簡易吊車設計說明書

1、畢業(yè)設計（論文）題目： 簡易吊車設計系 別 航空與機械工程系專業(yè)名稱 機械設計制造及其自動化班級學號 108102307學生姓名 段 盼 光指導教師 吳 暉二O一四 年 五 月 畢業(yè)設計（論文）任務書I、畢業(yè)設計(論文)題目： 簡易吊車設計II、畢 業(yè)設計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設計技術要求： 設計一移動式簡易吊車，要求提升的最大重量為G=750公斤，提升的線速度為，提升的最大高度為適用于機械加工車間小范圍內的起重和搬運。III、畢 業(yè)設計(論文)工作內容及完成時間：1. 收集資料、外文資料翻譯、開題報告 第1周第2周 2. 總體方案的確定 第3周第4周 3. 參數(shù)確定及設計計算 第5

2、周第7周 4. 簡易吊車裝配圖設計及零部件圖設計 第8周第15周 5. 撰寫畢業(yè)設計論文 第16周第17周 、主 要參考資料：1 璞良貴，紀名剛主編.機械設計.第七版.北京：高等教育出版社，20012 孫桓，陳作模主編.機械原理.第六版.北京：高等教育出版社，20023 成大先主編.機械設計手冊.北京：化學工業(yè)出版社，20044 趙學田主編.機械設計自學入門.北京：冶金工業(yè)出版社，19825 Ye Zhonghe, Lan Zhaohui. Mechanisms and Machine Theory. Higher Education Press, 2001.7航空與機械工程 系 機械設計及其

3、自動化 專業(yè)類 1081023 班學生： 填寫日期： 2014 年 2 月 15 日指導教師：助理指導教師(并指出所負責的部分)：航空與機械工程系 系主任（簽名）: 附注:任務書應該附在已完成的畢業(yè)設計說明書首頁。學士學位論文原創(chuàng)性聲明本人聲明，所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立完成的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學位申請的論文或成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名： 日期：學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學

4、校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權南昌航空大學科技學院可以將本論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。作者簽名： 日期：導師簽名： 日期：簡易吊車設計學生姓名：段盼光 班級：1081023指導老師：吳暉摘要：本課題的目的就是設計一簡易吊車來代替人力實現(xiàn)重物的搬運。該吊車的工作原理是：由電動機經帶輪傳動和一對開式齒輪傳動，將運動和動力傳給卷筒，再通過鋼絲繩和滑輪組來提升重物。通過任務書中的條件參數(shù)，設計計算相關的數(shù)據(jù)，選擇鋼絲繩的種類和型號，進而計算

5、出卷筒和滑輪的直徑，確定一些其它的標準零部件。在此基礎上進行傳動裝置的設計和計算，完成其進行結構設計，工作主要包括完成了軸的設計、確定了帶輪的結構、齒輪的結構、卷筒的結構、滑輪的結構 、伸臂桿和支撐桿的結構，繪制了吊車的總裝配圖、制動輪裝置和卷筒裝置的結構圖，完成部分零件工作圖的設計。關鍵詞：簡易吊車 設計計算 結構設計 指導老師簽名：Simple design of the cable carStudents name: Duan Pan Guang Class: 1081023Supervisor: Wu HuiAbstract: The purpose of this project i

6、s to design a simple realization of the cable car to replace the human handling of heavy weights. The working principle of the cable car is: by the motor via a pulley drive and gear drive off, the movement and momentum to the drum, and then through the rope and pulleys to raise heavy objects group.

7、Conditions through the parameters of the task book, design and calculation of relevant data, select the type and model of wire rope, and then calculated the diameter of the drum and pulley, to identify a number of other parts of the standards. Carried out on the basis of gear design and calculation,

8、 to complete its structural design, primarily include the completion of the design of the shaft to determine the structure of the pulley, the gear structure of the drum structure, block structure, under and the supporting bar of the structure, rendering a total mapping of the crane assembly, brake d

9、rum round of devices and device structure, the completion of the work of some parts of the design plans.Keyword: Simple cable car Calculation Structural Design Signature of Supervisor:目 錄1 緒論1.1 吊車的歷史11.2 吊車國內外的研究現(xiàn)狀21.3 吊車的發(fā)展趨勢42 工作機構的設計2.1 鋼絲繩的選擇92.1.1 鋼絲繩的種類92.1.2 鋼絲繩的型號92.1.3 鋼絲繩直徑的選擇102.2 卷筒和滑輪直

10、徑的選擇103 傳動裝置的設計和計算3.1 計算卷筒的功率123.2 計算卷筒的轉速123.3 電動機的選擇123.3.1 電動機類型的選擇123.3.2 電動機轉速的選擇133.3.3 電動機功率的選擇133.4 計算總傳動比143.5 確定傳動方案，畫出傳動示意圖143.6 分配傳動比153.7 計算效率。驗算電動機的功率153.8 計算各軸的轉速、功率和轉矩163.9 制動器的選擇183.10 傳動機構的設計和計算183.10.1 帶傳動183.10.2 齒輪傳動213.11 畫出總體結構方案圖224 結構設計4.1 初算各軸的最小直徑234.2 帶輪的結構234.3 齒輪的結構244.

11、4 卷筒的結構254.5 滑輪的結構264.6 升臂桿和支撐桿的結構264.6.1 升臂桿和支撐桿的尺寸264.6.2 根據(jù)強度條件、決定升臂桿的材料和斷面尺寸284.6.3 根據(jù)強度條件，決定支撐桿的材料和斷面尺寸304.7 畫制動輪裝置和卷同裝置的結構圖314.8 繪制吊車的總裝配圖324.9 拆畫重要零件圖325 設計小結5.1 小結335.2 設計心得33參考文獻35致 謝36簡易吊車設計1 緒論吊車是起重機的俗稱，起重機(Crane)是起重機械的一種，是一種作循環(huán)、間歇運動的機械。一個工作循環(huán)包括：取物裝置從取物地把物品提起，然后水平移動到指定地點降下物品，接著進行反向運動，使取物裝

12、置返回原位，以便進行下一次循環(huán)。如固定式回轉起重機、塔式起重機、汽車起重機、輪胎、履帶起重機等。在一定范圍內垂直提升和水平搬運重物的多動作起重機械。又稱吊車。屬于物料搬運機械。起重機的工作特點是做間歇性運動，即在一個工作循環(huán)中取料、運移、卸載等動作的相應機構是交替工作的。起重機主要包括起升機構、運行機構、變幅機構、回轉機構和金屬結構等。起升機構是起重機的基本工作機構，大多是由吊掛系統(tǒng)和絞車組成，也有通過液壓系統(tǒng)升降重物的。運行機構用以縱向水平運移重物或調整起重機的工作位置，一般是由電動機、減速器、制動器和車輪組成。變幅機構只配備在臂架型起重機上，臂架仰起時幅度減小，俯下時幅度增大，分平衡變幅和

13、非平衡變幅兩種?；剞D機構用以使臂架回轉，是由驅動裝置和回轉支承裝置組成。金屬結構是起重機的骨架，主要承載件如橋架、臂架和門架可為箱形結構或桁架結構，也可為腹板結構，有的可用型鋼作為支承梁。吊車的種類：A可移動式：汽車吊、履帶吊、行吊等。 B固定式：碼頭吊、塔吊、龍門吊等。 吊車這個名稱是統(tǒng)一的一個稱號。 通常所說的吊車多指汽車吊、履帶吊、輪胎吊。簡易吊車由電動機經常傳動和一對開式齒輪傳動，將運動和動力傳給卷筒，再通過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、提高電氣設備的可靠性和使用壽命逐步成為研究熱點。1.1 吊車的歷史中國古代灌溉農田用的桔是臂架型起重機的雛形。14世紀，西歐出現(xiàn)

14、了人力和畜力驅動的轉動臂架型起重機。19世紀前期，出現(xiàn)了橋式起重機；起重機的重要磨損件如軸、齒輪和吊具等開始采用金屬材料制造，并開始采用水力驅動。19世紀后期，蒸汽驅動的起重機逐漸取代了水力驅動的起重機。20世紀20年代開始，由于電氣工業(yè)和內燃機工業(yè)迅速發(fā)展，以電動機或內燃機為動力裝置的各種起重機基本形成。起重機主要包括起升機構、運行機構、變幅機構、回轉機構和金屬結構等。起升機構是起重機的基本工作機構，大多是由吊掛系統(tǒng)和絞車組成，也有通過液壓系統(tǒng)升降重物的。運行機構用以縱向水平運移重物或調整起重機的工作位置，一般是由電動機、減速器、制動器和車輪組成。變幅機構只配備在臂架型起重機上，臂架仰起時幅

15、度減小，俯下時幅度增大，分平衡變幅和非平衡變幅兩種。回轉機構用以使臂架回轉，是由驅動裝置和回轉支承裝置組成。金屬結構是起重機的骨架，主要承載件如橋架、臂架和門架可為箱形結構或桁架結構，也可為腹板結構，有的可用型鋼作為支承梁。1.2 吊車國內外的研究現(xiàn)狀 國外現(xiàn)狀：歐洲作為工程起重機的發(fā)源地，也是經濟非常發(fā)達的地區(qū)，代表輪式起重機的最高水平，最負盛名的生產企業(yè)有利勃海爾、德馬克，同時還有森內博根、德國格魯夫、多田野法恩、波塔恩、奧米格、里格、PPM等著名企業(yè)，該地區(qū)主要現(xiàn)狀為：主要生產全地面起重機、履帶式起重機，緊湊型輪胎起重機，也生產少量汽車起重機。其中全路面起重機、履帶起重機以中大噸位為主；

16、緊湊型輪胎起重機則以小噸位為主；汽車起重機一般為通用底盤組裝全地面上車，即以改裝為主。其產品技術先進、性能高、可靠性高，產品遍布全球。美國工程起重機相對落后于歐洲水平。近年來，通過收購和合并的手段，先是格魯夫收購了歐洲老牌起重機企業(yè)克虜伯公司，然后特雷克斯收購了德國德馬克；隨后，馬尼托瓦克兼并了包括美國格魯夫公司在內的國內大部分工程起重機企業(yè)，使美國工程起重機行業(yè)得以蓬勃發(fā)展。目前該地區(qū)主要生產輪胎起重機、履帶式起重機、全路面起重機和汽車起重機。主要生產企業(yè)為馬尼托瓦克，特點是技術較先進、性能較高、可靠性能高，其中汽車底盤技術和全路面技術領先于歐洲，產品主要銷往美州地區(qū)和亞太地區(qū)。 日本作為二

17、戰(zhàn)后崛起的經濟強國，輪式起重機開發(fā)生產雖然起步較晚（起步于20世紀70年代），但發(fā)展很快，很受亞太市場的歡迎；同時，日本通過收購的手段來更新技術，加快發(fā)展速度，如日本多田野收購德國法恩底盤公司來發(fā)展其全路面技術。日本主要生產汽車起重機、履帶起重機、越野輪胎起重機、全路面起重機，其中越野輪胎起重機產量最大，汽車起重機的產量次之，呈減少趨勢，全路面起重機的產量最少，呈上升趨勢，主要生產企業(yè)為多田野、加藤、神鋼、日立、小松等。產品特點是技術水平、性能、可靠性落后于歐美水平，40%的產品用于出口。國內現(xiàn)狀：（1） 從市場方面看：中國工程起重機取得了長足的發(fā)展，我國2003年工程起重機的銷售量近9000

18、臺，比北美、西歐和日本的需求總和還要大，中國已經成為世界起重機的中心。但另一方面，雖然年產銷量巨大，但所生產的起重機是很單一的汽車起重機產品，履帶式起重機的產量全年不到100臺，而汽車起重機的產量也集中在12噸到25噸的噸位區(qū)間內，35噸以上的起重機全年總量也只在500臺左右。主要生產廠家為徐重、浦沅、北起、長起、泰起、蚌起和錦重。近年來徐重依托區(qū)位優(yōu)勢、資源優(yōu)勢和技術優(yōu)勢，一度打破了“四大家族”的行業(yè)格局，使產量和市場占有率一度飚升，同時依靠技術創(chuàng)新引領行業(yè)發(fā)展。雖然我國曾于上世紀引進了德國和日本的先進技術，但由于國內配套件水平跟不上以及國內工藝水平跟不上等原因，即使是同樣的技術，由于工藝水

19、平和配套水平的差異，造成產品實物水平與國外存在著很大的區(qū)別。同時，近期我國起重機市場以個體用戶為主，各生產廠家不斷完善產品系列，不斷提高產品作業(yè)性能，而相對忽視了對產品可靠性的改進（受國家基礎工業(yè)的限制），對結構創(chuàng)新、新技術的運用推廣相對較少，嚴重減慢了我國工程起重機行業(yè)技術進步的步伐。目前我國工程起重機產品以滿足國內市場為主，部分銷往非洲、中東、南美、澳州和前蘇聯(lián)市場。 其他地區(qū)如印度主要生產小噸位汽車起重機、移動式起重機（可吊重行駛但不能回轉），韓國生產小噸位全路面起重機、俄羅斯等獨聯(lián)體國家生產中小噸位汽車起重機，其產量較低、技術比較落后，發(fā)展前景容樂觀。 （2）從產品類型上看：我國工程起

20、重機行業(yè)在9499年是發(fā)展低谷，5年中行業(yè)幾個主要的生產廠家，苦練內功，積極 組織產品變型和換代，在產品外觀上下功夫。從99年以來，隨經濟建設新一輪啟動，工程起重 機市場競爭格局發(fā)生巨大變化，各企業(yè)不斷調整思路、更新觀念、轉換機制、提高核心競爭力，努力開發(fā)產品，開拓市場。產品重心也從8t、12t向16t、25t、50t中大噸位發(fā)展，25t增速最快，產量不斷翻新，基本占據(jù)主導地位。50t產品由于需求面較廣，技術逐漸成熟，也大批量進入市場。目前國內主要產品系列，汽車起重機為8t、12t、16t、20t、25t、35t、50t、65t、80t、l00t，全地面起重機為25t、50t、125t、160

21、t和履帶起重機為35t、50t、l00t、150t。 （3）從產品整體技術風格上看： 下車有全頭和半頭兩種不同風格，多年來半頭車因總體布置的方便性及價格因素一直被廣泛采用。但近年來隨著物質條件的改善，人們的生活條件和質量提高，操作方便、舒適、可靠 逐漸成為用戶關注的焦點，中大噸位向全頭方向發(fā)展。上車操縱從傳統(tǒng)的機械操作向液比例和電液比例方向發(fā)展，起重吊臂也從傳統(tǒng)的三節(jié)向四節(jié)、五節(jié)方向發(fā)展，產品的起重性能和起重高度有了較大提高，產品的外觀和可靠性有了較大幅度提高。 （4）從我國工程起重機行業(yè)技術發(fā)展趨勢上來看：國內工程機械產品近十年來隨著技術的引進、消化、吸收，有了長足的進步，產品性能、 可靠性

22、、外觀都有較大幅度的提高，但同國外 工程機械比較來看，還存在較大差距，就工程起重機而言，今后的發(fā)展主要表現(xiàn)在如下幾個方面： 整機性能：由于先進技術和新材料的應用，同種型號的產品，整機重量要輕20%左右。隨著結構分析應用和先進設備的使用，結構形式更加合理； 高性能、高可靠性的配套件，選擇余地大、適應性好,性能得到充分發(fā)揮； 電液比例控制系統(tǒng)和智能控制顯示系統(tǒng)的推廣應用； 操作更方便、舒適、安全，保護裝置更加完善； 向吊重量大、起升高度、幅度更大的大噸位方向發(fā)展。1.3 吊車的發(fā)展趨勢隨著科技化進程的逐步推進，高科技的運用越來越多，大型設備、高精度、高要求的機器的需求量也逐步上升。以前的吊車也已經

23、滿足不了工廠和社會的要求了，為此，吊車業(yè)的改革和技術創(chuàng)新勢在必行。吊車創(chuàng)新設計的理論、方法與工具是基于現(xiàn)代設計理論和方法，應用微電子、信息、管理等現(xiàn)代科學技術，以提高產品質量、用戶滿意的價格和造型、提高產品的功能、縮短產品開發(fā)周期為目的而進行的相應工作。吊車創(chuàng)新理論、方法與技術研究的宗旨是從吊車作為特種設備所要求的安全性和可靠性的工作目標出發(fā)，在特定技術性、經濟性約束條件下，創(chuàng)造性地完成吊車的創(chuàng)新設計，使其在滿足用戶交貨期和性能要求的前提下做到技術性與經濟性最佳搭配。吊車運輸（物料搬運）機械隨著國際市場競爭加劇的驅動，其科技含量明顯提高，近年來主要工業(yè)國家的發(fā)展趨勢如下：(1)大型化和專用化由

24、于工業(yè)生產規(guī)模的不斷擴大，生產效率日益提高，以及產品生產過程中物料裝卸搬運費用所占比例逐漸增加，促使大型或高速起重機的需求量不斷增長。起重量越來越大，工作速度越來越高，并對能耗和可靠性提出更高的要求。起重機已成為自動化生產流程中的重要環(huán)節(jié)。起重機不但要容易操作，容易維護，而且安全性要好，可靠性要高，要求具有優(yōu)異的耐久性、無故障性、維修性和使用經濟性。目前世界上最大的浮游起重機起重量達6，500t，最大的履帶起重機起重量達3，000t，最大的橋式起重機起重量為1，200t，集裝箱岸邊裝卸橋小車的最大運行速度已達350m/min，堆垛起重機最大運行速度是240m/min，垃圾處理用起重機的起升速度

25、達100m/min 。工業(yè)生產方式和用戶需求的多樣性，使專用起重機的市場不斷擴大，品種也不斷更新，以特有的功能滿足特殊的需要，發(fā)揮出最佳的效用。例如冶金、核電、造紙、垃圾處理的專用起重機，防爆、防腐、絕緣起重機和鐵路、船舶、集裝箱專用起重機的功能不斷增加，性能不斷提高，適應性比以往更強。德國德馬格公司研制出一種飛機維修保養(yǎng)的專用起重機，在國際市場打開了銷路。這種起重機安裝在房屋結構上，跨度大、起升高度大、可過跨、停車精度高。在起重小車下面安裝有多節(jié)伸縮導管，與飛機維修平臺相連，并可作360度旋轉。通過大車和小車的位移、導管的升降與旋轉可使維修平臺到達飛機的任一部位，進行飛機的維護和修理，極為快

26、捷方便。 (2)模塊化和組合化用模塊化設計代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機設計方法，將起重機上功能基本相同的構件、部件和零件制成有多種用途，有相同聯(lián)接要素和可互換的標準模塊，通過不同模塊的相互組合，形成不同類型和規(guī)格的起重機。對起重機進行改進，只需針對某幾個模塊。設計新型起重機，只需選用不同模塊重新進行組合。可使單件小批量生產的起重機改換成具有相當批量的模塊生產，實現(xiàn)高效率的專業(yè)化生產，企業(yè)的生產組織也可由產品管理變?yōu)槟K管理。達到改善整機性能，降低制造成本，提高通用化程度，用較少規(guī)格數(shù)的零部件組成多品種、多規(guī)格的系列產品，充分滿足用戶需求。目前，德國、英國、法國、美國和日本的著名起重機公司都已采用起重機模塊化

27、設計，并取得了顯著的效益。德國德馬格公司的標準起重機系列改用模塊化設計后，比單件設計的設計費用下降12%，生產成本下降45%，經濟效益十分可觀。德國德馬格公司還開發(fā)了一種KBK柔性組合式懸掛起重機，起重機的鋼結構由冷軋型軌組合而成，起重機運行線路可沿生產工藝流程任意布置，可有叉道、轉彎、過跨、變軌距。所有部件都可實現(xiàn)大批量生產，再根據(jù)用戶的不同需求和具體物料搬運路線在短時間內將各種部件組合搭配即成。這種起重機組合性非常好，操作方便，能充分利用空間，運行成本低。有手動、自動多種形式，還能組成懸掛系統(tǒng)、單梁懸掛起重機、雙梁懸掛起重機、懸臂起重機、輕型門式起重機及手動堆垛起重機，甚至能組成大型自動化

28、物料搬運系統(tǒng)。 （3）輕型化和多樣化有相當批量的起重機是在通用的場合使用，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，簡化結構，減小自重和輪壓，也可使整個建筑物高度下降，建筑結構輕型化，降低造價。因此電動葫蘆橋式起重機和梁式起重機會有更快的發(fā)展，并將大部分取代中小噸位的一般用途橋式起重機。德國德馬格公司經過幾十年的開發(fā)和創(chuàng)新，已形成了一個輕型組合式的標準起重機系列。起重量為1-63噸，工作級別為A1-A7，整個系列由工字形和箱型單梁、懸掛箱形單梁、角形小車箱形單梁和箱形雙梁等多個品種組成。主梁與端梁相接以及起重小車的布置有多種型式，可適合不同建筑物及不同

29、起吊高度的要求。根據(jù)用戶需要每種規(guī)格起重機都有三種單速及三種雙速供任意選擇，還可以選用變頻調速。操縱方式有地面手電門自行移動、手電門隨小車移動、手電門固定、無線遙控、司機室固定、司機室隨小車移動、司機室自行移動等七種選擇。大車及小車的供電有電纜小車導電、DVS系統(tǒng)兩種方式。如此多的選擇項，通過不同的組合，可搭配成百上千種起重機，充分滿足用戶不同的需求。這種起重機的另一最大優(yōu)點是輕型化，自重輕、輪壓輕、外形尺寸高度小，可大大降低廠房建筑物的建造成本，同時也可減小起重機的運行功率和運行成本。與通用產品相比較，起重量為10t，跨度22.5m，通用雙梁橋式起重機自重是24t，起重機軌面以上高度1876

30、mm，起重機寬度5980mm; 德馬格起重機的自重只有8.7t，重量輕了176%，起重機軌面以上高度為920mm，降低了104%，起重機寬度為2980mm，外形尺寸減少了100%。(4) 自動化和智能化起重機的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動與控制的改進。將機械技術和電子技術相結合，將先進的計算機技術、微電子技術、電力電子技術、光纜技術、液壓技術、模糊控制技術應用到機械的驅動和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)起重機的自動化和智能化。大型高效起重機的新一代電氣控制裝置已發(fā)展為全電子數(shù)字化控制系統(tǒng)。主要由全數(shù)字化控制驅動裝置、可編程序控制器、故障診斷及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)字化操縱給定檢測等設備組成。變壓變頻調速、

31、射頻數(shù)據(jù)通訊、故障自診監(jiān)控、吊具防搖的模糊控制、激光查找起吊物重心、近場感應防碰撞技術、現(xiàn)場總線、載波通訊及控制、無接觸供電及三維條形碼技術等將廣泛得到應用。使起重機具有更高的柔性，以適合多批次少批量的柔性生產模式，提高單機綜合自動化水平。重點開發(fā)以微處理機為核心的高性能電氣傳動裝置，使起重機具有優(yōu)良的調速和靜動特性，可進行操作的自動控制、自動顯示與記錄，起重機運行的自動保護與自動檢測，特殊場合的遠距離遙控等，以適應自動化生產的需要。(5)成套化和系統(tǒng)化在起重機單機自動化的基礎上，通過計算機把各種起重運輸機械組成一個物料搬運集成系統(tǒng)，通過中央控制室的控制，與生產設備有機結合，與生產系統(tǒng)協(xié)調配合

32、。這類起重機自動化程度高，具有信息處理功能，可將傳感器檢測出來的各種信息實施存儲、運算、邏輯判斷、變換等處理加工，進而向執(zhí)行機構發(fā)出控制指令。這類起重機還具有較好的信息輸入、輸出接口，實現(xiàn)信息全部、準確、可靠地在整個物料搬運集成系統(tǒng)中的傳輸。起重機通過系統(tǒng)集成，能形成不同機種的最佳匹配和組合，取長補短，發(fā)揮最佳效用。目前重點發(fā)展的有工廠生產搬運自動化系統(tǒng)，柔性加工制造系統(tǒng)，商業(yè)貨物配送集散系統(tǒng)，集裝箱裝卸搬運系統(tǒng)，交通運輸和郵電部門行包貨物的自動分揀與搬運系統(tǒng)等。 (6）新型化和實用化結構方面采用薄壁型材和異形鋼、減少結構的拼接焊縫，提高抗疲勞性能。采用各種高強度低合金鋼新材料，提高承載能力，

33、改善受力條件，減輕自重和增加外形美觀。橋式起重機的橋架結構型式大多采用箱形四梁結構，主梁與端梁采用高強度螺栓聯(lián)接，便于運輸與安裝。在機構方面進一步開發(fā)新型傳動零部件，簡化機構。“三合一”運行機構是當今世界輕、中級起重機運行機構的主流，將電動機、減速器和制動器合為一體，具有結構緊湊、輕巧美觀、拆裝方便、調整簡單、運行平穩(wěn)、配套范圍大等優(yōu)點，國外已廣泛應用到各種起重機運行機構上。為使中小噸位的起重小車結構盡量簡化，同時降低起重機的尺寸高度，減小輪壓，國外已大量采用電動葫蘆作為起升機構。為了減輕自重，提高承載能力，改善加工制造條件，增加產品成品率，零部件盡量采用以焊代鑄，如減速器殼體、卷簡、滑輪等都

34、用焊接結構。減速器齒輪都采用硬齒面，以減輕自重、減小體積、提高承載能力、增加使用壽命。液壓推桿盤式制動器的應用范圍也越來越大。此外，各機構采用的電動機都向高轉速發(fā)展，從而減小電機基座號，減輕重量與減小外形尺寸，并可配用制動力矩小的制動器。在電控方面開發(fā)性能好、成本低、可靠性高的調速系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，發(fā)展半自動和全自動操縱。采用機電儀液一體化技術，提高使用性能和可靠性，增加起重機的功能。今后會更加注重起重機的安全性，研制新型安全保護裝置。重視司機的工作條件，應用人體工程學設計司機室，降低司機的勞動強度。德國近年為解決起重機吊鉤的防擺控制，開發(fā)了模糊邏輯電路的控制技術，用神經信息和模糊技術來尋找開始

35、加速的最佳時刻，將有經驗司機防擺實際操作的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，實現(xiàn)最優(yōu)控制。模糊控制方式能確定實施自動工作的控制指令，將人們主觀上的模糊量通過模糊集合進行數(shù)字化定量，再利用計算機實現(xiàn)像熟練司機一樣的自如操作，取得了更高的效率和安全性。2 工作機構的設計2.1 鋼絲繩的選擇鋼絲繩的種類鋼絲繩又叫鋼索，是用優(yōu)質高強度碳素鋼絲制成的。鋼絲繩拉力強度高，耐磨損，是起重工作中最常用的繩索之一。它的種類有很多：（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，股內的鋼絲愈細愈多，加上中間有個柔軟的芯子，撓曲性也就愈好。這種鋼絲繩

36、可以通過直徑較小的滑輪或卷筒工作。在其重機械中，以六股和八股的鋼絲繩應用較多。（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：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

37、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為同向捻，不一致的稱為交互捻。相鄰兩股鋼絲的捻向相反，則稱為混合捻。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一定角度，使鋼絲繩在受力后具有一個反向回捻的趨勢，吊重物時會使重物旋轉。其次，同向捻鋼絲繩還易于扭結、糾纏，給工作帶來不便，故一般只用于拖拉繩和牽引裝置上，不宜用于起重機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，故多用于起重機和滑輪組上的吊裝工作。綜上所述，此例決定采用纖維芯的

38、交互捻鋼絲繩。鋼絲繩的型號國產標準鋼絲繩品種型號較多，按抗拉強度分為140公斤/、155公斤/、170公斤/、185公斤/、200公斤/五個等級。標記示范為：鋼絲繩的直徑選擇根據(jù)經驗公式： 式中 單根鋼絲繩的最大工作拉力，N；鋼絲繩的破斷拉力總和，N；鋼絲繩安全系數(shù)。已知G=750公斤，圖2.1為吊重時滑輪組的受力情況，G將由兩根鋼絲繩分擔，因此得到式中 滑輪組的效率（因摩擦力所產生的損失），一般為94%，即=0.94則也就是說，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=5圖2.1滑輪組受力情況2.2卷筒和滑輪的選擇卷筒在吊車中起到省力的作用。在此簡易吊車中，運用了一組

39、簡單的滑輪組裝置：一個定滑輪和一個動滑輪。動滑輪可以省一半的力，而定滑輪可以改變力的方向。而當他們同時使用時，既可以省力，又可以改變力的方向。人民經過長期的實踐，對于卷筒和滑輪直徑的計算，現(xiàn)已總結成了經驗公式：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型決定的系數(shù)?，F(xiàn)已知d=6.2毫米，由冶金工業(yè)出版社出版的機械零件設計手冊第二版中冊表24-7查得，屬于輕級的，取e=16，則取滑輪的直徑?？紤]到提升速度和傳動比的要求，取卷筒的直徑為。3 傳動裝置的設計和計算手動絞車是以人力做動力，但對于起重量大的起重機械，人的力量是有

40、限的，且效率很低，于是就出現(xiàn)了機動絞車，它的動力一般是電動機。要設計這種機動絞車，就要知道工作機構在提升最大重量時所需要的功率，并由此選擇電動機，設計傳動裝置。3.1計算卷筒的功率=PV式中 P卷筒鋼絲繩的拉力，此例為=3910N； 卷筒鋼絲繩的線速度，此例為吊鉤運動速度的2倍=046米/秒。則 =39100.46KW=1.8KW3.2計算卷筒的轉速根據(jù)卷筒的速度為，得到卷筒的轉速為：式中 卷筒的計算直徑是指按鋼絲繩橫截面中心量得的直徑，單位：毫米 此例為則 3.3 電動機的選擇3.3.1 電動機類型的選擇電動機是已經系列化了的標準產品。在設計中，主要根據(jù)所需電動機的輸出功率、工作條件及經濟要

41、求，從產品目錄中選擇其類型、結構形式、容量（功率）和轉速、并確定其型號。因為三相交流異步電動機（特別是鼠籠式感應電動機）具有結構簡單，工作可靠，價格便宜和維護方便等優(yōu)點，所以應用廣泛。尤其在中小功率，無須調速而又長期帶動穩(wěn)定或變動載荷的設備中用得較多。在選擇電動機的類型時，主要考慮的是：靜載荷或慣性載荷的大小，工作機械長期連續(xù)工作還是重復短時工作，工作環(huán)境是否多灰塵或水土飛濺等方面。對于一般用途，無特殊要求的工作機械（如機床，鼓風機，水泵等）通常選用J2或JO2型電動機。對于灰塵較多或水土飛濺的地方（如磨粉機，碾米機，農用機械，礦山機械等）則必須選用JO2型封閉自冷式電動機。對于起動載荷或慣性

42、載荷較大的機械（如連續(xù)運輸機械，壓縮機，錘擊機，柱塞式泵等），則宜選用JO3或JO2型電動機。對于各種型式的起重機，牽引機和冶金機械設備等，必須選用JZ，JZR型起重及冶金用三相異步電動機。3.3.2 電動機轉速的選擇同一功率的異步電動機有每分鐘轉速為3000，1500，1000，750的幾種。當工作機械（如鼓風機，壓縮機等）轉速較高時，一般選用同步轉速為3000轉/分的電動機較為經濟。如果工作機械的轉速太低（即傳動裝置的總傳動比太大），將導致傳動裝置機構復雜，價格較高，所以需要全面考慮。在一般機械中1500和1000轉/分的電動機用得最多。它們適應性大，供應普遍。同步轉速為750轉/分的電動

43、機，只有要求低轉速，在功率較大，起動次數(shù)頻繁等情況下才使用。3.3.3 電動機功率的選擇從類型來講，此例宜選用JZ型三相異步電動機，因為這類電動機具有較高的機械強度及過載能力，能承受經常的機械沖擊及振動，轉動慣量小，過載能力大，適用于經?？焖倨饎蛹皺C械制動的場合；從轉速來講，為了使傳動裝置不至于太復雜，電動機的轉速不宜太高；從功率來講，若考慮機械傳動的總效率在左右，則所需要電動機的功率為。根據(jù)以上分析，查機械設計手冊知，選擇JZ-11-6型電動機，其額定功率=2.2千瓦，滿載轉速=837轉/分。據(jù)以上選擇所得的電動機型號查得相應的機座型號，從而可得相關的安裝尺寸和電動機的尺寸參數(shù)，電動機選用B

44、3式的機座，型號為JZ-11-6，相關尺寸參數(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計算總傳動比圖3.1 電動機的安裝及外形尺寸3.5確定傳動方案，畫出傳動示意圖為了獲得的降速比，可以采用標準的兩級圓柱齒輪減速器，按冶金工業(yè)出版社出版的機械零件設計手冊第二版中冊表17-25查得，比較接近的只有名義傳動比為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。其標記為：畫出傳動示意圖得到第一個傳動方案，由于減速器的實際傳動比

45、為20.17，比要求的偏大，但又找不到其它更合適的減速器，因此決定自行設計一個傳動裝置的方案，由帶傳動和開式齒輪傳動組成，其傳動示意圖如圖3.2所示。3.6分配傳動比根據(jù)冶金工業(yè)出版社出版的機械設計自學入門表19-2推薦的各類傳動機構單級傳動比的范圍，可將總傳動比=19.6分配為=4，=4.9或=3.4，=5.76，使齒輪的傳動比稍大于帶輪的傳動比，這樣可經濟一些。一對嚙合齒輪的傳動比最好不是整數(shù)，這樣有利齒輪均勻磨損。同時考慮到要增加小帶輪的包角，最后決定采用第二組傳動比。圖3.2 傳動示意圖3.7計算效率、驗算電動機的功率推薦的各類傳動機構效率和其它資料，可以得到：=0.96 ，=0.94

46、，0.99則 =因此這說明前面所選的電動機的功率是足夠的。3.8 計算各軸的轉速、功率和轉矩已知=2.2千瓦、=837轉/分， =3.4，=5.76，=0.96，=0.94，=0.99，則各軸的轉速為：電動機軸轉速小齒輪軸轉速卷筒軸轉速各軸的功率為：電動機軸功率小齒輪軸功率卷筒軸功率比卷筒實際所需要的功率=1.8千瓦要大一些，因此能保證正常工作。各軸的轉矩為：吊車在起重時，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生的轉矩為：方向為順時針。但是吊車要提升重物，卷筒應該逆時針轉動才行。因此必須使小齒輪給大齒輪施加一個作用力F，使大齒輪產生逆時針方向的轉矩，并且還要使大于，才能提升起

47、重物。而這個F力是由電動機的額定功率=2.2千瓦傳遞來的，即電動機軸轉矩小齒輪軸轉矩 卷筒軸轉矩計算結果表明，大于，能夠使卷筒得到逆時針方向的轉動，達到提升起重物的目的。現(xiàn)將以上計算所得數(shù)值列于下表，以備后面進行結構設計和計算時使用。圖3.3 卷筒的受力分析表3.1 傳動系統(tǒng)設計數(shù)據(jù)表電動機軸小齒輪軸卷筒軸傳 動 比 3.45.76轉速n,轉/分837246.242.7功率N，千瓦2.22轉矩，J25.181.93439.23.9 制動器的選擇此吊車是靠電動機的正反轉來實現(xiàn)提升和卸下重物的?？紤]到工作中的必要停止，應設有一個制動裝置（包括制動器及其附件）。制動裝置是用來對運動著的軸產生阻力矩，

48、并使軸很快地減速或停止轉動的裝置。制動器的選擇是根據(jù)吊車提升最大重物時的制動力矩要大于軸上的最大轉矩的原則進行的。即式中 制動安全系數(shù)，見表3.2。此例屬于輕級工作類型，取=1.5； 被制動軸的最大轉矩，J,表3.2 制動安全系數(shù)工 作 類 型K制輕 級1.5中 級1.75重 級2特 重 級2.5那么被制動的軸要選哪一根好呢？本例中有三根軸，可有三個不同的方案。它們的優(yōu)缺點比較，見表3.3通過表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的軸，此軸的轉矩表3.1可以知道，其制動力矩為：按冶金工業(yè)出版社出版的機械零件設計手冊第二版中冊表24-44查得，可選用電磁閘瓦制動器JWZ

49、200。其產生的制動力矩，當負荷持續(xù)率為JC=25%時，為=156.8J，正好大于122.9J，完全能夠達到制動的目的。這個制動器的標記為：JWZ-200制動器ZB112-62。3.10 傳動機構的設計和計算3.10.1 帶傳動已知帶所傳遞的名義功率=2.2千瓦，參考冶金工業(yè)出版社出版的機械設計自學入門表7-4，其具體計算步驟如下：選取工作情況系數(shù)=1.3，則計算功率為：根據(jù)=2.86千瓦和=837轉/分，查得為A型膠帶；參考冶金工業(yè)出版社出版的機械設計自學入門表7-3和7-6，選取小帶輪直徑為=125毫米；大帶輪直徑，符合標準值；驗算帶速度為，故合用；表3.3 方案比較序 號方 案優(yōu) 缺 點

50、1電動機轉速高，轉矩小，制動力矩也小，可選用小型電磁閘瓦制動器，制動輪能和小帶輪做成一體，但缺點是電動機軸懸重較大，更主要的是制動輪表面線速度較高，在制動過程中發(fā)熱嚴重，會降低制動輪帶面的摩擦系數(shù)，影響制動輪的壽命。2 卷筒軸轉速低，轉矩大，制動力矩也大，高達M制1.544846726公斤厘米，要選用較大的電磁閘瓦制動器，所需的制動輪直徑（400毫米）和寬度（190毫米）也都較大，裝配時受到相鄰兩軸空間位置的限制，結構上可能無法實現(xiàn)。3 小齒輪軸轉速介于上面兩者之間，位置也足夠，且布置均勻，結構緊湊。初定中心距從結構上考慮，取=800毫米；三角膠帶計算長度為 =1600+863.5+28.13

51、=2491.63毫米選取A型帶相近的計算長度=2533毫米，其內周長=2500毫米；實際中心距應為：驗算小帶輪包角 大于，故合用計算三角膠帶根數(shù)z.,當=5.48米/秒，A型膠帶小帶輪直徑=125毫米時，查得單根膠帶所能傳遞的功率=0.95千瓦；當= 時，查得；再查得從而得到取=3根齒輪傳動首先確定齒數(shù)。已知=5.7，初選22，則誤差0.35%，小于4%是允許的。再確定模數(shù)。已知=22，=246.2轉/分，=2.1千瓦，若大，小齒輪選用材料為45號鋼，調質處理。查冶金工業(yè)出版社出版的機械設計自學入門表8-7得當=22時，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力，取開式齒輪

52、傳動齒寬系數(shù)、載荷系數(shù)K=1.4，計算模數(shù)為：而按冶金工業(yè)出版社出版的機械設計自學入門圖8-24查得m=3.25毫米，為安全起見，決定取標準模數(shù)為m=3.5毫米。計算齒輪的幾何尺寸如下：小齒輪分度圓直徑大齒輪分度圓直徑小齒輪齒頂圓直徑大齒輪齒頂圓直徑小齒輪齒根圓直徑大齒輪齒根圓直徑中心距 大、小齒輪齒寬 B3.11 畫出總體結構方案圖總體結構方案圖如圖3.4所示圖3.4 總體結構方案圖4 結構設計4.1初算各軸的最小直徑軸是組成機器的主要零件之一。一切作回轉運動的傳動零件（例如齒輪、蝸輪等），都必須安裝在軸上才能進行運動及動力傳遞。因此軸的主要功用是支承回轉零件及傳遞運動和動力。小齒輪軸的直徑

53、：該軸選用材料為45號鋼，調質處理。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。卷筒軸的直徑：該軸選用材料為45號鋼，調質處理，取A=12。則取標準直徑為=45毫米。4.2帶輪的結構已知選用A型膠帶，查冶金工業(yè)出版社出版的機械設計自學入門中表7-10計算得：=3.5毫米 =7.5毫米 =12毫米 毫米 =12.5毫米 = =14毫米；輪槽數(shù)=3;輪寬B 毫米；外徑=毫米；孔徑d等于電動機軸直徑，查得JZ-11-6型電動機軸直徑=35毫米；帶輪材料選為HT20-40灰鑄鐵；帶輪結構型式查得為實心輪。當大帶輪計算直徑=425毫米時， ， ， ,z,B等，都和小帶輪一樣；外

54、徑毫米；孔徑d等于和它裝配的軸頭直徑，由前面計算得。應為28毫米，因帶輪較大，而孔徑較小，結構上不相稱，故取=38毫米；大帶輪材料也選HT20-40灰鑄鐵；大帶輪結構型式查得為四橢圓輪輻；輪緣內徑毫米；輪轂外徑毫米；輪轂寬度毫米；對于四橢圓輪輻的帶輪，毫米式中 膠帶所傳遞的功率，此例=2.1千瓦； 帶輪的轉速，此例=246.2轉/分。 代入上式得到：毫米；然后計算得到：4.3齒輪的結構小齒輪，由于160毫米，做成實心結構，材料用45號鋼，正火處理。大齒輪，由于160毫米500毫米，做成腹板式結構，材料用45號鋼，正火處理。輪緣內徑齒輪孔徑d等于與其相配的軸徑，由軸的結構設計決定，現(xiàn)確定=55毫米；輪緣外徑輪緣寬度輻板厚度輻板上的孔數(shù)由齒輪的結構尺寸決定?？紤]到大齒輪要和卷筒卷體組裝，不能按一般的經驗公式計算，只好初步確定孔數(shù)為八個，孔徑孔的圓周定位尺寸至少要大于卷筒擋板的直徑，故確定為355毫米。4.4卷筒的結構通常采用圓柱形卷筒