双梁桥式起重机小车设计（全套图纸） (1).doc

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毕业设计说明书论文（全套CAD图纸）QQ36396305

本科毕业设计（论文）

50/10t双梁桥式起重机小车设计

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指导教师

二〇**年*月

毕业设计说明书论文（全套CAD图纸）QQ36396305

摘要

随着社会的不断发展，市场的竞争也越来越激烈，因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术，提高生产效率，制造行业中对桥式起重机的要求越来越高，性能也越来越全面。

本设计为起重机的小车部分，起重小车是沿小车轨道横向行驶，吊钩则做升降运动。

它的工作范围是其所能行驶地段的长方体空间，正好与一般车间的形式相适应。

通过对桥式起重机的小车运行机构部分和起升机构部分的总体设计计算，以及电动机、联轴器、缓冲器、制动器、钢丝绳的计算选用；运行机构和起升机构的减速器的设计计算和零件的校核计算及结构设计，完成了桥式起重机的小车两重要机构机械部分的设计。

通过这一系列的设计，满足起重量达到50/10T的要求，且小车运行和起升机构结构简单，拆装方便，维修容易。

关键词桥式起重机；运行机构；起升机构；设计

ABSTRACT

Withthecontinuousdevelopmentofsociety,marketcompetitionhasbecomeincreasinglyfierce.Thus,allmanufacturingenterprisesurgentlyneedtoimprovetheproductiontechnology,improveproductionefficiency,manufacturingindustrytobridgecranesincreasinglyhighdemand,propertiesareincreasinglyfull.

Thedesignofthecranetrolleys,liftingtrolleyalongthetrolleytrackismovinghorizontally,anddoliftinghookcampaign.Thescopeofworkismovingbeyonditsrectangularlotsofspace,andisgenerallyintheformofworkshopssuit.

Throughtheoverheadcranetrolleysinoperationandeffectofpartorpartoftheoveralldesign,andthemotor,Coupling,bumpers,brakes,thecalculationofropetouserunningandliftingthereducerdesignandcomponentsarecalculatedandstructuraldesign,completionofthebridgecranetrolleysintwoimportantinstitutionsmechanicalpartsofthedesign.Throughthisseriesofdesignstomeetupto50weight/10Trequirements,Trolleyandrunningandliftingmechanismissimple,easilyreassembledandeasiertomaintain.

KeywordsBridgecrane，running,，liftingbody，design

目录

1绪论…………………………………………………………………………………1

2起重小车总体方案设计……………………………………………………………2

2.1小车运行机构的设计………………………………………………………2

2.2起升机构的设计……………………………………………………………2

2.3小车车架设计…………………………………………………………………4

2.4安全装置………………………………………………………………………4

2.4.1栏杆和排障板…………………………………………………………4

2.4.2限位开关………………………………………………………………4

2.4.3挡铁和缓冲器…………………………………………………………5

3运行机构设计……………………………………………………………………5

3.1确定小车运行机构的形式……………………………………………………5

3.2确定小车运行机构的驱动装置……………………………………………7

3.2.1集中驱动……………………………………………………………7

3.2.2分别驱动……………………………………………………………8

3.3小车运行机构对轨道的要求………………………………………………8

3.3.1检验方法……………………………………………………………8

3.4主动轮的布置形式…………………………………………………………9

3.5小车的车轮不等高打滑……………………………………………………10

3.5.1小车轮的不等高………………………………………………………10

3.5.2小车轮的打滑…………………………………………………………10

3.6起重小车架…………………………………………………………………10

3.7电动机选择…………………………………………………………………11

3.7.1电动机的静功率………………………………………………………11

3.7.2电动机初选……………………………………………………………11

3.7.3电动机过载校验………………………………………………………12

3.7.4电动机发热校验………………………………………………………14

3.7.5满载、上坡、迎风的启动时间…………………………………………14

3.7.6启动平均加速度………………………………………………………14

3.7.7选择合适的电动机型号………………………………………………15

3.8减速器的选择计算…………………………………………………………15

3.8.1减速器的初选…………………………………………………………15

3.8.2计算传动装置的传动参数……………………………………………15

3.8.3齿轮的设计……………………………………………………………16

3.8.4几何尺寸计算和齿轮结构设计………………………………………20

3.8.5低速轴设计……………………………………………………………21

3.8.6轴的结构设计…………………………………………………………22

3.8.7校核轴承的寿命验算和轴的强度设计………………………………24

3.9制动器选择…………………………………………………………………25

4起升机构设计……………………………………………………………………27

4.1起升机构的驱动形式…………………………………………………………27

4.1.1内燃机驱动的起升机构………………………………………………27

4.1.2电动机驱动的起升机构……………………………………………27

4.2起升机构的布置形式………………………………………………………27

4.2.1平行轴线布置…………………………………………………………27

4.2.2同轴线布置……………………………………………………………28

4.3驱动装置零部件的连接……………………………………………………29

4.4起升机构设计计算……………………………………………………………29

4.4.1钢丝绳选择……………………………………………………………29

4.4.2滑轮和滑轮组的选择…………………………………………………31

4.5电动机选择…………………………………………………………………35

4.5.1概述……………………………………………………………………35

4.5.2电动机的选择…………………………………………………………36

4.6减速器的选择计算…………………………………………………………37

4.6.1概述……………………………………………………………………37

4.6.2减速器传动比…………………………………………………………38

4.6.3计算传动装置的传动参数……………………………………………39

4.6.4齿轮设计………………………………………………………………41

4.6.5几何尺寸计算和齿轮结构设计………………………………………45

4.6.6轴的结构设计…………………………………………………………47

4.6.7校核轴承的寿命验算和轴的强度设计…………………………49

4.6.8减速器型号的选择…………………………………………………51

4.7卷筒设计…………………………………………………………………51

4.7.1概述…………………………………………………………………51

4.7.2卷筒的设计计算………………………………………………………53

4.7.3卷筒的抗压稳定性验算……………………………………………55

4.7.4钢丝绳在卷筒上的固定………………………………………………56

4.8吊钩的选用………………………………………………………………56

结论…………………………………………………………………………………57

参考文献………………………………………………………………………58

致谢…………………………………………………………………………………59

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1绪论

本课题的研究意义：

50/10T桥式起重机有如下的优点：

①起重机工作时，各机构经常是处于起动、制动以及正向、反向等相互交替的工作状态之中。

②提升机构的工作效率高，负载能力强。

③运行机构工作平稳，采用信息控制技术，提高了控制性能。

行业市场状况：

改革开放20多年来，国民经济突飞猛进，国家基础建设蓬勃发展，带动着国内工程机械的需求，推动着工程机械的发展。

工程起重机行业也同其它工程机械一样得到长足的发展。

目前从行业来看，2003年13家企业报表中1-6月份销售量4600台，比去年同期增长50%以上，估计全年将超过8000台市场规模，各个企业都有不同程度的增长。

从起重机行业历年来的销售数据分析来看，以下四个特点十分明显：

一是市场规模具有显著的地域性，经济发达的地区持续热销，落后地区的购买力则相对较弱；二是中大吨位产品增长迅速，16吨以上产品均有较大幅度增长，今年上半年20吨级以上产品增幅更是高达100%以上；三是行业发展与国家投资政策相关性较大，周期变化受国民经济发展影响明显；四是用户的不确定性和分散性，据统计，目前私人用户占整体用户的70%以上，而且还有不断增加的趋势。

由此预见，在2002年大发展的基础上，今年又将取得突破性发展，体现了国民经济发展的强大动力和潜力。

随着国家发展战略的调整，各项措施的到位和落实，以及全民共谋发展奔小康的强烈愿望，经济建设必将走向快速健康发展之路，工程起重机及配套行业，通过市场竞争的洗礼，也必将摆脱前几年徘徊局面，进入健康稳步发展的新时期。

我国工程起重机行业面对新一轮挑战。

我国工程起重机市场趋势与对策分析：

工程起重机行业技术发展趋势。

国内工程机械产品近十年来随着技术的引进、消化、吸收，有了长足的进步，产品性能、可靠性、外观都有较大幅度的提高，但同国外工程机械比较来看，还存在较大差距。

就工程起重机而言，今后的发展主要表现为：

整机性能，由于先进技术和新材料的应用，同种型号的产品，整机重量要轻20%左右。

随着结构分析应用和先进设备的使用，结构形式更加合理；高性能、高可靠性的配套件，选择余地大、适应性好,性能得到充分发挥；电液比例控制系统和智能控制显示系统的推广应用；操作更方便、舒适、安全，保护装置更加完善；向吊重量大、起升高度、幅度更大的大吨位方向发展。

加入世贸组织后，虽然国内市场（特别是配套件）将受到较大冲击，但同时也给我们带来新技术的应用，使国内主机和配套件企业更清晰认识到差距，更多地了解国产产品存在的致命问题，必将引导主机和配套件企业的技术创新和技术进步。

徐工集团重型厂和其他竞争厂家一样，准备用3-5年时间进行产品创新，更新换代，紧跟世界先进技术，将自身发展与汽车起重机整个制造行业的技术进步放在同等位置上，力求把起重机行业从低价格恶性竞争的状态，带向高技术含量、高附加值的良性品牌竞争的新时代，从而带动配套行业的健康发展。

起重机电气控制技术未来的发展趋势：

国外工程起重机配套件发展趋势及应用情况。

国外工程起重机从整体情况分析，领先国内10～20年（不同类型产品有所不同）。

随着国外经济发展速度趋于平稳，工程起重机向智能、高性能、灵活、适应性强、多功能方向发展。

25t以下基本上不生产，产品向高附加值、大吨位发展，如利勃海尔公司汽车起重机基本退出市场，目前市场主导产品为全地面起重机，最小吨位是35t，而80t和160t是主导产品；格鲁夫公司的主导产品是全地面起重机和轮胎起重机，最小吨位是25t；多田野公司的汽车起重机只占20%，主导产品是全地面起重机和轮胎起重机，最小吨位16t。

因此行业配套也与国内有所不同：

下车主要是300kW以上柴油大功率发动机，与之配套的是液力变矩器和自动换档变速箱、12吨级驱动转向桥及越野轮胎；上车采用高强度材料、大扭矩的起升机构、回转机构、回转支承；液压系统采用变量泵、变量马达、电磁换向先导阀及主阀、平衡阀、悬挂系统阀、液压锁、液压缸及管路标准配套件；智能控制系统采用力限器显示控制、记忆通讯及单缸顺序伸缩自动控制。

由于国外工程机械起步较早，形成了成熟的配套件体系。

如力士乐的泵马达、阀、起升、回转、行走机构；贝林格的主阀、先导阀、平衡阀；哈威的主阀、先导阀、平衡阀；ZF的变速箱、分动箱；凯斯兰的桥；PAT的力限器等等。

主要内容：

1.在起升机构中，电动机与减速器采用广泛应用的具有补偿轴的联接方案，这种补偿轴的长度决定补偿电机与减速器轴间的安装误差大小。

减速器与卷筒的联接中，卷筒轴的一端支承在固定与小车架上的球面滚动轴承中，其另一端用球面铰支承在减速器低诉轴输出轴悬臂端的喇叭口内。

当机构工作时，减速器的输出轴将扭矩通过齿形联轴器传给卷筒。

2.运行机构中，采用立式减速器放在中间，使输出轴与两侧传动轴所承受的扭矩比较均匀。

制动器装在电动机另一端的伸出轴上，便于安装和维修。

小车架由钢板焊接成的纵梁和横梁，纵梁制成箱形截面，机构的主要部件装在纵梁上。

2起重小车总体方案设计

桥式起重机小车（又称行车）主要由起升机构、小车运行机构和小车架三大部分组成，另外还有一些安全保护装置。

2.1小车运行机构设计

在中吨位的桥式起重机中，小车有四个行走轮。

布置起升机构的个零部件时，应使机构总重心能接近小车架的纵向中心线，以便能最后比较均匀的小车轮压。

车轮与轴承组成一个单元组合件（带角形轴承箱的车轮），整件安在小车架的下面，这样可以便于在高空作业中装卸。

采用立式减速箱，电动机和制动器可以安在小车架的上面，便于安装维修工作的进行，也可以减少小车架的平面尺寸，结构紧凑。

广泛采用的小车运行机构的形式，机构中减速器放在两个小车轮的中间，这样每边的传动轴只传递总力矩的一半。

通过半齿联轴节和中间浮动轴来传动（两段浮动轴可以等长，也可以一长一短）。

也有把立式减速箱靠近一个车轮，用一个安全齿联轴节直接与车轮连接（只采用了一段浮动轴）。

它便于安装，也有较好的浮动效果。

考虑到小车车架的变形影响，在小车轨距大的场合也增加一段浮动轴，以提高其补偿效果。

2.2起升机构设计

起升机构由电动机、传动装置、卷筒、制动器、滑轮组及吊钩装置等组成。

由于这些零件结构和组合方式的不同，可以有很多种结构形式，但不管那一种形式，均应考虑到改善零部件受力的情况，减小外形尺寸及自重，安全可靠，工作平稳，装配维修方便等因素。

桥式起重机的滑轮组一般均为双联滑轮组，相应的卷筒也是左右对称的双螺旋槽的卷筒，或普通双联卷筒。

由于制造和安装的误差以及车架受载后变形，使传动件轴线之间容易产生偏心和歪斜，故在桥式起重机上应当采用弹性联轴节，过去一直采用齿式联轴节，补偿效果好，只是加工复杂，磨损大。

现在桥式起重机，采用梅花形弹性联轴节，如下图联轴节由左右爪形盘和中间芯子构成。

芯子用聚氨酯材料压制成梅花形，按直径不同，分为六、八、十瓣，有较好的弹性变形能力，用它来传递动力，可以减少冲击和弥补轴的偏斜和不同心，效果较好。

这种联轴节结构简单，补偿量大，耐冲击，减震耐磨，无嘈声，寿命长，安装维护方便，是推广使用的一种新型联轴节。

如图2.1所示。

图2.1梅花弹性联轴节

在桥式起重机上，一般采用块式制动器，通常装在减速器的高速轴上。

2.3小车车架设计

小车架一般是由钢板焊接的纵梁与横梁组成。

小车架要承受全部起重量和各个机构的自重，应有足够的强度和刚度，同时又要尽可能地减轻自重，以降低轮压和桥架受载。

现在起重机的小车架均为焊接结构，由钢板或型钢焊成。

根据小车上受力分布情况，小车架由两根顺着其轨道方向的纵梁及其连接的横梁构成刚性整体，纵梁的两端留有直角型悬臂，以安装车轮的角形轴承箱。

2.4安全装置

安全装置主要有栏杆、排障板、限位开关、挡铁和缓冲器等。

2.4.1栏杆和排障板

栏杆用于保护维修人员的操作安全。

它设置在与小车轨道相垂直的小车台面边缘上。

为便于小车维修人员上下，在小车的另外两边则不设栏杆。

栏杆可用角钢或钢管制作，高度不低于800mm。

排障板装在小车架端梁的车轮外边，用于推开小车轨道上可能有的障碍物，以利于小车运行。

2.4.2限位开关

它主要用来限制吊钩、小车和大车的极限位置。

当这些机构运行到极限位置时，能自动切断电源，防止操作失误造成的事故。

常用的有杠杆式和丝杆式。

A杠杆式限位开关在限位开关盒体的外面，伸出一个短肩轴，在轴肩上固定有弯形杠杆，其一端为重锤1，另一端一绳索悬挂另一个重锤2上装有环套3，此环套3套在起升钢丝绳的外面，正常情况下不妨碍钢丝的运动。

由于重锤2的力矩。

大于重锤1产生的力矩，

所以弯形杠杆顺时针方向转至极限位置。

但当吊钩上升至最高极限位置时，吊钩挂架上面的撞板就抬起重锤2，弯形杠杆在另一端重锤1的作用下逆时针方向旋转一个角度，从而使盒内微动开关电器触点分开，吊钩停止运动，保护设备不受损坏。

小车运动机构的限位开关也是悬臂式杠杆，安装在小车轨道两端。

在小车上安装有撞尺，当小车开至极限位置时，撞尺刚好压住极限位置开关的摇臂，迫使摇臂转动，从而切断电源，保证小车及时刹车，不会冲出轨外。

B丝杆式式限位开关其限位开关主要工作零件为螺杆及滑块，螺杆上面套有螺纹的滑块，滑块又套在导拄上面螺杆的另一端用联轴节与卷筒连接，当螺杆由卷筒带动旋转时，滑块只能沿螺杆左右移动。

当卷筒旋转至相当于吊钩最高极限位置时，滑块也刚好移动到右端极限位置压迫电气开关，使之断电因而起升机构停止运动。

滑块在螺杆上的相对位置可以通过螺钉来调节，这种限位开关较重锤式轻巧，由于它安装在小车架上卷筒的端部，所以装配、调整均很方便，目前以广泛采用。

2.4.3挡铁和缓冲器

为了预防限位开关失灵，在大车架轨道的两个极端位置，装有弹簧式缓冲器和挡铁，用次来阻止小车前进和吸收撞击时小车的功能。

缓冲器安在小车架上，当小车运动速度不高时，也可以用木板或橡胶块进行缓冲。

综上所述，起重小车总体方案如图2.2所示。

图2.2桥式起重机小车示意图

3运行机构设计

3.1确定小车运行机构形式

起重小车的运行机构承担着重物的横向运动。

小车的传动方式有两种，即减速器位于小车主动轮中间或减速器位于小车主动轮一侧。

减速器位于小车主动轮中间的小车传动方式。

使小车减速器输出轴及两侧传动轴所承受的扭矩比较均匀。

减速器位于小车主动轮一侧的传动方式，安装和维修比较方便，但起车时小车车体有左右扭摆现象。

主要运行机构形式有三种。

如图3.1所示。

1-传动轴2-大齿轮3-小车轮4-减速器5-制动器6-电动机

7-轴承8-主动车轮9-轨道10-联轴器11-半齿联轴器12-补偿轴

图3.1运行机构的三种类型

在a图中，小车的主动车轮8装在传动轴1上。

传动轴上设有大齿轮2，由减速器4低速轴伸出的小车轮3带动旋转，使齿轮沿轨道运行。

电动机6与小齿轮之间，用减速器或为一级开式齿轮相联接。

这样的类型的优点是结构简单，缺点是车轮部位维修不方便。

在b图中，减速器装在小车架的一侧。

减速器的高速轴，通过齿轮联轴器与电动机轴相联接。

减速器低速轴通过十字滑块联轴器10（或齿轮联轴器）与车轮轴联接。

十字滑块联轴器的一半与减速器低速轴做成一体，另一半与车轮轴做成一个整体，中间有一个十字滑块。

这种类型的联接方式优点是结构简单，造价较低，适合于小跨度小起重量的小车上使用。

缺点是因两车轮的中间轴过长，容易产生扭曲变形，以及靠近减速器的车轮在起动时超前，在制动时因惯性力的作用而落后，促成两车轮不能同时起动或停止。

如果轴的刚性不够，这种变形将会引起小车运行时的歪斜，从而造成车轮的啃道。

在c图中的类型中，是用三级立式减速器装在小车两主动车轮中间。

减速器的高速轴与电动机轴之间用补偿轴联接（或用全齿联轴器联接），并使制动器靠近电动机的一侧，使之在制动时补偿轴能够帮助吸收一部分冲击振动。

低速轴与主动车轮之间也用补偿轴联接。

这种结构的优点是采用了立式减速器、角型轴承箱和补偿轴，使整个结构变的紧凑，传动性能良好和维修方便。

缺点是成本高。

本设计中采用a图的运行机构类型。

3.2确定小车运行机构的驱动装置

小车运行机构的驱动装置一般由电动机、制动器、传动装置和车轮等组成。

根据布置不同,驱动方式有自行式和牵引式两种。

自行式是机构直接装在运行部分上,依靠主动轮与轨道间的附着力运行,这种方式布置方便、构造简单,应用广泛。

牵引式是驱动机构装在运行部分之外,通过钢丝绳牵引小车运行,一般只用于要求自重轻、运行速度高或运行坡度较大的小车,如用在缆索起重机、塔式起重机的牵引小车运行。

所以本设计运行机构应采用自行式运行机构。

自行式运行机构又分为集中驱动和分别驱动两种形式。

3.2.1集中驱动

集中驱动是用一台电动机通过传动轴驱动两边的