PAGEPAGE31畢業設計學生姓名學號20085124系(部)機電工程系專業機電一體化技術題目QTZ25型塔式起重機工作機構設計指導教師（姓名）（專業技術職稱/學位）（姓名）（專業技術職稱/學位）2011年6月摘要:QTZ25塔式起重機的塔身固定安裝在建筑物附近的專門基礎上，上部套以套塔，套塔的頂部通過旋轉支承裝置帽,起重臂和平衡分別裝于塔帽的前后，起升機構安裝在平衡臂的后部，由起重卷揚機筒上繞出的鋼絲繩經塔帽頂部導向滑輪，塔帽根部導向滑輪至起重小車上滑輪，向下繞過吊鉤架滑輪后，再向上繞過起重小車的滑輪，游動滑輪，起重小車上滑輪，然后至起重臂頭部固定。該塔機由金屬機構、工作機構液壓頂升系統、電氣控制系統以及安全保護裝置等組成。關鍵詞：起重機工作機構塔機起升機構變幅機構Abstract:QTZ25towercranetowernearthefixedinstallationinbuildingsbasedontheexpertise,theuppersleevetocoverthetower,setontopofthetowercapbyrotatingthesupportingdevice,liftingarmandbalance,respectively,beforeandafterthecapinstalledonthetower,liftingBalancearmismountedontherear,thecranehoistdrumwireropearoundthecapatthetopofthetowerbyPulley,TowerPulleyrootcaptoliftingasmallcarpulley,downaroundthehookrackpulley,andthenLiftingthecaruparoundthepulley,pulleyswimming,liftingasmallcarwheel,andthenfixedtotheboomhead.

Bythemetalbodyofthetowercrane,workingbodyofhydraulicjackingsystem,electricalcontrolsystemsandsafetydevicesandothercomponents.Keywords:TowerCrane,hoistingmechanism,slewingmechanism,reducer,hydraulicpressuremechanism,travelingmechanism.目錄1前言 32塔機的概述 33塔機機構簡述 53.1塔機工作原理 53.2塔機機構 64工作機構的說明和計算 154.1以知條件 154.2傳動方案的擬定 154.3選擇電動機類型 154.4總傳動比的分配 164.5齒輪的選擇與計算 164.6計算傳動裝置的運動參數和動力參數 204.7電磁離合器的選擇 214.8軸承的選擇 224.9軸的選擇與計算 225起重零件的選擇與計算 255.1鋼絲繩的選擇與校驗 255.2卷筒設計 265.3滑輪設計 275.4吊鉤的選擇 285.5軸上零件的設計 286電器部分選擇 286.1概述 296.2電器的選擇 296.3電纜的選擇 296.4制動器的選擇 296.5電磁鐵的選擇 29結論 30致謝 31參考文獻 321前言畢業設計是學生在學校結束了全部理論課程和實踐教學環節后進行的一個型的綜合性實踐教學環節，起目的是對學生進行理論聯合實際的全部課程訓練，是完成工程師初步培訓的重要步驟。通過設計應達到以下要求：1．具備綜合應用新學知識，初步解決本專業范圍內的工程技術問題的能力；2．具有查閱科技文獻資料，使用各種標準手冊的能力以及獨力工作的能力：3.具有良好的機構工藝性，能滿足生產要求，便于加工，裝配和維修；4．盡量采用現代設計方法進行機械傳動裝置參數的優化設計；5．所用圖紙標準及設計型號選擇必須按照國家的新標準，說明書采用仿宋體2塔機的概述塔式起重機由于具有適用范圍廣，起升高度和工作范圍大，效率很高，安裝折卸方便等特點，目前在我國建筑安裝工程已得到廣泛應用，特別是在高層工業和民用建筑中，已成為一種必不可少的施工機械。目前，塔機主要有兩種基本形式：一種是安裝在建筑物的某一單元中，隨著建筑的升高，起重機沿著層高一層一層往上爬升，稱之為內爬式塔機：另一種是安裝在筑物的一側，它的底座固定在專門基礎上，塔身中間有若干道水平拉撐，伸到建筑物的柱子上加以固定，以增加塔身穩定性，稱為附著式自身塔機，本說明將要論述的是QTZ25型自升式塔式起重機，其各項性能指標在同類產品中居領先地位，具有下述特點：起重臂長達32米，增加了工作范圍，采用固定式安裝就能滿足兩棟住宅建筑的施工需要能耗小，起升，回轉變幅三機構總功率僅為14.7KW，節能效果好，現有同類產品則為16.7—28.9KW，相比之一節能13.6—16.6%工作方式最多，適用范圍最大，起升機構能實現重載低速，輕載高速，提高了效率和經濟性。QTZ25型塔機可根據施工對象不同，采用不同工作方式：當建筑物較長或在住宅群施工，且同時擔任幾棟住宅施工時，可在地面鋪設軌道使塔機來回移動，此時起升高度為26.4米，能勝地任8層以下民用住宅的施工。當建筑物需要塔機用固定式工作時，有下列兩種方法：其一：在底架上加放壓重，這樣對地面的承壓能力要求較低，而壓重又可重復利用，節約成本，此種固定方式，起升高度為26.4米。其二：在地面上澆注礎塊，無底架，塔身直接固定在此基礎上，此種方法塔機省掉了基礎節和十字架，但基礎塊不能重復利用，塔機工作高度為25米，當施工對象超過60米時，塔機可采用附著式工作方式。塔機采用液壓頂升系統來自動改變塔身高度，可根據建筑物高度升高或降低。工作速度高，調速性能好；工作平穩，效率高。起升機構采用繞線式電機，電磁離合器換檔的二級變速箱能實現低速重載，高速輕載，最大線速度為50m/min，回轉和小車行走機構，液力偶合器，從而實現變幅，與動臂塔機相比，工作平移，安裝就位方便，幅度利用范圍大，有利于起重性能的充分發揮，擴大建筑材料的堆放范圍，且便于現場施工總平面的布置。各種安全裝置齊全，各機構均設有制動器。塔機設有起升機構位器，小車變幅機構限位器，起重量限位器，起重力矩限制器，大車行走限位器，，塔機回轉限位等安全裝置。司機式室獨立側置，視野寬，工作空間大，給操作者創造了良好的工作環境。使用方便，維修簡單，塔機安裝僅需汽車吊就能實現，方便迅速。塔機無中央集電環，避免了有集電環時，會出現受雨淋。漏電等故障，同時方便了司機上下出入。3塔機機構簡述3.1塔機工作原理該起重機的塔身固定安裝在建筑物附近的專門基礎上，上部套以套塔，套塔的頂部通過旋轉支承裝置帽,起重臂和平衡分別裝于塔帽的前后，起升機構安裝在平衡臂的后部，由起重卷揚機筒上繞出的鋼絲繩經塔帽頂部導向滑輪，塔帽根部導向滑輪至起重小車上滑輪，向下繞過吊鉤架滑輪后，再向上繞過起重小車的滑輪，游動滑輪，起重小車上滑輪，然后至起重臂頭部固定。為方便變起升的倍率，在起升機構中可有一個游動輪緊壓在起重小車上，本設計起繩倍率M=2。如需改變，可先將吊鉤放至地面上，然后逐漸下放游動滑輪至吊鉤上，用銷子把他們固定在一起，接著再起升吊鉤，此時滑輪組倍率變為4。影響生產率的主要因素是提升所占時間，為提高生產率必須提高吊鉤起升速度，但吊鉤速提高后，起動，調速困難可采用可控硅調節來解決。該起重機的配重可沿平衡臂水平移動，以使上部旋轉機構的重心保持在回轉中心附近，配重位移機構的鉸車安裝在平衡臂的中部，通過鋼絲繩拉動配重沿平衡臂移動。該塔機自升系統采用液壓頂升機構。3.2塔機機構該塔機由金屬機構、工作機構液壓頂升系統、電氣控制系統以及安全保護裝置等組成，現分述如下:3.2.1金屬機構金屬機構主要包括：底架，塔身標準節，起重臂，平衡臂，爬升架以及附著裝置等。(1)底架：(如圖所示)底架由基礎節，整梁，半梁，撐桿，以及拉桿等組成。整梁和半梁是由銷軸聯接成的十字架，與基礎節相連，在整梁與半梁之間用拉桿連接，基礎節上端與塔身標準節相連，下部安裝有行走機構用配電箱，十字梁兩端安裝有主被動臺車，十字架與基礎節用螺栓連接，基礎節上端與塔身標準節相連，撐桿上端和基礎節的連接為活動式的，塔機安裝初始不安裝撐桿，至一定高度后再裝上，由于各部分均用銷軸或螺栓連接，拆裝與運輸多十分方便。圖2-1底架(2)塔身標準節塔身截面外形尺寸為1.3m*1.3m，每個部分長2.5m,每節之間用4個特別的M30高強度螺栓連接。圖2-2塔身標準節(3)爬升架爬升架主要由套架、平臺、液壓頂升裝置及標準節引進裝置等組成。套架是套在塔身標準節外部，上端用銷軸與下相連，高5.79m截面1.57*1.57㎡是由型鋼和鋼板組焊成的框架結構，為了便于頂升安裝的安全性的需要，特設有工作平臺，爬升架上下框架內側沿塔身主弦桿的八個角上裝有8個滾輪，支撐在塔身主弦桿的對角線上，在爬升架的橫梁上，焊上兩塊耳板與液壓系統的油缸鉸接，承受油缸的頂升載荷，爬升架下部有兩個杠桿原理操作的擺動爬爪，在液壓油缸回轉活塞以及引進標準節等過程中作為爬升架承托上部結構重量之用。圖2-3爬升架(4)塔頂塔頂是由角鋼焊成的斜錐體，上端通過拉桿使起重臂與平衡臂保持水平，下端用4個銷軸與上支座連接，為了安裝吊臂拉桿和平衡臂拉桿，在塔頂上部設有工作平臺和滑輪組，上部有一能滑動的滑輪，供纏繞起升繩用。圖2-4塔頂(5)起重臂起重臂的上弦桿是無縫鋼管，下弦桿是用槽鋼加封板拼焊而成，，整個臂架為三角行截面，高0.6m,寬0.7m，臂總長為27.53m，共6節組成,節與節之間用銷軸聯接，拆裝方便，為了提高起重性能，減輕吊臂的重量，吊臂采用雙吊點，變截面空間桁架結構，在起重臂第一節小車牽引結構和懸掛吊籃，便于安裝和維修，臂架根部第一節與上支座用銷軸聯接。(6)平衡臂平衡臂是由(A3)[25a]槽鋼及角鋼拼焊而成，全長9.075米,寬0.9米,上有扶欄和走道，起升結構和平衡重均安裝在平衡臂尾部，根據不同的臂長，配備不同的平衡重，為了保持平衡臂水平，在它尾部一節有兩吊點，用銷軸通過平衡拉桿與塔頂連接，平衡臂根部用銷軸與上支座相連。（7）上支座上支座上部用4個銷與塔頂相連，左右兩邊用4個銷子分別與平衡臂與吊臂連接，下部用高強度螺栓與回轉支撐相連，在上支座一側垂直安裝有回轉機構，它下面的小齒輪準確地與回轉支撐外齒圈嚙合，支座上沒有平臺，方便工作，另一面沒有回轉限位器，司機室側置，在上支座上，回轉機構的旁邊，出入容易，工作安全。（8）下支座下支座上部用高強度螺栓與回轉支承連接，支承上部結構，下部四角平面用4個Φ30銷軸和4個M42的高強度螺栓分別與爬升架和塔身連接。圖2-8下支座3.2.2工作機構工作機構包括：起升機構、回轉機構、液壓爬升機構、小車牽引機及大車行走機構等裝置，分別介紹如下：(1)起升機構：起升機構對于不同的起吊重量有不同的速度，以充分滿足施工的要求，QTZ40塔式起重機采用了YZTD型三速電機，通過柱銷聯軸器帶動變速箱，再驅動卷筒，使卷筒有三種繩速，當選用2繩時，速度可達70/35/7米/分三種，若選用4繩時，則速度可達35/17.5/3.5米/分三種，為達到啟動和制動速度的平衡，在電動機的控制線路采用了能耗制動，在變速箱的‖軸的另一端裝有YWZ-315/45型液壓推桿制動器，起升機構不工作的時候，制動器永遠處于制動位置，在卷筒軸另一端裝有高度限位器，可根據實際高度調整。圖2-9起升機構(2)回轉機構：一套回轉機構垂直地布置在大齒圈旁，由YZR-132M2-6,3.7KW型電機驅動，經液力偶合器與盤式制動器和立式行星擺線減速器帶動小齒輪，從而帶動塔機上部的起重臂，平衡臂等左右回轉，其速度為0.6r/min,在電機和減速器之間設置了液立偶合器和一個盤式制動器，因此,使塔機起制動中平穩無沖擊，盤式制動器處于常開狀態，可用于塔機工作時制動定位，保證工作方便。圖2-10回轉機構(3)小車牽引機構小車的牽引機構是載重小車變幅的驅動裝置。采用Y112M-6-2.2電機，經由圓柱齒輪減速器(蝸桿軸尾配置了電磁盤式制動器)帶動卷筒，通過鋼絲繩(6×19-7.7-155-右交，GB829-79)使載重小車以50m/min的速度在臂架軌道上來回變幅走動，牽引繩的一端纏繞固定在卷筒上，另一端則固定在載重小車上，變幅時靠繩的一收一放來保證載重小車的正常工作。圖2-11牽引機構(4)行走機構行走機構由兩個主動臺車和兩個被動臺車組成，主動臺車按對角線布置。在整梁上，主動臺車由Y112M-4KW電機經液力偶合器圓柱蝸輪減速器和開式齒輪驅動行走輪，行走速度19.6m/min，采用液力偶合器，保證了啟動和停車平穩無沖擊。臺車之間輪距及軌距均為3.8米，共4個行走輪，車輪直徑為350mm。蝸桿軸尾端配置了盤式制動器，制動器為常閉式，工作時通過時間繼電器延時制動。圖2-12行走機構3.2.3液壓頂升系統液壓頂升系統的工作：主要是靠安裝在爬升架內側面的一套液壓油缸、活塞、泵、閥和油壓系統來完成，當需要頂升時，由起重機吊構吊起標準節，送進引入架，把塔身標準節與下支座的4個M42連接螺栓松開，開動電機使液壓缸工作，頂升上部機構，操作爬升架支撐上部重量，收回活塞，再次頂升，這樣兩次工作循環可接一個標準節。液壓頂升過程的液壓動力是這樣傳遞的：當YBIM-4型7.5KW的電動機開動時，正常工作壓力可達18mpa,流量約為16l/min，油泵供出的高壓油進入手動的三位四通閥348M-B10H-T,中間裝有一支Y-60壓力表，便于觀察油壓，手動換向閥為的是控制油的進出的方向調整，手動換向閥的液壓油經過cp20平衡閥輸送到油缸中去，進行油缸的收縮從而再次頂升工作，液壓油缸的高壓腔裝有平衡閥，可防止在液壓頂升過程中由于油路的故障引起的油管爆炸，而不至于負載下降，同時還可以防止負載下降速度過快，油泵出口的管路中間還裝有YF-B10HA溢流閥，起安全作用。圖2-13液壓頂升機構3.2.4附著架1)塔式起重機附著架工作狀態塔式起重機附著式工作時起升的最大起升高度為60m，塔機可根據施工現場的具體情況，附著前選用有底架加壓固定式或無壓重地下澆注脛砼基礎塊固定有兩種方式，附著時，塔身中心距建筑物3m，爬升時應使得吊臂方向與建筑物平行(即有踏板的一面塔身與建筑物垂直)。2)附著架簡介附著架是由三個撐桿和一個套環組成，它主要是把塔機固定在建筑物的柱子上，起著依附的作用，環梁是由四個連桿組成，每個連桿之間用四個M20的螺栓連接，擰緊這些螺栓，使四根主弦桿的四塊節點板緊緊地卡住，塔身的四根主弦桿三根撐桿與建筑物連接，三根撐桿與框架應保持在同一平面內(用適當的鋼絲繩把環梁綁掛在塔身上，從而實現水平)，塔機附著架按塔機中心與建筑物距離為3m設計的，若實際使用時與此值不等，須經計算后重新確定撐桿的長度和結構形式方可使用，撐桿與建筑物的連接方式可以根據實際情況而定。3.2.5繩輪系統及倍率裝置滑輪倍率裝置的目的，為的是使起升機構的起重能力提高一倍而起升速度降低一倍，這樣，起升機構能夠更加靈活地滿足施工需要。3.2.6卷揚機構的運轉卷揚機構由YZR160L-交流電動機驅動，，能較好的滿足塔機使用的要求。該電機本身自帶）常閉式制動器，電機通電時制動器打開，斷電制動。操作時，將各個手柄置于零位置，按下啟動按鈕S2,總接觸器K1閉合，再扳動卷揚手柄，就可平穩起吊重物。當需要反方向運行時，必須將操作手柄歸于零位，使電機停止后，再遞向扳動手柄，禁止單方面運轉中突然打反轉。特別提醒司機的是：卷揚低速操作時間應控制在1.5分鐘之內，以防止電機過熱而燒毀電機。3.2.7行走機構的運轉由M1M2(Y112M-4-4)交流異步電機驅動兩主動臺車，采用操作手柄通過接觸器控制運行，電機與蝸輪箱用液力偶合器連接，起制動平穩，行走機構設有常閉盤式制動器，行走電機停電后延時制動，延時時間依實際行走效果（停車時既不滑行太遠，又不晃動厲害）。通過調整時間繼電器KT9而定，時間繼電器KT9裝在行走控制箱內。3.2.8回轉機構的運轉由M7(YZR132M2-6/3.7)交流繞線式電機驅動，它與啟動調速電阻相配合，以達到啟動平穩和調速的目的，回轉機構設有常開式制動器，制動時，可通過設在駕駛室內的足踏開關S4進行制動回轉制動器僅用于有風狀態下工作時，固定塔機不轉，嚴禁用制動停車，電機沒完全停電時，不允許打反轉來幫助停車，回轉停車時，當電機完全停轉后，可用在低檔打反轉幫助停車。3.2.9小車牽引機構的運轉由M6(Y112M-6-2.2)起重用三相異步電機驅動，電機一頭設有常閉式制動器，電機停電后，制動器制動。圖2-16牽引鋼絲繩繞繩系統示意圖起重機技術性能及參數起升機構M4機構工作級別回轉機構M4牽引機構M3行走機構M3倍率行走固定附著起升高度m=226.425.326060最大起重量2.5噸幅度最大幅度（米）27.32（米）最小幅度（米）1.7起倍率m=2m=2升速度起重量（t）122244機速度（m/min）703573517.53.3構電機型號YZTD225M功率轉速-4/8/32-15/15/3.5KW-1400/700/140rpm轉速電機型號功率轉速回轉機構0.6轉/分YZR13.2M2-63.7KW908轉/分速度電機型號功率轉速牽引機構25米/分Y112M-62.2KW940轉/分速度電機型號功率轉速行走機構23米/分Y112M-42×4KW1440轉/分速度電機型號功率轉速頂升機構0.6米/分Y132S-45.5KW1440轉/分工作壓力18MPa臂長重量（噸）平衡重37米6.72342米7.623總功率28.9KW（不包括頂升電機）工作溫度-20℃—40起重性能參數表起升幅度(m)起重量(Kg)1.7—12.82500132320142130151970161830171705181595191500201410211330221260231195241135251080261030279852894529905308653183032800其他有關參數與尺寸規矩×軸距：3.8m×3.8m行走輪個數：4個行走輪直徑：Φ350mm4工作機構的說明和計算4.1以知條件最大起重量2.5t最大牽引力為1.25t高速，線速度50mm/min;滾筒轉速112r/min，起重量Qmax=1.25t；低速，線速度25m/min，滾筒轉速56r/min,起重量Qmax=2.5t最大起升高度26.4m，滑輪組倍率m=2，行走電機額定電流I=5A4.2傳動方案的擬定（1）動裝置作用：傳動裝置在原動機與工作之間傳遞運動和動力，并籍以改變運動形式，速度和轉矩大小。（2）合理傳動方案的要求：合理的方案應保證工作可靠，并且結構簡單、尺寸緊湊、加工方便，成本低廉傳動效率高和使用維護便利。傳動方案簡圖見起升機構一節中所述二級圓柱齒輪減速器有三種類型：展開式、同軸式、分流式、傳動比一般為8-40，結構簡單，應用廣泛。（1）展開式：由于齒輪相對于是軸泵對稱布置，因而沿齒輪向載荷分布不均，要求軸有較大剛度。（2）分流式：齒輪數相對于軸泵對稱布置，結構復雜，但可獲得較小的外廓尺寸，常用于較大功率，變載荷場合。（3）同軸式：減速器長度方向尺寸較小，但軸向尺寸較大，中間軸較長，剛度較差。考慮到本次設計要求的起重量，功率較小，但軸向尺寸較大，從有利于浸油潤滑的角度考慮，應使兩個齒輪直徑大小相近，夠用展開式而級圓柱齒輪減速器。4.3選擇電動機類型(1)按工作條件和要求，選電機選用封閉式繞線異步電動機；電壓380V該電動機的特點：可以滿足斷續定額封閉自扇冷式，啟動轉矩較大，能頻繁啟動過載能力大轉差率大，電機適用環境不超過40攝氏度。由于起重機的電動機的工作是重復而短暫的，且正反轉頻繁，要求啟動力矩大，轉動慣量小，機械強度高一般采用專用的電動機型式，所選電動機類型基本能適應工作環境。(2)選擇電動機的容量由于在重載高速這種情況下，是電動機的最大承受狀態，所以只要此時能夠滿足工作要求其他情況下均能滿足要求。重載高速計算：Pd=Pw/ηa(KW)Pw=FV/1000(KW)Pd=FV/(1000ηa)(KW)ηa=η12η23η32η4.其中.ηa：總效率。η1：聯軸器的效率，取η1=0.99η2:軸承的效率，取η2=0.98η3:齒輪的傳動效率取η3=0.97η4..:卷筒的傳動效率取η4=0.96F:最大牽引力F=1250*gF=2500*gV:最大線速度V=50m/min=0.833333mηa=η12η23η32η4.=0.992×0.983*0.972*0.96≈0.83Pd=FV/(1000ηa)=1250*9.8*0.8333/(1000*0.83)≈12.3KWPgc≥P靜K電K電：起升機構按靜功率初選電動參數。選K電=0.9Pgc≥0.9*12.3=11.07KW(3)確定電機轉速根據傳動比的合理范圍，取二級圓柱齒輪減速~器的傳動比為I=8-10.故電機的轉速nd1=in1=(8-4)*112=896-4480r/minnd2=in2=(8-40)*56=448-2240r/min.根據容量和轉速。綜合電動機和傳動裝置的尺寸，重量和減速機的傳動比選電機為YZR160L-6。型號：YZR160L-6功率：13KW滿載：轉速：942r/min功率：88.5%功率因數：0.81(4)傳動比的分配電機轉速942r/min卷筒轉速nv1=112r/minnv2=56r/min總傳動比ia=nm/nnm：傳動裝置總的傳動比nm電機的滿載轉速n卷筒的主軸轉速則：i1總=942/112≈8.4i2總=942/56=16.84.4總傳動比的分配1）.合理發揮各級傳動裝置的承載能力；2）.使各級傳動裝置具有最小的外廓尺寸和中心距；3）.在兩極或多級齒輪減速器中，使各級大齒輪的浸油深度大致相等，有利于齒輪的浸油潤滑；4）.傳動零件不能發生干涉，如在兩級齒輪傳動中，高速的傳動比過大，有可能使高速的大齒輪與低速的軸相碰或發生干涉。5）根據二級展開式減速器一般的設計規則第一級傳動比比第二級大一些一般第一級為第二級的1.3到1.5倍但是又不能大很多以及以及模數取標準齒數取整數這里取輕載第一級傳動比為4.8第二級傳動比為3.54.5齒輪的選擇與計算（1）齒輪的分類軟齒面閉式齒輪傳動：常因齒點蝕而失效，故通常先齒面接觸強度確定傳動尺寸，然后演算齒輪彎曲強度。硬齒面式齒輪傳動：其齒面接觸承載能力交高，故可先按彎曲強度設計計算，然后驗算齒面接觸強度。開式齒輪傳動：主要失效形式是磨粒磨損，在此不考慮。本設計結構緊湊，故采用硬齒面。采用展開式二級園柱齒輪減速器，傳動功率為123KW。高速傳動比1．9，低速傳動比3．8。其中高速可采用斜齒傳動，低速用直齒輪傳動斜齒的優點、缺點：（1）傳動平穩噪聲小（2）合度大，承載能力高，適于高速傳動（3）結構緊湊（4）斜齒受力時會產生軸向分力，需安裝推力軸承（2）高速傳動時齒輪的選擇因為傳遞功率較大，頻繁動作選取硬齒輪組合：小齒輪用20CrmnTi滲透淬火，硬度為56—62HRC，大齒輪用40Cr表面淬火，硬度為50—55HRC．選擇齒輪精度等級為8級（1）按齒根彎曲疲勞強度設計按斜齒輪傳達室動的設計公式可得：因為硬齒面傳動，取Z，=40則Z2=IZ=1．940=76初選螺旋角落=14oK=1．4當量齒數Z為：Z1===43.8Z1===83.3齒形系數：Y=1.68Y=1.78=b/d=0.6小齒輪按16MnCr5查取，大齒輪按調質鋼查取，得：Q=880mpaQ=740mpaN=60nj×Ln=60×962×1×(10×52×40)=1.2×109N=N/I=1.2×109/1.4=8.57×108YN=YN=1[σf1]=YN1σlim/SF=800/1.4=629mpa[σf2]=529mpaYF1YS1/[σf1]=2.4×1.68/629=0.0065mpaYF1YS1/[σf1]=2.24×1.78/529=0.0075mpa=2.6取m=3（2）確定中心距及螺旋角a=[m(z+z)]/2cos=[3(40+76)]/2cos14o=179.38mm取a=180(mm)確定螺旋角為B=arccos[mn(z1+z2)]/(2*18.)=14因為此值分初選B值想差不大，故不必重新計算校合齒面接觸疲勞強度QH=3.17ZE[KT（U+1）/bd1u≤[QH]分度圓直徑dd1=mz/cos?=(3*40)/cos1408’d2=mz/cos?=(3*76)/cos1408’齒寬bb=φd=0.6*128.5=77取：b=80b=85齒數比uu1=u2=I=1.9許用接觸應力[QH]QHLIM1=1500MpaQHlim2=1220MpaSH=1.2Sni=1Sn2=1.04[QH]1=(ZN1*QHlim1)/Sh1={(1×1500)/1.2}=1250MPa[QH]2=(ZN1*QHlim2)/Sh2=(1.04×1220.)/1.2=1057MpaZE=189.8（3）驗證齒輪圓周速度V=（π×dn）/60×1000=[(3.14×128.5×962)/60000]=6.46<10可知選擇8級精度等級合適（3）低速傳動時齒輪的選擇小齒輪用20CrmnTi滲透淬火，硬度為56—62HRC，大齒輪用40Cr表面淬火，硬度為50—55HRC．選擇齒輪精度等級為8級齒輪齒數z1=24z2=24×3.8=91.2z1=92齒輪螺旋角B=140齒寬系數0.35Zv1=Z/cos3B=24/cos3140Zv2=Z2/cos3B=92/cos3149Yf1=2.64Yf2=2.19Ys1=1.6Ys2=1.78N1=1.2*109N2=8.57*108Yn1=Yn2=1=2.6取：m=3確定螺旋角為?=arccos[mn(Z1+Z2)/(2*18.)=14因為此值與初選B值相差不大，故不必重新計算校合齒面接觸疲勞強度σh=3.17Ze[(KT1(u+1)/bd12u≤[σH]分度圓直徑dd1=(z1m1)/cos?=d=mnz1/cos?=285.7mm齒寬bb=φd×d1=0.6×74.5=44.7取b1=45b2=50σh=3.17×189.81.4×1.24×105(3.8+1)/50×44.72×3.8=891.38V=πdn/60×1000=3.14×74.5×962/60000=3.75<5可選擇8級精度等級合適齒輪軸轉距：T=1.6×105Nm（4）直齒圓柱齒輪傳動（1）小齒輪用20CrmnTi滲透淬火，硬度為56—62HRC，大齒輪用40Cr表面淬火，硬度為50—55HRC．選擇齒輪精度等級為8級K=1.4φ=0.35齒數Z1=24Z2=4.5*24=108Zv=z/cos3B=24/COS3140=22.5Zv=z/cos3B=108/COS3140=114.7取YF1=2.64YF2=1.82YS1=1.6YS2=2.17=2.6取mn=3確定中心距a=[mn(z1+z2)]/2cos?=198取a=200齒寬b=φd×a=0.35×200=70所以b1=72mmb2=70mmΔh=305(I+1)KT1/Iba2=524<[σh]所以安全周速度v=3.14×3×24×9.62/60×103=3.62<5所以8級精度合適則：分度圓直徑：d1=72d2=324齒頂高系數：h*=1齒根高系數：c*=0.25齒頂高：ha=3齒根高：hf=3.75齒頂圓直徑：da=78da2=330齒根圓直徑：df1=64.5df2=316.5齒寬：b1=72b2=70齒形角：θ=20o模數：m=3中心距：a=200材料：20CrMnTi40Cr（5）齒輪參數計算分度圓直徑：d1=74.5d2=285.7齒數：z1=24z2=92齒頂圓直徑：da1=80.5da2=291.7齒根圓直徑：hf1=67hf2=278.2齒根高：hf=3.75齒頂高：ha=3全齒高：h=6.75中心距：a=180螺旋角：B=14o8'3"材料：20CrMnTi40Cr4.6計算傳動裝置的運動參數和動力參數（1）輕載高速即nv1=112r/min1)各軸的轉速I軸：nI1=nm=942r/minII軸:nII1=nI1/i11=942/2.4=392.5r/minIII軸:nIII1=nII1/i12=392.5/3.5=112.14r/minIV軸(卷筒軸)：nIV1=nIII1=112.14r/min2)各軸的輸入功率：I軸：PI1=Pdη1=12.3×0.99=12.177KWII軸：PII1=PI1×η2×η3=12.177×0.98×0.97=11.575KWIII軸：PIII1=PII1×η2×η3=11.575×0.98×0.97=11.004KWIV軸(卷筒軸)：PIV1=PIII1×η1×η2=11.004×0.99×0.98=10.675KW3)各軸的輸出功率：I軸：PI1=Pd×η1=12.177×0.98=11.933KWII軸：PII1=PI1×η2=11.575×0.98=11.344KWIII軸：PIII1=PIII1×η2=11.004×0.98=10.784KWIV軸(卷筒軸)：PIV1=PIV1×η4=10.675×0.96=10.284KW4)各軸的輸入扭矩Td=9550×(Pd/Nm)=9550×(12.3/942)=122.697NMT11=Td×η1=122.697×0.99=119.272NMT21=T11×η2×η3×i11=119.272×0.98×0.97×2.4=272.112NMT31=T21×η2×η3×i12=272.112×0.98×0.98×3.5=905.343nNMT41=T31×η1×η2=905.343×0.99×0.98=878.364NM5)各軸的輸出轉矩IT11=119.272×η2=119.272×0.98=116.887NMIIT22=T21×η2=272.112×0.98=266.67NMIIIT32=T31×η2=905.343×0.98=887.236NMIVT42=T41×η2=878.364×0.98=860.797NM（2）重載低速nv2=56r/min1)各軸的轉速I軸：nI2=nm=942r/minII軸:nII2=nI2/i21=942/4.8=196.25r/minIII軸:nIII2=nII2/i22=196.25/3.5=56.07r/minIV軸(卷筒軸)：nIV2=nIII2=56.07r/min2)各軸的輸入功率：I軸：PI2=Pdη1=12.3×0.99=12.177KWII軸：PII2=PI2×η2×η3=12.177×0.98×0.97=11.575KWIII軸：PIII2=PII2×η2×η3=11.575×0.98×0.97=11.004KWIV軸(卷筒軸)：PIV2=PIII2×η1×η2=11.004×0.99×0.98=10.675KW3)各軸的輸出功率：I軸：1PI2=Pd×η1=12.177×0.98=11.933KWII軸：2PII2=PI2×η2=11.575×0.98=11.344KWIII軸：3PIII2=PIII2×η2=11.004×0.98=10.784KWIV軸(卷筒軸)：PIV2=PIV2×η4=10.675×0.96=10.284KW4)各軸的輸入扭矩Td=9550×(Pd/Nm)=9550×(12.3/942)=122.697NMT12=Td×η1=122.697×0.99=119.272NMT22=T12×η2×η3×i21=119.272×0.98×0.97×4.8=544.242NMT32=T22×η2×η3×i22=544.242×0.98×0.98×3.5=1810.748NMT42=T32×η1×η2=1810.748×0.99×0.98=1756.788NM5)各軸的輸出轉矩IT12=119.272×η2=119.272×0.98=116.887NMIIT22=T22×η2=544.242×0.98=533.357NMIIIT32=T32×η2=1810.748×0.98=1774.553NMIVT42=T42×η2=1576.788×0.98=1545.252NM4.7電磁離合器的選擇

選擇原則：按靜摩擦力矩的選擇公式：Mj≥KMnMj——離合器的額定靜力矩K——安全系數取K=2.0Mn——運轉時最大負荷力矩KMn=2.0×（119.272/9.8）≈24.3kg.m∴選擇離合器的型號為RLM5-16型（軸一）∵Mj=32kg.m＞24.3kg.m∴符合要求。第二根軸上的電磁離合器選擇原則：按靜摩擦力矩選擇Mj≥KMn選擇方法如上，則選DLM5-63型（軸二）。4.8軸承的選擇軸承可分為滑動軸承、滾動軸承（1）滑動軸承：工作時軸承與軸的表面間發生，干摩擦狀態，邊界摩擦狀態，液體磨擦狀態，半液體摩狀態，半干磨擦狀態，常用低速輕載，徑向力不太大的環境下。（2）滾動軸承：依靠主要元件間的液動接觸來支承轉動零件，具有磨擦應力小，易起動，轉速及工作溫度的適用范圍寬廣，軸向尺寸小，潤滑維修保養方便。（3）調心球軸承：因為外卷液道表面是以軸承中心點為中心的球面，故能自動調心，其偏角為θ≤2o—3o主要承受徑向載荷，也可承受不大的軸向載荷，適用于多支點傳動軸，剛性較小以及難以對中的軸。（4）推力球軸承：只能承受軸向載荷，不宜在高速下工作51000型只能承受單向載荷，常用于起重機吊勾、蝸桿軸和立式車床主軸的支承等。（5）深溝球軸承：主要承受徑向載荷也可承受一定軸向載荷，極限；轉速高，磨擦系數上，θ≤2o—10o，承受沖擊能力差，適用于剛性較大的軸，變速箱的軸，電動機四的承價格低。故選擇深溝球承支承。4.9軸的選擇與計算通常軸為階梯狀，要考慮到軸上零件固定可靠，裝卸方便，軸的加工工藝好，保證軸足夠的硬度和強度，為減小應力集中，應采用圓角過度。(1）I軸的選擇：I軸是聯軸器與電機相連并傳遞功率的軸，軸材料用45號鋼，調質處理所有軸性（如疲勞強度，彎曲強度，膠合等）1.設計軸由傳動方案知，該軸兩端各有一個軸承，同時裝有兩個齒輪，中間有一個電磁離和器，確定軸徑為45mm2.選軸承型號308d=40D=90B=28（2個）型號110d=50D=80B=16（2個）圖4-1I軸的示意圖(2)II軸該軸裝有兩個軸承，三個齒輪，且在該軸一端至減速器外裝有液壓推桿制動器該軸的基本尺寸如下：L1=21;L2=37.5;L3=35.5;L4=100;L5=105;L6=8;L7=25;相對應的軸向尺寸：選軸承：型號：311d=55D=120B=29型號：112d=60D=95B=18(2個)圖4-2II軸示意圖(3)III軸的選擇：該軸上裝有兩個軸承，一個齒輪，軸徑由聯軸器確定。ⅰ聯軸器的選擇：a.彈性圓柱銷聯軸器：許用扭矩（kgm）6.71538軸徑（mm）25180最大轉速（r/min）1100—5400特點：彈性好，可補償少量徑向偏差。適用范圍：用與正反轉，變化多，變載荷，起重頻繁的高速軸。固選d=38mm許用扭矩為23.5kgm許用轉速4000r/min飛輪力矩參數為：B>42D=140a=33b=35b.十字滑塊聯軸器許用扭矩（kgm）122000軸徑（mm）15150最大轉速（r/min）100—250特點：徑向尺寸小，飛輪力矩較小，壽命較長，但制造復雜，不能緩沖減振。適用范圍：用于低轉速，兩軸不同軸度，誤差較大的情況。固選ⅱ.設計軸；選軸承型號217d=85D=150B=28r=3型號312d=60D=130B=31r=3圖4-2ⅲ.軸示意圖(4）校核軸因III軸承受載荷最大，故進行校核1.齒輪分度圓直徑d=96mm軸的變應力（如下圖4-3所示）：Ft=2T1/d1=2╳905.342/0.096=18861.31250NFr=Ft╳tag200=6864.956329N2.求垂直面的支反力：（如下圖4-3所示）Fv1=1707.527209N;Fv2=5157.429120N3.求水平面上的支反力：（如下圖4-3所示）Fh1=4691.392449N;Fh2=-14169.92005N4.繪垂直面的彎矩圖（如下圖4-3所示）Mv=-379071.0404N.mm5.繪水平面的彎矩圖（如下圖4-3所示）Mh=1041489.124N.mm6.求合成彎矩圖（如下圖4-3所示）M=(Mv2+Mh2)0..5=1108329.576N.mm扭矩T=905343.000N.mm根據強度校核公式бca=（（M/W）2+4×（（aT）/（2W））2）0.5≤[б-1]校核其中a=0.6бca=((1108.329576×1000)2+(0.6×905343)2)0.5/(0.1×603)=57.142965MPa≤[б-1]=60Mpa軸的材料為45鋼，調質處理，由查表《機械設計基礎》14-3許用彎曲應力[б-1]=60Mpa故強度滿足要求；剛度的校核：根據剛度的校核公式ф=5.73×10000×(LG)-1×(TiLi/IPi)；帶入相關數據可以計算得到結果0.274571708;由《機械設計》教材查得：對于軸的剛度有以下地分類：一般傳動軸可取Ф＝0.5—1；對于精度傳動軸可取0.25—0.5度每米。對于要求不高地度傳動軸可取大于1度每米；而這里校核的結果0.2771708度每米，所以合乎剛度要求較高的本課題；(5)軸的受力示意圖：圖4-35起重零件的選擇與計算5.1鋼絲繩的選擇與校驗鋼絲繩的受力主要為拉力，按照工作條件，查《機械設計手冊》表5-2，可選用6X19圓形股繩，其鋼絲直徑較粗，鋼絲繩柔軟而且耐磨。起重機鋼絲繩根據不同的條件，應保證有一定的安全系數，即Smax.nSp⑴式中Smax─鋼絲繩最大靜拉力；NSp─整條鋼絲繩的破斷拉力；Nn─鋼絲繩的安全系數；查《機械設計手冊》表5-6得：sp=⑵式中─鋼絲繩破斷拉力總和；─破斷力換算系數已知Smax=Fmax=315kgfn=4①=0.85將上述值代入公式⑴和⑵，得Sp≥2941故最后選擇的鋼絲繩型號為619―7.7―155―右交。5.2卷筒設計1)卷筒直徑的計算R=⑶式中V─卷筒線速度；m/sn─卷筒卷速；r/min已知V=50m/min=50/60m/sn=112r/min將上述值代入公式⑶，得R==0.4265m=426.5mm則D=2R=853mm取卷筒直徑為D=853mm2)卷筒的校核卷筒名義直徑D0=hd⑷式中d─鋼絲繩直徑；mmh─與機構工作級別和鋼絲繩結構有關的系數；查《機械設計手冊》表8-1-54，得h=16已知d=7.7將上述值代入公式⑷，得D0=(16-1)7.7=115.5mm因為D=853mm>D0=115.5mm所以此卷筒直徑合格。3)卷筒的幾何尺寸計算根據設計要求，卷筒材料采用HT200的灰鑄鐵鑄造則卷筒的壁厚為=0.002D+(6─10)mm⑸已知D=330mm則=0.002D+(6─10)mm=10.236mm─17.06mm取=14mm鋼絲繩纏繞長度L=πD1Z⑹式中Z─每層上鋼絲繩纏繞圈數；D1─單層直徑已知L=40000mmD1=D+d=853+14=867mm將上述值代入公式⑹，得40000=π867Z所以Z==14.693圈、考慮鋼絲繩在卷筒上排列可能不均勻，應將長度增加10%，故卷筒長度為L0=1.1Zt⑺查《機械設計手冊》表5-40，得t=10mmR=5mmC=1.86將上述值代入公式⑺得，L0=1.1×14.693×10=161.62mm取卷筒長度為L0=426mm因L0=426mm<3D=963mm故應計算卷筒壁內表面最大壓應力查《機械設計手冊》表5-38，得卷筒的壓應力為⑻式中A─多層卷繞系數；Smax─鋼絲繩最大靜拉力；N ─卷筒壁厚；mmt─卷筒繩槽節距；mm─許用壓應力；kg/cm2已知A=1Smax=315kgf=14mmt=10mm===149.8N/cm2將上述值代入公式⑻，得=A=1=22.95N/cm2因<故卷筒強度能滿足要求。又因D=321mm<1200mm,L=426mm<2D故不必對卷筒進行穩定性驗算。5.3滑輪設計由塔式起重小車上的平衡滑輪，由于工作過程中要經常來誤碼擺動，使鋼絲繩一直處于彎曲與伸直狀態，對鋼絲繩的疲勞與磨損是不利的，據多年經驗，此類起重機上的起升鋼絲繩常損壞在此區段上，這種情況下不宜減少平衡滑輪，平衡滑輪：（名義直徑）D1min≥hd查《塔式起重機》表2-7得：h=18又已知d=14所以：D1min≥hd=18×14=252mm5.4吊鉤的選擇模鍛單鉤制造簡單，在啵起重機上廣泛采用，疊片吊鉤是由切制成的多片鋼板鍛接而成，并在吊鉤口上裝護墊，這樣可減小鋼絲繩磨損，使截荷也能均勻地傳到每塊鋼板上，主要用于大起重量或冶金起重機上，兩種相比，故選擇模鍛單鉤。在長鉤型吊鉤組中，吊鉤模梁與滑輪軸合成一體結構簡單，零件數力，整體尺寸較小，這對充分利用起升高度是利的，在鋼絲繩分支數為偶數(一般為4)時應用較小。短鉤型吊鉤組零件數量多，高度尺寸大，但橫向尺寸較小，對減小鋼絲繩偏角有利旦不受分支數限制。則：選擇模鍛長鉤型梯形單鉤材料為20#鋼D=（3-3。5）Q額=5H=D=5B1=0.67×h=3.35B2=0.4b1=1.34 K=0.1e1=(b1+2b2)/(b1+b2)*h/3=2.1e2=h-e1=2.9FA=(bi+b2)×h×1/2=11.725Φ=1+cv/g（f0+λ0）其中：c=0.5v=25g=9.8f0=8.3/700λ0=0.0029*26.4所以Φ=15.426θ計=Φθ額=38.565A-AC=2×θ×e1/FAKAD=27.63〈6s/1.3=180FA=0.8FA=0.8×11.725=9.38B-BG=θ計e2/FBKBD=23.85Τ=0.1G=2.385Σa=G2+3C2=24.2〈180其中QS取235由以上計算選出吊鉤型號重量Dsbhdd1d02.5655040654540M36LlllRROR237595553495022R3R4R5R6R7重量701080453585.5軸上零件的設計（1）鍵的選擇鍵的類型：平鍵半圓鍵楔鍵切向鍵（1）平鍵：應用于高精度，高速度可承受載荷，沖擊的場合對向平鍵，用于軸上零件在軸上移動量不大的場合，如變速箱中的齒輪。（2）半圓鍵：一般用于輕載，適用于圓錐軸伸。（3）楔鍵：用于精度要求不高，轉速較低，傳遞較大的雙向的或有的轉達矩。（4）切向鍵：用于載荷很大，對要求不嚴場合故選擇：圓頭對向平鍵（2）銷的選擇（1）銷的分類：圓柱銷、圓錐銷、銷軸、開口銷柱銷：銷孔需鉸制多次裝拆后會降低定位的精度和聯接的緊固，只能傳遞不大的載荷，用于定位也可用于聯接。圓錐銷：定位精度高，在受橫向力時能自鎖用于定位，也可用以固定零件，傳遞動力多用于經常裝拆的場合。銷軸：用開口銷鎖定，拆卸方便，用于絞接處。開口銷：工用可