GZD2000重型旋臂吊系統(tǒng)設(shè)計【含CAD圖紙、說明書】

GZD2000重型旋臂吊系統(tǒng)設(shè)計【含CAD圖紙、說明書】,含CAD圖紙、說明書,gzd2000,重型,旋臂吊,系統(tǒng),設(shè)計,cad,圖紙,說明書,仿單 畢業(yè)設(shè)計說明書學(xué)生姓名：學(xué) 院：專業(yè)年級： 10級機(jī)械設(shè)計制造及其自動化精一班 題 目： GZD2000重型旋臂吊系統(tǒng)設(shè)計 指導(dǎo)教師： 評閱教師： 2014年05月摘 要本文主要對2噸重型旋臂吊進(jìn)行設(shè)計，分析了該旋臂吊所要求實現(xiàn)的功能和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，了解了旋臂吊的工作原理，基本結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組成及功能。本研究主要是對該旋臂吊的旋臂梁的設(shè)計及旋轉(zhuǎn)功能部分的機(jī)構(gòu)設(shè)計及參數(shù)的選擇。旋臂吊是一種循環(huán)、間歇運(yùn)動的機(jī)械，包括了起升、回轉(zhuǎn)、變幅及金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計，所以該設(shè)計主要是針對回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)選擇相應(yīng)的零部件及其技術(shù)參數(shù)，使其既能很好地實現(xiàn)旋臂吊的運(yùn)行而且互不干涉且配合良好。設(shè)計主要包括旋臂吊的起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)及金屬結(jié)構(gòu)的選擇。在本設(shè)計中，旋臂吊的總體、部件圖，都有詳細(xì)的說明。關(guān)鍵詞：旋臂吊；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；變幅機(jī)構(gòu) Design of GZD2000 Heavy Jib Crane System Abstract This article put its emphasis on designing 2-ton heavy jib crane, analyzing the functional and relative structure that the jib crane required, thus acquiring a knowledge of the principle, basic structure, composition and function of the system. It mainly researched the design of the rotary arm and the design of the mechanism of the rotary part and the selection of the parameter. jib crane is a sort of cycle, intermission motion of machine, including the design of lifting, revolving, variable rate, and metal structure, as a result it is in the view of choosing the appropriate spare parts and technical parameters for slewing mechanism in order to be good for jib crane operation and non-interference. There are hoisting mechanism of jib crane, slewing mechanism, the luffing mechanism and metal structure selection in this article. The overall jib crane and the drawing of the assembly unit, are also described in the article in detail. Keywords: Jib crane; Slewing mechanism ; Luffing mechanismII目 錄摘 要IAbstractII1 引言11.1 設(shè)計的背景及意義11.2 起重機(jī)的分類11.3 旋臂吊介紹22 起升機(jī)構(gòu)設(shè)計22.1 確定起升機(jī)構(gòu)的傳動方案22.2 選擇電動葫蘆42.3 選擇鋼絲繩52.4 確定滑輪的主要尺寸62.5 確定卷筒尺寸并驗算其強(qiáng)度62.6 卷筒心軸計算82.6.1 支座反力82.6.2 疲勞計算82.6.3 靜強(qiáng)度計算92.7 選擇軸承92.8 繩端固定裝置計算113 起升機(jī)構(gòu)電動的設(shè)計123.1 選電動機(jī)123.2 驗算電動機(jī)發(fā)熱條件123.3 選擇減速器133.4 驗算起升速度和實際所需功率133.5 校核減速器輸出軸強(qiáng)度143.6 選擇制動143.7 驗算啟動時間153.8 驗算制動時間154 變幅機(jī)構(gòu)的設(shè)計155 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計165.1 回轉(zhuǎn)支承裝置165.2 回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置165.3 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動裝置計算175.3.1 電動機(jī)選擇185.3.2 極限力矩聯(lián)軸器195.3.3 制動器的選擇195.3.4 減速器的選擇205.4 螺栓組的設(shè)計205.5 齒輪的設(shè)計215.6 軸的設(shè)計22圖4 軸的結(jié)構(gòu)圖225.7 強(qiáng)度的校核225.7.1 齒輪的校核225.7.2 軸承強(qiáng)度校核245.7.3 地腳連接螺栓強(qiáng)度校核246 旋臂吊支撐結(jié)構(gòu)256.1 立柱計算256.2 旋臂吊懸臂梁的設(shè)計計算296.2.1 計算條件296.2.2 旋臂強(qiáng)度校核29結(jié) 論32致 謝33參考文獻(xiàn)34附錄35中南林業(yè)科技科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 GZD2000重型旋臂吊系統(tǒng)設(shè)計1 引言 1.1 設(shè)計的背景及意義旋臂吊是起重機(jī)械的一種，起重機(jī)是一種循環(huán)、間歇運(yùn)動的機(jī)械，主要用于物品的裝卸。一個工作循環(huán)一般包括：取物裝置從取物地點由起升機(jī)構(gòu)把物品提起，運(yùn)行、旋轉(zhuǎn)或變幅機(jī)構(gòu)把物品移位，然后物品在指定地點下降；接著進(jìn)行反向運(yùn)動，使取物裝置回到原位，以便進(jìn)行下一次的工作循環(huán)。在兩個工作循環(huán)之間，一般有短暫的停歇。由此可見，起重機(jī)械工作時，各機(jī)構(gòu)經(jīng)常是處于起動、制動以及正向、反向等相互交替的運(yùn)動狀態(tài)中的。起重機(jī)是各種工程建設(shè)廣泛應(yīng)用的重要起重設(shè)備，它對減輕勞動強(qiáng)度，節(jié)省人力，降低建設(shè)成本，提高勞動生產(chǎn)率，加快建設(shè)速度，實現(xiàn)工程施工機(jī)械化起著十分重要的作用。1.2 起重機(jī)的分類起重機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同分類1，18。1）梁式型起重機(jī)?？稍陂L方形場地及其上空作業(yè)，多用于車間、倉庫、露天堆場等處的物品裝卸，有梁式起重機(jī)、橋式起重機(jī)、龍門起重機(jī)、纜索起重機(jī)、運(yùn)載橋等。橋式起重機(jī)可分為普通橋式起重機(jī)、簡易梁橋式起重機(jī)和冶金專用橋式起重機(jī)三種。 2）懸臂起重機(jī)（旋臂起重機(jī)）。懸臂起重機(jī)有立柱式、壁掛式、平衡起重機(jī)三種形式。 立柱式懸臂起重機(jī)是懸臂可繞固定于基座上的定柱回轉(zhuǎn)，或者是懸臂與轉(zhuǎn)柱剛接，在基座支承內(nèi)一起相對于垂直中心線轉(zhuǎn)動的由立柱和懸臂組成的懸臂起重機(jī)。它適用于起重量不大，作業(yè)服務(wù)范圍為圓形或扇形的場合。一般用于機(jī)床等的工件裝卡和搬運(yùn)。壁掛起重機(jī)是固定在墻壁上的懸臂起重機(jī)，或者可沿墻上或其他支承結(jié)構(gòu)上的高架軌道運(yùn)行的懸臂起重機(jī)。壁行起重機(jī)的使用場合為跨度較大、建筑高度較大的車間或倉庫，靠近墻壁附近處吊運(yùn)作業(yè)較頻繁時最適合。平衡起重機(jī)俗稱平衡吊，它是運(yùn)用四連桿機(jī)構(gòu)原理使載荷與平衡配重構(gòu)成一平衡系統(tǒng)，可以采用多種吊具靈活而輕松地在三維空間吊運(yùn)載荷。平衡起重機(jī)輕巧靈活，是一種理想的吊運(yùn)小件物品的起重設(shè)備，被廣泛用于工廠車間的機(jī)床上下料，工序間、自動線、生產(chǎn)線的工件、砂箱吊運(yùn)、零部件裝配，以及車站、碼頭、倉庫等各種場合平衡吊。3）門式起重機(jī)。門式起重機(jī)一般根據(jù)門架結(jié)構(gòu)形式、主梁形式、吊具形式來進(jìn)行分類。按門框結(jié)構(gòu)形式分：全門式起重機(jī)半門式起重機(jī)雙懸臂門式起重機(jī)單懸臂門式起重機(jī)。按主梁結(jié)構(gòu)形式分：單主梁門式起重機(jī)：單主梁懸臂門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，制造安裝方便，自身質(zhì)量小，主梁多為偏軌箱形架結(jié)構(gòu)。與雙主梁門式起重機(jī)相比，整體剛度要弱一些。 雙梁橋式起重機(jī)：雙梁橋式起重機(jī)承載能力強(qiáng)，跨度大、整體穩(wěn)定性好，品種多。1.3 旋臂吊介紹Jib crane 旋臂吊。一種取物裝置旋掛在臂端或旋掛在可沿旋臂運(yùn)行的起重小車上，旋臂可回轉(zhuǎn)，但不能俯仰的臂架型起重機(jī)。按構(gòu)造分，有立柱式懸臂起重機(jī)和壁式懸臂起重機(jī)。 旋臂起重機(jī)是參照西德引進(jìn)設(shè)備研制的新產(chǎn)品根據(jù)用戶需要設(shè)計的專用起重設(shè)備。具有結(jié)構(gòu)新穎、合理、簡單、操作使用方便、回轉(zhuǎn)靈活、作業(yè)空間大等優(yōu)點，是節(jié)能高效的物料吊運(yùn)裝備?？蓮V泛利用于廠礦、車間的生產(chǎn)線、裝配線和機(jī)床的上下工件及倉庫、碼頭等場合的重物吊運(yùn)。本機(jī)由立柱、回轉(zhuǎn)旋臂及電動葫蘆等組成。立柱下端固定于混泥土基礎(chǔ)上，旋臂回轉(zhuǎn)，可根據(jù)用戶需求進(jìn)行回轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)部分分為手動和電動回轉(zhuǎn)（擺線針輪減速機(jī)安裝于上托板或者下托板上帶動轉(zhuǎn)管旋臂回轉(zhuǎn)）。電動葫蘆安裝在旋臂軌道上，用于起吊重物10。2 起升機(jī)構(gòu)設(shè)計2.1 確定起升機(jī)構(gòu)的傳動方案根據(jù)設(shè)計要求參數(shù)，起重量Q=2t，屬于小起重量旋臂吊起重機(jī)，鑒于目前我國的生產(chǎn)經(jīng)驗及生產(chǎn)出現(xiàn)的機(jī)型，決定采用開式傳動。根據(jù)設(shè)計所給的參數(shù)我們可以有如下方案，如圖a所示。顯然，a方案結(jié)構(gòu)表1 起重機(jī)主要技術(shù)參數(shù)Tab1 Crane Main Technical Parameters起重量Q 起升高度H 跨度L 起升速度V 2t 7.5m 10.5m 8m/min 聯(lián)軸器 減速器 器 錐形電動機(jī) 開式齒輪 卷筒支座卷筒支座 卷筒圖1 第一種傳動方案Map1 The first transmission聯(lián)軸器 減速器 器 錐形電動機(jī) 開式齒輪 卷筒支座卷筒支座 卷筒 圖2 第二種傳動方案Map2 The second transmission簡單，安裝及維修都比較方便，但是由于軸兩端的變形較大使得兩齒輪沿齒寬方向受力不均勻，易產(chǎn)生磨損。針對這一缺點，b方案都對起進(jìn)行了完善，使兩齒輪的受力均勻，而且從結(jié)構(gòu)上看，該方案不但可以使兩齒輪受力均勻，而且結(jié)構(gòu)緊湊簡單，又考慮我國現(xiàn)有的生產(chǎn)經(jīng)驗故采用b方案。2.2 選擇電動葫蘆電動葫蘆的選擇：由額定起重量為2噸，一般情況下，吊物重量=額定起重量*80%來選擇，可以得到較大的安全系數(shù)，起升高度為7.5米，我通過查閱金牛起重表4選擇電動葫蘆的型號為MD1，其技術(shù)性能和為下表所示：表2 MD1電動葫蘆技術(shù)參數(shù)Table 2 Electric hoist technical parameters MD1技術(shù)性能 單位 參數(shù) 起重量 噸 3起升高度 米 7.5起升速度 米/分 8鋼絲直徑 毫米 0.22 鋼絲繩直徑 GB1102-74 D-637-11-1850-I-右鋼絲繩結(jié)構(gòu)形式 D-637-11-1850-I-右工字梁軌道型號 GB706-65 I 20a-32c環(huán)形軌道最小半徑 米 2起升電動機(jī)型號 ZD132-4容量 千瓦 4.5轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)/分 1380相數(shù) 3電壓 伏 380電流 安培 10頻率 HZ 50運(yùn)行電動機(jī)型號 ZDY112-4容量 千瓦 0.4轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)/分 1380相數(shù) 3電壓 伏 380電流 安培 1.3頻率 HZ 50工作類型及機(jī)構(gòu)級別 中級M52.3 選擇鋼絲繩因為在起升過程中，鋼絲繩的安全性至關(guān)重要，所以要保證鋼絲繩的使用壽命，為此，我們可以采用以下措施：1）高安全系數(shù)，也就是降低鋼絲繩的應(yīng)力2）選用較大的滑輪與卷筒直徑滑輪槽的尺寸與材料對于鋼絲繩的壽命有很大的關(guān)系，其太大會使鋼絲繩與滑輪接觸面積減小，太小會使鋼絲繩與槽壁間的摩擦劇烈，甚至?xí)ㄋ?。盡量減少鋼絲繩的彎曲次數(shù)。1. 鋼絲繩破斷拉力計算 （1） 式中起升載荷 m滑輪組倍率，m=2 滑輪組效率，=0.99 導(dǎo)向滑輪效率， 2. 按安全系數(shù)選擇鋼絲繩的直徑 取鋼絲繩安全系數(shù)：n=6破斷拉力： （2）選取鋼絲繩型號： GB110274本設(shè)計選用型鋼絲繩，鋼絲多且細(xì)，則繩的撓性好，而耐磨性則稍差。在此基礎(chǔ)上還能滿足我需要的要求，故選用型鋼絲繩。直徑d=11mm，折減系數(shù)k=0.82鋼絲繩破斷拉力總和80.6kN故所選鋼絲繩的破斷拉力為，正好滿足要求所以，選用鋼絲繩直徑d=11mm，型11,12。2.4 確定滑輪的主要尺寸滑輪許用最小直徑： （3）按鋼絲繩中心計算的滑輪直徑 mm d鋼絲繩直徑 mm e輪繩直徑比系數(shù)，與機(jī)構(gòu)工作級別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)，查表e=22.4查表選用滑輪直徑D=260mm，滑輪的繩槽部分尺寸可由表查得。由表選用鋼絲繩直徑d=11mm，D=260mm，滑輪軸直徑=70mm的型滑輪標(biāo)記為：17,10,12。2.5 確定卷筒尺寸并驗算其強(qiáng)度1） 卷筒直徑 （4） 式中：d鋼絲繩直徑；e筒繩直徑比，取e=25 為了適當(dāng)?shù)臏p少卷筒的長度，故此選用較大直徑的卷筒，選用卷筒直徑D=315mm，繩槽尺寸：半徑，取r=6mm；節(jié)距p=d+(24）mm=1315mm，取p=13mm17,14。 2）卷筒尺寸 （5） 取L=800mm表中附加安全系數(shù)，取=2卷槽不切槽部分長度，取其等于吊鉤組動滑輪的間距，但本設(shè)計只有一個動滑輪，無間距，特此取=A=160mm卷筒計算直徑=D+d=260+11=271mm 鋼絲繩倍率，取=23） 卷筒壁厚 （6）取=15mm卷筒壁壓應(yīng)力驗算： （7）選用灰鑄鐵HT200，最小抗拉強(qiáng)度，許用壓應(yīng)力： （8） 故抗壓強(qiáng)度足夠卷筒的最大彎矩發(fā)生在鋼絲繩位于卷筒中間時： （9）卷筒斷面系數(shù) （10）式中D卷筒外徑D=315mm 卷筒內(nèi)徑=D-2=315-2*15=285mm于是 （11）合成應(yīng)力： （12）式中許用拉應(yīng)力： （13）所以卷筒強(qiáng)度驗算通過。故此卷筒直徑D=315mm，長度L=800mm，卷筒槽形的槽底半徑r=7mm，繩槽尺寸p=13mm，倍率=2；2.6 卷筒心軸計算由前述可以得知：卷筒的名義直徑D=260mm，螺旋節(jié)距p=13mm，卷筒長度L=800mm，壁厚為=15mm。鋼絲繩受到的最大拉力為：軸的設(shè)計確定軸的最小直徑，選取設(shè)計系數(shù)A=115mm，可得 (14)P卷筒心軸功率 P=0.786kwn卷筒心軸轉(zhuǎn)速 n=27.8r/min2.6.1 支座反力心軸右輪轂支承處最大彎矩： (15)2.6.2 疲勞計算對于疲勞計算采用等效彎矩，查表得知等效系數(shù)j=1.118,20,3；等效彎矩： (16)彎曲應(yīng)力： (17)心軸的載荷變化為對稱循環(huán)。由17式知許用彎曲應(yīng)力：軸材料用45號鋼，其=258MPa。 (18)式中n=1.6安全系數(shù)18K應(yīng)力集中系數(shù)，可參考第二章第五節(jié) 與零件幾何形狀有關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù)，當(dāng)零件表面形狀劇烈過渡和零件上開有溝槽時，以及緊配合區(qū)段=1.52.5，本處取=1.5 與零件表面加工粗糙度有關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù)，=1.101.15，本處取=1.15 通過2.6.3 靜強(qiáng)度計算卷筒軸屬于起升機(jī)構(gòu)低速軸零件，其動力系數(shù)可由表查得，=1.218。 （19） （20）許用應(yīng)力： （21）通過故卷筒軸的疲勞和靜強(qiáng)度計算通過2.7 選擇軸承因軸襯的外座圈固定，內(nèi)座圈與心軸一同旋轉(zhuǎn)，應(yīng)按額定動負(fù)荷來選擇。1）左端軸承左端軸承采用6407，其額定動負(fù)荷=32500N左端軸承的徑向負(fù)荷 （22）左端軸承的軸向負(fù)荷=0設(shè)級工作類型的軸承工作時數(shù)=4000h，由表查的6407軸承的e=0.23，令=0e，故x=1，y=1.7，當(dāng)量動負(fù)荷17,18,7： 由式： （23）所以 （24）故動負(fù)荷 （25）故左端軸承安全2）右端軸承令右端軸承也采用6407，其額定動負(fù)荷c=32500N右端軸承的徑向負(fù)荷右端軸承的軸向負(fù)荷設(shè)級工作類型的軸承工作時數(shù)=4000h，由表查的6407軸承的e=0.23，令=0e，故x=1，y=1.7，當(dāng)量動負(fù)荷： （26）由式 （27）所以 （28）故動負(fù)荷故右端軸承安全。2.8 繩端固定裝置計算繩索卷筒的表面有光面和螺旋槽的兩種。光面的多用于多層卷繞鋼絲繩的卷筒，其構(gòu)造比較簡單，繩索按螺旋形緊密的排列在卷筒表面，繩圈依次卷繞在槽內(nèi)，使繩索與卷筒接觸面積增大，單層卷繞鋼絲繩卷筒上車有螺旋槽，繩圈依次卷繞在槽內(nèi)，使繩槽與卷筒接觸面積增大，從而減低單位壓力；此外，繩索節(jié)距大于繩索直徑。繩之間有一定間隙，工作時不會彼此摩擦，可以延長鋼絲繩的使用壽命。螺旋槽有淺槽（標(biāo)準(zhǔn)槽）和深槽兩種。一般情況下，多采用標(biāo)準(zhǔn)槽，因此其節(jié)距比深槽的短，所以繩槽圈數(shù)相同時，標(biāo)準(zhǔn)槽的卷筒工作長度比深槽的短。但是，如果，鋼絲繩繞入卷筒的偏角較大，或?qū)τ谠谑褂眠^程中鋼絲繩有脫槽的危險時，為避免鋼絲繩脫槽或亂繞?？梢杂蒙畈鄣木硗?。根據(jù)鋼絲繩直徑為11mm，選擇壓板固定裝置，并將壓板的繩槽改用=梯形槽。雙頭螺柱的直徑M16。已知卷筒長度計算中采用的附加圈數(shù)=2，繩索與卷筒槽間的摩擦系數(shù)f=0.15。則在繩端固定處的作用力：壓板螺栓所受之拉力：式中壓板梯形槽與鋼絲繩和換算摩擦系數(shù)，當(dāng)=時， （29）螺柱由拉力和彎矩作用的合成應(yīng)力： （30）式中Z=2（螺柱數(shù)） =13.8mm（螺紋內(nèi)徑） （31）螺柱材料為Q-235，屈服極限，則許用拉伸應(yīng)力為（取安全系數(shù)）因為所以通過。3 起升機(jī)構(gòu)電動的設(shè)計3.1 選電動機(jī)計算靜功率 （32）式中機(jī)構(gòu)總功率，一般=0.80.9，取=0.9電動機(jī)計算功率 （33） 式中系數(shù)K對于M級機(jī)構(gòu)，取 查表選用電動機(jī)，其中，額定轉(zhuǎn)速為1380r/min， ，所選電機(jī)有制動功能。3.2 驗算電動機(jī)發(fā)熱條件按照等效功率法，求JC=25時所需的等效功率：式中工作級別系數(shù)。對于級，系數(shù)，根據(jù)機(jī)構(gòu)平均啟動時間與平均工作時間的比值查得一般起升機(jī)構(gòu)，查得由以上計算結(jié)果，故初選電動機(jī)能滿足。3.3 選擇減速器卷筒轉(zhuǎn)速為： （34）減速器總傳動比： （35）查表選用QS10-40-(ZD132-4)型的減速器，當(dāng)中級工作類型時，許用功率為=6.21kw，=40，自重=72.75kg，聯(lián)軸器為ML3型，輸出軸直徑為=59mm，軸端長=85mm11,12。關(guān)于開式齒輪的計算開式齒輪的傳動比是取i=1.8參考各部件的安裝位置，我們應(yīng)用的開式齒輪尺寸為：=281mm，=297mm，齒輪寬度為B=80mm。3.4 驗算起升速度和實際所需功率實際起升速度： （36）誤差： （37）實際所需等效功率： （38）3.5 校核減速器輸出軸強(qiáng)度輸出軸最大徑向力為： （39）式中卷筒上卷繞鋼絲繩引起的載荷=2kN卷筒及軸自重，參考資料估計11,16=12.1kNQS型減速器輸出軸端最大允許徑向載荷，由查得由公式得輸出軸最大扭矩： （40）式中電動機(jī)軸額定力矩當(dāng)JC=40%時電動機(jī)最大力矩倍數(shù)，由表查出16減速器輸出軸最大容許轉(zhuǎn)矩，由表查得17由上計算，所選減速器能滿足要求。3.6 選擇制動所需靜制動力矩11,12,16：式中=1.75制動安全系數(shù) （41）3.7 驗算啟動時間啟動時間： （42）其中靜阻力矩： （43）平均啟動轉(zhuǎn)矩： （44）通常起升機(jī)構(gòu)啟動時間為1s5s，此處1s，故所選電動機(jī)合適。3.8 驗算制動時間制動時間：當(dāng)起升速度小于12m/min時，11.25，故，滿足要求。 （45）4 變幅機(jī)構(gòu)的設(shè)計 旋臂吊的變幅機(jī)構(gòu)按作業(yè)要求可分為非工作性變幅和工作性變幅兩種，按性能要求又分為非平衡變幅和平衡變幅兩種。非平衡變幅就是在擺動臂架時，臂架的重心和物品的重心都要升高或降低，在減少幅度時，需要耗費很大的驅(qū)動功率；而在增大幅度時，則引起較大的慣性載荷，影響使用性能，因此非平衡變幅大多在非工作性變幅時應(yīng)用。工作性變幅的旋臂吊在每一工作循環(huán)中都要變幅，為了提高生產(chǎn)率，節(jié)約驅(qū)動功率和使操作平穩(wěn)可靠，需要采用平衡變幅，即應(yīng)用各種方法使旋臂吊在變幅過程中物品的重心沿水平線或近似水平線移動，而臂架系統(tǒng)的重量由活動平衡重所平衡，兩者的合成重心也沿水平線移動或固定不動。本設(shè)計采用工作性變幅。工作性變幅的旋臂吊的變幅速度按其用途和起重量而定，用于安裝工作，變幅速度為1035米/分；用于裝卸作業(yè)的，變幅速度為4090米/分或更高，小起重量時取較高速度，大起重量時取較低速度?；喪怯脕碇卫K索及改變繩索運(yùn)動方向的零件，通過繩索可以組成滑輪組。對于大型齒輪多采用焊接的方法生產(chǎn)，這種生產(chǎn)方法可避免生產(chǎn)自重大，造成功率的浪費，但考慮到齒輪直徑較小，可采用制造的方法制造。有前述主升機(jī)構(gòu)的計算，滑輪具體尺寸如下所示： 變幅機(jī)構(gòu)與起升機(jī)構(gòu)同樣地要選擇電機(jī)、減速器等電傳動部分，依據(jù)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計，經(jīng)計算：電機(jī)選用，聯(lián)軸器為，減速器型號。5 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計 旋臂吊的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，在于擴(kuò)大機(jī)械的工作范圍，當(dāng)?shù)跤形锲返膽冶哿豪@定柱的回轉(zhuǎn)中心作三百六十度的回轉(zhuǎn)時，就能使物品吊運(yùn)到回轉(zhuǎn)圓所及的范圍以內(nèi)。這種回轉(zhuǎn)運(yùn)動是通過回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)的。5.1 回轉(zhuǎn)支承裝置旋臂與立柱的連接軸承選用滑動軸承中的關(guān)節(jié)軸承自潤滑型向心關(guān)節(jié)軸承型，型號為，。5.2 回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置 本裝置由電動機(jī)經(jīng)減速器帶動小齒輪與大齒輪相嚙合，由一對齒輪實現(xiàn)旋臂吊回轉(zhuǎn)，最后一級大齒輪選用兩個對稱的半齒輪經(jīng)螺釘固定卡合在立柱上。5.3 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動裝置計算計算回轉(zhuǎn)力矩 （46）其中： 起升載荷 3t 旋轉(zhuǎn)部分重量 1.2t 對重 0t起升載荷Q在最大幅度時，對下支承的水平力為 （47）1) 對軸端關(guān)節(jié)軸承的摩擦阻力矩 （48） 其中：2)風(fēng)阻力矩 室內(nèi)使用，無風(fēng)載荷。3) 傾斜阻力矩 其中4) 慣性力矩 （49） 圖3 旋臂吊的結(jié)構(gòu)圖 Figure 3 Crane structure5.3.1 電動機(jī)選擇等效功率為： （50）式中n旋臂吊回轉(zhuǎn)速度，一般取1.82.0 r/min，本處取n=2機(jī)構(gòu)效率，蝸桿傳動為0.60.65，本設(shè)計處取=0.6摩擦阻力矩等效坡道阻力矩等效風(fēng)阻力矩 （51） 依據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊第四卷，選擇YZ132M1-6型電動機(jī)6其主要技術(shù)參數(shù)為額定電壓380V，頻率50HZ，其工作制為S4（斷續(xù)周期工作制），額定功率為4.5kw,額定轉(zhuǎn)速=1380r/min，質(zhì)量80kg，轉(zhuǎn)動慣量0.056。5.3.2 極限力矩聯(lián)軸器起重機(jī)由于回轉(zhuǎn)慣性力矩，為了避免機(jī)構(gòu)零件和結(jié)構(gòu)損壞，通常在回轉(zhuǎn)機(jī)械末級傳動的小齒輪軸上裝設(shè)有極限力矩聯(lián)軸器。極限力矩聯(lián)軸器的摩擦力矩按下式確定： （52）式中極限力矩聯(lián)軸器摩擦力矩Nm 電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩；=（2.83.4） 電動機(jī)軸上電機(jī)轉(zhuǎn)子，制動輪和聯(lián)軸器的傳動慣量， 電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速 r/min 電動機(jī)軸至極限力矩聯(lián)軸器的傳動比和傳動效率 （53）5.3.3 制動器的選擇如果回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中裝有極限力矩限制動器，則制動器的制動力矩為： （54）依據(jù)制動轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足的條件，選取型號為YW200-300（電動液壓塊式制動器），其額定動轉(zhuǎn)矩140Nm，制動輪直徑200mm，推動器型號為YTD/Ed300-50。5.3.4 減速器的選擇確定機(jī)構(gòu)的傳動比 （55）式中減速器傳動比 末級齒輪傳動比，回轉(zhuǎn)大齒輪=180齒，小齒輪=28齒 電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速r/min n 回轉(zhuǎn)速度r/min （56）依據(jù)減速器設(shè)計選用手冊，選擇型號為SF87R57DT80N4。其主要技術(shù)參數(shù)如下：工作級別M5傳動比107.3公稱轉(zhuǎn)速，輸入=1380r/min公稱輸入功率4.6kw5.4 螺栓組的設(shè)計螺栓組聯(lián)接設(shè)計的基本原則是，力求各螺栓和聯(lián)接接合面受力均勻，便于加工和裝配。具體設(shè)計螺栓組聯(lián)接時，通常先進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，即首先確定接合面的形狀、螺栓布置方式和數(shù)目，然后按螺栓組的結(jié)構(gòu)和承載狀況進(jìn)行受力分析，找出受力最大的螺栓并求出其所受力的大小和方向，再按單個螺栓進(jìn)行強(qiáng)度計算，確定螺栓尺寸。其余螺栓也取相同尺寸。進(jìn)行螺栓組的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，具體應(yīng)考慮以下幾個方面的問題。1）聯(lián)接的接合面應(yīng)盡可能設(shè)計成軸對稱的簡單幾何形狀。2）受橫向載荷的螺栓組，螺栓的布置應(yīng)盡可能使各螺栓受力均勻。3）螺栓排列應(yīng)有合理的間距、邊距，以便扳手轉(zhuǎn)動有足夠的空間。4）應(yīng)保證螺栓與螺母的支撐面平整，并垂直于螺栓軸線，以避免引起偏心載荷。計算步驟:在本設(shè)計中，立柱底座受到傾覆力矩： 由，因為底座為圓形截面，所以螺栓為周向布置，數(shù)目為30個，=450mm。 算得： （57）對于一般的聯(lián)接，工作載荷穩(wěn)定時(剩余預(yù)緊力)=(0.2-0.6)F,取=0.2F，因此總拉力： （58） 進(jìn)行強(qiáng)度計算: （59） 查機(jī)械設(shè)計第四篇第十五章表15-2選螺栓的性能等級為12.9，其屈服點6,7。查表15-4得其許用應(yīng)力： 由上述可算得，因此選擇d=30選擇的螺栓。5.5 齒輪的設(shè)計前述有大齒輪的齒數(shù)齒，小齒輪齒，取模數(shù)。 齒寬 取5.6 軸的設(shè)計 圖4 軸的結(jié)構(gòu)圖 Figure 4 Structural axes 選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由機(jī)械設(shè)計表15-3，取，于是得 （60） 為使所選軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故取，從而。軸承同時承受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承，并根據(jù)工作要求以及，選取30310，尺寸為，所以，對于齒輪安裝處，由工作裝配要求。 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的軸向定位均采用平鍵連接。按查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為，型；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為，型。5.7 強(qiáng)度的校核5.7.1 齒輪的校核 齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度較核： 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核公式： (1)各參數(shù)值的計算 直錐齒輪的載荷系數(shù)； 查表得； 動載荷系數(shù) 齒間載荷分配系數(shù) 齒向載荷分布系數(shù) 查表10-9可得 分別為齒型系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)。 按當(dāng)量齒數(shù)查表得 取，查表得 （2）將參數(shù)引入式 （61） 所選齒輪滿足齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核：校核公式： （62）查表得,查表得已知： ；取, 代入公式： （63）所選齒輪滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度的要求5.7.2 軸承強(qiáng)度校核 設(shè)備有上下兩個滾動軸承，底部的滾動軸承既承受擠壓還有止推作用，故校核該軸承的強(qiáng)度即可。(a)軸承的徑向擠壓應(yīng)力： （樣本中查出） 強(qiáng)度滿足(b)軸承的軸向擠壓應(yīng)力： 強(qiáng)度滿足 5.7.3 地腳連接螺栓強(qiáng)度校核 1）地腳連接螺栓的布置方式，圓形排列計算如下：已知： 地腳螺栓法蘭直徑 地腳螺栓數(shù)量 地腳螺栓孔 采用地腳螺栓連接 圖5 地腳螺栓示意圖Figure 5 Bolts diagram圓周排列螺栓承受最大的載荷P: （64）式中：螺栓的預(yù)緊系數(shù) ：剛度系數(shù) 查資料得：所有螺栓距軸心的距離平方和（圖中測量后算出） (8.8級螺栓） 強(qiáng)度滿足 6 旋臂吊支撐結(jié)構(gòu) 旋臂吊的支撐結(jié)構(gòu)由立柱與回轉(zhuǎn)旋臂組成，立柱下端固定在混凝土基礎(chǔ)上，旋臂回轉(zhuǎn)。6.1 立柱計算1）定柱為無縫鋼管，材料為45號鋼 定柱受到的扭轉(zhuǎn)力矩為： 在這個扭轉(zhuǎn)力矩下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度應(yīng)滿足所選材料的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。設(shè)該鋼管的內(nèi)外徑之比=0.8，材料的許用應(yīng)力為=60MPa。因為有公式得：，其中 （65）因此： 算得： ，取， 選定柱高為。選擇立柱的直徑之后，對其進(jìn)行驗算。圖6 立柱受力分析Figure 6 Stress analysis of column 立柱產(chǎn)生壓縮和彎曲變形。已知該材料的許用壓應(yīng)力為=160MPa。 可求得該立柱的橫截面上的一些基本參數(shù): ，圖 7 立柱內(nèi)力圖Figure 7 Internal force chart of mast則最大壓應(yīng)力： （66） 因此立柱不會被壓彎。 2）定柱強(qiáng)度校核 由設(shè)計條件得定柱的外徑： 定柱的壁厚定柱材料的抗彎模數(shù)：（67）定柱材料的慣性矩： （68）定柱上承受的最大彎矩： 則 強(qiáng)度滿足 定柱受力產(chǎn)生的撓度：（見下圖左） 受力和反作用力作用分別產(chǎn)生 （69） (5)旋臂總撓度：（見下圖右） 旋臂的許用撓度（工作級別：A4） 撓度滿足圖8 定柱受力撓度圖Figure 8 Column load deflection graphs6.2 旋臂吊懸臂梁的設(shè)計計算6.2.1 計算條件吊重為2噸，懸臂梁為工字鋼，長度為10.5米。選擇工字鋼材料為Q235，其許用應(yīng)力=100MPa。6.2.2 旋臂強(qiáng)度校核旋臂所受彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力: 選用旋臂根部為危險截面，截面承受剪組合應(yīng)力，最大彎矩由均布載荷和集中載荷共同作用產(chǎn)生： （70）旋臂截面所受反力R產(chǎn)生的應(yīng)力： （71） 以上兩載荷對旋臂產(chǎn)生的合應(yīng)力： 強(qiáng)度滿足旋臂的撓度:旋臂的撓度由均布載荷和集中載荷共同作用產(chǎn)生 （72） 圖9 旋臂的撓度 Figure 9 Arm deflections旋臂總撓度： H型鋼翼緣強(qiáng)度校核 圖10 型材截面 Figure 10 Profile sections 旋臂主要受移動葫蘆和起吊載荷力，所以最大載荷按照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017的規(guī)定，當(dāng)梁的翼緣受有沿腹板平面作用的集中荷載、且該荷載處又未設(shè)置支承加勁肋時，腹板計算高度邊緣處的局部壓應(yīng)力驗算公式為： （73）其中：集中荷載增大系數(shù)，對重級工作制吊車梁取1.35，其他梁取1.00 集中荷載，對動力載荷應(yīng)考慮動力系數(shù)，現(xiàn)取: F=5500N 腹板厚度 (由型材截面中測量） (如圖所示) 翼緣計算長度，對下翼緣受集中而言為，；按照GB50017規(guī)定， 翼緣厚度和圓弧部分高度(如圖所示,由型材截面中測量)現(xiàn)取: 所以 強(qiáng)度滿足 結(jié) 論這次旋臂吊設(shè)計讓我學(xué)到了很多，是對大學(xué)四年來所學(xué)知識的整體運(yùn)用與掌握，是對我學(xué)習(xí)能力及實踐能力的培養(yǎng)和檢驗。在設(shè)計過程中，所設(shè)計的旋臂吊雖然不是一個新的領(lǐng)域，涉及的都是一些熟悉的機(jī)械結(jié)構(gòu)，所運(yùn)用的計算也是學(xué)過的知識，但其中要考慮的問題也不少，比如一些機(jī)構(gòu)可以有很多種方式來達(dá)到其功能，具體選的話就要考慮現(xiàn)實因素等等。在設(shè)計過程中，我翻閱了大量的資料，鞏固了本學(xué)科的理論知識，也對旋臂吊設(shè)計這一新領(lǐng)域有所了解。通過這次比較完整的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實際設(shè)計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平。這次設(shè)計主要是對該旋臂吊整體機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計，我了解了國內(nèi)外旋臂吊的發(fā)展及趨勢，旋臂吊的類型及用途，旋臂吊的組成和結(jié)構(gòu)，以及相應(yīng)的零部件設(shè)計和選擇，并在設(shè)計計算和查閱有關(guān)資料、選擇有關(guān)零件時又加深了對旋臂吊的認(rèn)識，并在繪圖時基本掌握了起重機(jī)結(jié)構(gòu)的布置和傳動，既提高了繪圖能力而且在空間立體上對設(shè)計有了具體生動的認(rèn)識。在設(shè)計計算中，對對象的受力分析和公式的選擇與運(yùn)用有了深一步的掌握，提高了自己的邏輯思維能力。 在設(shè)計過程中還有許多不足之處，如旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面等。這次實踐是對大學(xué)四年來所學(xué)知識的匯總、檢驗，使我明白自己所學(xué)的還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還要更加努力地學(xué)習(xí)實踐，使自己的根基更穩(wěn)，在以后的工作中能更好地進(jìn)行設(shè)計，為社會作貢獻(xiàn)。致 謝即將告別充實的四年大學(xué)生活，緊張的畢業(yè)設(shè)計也將結(jié)束，接下來就是跨入另一個生活圈，在這四年里，我得到很多老師，同學(xué)的關(guān)心與幫助，使我能夠順利的完成學(xué)業(yè)，以一個充滿自信、理想的我跨入社會。我感謝他們給我?guī)砹诉@一切，為我可以開創(chuàng)自己的人生之路做了一個無形的鋪墊。 本設(shè)計是在龔中良老師的悉心指導(dǎo)下完成的。龔老師淵博的專業(yè)知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本設(shè)計從選題到完成，每一步都是在龔老師的指導(dǎo)下完成的，傾注了龔老師大量的心血。在此，謹(jǐn)向龔老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！愿老師合家歡樂， 一生平安。同時，也將祝福送給每一位幫助我的師長。再次感謝與我共同走過大學(xué)的朋友們、同學(xué)們，每個在我脆弱、困難的時候，扶過我一把的你，我都記得。感謝上天，感謝命運(yùn)，能有機(jī)會在彼此的生命中出現(xiàn)，并共同走過這短暫的四年。感謝所有幫助過我的老師、朋友、同學(xué)，感謝你們，即將面臨分離了，希望你們在以后的日子里，開心、快樂，希望你們像航行在大海上的帆船一樣永往直前，直到抵達(dá)你們理想的彼岸。 最后感謝各位老師和同學(xué)，希望你們以后工作順利、事事順心。謝謝！參考文獻(xiàn)1張青，張瑞軍.工程起重機(jī)結(jié)構(gòu)與設(shè)計.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20082全臘珍，張淑娟.畫法幾何與機(jī)械制圖.中國農(nóng)業(yè)出版社，20073倪慶興，王殿臣（等）.起重輸送機(jī)械圖冊.機(jī)械工業(yè)出版社，1991.4夏榮海，郝王?。ǖ龋?礦井提升機(jī)械設(shè)備.中國礦業(yè)學(xué)院出版社，1987.5楊文柱（等）.起重吊裝簡易計算.機(jī)械工業(yè)出版社，2007.6成大先（等）.機(jī)械設(shè)計手冊.化學(xué)工業(yè)出版社，20047潘英(等）.礦山提升機(jī)械設(shè)計.中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.8陸友琪，馬二恩，郭鐵成，王毅昌（等）.鋼材實用手冊.中國科學(xué)技術(shù)出版社，1991.9王榮祥，李捷，任效乾（等）.礦山工程設(shè)備技術(shù).冶金工業(yè)出版社，2005.10陳道南，盛汗中.起重機(jī)課程設(shè)計.冶金工業(yè)出版社，1993.11虞和謙，包起帆（等）.起重機(jī)設(shè)計手冊.中國鐵道出版社，1998.812張質(zhì)文等，起重機(jī)設(shè)計手冊M.北京：中國鐵道出版社，199713石殿均，工程起重機(jī)械M.北京：水利電力出版社。1987.1114GB3811-83.起重機(jī)設(shè)計規(guī)范S.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，198415陳道南，盛漢中，起重機(jī)課程設(shè)