I摘 要電動葫蘆是起重設(shè)備的主要型號之一。它主要由減速器，運行機構(gòu)，卷筒裝置，吊鉤裝置，聯(lián)軸器，限位器，錐形轉(zhuǎn)子電動機等部分組成。本文根據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求，主要對 3t 單鉤移動電動葫蘆的總體方案選擇和確定，然后對傳動系統(tǒng)進行設(shè)計。根據(jù)設(shè)計要求和目的，參考 CD 型電動葫蘆對首先對 3t 單鉤移動電動葫蘆進行工藝分析，選擇合理機構(gòu)及裝配方案，然后對減速器和電動機進行外形設(shè)計，鋼絲繩的選用及強度驗算，卷筒的參數(shù)計算及驗算，再計算齒輪的傳動比，確定各個齒輪的參數(shù)，進行強度計算,選擇合理的軸承、鍵、軸套等各種零部件，畫出總體裝配圖。最后對輪胎式彈性聯(lián)軸器作了一些簡明的闡述。關(guān)鍵詞：電動葫蘆，卷筒裝置，吊鉤IIABSTRACTElectric hoist lifting equipment is one of the main models. It is mainly made up of reducer, running-device, roll device, hook device, coupling limit, cone-shaped rotor motors, and other components. This paper mainly studies hook 3 t-mobile electric hoist, It is widely used by machinery equipment company and terminals or other places. Based on the design requirements of the task, carry out a single hook 3 t mobile electric hoist the options and determine the overall plan, then the transmission system design. According to the first design requirements and objectives, reference CD-based electric hoist to 3 t-mobile electric hoist hook for process analysis, rational choice and the assembly program, and then the appearance reducer and motor design, the choice of wire rope and intensity of checking, the reel Parameters and checking, and then calculated the gear transmission ratio to determine the parameters of the various gear, strength calculation ,select a reasonable bearing, bond, bushings and other parts, then draw general assembly. Finally, the tire-flexible coupling made some simple exposition.Keywords: electric hoist , roll device, hook本科畢業(yè)設(shè)計（論文）III目 錄第 1 章 緒論 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11.1 引言 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11.2 本次設(shè)計研究的內(nèi)容 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3第 2 章 總體方案設(shè)計 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????52.1 設(shè)計任務(wù)書 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????52.2 設(shè)計方案的選定 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????52.3 電動機的選用 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????62.4 減速器的參數(shù)設(shè)計 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6第 3 章 卷筒設(shè)計及鋼絲繩的選用 ???????????????????????????????????????????????73.1 卷筒的設(shè)計 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????73.1.1 卷筒的設(shè)計計算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????73.1.1.1 卷筒的直徑 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????73.1.1.2 卷筒的長度 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????73.1.1.3 卷筒的臂厚 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????83.1.2 鋼絲繩在卷筒上的固定方法和繞入角度 ???????????????????????????????????????????????????93.1.2.1 鋼絲繩在卷筒上的固定方法 ???????????????????????????????????????????????????????????????93.1.2.2 鋼絲繩進出繩槽的偏斜角度 ???????????????????????????????????????????????????????????????93.2 鋼絲繩的結(jié)構(gòu)、分類、選用及驗算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????113.2.1 鋼絲繩的結(jié)構(gòu) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????113.2.2 鋼絲繩的分類 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????123.2.3 鋼絲繩的選用和驗算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????12第 4 章 其它零部件設(shè)計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????144.1 電動小車的設(shè)計計算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????144.1.1 行走阻力的計算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????144.1.1.1 摩擦阻力 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????144.1.1.2 風阻力 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????15本科畢業(yè)設(shè)計（論文）IV4.1.1.3 慣性阻力 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????164.1.2 電動機功率的計算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????174.1.3 起動時間的計算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????184.2 吊鉤的設(shè)計 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????194.2.1 吊鉤的種類選擇和計算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????194.2.2 鉤身螺紋的強度驗算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????224.2.3 吊鉤夾套 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????234.3 齒輪設(shè)計 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????234.3.1 選用齒輪類型精度等級材料及齒數(shù) ?????????????????????????????????????????????????????????234.3.2 按齒面接觸強度計算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????234.3.3 按齒根彎曲強度計算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????254.3.4 幾何尺寸計算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????264.3.5 驗算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????264.4 傳動軸的設(shè)計 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????274.4.1 傳動軸上的功率 P,轉(zhuǎn)速 n 和轉(zhuǎn)矩 T?????????????????????????????????????????????????????????274.4.2 初步確定軸的最小直徑 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????274.4.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????274.4.3.1 軸的參數(shù)設(shè)計 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????274.4.3.2 按彎扭合成應力校核軸的強度 ?????????????????????????????????????????????????????????27 4.4.3.3 精確校核軸的疲勞強度 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????284.5 支撐板的強度計算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????294.6 彈性聯(lián)軸器 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????31結(jié)論 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????32參考文獻 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????33致謝 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????34附錄 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????35本科畢業(yè)設(shè)計（論文）1第 1 章 緒論1.1 引言3t 單鉤移動電動葫蘆起重機屬于起重機械的一種，是一種作循環(huán)、間歇運動的機械。一個工作循環(huán)包括：取物裝置從取物地把物品提起，然后水平移動到指定地點降下物品，接著進行反向運動，使取物裝置返回原位，以便進行下一次循環(huán)。通常，起重機械由起升機構(gòu)(使物品上下運動)、運行機構(gòu)(使起重機械移動)、變幅機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)( 使物品作水平移動) ，再加上金屬機構(gòu)，動力裝置，操縱控制及必要的輔助裝置組合而成。在工程中所用的起重機械，根據(jù)其構(gòu)造和性能的不同，一般可分為輕小型起重設(shè)備、橋式類型起重機械和臂架類型起重機三大類。輕小型起重設(shè)備如：千斤頂、葫蘆、卷揚機等。橋架類型起重機械如梁式起重機、龍門起重機等。臂架類型起重機如固定式回轉(zhuǎn)起重機、塔式起重機、汽車起重機、輪胎、履帶起重機等。中國古代灌溉農(nóng)田用的桔就是臂架型起重機的雛形。14 世紀，西歐出現(xiàn)了人力和畜力驅(qū)動的轉(zhuǎn)動臂架型起重機。19 世紀前期，出現(xiàn)了橋式起重機；起重機的重要磨損件如軸、齒輪和吊具等開始采用金屬材料制造，并開始采用水力驅(qū)動。19 世紀后期，蒸汽驅(qū)動的起重機逐漸取代了水力驅(qū)動的起重機。20 世紀 20 年代開始，由于電氣工業(yè)和內(nèi)燃機工業(yè)迅速發(fā)展，以電動機或內(nèi)燃機為動力裝置的各種起重機基本形成。起重機主要包括起升機構(gòu)、運行機構(gòu)、變幅機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)和金屬結(jié)構(gòu)等。起升機構(gòu)是起重機的基本工作機構(gòu)，大多是由吊掛系統(tǒng)和絞車組成，也有通過液壓系統(tǒng)升降重物的。運行機構(gòu)用以縱向水平運移重物或調(diào)整起重機的工作位置，一般是由電動機、減速器、制動器和車輪組成。變幅機構(gòu)只配備在臂架型起重機上，臂架仰起時幅度減小，俯下時幅度增大，分平衡變幅和非平衡變幅兩種?；剞D(zhuǎn)機構(gòu)用以使臂架回轉(zhuǎn)，是由驅(qū)動裝置和回轉(zhuǎn)支承裝置組成。金屬結(jié)構(gòu)是起重機的骨架，主要承載件如橋架、臂架和門架可為箱形結(jié)構(gòu)或桁架結(jié)構(gòu)，也可為腹板結(jié)構(gòu)，有的可用型鋼作為支承梁。橋架型起重機可在長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，可分為梁式起重機、橋式起重機、龍門起重機、纜索起重機、運載橋等。梁式起重機：梁式起重機主要包括單梁橋式起重機和雙梁橋式起重機，單梁橋式起重機橋架的主梁多采用工字型鋼或鋼型與鋼板的組合截面。起重小車常為手拉葫蘆、本科畢業(yè)設(shè)計（論文）2電動葫蘆或用葫蘆作為起升機構(gòu)部件裝配而成。 按橋架支承式和懸掛式兩種。前者橋架沿車梁上的起重機軌道運行；后者的橋架沿懸掛在廠房屋架下的起重機軌道運行。單梁橋式起重機分手動、電動兩種。手動單梁橋式起重機各機構(gòu)的工作速度較低，起重量也較小，但自身質(zhì)量小，便于組織生產(chǎn)，成本低，時候用于無電源后搬運量不大，對速度與生產(chǎn)率要求不高的場合。手動單梁橋式起重機采用手動單軌小車作為運行小車，用手拉葫蘆作為起升機構(gòu)，橋架由主梁和端梁組成。主梁一般采用單根工字鋼，端梁則用型鋼或壓彎成型的鋼板焊成。電動單梁橋式起重機工作速度、生產(chǎn)率較手動的高，起重量也較大。電動單梁橋式起重機由橋架、大車運行機構(gòu)、電動葫蘆及電氣設(shè)備等部分組成。橋式起重機：橋式起重機是橋架在高架軌道上運行的一種橋架型起重機，又稱天車。橋式起重機的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運行，起重小車沿鋪設(shè)在橋架上的軌道橫向運行，構(gòu)成一矩形的工作范圍，就可以充分利用橋架下面的空間吊運物料，不受地面設(shè)備的阻礙。橋式起重機廣泛地應用在室內(nèi)外倉庫、廠房、碼頭和露天貯料場等處。橋式起重機可分為普通橋式起重機、簡易梁橋式起重機和冶金專用橋式起重機三種。普通橋式起重機一般由起重小車、橋架運行機構(gòu)、橋架金屬結(jié)構(gòu)組成。起重小車又由起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)和小車架三部分組成。起升機構(gòu)包括電動機、制動器、減速器、卷筒和滑輪組。電動機通過減速器，帶動卷筒轉(zhuǎn)動，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。小車架是支托和安裝起升機構(gòu)和小車運行機構(gòu)等部件的機架，通常為焊接結(jié)構(gòu)。起重機運行機構(gòu)的驅(qū)動方式可分為兩大類：一類為集中驅(qū)動，即用一臺電動機帶動長傳動軸驅(qū)動兩邊的主動車輪；另一類為分別驅(qū)動、即兩邊的主動車輪各用一臺電動機驅(qū)動。中、小型橋式起重機較多采用制動器、減速器和電動機組合成一體的“三合一”驅(qū)動方式，大起重量的普通橋式起重機為便于安裝和調(diào)整，驅(qū)動裝置常采用萬向聯(lián)軸器。起重機運行機構(gòu)一般只用四個主動和從動車輪，如果起重量很大，常用增加車輪的辦法來降低輪壓。當車輪超過四個時，必須采用鉸接均衡車架裝置，使起重機的載荷均勻地分布在各車輪上。橋架的金屬結(jié)構(gòu)由主梁和端梁組成，分為單主梁橋架和雙梁橋架兩類。單主梁橋架由單根主梁和位于跨度兩邊的端梁組成，雙梁橋架由兩根主梁和端梁組成。主梁與端梁剛性連接，端梁兩端裝有車輪，用以支承橋架在高架上運行。主梁上焊有軌道，供起重小車運行。橋架主梁的結(jié)構(gòu)類型較多比較典型的有箱形結(jié)構(gòu)、四桁架結(jié)構(gòu)和空腹桁架結(jié)構(gòu)。箱形結(jié)構(gòu)又可分為正軌箱形雙梁、偏軌箱形雙梁、偏軌箱形單主梁等幾種。正軌箱形雙梁是廣泛采用的一種基本形式，主梁由上、下翼緣板和兩側(cè)的垂直腹板組成，小車鋼軌布置在上翼緣板的中心線上，它的結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，適于成批生產(chǎn)，但自重較大。偏軌箱形雙梁和偏軌箱形單主梁的截面都是由上、下翼緣板和不等厚的主副腹板組成，小車鋼軌本科畢業(yè)設(shè)計（論文）3布置在主腹板上方，箱體內(nèi)的短加勁板可以省去，其中偏軌箱形單主梁是由一根寬翼緣箱形主梁代替兩根主梁，自重較小，但制造較復雜。四桁架式結(jié)構(gòu)由四片平面桁架組合成封閉型空間結(jié)構(gòu)，在上水平桁架表面一般鋪有走臺板，自重輕，剛度大，但與其他結(jié)構(gòu)相比，外形尺寸大，制造較復雜，疲勞強度較低，已較少生產(chǎn)?？崭硅旒芙Y(jié)構(gòu)類似偏軌箱形主梁，由四片鋼板組成一封閉結(jié)構(gòu)，除主腹板為實腹工字形梁外，其余三片鋼板上按照設(shè)計要求切割成許多窗口，形成一個無斜桿的空腹桁架，在上、下水平桁架表面鋪有走臺板，起重機運行機構(gòu)及電氣設(shè)備裝在橋架內(nèi)部，自重較輕，整體剛度大，這在中國是較為廣泛采用的一種型式。簡易梁橋式起重機又稱梁式起重機，其結(jié)構(gòu)組成與普通橋式起重機類似，起重量、跨度和工作速度均較小。橋架主梁是由工字鋼或其他型鋼和板鋼組成的簡單截面梁，用手拉葫蘆或電動葫蘆配上簡易小車作為起重小車，小車一般在工字梁的下翼緣上運行。橋架可以沿高架上的軌道運行，也可沿懸吊在高架下面的軌道運行，這種起重機稱為懸掛梁式起重機。冶金專用橋式起重機在鋼鐵生產(chǎn)過程中可參與特定的工藝操作，其基本結(jié)構(gòu)與普通橋式起重機相似，但在起重小車上還裝有特殊的工作機構(gòu)或裝置。這種起重機的工作特點是使用頻繁、條件惡劣，工作級別較高，主要有五種類型。鑄造起重機：供吊運鐵水注入混鐵爐、煉鋼爐和吊運鋼水注入連續(xù)鑄錠設(shè)備或鋼錠模等用，主小車吊運盛桶，副小車進行翻轉(zhuǎn)盛桶等輔助工作；夾鉗起重機：利用夾鉗將高溫鋼錠垂直地吊運到深坑均熱爐中，或把它取出放到運錠車上；脫錠起重機：用以把鋼錠從鋼錠模中強制脫出，小車上有專門的脫錠裝置，脫錠方式根據(jù)錠模的形狀而定有的脫錠起重機用項桿壓住鋼錠，用大鉗提起錠模；有的用大鉗壓住錠模，用小鉗提起鋼錠；加料起重機：用以將爐料加到平爐中，主小車的立柱下端裝有挑桿，用以挑動料箱并將它送入爐內(nèi)，主柱可繞垂直軸回轉(zhuǎn)，挑桿可上下擺動和回轉(zhuǎn)，副小車用于修爐等輔助作業(yè)；鍛造起重機：用以與水壓機配合鍛造大型工件，主小車吊鉤上懸掛特殊翻料器，用以支持和翻轉(zhuǎn)工件，副小車用來抬起工件。以上是起重機的發(fā)展狀況，電動葫蘆是起重機的典型代表，與經(jīng)典普通的起重機械有自己的獨特優(yōu)點，因此，電動葫蘆在工程中得到了廣泛地應用。電動葫蘆可以單獨使用，也可以和其它的機械結(jié)合使用。1.2 本次設(shè)計研究的內(nèi)容本次設(shè)計研究的內(nèi)容是參考 CD 型電動葫蘆設(shè)計一 3t 單鉤移動鋼絲繩電動葫蘆，要求能夠在垂直高度上 9 米范圍內(nèi)提升或下降，在提升或下降過程中能夠隨時的準確定位，保證被提升物件及人員安全。電動葫蘆主要由小車裝配、卷筒裝配和吊鉤裝配本科畢業(yè)設(shè)計（論文）4組成，對它們進行設(shè)計和驗算要求電動葫蘆的整體框架小巧緊湊，能靈活的在工字梁上運動，并且又要盡量減少整體的重量。第二章 總體方案設(shè)計2.1 設(shè)計任務(wù)書設(shè)計一 3t 單夠移動電動葫蘆，技術(shù)要求如下：起重量 3t起升高度 9m起升速度 8m/min運行速度 20m/min工作級別 M4-M52.2 工藝分析及方案的選定電動葫蘆有各種不同型號，本次設(shè)計是根據(jù)已有的 CD 型電動葫蘆來進行設(shè)計的。3t 單鉤移動電動葫蘆總體布局如圖 2.1 所示，電動小車在工字梁上運動，運行用電動機獨立控制小車的起停.卷筒裝配是通過外殼連到小車上的,而吊鉤則是通過鋼絲繩把起重的載荷傳遞到卷筒上的.本科畢業(yè)設(shè)計（論文）5圖 2.1 電動葫蘆布局圖CD 型電動葫蘆所用錐形電動機是集動力和制動的鼠籠式電動機，傳動裝置漸開線直齒定軸外嚙合同軸線三級傳動減速器，取物纏繞裝置在安全保護方面比 KV 型電動葫蘆有所改進和提高，已具有釣鉤護鉤等安全裝置。錐形轉(zhuǎn)子電動機與減速器分別通過螺栓與卷筒外殼相連構(gòu)成一個整體，電器控制箱安裝在電動葫蘆的側(cè)面運行小車墻板上。CD 型電動葫蘆是通過螺桿與卷筒外殼上的吊板懸掛在運行小車上或是通過地腳螺栓固定架設(shè)在電動小車上。3t 電動葫蘆的作用是起重 3t 以下的重物的機構(gòu)。動力由兩個電動機提供，因此可以把電動葫蘆分為兩動力部分，一是電動小車，另一是滾筒起重部分。參考 CD 型電動葫蘆，本設(shè)計的電動小車是靠電動機通過把扭矩通過連軸器傳遞給減速器，再帶動行走輪，實現(xiàn)電動葫蘆的水平移動；滾筒起重部分是主電動機通過帶輪帶動減速器，從而讓滾筒以一定的速度來提升吊鉤，實現(xiàn)垂直方向的運動。設(shè)計方案如圖 2.2 和圖2.3 所示。其中卷筒部分的具體結(jié)構(gòu)如圖 2.4 所示，電動機把轉(zhuǎn)矩通過彈性聯(lián)軸器傳給減速器，再傳給一對內(nèi)嚙合齒輪，內(nèi)齒輪通過螺栓連接到卷筒上，并且用定位銷保證裝配精度。卷筒所受的載荷是通過軸承作用到左右支撐板上，支撐板和外殼、支撐板和電動機及減速器的連接也用銷和螺栓連接來保證定位精度。本科畢業(yè)設(shè)計（論文）61—運行用電動機 2—連軸器 3—減速器 4—行走輪圖 2.2 電動小車工作原理圖1—起重用電動機 2—輪胎式彈性連軸器 3—減速器 4—滾筒 5—吊鉤圖 2.3 卷筒工作原理圖2.3 電動機的選用電動葫蘆的額定起重量是 3t，起升速度是 8m/min，因此粗略計算起重用電動機的功率為 ，因此選用額定功率最大為 4.5Kw 的電動機；KwP4068301 ???另外一方面，起重時的起升速度是有變化的，要求能慢速啟動，正常運行時的速度是8m/min，因此要求電動機的功率也是變化的，參考其它同類機械，小功率可定為0.4kW。電動機的功率為 0.4/4.5Kw，查手冊可以選擇 BZDY12-6 型電動機。電動葫蘆所用的電動機有動力源和制動的雙重作用，即采用錐形轉(zhuǎn)子電動機。所用電動機要求伸出一根長軸，用以和中間的聯(lián)軸器相連。運行用電動機主要是克服行走輪和軌道之間的摩擦力運行，風阻力和變形阻力在初步估算的時候忽略不計，行走輪上的載荷就等于額定載荷，即 F=30000N，行走輪與軌道間的滾動摩擦因數(shù) ，行走速率為 20m/min，02.??本科畢業(yè)設(shè)計（論文）7,查手冊可以得到，運行用電動KwsmNFVP 37.0/602307.' ????機可選用功率為 0.4kw,轉(zhuǎn)速為 1380r/min,型號為 BZDY12-4 的錐形轉(zhuǎn)子電動機。2.4 減速器的參數(shù)設(shè)計由于電動葫蘆是個小巧緊湊的機械，要求減速器有小的中心距和較大的傳動比，因此要自己設(shè)計減速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過后面的計算可知要使中心距為 70mm,傳動比為 36，但本次設(shè)計不對減速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。要求輸入軸是長軸，輸出軸是一能連一齒輪的短軸。第三章 卷筒設(shè)計及鋼絲繩的選用3.1 卷筒的設(shè)計卷筒用以收放鋼絲繩，把原動機的驅(qū)動力傳遞給鋼絲繩，并將原動機的回轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動。3.1.1 卷筒的設(shè)計計算卷筒的外形有兩種，分別是圓柱形和圓錐形，起重機械中主要采用圓柱形卷筒。鋼絲繩在卷筒上的卷繞層數(shù)可分為單層卷繞和多層卷繞，本次設(shè)計的 3 噸電動葫蘆采用單層卷繞。因此，在卷筒的表面切有螺旋形繩槽，繩槽節(jié)距比鋼絲繩直徑稍大，繩槽半徑也比鋼絲繩的半徑稍大，這樣既增加了鋼絲繩與卷筒的接觸面積，又可以防止本科畢業(yè)設(shè)計（論文）8相鄰鋼絲間相互摩擦，從而提高了鋼絲繩的壽命。3.1.1.1 卷筒的直徑卷筒的名義直徑 D（對有槽卷筒取槽底直徑）可按下式計算mm 2517???ed式中 d——鋼絲繩直徑（mm） ；e——系數(shù)，查[4]表 5-3 得 e=15。因此，可取 D=260mm.3.1.1.2 卷筒的長度卷筒的長度 l210l??式中——卷筒上車螺旋繩槽部分長度（mm） ；0l——固定鋼絲繩端所需長度 40mm；1——卷筒兩端多余部分長度 5mm，視工藝和結(jié)構(gòu)需要而定。2l取決于起升高度、滑輪組倍率、卷筒計算直徑和繩槽節(jié)距。按下式確定1（mm）tZDHal)(010???式中 H——起重機最大起升高度，H=9000mm；a——滑輪的倍率，去 a=2；——附加安全圈數(shù)，一般取 1.5 到 3 圈，取 2；0Zt——繩槽節(jié)距，t=17.2mm；——卷筒的計算直徑，即 mm。1D71601???dD故卷筒總長度為mlZHal405240.17)21.39(0??????3.1.1.3 卷筒壁厚一般先按先按經(jīng)驗公式初步確定，然后進行強度校核。本科畢業(yè)設(shè)計（論文）9d??式中 d——鋼絲繩直徑 17mm?？扇?m17?卷筒在鋼絲繩最大拉力 150KN 作用下，產(chǎn)生彎曲、扭轉(zhuǎn)和壓縮應力。當卷筒長度小于 3 倍直徑時， ，彎曲和扭轉(zhuǎn)應力一般不超過壓縮應力的 10-15%，因468325??此可以略去不計，一般只按壓縮應力進行強度校核。為計算卷筒徑截面上的壓應力，在壁厚為 的卷筒上取寬度為繩槽節(jié)距 t 的圓環(huán)，并將其切開。由于 比 D 小得多，? ?可以認為圓環(huán)截面上的壓應力 是均勻分布的。又平衡條件可得：c?maxStc???則卷筒壁上的壓應力為：][axcct???式中——鋼絲繩的最大拉力，1500kg;maxSt——繩槽節(jié)距，17.2mm;——卷筒壁厚，17mm;?——卷筒材料的許用壓應力，鋼的許用壓應力 ,可取][c? Mpa60?鋼?Mpa30?][12.57.10max cctS?????因此，卷筒的強度合格。3.1.2 鋼絲繩在卷筒上的固定的方法和繞入角度3.1.2.1 鋼絲繩在卷筒上的固定方法鋼絲繩在卷筒上的固定應保證工作安全可靠，便于檢查和更換鋼絲繩，并且在固定處不應使鋼絲過分彎折。常用的固定方法有以下幾種：鋼絲繩繞在楔形塊上打入卷筒特制的楔孔內(nèi)固定。楔形塊的斜度一般為 1：4 到1：5，以滿足自鎖條件。鋼絲繩端用螺釘壓板固定在卷筒外表面。壓板上刻有梯形的或圓形的槽。對于各最大工作拉力下相應的鋼絲繩直徑所采用的螺釘和壓板，已有標準，可查閱相關(guān)手冊。本科畢業(yè)設(shè)計（論文）10鋼絲繩引入卷筒內(nèi)特制的槽內(nèi)用螺釘和壓板固定。3..1.2.2 鋼絲繩進出繩槽的偏斜角度鋼絲繩在卷筒上繞進或繞出時，總是沿卷筒作軸向移動，因而鋼絲繩的中心行相對卷筒繩槽中心線（或相對于導向滑輪軸中心線）產(chǎn)生了偏斜角度。如果偏斜角度過大，對于滑輪和卷筒繩槽，鋼絲繩會瞥能夠其槽口，引起鋼絲繩擦傷及槽口損壞甚至脫槽。對于光面卷筒則使鋼絲繩不能均勻排列而產(chǎn)生亂繩現(xiàn)象。因此對于偏斜角度應加以限制。根據(jù)鋼絲繩與繩槽之間的幾何關(guān)系，可以得到對答允許偏斜角度的公式。鋼絲繩進出滑輪時的容許偏角 ：?KDtgt1????式中——繩槽側(cè)邊的傾斜角, ；??26??——卷筒工作直徑， ，1 mdD5.346.151??S——滑輪槽深,S=50mm，d——鋼絲繩直徑，K——系數(shù)， 21.)sin(2.0)sin(2?????S??34.51.61??tgDttg??根據(jù)一般的滑輪槽形尺寸計算結(jié)果，最大容許偏角 ，因此符合要求。?6~4??鋼絲繩進出卷筒時的允許偏角，鋼絲繩在卷筒上的偏斜有兩種不同情況：一種是向相鄰的空槽方向偏斜，鋼絲繩只受槽本身限制；另一種是向有繩圈的鄰槽方向偏斜，鋼絲繩還受相鄰鋼絲繩圈的限制。根據(jù)不同的幾何關(guān)系，也可以得出最大容許偏角的公式。計算結(jié)果可以用圖表的方式表示（圖 3.1，3.2，3.3） 。從中可查出鋼絲繩向空槽方向偏斜時的最大容許偏角 ；鋼絲繩向鄰槽繩圈方向偏斜時則分兩種情況：當?tg時， ，容許偏角 ，這種情況反映在圖 3.1 中；當12./?dt 12??????2時， ，容許偏角 ，這種情況反映在圖 3.2 中。4??1本科畢業(yè)設(shè)計（論文）11圖 3.1 的圖解法1?tg圖 3.7 的圖解法2?tg圖 3.3 的圖解法3?tg對卷繞系統(tǒng)進行布置時，應根據(jù)上述偏斜情況考慮鋼絲繩進出卷筒、動滑輪、導向滑輪的時的偏角應不超過最大容許值。導向滑輪與卷筒間的相對位置，應以不對稱布置為合理，即滑輪稍偏于卷筒上被繞滿鋼絲繩的一端（鋼絲繩被卷繞是向鄰槽鋼絲繩圈方向偏斜的一端） 。并使Stgl?21?當 與 都小于滑輪的最大容許偏角時，可以得到在滿足偏斜角要求情況下，卷筒與滑輪間的最小距離 S。本科畢業(yè)設(shè)計（論文）12在實用中為簡便起見，是在理論分析的基礎(chǔ)上根據(jù)不同情況對偏斜角加以不同限制。如日本有關(guān)標準規(guī)定：對有槽卷筒，鋼絲繩繞到卷筒槽上的方向和繩槽方向的夾角必須小于 ；對光面卷筒，鋼絲繩卷繞時，其最大偏角必須小于 。英國有關(guān)標?4 ?2準規(guī)定：鋼絲繩在卷筒兩側(cè)的繞出斜度，應不超過 1：12；鋼絲繩和垂直于滑輪軸的平面之間的斜度，應不超過 1：12。我國目前一般采用 或 。?4~3??14:??tg3.2 鋼絲繩的結(jié)構(gòu)、分類、選用及驗算3.2.1 鋼絲繩的結(jié)構(gòu)鋼絲用優(yōu)質(zhì)碳鋼制成，經(jīng)多次冷拔和熱處理后可達到很高的強度。潮濕或露天環(huán)境等工作場所可采用鍍鋅鋼絲擰成的鋼絲繩，以增強防銹性能。鋼絲繩在各工業(yè)國家中都是標準產(chǎn)品，可按用途需要選擇其直徑、繩股數(shù)、每股鋼絲數(shù)、抗拉強度和足夠的安全系數(shù)，它的規(guī)格型號可在有關(guān)手冊中查得。鋼絲繩除外層鋼絲的磨損外，主要因繞過滑輪和卷筒時反復彎曲引起金屬疲勞而逐漸折斷，因此滑輪或卷筒與鋼絲繩直徑的比值是決定鋼絲繩壽命的重要因素。比值大，鋼絲彎曲應力小，壽命長，但機構(gòu)龐大。必須根據(jù)使用場合確定適宜的比值。鋼絲繩表面層的磨損、腐蝕程度或每個擰距內(nèi)斷絲數(shù)超過規(guī)定值時應予報廢。鋼絲繩主要用在吊運,拉運等需要高強度線繩的運輸中。用多根或多股細鋼絲擰成的撓性繩索，鋼絲繩是由多層鋼絲捻成股，再以繩芯為中心，由一定數(shù)量股捻繞成螺旋狀的繩。在物料搬運機械中，供提升、牽引、拉緊和承載之用。鋼絲繩的強度高、自重輕、工作平穩(wěn)、不易驟然整根折斷，工作可靠。鋼絲繩的構(gòu)造主要體現(xiàn)在鋼絲繩的截面，除了圓股外，還有三角股、橢圓股和扁股等異型股。其它三種與圓股的相比，它們有較高的強度，與卷筒或滑輪繩槽的接觸性能好，使用壽命長，但制造較復雜。鋼絲繩起到承受載荷的作用，其性能主要由鋼絲決定。鋼絲是碳素鋼或合金鋼通過冷拉或冷軋而成的圓形（或異形）絲材，具有很高的強度和韌性，并根據(jù)使用環(huán)境條件不同對鋼絲進行表面處理。繩芯是用來增加鋼絲繩彈性和韌性、潤滑銅絲、減輕摩擦，提高使用壽命的。常用繩芯有機纖維（如麻、棉） 、合成纖維、石棉芯（高溫條件）或軟金屬等材料。 3.2.2 鋼絲繩的分類鋼絲繩按擰繞的層次可分為單繞繩、雙繞繩和三繞繩。單繞繩：由若干細鋼絲圍繞一根金屬芯擰制而成，撓性差，反復彎曲時易磨損折斷，主要用作不運動的拉緊索。雙繞繩：由鋼絲擰成股后再由股圍繞繩芯擰成繩。常用的繩芯為麻芯，高溫作業(yè)宜用本科畢業(yè)設(shè)計（論文）13石棉芯或軟鋼絲擰成的金屬芯。制繩前繩芯浸涂潤滑油，可減少鋼絲間互相摩擦所引起的損傷。雙繞繩撓性較好，制造簡便，應用最廣。三繞繩：以雙繞繩作股再圍繞雙繞繩芯擰成繩，撓性好；但制造較復雜，且鋼絲太細，容易磨損，故很少應用。鋼絲繩的繞制方向有順繞和交繞兩種。鋼絲擰成股的繞向與股擰成繩的繞向相同者稱順繞。順繞鋼絲繩的鋼絲間接觸較好，撓性也較好，使用壽命長，但有扭轉(zhuǎn)松散的趨向，不宜用作自由端懸吊重物的提升繩，可作為有剛性導軌對重物導行時的提升繩或牽引繩。鋼絲擰成股的繞向與股擰成繩的繞向相反者稱交繞。交繞的鋼絲繩不易扭轉(zhuǎn)松散，在起重作業(yè)中廣泛使用。鋼絲繩也可按股中每層鋼絲之間的接觸狀態(tài)分為點接觸、線接觸或面接觸。點接觸的鋼絲繩:股中鋼絲直徑均相同。為使鋼絲受力均勻，每層鋼絲擰繞后的螺旋角大致相等，但擰距不等，所以內(nèi)外層鋼絲相互交叉，呈點接觸狀態(tài)。線接觸的鋼絲繩：股中各層鋼絲的擰距相等，內(nèi)外層鋼絲互相接觸在一條螺旋線上，呈線接觸狀態(tài)。線接觸鋼絲繩的性能比點接觸的有很大改善，所以使用廣泛。密封式鋼絲繩：面接觸繩股的一種，外層用乙形鋼絲制成，表面光滑，耐磨性好，與相同直徑的其他類型鋼絲繩相比，抗拉強度較大，并能承受橫向壓力，但撓性差、工藝較復雜、制造成本高，常用作承載索，如纜索起重機和架空索道上的纜索。3.2.3 鋼絲繩的選用及驗算電動葫蘆的起重量是 3t,即為 30KN。查[3]表 1-8 可知，可選用的鋼絲繩類型為型，再查[3]表 1-22 可得可選用直徑為 17mm 的鋼絲繩，因此選用 GB/T 1376??1102-74 型鋼絲繩。0?鋼絲繩受力情況復雜多變，內(nèi)部應力狀況也是比較復雜的。為簡化計算，一般采用靜力計算法。即鋼絲繩中的最大靜拉力應滿足下式要求：nSb?max式中 ——額定載荷工作時鋼絲繩受到的最大靜拉力，考慮滑輪的效率，我們就可ax得到 KNkgS150m?——鋼絲繩的破斷拉力，查[3]表 1-13 得 296KN。bn——安全系數(shù)，可查[3]表 5-3 得，n=1.，很明顯，鋼絲繩的強度足夠。296150?本科畢業(yè)設(shè)計（論文）14第四章 其它零部件設(shè)計4.1 電動小車的設(shè)計電動小車是行走在工字梁上的，行走輪的輪壓不能太大，否則會破壞軌道。本次本科畢業(yè)設(shè)計（論文）15設(shè)計的 3t 電動葫蘆是輕型起重機，輪壓遠遠小于工字梁的許用應力。行走輪按其有無輪緣可分為雙輪緣、單輪緣和無輪緣式三種。在本次設(shè)計采用單輪緣行走輪。4.1.1 行走阻力計算在露天條件下工作的起重機，沿軌道行走時，存在以下幾種阻力：摩擦阻力 、fW風阻力 和慣性阻力 。電動葫蘆一般都在室內(nèi)工作，因此只有在特殊情況下才要wWp算風阻力，一般清楚下不考慮。4.1.1.1 摩擦阻力行走輪沿直線軌道行駛時，與軌道之間和和軸承存在著摩擦阻力；軸的臺肩和輪轂之間、輪緣和軌道之間有滑動摩擦阻力。為了簡化討論，假定起重機的全部載荷都作用在一個輪子上。當行走輪沿著軌道滾動時，起受力情況如圖 3.10 所示，沿鉛直方向有載荷 Q+G 及支反力 N。當行走輪在驅(qū)動力矩 M 的作用下，開始轉(zhuǎn)動時。由于行走輪、軌道的的變形，支反力 N 將偏離載荷 Q+G 的作用線一個距離 f。圖 3.10 摩擦阻力的計算圖由行走輪的平衡條件得：)2()(2)(1DfdGQMWNfdGQff???????????為了考慮其它附加阻力，將上式乘以系數(shù) 得：0KNKff2562)4.1350.05()430()??????式中 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）16M——驅(qū)動力矩 mNT????58.2140.95——軸頸摩擦阻力矩1——又由變形引起的滾動阻力矩2Q——額定起重量 30000NG——起重機自重 4340N（包括吊鉤重量）——軸頸及軸承摩擦系數(shù)，查[3]表 10-4 得?,d 015.,3??mdf——行走輪滾動阻力系數(shù)，查[3]表 10-3 得 025.?f——附加阻力系數(shù)，查[3]表 10-5 得0K0KD——行走輪直徑 134mm4.1.1.2 風阻力在露天條件下工作的起重機迎風行駛時，將有風阻力，其中包括起重機和重物的風阻力。)(21AqWfw??式中 ——工作狀態(tài)下的基本風壓f——起重機有效迎風面積1——重物的迎風面積2A3t 電動葫蘆的工作環(huán)境一般是在室內(nèi)，多數(shù)情況下不要考慮風阻力。4.1.1.3 慣性阻力起重機的行走機構(gòu)在起動時要克服起重機自重、重物重量和傳動件具的慣性阻力。pWNiDGGQitntnigtDgJmas ss8.135)0134.(2.740])[2.~()[( 26]1.62211 2???????????????式中 ——電動機轉(zhuǎn)速1n本科畢業(yè)設(shè)計（論文）17——行走輪轉(zhuǎn)速2n——電動機軸上的飛輪矩，本次設(shè)計不設(shè)計飛輪，因此取 0][1DG——起動時間 12sstD——行走輪直徑 0.134mi——總傳動比， 2.81?ni起重機滿載起動時，總行走阻力為： N iDGGQitKDfdGQWspf8.391526 ])[2.1~()[(3752))( 2110???????起重機穩(wěn)定行走時的靜阻力：NKDfdGQWf256)2)(' 0???起重機起動時，行走輪軸上的最大阻力矩為： mN iDGGQitnKfdGQ iitDfMss??????????3.268.914.0 ])[2.1~()[(375))( ])[.(222 21210 211max?轉(zhuǎn)換到電動機軸上的最大阻力矩為： mN iDGGQitnKfdGQiiMs???????98.05.236 ]})[2.1~()[(375))({1 21210axax??式中 ——電動機軸到行走輪軸間的傳動總效率 95.06.90???起重機穩(wěn)定行走時，行走輪軸上的靜阻力矩為：本科畢業(yè)設(shè)計（論文）18mNKfdGQDfWM?????2.175634.0))(22'0?轉(zhuǎn)換到電動機軸上的靜阻力矩為：mNKfdGQiDfiM?????64.095.2817))(2201??式中 ——電動機軸到行走輪軸間的傳動總效率 0.954.1.2 電動機功率的計算3t 單鉤移動電動葫蘆電動小車的功率，是根據(jù)滿載穩(wěn)定行走時的靜阻力 進行'W計算：KwZVWN38.0195.62'???式中 ——行走靜阻力 256N'V——起重機行走速度 20m/min——總傳動效率 0.95?Z——驅(qū)動電機數(shù) 1從而得到，前面所選的電動機功率 0.4KW 是合理的。4.1.3 起動時間計算電動機的起動時間 ，是根據(jù)根據(jù)電動機的平均起動力矩 減去電動機軸上的st savM本科畢業(yè)設(shè)計（論文）19靜阻力矩 后，將其剩余力矩來克服起重機起重過程中的慣性阻力矩來計算的。所1M以起動時間 可由下式確定：st][)2.1~()([3752121 DGZiDGQnZssav ????[.)(1 ssavs tit ?式中 ——許用起動時間][st——電動機軸上的靜阻力矩1M——電動機的平均動力矩savZ——驅(qū)動電機數(shù)對與 JZR 型電動機 ；對于 JZ 型電動機6max).0~5(Msav???max)8.0~7(sav?式中 ——電動機額定轉(zhuǎn)矩6M——電動機最大轉(zhuǎn)矩max——電動機最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)?因此有 mNsav ????58.6327.05.max][12 )02.895.014()64.58.(370 ][~()([ 211ssvst DGZiDGQZnt???????因此設(shè)計合理4.2 吊鉤的設(shè)計4.2.1 吊鉤的種類、選擇和計算吊鉤按形狀分為單鉤和雙鉤；按制造方法分為鍛造吊鉤和疊片式吊鉤。單鉤制造簡單、使用方便，但受力情況不好，大多用在起重量為 80 噸以下的工作場合；起重量大時常采用受力對稱的雙鉤。疊片式吊鉤由數(shù)片切割成形的鋼板鉚接而成，個別板材出現(xiàn)裂紋時整個吊鉤不會破壞，安全性較好，但自重較大，大多用在大起重量或吊運鋼水盛桶的起重機上。吊鉤在作業(yè)過程中常受沖擊，須采用韌性好的優(yōu)質(zhì)碳素鋼制造。吊鉤所用的材料其性能不能低于 20 號鋼的機械性能。如果采用強度較高的合金本科畢業(yè)設(shè)計（論文）20鋼制造時，其延伸率不得低于 20%。吊鉤按制造方法可以分為鍛造吊鉤和片式鉚接吊鉤；按其結(jié)構(gòu)型式可以分為單鉤和雙鉤、長鉤和短鉤等。吊鉤鉤身的截面形狀有圓形、方形、梯形或 T 字形。從受力情況分析，以 T 字形截面最為合理，但鍛造工藝較復雜。梯形截面受力較為合理，鍛造容易。因此，本次設(shè)計中采用梯形截面 20 號鋼的吊鉤。工程起重機中常用 T 字形或梯形截面的鍛造單鉤。通用吊鉤已經(jīng)標準化，設(shè)計時可按額定起重量從手冊中選取。對于輪胎式起重機，希望吊鉤重量盡可能小一些，故選用時可低一級的吊鉤。當采用用非標準吊鉤或需對所選吊鉤進行強度驗算時，可按下述方法進行。如圖 4.1 所示，吊鉤在載荷 Q 的作用下，鉤身 1-2、3-4 截面及鉤柱有螺紋截面為危險截面。吊鉤載荷 Q 即為額定起重量。圖 4.1 吊鉤簡化計算示意圖本科畢業(yè)設(shè)計（論文）211-2 截面載荷 Q 使截面 1-2 處于偏心受拉狀態(tài)，應用曲梁公式，截面 1-2 某點上的應力為xrAkQxrkmAM?????????式中——距離截面重心為 x 處的計算應力；Q——吊鉤載荷 3000kg，即 30000N；M——截面所受彎矩，M=-Qr（使曲梁曲率減小的力矩取負值） ；r——截面重心的曲率半徑，即 mm12ear??k——與曲梁截面形狀有關(guān)的系數(shù)，對梯形截面：（3.25）1)}(ln)]({[)(2 21222121 ????? berrbhh梯形截面的標準吊鉤 ，對于復雜形狀斷面可用圖解法求 k；.0?kx——截面重心至計算應力處距離（mm）1-2 截面的面積 A 295237)0(mA????當 時，可得截面內(nèi)緣（點 1）處的應力為：1ex?MpamNakQ30][2435.09][21??????????當 時，可得截面外緣（點 2）處的應力：expamNhaAkQ30][125724.093][22????????????吊鉤在該截面的強度符合要求。3-4 截面對于 3-4 截面，當載荷 Q 通過兩根傾斜角 為 的鋼絲繩作用于吊鉤時，??45認為是危險工況。這時鋼絲繩所受的拉力為 。 的水平分量與垂直分cos2'Q?'量使 3-4 斷面同時受偏心拉力和切力本科畢業(yè)設(shè)計（論文）22作用。偏心拉力為 。切力為2sin' QtgQ????2cos'Q???`偏心拉力作用下，按曲梁公式計算其截面應力33 56.8740.12????? mNaeAk?2144 89.52.3????????h切力作用下 3-4 截面的平剪應力為2.50324?????NAQ?則截面的最大合應力為：MpamN30][62.1581.9][23??????????鉤身彎曲部分的許用應力對于一般用途取 。Mpas30.19][??從等強度考慮 3-4 截面應取得比 1-2 截面面積小，但因 3-4 截面在工作時磨損較大，故兩截面可取相同尺寸。4.2.2 鉤身螺紋的強度驗算吊鉤與吊鉤裝置用螺紋連接時，危險截面在螺紋根部。這時截面主要受載荷 Q 的拉伸作用，其拉力為：][54.9201.3][420??????????mNdQ式中 Q——吊鉤載荷 3000kg，即 30000N;——螺紋根部直徑 20mm；0d——許用應力，取 。][?Mpas5.97430][??螺紋部分應具有足夠的高度，其高度可按螺紋表面的擠壓應力決定，擠壓應力為：本科畢業(yè)設(shè)計（論文）23][14.719)20(35.][42jjjmNHdQt?????????式中Q——吊鉤的載荷 3000kg;t——螺紋螺距 0.25cm；H——螺紋部分總高度 19mm;d——螺紋外徑 24m