【正文】 景 ........................................................... 38 結(jié)論 .......................................................... 38 III 前景 .......................................................... 38 參考文獻(xiàn) ................................................................ 40 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1. 起重機(jī)械簡(jiǎn)介 起重機(jī)械是現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程機(jī)械化、自動(dòng)化、減輕繁重體 力勞動(dòng)、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要工具和設(shè)備。尤其是電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，促使了許多跨學(xué)科的先進(jìn)設(shè)計(jì)方法出現(xiàn)，推動(dòng)了現(xiàn)代制造技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)的提高。因此起重機(jī)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新是關(guān)鍵。起重機(jī)已成為自動(dòng)化生產(chǎn)流程中的重要環(huán)節(jié)。目前世界上最大的浮游起重機(jī)起重量 6500t，最大的履帶起重機(jī)起重量 3000t，最大的橋式起重機(jī)起重量 1200t，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)堆垛起重機(jī)最大運(yùn)行速度達(dá) 240m／ min。設(shè)計(jì)新型起重機(jī)，只需選用不同模塊重新進(jìn)行組合。利用起重量與起升速度的乘積為常數(shù)的方法使起升機(jī)構(gòu)主要部件達(dá)到最大限度的通用。由于不受基距限制，組合靈活，用途廣泛。 通用產(chǎn)品小型化、輕型化、簡(jiǎn)易化和多樣化 有相當(dāng)批量的起重機(jī)是在一般的車間倉(cāng)庫(kù)使用，要求并不很高， 工作并不十分繁重。 用戶的需求性促進(jìn)了起重機(jī)的多樣性。整個(gè)系列由組合式工字形單梁、懸掛箱形單梁、角形小車箱形單梁和箱形雙梁多個(gè)品種組成。這 種起重機(jī)的另一最大優(yōu)點(diǎn)是輕型化，與國(guó)內(nèi)產(chǎn)品相比較，起重量 32t，跨度 ，國(guó)內(nèi)雙梁橋式起重機(jī)自重為 ，電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī)自重為 ，而德馬格電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī)的自重只有 ，比國(guó)內(nèi)產(chǎn)品分別輕 60％和 35％。使起重機(jī)組成的物料搬運(yùn)系統(tǒng)具有更高的柔性 ,以適應(yīng)未來(lái)多批次少批量的柔性生產(chǎn)模式。目前控制方面重 點(diǎn)發(fā)展吊具防偏防搖技術(shù) ,取物裝置自動(dòng)取、卸物技術(shù) ,位置檢測(cè)及自動(dòng)位置控制技術(shù) ,故障自診斷監(jiān)控技術(shù)等。起重機(jī)通過(guò)系統(tǒng)集成 ,能形成不同機(jī)種的最佳匹配和組合 ,取長(zhǎng)補(bǔ)短 ,發(fā)揮最佳效用。這些在空間移動(dòng)的搬運(yùn)起重機(jī)代替了過(guò)去通常在地面行駛的自動(dòng)導(dǎo)向搬運(yùn)車 ,使車間地面面積得到充分利用。美國(guó)、德國(guó)、日本等一些起重機(jī)公司都廣泛應(yīng)用 CAD,徹底拋棄了傳統(tǒng)的圖板。國(guó)內(nèi)外近年來(lái)在起重機(jī)設(shè)計(jì)中采用了動(dòng)態(tài)仿真設(shè)計(jì)新方法 ,用計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)在各種工況下 承受載荷進(jìn)行運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及隨時(shí)間變化過(guò)程的仿真模擬 ,得到仿真輸出參數(shù)和結(jié)果 ,以此來(lái)估計(jì)和推斷實(shí)際運(yùn)行的各種數(shù)據(jù)。進(jìn)一步開展對(duì)起重機(jī)整機(jī)及零部件的可靠性試驗(yàn)研究 ,提供 起重機(jī)新的設(shè)計(jì)方法和數(shù)據(jù)。橋式類型起重機(jī)橋架大多采用箱形四梁結(jié)構(gòu) ,主梁與端梁采用高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接 ,便于加工、運(yùn)輸與安裝。在電控方面開發(fā)性能好、成本低、可靠性高的調(diào)速系統(tǒng)和電控系統(tǒng) ,發(fā)展半自動(dòng)和全自動(dòng)操縱。 、靈捷化、精益化和規(guī)?；? 在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)條件下 ,要提高起重機(jī)的市場(chǎng)占有率 ,確保起重機(jī)的高性能高質(zhì)量 ,并不斷推出新產(chǎn)品 ,生產(chǎn)企業(yè)必須具備市場(chǎng)變化的適應(yīng)能力和快速反應(yīng)能力。生產(chǎn)制造的精益化是使生產(chǎn)過(guò)程勞動(dòng)生產(chǎn)率不斷提高 ,保持產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 ,強(qiáng)調(diào)企業(yè)各部門相互密切合作。充分利用加工中心和全自動(dòng)數(shù)控機(jī)床 ,提高加工制造的自動(dòng)化水平。那么，我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力究竟如何？同國(guó)外的對(duì)手相比，孰優(yōu)孰劣？有關(guān)專家以起重機(jī)產(chǎn)品為例，從四個(gè)方面進(jìn)行了分析對(duì)比。歐洲起重機(jī)的平均噸位在 800 噸，而我國(guó)目前這一數(shù)字卻不到 200。而這兩種產(chǎn)品是起重機(jī)眾多類別當(dāng)中噸位最大的，其價(jià)格也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的汽車或輪胎式起重機(jī)，這一領(lǐng)域國(guó)內(nèi)產(chǎn)能的匱乏使得我們不得不付給國(guó)外廠商更多的成本。然而，我國(guó)在這方面顯然不能同歐美畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 日等發(fā)達(dá)國(guó)家相比。在中低端市場(chǎng)上，由于價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)，我們擁有 更多的市場(chǎng)份額，也涌現(xiàn)出了徐工，中聯(lián)浦沅這樣優(yōu)秀的民族品牌。 2 起重夾鉗簡(jiǎn)介 國(guó)內(nèi)外起重夾鉗發(fā)展?fàn)顩r 夾鉗作為一種起重作業(yè)機(jī)具 被廣泛應(yīng)用于冷、熱軋薄板廠，用來(lái)搬運(yùn)各種半成品及成品鋼卷，是一種工作效率很高、適應(yīng)性極強(qiáng)、用途非常廣泛的起重設(shè)備，屬于冶金行業(yè)中的特種設(shè)備。 目前我國(guó)應(yīng)用較多的是重力式夾鉗，由于其初始夾緊力的產(chǎn)生是靠夾鉗和物料的自重實(shí)現(xiàn)的，如何用合適的力夾取物料，做到既能安全實(shí)現(xiàn)夾取，又避免鉗體的受力太大而導(dǎo)致鉗臂或物料的破壞就顯得非常重要了。 德國(guó)、美國(guó)、俄羅斯等國(guó)家，在央鉗的研究方面做得很好，這些國(guó)家很早就對(duì)各種鉗式取物裝置進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。此外，夾鉗起重機(jī)還可用來(lái)?yè)芤其撳V車或夾上清爐耙清理爐底。為了加大夾緊系數(shù) K，除應(yīng)提高夾鉗裝置的強(qiáng)度與剛性外，還應(yīng)設(shè)法尋求最為合理舶結(jié)構(gòu)形式，以免過(guò)多地增大夾鉗裝置的幾何尺寸和自重，影響起升機(jī)構(gòu)的電機(jī)功率或起升速度。拉桿向上時(shí)夾鉗閉合，拉桿向下時(shí)，夾鉗在自重的作用下開啟。在確定彈簧壓力時(shí)， 除應(yīng)根據(jù)電機(jī)功率、傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 比， 螺桿螺紋導(dǎo)角、夾鉗鉗桿的傳動(dòng)比及傳動(dòng)效率等因素外， 還與各運(yùn)動(dòng)物件運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣量有關(guān)。這種夾鉗裝置的夾緊力主要是由機(jī)構(gòu)傳動(dòng) 在螺桿中產(chǎn)生軸向力帶動(dòng)夾鉗鉗桿產(chǎn)生的。 圖 螺桿夾緊式 夾鉗自重夾 緊式 按照連接夾鉗鉗桿的銷軸數(shù)量和結(jié)構(gòu)， 夾鉗裝置可分為如圖 22 所示的單銷軸式，圖 23所示的雙銷軸式和雙銷軸軸距可調(diào)式。當(dāng)中的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，它與起升鋼繩有相同的纏繞中徑。由于夾鉗鉗桿上部 的滾予是沿著八字形導(dǎo)槽向下滾動(dòng)的， 夾鉗因而閉臺(tái)。夾鉗裝置的起升運(yùn)動(dòng)是使起升卷筒以相同的速度纏繞起升鋼繩和啟閉鋼繩，起升動(dòng)滑輪與啟閉動(dòng)滑輪間相對(duì)位置不變，因而夾鉗裝置不論處于 任何高度，夾鉗的鉗口開度也不會(huì)變化。在夾鉗夾住鋼錠、起升機(jī)構(gòu)起升鋼錠前，夾鉗的夾緊力主要是夾鉗的自重產(chǎn)生的，此時(shí)的夾緊力稱為初始夾緊力。為了使夾鉗裝置工作可靠，設(shè)計(jì)常取夾緊系數(shù) K≥ 1． 8～ 2． 0。但是這種曲線不論在設(shè)計(jì)和制造時(shí)都是困難的，通常簡(jiǎn)單地選用槧一等半徑的曲線。夾鉗裝置有 4個(gè)起升動(dòng)滑輪，每?jī)筛鹕摾K由 起升卷筒經(jīng)起升動(dòng)滑輪成對(duì)地固定到小車架上的平衡滑輪上。為了減小滑塊上升時(shí)與立柱的沖擊， 在其間裝有彈簧緩沖器夾鉗裝置起升時(shí)，起升卷筒以相同的速度卷繞啟閉鋼繩和起升鋼繩，因而啟閉動(dòng)滑輪與． 起升動(dòng)滑輪閥的距離不變，夾鉗的開度也不變。 圖 夾鉗裝置自重夾緊式夾鉗裝置 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 鋼繩張力附加夾緊式 鋼繩張力附加夾緊式央鉗裝置的結(jié)構(gòu)型式見(jiàn)圖 。當(dāng)啟閉機(jī)構(gòu)下放鋼繩，啟閉動(dòng)滑輪及其外 部的滑塊下降，夾鉗裝置的立柱、鉗銷軸及起升定滑輪隨之下嘴 。 設(shè)計(jì)目的 （ 1）了解國(guó)內(nèi)外起重夾鉗技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用情況； （ 2）掌握夾鉗裝置的工作原理、夾鉗裝置的工作要求及性能； （ 3）確定起重機(jī)總體設(shè)計(jì)方案； （ 4）給出傳動(dòng)裝置方案的設(shè)計(jì)； （ 5）進(jìn)行夾鉗裝置的設(shè)計(jì)； （ 6）完成設(shè)備穩(wěn)定性分析。電動(dòng)葫蘆常配有運(yùn)行小車與金屬構(gòu)架以擴(kuò)大作業(yè)范圍。依靠這些機(jī)構(gòu)的配合動(dòng)作，可使重物在一定的圓柱形空間內(nèi)起重和搬運(yùn)。升降雖只有一個(gè)升降機(jī)構(gòu)，但在升降機(jī)中，還有許多其他 附屬裝置，所以單獨(dú)構(gòu)成一類，它包括：電梯、貸梯、升船機(jī)等。 機(jī)構(gòu)停止工作時(shí)，制動(dòng)器使夾鉗連同貸物懸停在空中。 根據(jù) 500 kg 起重機(jī)的工作條件，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的容量進(jìn)行選擇 ， 主要從載荷和工作速度兩方面。本論文所涉及的是機(jī)械傳動(dòng) ,具體可以分為帶傳動(dòng)、 鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)。 功率與效率 各類傳動(dòng)所能傳遞的功率取決于其傳動(dòng)原理、承載能力、載荷分布、工作速度、制造精度、機(jī)械效率和發(fā)熱情況等因素。在機(jī)械傳動(dòng)中，功率的損失主要由于軸承摩擦、傳動(dòng)零件間的相對(duì)滑動(dòng)和攪動(dòng)潤(rùn)滑油等原因，所損失 的能量絕大部分轉(zhuǎn)化熱。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 表 1 各種傳動(dòng)傳遞功率的范圍及效率概值 傳動(dòng)類型 功率 P/k W 效率 η(未計(jì)入軸承中摩擦損失 ) 使用范圍 常用范圍 閉式傳動(dòng) 開式傳動(dòng) 圓柱齒輪及錐齒輪傳動(dòng) 極小～ 60 000 — ～ ～ 蝸桿傳動(dòng) 可達(dá) 800 20 ～ 50 自鎖的 ～ ～ 非自鎖的，蝸桿頭數(shù)為： z 1= 2 2 6 ～ ～ ～ — ～ — 鏈傳動(dòng) 可達(dá) 4 000 100 以下 ～ ～ 帶傳動(dòng)： 平帶 V帶 同步帶 摩擦輪傳動(dòng) 1～ 3 500 20 ～ 30 — ～ 可達(dá) 1 000 50 ～ 100 — ～ 可達(dá) 300 10 以下 — ～ 很少至 200 20 左右 ～ ～ 速度 速度是傳動(dòng)的主要運(yùn)動(dòng)特性之一。 表 中給出了各類傳動(dòng)一般的速度范圍，以供參考。 傳動(dòng)比是傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性之一。 100kg 起重機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 起重機(jī)構(gòu)件的材料選擇 任何設(shè)計(jì)都是與材料離不開的，在設(shè)計(jì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)與部件之前，我們先要選擇一種比較合適的材料。我國(guó)和某些國(guó)家根據(jù)交貨的保證條件，把普通碳素鋼分為三類：甲畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 類鋼（ A 類鋼），只保證力學(xué)性能，不?；C學(xué)成分 ； 乙類鋼（ B 類鋼），只保證化學(xué)成分不保證力學(xué)性能；特類鋼（ C 類鋼），既保證化學(xué)成分，又保證力學(xué)性能。如 Q235 A例如 4 5 鋼，表示平均含碳量為 5%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 ,08 鋼，表示平均含碳量為 %的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。例如， T 12 鋼表示平均含碳量為 %的碳素工具鋼。 Q23 Q255 ，用于螺栓、螺母、拉桿、連桿及建筑、橋梁結(jié)構(gòu)件。 起重機(jī)構(gòu)件的設(shè)計(jì)方案 如圖 起重機(jī)的總體裝配圖可知，底座 5 設(shè)計(jì)成圓形，底座上的支架采用焊接成型為了提高該設(shè)備的適用性，支柱 7 采用可升降式。 1鉗口 2吊臂 3主鉗臂 1 4副鉗臂 2 5主機(jī) 6軸 1 7軸 2 8軸 3 9旋轉(zhuǎn)開關(guān)裝置 圖 51 夾鉗裝置的裝配圖 我們先介紹該夾鉗的動(dòng)作原理：先是夾鉗處于空載狀態(tài)，當(dāng)欲夾起一重物，則緩畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 緩下降至重物高度位置。 此時(shí)結(jié)構(gòu)四邊形發(fā)生變形，寬度變大，由于自動(dòng)控制裝置的作用，開口不再變小，于是夾鉗便可以脫離重物，這樣就完成了一次運(yùn)作。鎖板的上下極限位置都能自鎖，上極限位置靠彈簧偏心力矩自鎖，下極限位置連臂曲線自鎖。 本文所要介紹的夾鉗的主要組成部分由：吊軸、鉗臂 鉗臂 梁軸、光軸 1光軸 軸 軸 自動(dòng)控制裝置等主要部件組成，結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。所以，我們?cè)O(shè)計(jì)鉗口高度不小于 28 mm，定為 30mm。 吊臂的設(shè)計(jì) 吊臂主要是受到拉力的作用，在其端點(diǎn)和與吊軸的連接處應(yīng)力比較復(fù)雜。 吊臂的材料的選擇 根據(jù)上面起重機(jī)選擇材料的介紹，吊臂的材料宜選擇 45 號(hào)鋼。這有利于計(jì)算的簡(jiǎn)化。 設(shè)計(jì)鉗臂的面積 A： 根據(jù)軸的強(qiáng)度條件計(jì)算公式 ][≤σ σAP= 得 ]14[ ： (54) 26612 ≈10237 245]σ[≥ ???FA 根據(jù)計(jì)算的結(jié)果可看出預(yù)先估計(jì)的數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)的要求范圍內(nèi)，根據(jù)設(shè)計(jì)需要，暫取截面積 2125mmA= ，取鉗臂 1 的厚度為 b=5mm,寬度 a=25mm。所以我們分開計(jì)算這兩項(xiàng)，最后計(jì)算出總。 在 C 處截面的截面系數(shù)為 62baW= (59) 代人數(shù)據(jù)可得： 36922 ?????? baW 計(jì)算 C 處截面的最大的彎曲應(yīng)力： M P 3m a xm a x ???? WM? (510) 由 ][max σσ ，所以該尺寸符合強(qiáng)度條件。 軸的設(shè)計(jì) 軸的材料選擇 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。因此，在傳遞大動(dòng)力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，以處于高溫或低溫條件下工作的軸，常采用合金鋼。高強(qiáng)度鑄鐵和球墨鑄鐵容易作成復(fù)雜形狀，且具有價(jià)廉、良發(fā)的吸振性和耐磨性，以及對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低等優(yōu)點(diǎn)，可用于制成外形復(fù)雜的軸。 可以計(jì)算得： M P ][ 1 ??? ?? 根據(jù)前面計(jì)算結(jié)果所得已知條件： 2521213 ,245 ????? dANFF ? 故： M P 245 63 ???? AF? (514) 顯然，計(jì)算出來(lái)的 ][???? 。 軸 1 的設(shè)計(jì) 根據(jù) 45 號(hào)鋼的特性，查表得剪切疲勞極限 ?? ，取安全因素 n=。 吊軸的設(shè)計(jì) 考慮到夾鉗裝置的自重需要和設(shè)計(jì)的需要，吊軸的設(shè)計(jì)與上面軸的設(shè)計(jì)方法是一樣的，這里暫取 D=10mm