提升机毕业设计.docx
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沈阳理工大学学士学位论文
摘要
提升机是工业生产中一种常见的机械，具有悠久的发展历史，本次设计的提升机为用途专一的，专为在生产线上提升RM6机芯而设计，属于起重机范畴，提升重量和高度都有限，体积较大。
提升机用于在生产过程中提升RM6机芯，RM6机芯重达600kg,需要提升的高度为300mm,本机主要用电机通过螺旋传动來提升机芯，工人可以通过手來沿导轨平行移动机芯，也可以通过手柄来旋转机芯，通过这些可以控机芯的位置。
本机还有断电自锁功能，但本机体积大，只适于在生产线等固定地点工作。
设计用solidworks建模，生产图纸用cad编辑。
关键词：
提升机；起重机：
solidworks：
cad
Abstract
Hoistisaconunonindustrialproductionofmachinery,WithalonglstoiyThedesignofthemachineforpuiposesofascensionspent,DesignedforintheproductionlmeascensionRM6machinecoreanddesign.decensionweightandheightarelmuted,Largesize.
ThemachineusedtoascendintheprocessofproductionRM6ascensionmovement,Weighing600kgRM6movement,Theneedtomcieasetheheightis300nun,Thismachmeismauilyusedtoascendtluoughscrewtransnussionmotoiaciylic,WorkerscanbyhandalongtheguideparallelmobilemovementAlsotluoughthehandletorotatethemachine,tluoughthesecancontrolthepositionofthemovementjtalsoliasthepowerfinictionlock,Butthemachineisbig,onlycomfortableinline,thefixedplacework・Designwithsolidworksmodeling,productiondiawmgswithcadeditor.
Kevwords:
J
1概述
1.1我国提升机发展概况
国内提升机的发展经过了从开始的模仿设计，到现在的自主设计、自主制造，己经发展到皮带式、环链式、钢丝绳芯、板链型等一系列，多种类型、几十个型号的产品。
近几年來，机械市场需求旺盛，2011年机械工业全累计完成工业总产值16.89亿元，同比增长25%。
其中120种主要机械产品中，有102种产品产量完成增长，其中提升机机械行业增长速度最快。
我国曾经进入机械消费、消费、出口大国的行列，但大而不强。
机械设备及关键零部件的研发和市场开辟步
伐。
进一步进步产质量量和强化效劳认识，进步全产业的综合竞争力。
产品的创新才能是决议企业在全球化竞争中位置的首要要素，在进一步进步精度、效率、自动化、智能化、网络化的根底上，逐渐向加工单元和高端配备制造系统过渡。
国外提升机机械部分和电气部分都得到了飞速的发展，而且两者相互促进，相互提高。
起初的提升机是电动机通过减速器传动卷筒的系统，后來出现了直流慢速电动机和直流电动机悬臂安装直接传动的提升机。
上世纪八十年代初，计算机乂被用于提升机的监视和管理。
1.2起重机的分类
（1）梁式起重机：
梁式起重机主要包括单梁桥式起重机和双梁桥式起重机
单梁桥式起重机桥架的主梁多采用工字型钢或钢型与钢板的组合截面。
起重小车常为手拉葫芦、电动葫芦或用葫芦作为起升机构部件装配而成。
（2）桥式起重机：
桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，乂称天车。
桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。
（3）门式起重机一般根据门架结构形式、主梁形式、吊具形式來进行分类。
按门框结构形式分
（a）全门式起重机：
主梁无悬伸，小车在主跨度内进行。
（b）半门式起重机：
支腿有高低差，可根据使用场地的土建要求而定。
（C）双悬臂门式起重机：
最常见的一种结构形式，其结构的受力和场地面积的有效利用都是合理的。
（d）单悬臂门式起重机：
这种结构形式往往是因场地的限制而被选用。
按主梁结构形式分
1.3起重机的发展趋势
上个世纪70年代以來，随着生产和科学技术的发展，起重机械无论是产量上还是在品种及质量上都得到了极其迅速的发展。
随着国民经济的快速发展，特别是国家加大基础工程建设规划的实施，建设工程规模日益扩大，起重机安装工程量越来越大，需要吊装和搬运的结构件和机器设备的重量也越来越大。
特别是大型电站、石油、化工、路桥、冶炼、航天以及工用民用高层建筑的安装作业的迫切需要，极大地促进了起重机，特别是大型起重机的发展。
物料搬运成了人类生产活动的重要组成部分，距今己有五千多年的发展历史。
随着生产规模的扩大，自动化程度的提高，作为物料搬运重要设备的起重机在现代化生产过程中应用越来越广，作用愈來愈大，对起重机的要求也越來越高。
起重机正经历着一场巨大的变革。
由于工业生产规模的不断扩大，生产效率日益提高，以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加，促使大型或高速起重机的需求量不断增长。
起重量越來越大，工作速度越來越高，并对能耗和可靠性提出更高的要求。
起重机己成为自动化生产流程中的重要环节。
起重机不但要容易操作，容易维护，而且安全性要好，可靠性要高，要求具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性。
工业生产方式和用户需求的多样性，使专用起重机的市场不断扩大，品种也不断更新，以特有的功能满足特殊的需要，发挥出最佳的效用。
例如冶金、核电、造纸、垃圾处理的专用起重机，防爆、防腐、绝缘起重机和铁路、船舶、集装箱专用起重机的功能不断增加，性能不断提高，适应性比以往更强。
徳国徳马格公司研制出一种飞机维修保养的专用起重机，在国际市场打开了销路。
用模块化设计代替传统的整机设计方法，将起重机上功能基本相同的构件、部件和零件制成有多种用途，有相同联接要素和可互换的标准模块，通过不同模块的相互组合,形成不同类型和规格的起重机。
对起重机进行改进，只需针对某儿个模块。
设计新型起重机，只需选用不同模块重新进行组合。
可使单件小批量生产的起重机改换成具有相当批量的模块生产，实现高效率的专业化生产，企业的生产组织也可由产品管理变为模块管理。
达到改善整机性能，降低制造成本，提高通用化程度，用较少规格数的零部件组成多品种、多规格的系列产品，充分满足用户需求。
有相当批量的起重机是在通用的场合使用，工作并不很繁重。
这类起重机批量大、用途广，考虑综合效益，要求起重机尽量降低外形高度，简化结构，减小自重和轮压，也可使整个建筑物高度
下降，建筑结构轻型化，降低造价。
因此电动葫芦桥式起重机和梁式起重机会有更快的发展，并将大部分取代中小吨位的一般用途桥式起重机。
徳国徳马格公司经过儿十年的开发和创新，己形成了一个轻型组合式的标准起重机系列。
起重量为1-63吨，工作级别为A1-A7,整个系列由工字形和箱型单梁、悬挂箱形单梁、角形小车箱形单梁和箱形双梁等多个品种组成。
主梁与端梁相接以及起重小车的布置有多种型式，可适合不同建筑物及不同起吊高度的要求。
根据用户需要每种规格起重机都有三种单速及三种双速供任意选择，还可以选用变频调速。
操纵方式有地面手电门自行移动、手电门随小车移动、手电门固定、无线遥控、司机室固定、司机室随小车移动、司机室自行移动等七种选择。
大车及小车的供电有电缆小车导电、DVS系统两种方式。
如此多的选择项，通过不同的组合，可搭配成百上千种起重机，充分满足用户不同的需求。
这种起重机的另一最大优点是轻型化，自重轻、轮压轻、外形尺寸高度小，可大大降低厂房建筑物的建造成本，同时也可减小起重机的运行功率和运行成本。
起重机的更新和发展，在很大程度上取决于电气传动与控制的改进。
将机械技术和电子技术相结合，将先进的计算机技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统，实现起重机的自动化和智能化。
大型高效起重机的新一代电气控制装置己发展为全电子数字化控制系统。
主要由全数字化控制驱动装置、可编程序控制器、故障诊断及数据管理系统、数字化操纵给定检测等设备组成。
变压变频调速、射频数据通讯、故障自诊监控、吊具防摇的模糊控制、激光查找起吊物重心、近场感应防碰撞技术、现场总线、载波通讯及控制、无接触供电及三维条形码技术等将广泛得到应用。
使起重机具有更高的柔性，以适合多批次少批量的柔性生产模式，提高单机综合自动化水平。
重点开发以微处理机为核心的高性能电气传动装置，使起重机具有优良的调速和静动特性，可进行操作的自动控制、自动显示与记录,起重机运行的自动保护与自动检测，特殊场合的远距离遥控等，以适应自动化生产的需要。
在起重机单机自动化的基础上，通过计算机把各种起重运输机械组成一个物料搬运集成系统，通过中央控制室的控制，与生产设备有机结合，与生产系统协调配合。
这类起重机自动化程度高，具有信息处理功能，可将传感器检测出來的各种信息实施存储、运算、逻辑判断、变换等处理加工，进而向执行机构发出控制指令。
这类起重机还具有较好的信息输入、输出接口，实现信息全部、准确、可靠地在整个物料搬运集成系统中的传输。
起重机通过系统集成，能形成不同机种的最佳匹配和组合，取长补短，发挥最佳效用。
目前重点发展的有工厂生产搬运自动化系统，柔性加工制造系统，商业货物配送集散系统，集装箱装卸搬运系统，交通运输和邮电部门行包货物的自动分拣与搬运系统等。
结构方面釆用薄壁型材和异形钢、减少结构的拼接焊缝，提高抗疲劳性能。
采用各种高强度低
合金钢新材料，提高承载能力，改善受力条件，减轻自重和增加外形美观。
桥式起重机的桥架结构型式大多采用箱形四梁结构，主梁与端梁釆用高强度螺栓联接，便于运输与安装。
在机构方面进一步开发新型传动零部件，简化机构。
“三合一”运行机构是当今世界轻、中级起重机运行机构的主流，将电动机、减速器和制动器合为一体，具有结构紧凑、轻巧美观、拆装方便、调整简单、运行平稳、配套范围大等优点，国外已广泛应用到各种起重机运行机构上。
为使中小吨位的起重小车结构尽量简化，同时降低起重机的尺寸高度，减小轮压，国外己大量釆用电动葫芦作为起升机构。
为了减轻自重，提高承载能力，改善加工制造条件，增加产品成品率，零部件尽量采用以焊代铸，如减速器壳体、卷简、滑轮等都用焊接结构。
减速器齿轮都釆用硬齿面，以减轻自重、减小体积、提高承载能力、增加使用寿命。
液压推杆盘式制动器的应用范围也越來越大。
此外，各机构采用的电动机都向高转速发展，从而减小电机基座号，减轻重量与减小外形尺寸，并可配用制动力矩小的制动器。
在电控方面开发性能好、成本低、可靠性高的调速系统和电控系统，发展半自动和全自动操纵。
釆用机电仪液一体化技术，提高使用性能和可靠性，增加起重机的功能。
今后会更加注重起重机的安全性，研制新型安全保护装置。
重视司机的工作条件，应用人体工程学设计司机室，降低司机的劳动强度。
徳国近年为解决起重机吊钩的防摆控制,开发了模糊逻辑电路的控制技术，用神经信息和模糊技术來寻找开始加速的最佳时刻，将有经验司机防摆实际操作的数据输入系统，实现最优控制。
模糊控制方式能确定实施自动工作的控制指令，将人们主观上的模糊量通过模糊集合进行数字化定量，再利用计算机。
1.4设计的背景
1.5提升机主要功能与结构简介
提升机是通过改变势能进行运输的大型机械设备，如矿井提升机、过坝提升机等。
广义地说，电梯、天车、卷扬、稳车、吊车、启闭机等均可称为提升机。
提升机一般指功率较大、提升能力较强的大型机械设备。
RM6机芯提升机主要用于在生产中提升RM6机芯，其主要是通过双套筒结构，用丝杠将电动机的力传递给内套筒，内套筒与机械手相连，机械手抓住机芯，通过这样可以将机芯提升，双套筒的外套筒能够沿横梁的导轨移动，工人通过手來移动它，也可以通过手柄來旋转工件。
本提升机包括起重部分、支撑部分、移动部分和旋转部分。
起重部分包括丝杠、双套筒，移动部分包括导轨、轮子。
旋转部分包括轴系、圆盘、手柄，支撑部分包括支架、横梁。
1.6起重机总体设计方案
本次设计的主要参数如下：
本次设计的提升机为起重机的一种，用于在RM6机芯生产线中提升机芯，主要的运动过程是，机芯在一条生产线上，在经过提升机工序时，提升机将其提起并通过工人利用转为把手将其旋转90度，放在与第一条生产线并列的另一条生产线上，从而使得机芯能够进行下一道工序，再生产中需要将600kg的机芯提升到300nmi的流水线上，通过这些得出要求，提升机提升部分需要沿着生产线移动，提升机需要旋转。
通过这些设计的总体方案如下：
1.5.1支撑设计
通过了一对门型立柱，在立柱上固定两根横梁，门型立柱上加两根小横梁加以固定,立柱低端用螺栓固定地角固定板，可以固定在地面上。
1.5.2X方向滑动设计
在横梁上焊接两条滑动导轨，通过x轴滑台上的滚轮可以在滑轨上滑动，滑动导轨两端有挡片，以免x轴滑台滑出，挡片上固定缓冲垫，减小滑台与挡片接触时的冲击力,滑台通过工人利用手柄滑动。
1.5.3Y方向提升设计
采用螺旋式提升，以X轴滑台为母体，在X轴滑台里面设计Z轴滑台，Z轴滑台通
过丝杠与母体X轴滑台链接，丝杠一端与Z轴滑台螺纹连接，一端固定在X轴滑台上，电机与丝杠通过联轴器链接，在电机的带动下能够将Z轴滑台提升与下降，Z轴滑台上有机械手，从而能够提升机芯。
1.5.4旋转设计
机械手安装在滚轮支架上，转位把手能够旋转滚轮支架，两个限位转盘，带轴的限位转盘上固定滚轮支架，带孔的限位转盘与z轴滑台固定，通过两个限位转盘可以限制滚轮支架的旋转角度，通过转位手把來旋转带有机械手的滚轮支架，从而使得机械手能够随滚轮支架转动而将机芯放在旁边的生产线上。
2提升机主要零部件的设计与校核
2.1电机的选择
电机的选择一般包括选择电动机的类型、电动机的功率及额定转矩等。
其具体思路如下：
首先，选择电动机的类型，然后比较电动机的机械特性与负载特性，看它们是否吻合，并在此基础上检查是否满足调速范围与精度，顺便考虑一下经济性的问题，如果以上各个方面均满足，接下来，我们便可以开始计算电动机功率，进行起动转矩过载倍数及加速转矩校验、发热校验等。
如过发热校验不通过，可以减小功率数或改用FSN小的电机。
或者，在满足加速度要求下，看能否通过减小加速转矩来满足上述要求。
最后，再作出具体决定。
由于一般生产单位均用三相电源，顾非在特殊情况下都采用三相交流电动机，其中三相异步电动机应用最多，但是在经常启动、制动、正反转的场合时，要求电动机有较小的转动惯量和较大的过载能力，因此应选用冶金及起重用三相异步电动机，常用YZ型（鼠笼式）或YZR型（绕线式），此选YZR绕线式
2.1.1丝杠效率计算
tan（0±°）式中：
为轴承效率；
0为螺旋升角，度；
0'为当量摩擦角，度；
0=3.598° =arctan =5.91cos—
2
久=0.99-0.95 而滚动轴承效率能到0.99
〃=0.99x
丄2功率计算
tan3.598°
tan（3.598o+5.91o）2
=0.3716
工件被提升的功率为PQ=FV=FeP
6x10
式中；
P。
一一工件被提升的功率，W;
F一一轴向力，N；
n 为电机转速，r/nim;
P一一为螺距，mm；
6000x600x8sow：
° 6xl04
电机功率输出P=^=探1.29KW；联轴器效率取0.98
根据查表选用YZ2系列起重机冶金用三线异步电动机
机座号
功率（KW）
转速d/min）
效率
16L
6.3
750
0.6
2.1丝杠与螺母的设计计算
2.1.1丝杠和螺母材料
螺杆材料要有足够的强度和耐磨性，一般用45钢，经调质处理，硬度220〜250HBSo
摩擦因数小和耐磨，可用ZCi】A110Fe3、ZCuA110Fe3Mii2等。
本次选用ZCuAlFe3
2.1.2耐磨性计算
滑动螺旋的磨损与螺纹工作面上的压力、滑动速度、螺纹表面粗糙度以及润滑状态等因素有关，其中最主要的是螺纹工作表面上的压力，压力愈大，螺旋副间愈容易形成过度磨损。
因此，滑动螺旋的耐磨性计算，主要是限制螺纹工作表面上的压力p,使
其小于材料的许用
螺母材料除要有足够的强度外，还要求在与螺杆材料配合时
压力［p］。
计算时，一般假设：
螺杆上的轴向载荷F作用于螺纹工作承压表面A上。
耐磨性条件校核计算式为:
——
（1）
式中，F—螺杆所受轴向载荷，/N；
d2——螺纹中径，/nun：
h 螺纹工作高度，/nmio
h=0.5（d-Di）,d为螺杆大径，Di为螺母小径;
u—螺纹工作圈数，一般最大不宜超过10圈。
<1=^-,H为螺母高度，P为螺纹螺距。
[p]——螺旋副材料的许用压力，MPao可取[p]=T2MPao对梯形螺纹，h=0.5P,式
（1）可演化为设计计算式：
d22口Z,
式中0=H/d2，一般可取0=1・2〜2・5。
Y方如]
起重力Q/KN
600
起升高度H/nmi
300
取^=1.5,[p]=2MPa
2.1.3根据丝杠强度计算
起重时螺杆受压和受扭，按第四强度理论计算:
<[a]=
（2）
式中4—丝杠螺纹段的危险截面面积，A=啦,/nun2;
4
WT—丝杠螺纹段的抗扭截面系数，WT=竺=4血,/mm3;
16 4
d[ 幺幺杠螺纹小径，nun；di=18.5nun
Q——起升载荷，/N；
Ti——丝杠所受扭矩，Ti=^Qtan（2+pv）,/N-mni：
2
[a]——丝杠材料的许用应力，可取as=300MMPaoS为丝杠稳定性安全系数，对于传力螺旋，S二3.5~5.0,,对于中小径T二0.5Q,
.-rtzRIh. （4x1.（4x13x5x6000t_
由4式得出；d.>----- =J =12.7mm
\口V 龙x300
公称尺
寸d
螺距P
螺纹中
螺纹小
径d
44
S
径d2、
D2
40.5
36
查表的
d2=40.5, 螺母旋合高度：
H=0Xd2=l・5X4O・5=6O・75mm螺纹工作圈熱符合u=^60.75/8=7.59<10,取尸8
2.1.4自锁性校核计算
提升机必须保证可靠的自锁性，自锁的条件为：
（3）
a HP c fA=aictan----, pv=arctan———
屈2 COS/
式中 x—螺纹升角；
f—螺旋副材料的摩擦因数，一般可取f=0.08〜0.1；
Y牙型半角（牙侧角力梯形螺纹y=a/2=15°o
取40.1
11=1 ,
11P
2=aictan—=arctan（lX8/3.14X40.5）=3.598°
pv=arctan———=arctan（0.l/cosl5）=5・91°・cos/
符合X2
tan（^+p）
（）
计算驱动转矩
•.宀p=aictaii—
—:
—a （）
cos—
2
T为转矩，N.nun
儿为螺旋副摩擦系数，取0.1
丁6000x40.5xtail（3.598+5.91）T=-
螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，因此，需进行螺纹牙剪切强度和挤压强度计算。
如图所示，如将一圈螺纹牙沿螺母的大径。
展开,则可看作宽度为刀。
的悬臂梁。
螺母每圈螺纹所受的平均压力为
尸并作用在以螺纹中径2为直径的圆周上，则螺纹牙危险
2.1.5螺母螺纹牙的强度计算
=9914.653N・mm
截面日一日上的剪切强度条件为：
纹厦的受力
螺纹尺寸
7idbz
（4）
［乙］
（5）
螺纹牙危险截面a-a±的弯曲强度条件为:
式中b—螺纹牙根部的厚度b=0.65/>,P为螺纹螺距
h 弯曲力臂，/m,h=（〃一A）;
［丁］——螺母材料的许用切应力，/MPa；可取［门=30〜40\IPa；
［加——螺母材料的许用弯曲应力，/MPa；可取［久］=40〜60MPa。
b二0.65p二0.65X8二5.2mm,心二44mm,d
力=（〃］-£）二（44-36）二8mm
——二6000/（3.14X44X5.2X8）二l・04MPa,符合TW[T]OTtdbz
3Fh
。
b=—-二3X6000X8/（3.14X44X5.2:
X8）二4・SIMPa,符合加b,
[Ob]9满足强度要求。
2.1.6丝杠稳定性校核
S
（6）
丝杠受压不失稳的条件为:
F为丝杠承受的轴向压力，N；
吐为保证丝杠不失稳的最小安全系数，此处Ss二3.5~5.0；
氏为螺杆失稳时的临界载荷，N；临界载荷①与螺杆柔度人有关，即
1=895mm
丝杠一端固定，一端不完全固定M=0.6
则A=7=59.64>40,需要进行稳定性校核临界载荷你「可按欧拉公式计算，即
―理（）
CrS）2
式中：
E——螺杆材料的拉压弹性模量，MPa,E二2.07X10’MPa；
I一一螺杆危险截面的惯性矩，1=匹,mm4。
64
7T2x2.07xlO5x^x364
=584119.11N
~~64X0.62X8952
汽瞌_97込»符合不失稳的条件。
2.2键的校核
平键链接强度计算
假定载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键连接的强度条件为
2TxlO3kid
（7）
27x10’
kid
（8）
导向平键连接和花键连接的强度条件为
式中：
T——传递的转矩（T=FVQF£）,N.m
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