【正文】 ................. 34 吊鉤有限元分析 ............................................................................................ 36 致 謝 ............................................................................................................................ 39 附 錄 ............................................................................................................................ 40 雙梁橋式起重機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 1 緒論 選題意義 起重機(jī)的概述 雙梁 橋式起重機(jī)是一種 以 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 為主 的 重要物品搬運(yùn)設(shè)備，主要適應(yīng)車間的 物品搬運(yùn)、設(shè)備的安裝與檢修等用途。在系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)中采用傳統(tǒng)布局的典型結(jié)構(gòu)，小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用集中驅(qū)動(dòng)。起重機(jī)械對(duì)于提高工程機(jī)械各生產(chǎn)部門的機(jī)械化，縮短生產(chǎn)周期和降低生產(chǎn)成本， 都 起著非常重要的作用。 雙梁橋式起重機(jī)用于高層建筑的施工，上萬(wàn)噸級(jí)或幾十萬(wàn)噸級(jí)的大型船只的建造，火箭和導(dǎo)彈的發(fā)射 ，大型電站的施工和安裝，大型重件的裝卸和搬運(yùn)等。起重機(jī)是機(jī)械化作業(yè)的重要的 物質(zhì) 基礎(chǔ)，是 大多數(shù) 工業(yè)企業(yè)中主要的固定資產(chǎn)。 還有為了減少減速器在安裝時(shí)的 調(diào)整工作量，很多廠商采用了直接懸掛到卷筒或車輪軸上的減速器。 目前世界上發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)進(jìn)入了新的科學(xué)技術(shù)革命時(shí)代，而我國(guó)仍然處在生產(chǎn)技術(shù)落后，起點(diǎn)低，人力資源得不到充分的發(fā)揮，相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家還存在一定的距離。產(chǎn)品性能是設(shè)計(jì)、制造、安裝、維護(hù)使用的綜合反映。⑤配套件供應(yīng)和質(zhì)量問(wèn)題較大。橋式起重機(jī)本身作橫向移動(dòng)，車架上的絞車作縱向移動(dòng)，吊在絞車上的吊鉤作垂向移動(dòng)，三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)的合成才能使起重機(jī)起作用。 設(shè)計(jì)參數(shù) ：額定起重量 50t，最大起升高度 18m，起升速度 16m/min，工作級(jí)別 M6 ：額定起重量 20t，最大起升高度 20m，起升速度 18m/min，工作級(jí)別 M5 ：小車軌距 ，運(yùn)行速度 40m/min，工作級(jí)別 M5 ：大車軌距 22m，運(yùn)行速度 40m/min，工作級(jí)別 M5 設(shè)計(jì)目的 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們大學(xué)生大學(xué)期間最重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，可以培養(yǎng)我們綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問(wèn)題的獨(dú)立工作能力，拓展和深化我們的知識(shí)。在這次設(shè)計(jì)中我主要負(fù)責(zé)雙梁橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。 ，保證設(shè)計(jì)結(jié)論的可靠性和實(shí)效性。主、副吊鉤可單獨(dú)起吊，也可配合起吊。主、副吊鉤可單獨(dú)起吊，也可配合起吊。如圖 22 所示： 雙梁橋式起重機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 6 圖 22 橋式起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)圖 傳動(dòng)方案的確定 在進(jìn)行橋式起重機(jī)小車起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)前，要先確定合理的傳動(dòng)方案。像這種在兩個(gè)半齒聯(lián)軸器之間沒(méi)有外支座的中間軸，除允許徑向和角度有微量偏移外，由于可沿軸向稍微串動(dòng)，因此，稱它為浮動(dòng)軸。在這類機(jī)構(gòu)中，電動(dòng)機(jī)與圓柱齒輪減速器的聯(lián)接型式與上一類起升機(jī)構(gòu) 是 完全相同 的 。 按照 布置 宜緊湊的原則，決定采用如圖 的傳動(dòng)方案 。 3) 壽命長(zhǎng)，安全可靠，工作時(shí)無(wú)噪聲。 根據(jù)起重機(jī)的額定起升重量，選擇雙聯(lián)起升機(jī)構(gòu)滑輪組倍率為 4，鋼絲繩纏繞方式如圖 32 所示。 ???? yylll ????? （ 36） 3 5 3 61 4 9 9 43 0 0 5 0 4 ??? ? ?lcmN ??? 2/ 式中許用拉應(yīng)力： ? ? 2/30005 cmNbl ?? ?? 電動(dòng)機(jī) 的選取 計(jì)算靜功率： 雙梁橋式起重機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 13 ? ??60102 0??? vGQN j （ 37） ? ? 16105050000 ?? ??? = 式中： ?—— 機(jī)構(gòu)的總效率，取 ?? （注：一般規(guī)定在初選電動(dòng)機(jī)時(shí)取 ~?? 。0 ? ， 自重雙梁橋式起重機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 14 kgGg 3200? ， 輸 出 軸 允 許 最 大 徑 向 載 荷 ? ? NR 107000? ， 輸出最大扭矩? ? 118000M N m? ； 輸入軸直徑 mmd 1201 ? ， mml 2101 ? 。 ??? vvv? (311) ? ? %15%%10016 ?????? ? 誤差在許用范圍內(nèi)，故可 行 。 最大容許徑向載荷 ? ? NR 107000? 。239。從[1] 中查得選用 CLZ7 聯(lián) 軸 器 ， 最 大 許 用 扭矩 ? ?m a x 18000M N m? ，飛輪矩? ?221 .2 5lGD kg m? ，重量 kgGl 106? 浮動(dòng)軸 的 尺寸為 mmd 115? ， mml 210? 。 mx KKK ?? —— 考慮零件幾何形狀和零件表面狀況的應(yīng)力集中。 ② 靜強(qiáng)度計(jì)算：軸的最大扭矩 jcIIII MM ?? （ 322） 2 2 4 5 .9 4 9 1 .8 Nm? ? ? 式中： cII? —— 動(dòng)力系數(shù)，查表得 2?cII? ； jM —— 按額定起重量計(jì)算軸受靜力矩由上節(jié)計(jì)算得 N m? 最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： 23m a x / 6 4 9 1 8 0 cmNWM II ????? （ 323） 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： ? ? IIsII n?? ? （ 324） 2/1 1 2 8 0 0 cmN?? 由此得： ? ?II?? ?max 故合適。鋼絲繩有多種構(gòu)造形式，一般優(yōu)先采用線接粗鋼絲繩，在有腐蝕性的環(huán)境中工作時(shí)，應(yīng)采用鍍鋅鋼絲繩。 確定 滑輪 主要 尺寸 為了確保鋼絲繩 具有一定的使用壽命，滑輪的直徑應(yīng)滿足： ? ? ? ?1 2 6 2 0 1 4 9 4D d e m m? ? ? ? ? ? 式中系數(shù) e為輪繩直徑系數(shù)比 副起升機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別為 M5 查表 33取 e=20 表 33 輪繩直徑比系數(shù) 機(jī)構(gòu)工作級(jí)別 e M1～ M8 16 M4 18 M5 20 M6 M7 25 M8 28 選用 Mc尼龍滑輪，查表知 D=510mm， R=， B=85mm， 1 280D mm? 。 卷筒壁厚： 0 .0 2 (6 ~ 1 0 )0 .0 2 4 6 0 (6 ~ 1 0 )1 5 ~ 1 9Dmm? ??? ? ?? 取 mm16?? 卷筒壁的壓應(yīng)力驗(yàn)算： pSy ?? m a xm a x ?? （ 43） M P 34631 ??? 雙梁橋式起重機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 23 對(duì)于 HT300 鑄鐵材料，抗壓強(qiáng)度極限 ? ? 2/14994 cmNy ?? max?? y? 故強(qiáng)度足夠。） 電動(dòng)機(jī)計(jì)算功率： kwNkN jde ???? （ 49） 式中：系數(shù) dk 由 [1]中表查得， ?dk 查 表 選 用 電 動(dòng) 機(jī) YZR280S8 ，其 55eN kw? ，轉(zhuǎn)速 1 725 / minnr? 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量? ?223 .9 8dGD kg m? 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件 按照等效功率法求得： jx NkN ??? ?25 （ 410） 式中： 25k —— 工作類型系數(shù)，查表得 ?k ? —— 系數(shù)，查表取 ?? 由此得 ex NkwN ????? 則由計(jì)算可知，初選電動(dòng)機(jī)滿足發(fā)熱條件。39。39。~ ?? （ 416） 式中：1309 7 5 9 7 5 4 0 6 . 3720ee NM N mn? ? ?—— 電動(dòng)機(jī)的額定力矩； ?? —— 電動(dòng)機(jī)最大力矩倍數(shù)； ?? —— 減速器傳動(dòng)效率； 雙梁橋式起重機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 26 ? ? 42500M N m? ，因此 ? ? 0 ~ a x ????M ? ?1 0 8 0 7 .6 ~ 1 2 3 5 1 .5 N m M?? 由以上計(jì)算可知所選減速器能滿足要求 制動(dòng)器 的選取 所需靜制動(dòng)力矩： ? ?00039。 1609 7 5 9 7 5 9 7 . 5600eel NM N mn? ? ? ? 由表查得 YZR— 250M1— 8 電動(dòng)機(jī)軸端為圓柱形， d=90mm, mml 180? . 由附表查得 QJR— D— 335— 16— Ⅲ PW 減速器高速軸端為圓柱形， d=100mm, mml 180? 。 xmK K K? —— 考慮零件幾何形狀和零件表面狀況的應(yīng)力集中。 ② 靜強(qiáng)度計(jì)算：軸的最大扭矩 jcIIII MM ?? （ 422） 2 5 1 .8 1 0 3 .6 Nm? ? ? 式中： cII? —— 動(dòng)力系數(shù)，查表得 2?cII? ； jM —— 按額定起重量計(jì)算軸受靜力矩由上節(jié)計(jì)算得 N m? 最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： 23m a x / 3 0 3 6 0 cmNWM II ????? （ 423） 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： ? ? IIsII n?? ? （ 424） 2/1 1 2 8 0 0 cmN?? 由此得： ? ?II?? ?max 故合適。 在繪制吊鉤時(shí)，比較復(fù)雜，但是 UG 強(qiáng)大的曲面功能很好的實(shí)現(xiàn)吊鉤的繪制。 鋼絲繩的維護(hù) 鋼絲繩的安全 可靠 性是人們十分關(guān)心的問(wèn)題，因鋼絲繩的安全 可靠 性 而發(fā)生 事故 的情況 時(shí)有發(fā)生，所以對(duì)于起重機(jī)鋼絲繩的失效研究以及如何使用和維護(hù)鋼絲繩就顯得十分重要。那么合理 的 使用與維護(hù)鋼絲繩，確保使用起重機(jī)的 過(guò)程中 安全生產(chǎn)，杜絕 意外 事故發(fā)生就非常重要了。 雙梁橋式起重機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 33 6 重要結(jié)構(gòu)有限元分析 有限元分析簡(jiǎn)介 用 Solidworks 軟件 對(duì)所設(shè)計(jì)的起升機(jī)構(gòu)的重要零件做簡(jiǎn)單的有限元分析 具有重要意義。 主 起升機(jī)構(gòu) 浮動(dòng)軸有限元分析 通過(guò) 對(duì)主 起升 機(jī)構(gòu)浮動(dòng)軸施加 18000N 的扭轉(zhuǎn)力，安全系數(shù)達(dá)到了 ，符合設(shè)計(jì)要求。 符合設(shè)計(jì)要求。 符合設(shè)計(jì)要求。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我重溫了一遍已經(jīng)學(xué)過(guò)的機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械制圖等，而且自主學(xué)習(xí)了起重機(jī)的相關(guān)知識(shí)，對(duì)雙梁橋式起重機(jī)的構(gòu)造型式、機(jī)構(gòu)計(jì)算以及工作原理都有了初步的了解。自己在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到了很多困難，有時(shí)遇到的困難自己解決不了難免會(huì)很煩躁又很焦急，但是在易老師的精心指導(dǎo)和同學(xué)們的互 相幫助下，我還是順利的度過(guò)了。在本科期間，我以為自己學(xué)的很扎實(shí)，結(jié)果在畢業(yè)設(shè)計(jì)中還是處處感到所學(xué)知識(shí)的欠缺，不善于把理論運(yùn)用于實(shí)際。 我對(duì)起重機(jī)非常感興趣， 這是我選擇跟易老師做這個(gè)課題的最重要的原因。在以后的學(xué)習(xí)、生活、工作中，我會(huì)用我所學(xué)的知識(shí)為國(guó)家的工程機(jī)械做出點(diǎn)貢獻(xiàn)。他不僅教我們?nèi)绾稳W(xué)習(xí)，如何去做設(shè)計(jì)，更教會(huì)了我們?cè)趺醋鲆粋€(gè)有責(zé)任的人，能夠?yàn)閲?guó)家做出貢獻(xiàn)的人。這也是我逐步成長(zhǎng)的一個(gè)過(guò)程，告誡我在以后的學(xué)習(xí)、生活、工作中要不斷的學(xué)習(xí)，提高自己的知識(shí)素養(yǎng)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們大學(xué)期間最后一次作業(yè)，也是最重要的一次作業(yè)，我們應(yīng)該盡全力去做好，對(duì)我們本科期間所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行一次檢驗(yàn) 。在畫圖的過(guò)程中，我重溫了以前的 CAD 和 UG，使我的電腦繪圖功底有了進(jìn)一步的提高。 圖 65 吊鉤 受力位移分析圖 應(yīng)力分布圖如圖 66 所示 ，應(yīng)力最大為 004e? ， 最小為 000e? N/m2。 雙梁橋式起重機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 35 圖 63 副起升浮動(dòng)軸位移分 布圖 應(yīng)力分布圖如圖 64 所示 ，應(yīng)力最大為 004e? N/m2， 最小為 002e