【正文】 碳量的萬分之幾。若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)，則在數(shù)字后面加 “A”。 二、碳鋼的用途舉例 Q19 Q215 ，用于鉚釘、開口銷等及沖壓零件和焊接構(gòu)件。 根據(jù)以上介紹，起重機(jī)的材料宜選擇 45 號(hào)鋼。 100 kg 起 重夾鉗工作原理 本文所要介紹的夾鉗的主要組成部分由：吊臂、主鉗臂、副鉗臂、軸、自動(dòng)控制裝置等主要部件組成，結(jié)構(gòu)如下圖 51 所示。于是夾鉗可開始上升，當(dāng)被吊物放到目的地時(shí)，整個(gè)夾鉗繼續(xù)向下放，由于自重作用，從而使鉗口放開重物，開口繼續(xù)變大。 在小起重量起重鉗中，輔助夾緊裝置由一根拉簧、扇形鎖板和能操縱鎖板轉(zhuǎn)動(dòng)的手柄組成。輔助夾緊裝置的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但能起到安全保險(xiǎn)作用，并能提高起重鉗的裝卸速度，它是起重鉗不可缺少的極為重要的裝置。經(jīng)過簡(jiǎn)要計(jì)算可得該夾鉗可以?shī)A持 2 塊板坯。我們?cè)谟?jì)算時(shí)不計(jì)夾鉗自重，這樣的精度能基本符合要求，而且能大大簡(jiǎn)化計(jì)算方法。下端則由于是焊接成型，故其強(qiáng)度與吊臂中間部分大致一樣。 鉗臂的設(shè)計(jì) 由于我們?cè)谟?jì)算鉗臂時(shí)都不計(jì)鉗臂本身質(zhì)量。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 鉗臂 1 的設(shè)計(jì) 根據(jù)平面力系平衡方程，確定主軸兩端所受的力分別為 43 FF、 ，暫憑經(jīng)驗(yàn)估計(jì)數(shù)據(jù)尺寸如圖 所示，由上述知 2121 ????? mgFF 根據(jù)平面力系列平衡方程 ]12[ ： 0)(,0 =∑=∑ FMY A (53) 可得：02 8 2 . 5) 1 9( 1 904214321=++=+FFFFFFF 圖 52 主軸受力分析圖 解得： N245,245 43 ?? FNF 已知前述軸的屈服強(qiáng)度極限 MPa335?s? ，取安全系數(shù) n=，計(jì)算許用應(yīng)力M ]σ[ ??? s ，取 Mpa237]σ[ ? 。由于鉗臂 2同時(shí)受到軸 向拉伸和彎矩的作用。 256 952][ ????? ?FA AC 初定 2175mmAAC = ，并取厚度 b=50mm，則寬度 a=350mm。 先計(jì)算最大彎矩： o s 330m a x ???????? dFM 再計(jì)算 E 截面處的應(yīng)力： M P 3m a xm a x ???? WM? (511) 比 ][σ 小的多，故而也是安全的 ]15[ 。 合金鋼比碳鋼具有更高的力學(xué)性能和更好的淬火性能。 各種熱處理（如高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等）以及表面強(qiáng)化處理（如噴丸、滾 壓等），對(duì)提高軸的抗疲勞強(qiáng)度都有著顯著的效果。 主軸在與鉗臂連接處還受到了剪力的作用根據(jù) 45 鋼的特性，查表得剪切疲勞極限 =τ ，取安全系數(shù) t=。因此，配合間隙的選擇，對(duì)保證軸與孔內(nèi)壁的潤(rùn)滑非常重要。 如下圖 59： 2603 12400283 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 圖 59 軸一的結(jié)構(gòu)圖 軸 2 的設(shè)計(jì) 由軸 1的設(shè)計(jì)計(jì)算得出 M P ][ 1 ??? ??，根據(jù)剪切強(qiáng)度條件： ]τ[≤τ AF= ，設(shè)計(jì)軸 2 的截面積 A ：（已知軸 2 受力 ?cF ） ? ]τ[≥36262266?????????????mddAFA(516) 實(shí)際需要取 d=45mm 。
。 6 起重夾鉗主要部件的工藝 一個(gè)合格的產(chǎn)品，除了對(duì)各個(gè)零部件的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度進(jìn) 行設(shè)計(jì)外，對(duì)其工藝設(shè)計(jì)分析也是必不可少的。 根據(jù)疲勞極限得出 45 號(hào)鋼的許用剪切應(yīng)力如下： M P ][ 1 ??? ?? 根據(jù)剪切強(qiáng)度條件： ]τ[≤τ AF= ，設(shè)計(jì)軸 1 的截面積 A。 下面來校核鉗臂 1 圓孔處的強(qiáng)度： 現(xiàn)在既然已經(jīng)確定了主軸的最小直徑 d=18mm，那么我們就可以 根據(jù)主軸的最小直徑來確定鉗臂 1 上端圓孔的直徑。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 根據(jù)上述 45 號(hào)鋼的特性選用軸的使用材料為 45 號(hào)鋼。 必須指出：在一般工作溫度下（低于 20 0 攝氏度），各種碳鋼和合金鋼的彈性模均相差不多，因此在選擇鋼的種類和決定鋼的熱處理方法時(shí)，所根據(jù)的是強(qiáng)度與耐性，磨而不是軸的彎曲或扭轉(zhuǎn)剛度。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。 在 CE 段，該段基本與 dF 平行，故只要受拉力作用，現(xiàn)校核該段鉗臂： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 M P 66 ????? dF? (511) 由 ][max σσ ，故符合條件。再根據(jù)總應(yīng)力的大小和實(shí)際的需要來確定鉗臂 2 的尺寸。 CAD 圖設(shè)計(jì)如下： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 AAR 1 234R 153 0 01 4 5+ 0 . 5012R 10R2038R60R80R54R 1 3圖 53 鉗臂 1的結(jié)構(gòu)圖 鉗臂 2 的設(shè)計(jì) 根據(jù)鉗臂 2 的結(jié)構(gòu)如下圖 圖 54 鉗臂 2的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 已知：00 r c c o o sa r cO B C14030c o s,===∠====故，mmABBOmmBCmmAB (55) 對(duì)鉗臂 2 進(jìn)行受力分析，畫出如圖 所示示意圖，并對(duì)其進(jìn)行計(jì) 算，并設(shè)AC=,CD=。同時(shí)，與吊臂的計(jì)算一樣，吊臂圓孔處的強(qiáng)度校核到軸的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)再校核 ]13[ 。 吊臂的尺寸計(jì)算 由于 4 5 號(hào)鋼為塑性材料，以材料的屈服強(qiáng)度為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，查表得 MPa335?s? ,在 設(shè)計(jì)中安全系數(shù) n= ， 計(jì)算材料的許用應(yīng)力 M ]σ[ ??? Mpas (51) 設(shè)計(jì)吊臂的寬度 b，已知吊臂總能夠承受的重物的重量為 m=100 k g。但吊臂的主要部分仍然可以用拉伸時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算來校核。鉗口寬度定為 168m m，整個(gè)夾鉗的寬度定為 282 .5m m。與其它吊具相比，此夾鉗具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、能夠適應(yīng)極其復(fù)雜的工作環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。在起重量比較大的起重鉗中，采用液壓操作輔助夾緊裝置。 起重夾鉗的夾持機(jī)構(gòu) 起重鉗的夾持機(jī)構(gòu)是根據(jù)起吊物件形狀不同分為單轉(zhuǎn)動(dòng)鉗板和雙轉(zhuǎn)動(dòng)鉗板起重鉗；根據(jù)夾持和起吊方式的不同又分為豎式夾持和橫式夾持結(jié)構(gòu)的起重鉗。在夾鉗鉗口碰及重物時(shí)，夾鉗結(jié)構(gòu)四邊形由于自重作用而發(fā)生變形，鉗口變寬，四邊形變扁。因?yàn)樵撛O(shè)備是配套電氣設(shè)備使用，為了有利于線路的布置，所以支柱 7 和吊臂 4 采用 45 號(hào)空心圓柱鋼管較合理，所使用的導(dǎo)可以通過支柱的中間，這樣既合理又顯得美觀。 Q275，用于強(qiáng)度較高轉(zhuǎn)軸、心軸、齒輪等。 T 8 鋼，表示平均含碳量為 %的碳素工具鋼。 (3)碳素工具鋼碳素工具鋼的牌號(hào)是用碳字漢語(yǔ)拼音字頭 T 和數(shù)字表示。F 表示屈服強(qiáng)度為 235M p a 的 A 級(jí)沸騰碳素結(jié)構(gòu)鋼。特類鋼常于制造較重要的結(jié)構(gòu)件。 首先 查表，了解 一下各類材料的性 能和材料的一些基本知識(shí)。各類傳動(dòng)用于單級(jí)減速及單級(jí)增速時(shí)的傳動(dòng)比（主動(dòng)輪與從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速比）參考值見表 2。 外廓尺寸、質(zhì)量和成本 傳動(dòng)的外廓尺寸和質(zhì)量與功率和速度的大小密切相關(guān) ,也與傳動(dòng)零件材料的力學(xué)性能有關(guān)。提高傳動(dòng)速度是機(jī)器的重要發(fā)展方向。為如果損失過大，將會(huì)使工作溫度超過允許的限度，導(dǎo)致傳動(dòng)的失效。 一般地說，嚙合傳動(dòng)傳遞功率的能力高于摩擦傳動(dòng)； 蝸桿傳動(dòng)工作的發(fā)熱情況較為嚴(yán)重，因而傳遞的功率不宜過大；摩擦輪傳動(dòng)由于必須具有足夠的壓緊力，故在傳遞同 一圓周力時(shí)，其壓軸力要比齒輪傳動(dòng)的大幾倍，因而一般不宜用于大功率的傳動(dòng)；鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)為了增大傳遞功率的能力，必須增大鏈條和帶的截面面積或排數(shù)（根數(shù)），這就要受到載荷分布不均的限制；齒輪傳動(dòng)在較多的方面優(yōu)于上述各種傳動(dòng)，因而應(yīng)用也就最廣。 當(dāng)設(shè)計(jì)傳動(dòng)時(shí)，如傳遞的功率 P 、傳動(dòng)比 i 和工作條件已定，則不同類型的傳動(dòng)各有其優(yōu)缺點(diǎn)。該論文設(shè)計(jì)的起重機(jī)用來配合 100k g 起重夾鉗來進(jìn)行工作，所以起吊速度不能太快，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)工作速度取 /s 較為合理。夾鉗的升降靠電動(dòng)機(jī) 2改變轉(zhuǎn)向來實(shí)現(xiàn)，夾鉗的水平運(yùn)移靠電動(dòng)機(jī) 1 改變轉(zhuǎn)向來實(shí)現(xiàn)。 由上四種類型，結(jié)合 100kg 起重機(jī)的載荷較輕，但需要實(shí)現(xiàn)垂直升降和水平運(yùn)移，在此篇論文中我選擇第三種類型 —— 臂架式起重機(jī)。臂架式起重機(jī)多裝設(shè)在車輛上或其他形式的運(yùn)輸（移動(dòng)）工具上，這樣就構(gòu)成了運(yùn)行臂架式旋轉(zhuǎn)起重機(jī)。 （ 2）橋式起重機(jī) 橋式起重機(jī)是橋架在高架軌道上運(yùn)行的一種 橋架型起重機(jī) ，又稱 天車 。 4 100kg 起重機(jī)的設(shè)計(jì)方案的確定 100kg 起重機(jī)的設(shè)計(jì)思想 (1)根據(jù)起重機(jī)的使用要求來選擇起重機(jī)的類型； (2)根據(jù)起重機(jī)的工作要求，計(jì)算作用在起重機(jī)各部件上的載荷； (3)根據(jù)起重機(jī)整個(gè)部件的類型，結(jié)構(gòu)和所受載荷，分析起重機(jī)各部件可能的實(shí)效形式 ,從而確定起重機(jī)各部件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則； (4)根據(jù)起重機(jī)各部件的工作條件選擇適當(dāng)?shù)牟牧希? (5)根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算 ,確定起重機(jī)各部件的基本尺寸； (6)根據(jù)工藝性標(biāo)準(zhǔn)等原則進(jìn)行起重機(jī)各部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； (7)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)完成后，必要時(shí)進(jìn)行詳細(xì)的校核計(jì)算，以判定結(jié)構(gòu)的合理性； (8)畫 出起重機(jī)的總體裝配圖。由于起升動(dòng)猾輪與定滑輪間鋼繩數(shù)為開閉鋼繩的兩倍， 起升動(dòng)滑輪以啟閉動(dòng)滑輪一半的速度下降。 在夾鉗裝置中有 8個(gè)起升動(dòng)滑輪和 4個(gè)起升定滑輪，在 4根起升鋼繩中，每?jī)筛摾K由起升卷筒經(jīng)過內(nèi)側(cè)的兩個(gè)動(dòng)滑輪，依次繞過起升定滑輪，外側(cè)起升動(dòng)滑輪， 固定到小車架上的平衡滑輪上。如果夾鉗已夾住鋼錠，此時(shí)因滑塊已與立柱脫離，夾鉗裝置及鋼錠的壘部重量支承在起升鋼繩上并產(chǎn)生最大夾緊力。兩根啟閉鋼繩由啟閉卷筒經(jīng)啟閉動(dòng)滑輪纏繞到起升卷筒上， 它們與纏繞在起升卷筒上的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 起升鋼繩有相同的纏繞中徑。此種夾鉗裝置的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)于小車架上，通過蝸輪蝸桿減速機(jī)、長(zhǎng)的方形立軸及齒輪對(duì)使夾鉗裝置回轉(zhuǎn)。起升機(jī)構(gòu)與啟閉機(jī)構(gòu)是完壘獨(dú)立的兩個(gè)機(jī)構(gòu)，它們可以單獨(dú)工作，亦可同時(shí)動(dòng)作。夾鉗的白重越大，初始夾緊力就越大。當(dāng)用夾鉗裝置央取鋼錠時(shí)，先下放夾鉗，使鉗夾與鋼錠側(cè)面接觸，并使鏈條呈松弛狀態(tài)。當(dāng)鉗尖接觸到鋼錠側(cè)面時(shí)，雖然啟閉機(jī)構(gòu)可能繼續(xù)使啟閉動(dòng)滑輪下降，但夾鉗及鉗銷軸已不能繼續(xù)下降，這時(shí)為了防止因鋼繩松弛而脫槽， 在拉桿和鉗銷軸之間采用了焊接鏈連接，用來保證必要的柔性環(huán)節(jié)。夾鉗的動(dòng)作原理是：當(dāng)夾鉗處于張開狀態(tài)時(shí)，夾鉗的重量由啟閉鋼繩支承，而夾鉗裝置的其它部分，如：導(dǎo)槽架、立柱、橫粱等的重量壘由起升鋼繩支承。單銷軸夾鉗裝置結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 但適用的有效開度較小，雙銷軸的適用于較大的鉗口開度，在導(dǎo)槽曲線和夾鉗鉗桿兩段長(zhǎng)度比不變的情況下，雙銷軸式的夾緊系數(shù)較大。夾鉗的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)裝于夾鉗裝置翼架的下方， 通過嚙合齒輪帶動(dòng)夾鉗回轉(zhuǎn)。此 外， 它還應(yīng)根據(jù)極限力矩保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)值及其在使用過程中的穩(wěn)定性決定。亦可設(shè)計(jì)成使拉桿帶動(dòng)夾鉗上方的連桿， 當(dāng)拉桿向上時(shí)夾鉗閉合， 拉桿向下時(shí)夾鉗張開如圖 。因此合理地選擇及改進(jìn)央鉗裝置的結(jié)構(gòu)形式是減小設(shè)備自重和提高夾鉗裝置工作可靠性的重要環(huán)節(jié)。夾鉗起重機(jī)在完成上述工藝程序時(shí)，由于運(yùn)行速度較快，振動(dòng)大，夾持的又往往是紅熱的鋼錠，因此夾鉗裝置的各個(gè)零部件除應(yīng)有足夠的強(qiáng)度外，還應(yīng)有良好的夾持性能，保證夾持的鋼錠不至從鉗口脫落。在我國(guó)，在吊夾裝置、液壓鋼卷夾鉗、重力式板坯夾鉗、電動(dòng)平移式板坯夾鉗等方面進(jìn)行過研究性工作。以帶卷夾鉗為例，如果鉗口產(chǎn)生的夾持力不夠大，夾鉗夾持帶卷就不可靠；如果產(chǎn)生的夾持力太大，鉗臂的受力會(huì)很大，各鉗臂的強(qiáng)度也會(huì)要求很高，導(dǎo)致鉗體笨重：而且在夾持高溫帶卷時(shí)，夾持力太大時(shí)帶卷接觸面容易出現(xiàn)較大的塑性變形，而使其表面產(chǎn)生較深的壓痕，破壞了帶卷表面的完整性，給它的進(jìn)一步加工帶 來不必要的麻煩。按夾鉗在夾持物料的過程中有無輔助外力，可將其分為外力輔助式夾鉗和重力式夾鉗。 我國(guó)的起重機(jī)制造商與歐美的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比在技術(shù)上還存在著差距，在產(chǎn)業(yè)鏈條，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面也存在著一定的劣勢(shì)，但這并非遙不可及。另外，下游的工程機(jī)械租賃產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)育階段，這也給起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)把握市場(chǎng)動(dòng)向、完善售后服務(wù)帶來了更多的成本消耗。 產(chǎn)業(yè)鏈條決定產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力的不只是技術(shù)研發(fā)的實(shí)力，處于產(chǎn)業(yè)鏈下游的制造業(yè)必將受制于上游產(chǎn)業(yè)的影響。徐州重型機(jī)械公司的QUY300 型履帶式起重機(jī)重臂最大起重量可達(dá) 300 噸， QAY200 型全路面起重機(jī)額定起重量為 200 噸，這已是目前國(guó)內(nèi)之最，與利渤海爾、馬尼托瓦克等國(guó)際起重機(jī)行業(yè)巨頭在技術(shù)方面還有很大差距。 技術(shù)實(shí)力應(yīng)該說，我國(guó)起重機(jī)的制造技術(shù)還是位于世界前列的，眾多產(chǎn)品也在國(guó)內(nèi)外擁有廣闊的市場(chǎng)。制造手段的現(xiàn)代化是保持質(zhì)量穩(wěn)定 ,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的前提 [2] 。良好的生產(chǎn)機(jī)制和管理機(jī)制是企業(yè)發(fā)展的前提。包括提高生產(chǎn)效率 ,提高和保持產(chǎn)品質(zhì)量的一致性 ,降低生產(chǎn)成本 ,縮短生產(chǎn)周期 ,加速產(chǎn)品的更新?lián)Q代等。采用機(jī)、電、儀、液一體化技術(shù) ,提高使用性能和可靠性 ,增加起重機(jī)的功能。在機(jī)構(gòu)方面進(jìn)一步開發(fā)新型傳動(dòng)零部件 ,簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)。極限狀態(tài)設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)