1、東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計報告（論文）誠 信 承 諾本人承諾所呈交的畢業(yè)設(shè)計報告（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。如論文涉及任何知識產(chǎn)權(quán)糾紛，本人將承擔(dān)一切責(zé)任。 學(xué)生簽名： 日 期：5T橋式起重機小車運行機構(gòu)設(shè)計摘 要橋式起重機是工業(yè)生產(chǎn)中的慣用基礎(chǔ)器械，它可以利用大車運行機構(gòu)和小車運行機構(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)搬運大型零件或重型裝置，橋式起重機是必不可少的。橋式起重機小車運行機構(gòu)作用是控制小車在主梁上正反向的停動，它與起升機構(gòu)一起安裝在小車架上，組成部件有減速器、電動機、制動器、主動輪組

2、、從動輪組、傳動軸等。本文設(shè)計的橋式起重機為室內(nèi)使用，配備在需要頻繁搬運重型零件的車間內(nèi)，自然條件對它的工作影響相對較小。5T橋式起重機在行業(yè)內(nèi)屬于中小型器械，起重機的載荷不高，在設(shè)計過程中對部件的選擇范圍相對較寬。關(guān)鍵詞：小車運行機構(gòu)；橋式起重機；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 c

3、art 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

4、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 cra

5、ne 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 indu

6、stry, 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 起重機的定義11.2 起重機的工作原理11.2.1 驅(qū)動裝置1機構(gòu)組成21.2.3 起升取物裝置21.3 國內(nèi)外起重機發(fā)展?fàn)顩r2第二章 橋式起重機的介紹3組成和特點32.2 橋

7、式起重機的分類32.2.1 通用橋式起重機32.2.2 專用橋式起重機32.2.3 電動葫蘆型橋式起重機4小車42.3.1 起升機構(gòu)52.3.2 小車架5小車運行機構(gòu)52.3.4 安全裝置62.4 本次畢業(yè)設(shè)計中的內(nèi)容7主要參數(shù)7結(jié)構(gòu)特點8第三章 小車運行機構(gòu)及小車架9小車運行機構(gòu)設(shè)計分析9確定傳動方案93.3 橋式起重機小車架分析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 小車運行機構(gòu)設(shè)計計算154.1 小車運行機構(gòu)設(shè)計計算154.1.1 確定傳動方案154.1.2 車輪及其軌道的選擇154.1.3 計算運行阻力164.1.4 電動機的選擇

8、16電機發(fā)熱條件的驗算17減速器的選擇17運行速度和實際所需功率的驗算17起動時間的驗算17減速器功率的校核18車輪起動不打滑條件的驗算194.1.11 制動器的選擇194.1.12 高速軸聯(lián)軸器以及制動輪的選用204.1.13 低速軸聯(lián)軸器的選擇20低速浮動軸的強度驗算21第五章 小車架的計算235.1 計算參數(shù)235.2 求支點反力265.3 求彎曲力矩和扭轉(zhuǎn)力矩265.3.1 對斷面265.3.2 梁（減速機梁）275.3.3 梁（中間梁）29第六章 結(jié)束語31致 謝32參考文獻33第一章 引 言起重機行業(yè)的迅猛發(fā)展已經(jīng)將起重機設(shè)計的發(fā)展要求提高到了一個更高層次，當(dāng)今市場企業(yè)用以提升自身

9、競爭力的途徑主要就是創(chuàng)新設(shè)計方法。“傳統(tǒng)的設(shè)計理念和方法已經(jīng)不能與現(xiàn)代化的計算機設(shè)計技術(shù)相適應(yīng)，這對于行業(yè)的直接影響就在于設(shè)計的模式轉(zhuǎn)變，要充分考慮到客戶的使用性能，機構(gòu)的設(shè)計和布局要充分滿足人機關(guān)系，讓產(chǎn)品可以在安全、舒適、高效的環(huán)境中穩(wěn)定運行。1-2”這對于初步涉足行業(yè)設(shè)計的年輕設(shè)計者而言所要補充和提升的技能就是在傳統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)之上將現(xiàn)代化的知識合理的滲透到設(shè)計過程中來，要用創(chuàng)新的思維和觀點來面對日新月異的市場變化和發(fā)展。橋式起重機是以主梁架與車間兩側(cè)端梁軌道上進行允許范圍內(nèi)起吊、搬運重物的機械設(shè)備。主梁以打車運行機構(gòu)沿設(shè)于車間兩側(cè)高架上的軌道實現(xiàn)縱向運動，這樣的布置可以使對于車間空間范圍最

10、大化的利用，在任何位置進行重物調(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械。小車運行機構(gòu)作為起重機上的重要機構(gòu)，對其進行研究，改進其結(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)實意義。本次設(shè)計的橋式起重機小車運行機構(gòu)的組成部件主要有運行驅(qū)動裝置、運行支承裝置以及一些相應(yīng)的控制設(shè)備。“傳統(tǒng)設(shè)計的橋式起重機小車運行機構(gòu)大多采用集中驅(qū)動方式，但這種驅(qū)動方式在惡劣的環(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，一些級別要求較高的大型設(shè)備大多采用分別驅(qū)動方式，這樣不僅減少了零部件的數(shù)量，而且通過對結(jié)構(gòu)布置

11、的改進也避免了很多毛病的出現(xiàn)。3”對于本次設(shè)計，由于是室內(nèi)使用且載荷較小，為簡化結(jié)構(gòu)、節(jié)約成本，任然沿用傳統(tǒng)集中布置方式。 起重機的定義“起重機(Crane)是一種能在一定范圍內(nèi)垂直起升和水平移動物品的機械，具有動作間歇性和作業(yè)循環(huán)性的貨物搬運機械。其工作循環(huán)大概可以分為一下幾個部分：取物裝置提起貨物；縱向或橫向水平移動到所需地點發(fā)下貨物；返回原位進入下一循環(huán)。4”1.2 起重機的工作原理“起重機械5”的主要用途和使命就是起重，這也決定了起升機構(gòu)在整個起重機中的核心地位，任何形式的起重機的選擇與設(shè)計都必須包含起升機構(gòu)，而為了拓寬起重機的多方面使用性并增大工作環(huán)境的許用范圍，在傳統(tǒng)機構(gòu)的基礎(chǔ)上再

12、設(shè)計出其他機構(gòu)與起升機構(gòu)配合運行。 驅(qū)動裝置“驅(qū)動裝置6”的作用就是為整個工作機構(gòu)提供動力來源以便能夠按照制定要求實現(xiàn)運行。行業(yè)內(nèi)常見的驅(qū)動裝置主要分為電力驅(qū)動和內(nèi)燃機驅(qū)動等。由于電能的清潔性和經(jīng)濟性，在實際生產(chǎn)制造過程中大多選用電力驅(qū)動，幾乎所有在小范圍內(nèi)運行的有軌起重機、升降機、電梯等都采用這種驅(qū)動。而對于像汽車起重機或履帶起重機這種流動式起重機而言大多采用內(nèi)燃機驅(qū)動。機構(gòu)組成機構(gòu)主要包括：運行機構(gòu)、起升機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和變幅機構(gòu)。其中運行機構(gòu)就是通過大車和小車分別帶動主梁和小車運行來實現(xiàn)水平搬運物料；起升機構(gòu)就是負責(zé)垂直起降貨物，將其升至一個合適位置方便平移；旋轉(zhuǎn)機構(gòu)就是通過機構(gòu)間的運動組

13、合來搬運貨物；変幅機構(gòu)主要應(yīng)用在門座式起重機中通過控制臂架的角度和長短來控制作業(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。 國內(nèi)外起重機發(fā)展?fàn)顩r“根據(jù)所查資料，國內(nèi)外起重機的發(fā)展趨勢歸納如下4個部分: 8-11”1.大型化現(xiàn)今社會,工業(yè)生產(chǎn)工程的不斷擴大對大型起重機的迫切需求已經(jīng)使目前現(xiàn)有的起重機規(guī)格不能滿足，為此，新世紀(jì)的起重機設(shè)計項目也正在向大型化發(fā)展，縱觀整個國際環(huán)境在這方面的研究相對領(lǐng)先的還屬德國。2.高新材料及工藝新材料的使用，大幅提高了鋼材

14、質(zhì)量。在機構(gòu)使用等級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構(gòu)的重量從而節(jié)省了用料成本。對于批量生產(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)計參數(shù)化這幾年,一些國內(nèi)外起重機企業(yè)在起重機設(shè)計形式上已經(jīng)從單一的CAD(計算機輔助設(shè)計系統(tǒng))繪圖,發(fā)展到整體設(shè)計的計算機參數(shù)化和模塊化。國內(nèi)生產(chǎn)重量約29t的起重機,國外一些制造商可以控制在18t左右。4.整合設(shè)計21世紀(jì)以來，起重機設(shè)計行業(yè)內(nèi)的設(shè)計概念有了翻天覆地的變化，多軸式的設(shè)計方案打破了傳統(tǒng)的驅(qū)動設(shè)計,采用液壓傳動使得整體結(jié)構(gòu)更為緊湊。綜上所述國內(nèi)外在起重機設(shè)計理念方面的發(fā)展已經(jīng)日趨成熟,多種快速設(shè)計系統(tǒng)的開發(fā)也逐步

15、可以實現(xiàn)推廣。而對于傳統(tǒng)的設(shè)計繁瑣，我們現(xiàn)在要做的是將設(shè)計過程數(shù)字化、參數(shù)化、程序化大大降低設(shè)計周期。第二章 橋式起重機的介紹組成和特點橋式起重機就是主梁兩端通過運行裝置像平板橋一樣直接支撐在高架軌道上的起重機。其一般由橋架（主梁）、起重小車、司機室、電氣設(shè)備等幾大部分組成。12”其特點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移動重型貨物或零部件。 橋式起重機的分類.1 通用橋式起重機通用型橋式起重機就是在普通環(huán)境中工作的一般用途的橋式起重機。根據(jù)其取物裝置的不同大致可以如下進行分類：1.電磁橋式起重機 取物裝置上掛1個直流起重電磁鐵，用來吸引與吊運磁性黑金屬及相關(guān)產(chǎn)品。主要應(yīng)用于

16、垃圾回收站等需要將較為繁雜的含磁性物質(zhì)的貨物進行分類的場合。2.吊鉤橋式起重機此種橋式起重機的取物裝置直接就是金屬吊鉤，根據(jù)不同噸位的起重機選擇不同規(guī)格的吊鉤，結(jié)構(gòu)較為簡單直接用于貨物的搬運，一般安裝于生產(chǎn)車間內(nèi)或有高架軌的露天場合。10t以下的一般只設(shè)1個起升機構(gòu)；16t以上的則可以用主、副兩個起升機構(gòu)來實現(xiàn)不同起重量的起升要求。3.抓斗橋式起重機取物裝置為抓斗，以鋼絲繩連接實現(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的場合。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。.2 專用橋式起重機在生產(chǎn)過程中為了滿足特殊環(huán)境的工

17、作需求，需要在通用型橋式起重機的基礎(chǔ)上結(jié)合具體情況加以改善設(shè)計從而確保起重機工作的安全性與穩(wěn)定性。一下分別介紹三種專用橋式起重機。1.絕緣吊鉤橋式起重機 此結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計主要是為了避免起重機運行過程中帶電設(shè)備的電流可能經(jīng)過導(dǎo)電貨物傳到起重機上從而危及到司機室內(nèi)的人員安全。這種形式的起重機一般要求在吊鉤組、小車架和小車輪處設(shè)置3道絕緣裝置增強安全性。2.冶金橋式起重機 根據(jù)冶金車間的工作需求細化設(shè)計取物裝置，尤其在其材料選用方面要著重考慮以適應(yīng)高溫環(huán)境。這類起重機的起重量普遍很大，有的高達數(shù)百噸。 3.防爆吊鉤橋式起重機 此類起重機所用的整套電氣設(shè)備都必須考慮其防爆性能。大小車車輪要選用不易與軌

18、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。這類起重機一般安裝在粉塵量較嚴重的車間或放有易燃易爆物的場所。.3 電動葫蘆型橋式起重機 這類橋式起重機是用一個自行式電動葫蘆代替通用橋式起重機的起重小車來實現(xiàn)貨物的起升與平移的。與通用橋式起重機相比，其運行速度較慢、起重量小、工作級別不高，但比較容易與標(biāo)準(zhǔn)件配套使用、能耗不高、用料量低，對高架軌的壓力較小，經(jīng)濟性好，使用方便。圖2.1 橋式起重機的分類小車橋式起重機小車又稱行車（圖），它的整體支承裝置是由鋼板焊接而成的小車架，為其提供動力的是小車運行機構(gòu)，而負責(zé)升降貨物的機構(gòu)則是卷筒起升機構(gòu)。除此之外，為了維持小車運行的平穩(wěn)性和避免發(fā)生

19、沖擊還需設(shè)置一些安全裝置。在設(shè)計過程中，起升機構(gòu)和運行機構(gòu)是分開設(shè)計選擇獨立部件組成的。在動力傳遞方案設(shè)定中，將軸與軸間傳遞的不精確因素用齒輪聯(lián)軸器來進行補償，這在很大程度上彌補了軸線的偏移，修正了安裝過程中的一些不確定性誤差。這樣的設(shè)計方案，使得機構(gòu)的拆裝與維修便利性得到了很大的改善。此外對于部件的選擇，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，也反而會提高設(shè)備部件的互換性，使產(chǎn)品在市場更具性價比。2.3.1 起升機構(gòu)“起升機構(gòu)由電動機、傳動裝置、卷筒、制動器、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

20、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)計主要考慮的是運行機構(gòu)，而且起升機構(gòu)也有同組成員專門設(shè)計，故此不做詳細闡述。圖2.2 吊鉤橋式起重機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。現(xiàn)代工業(yè)的進步使得起重機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

21、懸架。其余空缺面積都用鋼板焊接平整，為簡化車架的加工，焊接裝配電機、減速器等的墊板時應(yīng)當(dāng)盡量控制在同一平面。.3小車運行機構(gòu)橋式起重機小車運行機構(gòu)由減速器、電動機、主從動車輪組、聯(lián)軸器、傳動軸等組成。根據(jù)設(shè)計參數(shù)要求以及設(shè)計的設(shè)備工作環(huán)境要求計算選擇適當(dāng)?shù)牟考浞挚紤]到彼此之間的裝配關(guān)系，避免相互干涉。機構(gòu)中各軸的支承均選用用滾動軸承，卷筒和車輪安裝在轉(zhuǎn)軸或心軸上。因為起重小車是后輪驅(qū)動設(shè)備，從動車輪不需要承擔(dān)轉(zhuǎn)矩安裝在心軸上，而主動車輪有動力輸入則安裝在轉(zhuǎn)軸上，輪軸與減速器輸出軸端用齒式聯(lián)軸器連接。因為車輪組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拿下。由于小車架總體尺寸有限，

22、因此在機構(gòu)布置時可用空間也很有限，為使得結(jié)構(gòu)緊湊可以將制動輪與齒輪聯(lián)軸器做成一個部件，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 橋式起重機小車構(gòu)造圖1-墊板；2-從動車輪組；3-主動車輪組；4-減速器；5、6-起升及運行機構(gòu)2.3.4 安全裝置起重小車除有運行機構(gòu)、起升機構(gòu)和小車架外，還要配備安全保護裝置。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行固定，為了不阻礙維修人員的上下進出在沿軌道側(cè)一般不設(shè)欄桿。對于欄桿的材料選擇，業(yè)內(nèi)普遍選用的是角鋼（L50

23、）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。為了讓吊鉤不會與小車架相碰，在起升機構(gòu)卷筒旁邊設(shè)置墜重式限位開關(guān)（圖a）。“當(dāng)?shù)蹉^組上升到最高點，吊鉤組上的擋板便將墜重抬起，使鋼絲繩松弛，繼而帶動杠桿在另一端重塊作用下轉(zhuǎn)動30º左右，斷開開關(guān)盒內(nèi)的電路觸點，起升機構(gòu)電動機斷電停止工作，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撞上連桿使其繞固定鉸點擺動抬起固定在其上的墜重，帶動開關(guān)動作，電動機斷電停機。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

24、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極端位置，裝有彈簧式緩沖器和擋鐵，用此來阻止小車前進和吸收撞擊時小車的動能。緩沖器安在小車架上（圖2.4 b）其構(gòu)造圖如圖所示。當(dāng)小車運行速度不高時，也可以用木塊和橡膠塊進行緩沖。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)定的運行。圖2.5 彈簧式緩沖器 本次畢業(yè)設(shè)計中的內(nèi)容.1主要參數(shù)這次設(shè)計的起重機為5T橋式起重機，安裝于普通工程廠房內(nèi)，用于車間大型零件和重型器械的搬運和調(diào)用。基本數(shù)據(jù)為橋機跨度：m；額定起重量：5T；起升高度：1

25、4m；起升速度：10m/min；小車運行速度: 50m/min；大車運行速度：60m/min;整機工作級別：A5;機構(gòu)工作級別：M6。.2結(jié)構(gòu)特點1.本設(shè)計選用雙梁單小車結(jié)構(gòu)，小車上設(shè)有一個吊鉤起升機構(gòu)用于吊運5t以下物品。2.車輪組采用單點分別潤滑，減速器立式安裝，帶油泵潤滑。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 小車運行機構(gòu)及小車架3.1小車運行機構(gòu)設(shè)計分析“小車運行機構(gòu)7”是通用橋式起重機小車的三大組成機構(gòu)之一，也是起重小車的動力源泉。它的工作形式就是驅(qū)動起重小車在主梁橋架上做橫向移動，帶動抓取貨物的取物裝置到達指定位置。運行機構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)就是從動力源電動機一直到

26、輸出原件主動車輪的一整條傳動鏈，為了滿足剛度強度要求所有零部件都采用金屬機械制造而成。它的組成結(jié)構(gòu)可以如圖3.1所示分類。圖3.1 小車運行機構(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)計所采用的方式就是雙梁形式的單小車吊鉤橋式起重機。為了縮減設(shè)計周期提高工作效率，在設(shè)計計算中可以參考使用同類型產(chǎn)品的設(shè)計計算套路，結(jié)合自身的設(shè)計參數(shù)要求進行相應(yīng)的變動改良設(shè)計，這樣技能減少設(shè)計工作量而且大大降低設(shè)計成本。3.2確定傳動方案運行機構(gòu)的布置方法主要分為集中布置和分開布置兩種，大車運行機構(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

27、于小車運行機構(gòu)而言其結(jié)構(gòu)相對集中車輪間的轉(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)動方案。集中驅(qū)動需要選用傳動軸來將減速器的轉(zhuǎn)矩直接傳遞到主動車輪組，為了安裝方便電動機通常設(shè)置在小車架上方，這就需要選用立式安裝的減速器來上下傳遞力矩。為了簡化整體的設(shè)計步驟減輕任務(wù)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)件和行業(yè)成品進行組裝，這樣既節(jié)約了成本又為后續(xù)使用提高了便利性。整個運行機構(gòu)的核心部件就是立式減速器，不僅僅是因為它的重量較重更是因為在整條傳動鏈中的核心地位，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機傳動軸整合安裝傳動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

28、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。至于它的缺點就是離減速器較遠的一側(cè)車輪需要用較粗的傳動軸來傳遞轉(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在行走過程中產(chǎn)生一些波動影響穩(wěn)定性。實物圖見圖。減速器位于單邊車輪一邊的傳動方案圖3.3 實物圖（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方案。這種傳動方案避免了兩側(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構(gòu)中要多添加傳動軸和聯(lián)軸器來

29、傳遞力矩，這樣整體機構(gòu)就會變得有些笨重，同時也提高了制造成本。實體三維模型見圖。圖 減速器在中間的小車運行機構(gòu)簡圖圖3.5 實體三維模型（3）“三合一”驅(qū)動為了實現(xiàn)機構(gòu)的高效性可以將傳動裝置、驅(qū)動裝置、制動裝置整合成一個整體，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)展并且也開始進行推廣使用。因為三個獨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為前提。因此，為了節(jié)約成本，本設(shè)計并未選擇此設(shè)計方案。3.3 橋式起重機小車架分析3.3.1 小車架的形式“小車架是起重小車運行機構(gòu)和起升機構(gòu)的裝配基礎(chǔ)，是整

30、個小車的基座骨架。因此在選擇鋼板或成型鋼材焊接時必須要嚴格考慮到它的剛度強度要求，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)展起來以后被迅速應(yīng)用到了小車架的設(shè)計中來，這不僅大大減輕了小車架的重量

31、而且在用料上也相對節(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，起重量相對較小的的可以直接全部用成型鋼完成，而對于有一定起重量的起重機而言則可以適當(dāng)選用一些成型鋼配合使用，起重量很大的起重機就必須全部用鋼板來配合完成，在應(yīng)力和扭矩較大的地方多設(shè)置一些筋板對整體的強度更有利。近年來，為了減少焊接工作量，在車架中采用一部分鋼板沖

32、壓成型的構(gòu)件來替代焊接構(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)計過程中不能為了降低車架重量以為選用高強度鋼材，那樣會對小車架的剛度產(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。為便于機構(gòu)的安裝，車架臺面上要焊接電動機、

33、減速器、制動器和軸承座的所有墊板或墊座。同時為了簡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)。如果需要局部加強可以在小車架臺面板的下面焊上一些將強勁。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。“墊板的四面都要加工，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，因為一般此處的焊縫高度要達到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)計的參數(shù)要求選用如圖所示的方案，為將上節(jié)所選用的

34、電動機、減速器、制動器、車輪組等安裝布置于小車架上，需要在小車架上焊接臺面和墊塊用于與電動機、減速器、制動器的地腳螺栓連接固定，現(xiàn)設(shè)計布置如圖所示。圖3.6 小車運行機構(gòu)裝配圖第四章 小車運行機構(gòu)設(shè)計計算 小車運行機構(gòu)設(shè)計計算.1 確定傳動方案經(jīng)比較后，確定采用圖所示傳動方案，因為本設(shè)計所要求的載荷較小，該方案的缺點對本設(shè)計的影響小，相反由于去結(jié)構(gòu)簡單，裝卸維修方便更有利于生產(chǎn)實踐。.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：

35、Pmin=14Gxc=14×4000=1000kg=10000N （4-2）根據(jù)“附表1716”，當(dāng)運行速度<60m/min，而且QGxc=50004000=1.25>0.9，工作級別為中級時，車輪直徑可以選用Dc=315mm，相應(yīng)的軌道型號則選用18kg/m（P18），查表得該軌道許用輪壓為。國標(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)濟性初選車輪直徑為Dc=315mm。2.驗算強度:車輪的接觸強度要按照車輪與軌道的點接觸和線接觸兩種情況進行校驗。首先要計算車輪踏面的疲勞載荷：Pc=2Pma

36、x+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 計算點接觸局部擠壓強度：Pc=k2R2m3C1C2=0.132×157.520.473×0.94×0.9=26681.598N （4-4）k2點接觸許用應(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=

37、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 驗算通過計算線接觸局部擠壓強度：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度，“附表22，16”可知對于軌道P18而言，l； C1轉(zhuǎn)動速度系數(shù)，“表5-3，17”當(dāng)nc=vD=50×0.315=50.525rpm時，C1=0.94

38、； C2機構(gòu)工作級別系數(shù)，“表5-4，16”當(dāng)工作級別為M6時，取C2=1。Pc'>Pc 驗算通過根據(jù)計算結(jié)果，選定直徑Dc=315mm的單輪緣車輪作為主動車輪，標(biāo)記為：車輪DYL-315 GB4628-84；被動車輪選用同規(guī)格的雙輪緣車輪。.3 計算運行阻力計算阻力矩：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軸承型號為7518，因此Dc=315mm車輪組的軸承也選用型號為7518的滾動軸承。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”可知此型號軸承滾動摩擦系數(shù)為k=

39、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）可知滿載時運行阻力矩為：MmQ=Q=5000+40000.0003+0.02×0.12522=27.9kgm=279N （4-7）運行摩擦阻力為：Pm(Q=Q)=Mm(Q=Q)Dc/2=2790.315/2=1771.43N （4-8）空載時：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 電動機的選擇計算靜功率：Nj=P

40、jvc1000m=1771.431000×60×0.9×1=1.64kw （4-11）其中 Pj=Pm（Q=Q）為滿載時的靜阻力； 為機構(gòu)傳動總效率； m=1 為電動機選用的臺數(shù)。初定電機功率：N=kdNj=1.15×1.64=1.886kw （4-12）其中 kd電動機的功率增大系數(shù)，根據(jù)“表7-616”可知，kd=1.15由“附表3022”選用電動機YZR132M1-6， NekW， n1=908r/min， (GD2)dkgm2；電機質(zhì)量Gdkg。.5電機發(fā)熱條件的驗算計算等效功率：Nx=K25Nj=0.75×1.12×1.64

41、=1.3776kW （4-13）其中 K25電機的工作級別系數(shù)，查表可知，“JC=25%時，K25=0.7516”； 由“表6-516”查得tq/tg，查“圖6-623”得。Nx<Ne，所以電機的發(fā)熱條件驗算通過.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）機構(gòu)所需傳動比計算：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=2.2kW ，Nx<N中級。4.1.7運行速度和實際所需功率的驗算實際速度

42、：vc'=vci0i0'=50×17.917.2=52.044m/min （4-16）計算誤差：=vc-vc'vc=50-52.04450×100%=4.0876%<15% 可以通過 （4-17）實際所需的等效功率：Nx'=Nxvc'vc=1.3776×52.04450=1.4339<Ne ，合格 （4-18）.8起動時間的驗算機構(gòu)起動時間計算公式：tq=n138.2（mMq-Mi）mCGD21+（Q+Gxc）Dc2i0'2 （4-19）其中 n1=908r/min；驅(qū)動電動機臺數(shù)m=1；Mq=1.5Me

43、=1.5×9550Ne（JC25%）n1=1.5×9550×2.2908=34.708Nm （4-20）運行過程中等效到電機軸上的運行靜阻力計算：滿載計算：Mj（Q=Q）=MmQ=Qi0'=27917.2×0.9=18.02Nm （4-21）空載計算：Mj（Q=0）=MmQ=0i0'=12417.2×0.9=8.01Nm （4-22）估算制動輪、聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量：GD2z+GD2l=0.26kgm2 （4-23）機構(gòu)總飛輪轉(zhuǎn)動慣量：CGD21=CGD2d+GD2z+GD2l=1.15×0.06+0.26=0.368kg

44、m2 （4-24）滿載工礦下的起動時間：tq（Q=Q）=90838.2（1×34.708-18.02）×1×0.368+5000+4000×0.315217.22×0.9=5.3s （4-25）空載工礦下的起動時間：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可以選擇推薦值來進行比較和驗算，經(jīng)比較tq(Q=Q)< tq，所以上節(jié)選用的電動機可以

45、滿足快速起動的需要。.9減速器功率的校核由于整個機構(gòu)在起動狀況下所承擔(dān)的轉(zhuǎn)矩最大，其所需的功率在次工況下也達到峰值，因此用次工況下減速器傳遞的功率來驗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） 整個機構(gòu)中同一級別傳動的減

46、速器的個數(shù)m'=1。送上所述，前節(jié)選用的減速器N中級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的減速器，整個機構(gòu)的中心距將從350增至400，比較之下此變化相差不大，因為減速器在設(shè)計時都假定其有一定的過載能力，所以為了節(jié)約成本簡化設(shè)計過程就不變更改減速器的選用。.10車輪起動不打滑條件的驗算在行業(yè)設(shè)計過程中一般對于室內(nèi)使用的設(shè)備均不做風(fēng)阻和坡道阻力力矩的驗算校核，因此只需要對其在滿載和空載兩種工況下進行驗算就足夠了。首先計算空載狀況下的起動：計算主動車輪在接觸點的圓周切向力： TQ=0=Gxcgvc'60tqQ=0+P2k+d2+P1kDc2=40

47、009.8×52.04460×1.6548+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，同理求出主動車輪在接觸點的圓周切向力： TQ=Q=Q+Gxcgvc'60tqQ=Q+P2k+d2+P1kDc2 =5000+40009.8×52.04460×5.3+4500

48、15;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）綜上計算所述，在滿載起動的情況下機構(gòu)任然能夠保持不打滑，所以前節(jié)所選用的電動機完全可以滿足功率需求。.11 制動器的選擇根據(jù)資料查的小車運行機構(gòu)的制動時間范圍tz34s，在本設(shè)計中取tz=3s，再根據(jù)該值計算機構(gòu)所需的制動轉(zhuǎn)矩： Mz=1mn138.2tzmcGD21+Q+GxcDc2i0'2-Q+Gxck+

49、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型瓦式制動器，它的制動轉(zhuǎn)矩為Mez=20Nm。在根據(jù)所選用的制動時間tz=3s，用同上節(jié)的方法計算得：T(Q=0)'=1585.7N，F(xiàn)t(Q=0)>T(Q=0)' （4-34）T(Q=Q)'=

50、3567.8N，F(xiàn)t(Q=Q)>T(Q=Q)' （4-35）綜上所示，所選用的制動器完全可以滿足機構(gòu)告訴制動時的不打滑條件。.12 高速軸聯(lián)軸器以及制動輪的選用1.首先計算高速軸聯(lián)軸器計算高速軸聯(lián)軸器所承受的轉(zhuǎn)矩：Mc=n8Me=1.35×1.8×23.139=56.227Nm （4-36）其中 電動機的額定轉(zhuǎn)矩為Me=9550Ne（JC25%）n1=9550×2.2908=23.139Nm； （4-37） 運行機構(gòu)中聯(lián)軸器的安全系數(shù)取n=1.35； 機構(gòu)剛性動載系數(shù)的取值范圍8=1.22.0，對于本設(shè)計而言取其值8=1.8。根據(jù)手冊查得本設(shè)計所選用

51、的YZR132M1-6型電動機，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)手冊選用GICL型鼓形齒式全齒聯(lián)軸器，其主動端以A型鍵槽d1=35mm，L=80mm配合；從動端也用A型鍵槽d2=22mm，L=50mm來進行配合。根據(jù)國標(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)動慣量（GD2）l=0.009kgm2，質(zhì)量Gl=5.9kg；2.制動輪的選擇根據(jù)已選用的

52、YWZ5200/23型瓦式制動器，通過標(biāo)準(zhǔn)件的選擇確定制動輪的直徑為Dz=200mm，中間用圓柱形軸孔連接d=35mm，L=82mm，并在其上設(shè)置緊定螺釘來為其軸向固定，根據(jù)國標(biāo)標(biāo)記其為：制動輪200-Y35 JB/ZQ4389-86，其轉(zhuǎn)動慣量（GD2）z=0.2kgm2，質(zhì)量Gz=10kg；計算所選用的聯(lián)軸器和制動輪轉(zhuǎn)動慣量總和：（GD2）l+（GD2）z=0.209kgm2 （4-38）與此前估計的 kgm2基本相符，因此以上計算符合要求無需修改。.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)軸器計算進行系數(shù)調(diào)節(jié)得出：Mc'=12Mci0'=12

53、5;56.227×17.2×0.9=435.199Nm （4-39）查閱手冊可得ZSC-350型立式減速器的低速軸端為圓柱形d=45mm，L=70mm，取浮動軸裝聯(lián)軸器軸徑d=40mm，L=70mm，由“附表4215”與浮動軸相連的一端選用GICLZ3鼓形齒式聯(lián)軸器。其主動端：Y型軸孔，A型鍵槽d1=45mm，L=70mm。從動端：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，主動端A型鍵槽d1=40mm，L=80mm；從動端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)計所選用的車輪直徑為Dc=315mm，由于沒有此型號車輪的標(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