滑輪的名義直徑，即槽底直徑，毫米；d-鋼絲繩直徑，即繩的外接圓直徑，毫米；e-由鋼絲繩用途和工作類(lèi)型決定的系數(shù)。現(xiàn)已知 d=6.2 毫米，由冶金工業(yè)出版社出版的機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版中冊(cè)表24-7 查得，屬于輕級(jí)的，取 e=16，則 (16).293D毫 米取滑輪的直徑 。考慮到提升速度和傳動(dòng)比的要求，取卷筒的直徑為120D滑 毫 米。20卷 毫 米73 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)和計(jì)算手動(dòng)絞車(chē)是以人力做動(dòng)力，但對(duì)于起重量大的起重機(jī)械，人的力量是有限的，且效率很低，于是就出現(xiàn)了機(jī)動(dòng)絞車(chē)，它的動(dòng)力一般是電動(dòng)機(jī)。要設(shè)計(jì)這種機(jī)動(dòng)絞車(chē)，就要知道工作機(jī)構(gòu)在提升最大重量時(shí)所需要的功率，并由此選擇電動(dòng)機(jī)，設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置。3.1 計(jì)算卷筒的功率=PV卷N式中 P卷筒鋼絲繩的拉力，此例為 =3910N；最 大P卷筒鋼絲繩的線速度，此例為吊鉤運(yùn)動(dòng)速度的 2 倍 =046 米/ 秒。 則 =3910 0.46KW=1.8KW卷N3.2 計(jì)算卷筒的轉(zhuǎn)速根據(jù)卷筒的速度為 ，得到卷筒的轉(zhuǎn)速為：0/61Dn卷 米 秒 061/卷 轉(zhuǎn) 分式中 卷筒的計(jì)算直徑是指按鋼絲繩橫截面中心量得的直徑，單位：毫米0D此例為 262Dd0卷 毫 米則 10.4/3.n卷 .轉(zhuǎn) 分3.3 電動(dòng)機(jī)的選擇3.3.1 電動(dòng)機(jī)類(lèi)型的選擇電動(dòng)機(jī)是已經(jīng)系列化了的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。在設(shè)計(jì)中，主要根據(jù)所需電動(dòng)機(jī)的輸出功率、工作條件及經(jīng)濟(jì)要求，從產(chǎn)品目錄中選擇其類(lèi)型、結(jié)構(gòu)形式、容量（功率）和轉(zhuǎn)速、并確定其型號(hào)。因?yàn)槿嘟涣鳟惒诫妱?dòng)機(jī)（特別是鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)）具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，價(jià)格便宜和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，所以應(yīng)用廣泛。尤其在中小功率，無(wú)須調(diào)速而又長(zhǎng)期帶動(dòng)穩(wěn)定或變動(dòng)載荷的設(shè)備中用得較多。8在選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型時(shí)，主要考慮的是：靜載荷或慣性載荷的大小，工作機(jī)械長(zhǎng)期連續(xù)工作還是重復(fù)短時(shí)工作，工作環(huán)境是否多灰塵或水土飛濺等方面。對(duì)于一般用途，無(wú)特殊要求的工作機(jī)械（如機(jī)床，鼓風(fēng)機(jī)，水泵等）通常選用 J2 或JO2 型電動(dòng)機(jī)。對(duì)于灰塵較多或水土飛濺的地方（如磨粉機(jī)，碾米機(jī)，農(nóng)用機(jī)械，礦山機(jī)械等）則必須選用 JO2 型封閉自冷式電動(dòng)機(jī)。對(duì)于起動(dòng)載荷或慣性載荷較大的機(jī)械（如連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械，壓縮機(jī)，錘擊機(jī)，柱塞式泵等） ，則宜選用 JO3 或 JO2 型電動(dòng)機(jī)。對(duì)于各種型式的起重機(jī)，牽引機(jī)和冶金機(jī)械設(shè)備等，必須選用 JZ，JZR 型起重及冶金用三相異步電動(dòng)機(jī)。3.3.2 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇同一功率的異步電動(dòng)機(jī)有每分鐘轉(zhuǎn)速為 3000，1500，1000，750 的幾種。當(dāng)工作機(jī)械（如鼓風(fēng)機(jī)，壓縮機(jī)等）轉(zhuǎn)速較高時(shí)，一般選用同步轉(zhuǎn)速為 3000 轉(zhuǎn)/分的電動(dòng)機(jī)較為經(jīng)濟(jì)。如果工作機(jī)械的轉(zhuǎn)速太低（即傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比太大） ，將導(dǎo)致傳動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高，所以需要全面考慮。在一般機(jī)械中 1500 和 1000 轉(zhuǎn)/分的電動(dòng)機(jī)用得最多。它們適應(yīng)性大，供應(yīng)普遍。同步轉(zhuǎn)速為 750 轉(zhuǎn)/分的電動(dòng)機(jī)，只有要求低轉(zhuǎn)速，在功率較大，起動(dòng)次數(shù)頻繁等情況下才使用。3.3.3 電動(dòng)機(jī)功率的選擇從類(lèi)型來(lái)講，此例宜選用 JZ 型三相異步電動(dòng)機(jī)，因?yàn)檫@類(lèi)電動(dòng)機(jī)具有較高的機(jī)械強(qiáng)度及過(guò)載能力，能承受經(jīng)常的機(jī)械沖擊及振動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，過(guò)載能力大，適用于經(jīng)?？焖倨饎?dòng)及機(jī)械制動(dòng)的場(chǎng)合；從轉(zhuǎn)速來(lái)講，為了使傳動(dòng)裝置不至于太復(fù)雜，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不宜太高；從功率來(lái)講，若考慮機(jī)械傳動(dòng)的總效率在 左右，則所需要電動(dòng)機(jī)的0.8總功率為 。根據(jù)以上分析，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知，選擇 JZ-11-6 型電動(dòng)機(jī)，其額19.6i總定功率 =2.2 千瓦，滿載轉(zhuǎn)速 =837 轉(zhuǎn)/分。N電 n電據(jù)以上選擇所得的電動(dòng)機(jī)型號(hào)查得相應(yīng)的機(jī)座型號(hào)，從而可得相關(guān)的安裝尺寸和電動(dòng)機(jī)的尺寸參數(shù)，電動(dòng)機(jī)選用 B3 式的機(jī)座，型號(hào)為 JZ-11-6，相關(guān)尺寸參數(shù)如下：A=190，B=140，C=70，D=28，E=60，F(xiàn)=8，G=24，H=112，K=12，AB=245，AC=230，AD=190，HD=265，L=400，單位為 mm。3.4 計(jì)算總傳動(dòng)比 83719.642.ni電總 卷9圖 3.1 電動(dòng)機(jī)的安裝及外形尺寸3.5 確定傳動(dòng)方案，畫(huà)出傳動(dòng)示意圖為了獲得 的降速比，可以采用標(biāo)準(zhǔn)的兩級(jí)圓柱齒輪減速器，按冶金工業(yè)出版19.6i總社出版的機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版中冊(cè)表 17-25 查得，比較接近的只有名義傳動(dòng)比為 20，減速器高速軸許用功率 =2.68 千瓦，總中心距為 250 毫米，屬于重型減速器。1N其標(biāo)記為：畫(huà)出傳動(dòng)示意圖得到第一個(gè)傳動(dòng)方案，由于減速器的實(shí)際傳動(dòng)比為 20.17，比要求的偏大，但又找不到其它更合適的減速器，因此決定自行設(shè)計(jì)一個(gè)傳動(dòng)裝置的方案，由帶傳動(dòng)和開(kāi)式齒輪傳動(dòng)組成，其傳動(dòng)示意圖如圖 3.2 所示。3.6 分配傳動(dòng)比根據(jù)冶金工業(yè)出版社出版的機(jī)械設(shè)計(jì)自學(xué)入門(mén)表 19-2 推薦的各類(lèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)單級(jí)傳動(dòng)比的范圍，可將總傳動(dòng)比 =19.6 分配為 =4， =4.9 或 =3.4， =5.76，使齒輪i總 i帶 i齒 i帶 i齒10的傳動(dòng)比稍大于帶輪的傳動(dòng)比，這樣可經(jīng)濟(jì)一些。一對(duì)嚙合齒輪的傳動(dòng)比最好不是整數(shù)，這樣有利齒輪均勻磨損。同時(shí)考慮到要增加小帶輪的包角，最后決定采用第二組傳動(dòng)比。圖 3.2 傳動(dòng)示意圖3.7 計(jì)算效率、驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)的功率推薦的各類(lèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)效率和其它資料，可以得到：=0.96 ， =0.94， 0.99帶 齒 滾則 =總 220.964.90.8帶 齒 滾因此 1.8.5N卷電 總 千 瓦這說(shuō)明前面所選的電動(dòng)機(jī)的功率是足夠的。3.8 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩已知 =2.2 千瓦、 =837 轉(zhuǎn)/分， N電 n電=3.4， =5.76， =0.96， =0.94， =0.99，則i帶 i齒 帶 齒 滾各軸的轉(zhuǎn)速為：11電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)速 1837/n電 轉(zhuǎn) 分 ；小齒輪軸轉(zhuǎn)速 2246./.i帶 轉(zhuǎn) 分 ；卷筒軸轉(zhuǎn)速 23 /5.7ni齒 .轉(zhuǎn) 分 。各軸的功率為：電動(dòng)機(jī)軸功率 1.N電 千 瓦 ；小齒輪軸功率 220.96.1帶 千 瓦 ；卷筒軸功率 3 42齒滾 千 瓦 ；比卷筒實(shí)際所需要的功率 =1.8 千瓦要大一些，因此能保證正常工作。3NN卷各軸的轉(zhuǎn)矩為：吊車(chē)在起重時(shí)，卷筒的受力情況如圖 3.3 所示，在鋼絲繩最大拉力 的作用下產(chǎn)生P最 大的轉(zhuǎn)矩為： JDPM4032.639120最 大卷 筒方向?yàn)轫槙r(shí)針。但是吊車(chē)要提升重物，卷筒應(yīng)該逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)才行。因此必須使小齒輪給大齒輪施加一個(gè)作用力 F，使大齒輪產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻霓D(zhuǎn)矩，并且還要使 大于 ，才能提M扭 大 齒 輪 扭 卷升起重物。而這個(gè) F 力是由電動(dòng)機(jī)的額定功率 =2.2 千瓦傳遞來(lái)的，即電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)矩N電 JnM1.25837.950950電 電扭 電小齒輪軸轉(zhuǎn)矩 i 9.6.41.2帶帶扭 電扭 小 齒 卷筒軸轉(zhuǎn)矩Ji 2.43.07.5938滾齒齒扭 小 齒扭 大 齒 輪計(jì)算結(jié)果表明， 大于 ，能夠使卷筒得到逆時(shí)針?lè)较虻霓D(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到提升起重M扭 大 齒 輪 扭 卷物的目的。現(xiàn)將以上計(jì)算所得數(shù)值列于下表，以備后面進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算時(shí)使用。12圖 3.3 卷筒的受力分析表 3.1 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表電動(dòng)機(jī)軸 小齒輪軸 卷筒軸傳 動(dòng) 比 i3.4 5.76轉(zhuǎn)速 n,轉(zhuǎn)/分 837 246.2 42.7功率 N，千瓦 2.2 2轉(zhuǎn)矩 ，JM扭 25.1 81.93 439.23.9 制動(dòng)器的選擇此吊車(chē)是靠電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)提升和卸下重物的。考慮到工作中的必要停止，應(yīng)設(shè)有一個(gè)制動(dòng)裝置（包括制動(dòng)器及其附件） 。制動(dòng)裝置是用來(lái)對(duì)運(yùn)動(dòng)著的軸產(chǎn)生阻力矩，并使軸很快地減速或停止轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。制動(dòng)器的選擇是根據(jù)吊車(chē)提升最大重物時(shí)的制動(dòng)力矩要大于軸上的最大轉(zhuǎn)矩的原則進(jìn)行的。即13MK制 制 扭 最 大式中 制動(dòng)安全系數(shù)，見(jiàn)表 3.2。此例屬于輕級(jí)工作類(lèi)型，取 =1.5；K制 K制被制動(dòng)軸的最大轉(zhuǎn)矩，J,M扭 最 大表 3.2 制動(dòng)安全系數(shù)工 作 類(lèi) 型 K 制輕 級(jí) 1.5中 級(jí) 1.75重 級(jí) 2特 重 級(jí) 2.5那么被制動(dòng)的軸要選哪一根好呢？本例中有三根軸，可有三個(gè)不同的方案。它們的優(yōu)缺點(diǎn)比較，見(jiàn)表 3.3通過(guò)表 3.3 三種方案分析，決定采用第三種方案，即以小齒輪軸作為被制動(dòng)的軸，此軸的轉(zhuǎn)矩表 3.1 可以知道 ，其制動(dòng)力矩為：JM93.81小 齒J9.25.1小 齒制按冶金工業(yè)出版社出版的機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版中冊(cè)表 24-44 查得，可選用電磁閘瓦制動(dòng)器 JWZ200。其產(chǎn)生的制動(dòng)力矩，當(dāng)負(fù)荷持續(xù)率為 JC=25%時(shí)，為=156.8J，正好大于 122.9J，完全能夠達(dá)到制動(dòng)的目的。這個(gè)制動(dòng)器的標(biāo)記為：JWZ-M制200 制動(dòng)器 ZB112-62。3.10 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算3.10.1 帶傳動(dòng)已知帶所傳遞的名義功率 =2.2 千瓦，參考冶金工業(yè)出版社出版的機(jī)械設(shè)計(jì)自學(xué)N電入門(mén)表 7-4，其具體計(jì)算步驟如下：選取工作情況系數(shù) =1.3，則計(jì)算功率為：K工1.32.86N工計(jì) 電 千 瓦 ；根據(jù) =2.86 千瓦和 =837 轉(zhuǎn)/分，查得為 A 型膠帶；計(jì) n電參考冶金工業(yè)出版社出版的機(jī)械設(shè)計(jì)自學(xué)入門(mén)表 7-3 和 7-6，選取小帶輪直徑為=125 毫米；1d大帶輪直徑 ，符合標(biāo)準(zhǔn)值；213.425di帶 毫 米驗(yàn)算帶速度為 ，故合用；18375.4/25/6060n米 秒 ， 小 于 米 秒14表 3.3 方案比較序 號(hào) 方 案 優(yōu) 缺 點(diǎn)1 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)矩小，制動(dòng)力矩也小，可選用小型電磁閘瓦制動(dòng)器，制動(dòng)輪能和小帶輪做成一體，但缺點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)軸懸重較大，更主要的是制動(dòng)輪表面線速度較高，在制動(dòng)過(guò)程中發(fā)熱嚴(yán)重，會(huì)降低制動(dòng)輪帶面的摩擦系數(shù)，影響制動(dòng)輪的壽命。2 卷筒軸轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)矩大，制動(dòng)力矩也大，高達(dá) M 制1.544846726 公斤厘米，要選用較大的電磁閘瓦制動(dòng)器，所需的制動(dòng)輪直徑（400 毫米）和寬度（190 毫米）也都較大，裝配時(shí)受到相鄰兩軸空間位置的限制，結(jié)構(gòu)上可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)。3 小齒輪軸轉(zhuǎn)速介于上面兩者之間，位置也足夠，且布置均勻，結(jié)構(gòu)緊湊。初定中心距 0a120120.7()()dd5454038從結(jié)構(gòu)上考慮，取 =800 毫米；0a15三角膠帶計(jì)算長(zhǎng)度為 210120 02()4dLa計(jì) （ ）23. 58(5)8（ ）=1600+863.5+28.13=2491.63 毫米選取 A 型帶相近的計(jì)算長(zhǎng)度 =2533 毫米，其內(nèi)周長(zhǎng) =2500 毫米；L計(jì) L內(nèi)實(shí)際中心距 應(yīng)為：00253491.68802.6980.計(jì) 計(jì) 毫 米驗(yàn)算小帶輪包角 1214518057.3807.32d .9.大于 ，故合用120計(jì)算三角膠帶根數(shù) z.,當(dāng) =5.48 米/秒，A 型膠帶小帶輪直徑 =125 毫米時(shí)，查得單1d根膠帶所能傳遞的功率 =0.95 千瓦；當(dāng) = 時(shí)，查得 ；再查得0N159.0.95K包 角從而得到1.09K帶 長(zhǎng) ， 2.86.010zK計(jì)0包 角 帶 長(zhǎng)取 =3 根z3.10.2 齒輪傳動(dòng)首先確定齒數(shù)。已知 =5.7，初選 22，則i齒 1誤差 0.35%，小于 4%是允許的。221 155.72, .68i i齒 齒 實(shí) 際 傳 動(dòng) 比 ，再確定模數(shù)。已知 =22， =246.2 轉(zhuǎn)/分， =2.1 千瓦，若大，小齒輪選用材料12n2N為 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。查冶金工業(yè)出版社出版的機(jī)械設(shè)計(jì)自學(xué)入門(mén)表 8-7 得當(dāng)=22 時(shí)，齒形系數(shù)為 Y=0.270；再查表 8-6 得雙向工作的許用彎曲應(yīng)力1，取開(kāi)式齒輪/ 2/ 215.280%.6/0.7.163.8/Y公 斤 毫 米 ， 公 斤 毫 米傳動(dòng)齒寬系數(shù) 、載荷系數(shù) K=1.4，計(jì)算模數(shù)為：1m16233/1 1.425586.mKNn0.3毫 米而按冶金工業(yè)出版社出版的機(jī)械設(shè)計(jì)自學(xué)入門(mén)圖 8-24 查得 m=3.25 毫米，為安全起見(jiàn)，決定取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)為 m=3.5 毫米。計(jì)算齒輪的幾何尺寸如下：小齒輪分度圓直徑 13.527dm毫 米 ；大齒輪分度圓直徑 214.5毫 米 ；小齒輪齒頂圓直徑 1.8頂 （ +） （ ） 毫 米 ；大齒輪齒頂圓直徑 234.d頂 （ ） （ ） 毫 米 ；小齒輪齒根圓直徑 1.5625根 （ -.） （ -） 毫 米 ；大齒輪齒根圓直徑 2 8.7m根 （ ） （ ） 毫 米 ；中心距 1()3.(21)a毫 米 ；大、小齒輪齒寬 B .54m毫 米 。3.11 畫(huà)出總體結(jié)構(gòu)方案圖總體結(jié)構(gòu)方案圖如圖 3.4 所示17圖 3.4 總體結(jié)構(gòu)方案圖184 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 初算各軸的最小直徑軸是組成機(jī)器的主要零件之一。一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件（例如齒輪、蝸輪等），都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力傳遞。因此軸的主要功用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。小齒輪軸的直徑：該軸選用材料為 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。由于小齒輪齒根到鍵槽底部的距離 e ,所以齒輪和軸得做成一體，叫做齒輪軸。2tm卷筒軸的直徑：該軸選用材料為 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，取 A=12。則33210.364.4.7NdAn厘 米取標(biāo)準(zhǔn)直徑為 =45 毫米。34.2 帶輪的結(jié)構(gòu)已知選用 A 型膠帶，查冶金工業(yè)出版社出版的機(jī)械設(shè)計(jì)自學(xué)入門(mén)中表 7-10 計(jì)算得： =3.5 毫米 =7.5 毫米 =12 毫米 毫米 =12.5 毫米 = minahminminfh190.4ef034=14 毫米；db輪槽數(shù) =3;z輪寬 B 毫米；(1)2(31)92.563ef外徑 = 毫米；d頂 min5.ah孔徑 d 等于電動(dòng)機(jī)軸直徑，查得 JZ-11-6 型電動(dòng)機(jī)軸直徑 =35 毫米；d軸帶輪材料選為 HT20-40 灰鑄鐵；帶輪結(jié)構(gòu)型式查得為實(shí)心輪。當(dāng)大帶輪計(jì)算直徑 =425 毫米時(shí)， ， ， ， ， ， ， ,z,B 等，d2minahinminfhef0db都和小帶輪一樣；外徑 毫米；2min453.42adh頂孔徑 d 等于和它裝配的軸頭直徑，由前面計(jì)算得。應(yīng)為 28 毫米，因帶輪較大，而孔徑較小，結(jié)構(gòu)上不相稱(chēng)，故取 =38 毫米；d軸大帶輪材料也選 HT20-40 灰鑄鐵；大帶輪結(jié)構(gòu)型式查得為四橢圓輪輻；19輪緣內(nèi)徑 毫米；2mini425(17.5)386fdh緣 （ +）輪轂外徑 毫米；7dd轂 轂 軸（ 1.8） （ .） 38=6.， 取輪轂寬度 毫米；0L軸（ 5） （ ） ， 取 L對(duì)于四橢圓輪輻的帶輪，毫米3182Nhn式中 膠帶所傳遞的功率，此例 =2.1 千瓦；N2帶輪的轉(zhuǎn)速，此例 =246.2 轉(zhuǎn)/ 分。n2代入上式得到：毫米；331.1880.243746Nhn然后計(jì)算得到： 21079.h毫 米 ；4348b毫 米 ；211.毫 米 ；07fh毫 米 ；21.6.35.92毫 米 ；4.3 齒輪的結(jié)構(gòu)小齒輪，由于 160 毫米，做成實(shí)心結(jié)構(gòu)，材料用 45 號(hào)鋼，正火處理。1d頂大齒輪，由于 160 毫米 500 毫米，做成腹板式結(jié)構(gòu)，材料用 45 號(hào)鋼，正火處頂 2理。 （ .54） m=（ .） 3.5=8714， 取 2毫 米 ；輪緣內(nèi)徑 0871005d d緣 緣 根 2 ， 取 毫 米 ；齒輪孔徑 d 等于與其相配的軸徑，由軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定，現(xiàn)確定 =55 毫米；d軸輪緣外徑 1.6.5轂 軸 毫 米 ；輪緣寬度 ()Ld軸 （ .） =682.， 取 L=6毫 米 ；輻板厚度 0.2.48,10CBC去 毫 米 。20輻板上的孔數(shù)由齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸決定。考慮到大齒輪要和卷筒卷體組裝，不能按一般的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，只好初步確定孔數(shù)為八個(gè)，孔徑 孔的圓周定位尺寸至少要03d毫 米 ，大于卷筒擋板的直徑，故確定為 355 毫米。4.4 卷筒的結(jié)構(gòu)通常采用圓柱形卷筒，可以做成整體鑄造的、焊接的或組合的三種型式。焊接卷筒與鑄造卷筒相比，能減輕重量 30%40%，特別是單件生產(chǎn)時(shí)，用焊接卷筒可不用木模，還能降低成本。此例采用組合卷筒，沿卷筒軸向聯(lián)接的結(jié)構(gòu)。在大多數(shù)情況下，鋼絲繩在卷筒上只繞一層。為了引導(dǎo)繩索，以免鋼絲繩纏繞時(shí)互相摩擦，卷筒的表面做成螺旋槽面。只有用手驅(qū)動(dòng)的卷筒或因結(jié)構(gòu)上的原因，而必須用多層纏繞時(shí)才允許用光面卷筒。卷筒的繩槽面如圖所示。其幾何尺寸可參照冶金工業(yè)出版社出版的機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版中冊(cè)表 24-19 進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。此例，d=6.2 毫米， =200 毫米， D卷=206.2 毫米，h=2.5 毫米，p=8 毫米，R=4 毫米，r=0.5 毫米。由于此吊車(chē)要求不高，D0為簡(jiǎn)化工藝也可做成光面卷筒。工作時(shí)，鋼絲繩在卷筒表面的偏斜角不能太大，否則纏繞的鋼絲繩將發(fā)生疏密不均或亂扣的現(xiàn)象。為此，當(dāng)鋼絲繩繞到卷筒兩側(cè)時(shí)，對(duì)于光面卷筒偏斜角不得大于 ，/130即，20.5LtgA也就是卷筒前面安裝的第一個(gè)轉(zhuǎn)向滑輪中心線到卷筒中心線的距離 A 要大于卷筒長(zhǎng)度 L 的 5 倍。 2L01式中 卷筒上有螺旋槽部分的有效長(zhǎng)度，毫米；0 0HPD最 大最大提升高度， =2500 毫米；H最 大 最 大卷筒繩槽節(jié)距， =8 毫米；P卷筒端部無(wú)繩槽部分的長(zhǎng)度，可有結(jié)構(gòu)需要決定 =59 毫米；L1 L1附加長(zhǎng)度，包括固定鋼絲繩所需要的長(zhǎng)度和為減少鋼絲繩末2端在卷筒上固定處（接頭）的作用力的必要長(zhǎng)度。 =81 毫米。L221將具體數(shù)據(jù)代入上式。得到： 0250812303.146.HLPLD最 大 1 毫 米卷筒的壁厚按下列公式確定：鑄造卷筒 m）（卷 62.焊接卷筒 d毫 米此例確定為鑄造卷筒， 0.2812毫 米鋼絲繩末端在卷筒上的固定要求牢固可靠，便于裝拆，檢查。其中最常用的方法是用壓板和螺栓進(jìn)行固接?？紤]到卷筒一端和大齒輪作軸向聯(lián)接，另一端和端蓋作軸向聯(lián)接，故把卷筒設(shè)計(jì)成所示結(jié)構(gòu)形式，其材料為 ZG354.5 滑輪的結(jié)構(gòu)此例做成實(shí)體輪?；喌拿x直徑， =120 毫米；D滑 D滑滑輪的計(jì)算直徑是指從鋼絲繩橫截面中心量得的直徑， 0012062d滑 毫 米 ；滑輪的繩槽角，一般為 。3504.6 升臂桿和支撐桿的結(jié)構(gòu)4.6.1 升臂桿和支撐桿的尺寸如圖 4.1 所示，由于起升最大高度 ，再考慮活動(dòng)滑輪裝置對(duì)起升高250H最 大 毫 米度的影響，估計(jì)升臂桿頂端離地面的高度約為 3230 毫米，若升臂桿的傾斜角為 ，則60在直角三角形 ACM 中， sin60CMA，取 AC=3500 毫米。349si.8CA這個(gè)長(zhǎng)度，經(jīng)校核，也使 A 超過(guò)卷筒長(zhǎng)度的五倍以上。支撐桿的頂端 B 點(diǎn)約位于 AC 的 2/3 處，現(xiàn)取 AB=2250 毫米，圖中 為 BA、BD 的投20影角度，即 BA 與 BN 夾角。在 ABN 中，可利用正弦定理求出：180()180(6)1NB 22- 250sin6.86197.5i10.94ABN毫 米圖 4.1 求升臂桿、支撐桿的長(zhǎng)度在直角三角形 中，1BDN11978.5204.cos6BE毫 米圓整后取 = = 。11205毫 米4.6.2 根據(jù)強(qiáng)度條件、決定升臂桿的材料和斷面尺寸根據(jù)力學(xué)常識(shí)，由圖 4.2 可以分析出升臂桿的受力情況。這里為分析問(wèn)題的方便，我們將升臂桿放平畫(huà)出，A 點(diǎn)和 B 點(diǎn)畫(huà)成固定支座，如圖所示。此處的升臂桿相當(dāng)于二支座懸臂梁，為平面任意力系。作用在上面的外力，已知的有 G、 ，若取 XOY 直角坐標(biāo)系，P最 大就可以利用平衡條件。求出桿件 A 點(diǎn)和 B 點(diǎn)的支反力。為了求 ，可設(shè)各力對(duì) A 點(diǎn)的力矩之和為零，見(jiàn)圖 4.3 即：bF1230bGlPlFl最 大23圖 4.2 升臂桿的受力分析圖 4.3 求力 bF式中 、 、 為 A 點(diǎn)到 G、 、 各力作用線的距離，也就是力臂之長(zhǎng)。1l23lP最 大 b1sin305.1750lC毫 米 ；272846.毫 米 ；3si.39lAB毫 米 ；所以得到 750*9.8*1750-399*9.8*426.5- *769.5=0bF=bFN1.458.*5.76910224現(xiàn)按 XOY 直角坐標(biāo)系，將各力分解為 X 和 Y 坐標(biāo)的分力，得到：。NPGFNYXxbyx 65.47129.037sin830co;5.0i .8s ;452973.142in1.60co最 大最 大根據(jù) X 方向分力的和為零的平衡條件，可得： GFXbXaa 2405.3987.01.63524.170根據(jù) Y 方向分力的和為零的平衡條件，可得： NPbYYaa 9.365負(fù)號(hào)說(shuō)明 與圖上假設(shè)的方向相反。ayF從圖 4.3 可以看出，升臂桿 AC 在外力作用下，將同時(shí)承受拉壓、剪切和彎矩，但是以彎矩為主。其最大彎矩及相應(yīng)的截面位置，根據(jù)材料力學(xué)相關(guān)知識(shí)可知，最大彎矩在B 之座處： m398)2503()65.473( NBCPGMY）（彎 最 大若升臂桿選用熱扎方鋼，其材料為 A3，參考冶金工業(yè)出版社出版的機(jī)械設(shè)計(jì)自學(xué)入門(mén)表 2-5，查得許用彎曲應(yīng)力 ，考慮到提升重物開(kāi)始和停止的210/公 斤 厘 米瞬間有沖擊載荷，應(yīng)適當(dāng)降低許用彎曲應(yīng)力，現(xiàn)取 ，根據(jù)強(qiáng)度條件210/公 斤 厘 米MW彎 最 大最 大 彎 彎式中 抗彎斷面系數(shù)， ，與斷面形狀和中性軸的位置有關(guān)。對(duì)于熱W彎 3厘 米方鋼，若邊長(zhǎng)為 ,則 。a36彎所以 3408.1M彎 最 大彎 彎 厘 米3.62.a256.2a厘 米按冶金工業(yè)出版社出版的機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版上冊(cè)表 2-22，選取邊長(zhǎng) =65a毫米，長(zhǎng)度為 3550 毫米的熱扎方鋼。4.6.3 根據(jù)強(qiáng)度條件，決定支撐桿的材料和斷面尺寸由于支撐桿受到一個(gè)與 大小相等，方向相反的作用力 作用，利用平行四邊形法bF/bF則，將 分解為相等的 和 兩個(gè)力，即兩個(gè)支撐桿受到兩個(gè)相等的壓力。已知二支/bF/d/e撐桿的夾角為 ，根據(jù)余弦定理得到：30/2/2/cos150bdedeFF因 /則 /2/2/ /2 /2/2cos150(cs)2(.87)3.4bd d ddF /23.74bdFNF568.915.074.31/b/d 若選支撐桿為熱扎方鋼，其材料為 A3 許用壓力應(yīng)按冶金工業(yè)出版社出版的機(jī)械設(shè)計(jì)自學(xué)入門(mén)表 2-2，選取，則 。根據(jù)強(qiáng)度條件公式26/壓 公 斤 厘 米PA壓 壓壓 最 大式中 A鋼材的橫截面積， 。對(duì)于方鋼，其邊長(zhǎng)為 ，則 A= 。2厘 米 a2因此， /70.482516A壓 d壓 壓所以 0.4825.9a厘 米按冶金工業(yè)出版社出版的機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版上冊(cè)表 2-22 查得，只要選取=7 毫米的熱扎方鋼，就能承受得起 772 公斤的壓力。a與此同時(shí)，支撐桿還受到一個(gè)與 大小相等、方向相反的作用力 。它將由byF/byFBD、BE 兩個(gè)支撐桿分擔(dān)，各為 ，是兩個(gè)桿的彎矩力，兩個(gè)桿相當(dāng)于懸臂梁，最大/2y的彎矩在固定端 D 和 E 處，其最大值為 乘以 D（或 E）點(diǎn)到 力作用線的距離/by /by26DK（或 EK） 。在直角三角形 中。DK=EK= ，即1BDK1cos20BD mNFMbY 47919.58.97502cos 31/彎 最 大若已知 A3 鋼的許用彎曲應(yīng)力 ，根據(jù)彎曲強(qiáng)度條件公式2/彎 公 斤 厘 米 MW彎 最 大最 大 彎 彎則 48916.90彎 最 大彎 彎3.23.5a65厘 米按冶金工業(yè)出版社出版的機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版上冊(cè)表 2-22 查得，選取邊長(zhǎng)=68 毫米，長(zhǎng)為 2050 毫米的熱扎方鋼。a從以上計(jì)算可以看出，這兩根支撐桿只要承受彎矩力，只要彎曲強(qiáng)度足夠，壓縮強(qiáng)度是不成問(wèn)題的。4.7 畫(huà)制動(dòng)輪裝置和卷同裝置的結(jié)構(gòu)圖在已知制動(dòng)輪、卷筒、齒輪、帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸和軸的最小直徑的前提下，就可以進(jìn)行制動(dòng)裝置和卷筒裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和畫(huà)圖工作。它涉及到軸承的選擇和軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本例中的兩根軸是支承在軸承座聲，由于安裝時(shí)不可能絕對(duì)保證兩頭的軸承座的同軸性，因此軸承宜選用 1000 型滾動(dòng)軸承。按冶金工業(yè)出版社出版的機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)第一版表 19-9 查得，可選擇 1209 型雙列向心球面軸承。再根據(jù)它的外徑 D=85 毫米，按該手冊(cè)表 19-42 選擇 GZ-85 軸承座，按表 19-46 選擇悶蓋 ,按該手冊(cè)表 24-9 選擇853螺紋聯(lián)接部分尺寸為 的旋蓋式油杯。透蓋有標(biāo)準(zhǔn)可查，根據(jù)軸承座孔徑和透蓋14.5M孔的軸徑選取。4.8 繪制吊車(chē)的總裝配圖機(jī)架都是鋼結(jié)構(gòu)的，可用槽鋼和角鋼焊接而成，在畫(huà)總裝圖時(shí)，還要考慮帶的張緊方式，此例是用螺栓來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的位置。4.9 拆畫(huà)重要零件圖為了便于制造，必須根據(jù)總裝圖和部件裝配圖，來(lái)拆畫(huà)重要零件圖。如大齒輪、大27帶輪、小齒輪軸、卷筒軸，制動(dòng)輪等零件。5 設(shè)計(jì)小結(jié)5.1 小結(jié)本次設(shè)計(jì)的主題為簡(jiǎn)易吊車(chē)。在很多任務(wù)廠的車(chē)間中經(jīng)常會(huì)用到一種簡(jiǎn)易的小車(chē)，用于起吊、搬運(yùn)一些小型的機(jī)械設(shè)備，而這種小車(chē)就是簡(jiǎn)易的吊車(chē)。而我在此設(shè)計(jì)的吊車(chē)即是以其為模板。此簡(jiǎn)易吊車(chē)主要由減速器、吊掛系統(tǒng)和帶輪傳動(dòng)構(gòu)成。該簡(jiǎn)易吊車(chē)的工作原理是：帶輪將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)能傳遞到齒輪在傳動(dòng)到齒輪上，最終帶動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)，拉動(dòng)鋼絲繩克服重物的重力使重物垂直上升，達(dá)到起升物體的目的。在設(shè)計(jì)之初，我們利用已知的數(shù)據(jù)條件，對(duì)傳動(dòng)方案的選擇，確定了總體結(jié)構(gòu)方案和對(duì)相關(guān)參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算,其中包括選擇合適的傳動(dòng)方案和對(duì)吊車(chē)各個(gè)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算以及校核。在根據(jù)計(jì)算和查得的數(shù)據(jù)和尺寸，畫(huà)出簡(jiǎn)易吊車(chē)的總裝配圖，在對(duì)一些主要的零件進(jìn)行拆畫(huà)，如制動(dòng)器，繪制零件圖。我們?cè)O(shè)計(jì)都是以已知條件作為基礎(chǔ)，嚴(yán)格按照要求計(jì)算和查閱相關(guān)資料，可以保證其的準(zhǔn)確性。但百密難有一疏，在工作中難免會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)，而且實(shí)際操作的環(huán)境比較復(fù)雜，各零件的工作狀態(tài)不知，而且由于時(shí)間有限，忽略了一些細(xì)節(jié)，比如發(fā)動(dòng)機(jī)是如何固定位。同樣本人能力有限，經(jīng)驗(yàn)不足，有些地方考慮的不夠周全，特此說(shuō)明。5.2 設(shè)計(jì)心得畢設(shè)快要完成了，我的大學(xué)也即將結(jié)束了，回想起著三個(gè)多月的經(jīng)歷，有太多太多的東西值得我去懷念。選題之初，只是出于一種好奇，而選擇了吳暉老師的簡(jiǎn)易吊車(chē)設(shè)計(jì) 。開(kāi)始的茫然、不知所措，到如今的論文結(jié)束，這期間我經(jīng)歷了很多的掙扎。課題有了，卻完全看不明白，不知從何下手，茫然、無(wú)知、焦慮，甚至一度想要放棄，值得慶幸的是，我堅(jiān)持下來(lái)了，看書(shū)、查資料、問(wèn)老師，一點(diǎn)一點(diǎn)的提高自己對(duì)課題的理解和領(lǐng)悟。下面是我做畢設(shè)的一點(diǎn)小小的心得：第一，畢設(shè)的開(kāi)始是要選題，盡可能的選擇自己感興趣的課題或者自己熟悉的課題。興趣是最好的老師，有了興趣，你會(huì)更容易的投入你的課題研究中；有了興趣你會(huì)更主動(dòng)的去查閱資料，補(bǔ)充知識(shí)、完善自己。而如果是自己熟悉的課題，你會(huì)有多的看法和28見(jiàn)解，了解的多，自然做起來(lái)得心應(yīng)手。第二，多查閱資料。查資料是做畢業(yè)設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備工作，好的開(kāi)端相當(dāng)于成功的一半，因此資料是否全面、可靠，關(guān)系到整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)程?，F(xiàn)在科技日新月異，網(wǎng)絡(luò)中的信息更是包羅萬(wàn)象。有什么不明白的，百度、google 一下，全明白了。去圖書(shū)館同樣也可以。總之，總之，不管通過(guò)哪種方式查的資料都是有利用價(jià)值的，要一一記錄下來(lái)以備后用。第三，多問(wèn)問(wèn)身邊的人。在做畢設(shè)的期間，遇見(jiàn)不明白的，自己又無(wú)法單獨(dú)解決的，可以多去問(wèn)問(wèn)老師、問(wèn)問(wèn)同學(xué)，眾人拾材火焰高，群眾的力量是偉大的。在困難中前行，在困難中獲得最有價(jià)值的知識(shí)，也能提高我們的團(tuán)結(jié)互助的能力。 通過(guò)這次畢設(shè)，我的能力得到了很好的鍛煉。能夠獨(dú)自去查閱資料、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題、直至最后完成論文。從中我更好的認(rèn)識(shí)到自己的不足，有很多知識(shí)還需要完善，在未來(lái)的日子里，我會(huì)更加努力的學(xué)習(xí)，在社會(huì)的大舞臺(tái)上演繹人生更美好的篇章。29參考文獻(xiàn)1.璞良貴，紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì).第七版.北京：高等教育出版社，20012.孫恒，陳作模主編.機(jī)械原理.第六版.北京：高等教育出版社，20023.成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20044.廖念釗、莫雨松等主編.互換性與技術(shù)測(cè)量.北京：中國(guó)計(jì)量出版社，20075.趙學(xué)田主編.機(jī)械設(shè)計(jì)自學(xué)入門(mén).北京：冶金工業(yè)出版社，19826.蔡春源主編. 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）.北京：冶金工業(yè)出版社，19947.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì) .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20048.張永茂、王繼榮主編.AutoCAD 2007 機(jī)械設(shè)計(jì)經(jīng)典繪圖. 北京:中國(guó)鐵道出版社,20079.黃鶴汀主編.機(jī)械制造裝備.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200110導(dǎo)向科技編著.AutoCAD2004 短期培訓(xùn)教程.北京：人民郵電出版社，200511.Hindhede I,Uffe.Machine Design FundamentalsA Practical Approach. New York:Wiley,198312.Orlov P. Fundamentals of Machine Design .Moscow:Mir Pub.,198730致謝如火的六月，我即將畢業(yè)，繽紛的四年大學(xué)生活，真有些依依不舍?；仡櫞髮W(xué)四年，真的有太多的感慨，太多的依戀，太多太多的不舍。四年的時(shí)光在我們?nèi)松胁凰汩L(zhǎng)，但是卻值得我們終生懷念。四年的慢慢求學(xué)，四年的朝夕相處，四年間共同勉勵(lì)。四年，大學(xué)中的四年是我們?nèi)松凶蠲篮玫臅r(shí)光，花一樣的年紀(jì)，在花園般的母校留下了太多太多值得我們懷念的東西，學(xué)到的知識(shí)更值得我們受益終身。時(shí)光如箭，歲月如梭，現(xiàn)在我們即將畢業(yè)離開(kāi)這里，帶著眾多的不舍，登上人生更大的舞臺(tái)，開(kāi)創(chuàng)人生更高的高度。在此，我真誠(chéng)的感謝我的父母、感謝吳暉老師、感謝我的室友以及感謝所有關(guān)心我的人和我關(guān)心的人。特別感謝吳暉老師對(duì)我論文的悉心指導(dǎo)，從論文選題到論文的寫(xiě)作過(guò)程給予我真誠(chéng)的鼓勵(lì)、中肯的建議和指導(dǎo)。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)給予我深深地影響，促使我在論文寫(xiě)作中精益求精。對(duì)吳老師的辛勤指導(dǎo)，呈上我最誠(chéng)摯的謝意。感謝在我大學(xué)四年學(xué)習(xí)生活中，給予我淳淳教誨的所有的老師們，謝謝您們?cè)?jīng)給予我的一切。感謝在求學(xué)路上一起奮斗的同學(xué)們，謝謝你們同我一起編織的美好大學(xué)，更感謝我的父母，謝謝你們的支持和理解。