5T橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）誠(chéng) 信 承 諾本人承諾所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）及取得的成果是在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成，引用他人成果的部分均已列出參考文獻(xiàn)。如論文涉及任何知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛，本人將承擔(dān)一切責(zé)任。 學(xué)生簽名： 日 期：5T橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)摘 要橋式起重機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)中的慣用基礎(chǔ)器械，它可以利用大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)在車間內(nèi)任意允許位置調(diào)配零件，這可以大大縮減人力物力，而且效果明顯。日常生活中在車間內(nèi)搬運(yùn)大型零件或重型裝置，橋式起重機(jī)是必不可少的。橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)作用是控制小車在主梁上正反向的停動(dòng)，它與起升機(jī)構(gòu)一起安裝在小車架上，組成部件有減速器、電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、主動(dòng)輪組、從動(dòng)輪組、傳動(dòng)軸等。本文設(shè)計(jì)的橋式起重機(jī)為室內(nèi)使用，配備在需要頻繁搬運(yùn)重型零件的車間內(nèi)，自然條件對(duì)它的工作影響相對(duì)較小。5T橋式起重機(jī)在行業(yè)內(nèi)屬于中小型器械，起重機(jī)的載荷不高，在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)部件的選擇范圍相對(duì)較寬。關(guān)鍵詞：小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)；橋式起重機(jī)；小車架；減速器Design of the 5T Bridge Type Hoist Crane Car Movement OrganizationAbstractBridge crane is commonly used in industrial production as a based instrument, it can use the cart running institutions and car running mechanism deploy any parts ahywhere in the limited workshop to reduce manpower greatly, and the effect is obvious. Bridge crane is necessary to handling large or heavy equipment parts inside the workshop in our life.That is control of the car to move forward and reverse on the bridge girder. Bridge type hoist crane Car movement organization mounted on the small frame with the lifting organization. And it is consisted of reducer, motor, brake, the driving wheel group, the driven wheel group, the transmission shaft and so on. In this paper, the bridge crane is designed for using indoor, and it would be located in the workshop equipped with the need to carry the heavy parts frequently, because of that the natural condition has an relatively small influence on its work. 5T type bridge crane is belong to the small and medium-sized equipment in the industry, crane load is not so high, that the range of the selection of parts is relatively wide in this design.Keywords：Car Movement Organization; Bridge Type Hoist; Small Frame; Reducer目 錄摘 要IAbstractII第一章 引 言11.1 起重機(jī)的定義11.2 起重機(jī)的工作原理11.2.1 驅(qū)動(dòng)裝置1機(jī)構(gòu)組成21.2.3 起升取物裝置21.3 國(guó)內(nèi)外起重機(jī)發(fā)展?fàn)顩r2第二章 橋式起重機(jī)的介紹3組成和特點(diǎn)32.2 橋式起重機(jī)的分類32.2.1 通用橋式起重機(jī)32.2.2 專用橋式起重機(jī)32.2.3 電動(dòng)葫蘆型橋式起重機(jī)4小車42.3.1 起升機(jī)構(gòu)52.3.2 小車架5小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)52.3.4 安全裝置62.4 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中的內(nèi)容7主要參數(shù)7結(jié)構(gòu)特點(diǎn)8第三章 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)及小車架9小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析9確定傳動(dòng)方案93.3 橋式起重機(jī)小車架分析113.3.1 小車架的形式113.3.2 小車架的結(jié)構(gòu)123.4 小車架的方案選用13第四章 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算154.1 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算154.1.1 確定傳動(dòng)方案154.1.2 車輪及其軌道的選擇154.1.3 計(jì)算運(yùn)行阻力164.1.4 電動(dòng)機(jī)的選擇16電機(jī)發(fā)熱條件的驗(yàn)算17減速器的選擇17運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率的驗(yàn)算17起動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算17減速器功率的校核18車輪起動(dòng)不打滑條件的驗(yàn)算194.1.11 制動(dòng)器的選擇194.1.12 高速軸聯(lián)軸器以及制動(dòng)輪的選用204.1.13 低速軸聯(lián)軸器的選擇20低速浮動(dòng)軸的強(qiáng)度驗(yàn)算21第五章 小車架的計(jì)算235.1 計(jì)算參數(shù)235.2 求支點(diǎn)反力265.3 求彎曲力矩和扭轉(zhuǎn)力矩265.3.1 對(duì)斷面265.3.2 梁（減速機(jī)梁）275.3.3 梁（中間梁）29第六章 結(jié)束語(yǔ)31致 謝32參考文獻(xiàn)33第一章 引 言起重機(jī)行業(yè)的迅猛發(fā)展已經(jīng)將起重機(jī)設(shè)計(jì)的發(fā)展要求提高到了一個(gè)更高層次，當(dāng)今市場(chǎng)企業(yè)用以提升自身競(jìng)爭(zhēng)力的途徑主要就是創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法?！皞鹘y(tǒng)的設(shè)計(jì)理念和方法已經(jīng)不能與現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)相適應(yīng)，這對(duì)于行業(yè)的直接影響就在于設(shè)計(jì)的模式轉(zhuǎn)變，要充分考慮到客戶的使用性能，機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和布局要充分滿足人機(jī)關(guān)系，讓產(chǎn)品可以在安全、舒適、高效的環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行。1-2”這對(duì)于初步涉足行業(yè)設(shè)計(jì)的年輕設(shè)計(jì)者而言所要補(bǔ)充和提升的技能就是在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上將現(xiàn)代化的知識(shí)合理的滲透到設(shè)計(jì)過(guò)程中來(lái)，要用創(chuàng)新的思維和觀點(diǎn)來(lái)面對(duì)日新月異的市場(chǎng)變化和發(fā)展。橋式起重機(jī)是以主梁架與車間兩側(cè)端梁軌道上進(jìn)行允許范圍內(nèi)起吊、搬運(yùn)重物的機(jī)械設(shè)備。主梁以打車運(yùn)行機(jī)構(gòu)沿設(shè)于車間兩側(cè)高架上的軌道實(shí)現(xiàn)縱向運(yùn)動(dòng)，這樣的布置可以使對(duì)于車間空間范圍最大化的利用，在任何位置進(jìn)行重物調(diào)度不受地面設(shè)備的影響。這已經(jīng)是行業(yè)內(nèi)使用數(shù)量最多而且使用范圍最廣的一種起重機(jī)械。小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)作為起重機(jī)上的重要機(jī)構(gòu)，對(duì)其進(jìn)行研究，改進(jìn)其結(jié)構(gòu)使其更加合理，使用更加方便，成本更加低廉，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本次設(shè)計(jì)的橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組成部件主要有運(yùn)行驅(qū)動(dòng)裝置、運(yùn)行支承裝置以及一些相應(yīng)的控制設(shè)備。“傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)大多采用集中驅(qū)動(dòng)方式，但這種驅(qū)動(dòng)方式在惡劣的環(huán)境下也有其弊端就是受零件數(shù)量和型號(hào)選擇的影響容易出現(xiàn)沖擊噪聲，從而產(chǎn)生磨損縮減使用壽命。因此，一些級(jí)別要求較高的大型設(shè)備大多采用分別驅(qū)動(dòng)方式，這樣不僅減少了零部件的數(shù)量，而且通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)布置的改進(jìn)也避免了很多毛病的出現(xiàn)。3”對(duì)于本次設(shè)計(jì)，由于是室內(nèi)使用且載荷較小，為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、節(jié)約成本，任然沿用傳統(tǒng)集中布置方式。 起重機(jī)的定義“起重機(jī)(Crane)是一種能在一定范圍內(nèi)垂直起升和水平移動(dòng)物品的機(jī)械，具有動(dòng)作間歇性和作業(yè)循環(huán)性的貨物搬運(yùn)機(jī)械。其工作循環(huán)大概可以分為一下幾個(gè)部分：取物裝置提起貨物；縱向或橫向水平移動(dòng)到所需地點(diǎn)發(fā)下貨物；返回原位進(jìn)入下一循環(huán)。4”1.2 起重機(jī)的工作原理“起重機(jī)械5”的主要用途和使命就是起重，這也決定了起升機(jī)構(gòu)在整個(gè)起重機(jī)中的核心地位，任何形式的起重機(jī)的選擇與設(shè)計(jì)都必須包含起升機(jī)構(gòu)，而為了拓寬起重機(jī)的多方面使用性并增大工作環(huán)境的許用范圍，在傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上再設(shè)計(jì)出其他機(jī)構(gòu)與起升機(jī)構(gòu)配合運(yùn)行。 驅(qū)動(dòng)裝置“驅(qū)動(dòng)裝置6”的作用就是為整個(gè)工作機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力來(lái)源以便能夠按照制定要求實(shí)現(xiàn)運(yùn)行。行業(yè)內(nèi)常見的驅(qū)動(dòng)裝置主要分為電力驅(qū)動(dòng)和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)等。由于電能的清潔性和經(jīng)濟(jì)性，在實(shí)際生產(chǎn)制造過(guò)程中大多選用電力驅(qū)動(dòng)，幾乎所有在小范圍內(nèi)運(yùn)行的有軌起重機(jī)、升降機(jī)、電梯等都采用這種驅(qū)動(dòng)。而對(duì)于像汽車起重機(jī)或履帶起重機(jī)這種流動(dòng)式起重機(jī)而言大多采用內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)。機(jī)構(gòu)組成機(jī)構(gòu)主要包括：運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)。其中運(yùn)行機(jī)構(gòu)就是通過(guò)大車和小車分別帶動(dòng)主梁和小車運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)水平搬運(yùn)物料；起升機(jī)構(gòu)就是負(fù)責(zé)垂直起降貨物，將其升至一個(gè)合適位置方便平移；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)就是通過(guò)機(jī)構(gòu)間的運(yùn)動(dòng)組合來(lái)搬運(yùn)貨物；変幅機(jī)構(gòu)主要應(yīng)用在門座式起重機(jī)中通過(guò)控制臂架的角度和長(zhǎng)短來(lái)控制作業(yè)幅度。1. 起升取物裝置“取物裝置7”是根據(jù)起重機(jī)使用需求選擇使用吊鉤、抓斗、夾板、吸盤等形式，將貨物按生產(chǎn)需要進(jìn)行搬移或篩選分離的裝置。取物裝置選擇的正確與否直接影響到工作效率的高低。 國(guó)內(nèi)外起重機(jī)發(fā)展?fàn)顩r“根據(jù)所查資料，國(guó)內(nèi)外起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)歸納如下4個(gè)部分: 8-11”1.大型化現(xiàn)今社會(huì),工業(yè)生產(chǎn)工程的不斷擴(kuò)大對(duì)大型起重機(jī)的迫切需求已經(jīng)使目前現(xiàn)有的起重機(jī)規(guī)格不能滿足，為此，新世紀(jì)的起重機(jī)設(shè)計(jì)項(xiàng)目也正在向大型化發(fā)展，縱觀整個(gè)國(guó)際環(huán)境在這方面的研究相對(duì)領(lǐng)先的還屬德國(guó)。2.高新材料及工藝新材料的使用，大幅提高了鋼材質(zhì)量。在機(jī)構(gòu)使用等級(jí)不變的情況下提高許用應(yīng)力的設(shè)定，這樣可以在一定程度上降低機(jī)構(gòu)的重量從而節(jié)省了用料成本。對(duì)于批量生產(chǎn)的設(shè)備零件，使用數(shù)控工藝能提高生產(chǎn)率降低成本。3.設(shè)計(jì)參數(shù)化這幾年,一些國(guó)內(nèi)外起重機(jī)企業(yè)在起重機(jī)設(shè)計(jì)形式上已經(jīng)從單一的CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng))繪圖,發(fā)展到整體設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)參數(shù)化和模塊化。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)重量約29t的起重機(jī),國(guó)外一些制造商可以控制在18t左右。4.整合設(shè)計(jì)21世紀(jì)以來(lái)，起重機(jī)設(shè)計(jì)行業(yè)內(nèi)的設(shè)計(jì)概念有了翻天覆地的變化，多軸式的設(shè)計(jì)方案打破了傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì),采用液壓傳動(dòng)使得整體結(jié)構(gòu)更為緊湊。綜上所述國(guó)內(nèi)外在起重機(jī)設(shè)計(jì)理念方面的發(fā)展已經(jīng)日趨成熟,多種快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開發(fā)也逐步可以實(shí)現(xiàn)推廣。而對(duì)于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)繁瑣，我們現(xiàn)在要做的是將設(shè)計(jì)過(guò)程數(shù)字化、參數(shù)化、程序化大大降低設(shè)計(jì)周期。第二章 橋式起重機(jī)的介紹組成和特點(diǎn)橋式起重機(jī)就是主梁兩端通過(guò)運(yùn)行裝置像平板橋一樣直接支撐在高架軌道上的起重機(jī)。其一般由橋架（主梁）、起重小車、司機(jī)室、電氣設(shè)備等幾大部分組成。12”其特點(diǎn)就是可以充分利用主梁下方車間空間，避開底面障礙物搬運(yùn)移動(dòng)重型貨物或零部件。 橋式起重機(jī)的分類.1 通用橋式起重機(jī)通用型橋式起重機(jī)就是在普通環(huán)境中工作的一般用途的橋式起重機(jī)。根據(jù)其取物裝置的不同大致可以如下進(jìn)行分類：1.電磁橋式起重機(jī) 取物裝置上掛1個(gè)直流起重電磁鐵，用來(lái)吸引與吊運(yùn)磁性黑金屬及相關(guān)產(chǎn)品。主要應(yīng)用于垃圾回收站等需要將較為繁雜的含磁性物質(zhì)的貨物進(jìn)行分類的場(chǎng)合。2.吊鉤橋式起重機(jī)此種橋式起重機(jī)的取物裝置直接就是金屬吊鉤，根據(jù)不同噸位的起重機(jī)選擇不同規(guī)格的吊鉤，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單直接用于貨物的搬運(yùn)，一般安裝于生產(chǎn)車間內(nèi)或有高架軌的露天場(chǎng)合。10t以下的一般只設(shè)1個(gè)起升機(jī)構(gòu)；16t以上的則可以用主、副兩個(gè)起升機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)不同起重量的起升要求。3.抓斗橋式起重機(jī)取物裝置為抓斗，以鋼絲繩連接實(shí)現(xiàn)抓斗的開閉與起升。主要用于碼頭等有大量散貨需要裝卸搬運(yùn)的場(chǎng)合。以上介紹的是三種最基本的形式，另外可以根據(jù)起重機(jī)的多用性派生出兩用、三用和雙小車三種形式的橋式起重機(jī)。.2 專用橋式起重機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中為了滿足特殊環(huán)境的工作需求，需要在通用型橋式起重機(jī)的基礎(chǔ)上結(jié)合具體情況加以改善設(shè)計(jì)從而確保起重機(jī)工作的安全性與穩(wěn)定性。一下分別介紹三種專用橋式起重機(jī)。1.絕緣吊鉤橋式起重機(jī) 此結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)主要是為了避免起重機(jī)運(yùn)行過(guò)程中帶電設(shè)備的電流可能經(jīng)過(guò)導(dǎo)電貨物傳到起重機(jī)上從而危及到司機(jī)室內(nèi)的人員安全。這種形式的起重機(jī)一般要求在吊鉤組、小車架和小車輪處設(shè)置3道絕緣裝置增強(qiáng)安全性。2.冶金橋式起重機(jī) 根據(jù)冶金車間的工作需求細(xì)化設(shè)計(jì)取物裝置，尤其在其材料選用方面要著重考慮以適應(yīng)高溫環(huán)境。這類起重機(jī)的起重量普遍很大，有的高達(dá)數(shù)百噸。 3.防爆吊鉤橋式起重機(jī) 此類起重機(jī)所用的整套電氣設(shè)備都必須考慮其防爆性能。大小車車輪要選用不易與軌道間產(chǎn)生摩擦火花的復(fù)合材料制造，避免引發(fā)燃燒或爆炸事故。這類起重機(jī)一般安裝在粉塵量較嚴(yán)重的車間或放有易燃易爆物的場(chǎng)所。.3 電動(dòng)葫蘆型橋式起重機(jī) 這類橋式起重機(jī)是用一個(gè)自行式電動(dòng)葫蘆代替通用橋式起重機(jī)的起重小車來(lái)實(shí)現(xiàn)貨物的起升與平移的。與通用橋式起重機(jī)相比，其運(yùn)行速度較慢、起重量小、工作級(jí)別不高，但比較容易與標(biāo)準(zhǔn)件配套使用、能耗不高、用料量低，對(duì)高架軌的壓力較小，經(jīng)濟(jì)性好，使用方便。圖2.1 橋式起重機(jī)的分類小車橋式起重機(jī)小車又稱行車（圖），它的整體支承裝置是由鋼板焊接而成的小車架，為其提供動(dòng)力的是小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，而負(fù)責(zé)升降貨物的機(jī)構(gòu)則是卷筒起升機(jī)構(gòu)。除此之外，為了維持小車運(yùn)行的平穩(wěn)性和避免發(fā)生沖擊還需設(shè)置一些安全裝置。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)是分開設(shè)計(jì)選擇獨(dú)立部件組成的。在動(dòng)力傳遞方案設(shè)定中，將軸與軸間傳遞的不精確因素用齒輪聯(lián)軸器來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償，這在很大程度上彌補(bǔ)了軸線的偏移，修正了安裝過(guò)程中的一些不確定性誤差。這樣的設(shè)計(jì)方案，使得機(jī)構(gòu)的拆裝與維修便利性得到了很大的改善。此外對(duì)于部件的選擇，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件或行業(yè)成品，這樣不僅可以節(jié)省大量的資金成本，也反而會(huì)提高設(shè)備部件的互換性，使產(chǎn)品在市場(chǎng)更具性價(jià)比。2.3.1 起升機(jī)構(gòu)“起升機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、卷筒、制動(dòng)器、滑輪組及吊鉤裝置等組成。由于這些零件結(jié)構(gòu)和組合方式的差異性，因此有很多種結(jié)構(gòu)形式，但不管哪種形式，均應(yīng)考慮到改善零部件受力情況，減少外形尺寸及自重，工作平穩(wěn)，安全可靠，拆裝維修方便等因素。19”由于本設(shè)計(jì)主要考慮的是運(yùn)行機(jī)構(gòu)，而且起升機(jī)構(gòu)也有同組成員專門設(shè)計(jì)，故此不做詳細(xì)闡述。圖2.2 吊鉤橋式起重機(jī)2.3.2 小車架小車架要承受全部的起升重量以及小車的自重，因此必須要保證它的強(qiáng)度和剛度滿足要求，再次基礎(chǔ)之上還應(yīng)盡力減輕自重以控制輪壓以及主梁的受載?，F(xiàn)代工業(yè)的進(jìn)步使得起重機(jī)小車架大多采用焊接結(jié)構(gòu)完成，用料主要考慮鋼板或角鋼。由于小車的受力大多分布在車輪行走軌道兩側(cè)，小車架的結(jié)構(gòu)也因此而用沿著軌道上方的縱梁和搭在兩縱梁之間的橫梁構(gòu)成一個(gè)剛性的整體，縱梁的兩端與中間段的結(jié)構(gòu)不同，要為安裝車輪的角形軸承箱留出直角懸架。其余空缺面積都用鋼板焊接平整，為簡(jiǎn)化車架的加工，焊接裝配電機(jī)、減速器等的墊板時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量控制在同一平面。.3小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)由減速器、電動(dòng)機(jī)、主從動(dòng)車輪組、聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸等組成。根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)要求以及設(shè)計(jì)的設(shè)備工作環(huán)境要求計(jì)算選擇適當(dāng)?shù)牟考浞挚紤]到彼此之間的裝配關(guān)系，避免相互干涉。機(jī)構(gòu)中各軸的支承均選用用滾動(dòng)軸承，卷筒和車輪安裝在轉(zhuǎn)軸或心軸上。因?yàn)槠鹬匦≤囀呛筝嗱?qū)動(dòng)設(shè)備，從動(dòng)車輪不需要承擔(dān)轉(zhuǎn)矩安裝在心軸上，而主動(dòng)車輪有動(dòng)力輸入則安裝在轉(zhuǎn)軸上，輪軸與減速器輸出軸端用齒式聯(lián)軸器連接。因?yàn)檐囕喗M是焊裝在小車架上的，所以卸下聯(lián)軸器后車輪就可以單獨(dú)拿下。由于小車架總體尺寸有限，因此在機(jī)構(gòu)布置時(shí)可用空間也很有限，為使得結(jié)構(gòu)緊湊可以將制動(dòng)輪與齒輪聯(lián)軸器做成一個(gè)部件，這樣不僅有利于拆裝而且也大大節(jié)省了用料（圖中5）。圖2.3 橋式起重機(jī)小車構(gòu)造圖1-墊板；2-從動(dòng)車輪組；3-主動(dòng)車輪組；4-減速器；5、6-起升及運(yùn)行機(jī)構(gòu)2.3.4 安全裝置起重小車除有運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)和小車架外，還要配備安全保護(hù)裝置。安全裝置主要有重量限制器、限位開關(guān)、欄桿、排障板、撞尺及緩沖器等。1.欄桿欄桿的作用就是在小車安裝和維修過(guò)程中保障人員。一般與小車架的非軌道側(cè)用焊接或螺栓連接的方式進(jìn)行固定，為了不阻礙維修人員的上下進(jìn)出在沿軌道側(cè)一般不設(shè)欄桿。對(duì)于欄桿的材料選擇，業(yè)內(nèi)普遍選用的是角鋼（L50）或鋼管，而且為了保證其功能規(guī)定高度不低于0.8m。2.限位開關(guān)“其作用是限制吊鉤和小車架的極限位置。為了讓吊鉤不會(huì)與小車架相碰，在起升機(jī)構(gòu)卷筒旁邊設(shè)置墜重式限位開關(guān)（圖a）?！爱?dāng)?shù)蹉^組上升到最高點(diǎn)，吊鉤組上的擋板便將墜重抬起，使鋼絲繩松弛，繼而帶動(dòng)杠桿在另一端重塊作用下轉(zhuǎn)動(dòng)30º左右，斷開開關(guān)盒內(nèi)的電路觸點(diǎn)，起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)斷電停止工作，吊鉤組只能下降。圖示意的是將墜重固定在連桿上，吊鉤組上升到極限點(diǎn)撞上連桿使其繞固定鉸點(diǎn)擺動(dòng)抬起固定在其上的墜重，帶動(dòng)開關(guān)動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)斷電停機(jī)。相比較而言上述兩種方案中后一種布置方式使限位開關(guān)在小車架上的位置選擇性更為靈活。19”圖2.4 杠桿式限位開關(guān)3.緩沖器、排障板與擋鐵為了防止限位開關(guān)失靈，在大車橋架軌道的兩個(gè)極端位置，裝有彈簧式緩沖器和擋鐵，用此來(lái)阻止小車前進(jìn)和吸收撞擊時(shí)小車的動(dòng)能。緩沖器安在小車架上（圖2.4 b）其構(gòu)造圖如圖所示。當(dāng)小車運(yùn)行速度不高時(shí)，也可以用木塊和橡膠塊進(jìn)行緩沖。擋鐵裝在橋架主梁的兩端，也有將緩沖器和擋鐵的位置對(duì)調(diào)安裝的。排障板設(shè)在小車架端梁兩端的車輪外側(cè)，用于清除軌道上的障礙物，以確保小車安全穩(wěn)定的運(yùn)行。圖2.5 彈簧式緩沖器 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中的內(nèi)容.1主要參數(shù)這次設(shè)計(jì)的起重機(jī)為5T橋式起重機(jī)，安裝于普通工程廠房?jī)?nèi)，用于車間大型零件和重型器械的搬運(yùn)和調(diào)用?；緮?shù)據(jù)為橋機(jī)跨度：m；額定起重量：5T；起升高度：14m；起升速度：10m/min；小車運(yùn)行速度: 50m/min；大車運(yùn)行速度：60m/min;整機(jī)工作級(jí)別：A5;機(jī)構(gòu)工作級(jí)別：M6。.2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.本設(shè)計(jì)選用雙梁?jiǎn)涡≤嚱Y(jié)構(gòu)，小車上設(shè)有一個(gè)吊鉤起升機(jī)構(gòu)用于吊運(yùn)5t以下物品。2.車輪組采用單點(diǎn)分別潤(rùn)滑，減速器立式安裝，帶油泵潤(rùn)滑。3.小車架由主梁、端梁、欄桿等組成，均用鋼板焊接而成。第三章 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)及小車架3.1小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析“小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)7”是通用橋式起重機(jī)小車的三大組成機(jī)構(gòu)之一，也是起重小車的動(dòng)力源泉。它的工作形式就是驅(qū)動(dòng)起重小車在主梁橋架上做橫向移動(dòng)，帶動(dòng)抓取貨物的取物裝置到達(dá)指定位置。運(yùn)行機(jī)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)就是從動(dòng)力源電動(dòng)機(jī)一直到輸出原件主動(dòng)車輪的一整條傳動(dòng)鏈，為了滿足剛度強(qiáng)度要求所有零部件都采用金屬機(jī)械制造而成。它的組成結(jié)構(gòu)可以如圖3.1所示分類。圖3.1 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖根據(jù)主梁橋架的不同在其上設(shè)置的小車結(jié)構(gòu)也有所差異，因而派生出單雙梁兩種小車形式。本設(shè)計(jì)所采用的方式就是雙梁形式的單小車吊鉤橋式起重機(jī)。為了縮減設(shè)計(jì)周期提高工作效率，在設(shè)計(jì)計(jì)算中可以參考使用同類型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)計(jì)算套路，結(jié)合自身的設(shè)計(jì)參數(shù)要求進(jìn)行相應(yīng)的變動(dòng)改良設(shè)計(jì)，這樣技能減少設(shè)計(jì)工作量而且大大降低設(shè)計(jì)成本。3.2確定傳動(dòng)方案運(yùn)行機(jī)構(gòu)的布置方法主要分為集中布置和分開布置兩種，大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)承擔(dān)的載荷較重而且整體穩(wěn)定性要求也比較高大多采用分開布置方案，而對(duì)于小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)而言其結(jié)構(gòu)相對(duì)集中車輪間的轉(zhuǎn)矩差不是很大，為了力矩傳遞的高效性大多選用集中驅(qū)動(dòng)方案。集中驅(qū)動(dòng)需要選用傳動(dòng)軸來(lái)將減速器的轉(zhuǎn)矩直接傳遞到主動(dòng)車輪組，為了安裝方便電動(dòng)機(jī)通常設(shè)置在小車架上方，這就需要選用立式安裝的減速器來(lái)上下傳遞力矩。為了簡(jiǎn)化整體的設(shè)計(jì)步驟減輕任務(wù)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)件和行業(yè)成品進(jìn)行組裝，這樣既節(jié)約了成本又為后續(xù)使用提高了便利性。整個(gè)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的核心部件就是立式減速器，不僅僅是因?yàn)樗闹亓枯^重更是因?yàn)樵谡麠l傳動(dòng)鏈中的核心地位，根據(jù)減速器的位置設(shè)置于小車輪單側(cè)、車架中間以及與電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)軸整合安裝傳動(dòng)方案可大致分為下述三種形式。（1）減速器位于單邊車輪一邊圖所示的是立式減速器布置在靠近某一側(cè)車輪的方案。這樣的方案是的減速器正好處在某一側(cè)主梁上方，有利于小車的拆裝和維修，直接從主梁上行走就可以。至于它的缺點(diǎn)就是離減速器較遠(yuǎn)的一側(cè)車輪需要用較粗的傳動(dòng)軸來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，而且由于兩側(cè)車輪離減速器距離不等，接受的力矩有一定的偏差會(huì)在行走過(guò)程中產(chǎn)生一些波動(dòng)影響穩(wěn)定性。實(shí)物圖見圖。減速器位于單邊車輪一邊的傳動(dòng)方案圖3.3 實(shí)物圖（2）減速器位于小車架（兩車輪）中間圖3.4所示的是減速器布置在車架中間的傳動(dòng)方案。這種傳動(dòng)方案避免了兩側(cè)車輪離減速器不等距而產(chǎn)生的力矩差的問(wèn)題保證了兩側(cè)車輪均用接受力矩安裝也比較方便，允許有一定的安裝偏差，但由于兩側(cè)都相距一定距離使得機(jī)構(gòu)中要多添加傳動(dòng)軸和聯(lián)軸器來(lái)傳遞力矩，這樣整體機(jī)構(gòu)就會(huì)變得有些笨重，同時(shí)也提高了制造成本。實(shí)體三維模型見圖。圖 減速器在中間的小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖3.5 實(shí)體三維模型（3）“三合一”驅(qū)動(dòng)為了實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的高效性可以將傳動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、制動(dòng)裝置整合成一個(gè)整體，這種新型的整合結(jié)構(gòu)已經(jīng)在行業(yè)內(nèi)有了很好的發(fā)展并且也開始進(jìn)行推廣使用。因?yàn)槿齻€(gè)獨(dú)立部件合為一體使其整體結(jié)構(gòu)變得緊湊，以上的一切優(yōu)化設(shè)計(jì)都在其性能上得到了很好的體現(xiàn)，方便高效、體輕穩(wěn)定，但這一切的高性能都要以其高昂的造價(jià)為前提。因此，為了節(jié)約成本，本設(shè)計(jì)并未選擇此設(shè)計(jì)方案。3.3 橋式起重機(jī)小車架分析3.3.1 小車架的形式“小車架是起重小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)的裝配基礎(chǔ)，是整個(gè)小車的基座骨架。因此在選擇鋼板或成型鋼材焊接時(shí)必須要嚴(yán)格考慮到它的剛度強(qiáng)度要求，而且要在保證性能的基礎(chǔ)上輕量化、便利化。根據(jù)不同時(shí)期的生產(chǎn)力發(fā)展水平小車架的制造型式大致經(jīng)歷了三大階段，即為鑄造、鉚接和焊接。每次的發(fā)展與變換都比前者要優(yōu)化很多，具體介紹如下：1.鑄造型鑄造的小車架將軸承座和減速器的箱殼都鑄成一體。它的整體比較堅(jiān)固耐沖擊，而且由于一次成型使得其上孔與墊塊的位置定位精準(zhǔn)不易發(fā)生偏差。但是由于使用鑄造形式，車架整體會(huì)顯得比較笨重這不僅僅體現(xiàn)在其重量上，在工藝上安排得也比較繁瑣，現(xiàn)在已經(jīng)基本淘汰。2.鉚接型鉚接技術(shù)發(fā)展起來(lái)以后被迅速應(yīng)用到了小車架的設(shè)計(jì)中來(lái)，這不僅大大減輕了小車架的重量而且在用料上也相對(duì)節(jié)省了很多，因而本大量使用以取代鑄造型的小車架。（3）焊接型最近十幾年焊接技術(shù)得到了很好的發(fā)展，這也為小車架的生產(chǎn)提供一個(gè)新的轉(zhuǎn)變方式，焊接的小車架由成型鋼和鋼板焊接而成，其中槽鋼、角鋼和工字鋼應(yīng)用得比較廣泛，為了節(jié)約成本在成型鋼可以滿足條件前提下盡量選用成型鋼。根據(jù)起重機(jī)其重量的不同在焊接材料的選擇上也有很大的差異，起重量相對(duì)較小的的可以直接全部用成型鋼完成，而對(duì)于有一定起重量的起重機(jī)而言則可以適當(dāng)選用一些成型鋼配合使用，起重量很大的起重機(jī)就必須全部用鋼板來(lái)配合完成，在應(yīng)力和扭矩較大的地方多設(shè)置一些筋板對(duì)整體的強(qiáng)度更有利。近年來(lái)，為了減少焊接工作量，在車架中采用一部分鋼板沖壓成型的構(gòu)件來(lái)替代焊接構(gòu)件，使車架的重量減輕，制造更方便。制造小車架所用的型鋼和鋼板一般都用Q-235鋼。在設(shè)計(jì)過(guò)程中不能為了降低車架重量以為選用高強(qiáng)度鋼材，那樣會(huì)對(duì)小車架的剛度產(chǎn)生很大的影響最后直接導(dǎo)致整體工作性能大打折扣 13”3.3.2 小車架的結(jié)構(gòu)小車架的形式一般分為兩根縱梁加兩跟橫梁和兩根縱梁加多根橫梁兩種形式，如圖和圖所示。兩根縱梁沿著軌道方向鋪設(shè)兩端要為主從動(dòng)車輪組的角軸承箱的焊接留有空間，在與之垂直方向則用橫梁連接形成小車架的主要受力剛架。在車架上的所有空缺部分都用鋼板拼接焊平整，但要注意在需要留孔和槽的地方留出充足的空間用以穿鋼絲繩。為便于機(jī)構(gòu)的安裝，車架臺(tái)面上要焊接電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器和軸承座的所有墊板或墊座。同時(shí)為了簡(jiǎn)化墊板加工以及焊接的方便盡可能把這些墊板的加工面布置在同一平面內(nèi)。如果需要局部加強(qiáng)可以在小車架臺(tái)面板的下面焊上一些將強(qiáng)勁。圖3.4 連根橫梁小車架平面布置圖圖3.5 三根橫梁的小車架平面布置圖在小車架縱梁兩端彎曲下蓋板上要焊接墊塊以安裝主從動(dòng)車輪組的角形軸承箱，因此要選用厚度合適的鋼板才能承擔(dān)力矩?！皦|板的四面都要加工，側(cè)面的寬度要與角形軸承箱的凹槽形成配合。在焊接固定的地方要留有足夠的間隙，因?yàn)橐话愦颂幍暮缚p高度要達(dá)到6mm左右才能將墊板與軸承箱凹槽相聯(lián)結(jié)。14”3.4 小車架的方案選用根據(jù)本設(shè)計(jì)的參數(shù)要求選用如圖所示的方案，為將上節(jié)所選用的電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器、車輪組等安裝布置于小車架上，需要在小車架上焊接臺(tái)面和墊塊用于與電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器的地腳螺栓連接固定，現(xiàn)設(shè)計(jì)布置如圖所示。圖3.6 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)裝配圖第四章 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算.1 確定傳動(dòng)方案經(jīng)比較后，確定采用圖所示傳動(dòng)方案，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)所要求的載荷較小，該方案的缺點(diǎn)對(duì)本設(shè)計(jì)的影響小，相反由于去結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸維修方便更有利于生產(chǎn)實(shí)踐。.2 車輪及其軌道的選擇1.車輪、軌道最大輪壓：小車自重取Gxc=4000kg。假設(shè)輪壓均布，則根據(jù)公式：Pmax=14Q+Gxc=145000+4000=2250kg=22500N （4-1）同理可得最小輪壓為：Pmin=14Gxc=14×4000=1000kg=10000N （4-2）根據(jù)“附表1716”，當(dāng)運(yùn)行速度<60m/min，而且QGxc=50004000=1.25>0.9，工作級(jí)別為中級(jí)時(shí)，車輪直徑可以選用Dc=315mm，相應(yīng)的軌道型號(hào)則選用18kg/m（P18），查表得該軌道許用輪壓為。國(guó)標(biāo)GB4628-84規(guī)定，車輪直徑可取的行業(yè)系列有Dc=250、315、400、500、630mm，因此為了節(jié)約成本提高經(jīng)濟(jì)性初選車輪直徑為Dc=315mm。2.驗(yàn)算強(qiáng)度:車輪的接觸強(qiáng)度要按照車輪與軌道的點(diǎn)接觸和線接觸兩種情況進(jìn)行校驗(yàn)。首先要計(jì)算車輪踏面的疲勞載荷：Pc=2Pmax+Pmin3=2×22500+100003=18333.3N （4-3）為保證車輪的耐磨性可以選擇ZG50SiMn作為車輪的材料，查表可得 S=340MPa ，b=640MPa 計(jì)算點(diǎn)接觸局部擠壓強(qiáng)度：Pc=k2R2m3C1C2=0.132×157.520.473×0.94×0.9=26681.598N （4-4）k2點(diǎn)接觸許用應(yīng)力常數(shù)（N/mm2），根據(jù)“表5-216”可知k2=0.132；R曲率半徑，為了保證車輪的強(qiáng)度一般取車輪與軌道曲率半徑中較大的值，車輪曲率半徑為r1=D2=3152，軌道曲率半徑為r2=90（由“附表2215”查得），故取R=3152=157.5；m由rR比值（r為r1、r2中的小值）所確定的系數(shù)，rR=90157.5=0.57，由“表5-516”查得m；Pc>Pc 驗(yàn)算通過(guò)計(jì)算線接觸局部擠壓強(qiáng)度：Pc'=k1DclC1C2=5.6×250×19.4×0.96×0.9=23466.24N （4-5）其中 k1線接觸許用應(yīng)力常數(shù)（N/mm2），由“表5-2可知k1；17” l軌道與車輪之間的有效接觸強(qiáng)度，“附表22，16”可知對(duì)于軌道P18而言，l； C1轉(zhuǎn)動(dòng)速度系數(shù)，“表5-3，17”當(dāng)nc=vD=50×0.315=50.525rpm時(shí)，C1=0.94； C2機(jī)構(gòu)工作級(jí)別系數(shù)，“表5-4，16”當(dāng)工作級(jí)別為M6時(shí)，取C2=1。Pc'>Pc 驗(yàn)算通過(guò)根據(jù)計(jì)算結(jié)果，選定直徑Dc=315mm的單輪緣車輪作為主動(dòng)車輪，標(biāo)記為：車輪DYL-315 GB4628-84；被動(dòng)車輪選用同規(guī)格的雙輪緣車輪。.3 計(jì)算運(yùn)行阻力計(jì)算阻力矩：Mm=（Q+Gxc）（k+d2） （4-6）根據(jù)“附表19，15”可知Dc=350mm的車輪組作用的滾動(dòng)軸承型號(hào)為7518，因此Dc=315mm車輪組的軸承也選用型號(hào)為7518的滾動(dòng)軸承。根據(jù)軸承尺寸可算出軸承內(nèi)外徑平均值d=90+1602=125mm。根據(jù)“表7-1表7-316”可知此型號(hào)軸承滾動(dòng)摩擦系數(shù)為k=0.0003,軸承摩擦系數(shù)為=0.02，附加阻力系數(shù)為=2.0，帶入式（4-6）可知滿載時(shí)運(yùn)行阻力矩為：MmQ=Q=5000+40000.0003+0.02×0.12522=27.9kgm=279N （4-7）運(yùn)行摩擦阻力為：Pm(Q=Q)=Mm(Q=Q)Dc/2=2790.315/2=1771.43N （4-8）空載時(shí)：Mm（Q=0）=Gxck+d2=4000×0.0003+0.02×0.12522=12.4kgm=124Nm （4-9）Pm(Q=0)=Mm(Q=0)Dc/2=1240.315/2=787.3N （4-10）.4 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算靜功率：Nj=Pjvc1000m=1771.431000×60×0.9×1=1.64kw （4-11）其中 Pj=Pm（Q=Q）為滿載時(shí)的靜阻力； 為機(jī)構(gòu)傳動(dòng)總效率； m=1 為電動(dòng)機(jī)選用的臺(tái)數(shù)。初定電機(jī)功率：N=kdNj=1.15×1.64=1.886kw （4-12）其中 kd電動(dòng)機(jī)的功率增大系數(shù)，根據(jù)“表7-616”可知，kd=1.15由“附表3022”選用電動(dòng)機(jī)YZR132M1-6， NekW， n1=908r/min， (GD2)dkgm2；電機(jī)質(zhì)量Gdkg。.5電機(jī)發(fā)熱條件的驗(yàn)算計(jì)算等效功率：Nx=K25Nj=0.75×1.12×1.64=1.3776kW （4-13）其中 K25電機(jī)的工作級(jí)別系數(shù)，查表可知，“JC=25%時(shí)，K25=0.7516”； 由“表6-516”查得tq/tg，查“圖6-623”得。Nx<Ne，所以電機(jī)的發(fā)熱條件驗(yàn)算通過(guò).6減速器的選擇轉(zhuǎn)化車輪旋轉(zhuǎn)速度：nc=vcDc=503.14×0.315=50.55r/min （4-14）機(jī)構(gòu)所需傳動(dòng)比計(jì)算：i0=n1nc=90850.55=17.9 （4-15）由“附表4015”參考選擇ZSC-350-2型立式減速器，具體參數(shù)為：i0'=17.2 ，N中級(jí)=2.2kW ，Nx<N中級(jí)。4.1.7運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率的驗(yàn)算實(shí)際速度：vc'=vci0i0'=50×17.917.2=52.044m/min （4-16）計(jì)算誤差：=vc-vc'vc=50-52.04450×100%=4.0876%<15% 可以通過(guò) （4-17）實(shí)際所需的等效功率：Nx'=Nxvc'vc=1.3776×52.04450=1.4339<Ne ，合格 （4-18）.8起動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算機(jī)構(gòu)起動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式：tq=n138.2（mMq-Mi）mCGD21+（Q+Gxc）Dc2i0'2 （4-19）其中 n1=908r/min；驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)m=1；Mq=1.5Me=1.5×9550Ne（JC25%）n1=1.5×9550×2.2908=34.708Nm （4-20）運(yùn)行過(guò)程中等效到電機(jī)軸上的運(yùn)行靜阻力計(jì)算：滿載計(jì)算：Mj（Q=Q）=MmQ=Qi0'=27917.2×0.9=18.02Nm （4-21）空載計(jì)算：Mj（Q=0）=MmQ=0i0'=12417.2×0.9=8.01Nm （4-22）估算制動(dòng)輪、聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：GD2z+GD2l=0.26kgm2 （4-23）機(jī)構(gòu)總飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：CGD21=CGD2d+GD2z+GD2l=1.15×0.06+0.26=0.368kgm2 （4-24）滿載工礦下的起動(dòng)時(shí)間：tq（Q=Q）=90838.2（1×34.708-18.02）×1×0.368+5000+4000×0.315217.22×0.9=5.3s （4-25）空載工礦下的起動(dòng)時(shí)間：tq（Q=0）=90838.2（1×34.708-8.01）×1×0.368+4000×0.315217.22×0.9=1.6548s （4-26）根據(jù)“表7-616”可知，vc的情況下，tq可以選擇推薦值來(lái)進(jìn)行比較和驗(yàn)算，經(jīng)比較tq(Q=Q)< tq，所以上節(jié)選用的電動(dòng)機(jī)可以滿足快速起動(dòng)的需要。.9減速器功率的校核由于整個(gè)機(jī)構(gòu)在起動(dòng)狀況下所承擔(dān)的轉(zhuǎn)矩最大，其所需的功率在次工況下也達(dá)到峰值，因此用次工況下減速器傳遞的功率來(lái)驗(yàn)算一定可以滿足整體要求：N=Pdvc'1000m'=3335.54×50.891000×60×0.9×1=3.14kW （4-27）其中 計(jì)算載荷Pd=Pj+Pg=Pj+Q+Gxcg×vc'60tqQ=Q =1771.43+（5000+4000）×109.8×52.04460×5.3=3274.433N （4-28） 整個(gè)機(jī)構(gòu)中同一級(jí)別傳動(dòng)的減速器的個(gè)數(shù)m'=1。送上所述，前節(jié)選用的減速器N中級(jí)kW<N，按照理論要求需要更換更大功率的減速器，但只一旦選用大一號(hào)的減速器，整個(gè)機(jī)構(gòu)的中心距將從350增至400，比較之下此變化相差不大，因?yàn)闇p速器在設(shè)計(jì)時(shí)都假定其有一定的過(guò)載能力，所以為了節(jié)約成本簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程就不變更改減速器的選用。.10車輪起動(dòng)不打滑條件的驗(yàn)算在行業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中一般對(duì)于室內(nèi)使用的設(shè)備均不做風(fēng)阻和坡道阻力力矩的驗(yàn)算校核，因此只需要對(duì)其在滿載和空載兩種工況下進(jìn)行驗(yàn)算就足夠了。首先計(jì)算空載狀況下的起動(dòng)：計(jì)算主動(dòng)車輪在接觸點(diǎn)的圓周切向力： TQ=0=Gxcgvc'60tqQ=0+P2k+d2+P1kDc2=40009.8×52.04460×1.6548+2000×0.0003+0.02×0.1252×2+2000×0.00030.3152=257.1224kg=2571.224N （4-29）軌道附著力：Ft(Q=0)=P1f=2000×0.2=400kg=4000N>T(Q=0) ，故不打滑。 （4-30）滿載狀況下，同理求出主動(dòng)車輪在接觸點(diǎn)的圓周切向力： TQ=Q=Q+Gxcgvc'60tqQ=Q+P2k+d2+P1kDc2 =5000+40009.8×52.04460×5.3+4500×0.0003+0.02×0.1252×2+4500×0.00030.3152 =247.44kg=2474.4N （4-31）軌道附著力：Ft(Q=Q)=P1f=4500×0.2=900kg=9000N>T(Q=Q) （4-32）綜上計(jì)算所述，在滿載起動(dòng)的情況下機(jī)構(gòu)任然能夠保持不打滑，所以前節(jié)所選用的電動(dòng)機(jī)完全可以滿足功率需求。.11 制動(dòng)器的選擇根據(jù)資料查的小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的制動(dòng)時(shí)間范圍tz34s，在本設(shè)計(jì)中取tz=3s，再根據(jù)該值計(jì)算機(jī)構(gòu)所需的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩： Mz=1mn138.2tzmcGD21+Q+GxcDc2i0'2-Q+Gxck+d2i0' =11×90838.2×3×1×1.15×0.368+9000×0.315217.22×0.9 -9000×0.0003+0.02×0.1252×1017.2×0.9 =17.579Nm （4-33）根據(jù)“附表1515”可以參考選用JWZ-100型瓦式制動(dòng)器，它的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為Mez=20Nm。在根據(jù)所選用的制動(dòng)時(shí)間tz=3s，用同上節(jié)的方法計(jì)算得：T(Q=0)'=1585.7N，F(xiàn)t(Q=0)>T(Q=0)' （4-34）T(Q=Q)'=3567.8N，F(xiàn)t(Q=Q)>T(Q=Q)' （4-35）綜上所示，所選用的制動(dòng)器完全可以滿足機(jī)構(gòu)告訴制動(dòng)時(shí)的不打滑條件。.12 高速軸聯(lián)軸器以及制動(dòng)輪的選用1.首先計(jì)算高速軸聯(lián)軸器計(jì)算高速軸聯(lián)軸器所承受的轉(zhuǎn)矩：Mc=n8Me=1.35×1.8×23.139=56.227Nm （4-36）其中 電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為Me=9550Ne（JC25%）n1=9550×2.2908=23.139Nm； （4-37） 運(yùn)行機(jī)構(gòu)中聯(lián)軸器的安全系數(shù)取n=1.35； 機(jī)構(gòu)剛性動(dòng)載系數(shù)的取值范圍8=1.22.0，對(duì)于本設(shè)計(jì)而言取其值8=1.8。根據(jù)手冊(cè)查得本設(shè)計(jì)所選用的YZR132M1-6型電動(dòng)機(jī)，兩端伸出軸均為圓柱形d=38mm，l=80mm。ZSC-350型立式減速器高速軸端伸出軸為圓柱形d1=22mm，l=50mm。為了滿足高速軸間的轉(zhuǎn)矩要求，根據(jù)手冊(cè)選用GICL型鼓形齒式全齒聯(lián)軸器，其主動(dòng)端以A型鍵槽d1=35mm，L=80mm配合；從動(dòng)端也用A型鍵槽d2=22mm，L=50mm來(lái)進(jìn)行配合。根據(jù)國(guó)標(biāo)標(biāo)記為：GICL1聯(lián)軸器 38×8022×50 ZBJ19013-89。查得此款聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩Tn=630Nm>Mc=57.69Nm，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（GD2）l=0.009kgm2，質(zhì)量Gl=5.9kg；2.制動(dòng)輪的選擇根據(jù)已選用的YWZ5200/23型瓦式制動(dòng)器，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)件的選擇確定制動(dòng)輪的直徑為Dz=200mm，中間用圓柱形軸孔連接d=35mm，L=82mm，并在其上設(shè)置緊定螺釘來(lái)為其軸向固定，根據(jù)國(guó)標(biāo)標(biāo)記其為：制動(dòng)輪200-Y35 JB/ZQ4389-86，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（GD2）z=0.2kgm2，質(zhì)量Gz=10kg；計(jì)算所選用的聯(lián)軸器和制動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量總和：（GD2）l+（GD2）z=0.209kgm2 （4-38）與此前估計(jì)的 kgm2基本相符，因此以上計(jì)算符合要求無(wú)需修改。.13 低速軸聯(lián)軸器的選擇此聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩可以根據(jù)前節(jié)高速軸端的聯(lián)軸器計(jì)算進(jìn)行系數(shù)調(diào)節(jié)得出：Mc'=12Mci0'=12×56.227×17.2×0.9=435.199Nm （4-39）查閱手冊(cè)可得ZSC-350型立式減速器的低速軸端為圓柱形d=45mm，L=70mm，取浮動(dòng)軸裝聯(lián)軸器軸徑d=40mm，L=70mm，由“附表4215”與浮動(dòng)軸相連的一端選用GICLZ3鼓形齒式聯(lián)軸器。其主動(dòng)端：Y型軸孔，A型鍵槽d1=45mm，L=70mm。從動(dòng)端：Y型軸孔，A型鍵槽d2=40mm，L=70mm，標(biāo)記為：GICLZ3聯(lián)軸器45×7040×70ZBJ19014-89而與車輪組直接想接觸的一端則選用GICL鼓形齒式聯(lián)軸器，主動(dòng)端A型鍵槽d1=40mm，L=80mm；從動(dòng)端A型鍵槽d2=65mm，L=85mm。標(biāo)記為：GICL3聯(lián)軸器 40×8065×85 ZBJ19013-89。 本設(shè)計(jì)所選用的車輪直徑為Dc=315mm，由于沒有此型號(hào)車輪的標(biāo)準(zhǔn)車輪組可以選用，現(xiàn)參考350車輪組的設(shè)計(jì)選用轉(zhuǎn)軸和心軸，取車輪軸與軸承相配合處的軸徑為d=65mm，L=85mm，同樣選用兩個(gè)GICLZ3型鼓形齒式聯(lián)軸器，但不同的是此處只需選用半齒的即可滿足要求。其主動(dòng)端：Y型軸孔，A型鍵槽d1=40mm，L=70mm。從動(dòng)端：Y型軸孔，A型鍵槽d2=65mm，L=85mm，標(biāo)記為：GICLZ3聯(lián)軸器40×7065×85ZBJ19014-89.14低速浮動(dòng)軸的強(qiáng)度驗(yàn)算1.疲勞驗(yàn)算計(jì)算浮動(dòng)軸的基本載荷：Mmax=8Me2i0'=1.8×23.1392×17.2×0.9=322.37Nm （4-40）因?yàn)橐呀?jīng)假定其軸徑為d=40mm，計(jì)算扭轉(zhuǎn)應(yīng)力得：n=MmaxW=322.370.2×（0.04）3=25.185×106 N/m2=25.185MPa （4-41）由于運(yùn)行機(jī)夠正反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩值相同，浮動(dòng)軸的載荷變化可以認(rèn)為是對(duì)稱循環(huán)，因?yàn)閭鲃?dòng)軸要承擔(dān)復(fù)雜的受力而選擇其制造材料為45鋼，根據(jù)起升機(jī)構(gòu)中的高速浮動(dòng)軸計(jì)算可知-1=143MPa，s=216MPa，因而進(jìn)一步計(jì)算此處的扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力：-1k=-1k1n=1432.511.25=45.76MPa （4-42）經(jīng)過(guò)比較n < -1k，所以疲勞驗(yàn)算合格2.強(qiáng)度驗(yàn)算：計(jì)算浮動(dòng)軸的最大載荷：Mmax=58Me2i0'=1.6×1.8×23.1392×17.2×0.9=515.796Nm （4-43）其中，對(duì)于突然起動(dòng)的機(jī)構(gòu)而言考慮它的彈性振動(dòng)力矩增大系數(shù)5=1.51.7，本設(shè)計(jì)取值5=1.6；而對(duì)于剛性動(dòng)載系數(shù)，則取值8=1.8。根據(jù)上述計(jì)算的最大載荷計(jì)算出最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：max=MmaxW=515.7960.2×（0.04）3=40.297×106 N/m2=40.297MPa （4-44）軸的扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力計(jì)算可得：=sn=2161.5=144MPa （4-45）經(jīng)比較max <，所以強(qiáng)度驗(yàn)算也合格。為了留有一定的過(guò)載空間浮動(dòng)軸可取直徑范圍d1=d+510=40+510=4550mm，而對(duì)于本設(shè)計(jì)選擇d1=50mm的浮動(dòng)軸進(jìn)行傳遞連接。 （4-46）第五章 小車架的計(jì)算為了“簡(jiǎn)化計(jì)算作如下的假定及許用應(yīng)力值的確定：1. 小車自重中，除掉主要集中載荷外，其余的重量認(rèn)為均勻分布在兩個(gè)縱梁上。2. 許用應(yīng)力值的確定：由于車架受力復(fù)雜，且要求剛性大，因此許用應(yīng)力應(yīng)取得較低些。縱梁（垂直于卷筒軸的梁）采用=900kg/cm2橫梁（平行于卷筒軸的梁）采用=800kg/cm2剪切應(yīng)力采用=700 kg/cm23. 因許用應(yīng)力取的較底當(dāng)梁處于偏心載荷作用時(shí)，認(rèn)為載荷是作用在梁的中心線上，因此可忽略扭轉(zhuǎn)力矩（但5噸小車架沒有忽略），并將橫梁與縱梁連接起來(lái)的焊縫近似的按純剪切進(jìn)行計(jì)算。4. 5噸小車架按三個(gè)輪子受力即三個(gè)著力點(diǎn)來(lái)進(jìn)行計(jì)算。（但如按制造技術(shù)條件，最好是假定2個(gè)主動(dòng)輪著地，本計(jì)算中未核算此情形）。18”5.1 計(jì)算參數(shù)Gd電動(dòng)機(jī)重量 D卷筒直徑GjZQ500減速機(jī)重量 d鋼絲繩直徑Gg吊鉤重量 n腹板數(shù)目Gs卷筒重量 腹板厚度Gw固定滑輪重量 n1上翼緣焊縫數(shù)目S鋼絲繩最大拉力 n2下翼緣焊縫數(shù)目動(dòng)力系數(shù) n3梁與梁連接處焊縫數(shù)目G小車自重 剪切應(yīng)力 Gq分布在兩個(gè)縱梁上的重量 Lh焊縫長(zhǎng)度R支點(diǎn)反力 hw焊縫高度P為各梁上的作用力 Z重心W斷面系數(shù) 許用彎曲應(yīng)合彎曲及扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力 許用剪切應(yīng)力J慣性矩 S靜力矩M彎彎曲力矩 彎曲應(yīng)力M扭扭轉(zhuǎn)力矩已知參數(shù)：Gd=365kg； Gj=345kg； Gg=98kg； Gs=327kg； Gw=14kg； S=1275kg； =1.3 ；G=2560kg；Gq=GGjGgGsGw=25603459832714=1776kg圖5.1 5T小車架平面布置草圖圖5.2 計(jì)算示意圖ZQ500減速機(jī)重量及卷筒重量一半及S值的力：P1=Gj+Gs2+S=345+3272+1658=2167kg （5-1）固定滑輪的重量及2S值的力：P3=Gw+2S=14+2×1.3×1275=14+3315=3329kg （5-2）從卷筒上傳遞的鋼絲繩拉力對(duì)小車架所引起的彎曲力矩：M彎=2S×D+d2=2×1275×40+1.352=5.2785×104kgm （5-3）卷筒重量一半及S值的力：P2=Gs2+S