【正文】 景 ........................................................... 38 結論 .......................................................... 38 III 前景 .......................................................... 38 參考文獻 ................................................................ 40 畢業(yè)設計（論文） 1 1. 起重機械簡介 起重機械是現代工業(yè)企業(yè)中實現生產過程機械化、自動化、減輕繁重體 力勞動、提高勞動生產率的重要工具和設備。尤其是電子計算機技術的廣泛應用，促使了許多跨學科的先進設計方法出現，推動了現代制造技術和檢測技術的提高。因此起重機的不斷發(fā)展和創(chuàng)新是關鍵。起重機已成為自動化生產流程中的重要環(huán)節(jié)。目前世界上最大的浮游起重機起重量 6500t，最大的履帶起重機起重量 3000t，最大的橋式起重機起重量 1200t，自動化立體倉庫堆垛起重機最大運行速度達 240m／ min。設計新型起重機，只需選用不同模塊重新進行組合。利用起重量與起升速度的乘積為常數的方法使起升機構主要部件達到最大限度的通用。由于不受基距限制，組合靈活，用途廣泛。 通用產品小型化、輕型化、簡易化和多樣化 有相當批量的起重機是在一般的車間倉庫使用，要求并不很高， 工作并不十分繁重。 用戶的需求性促進了起重機的多樣性。整個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品種組成。這 種起重機的另一最大優(yōu)點是輕型化，與國內產品相比較，起重量 32t，跨度 ，國內雙梁橋式起重機自重為 ，電動葫蘆橋式起重機自重為 ，而德馬格電動葫蘆橋式起重機的自重只有 ，比國內產品分別輕 60％和 35％。使起重機組成的物料搬運系統(tǒng)具有更高的柔性 ,以適應未來多批次少批量的柔性生產模式。目前控制方面重 點發(fā)展吊具防偏防搖技術 ,取物裝置自動取、卸物技術 ,位置檢測及自動位置控制技術 ,故障自診斷監(jiān)控技術等。起重機通過系統(tǒng)集成 ,能形成不同機種的最佳匹配和組合 ,取長補短 ,發(fā)揮最佳效用。這些在空間移動的搬運起重機代替了過去通常在地面行駛的自動導向搬運車 ,使車間地面面積得到充分利用。美國、德國、日本等一些起重機公司都廣泛應用 CAD,徹底拋棄了傳統(tǒng)的圖板。國內外近年來在起重機設計中采用了動態(tài)仿真設計新方法 ,用計算機對機構與結構在各種工況下 承受載荷進行運動狀態(tài)及隨時間變化過程的仿真模擬 ,得到仿真輸出參數和結果 ,以此來估計和推斷實際運行的各種數據。進一步開展對起重機整機及零部件的可靠性試驗研究 ,提供 起重機新的設計方法和數據。橋式類型起重機橋架大多采用箱形四梁結構 ,主梁與端梁采用高強度螺栓聯(lián)接 ,便于加工、運輸與安裝。在電控方面開發(fā)性能好、成本低、可靠性高的調速系統(tǒng)和電控系統(tǒng) ,發(fā)展半自動和全自動操縱。 、靈捷化、精益化和規(guī)模化 在激烈的市場競爭條件下 ,要提高起重機的市場占有率 ,確保起重機的高性能高質量 ,并不斷推出新產品 ,生產企業(yè)必須具備市場變化的適應能力和快速反應能力。生產制造的精益化是使生產過程勞動生產率不斷提高 ,保持產品質量穩(wěn)定 ,強調企業(yè)各部門相互密切合作。充分利用加工中心和全自動數控機床 ,提高加工制造的自動化水平。那么，我國工程機械行業(yè)的競爭力究竟如何？同國外的對手相比，孰優(yōu)孰劣？有關專家以起重機產品為例，從四個方面進行了分析對比。歐洲起重機的平均噸位在 800 噸，而我國目前這一數字卻不到 200。而這兩種產品是起重機眾多類別當中噸位最大的，其價格也遠遠高于普通的汽車或輪胎式起重機，這一領域國內產能的匱乏使得我們不得不付給國外廠商更多的成本。然而，我國在這方面顯然不能同歐美畢業(yè)設計（論文） 7 日等發(fā)達國家相比。在中低端市場上，由于價格上的優(yōu)勢，我們擁有 更多的市場份額，也涌現出了徐工，中聯(lián)浦沅這樣優(yōu)秀的民族品牌。 2 起重夾鉗簡介 國內外起重夾鉗發(fā)展狀況 夾鉗作為一種起重作業(yè)機具 被廣泛應用于冷、熱軋薄板廠，用來搬運各種半成品及成品鋼卷，是一種工作效率很高、適應性極強、用途非常廣泛的起重設備，屬于冶金行業(yè)中的特種設備。 目前我國應用較多的是重力式夾鉗，由于其初始夾緊力的產生是靠夾鉗和物料的自重實現的，如何用合適的力夾取物料，做到既能安全實現夾取，又避免鉗體的受力太大而導致鉗臂或物料的破壞就顯得非常重要了。 德國、美國、俄羅斯等國家，在央鉗的研究方面做得很好，這些國家很早就對各種鉗式取物裝置進行了理論和實驗研究。此外，夾鉗起重機還可用來撥移鋼錠車或夾上清爐耙清理爐底。為了加大夾緊系數 K，除應提高夾鉗裝置的強度與剛性外，還應設法尋求最為合理舶結構形式，以免過多地增大夾鉗裝置的幾何尺寸和自重，影響起升機構的電機功率或起升速度。拉桿向上時夾鉗閉合，拉桿向下時，夾鉗在自重的作用下開啟。在確定彈簧壓力時， 除應根據電機功率、傳動裝置的傳動畢業(yè)設計（論文） 9 比， 螺桿螺紋導角、夾鉗鉗桿的傳動比及傳動效率等因素外， 還與各運動物件運動時的慣量有關。這種夾鉗裝置的夾緊力主要是由機構傳動 在螺桿中產生軸向力帶動夾鉗鉗桿產生的。 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量和結構， 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式。當中的啟閉鋼繩由啟閉卷筒經啟閉動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槽向下滾動的， 夾鉗因而閉臺。夾鉗裝置的起升運動是使起升卷筒以相同的速度纏繞起升鋼繩和啟閉鋼繩，起升動滑輪與啟閉動滑輪間相對位置不變，因而夾鉗裝置不論處于 任何高度，夾鉗的鉗口開度也不會變化。在夾鉗夾住鋼錠、起升機構起升鋼錠前，夾鉗的夾緊力主要是夾鉗的自重產生的，此時的夾緊力稱為初始夾緊力。為了使夾鉗裝置工作可靠，設計常取夾緊系數 K≥ 1． 8～ 2． 0。但是這種曲線不論在設計和制造時都是困難的，通常簡單地選用槧一等半徑的曲線。夾鉗裝置有 4個起升動滑輪，每兩根起升鋼繩由 起升卷筒經起升動滑輪成對地固定到小車架上的平衡滑輪上。為了減小滑塊上升時與立柱的沖擊， 在其間裝有彈簧緩沖器夾鉗裝置起升時，起升卷筒以相同的速度卷繞啟閉鋼繩和起升鋼繩，因而啟閉動滑輪與． 起升動滑輪閥的距離不變，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)設計（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構型式見圖 。當啟閉機構下放鋼繩，啟閉動滑輪及其外 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 。 設計目的 （ 1）了解國內外起重夾鉗技術的發(fā)展及應用情況； （ 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）確定起重機總體設計方案； （ 4）給出傳動裝置方案的設計； （ 5）進行夾鉗裝置的設計； （ 6）完成設備穩(wěn)定性分析。電動葫蘆常配有運行小車與金屬構架以擴大作業(yè)范圍。依靠這些機構的配合動作，可使重物在一定的圓柱形空間內起重和搬運。升降雖只有一個升降機構，但在升降機中，還有許多其他 附屬裝置，所以單獨構成一類，它包括：電梯、貸梯、升船機等。 機構停止工作時，制動器使夾鉗連同貸物懸停在空中。 根據 500 kg 起重機的工作條件，結合實際經驗對電動機的容量進行選擇 ， 主要從載荷和工作速度兩方面。本論文所涉及的是機械傳動 ,具體可以分為帶傳動、 鏈傳動、齒輪傳動和蝸桿傳動。 功率與效率 各類傳動所能傳遞的功率取決于其傳動原理、承載能力、載荷分布、工作速度、制造精度、機械效率和發(fā)熱情況等因素。在機械傳動中，功率的損失主要由于軸承摩擦、傳動零件間的相對滑動和攪動潤滑油等原因，所損失 的能量絕大部分轉化熱。 畢業(yè)設計（論文） 18 表 1 各種傳動傳遞功率的范圍及效率概值 傳動類型 功率 P/k W 效率 η(未計入軸承中摩擦損失 ) 使用范圍 常用范圍 閉式傳動 開式傳動 圓柱齒輪及錐齒輪傳動 極小～ 60 000 — ～ ～ 蝸桿傳動 可達 800 20 ～ 50 自鎖的 ～ ～ 非自鎖的，蝸桿頭數為： z 1= 2 2 6 ～ ～ ～ — ～ — 鏈傳動 可達 4 000 100 以下 ～ ～ 帶傳動： 平帶 V帶 同步帶 摩擦輪傳動 1～ 3 500 20 ～ 30 — ～ 可達 1 000 50 ～ 100 — ～ 可達 300 10 以下 — ～ 很少至 200 20 左右 ～ ～ 速度 速度是傳動的主要運動特性之一。 表 中給出了各類傳動一般的速度范圍，以供參考。 傳動比是傳動的運動特性之一。 100kg 起重機結構的設計方案 起重機構件的材料選擇 任何設計都是與材料離不開的，在設計起重機結構與部件之前，我們先要選擇一種比較合適的材料。我國和某些國家根據交貨的保證條件，把普通碳素鋼分為三類：甲畢業(yè)設計（論文） 20 類鋼（ A 類鋼），只保證力學性能，不?；C學成分 ； 乙類鋼（ B 類鋼），只保證化學成分不保證力學性能；特類鋼（ C 類鋼），既保證化學成分，又保證力學性能。如 Q235 A例如 4 5 鋼，表示平均含碳量為 5%的優(yōu)質碳素結構鋼 ,08 鋼，表示平均含碳量為 %的優(yōu)質碳素結構鋼。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、橋梁結構件。 起重機構件的設計方案 如圖 起重機的總體裝配圖可知，底座 5 設計成圓形，底座上的支架采用焊接成型為了提高該設備的適用性，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 6軸 1 7軸 2 8軸 3 9旋轉開關裝置 圖 51 夾鉗裝置的裝配圖 我們先介紹該夾鉗的動作原理：先是夾鉗處于空載狀態(tài)，當欲夾起一重物，則緩畢業(yè)設計（論文） 22 緩下降至重物高度位置。 此時結構四邊形發(fā)生變形，寬度變大，由于自動控制裝置的作用，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 自動控制裝置等主要部件組成，結構如圖 2 所示。所以，我們設計鉗口高度不小于 28 mm，定為 30mm。 吊臂的設計 吊臂主要是受到拉力的作用，在其端點和與吊軸的連接處應力比較復雜。 吊臂的材料的選擇 根據上面起重機選擇材料的介紹，吊臂的材料宜選擇 45 號鋼。這有利于計算的簡化。 設計鉗臂的面積 A： 根據軸的強度條件計算公式 ][≤σ σAP= 得 ]14[ ： (54) 26612 ≈10237 245]σ[≥ ???FA 根據計算的結果可看出預先估計的數據在設計的要求范圍內，根據設計需要，暫取截面積 2125mmA= ，取鉗臂 1 的厚度為 b=5mm,寬度 a=25mm。所以我們分開計算這兩項，最后計算出總。 在 C 處截面的截面系數為 62baW= (59) 代人數據可得： 36922 ?????? baW 計算 C 處截面的最大的彎曲應力： M P 3m a xm a x ???? WM? (510) 由 ][max σσ ，所以該尺寸符合強度條件。 軸的設計 軸的材料選擇 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。因此，在傳遞大動力，并要求減小尺寸與質量，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。高強度鑄鐵和球墨鑄鐵容易作成復雜形狀，且具有價廉、良發(fā)的吸振性和耐磨性，以及對應力集中的敏感性較低等優(yōu)點，可用于制成外形復雜的軸。 可以計算得： M P ][ 1 ??? ?? 根據前面計算結果所得已知條件： 2521213 ,245 ????? dANFF ? 故： M P 245 63 ???? AF? (514) 顯然，計算出來的 ][???? 。 軸 1 的設計 根據 45 號鋼的特性，查表得剪切疲勞極限 ?? ，取安全因素 n=。 吊軸的設計 考慮到夾鉗裝置的自重需要和設計的需要，吊軸的設計與上面軸的設計方法是一樣的，這里暫取 D=10mm