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1、g：2T1.立柱式悬臂起重机的设计与分学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化学号：XXXXX姓名：XXXxX指导老师：XXXXX完成日期：2014年5月15日2T立柱式旋臂起重机的设计摘要：起重机是工程实际中广泛应用的特种设备。而旋臂起重机是近年发展起来的中小型起重装备，平安牢靠，具备高效、节能、省时省力、敏捷和结构独特等特点.依据旋臂起重机的整体结构特点和规范规定，了解起重机的发呈现状、分析起重机的工作原理、系统组成、所要求实现的功能和相应的结构上必不行少的。该设计主要针对起升机构选择相应的零部件及技术参数，使其既能很好的实现起重机的运行还不相互干涉且协作良好，也对回转机构做了具体的
2、分析介绍。传统设计的定柱式旋臂起重机，存在着结构笨重和刚度不足的缺陷，随着市场竞争激烈，对产品提出了更高的要求，采纳现代设计对传统设计和计算方法技术提升，已燃眉之急。关键词：起重机；起升机构；回转机构TheDesignOf2-TonColumnJibCraneAbstract:Craneiswidelyappliedinengineering,Slewingcraneissmallandmediumliftingequipmentwhichdevelopedinrecntyears,thecharacteristicsofwhicharesafeandreliablewithhigheffic
3、iencyenergysaving、time-savingsflexible、uniquestructure,etc.Accordingtothefeatureofcompletedstructureforslewingjibcraneandtheruleofdesign.Understandthedevelopmentofthecrane,status、analyseitsoperationprinciplesystemconfigurationthefunctionandrelativestructurethatthecranerequiredisindispensable,thusthi
4、spaperputitsemphasisonthedesignofmainhoistingmechanism,choosingtheappropritesparepartsandtechnicalparametersforitinordertobegoodforcraneoperationandnon-interference,theslewingmechanismanalysisisintroducedindetailtoo.thestructureofcranedesignedwithtraditionmethodisoverdesignedinstrengthandnotenoughin
5、stiffness,andwithfircecompetitioninthemarketahigherrequirementforproducthasbeenbroughtforward.Sousingmoderndesigntechnologytoupgradetraditionaldesignandcalculationmethodisextremelyurgent.Keywords：crane；hoistingmechanism：Slewingmechanism书目前言1第一章起重机设计总则I1.1 我国起重机械行业I1.2 国际起重机械行业11.3 起重机的作用、作业特点21.4 起重
6、机的组成21.5 起重机的类型31.6 旋臂起重机介绍4其次章起升机构的设计42.1 确定起升机构的传动方案42.2 电动葫芦的选择62.3 钢丝绳的选择与运用62.4 确定滑轮的参数72.5 确定卷筒尺寸并验算其强度82.6 电动机的选择112.7 验算起升速度和实际所需功率122.8 减速器的设计122.9 开式齿轮的设计352.10 卷筒心轴的设计及强度计算382.11 取物装置计算402.12 钢丝绳在卷筒上的固定及计算412.13 验算启动、制动时间42第三章运行机构与变幅机构443.1 运行机构443.2 变幅机构44第四章回转机构的设计454.1 回转机构的组成及常用形式454.
7、2 载荷计算474.3 回转驱动装置计算484.4 电动机的选择与校验514.5 确定机构速比选择联轴器524.6 制动器的选择524.7 减速器的选择534.8 螺栓组连接的设计534.9 强度的校核55第五章金属结构的设计575.1 设计起重机金属结构的基本要求575.2 立柱的设计计算575.3 横梁设计计算59总结59致谢60参考文献61文献翻译61英文原文61前言起重机是一种非标准机械设备，通常是按订单生产的。一般状况是，首先依据用户对设备提出的性能参数、外形尺寸、质量、价格等方面的要求进行设计，然后起先生产。起重机械种类繁多，应用特别广泛。近年来，工程起重机械异样迅猛，持续火爆,新
8、理念、新技术、新材料不断赐予起重机械新的活力，因而起重机械行业的工程技术人员随之面临着新的挑战和考验。起重机是一种循环、间歇运动的机械，主要用于物品的装卸。一个工作循环一般包括：取物装置从取物地点由起升机构把物品提起，运行、旋转或变幅机构把物品移位，然后物品在指定地点下降；接着进行反向运动，使取物装置回到原位，以便进行下一次的工作循环。在两个工作循环之间，一般有短暂的停留。由此可见，起重机械工作时，各机构常常是处于起动、制动以及正向、反向等相互交替的运动状态中的。起重机是各种工程建设广泛应用的重要起重设备，它对减轻劳动强度，节约人力，降低建设成本，提高劳动生产率，加快建设速度，实现工程施工机械
9、化起着特别重要的作用。针对这一需求，本设计以立柱式旋臂起重机的设计计算、三维建模和有限元仿真为主要内容。第一章起重机设计总则1.1 我国起重机械行业起重机与工程机械一样，是真正具有中国特色的名称与概念。我国起重机主要包括塔式起重机、汽车起重机、履带式起重机、施工升降机、门式起重机、门座起重机、轮胎起重机、桅杆式起重机和揽索式起重机等。我国工程机械行业已经发展成机械工业10大行业之一，我国也进入了工程机械生产大国之列。工程起重机械用途广泛，市场遍布国民经济各个部门，其中主要有交通运输、能源、原材料、农林水利、城乡发展以及现代化国防六大领域。工程起重机械是保证各种工程建设实现高速度、高质量和低成本
10、的重要手段。随着我国深化改革，扩大开放和发展社会主义市场经济等一系列重大政策的贯彻实施，起重机械行业在技术水平、科研条件、品种数量、产品质量、专业化生产程度、生产规模、出口创汇、用户服务、企业组织结构优化、高等教化及人才培育诸方面，均获得了很大进步，在国民经济各领域和国防现代化建设中正发挥着举足轻重的作用。我国已经成为世界贸易组织正式成员国，这也为起重机械的更大发展供应了新的机遇。1.2 国际起重机械行业仲国百科用欧洲作为工程起重机的发源地，也是经济特别发达的地区，代表轮式起重机的最高水平，最负盛名的生产企业有利勃海尔、德马克，同时还有森内博根、德国格鲁夫、多田野法恩、波塔恩、奥米格、里格、P
11、PM等闻名企业，该地区主要现状为：主要生产全地面起重机、履带式起重机，紧凑型轮胎起重机，也生产少量汽车起重机。其中全路面起重机、履带起重机以中大吨位为主；紧凑型轮胎起重机则以小吨位为主；汽车起重机一般为通用底盘组装全地面上车，即以改装为主。其产品技术先进、性能高、牢靠性高，产品遍布全球。美国工程起重机相对落后于欧洲水平。近年来，通过收购和合并的手段，先是格鲁夫收购了欧洲老牌起重机企业克虏伯公司，然后特雷克斯收购了德国德马克；随后，马尼托瓦克兼并了包括美国格鲁夫公司在内的国内大部分工程起重机企业，使美国工程起重机行业得以蓬勃发展。目前该地区主要生产轮胎起重机、履带式起重机、全路面起重机和汽车起重
12、机。主要生产企业为马尼托瓦克，特点是技术较先进、性能较高、牢靠性能高，其中汽车底盘技术和全路面技术领先于欧洲，产品主要销往美州地区和亚太地区。日本作为二战后崛起的经济强国，轮式起重机开发生产虽然起步较晚（起步于20世纪70年头），但发展很快，很受亚太市场的欢迎；同时，口本通过收购的手段来更新技术，加快发展速度，如日本多田野收购德国法恩底盘公司来发展其全路面技术。日本主要生产汽车起重机、履带起重机、越野轮胎起重机、全路面起重机，其中越野轮胎起重机产量最大，汽车起重机的产量次之，呈削减趋势,全路面起重机的产量最少，呈上升趋势，主要生产企业为多田野、加藤、神钢、口立、小松等。产品特点是技术水平、性能
13、、牢靠性落后于欧美水平，40%的产品用于出口。1.3 起重机的作用、作业特点0】起重机械作用主要表现在减轻工人的繁重体力劳动，加快施工与作业进度，提高劳动生产率，降低施工与作业成本、提高质量等方面。起重机是以反复的循环方式完成货物装卸或设备安装作业的。一个工作循环包括：取物、货物上升、水平运动、下降、卸载，然后空吊具返回原地。一个工作循环时间一般从几分钟到二三特别钟，其间各机构在不同时刻有短暂的停留时间。这一特点确定了电动机的选择和发热计算方法；由于反复起动和制动，各机构和结构将受到猛烈的振动和冲击，载荷是正反向交替作用的。很多重要构件承受不稳定变幅应力的作用，这些都对构件的强度产生较大的影响
14、。起重机属于危急性作业的设备，它发生事故造成的损失将是巨大的。所以起重机设计和制造肯定要严格依据国家标准和有关规定进行。1.4 起重机的组成起重机由产生运动的机构、承受载荷的金属结构、供应动力和起限制作用的电气设备及各种指示装置等四大部分组成。起重机机构有四类，即：使货物升降的起升机构；做平面运动的运行机构;使起重机旋转的回转机构；变更回转半径的变幅机构。每一机构均由电动机、减速传动系统及执行装置等组成。1.5 起重机的类型可依据运用要求，设计任何合适的起重机形式。但从构造特征来看，种类繁多的起重设备可归纳为三大类。1.6 动作起重设备这类起重设备是使货物作升降运动的起升机构。常见有下列几种：
15、1）千斤顶一种升降行程很小，举升实力较大的小型起重设备。螺旋千斤顶或齿条千斤顶可用于汽车修理；液压千斤顶可将大型起重机顶起以跟换车轮。2）滑车（俗称葫芦）一种用链条或钢丝绳与滑轮构成的省力滑轮组，结构紧凑，质量轻，是一种可携带的起重工具，有手动和电动两种。电动葫芦则是一种电动起升机构，配有运行小车后可在空间布置的工字钢轨上运行，构成单轨架空道，是一种生产流水线上空的自动运货车。电动葫芦可作为梁式起重机的起升机构。3）绞车由电动机经减速器、卷筒、驱动钢丝绳滑轮组成的起重设备，用以起吊重物或产生牵引力。在矿山、建筑工地及舰船等处应用。各类起重机的起升机构都是一种绞车。绞车也有液压或内燃机驱动的。4
16、）升降机一种由绞车拖动吊箱，吊箱延轨道升降的起重设备。在建筑工地上应用的建筑升降机是一种典型的形式。在高层建筑中应用的电梯是供人员上下楼梯运用的，是一种平安信号设备齐全，自动限制的、且制造很精良的载人升降机。矿山运用的矿井提升机与电梯类似，单更加大型化。1.7 桥式类型起重机依靠运行机构和运行小车运行机构组成，使起重的货物做平面运动，再加上置于小车上的起升机构，作业的范围是长方形空间。依据结构形式不同有下列几种：1）桥式起重机。2）门式起重机，包括装卸桥，岸边集装箱起重机。3）缆索起重机缆索起重机是一种特殊类型的桥式类型起重机，它的小车在特制的承载钢索上运行，承载钢索支承于两个塔架的顶端，跨度
17、在100m以上,通常在大型建设工程中运用，如大型水电工程的大坝施工等。岸边集装箱起重机也是门式类型起重机，它的特点是有很长的伸臂，可以跨越大型船舶进行集装箱装卸，门架的跨度不大，但可以通过集装箱汽车。其他起重机特点将在下详述。1.8 转类型起重机依靠起重机的回转和变幅机构运动的组合，使起吊的货物作水平运动，作业范围是圆柱形空间，由于起重机整体还可以延肯定轨道运行，所以，这类起重机的作业范围是比较大的，它又可分为如下几种：1）塔式起重机。2）门座起重机。3）流淌起重机。4）浮式起重机。浮式起重机是以自行船舶为行驶装置的起重机，设计时要时要考虑起重机在水上会摇摆的特点。16旋臂起重机介绍回t百知1
18、.悬臂起重机是近年发展起来的中小型起重装备，结构独特，平安牢靠，具备高效、节能、省时省力、敏捷等特点，三维空得内随意操作，在段距、密集性调运的场合，比其它常规性吊运设备更显示其优越性。本产品广泛用于各种行业的不同场所。悬臂起重机工作强度为轻型，起重机由立柱，回转臂回转驱动装置及电动葫芦组成，立柱下端通过地脚螺栓固定在混凝土基础上，由摆线针轮减速装置来驱动旋臂回转，电动葫芦在旋臂工字钢上作左右直线运行，并起吊重物。起重机旋臂为空心型钢结构，自重轻，跨度大，起重量大，经济耐用。内置式行旋臂吊MODE型走机构，采纳带滚动轴承的特种工程塑料走轮，摩擦力小，行走轻快；结构尺寸小，特殊有利于提高吊钩行程。
19、悬臂起重机系列可分为：1）定柱式悬臂起重机；2）JKBK定柱式悬臂起重机；3）移动式悬臂起重机；4）墙壁式悬臂起重机；5）臂行式悬臂起重机；6）轻型龙门式悬臂起重机；7）曲臂式悬臂起重机；8）双臂式悬臂起重机。2.定柱式旋臂起重机定柱式悬臂起重机又称立柱式悬臂起重机，起重量在125Kg-5000Kg,是凯力起重自行研制的产品，可以依据客户需求设计定制的专用起重设备。立柱式旋臂吊具有结构新奇、合理、简洁、操作便利、回转敏捷、作业空间大等优点，是节能高效的物料吊运设备，可广泛适用于厂矿、车间的生产线、装配线和机床的上、下工作及仓库、码头等场合的重物吊运。定柱式旋臂吊依据其旋臂所运用型钢的不同可以分
20、为：BZD型和BZD-JKBK型。本机由立柱、回转旋臂及电动葫芦等组成。立柱下端固定于混泥土基础上，旋臂回转，可依据用户需求进行回转。回转部分分为手动和电动回转（摆线针轮减速剂安装与上托板或者下托板上带动转管旋臂回转）。电动葫芦安装在旋臂轨道上，用于起吊重物。其次章起升机构的设计2.1 确定起升机构的传动方案起升机构包括：取物装置，钢丝绳卷绕系统及驱动装置等部分，用来实现物品的上升与下降动作。依据设计要求所给参数，起重量Q=2t,属于小起重量旋臂起重机。主要技术要求参数如下：表2-1起重机主要技术参数起重量Q起上升度H跨度1.起升速度V回转速度转角范围2tIOm6m8mminlradmin28
21、0传动装置中广泛采纳减速器，它是原动机和工作机之间独立的闭合传动装置，用来降低转速和增大转矩以满意各种工作机的须要。依据设计要求及分析，给出如下两个传动方案：图2T第一种传动方案1电动机；2、5联轴器;3减速器；4开式齿轮；6一卷筒图2-2其次种传动方案1电动机；2联轴器；3减速器；4开式齿轮；5一卷筒图2-1这种方案是最简洁也是最通用的一种传动方式，电动机1通过联轴器2与减速器3联系，减速器的低速轴与起先齿轮连接再与卷筒连接。在这一传动方式中，由于电动机紧靠减速器，为了补偿电动机及减速器高程误差，或底架受力时的变形，联轴器须要采纳调整性能较好的弹性联轴器或双齿轮联轴器。联轴器靠减速器侧带有制
22、动轮，以便使制动器能牢靠地制动住悬挂的货物。这种方案结构简洁，安装及修理比较便利。适合于与小型起升机构。图2-2这种方案中，最终一级齿轮做成开式齿轮传动，这种与卷筒的连接方式比较简洁，减速器低速轴的伸出轴带有外齿轮，与卷筒法兰内齿轮啮合，起到联轴器的作用，另外，伸出轴还有支承座。卷筒的左端伸出轴通过滚动轴承支承在减速器伸出轴的支承座上。这种结构特别紧凑，但是安装须要起重工具赐予帮助。这种方案适用于起重量较大时。2.2 电动葫芦的选择由额定起重量为2t,起上升度为10米，通过查阅“龙马起重”（靖江市龙马起重设备有限公司：qzjweixiuChAbout.asp）选择电动葫芦为MD1,型号为MDI
23、O.5-12,其技术性能如下表：表22D电动葫芦技术参数技术性能参数单位起重量2吨起上升度12米起重速度8/0.8米/分运行速度20米/分钢丝绳绳经11毫米钢丝绳规格GBl102-746X37-11工字钢轨道型号（GB706-88）20a-32c运行轨道最小半径2米起升电动机型号ZD131-4额定功率3千瓦额定速度1380转/分额定电流7.6安运行电机型号ZDYl12-4额定功率6.4千瓦额定转速1380转/分额定电流1.25安机构工作级别M5重量（D型）295千克2.3 钢丝绳的选择与运用钢丝绳是起重机机械的重要零件之一，它是一种易于弯曲的挠性件。具有强度高、挠型好、自重轻、运行平稳，极少突
24、然断裂等特点，因而广泛用于起重机的起升机构、变幅机构、运行机构，也可用于旋转机构。它还用作捆绑物件的绳索、桅杆起重机的张紧绳、缆索起重机和空气索道的牵引绳、承载绳等。钢丝绳受力困难，受载时，钢丝绳中有拉升应力、弯曲应力、挤压应力及钢丝绳捻制下的残余应力。当钢丝绳绕过滑轮时，受到变应力作用使材料产生疲惫,最终由于钢丝绳与绳槽、钢丝绳之间磨损而破断。因为在起升过程中，钢丝绳的平安至关重要,所以要保证钢丝绳的运用寿命,为此我们采纳一下措施：1）尽量削减钢丝绳的弯曲次数；2）高平安系数，即降低钢丝绳的应力；3)选用较大的滑轮与卷筒直径。滑轮槽的尺寸与材料对钢丝绳的寿命有很大的关系，其太大会使钢丝绳与滑
25、轮接触面积减小，太小会使钢丝绳与槽壁间的摩擦猛烈，甚至会卡死。1.钢丝绳破断拉力计算由起重吊装简易计算可知，钢丝绳破断拉力计算公式如下：sb=n-nFih(2-1)式中”一钢丝绳的破断拉力(N)4钢丝绳中每一根钢丝的直径n一钢丝绳中每一-根钢丝的总根数品一钢丝绳中钢丝的抗拉强度(Pa)耳一钢丝绳中钢丝的总断面面积加2一钢丝绳中的搓捻不匀称引起的受载不匀称系数(当钢丝绳为6X37+1时，9=0.82；当钢丝绳为6X19+1时，=0.85)本设计选用6X37+1型钢丝绳，与以同径者6X19+1型相比较,钢丝多且细,则绳的挠性好，而耐磨性稍差，在此基础上还能满意我们的需求。所以我们选用6X37+1型
26、钢丝绳(GB1102-74)o验算6X37+1型3.14(0.15IOx2221700IO3X0.82_SmaX=O.73KN验算6X19+1型=60.36KN(2-3)3.14(0.7X10-3)2114X1700XIO30.85SmaX=；2.钢丝绳允许拉力的计算通过查阅起重吊装简易计算表18,用于机动起重设备的平安系数K为56,我们选用较大的平安系数K=6,滑轮组倍率7=2,则可以的钢丝绳的允许拉力为：=T=1012v(2-4)2.4确定滑轮的参数1.滑轮滑轮是是起重机的承载零件，可以引导和变更绳索拉力方向，用以支承钢丝绳，平衡钢丝绳分支的拉力，组成滑轮组，达到成功和增速的作用。滑轮绳槽
27、尺寸应保证钢丝绳顺当绕过且接触面积应尽可能大，以避开产生钢丝绳与滑轮轮缘的摩擦甚至是跳槽。滑轮由轮缘、轮辐和轮毂三部分组成的。滑轮的具体尺寸，可按钢丝绳直径由起重机设计手册查得。钢丝绳绕过滑轮尺寸时要产生横向变形，故滑轮槽底半径应稍大于钢丝绳半径，钢丝绳直径小时R大些，钢丝绳直径大时R取小些。2.滑轮的尺寸滑轮的主要尺寸是换轮直径D,轮毂宽度B和绳槽尺寸，起重机常用铸造滑轮已标准化(ZBJ8006.3-87)0滑轮结构尺寸可按钢丝绳直径进行选定。1)工作滑轮直径D0e2d(2-5)式中。一按钢丝绳中心计算的滑轮直径(钢丝绳卷绕直径)mm;d一钢丝绳直径，mm;S一轮绳直径比。查机械设计手册表2
28、3,依据机构工作级别，取绳经比系数e=16,则可得Domin1116=176查附表选用滑轮直径D=280,由附表选用钢丝绳直径为d=llmm,滑轮直径D二280,滑轮轴直径为Ds为80mm的E1滑轮，滑轮标记为ZBJ8006.38711X280-80O2.5确定卷筒尺寸并验算其强度1 .卷筒类型及构造卷筒是起升机构和牵引机构中卷绕钢丝绳的部件。起升机构的卷筒是用来卷绕并储存钢丝绳的，卷筒大多用铸铁铸造：大卷筒和单件生产的卷筒，用钢板焊接。卷筒承受起升载荷的作用，应有做狗刚性的底座予以支承，而卷筒的轴应当是静定支承。依据钢丝绳在卷筒卷绕层数分为单层卷筒和多层卷筒，卷筒材料采纳不低于HT2040的
29、铸铁，特殊是可采纳ZG25II、ZG35II铸钢或3号钢板焊成。2 .卷筒直径卷筒直径的大小干脆影响钢丝绳的弯曲程度，为保证钢丝绳寿命，卷筒直径不能太小，卷筒直径必需大于钢丝绳直径的一点倍数，卷筒直径一般为：D0ed(2-6)式中口一卷筒卷绕直径(钢丝绳中心所在直径)，mm；勺一与机构工作级别和钢丝有关的系数；d钢丝绳直径，11u11o带入数字得D0ll18=l98mm为了适当的削减卷筒的长度，则应当选用较大直径的卷筒，依据起重机设计手册表14-1,选用直径D=300的卷筒，卷筒槽尺寸由表14-3得3=14,槽底半径R=6.7(标准槽)。3 .卷筒长度图2-3是卷筒的大体形态及尺寸。图23单层
30、绕卷筒长度=42+l2(2-7)式中4一卷筒上车螺旋槽部分的长度，加7；1.I一无绳槽卷筒端部尺寸，依据构造须要选定，加7；%固定钢丝绳所须要的查长度，1.=3p,M)=(j+4)P(2-8)加DO式中“ma一最大起上升度，削；机一滑轮组倍率；。0一卷绕计算直径，由钢丝绳中心算起的直径，nun；4一为固定钢丝绳的平安圈数，Z11.5；p一绳槽节距一=(24Mo综上，带入数得：rz100002c-ClU4=(+2)14=315mm3.143111.1=3x14=421.2=314=42/?/?1.=1.0+21.1+1.2=315+8442=441z三(2-14)取1.=500/?/?o3.卷筒
31、壁厚S=0.02D+(6-10)=12-16mm(2-9)取S=145.强度计算卷筒壁中承受困难的应力，包括起升钢丝绳拉力缠绕而产生的压应力，钢丝绳拉力产生的扭转和弯曲应力，依据分析扭转产生的应力特别小，可忽视不计，卷筒壁中的应力主要是钢丝绳在卷筒壁上产生的压缩应力。而当卷筒的长度小于或等于3倍卷筒直径，即当1.3。时，主要计算压应力，弯曲和扭转的合成应力一般不大于压应力的10%15%,所以只计算压应力是合理的，此时卷筒内表面上的最大压应力为S压=A4受(Pa)(2-10)式中a多层卷绕系数，该值与钢丝绳卷绕层数有关；4一应力减小系数，考虑绳圈绕入时对筒壁有减小作用，一般可取A2=0.75；5
32、nu一钢丝绳中最大静拉力；b一卷筒壁厚，可按下列初选：铸钢卷筒d铸铁卷筒0.02D+(0.61.0)r一卷筒绳槽节距；疏一许用压应力对钢口压=g(R屈服强度)对铸铁蓬=*(4抗压强度)所以10120=A1A-三=0.75=38724489.9pa=3SJ2Mpa(2-11)压,t0.0140.014选用灰铸铁HT200.最小抗拉强度”=20OMPa,许用压应力为J=咨=40MPo因为线VBj/，所以抗弯强度符合要求。2.6电动机的选择1.电动静功率的计算式中。起一起升载荷重量，Kg;V一物品上升速度（米/分）；%一机构总效率，一般取0.80.9为了满意电动机起动时间不过热要求，对起升机构，可按
33、下式初选相应于机构的值的电动机功率：(2-13)NA/iN龄(千瓦)式中/一系数。由起重机设计手册表810,取上电=1,则NR1x3.27=3.27HV查机械设计基础附表63选择电动机型号，选用电动机为YZ系列冶金及起重三相异步电动机。电动机型号为YZ132M26,电动机工作制为S2（短时工作制），工作定额为30分，额定功率为4KW,额定转速为915rmin.2.电动机发热验算电动机工作因为温升而发热，过高的温升会使绕组的绝缘材料加速老化，故须要对按静功率选择的电动机进行发热验算，以限制电动机温升在容许的范围内。依据工作类型系数法，由起重机设计与实例表29可知c25%的等效功率为(2-14)N
34、等效=N静产的值结合起重机设计手册表814和图837得y=0.87,则N等效0.87X3.27=2.75kw综合以上的计算结果，N等效N额，所以所选电动机满意要求。2.7验算起升速度和实际所需功率驱动装置总传动比(2-15)式中一电动机额定转速（转/分）北简一稳定时卷筒的转速mvrmin叫3.140.31116.39r/min(2-16)式中所以机一滑轮组倍率；U一物品上升速度（米/分）;j二9157-16.39实际起升速度:,3.140.311915C，V=8.0037m/S55.82x2误差:v-v8.0037-8100%=0.046%=15%所以速度与传动比符合要求。实际所需等效功率：M
35、，=TVv-=3.27X嘤=3.26k故V(2-17)N,N,验算合格。2.8减速器的设计因为电动机到减速器高速轴用联轴器连接，其传动比为1。本设计采纳二级圆柱斜齿轮减速器，减速器传动比为20,开式齿轮传动比为2.791.1.安排减速器各级传动比对于两级圆柱齿轮减速器，一般按齿轮浸油高度要求，即按各级齿轮直径相近的条件安排传动比，2.各轴输入转速zi(1.3-1.5)z2,所以这里安排的=5.125,2=3.9n1=0=915rminn2=178.54r/min色X”(2-18)=45.78rmni2筒=16.4rminn1.3.各轴输入功率(2-19)P。=PdP=P,Oi其中%1、%、依次
36、为电动机P2=Pl%为2与I轴，【I轴与轴，HI轴与3凸=P2z7oi轴间的传递效率，所以带入数字得P电=Pd=3.27ZWp=3.27X096=3.14%卬P2=3.14x0.99x0.97=3.02卬(2-20)P3=3.02X0.99X0.99=2.96kw卷=2.96x0.99x0.96=2.8卬4.各轴输入转矩电动机的输入转矩Td=9.55IO6pd/=34.13IO32Vrnn其余各轴的输入转速为Tx=9.55p1111=32.772103Nmm7；=9.55pj.=161.53103wn22(2-21)T3=9.55Xp3/n3=617.47103VmmT卷=9.55XP卷/卷=
37、1642.13x103nw7表2-3各轴的运动及动力参数轴名功率P(KW)转矩T(N-nun)转速n(rmin)传动比,效率电机轴3.2734.13x1()391510.96I轴3.1432.772IO39155.1250.96II轴3.02161.53103178.540.963.9III轴2.96617.4710345.780.992.791卷筒轴2.821642.1310316.400.985.圆柱齿轮的设计计算1).选定齿轮类型、精度等级、材料。本设计采纳斜齿轮。起重机为一般机械，速度不高，故选用7级精度(GB1009588)0材料选择，由机械设计表10-1,选择小齿轮材料为40Cr(
38、调制)，硬度为280HBS,大齿轮的材料为45钢(调制)硬度为240HBS,二者硬度差为40HBSo2)设起重机工作寿命为15年，(每年工作300天)每天工作8小时。计算应力循环次数Ni=60n11.11=6()915l(l330015)=1.9765109N=1.97641095.125=3.856IO83)计算接触疲惫许用应力。取失效概率为平安系数s=l,由机械设计式(IOT2)得IbH,=-=0.9X600MPa=540MPas=yv2lim2=0.95550MPa=522,5MPas第一级传动初选小齿轮Z=18,大齿轮齿数Z2=93,螺旋角=14。1)按齿面接触强度计算du3产7-l(
39、j)2(2-22)VdauH确定公式内的各计算数值选取=1.6、齿宽系数由=1、材料的弹性影响系数Ze=I89.8M尸滔、区域系数Z=2.433、由图10-26查得4=0.765、fa2=0.87所以%=0.765+0.87=1.635许用接触应力Sh=此】1+此】2=540+522,525MPah22试算小齿轮的分度圆直径4,由计算公式得4J2l.632.72l()35.12512.443x189.8$1.055.125531.25=38.56帆机计算圆周速度,血出3.14x38.56x915v601000600001.85帆/s计算齿宽b及模数见“b=ddit=1X38.56=38.56/
40、nm4,CoSB38.56cosl4oC八八-=2.09mmZl18h=2.25%=2.25X2.09=4.7025%掇=&2。计算纵向重合度=0.318z1tan=0.318118tan14o=1.28计算纵向重合度K。已知运用系数Ka=I,依据u=2.09ms,7级精度，由图10-8查得动载；由表10-4查得Ks=1.42;由图10-13查得%=1.35;由表10-3查得Ka=K以=1.4。故载荷系数K=KAKVKHaKFQ=11.H1.41.42=2.21按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径du=221=38.563-=42.94wmV1.6计算模数生跑=丝丝咆=2.32加,z118(2
41、-23)2)按齿根弯曲强度设计V姐2%瓦计算载荷系数。K=KAKVKFaKF#=1x1.11x1.4x1.35=2.10依据纵向重合度为叼=1.28,由图查得螺旋角影响系数为=().87。计算当量齿数ZlCOS3Z-=19.36cos14z2=93coScos314100.05由表查得齿形系数1.=Z85；%2=218应力校正系数Kfejl=1.54；K5rt2=1.79计算大小齿轮的细羊并加以比较区尸J2.85x1.54303.54=0.01445_2.18xl.79Sf2238.86=0.01636(2-24)大齿轮的数值较大，则X2.1X32.772x1XO88x(COSl40)V118
42、21.6250.01636=i.53mm对比计算结果，由齿面接触疲惫强度计算的疲惫强度计算的发面模数?大于弯曲疲惫强度计算的的发面模数，取%=2.()九，己可满意弯曲强度。但为了同时满意接触疲惫强度，需按接触疲惫强度算得的分度圆直径4=42.94来计算应有齿数。于是由ZI=duCos_42.94cosl4o_=Z2=20.955.125=107.36两齿轮齿数最好互质,所以Z=21/2=108。3）几何尺寸计算计算中心距(z1Z2X(21+108)2a=-匕=132.182cos/2cos14将中心句圆整为132twfio按圆整后的中心距修正螺旋角(zl+z2)nfl(21+108)x2P=a
43、rccosjl=arccosi=13592a2132因力值变更不多，故参数%、K。、Z”等不必修正。(2-25)计算大、小齿轮分度圆直径dt=zimn212CCr=：=42.97机机COS夕cos135,9mz2mn108x2=221ymmcosCOS135,9(2-26)计算尺宽宽度b=dd=1x42.97=4297Vn圆整后取4=48/77/W；B2=43/77/72O其次级传动初选小齿轮z=21,大齿轮齿数Z2=82,螺旋角力=14。2）按齿面接触强度计算(2-27)2k丁11(ZHZE)2dau确定公式内的各计算数值选取匕=1.6、尺宽系数由=1、材料的弹性影响系数ZE=I89.8MPa2、区域系数Z”=2.433、由图10-26查得%=0.78、2=0.87所以=0.78+0.87=1.65许用接触应力=R=冲25MPa试算小齿轮的分度圆直径4,由计算公式得4,21.6161.531033.9+1z2.443189.8v2()2=66.74mm11.653.9531.25计算圆周速度0.63/77/5叫3.1466.74178.54V60100060000计算齿宽b及模数町比b-lid-166.74=66.74mmdtcos66.74cosl40令，八-=3.1Ommz118h=2.251.H=2.253.10=6.975
