【正文】 機(jī)課程設(shè)計(jì) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí) 12港口機(jī)械 學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)教師 鄧 睿 2015年06月12日 摘 要在門座式起重機(jī)的設(shè)計(jì)過程中，首先綜合介紹了門座式起重機(jī)的特點(diǎn)、分類、結(jié)構(gòu)以及其現(xiàn)況及發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：門座式起重機(jī)，起升機(jī)構(gòu)，變幅機(jī)構(gòu)，優(yōu)化設(shè)計(jì)目 錄第1章 緒論 1 門座式起重機(jī)的綜合評(píng)述 1 1 1 2 設(shè)計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)要求 2 設(shè)計(jì)任務(wù) 2 設(shè)計(jì)要求 2第2章 總體方案的確定 4 起重機(jī)總體機(jī)構(gòu)的確定 4 起重機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的確定 5 起升機(jī)構(gòu) 5 變蝠機(jī)構(gòu) 5 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 6 行走機(jī)構(gòu) 6 6 起重量 6 起升高度 6 幅度 7 工作速度 7 工作類型 7 軌距 8 輪壓 8 外形尺寸 8第3章 起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 9 卷繞系統(tǒng) 9 吊鉤的選擇 10 鋼絲繩的計(jì)算 11 卷筒的計(jì)算 12 卷筒的直徑 12 卷筒的長(zhǎng)度 12 卷筒的壁厚及校核 13 電動(dòng)機(jī)的選擇 13 減速器的選擇 14 靜力矩的計(jì)算 15 制動(dòng)器的選擇 15 起、制動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算 15 起動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算 15 制動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算 16 發(fā)電機(jī)的發(fā)熱驗(yàn)算 16第4章 變幅機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 18 臂架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 18 19 優(yōu)化模型的簡(jiǎn)化 21 設(shè)計(jì)變量 23 目標(biāo)函數(shù) 23 約束條件 24 算法與結(jié)論 24 變幅驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 26 變幅機(jī)構(gòu)的已知參數(shù) 27 傳動(dòng)效率 28 螺桿等效作用力 29 電動(dòng)機(jī)功率的確定 30結(jié)論 31參考文獻(xiàn) 32致謝 33附錄 34II湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章 緒論 門座式起重機(jī)是一種重要而又具有代表性的旋轉(zhuǎn)類型運(yùn)動(dòng)式起重機(jī)，他因具有能讓運(yùn)輸車順利通過的門架結(jié)構(gòu)而得名。以門架的結(jié)構(gòu)型式為主要標(biāo)志，門座起重機(jī)可以分為全門座起重機(jī)和半門座起重機(jī)。上部旋轉(zhuǎn)部分相對(duì)下部運(yùn)行部分可以實(shí)現(xiàn)整周旋轉(zhuǎn)，它包括壁架系統(tǒng)、人字架、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、司機(jī)室等，同時(shí)還裝有起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。門架底部裝有行走車輪或運(yùn)行臺(tái)車，運(yùn)行機(jī)構(gòu)使整臺(tái)起重機(jī)可以沿地面或建筑的軌道運(yùn)行。通過起升、變幅、旋轉(zhuǎn)、運(yùn)行四個(gè)機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)動(dòng)作（通常是 23個(gè)機(jī)構(gòu)同時(shí)工作）來(lái)實(shí)現(xiàn)物品的升降、轉(zhuǎn)載，并可根據(jù)需要，沿運(yùn)行軌道從一個(gè)地點(diǎn)運(yùn)行到另一個(gè)工作地點(diǎn)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國(guó)門座式起重機(jī)行業(yè)已經(jīng)形成了一定的規(guī)模，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也越發(fā)激烈。知名品牌寥寥無(wú)幾，能打入國(guó)際市場(chǎng)并享有一定聲譽(yù)的知名品牌幾乎沒有。 基本參數(shù)：起重量Q=80t，起升高度H=55m（其中軌上45m，軌下10m），起升速度v=8m/min，機(jī)構(gòu)接電持續(xù)率JC%=25%，起升滑輪組倍率m=4，吊具與鋼絲繩重量取G=5t。通過起升、變幅、旋轉(zhuǎn)三種運(yùn)動(dòng)的組合可以在一個(gè)環(huán)形圓柱體空間實(shí)現(xiàn)物品的升降。為了防止起重機(jī)在風(fēng)力作用下滑行，在運(yùn)行部分裝有防風(fēng)抗滑裝置。門座式起重機(jī)一般設(shè)有起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)。原動(dòng)機(jī)的選擇運(yùn)動(dòng)，通過卷筒—鋼絲繩—滑輪組機(jī)構(gòu)變?yōu)榈蹉^的上下運(yùn)動(dòng)。 大型起重機(jī)往往備有倆套起升機(jī)構(gòu)，吊打重量的稱為主起升機(jī)構(gòu)或主鉤，吊小重量的的稱為副起升機(jī)構(gòu)或副鉤。用來(lái)改變幅度的機(jī)構(gòu)，稱為起重機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)。工作性變幅機(jī)構(gòu)可使物品繞起重機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸線作徑向水平移動(dòng)，以擴(kuò)大起重機(jī)的服務(wù)面和提高工作機(jī)動(dòng)性。在擺動(dòng)臂架式變幅機(jī)構(gòu)中，幅度的改變是靠動(dòng)臂在垂直平面內(nèi)繞其鉸鈾擺動(dòng)來(lái)達(dá)到的。 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)起重機(jī)的一部分（一般指上車部分或旋轉(zhuǎn)部分）相對(duì)于另一部分（一般指下車部分或非旋轉(zhuǎn)部分）作相對(duì)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)稱為回轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)則用來(lái)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)部分相對(duì)于門架實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)。根據(jù)零部件的功用，遠(yuǎn)行機(jī)構(gòu)的組成可以分為運(yùn)行支承裝置、遠(yuǎn)行驅(qū)動(dòng)裝置和運(yùn)行安全裝置三部分。起重量的單位是噸(t)。從運(yùn)行軌道面向下到取物裝置的下極限位置之間的垂直距離稱為下降深度。當(dāng)起重臂外伸處于最遠(yuǎn)極限位置時(shí)，從起重機(jī)旋轉(zhuǎn)中心到取物裝置懸吊點(diǎn)之間的距離稱為最大幅度；當(dāng)起重臂內(nèi)收處于最近極限位置時(shí)，從起重機(jī)旋轉(zhuǎn)中心到取物裝置懸吊點(diǎn)之間的距離稱為最小幅度。變幅速度是指取物裝置從最大幅度到最小幅度沿水平方向移動(dòng)的平均速度。運(yùn)行速度是指起重機(jī)沿運(yùn)行軌道的行走速度。對(duì)于主要機(jī)構(gòu)的工作速度(如起升速度)一般采用電氣或機(jī)械方法調(diào)速，以滿足不同的工作要求。為使產(chǎn)品安全可靠、經(jīng)濟(jì)耐用，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮工作類型。 軌距（L）門座起重機(jī)的軌距是指起重機(jī)兩條運(yùn)行軌道軸線之間的距離。門座起重機(jī)在工作狀態(tài)最大風(fēng)壓和起重臂處于最不利的工作位置的條件下，滿載起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)所具有的輪壓稱為工作狀態(tài)的最大輪壓?；喪怯脕?lái)改變鋼絲繩的受力方向的，可以作為導(dǎo)向滑輪，更多地用來(lái)組成滑輪組，它是起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的重要組成部分。下圖為起升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖：圖31 起升機(jī)構(gòu)示意圖 1減速器；2制動(dòng)器；3聯(lián)軸器兼制動(dòng)輪；4電動(dòng)機(jī)； 5卷筒；6鋼繩；7導(dǎo)向滑輪；8導(dǎo)向滑輪及定滑輪組； 9動(dòng)滑輪組夾套及吊鉤卷簡(jiǎn)與物品之間通達(dá)撓性件構(gòu)成聯(lián)系，撓性件依次通過各卷繞構(gòu)件(滑輪和卷筒)，形成卷維系統(tǒng)。吊鉤按制造方法可分為鍛造吊鉤和片式鉚接吊鉤；按其結(jié)構(gòu)型式可分為單鉤和雙鉤；長(zhǎng)溝和短鉤等。這里采用T字形截面的鍛造單鉤。根據(jù)不同的使用目的，其結(jié)構(gòu)和編繞方式各不相同，有單繞、雙重繞、三重繞等型式。卷筒用以收放鋼絲繩，把原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力傳遞給鋼絲繩，并將原動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)。單層繞卷筒表面通常切有螺旋形繩槽。 卷筒的長(zhǎng)度鋼絲繩直徑，卷筒上鋼繩繩圈節(jié)距,當(dāng)起升高度為H及采用倍率m的滑輪組時(shí)，直徑為D的卷筒上應(yīng)有繩槽圈數(shù)為：在總?cè)?shù)Z中加了5圈，其中3圈是鋼絲繩的固定圈，此外還考慮2圈的安全圈。直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的機(jī)械特性適合起升機(jī)構(gòu)工作要求，調(diào)速性能好，但直流電源的獲得較為困難。以速度V=9m/min起升物品，電動(dòng)機(jī)的靜功率為式中：——起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)總效率其中：——滑輪組效率 ——在滑輪組與卷筒之間的導(dǎo)向滑輪的效率 ——卷筒的效率 ——開式齒輪傳動(dòng)效率——減速器的效率當(dāng)計(jì)算時(shí)取，則有根據(jù)機(jī)構(gòu)的靜功率，就可以選用相應(yīng)的JC%值的電動(dòng)機(jī)。 減速器的選擇起升機(jī)構(gòu)采用的減速器通常有以下幾種：圓柱齒輪減速器、蝸輪減速器、行星齒輪減速器等。,其容許制動(dòng)力矩，制動(dòng)器選擇合理。第四章 變幅機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算變幅系統(tǒng)是門座起重機(jī)最重要的組成部分。 臂架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算門座式起重機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)多種多樣，臂架也有很多不同，下圖為臂架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖：圖 41 臂架機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖臂架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有許多種方法，為使載重在變幅過程中沿水平或接近水平線移動(dòng)，大多采用繩索補(bǔ)償法或組合臂架補(bǔ)償法。平面四連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)師是常用的一種優(yōu)化方法，變幅機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的多變量組合過程，其變量涉及各構(gòu)件的長(zhǎng)度和鉸點(diǎn)的位置，在其設(shè)計(jì)時(shí)要求變幅過程中象鼻梁端點(diǎn)的位移軌跡為近似直線。門座起重機(jī)平面連