【正文】
。 6 起重夾鉗主要部件的工藝 一個合格的產(chǎn)品，除了對各個零部件的結構和強度進 行設計外，對其工藝設計分析也是必不可少的。 如下圖 59： 2603 12400283 畢業(yè)設計（論文） 32 圖 59 軸一的結構圖 軸 2 的設計 由軸 1的設計計算得出 M P ][ 1 ??? ??，根據(jù)剪切強度條件： ]τ[≤τ AF= ，設計軸 2 的截面積 A ：（已知軸 2 受力 ?cF ） ? ]τ[≥36262266?????????????mddAFA(516) 實際需要取 d=45mm 。 根據(jù)疲勞極限得出 45 號鋼的許用剪切應力如下： M P ][ 1 ??? ?? 根據(jù)剪切強度條件： ]τ[≤τ AF= ，設計軸 1 的截面積 A。因此，配合間隙的選擇，對保證軸與孔內壁的潤滑非常重要。 下面來校核鉗臂 1 圓孔處的強度： 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。 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=。 畢業(yè)設計（論文） 29 根據(jù)上述 45 號鋼的特性選用軸的使用材料為 45 號鋼。 各種熱處理（如高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等）以及表面強化處理（如噴丸、滾 壓等），對提高軸的抗疲勞強度都有著顯著的效果。 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，所根據(jù)的是強度與耐性，磨而不是軸的彎曲或扭轉剛度。 合金鋼比碳鋼具有更高的力學性能和更好的淬火性能。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。 先計算最大彎矩： o s 330m a x ???????? dFM 再計算 E 截面處的應力： M P 3m a xm a x ???? WM? (511) 比 ][σ 小的多，故而也是安全的 ]15[ 。 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)設計（論文） 28 M P 66 ????? dF? (511) 由 ][max σσ ，故符合條件。 256 952][ ????? ?FA AC 初定 2175mmAAC = ，并取厚度 b=50mm，則寬度 a=350mm。再根據(jù)總應力的大小和實際的需要來確定鉗臂 2 的尺寸。由于鉗臂 2同時受到軸 向拉伸和彎矩的作用。 CAD 圖設計如下： 畢業(yè)設計（論文） 25 AAR 1 234R 153 0 01 4 5+ 0 . 5012R 10R2038R60R80R54R 1 3圖 53 鉗臂 1的結構圖 鉗臂 2 的設計 根據(jù)鉗臂 2 的結構如下圖 圖 54 鉗臂 2的結構簡圖 畢業(yè)設計（論文） 26 已知：00 r c c o o sa r cO B C14030c o s,===∠====故，mmABBOmmBCmmAB (55) 對鉗臂 2 進行受力分析，畫出如圖 所示示意圖，并對其進行計 算，并設AC=,CD=。 畢業(yè)設計（論文） 24 鉗臂 1 的設計 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)驗估計數(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度極限 MPa335?s? ，取安全系數(shù) n=，計算許用應力M ]σ[ ??? s ，取 Mpa237]σ[ ? 。同時，與吊臂的計算一樣，吊臂圓孔處的強度校核到軸的設計計算時再校核 ]13[ 。 鉗臂的設計 由于我們在計算鉗臂時都不計鉗臂本身質量。 吊臂的尺寸計算 由于 4 5 號鋼為塑性材料，以材料的屈服強度為設計標準，查表得 MPa335?s? ,在 設計中安全系數(shù) n= ， 計算材料的許用應力 M ]σ[ ??? Mpas (51) 設計吊臂的寬度 b，已知吊臂總能夠承受的重物的重量為 m=100 k g。下端則由于是焊接成型，故其強度與吊臂中間部分大致一樣。但吊臂的主要部分仍然可以用拉伸時的強度計算來校核。我們在計算時不計夾鉗自重，這樣的精度能基本符合要求，而且能大大簡化計算方法。鉗口寬度定為 168m m，整個夾鉗的寬度定為 282 .5m m。經(jīng)過簡要計算可得該夾鉗可以夾持 2 塊板坯。與其它吊具相比，此夾鉗具有結構簡單、使用方便、能夠適應極其復雜的工作環(huán)境等優(yōu)點。輔助夾緊裝置的結構比較簡單，但能起到安全保險作用，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。在起重量比較大的起重鉗中，采用液壓操作輔助夾緊裝置。 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動的手柄組成。 起重夾鉗的夾持機構 起重鉗的夾持機構是根據(jù)起吊物件形狀不同分為單轉動鉗板和雙轉動鉗板起重鉗；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構的起重鉗。于是夾鉗可開始上升，當被吊物放到目的地時，整個夾鉗繼續(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。在夾鉗鉗口碰及重物時，夾鉗結構四邊形由于自重作用而發(fā)生變形，鉗口變寬，四邊形變扁。 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、自動控制裝置等主要部件組成，結構如下圖 51 所示。因為該設備是配套電氣設備使用，為了有利于線路的布置，所以支柱 7 和吊臂 4 采用 45 號空心圓柱鋼管較合理，所使用的導可以通過支柱的中間，這樣既合理又顯得美觀。 根據(jù)以上介紹，起重機的材料宜選擇 45 號鋼。 Q275，用于強度較高轉軸、心軸、齒輪等。 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件。 T 8 鋼，表示平均含碳量為 %的碳素工具鋼。若為高級優(yōu)質，則在數(shù)字后面加 “A”。 (3)碳素工具鋼碳素工具鋼的牌號是用碳字漢語拼音字頭 T 和數(shù)字表示。這兩位數(shù)字代表鋼中的平均含碳量的萬分之幾。F 表示屈服強度為 235M p a 的 A 級沸騰碳素結構鋼。其中質量等級按 A、 B、 C、 D 順序依次增高， F 代表沸騰鋼， b 代表鎮(zhèn)靜鋼，代表鎮(zhèn)靜鋼等。特類鋼常于制造較重要的結構件。與優(yōu)質碳素鋼相比，對含碳量、性能范圍以及磷、硫和其他殘余元素含量的限制較寬。 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。由于電機的額定速度較大，而工作速度較小，可以采用多級 V帶傳動來減速而達到所需速度。各類傳動用于單級減速及單級增速時的傳動比（主動輪與從動輪的轉速比）參考值見表 2。在大傳動比的多級傳動中，傳動比的分配對外廓尺寸有著很大的影響。 外廓尺寸、質量和成本 傳動的外廓尺寸和質量與功率和速度的大小密切相關 ,也與傳動零件材料的力學性能有關。傳動速度的提高，在不同傳動形式中要受到不同因素的限制，例如載荷、傳動的熱平衡條件、離心力及振動穩(wěn)定性等。提高傳動速度是機器的重要發(fā)展方向。 各種傳動傳遞功率的范圍及效率概值見表 1。為如果損失過大，將會使工作溫度超過允許的限度，導致傳動的失效。效率的對立面是傳動中的功率損失。 一般地說，嚙合傳動傳遞功率的能力高于摩擦傳動； 蝸桿傳動工作的發(fā)熱情況較為嚴重，因而傳遞的功率不宜過大；摩擦輪傳動由于必須具有足夠的壓緊力，故在傳遞同 一圓周力時，其壓軸力要比齒輪傳動的大幾倍，因而一般不宜用于大功率的傳動；鏈傳動和帶傳動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；齒輪傳動在較多的方面優(yōu)于上述各種傳動，因而應用也就最廣。 至于 在具體情況下，究竟選擇哪種傳動類型，只有綜合對比若干方案技術經(jīng)濟指標后才能做出結論。 當設計傳動時，如傳遞的功率 P 、傳動比 i 和工作條件已定，則不同類型的傳動各有其優(yōu)缺點。 100kg 起重機的傳動裝置方案的設計 根據(jù)工作原理的不同 ,可將傳動分為兩類：機械傳動；電傳動。該論文設計的起重機用來配合 100k g 起重夾鉗來進行工作，所以起吊速度不能太快，結合實際經(jīng)驗工作速度取 /s 較為合理。其中控制電機和一些交、直流小功率電機的應用最為廣泛。夾鉗的升降靠電動機 2改變轉向來實現(xiàn)，夾鉗的水平運移靠電動機 1 改變轉向來實現(xiàn)。 由圖 所示，電動機 2 通過鋼絲繩卷與起重滑輪 3 結合帶動鋼絲繩上的貸物升降運 動，電動機 1 通過皮帶輪 6 帶動吊臂支柱 7 水平運移同時鋼絲繩上的貸物也水平運移。 由上四種類型，結合 100kg 起重機的載荷較輕，但需要實現(xiàn)垂直升降和水平運移，在此篇論文中我選擇第三種類型 —— 臂架式起重機。 （ 4）升降機 升降機的特點是重物或取物裝置只沿導軌升降。臂架式起重機多裝設在車輛上或其他形式的運輸（移動）工具上，這樣就構成了運行臂架式旋轉起重機。 （ 3）臂架式起重機 臂架式起重機包括：起升機構、變幅機構 、旋轉機構。 （ 2）橋式起重機 橋式起重機是橋架在高架軌道上運行的一種 橋架型起重機 ，又稱 天車 。輕、小型起重設備，一般只有一個 升降機 構，它只能使重物作單一的升降運動。 4 100kg 起重機的設計方案的確定 100kg 起重機的設計思想 (1)根據(jù)起重機的使用要求來選擇起重機的類型； (2)根據(jù)起重機的工作要求，計算作用在起重機各部件上的載荷； (3)根據(jù)起重機整個部件的類型，結構和所受載荷，分析起重機各部件可能的實效形式 ,從而確定起重機各部件的設計準則； (4)根據(jù)起重機各部件的工作條件選擇適當?shù)牟牧希? (5)根據(jù)設計準則進行有關的計算 ,確定起重機各部件的基本尺寸； (6)根據(jù)工藝性標準等原則進行起重機各部件的結構設計； (7)細節(jié)設計完成后，必要時進行詳細的校核計算，以判定結構的合理性； (8)畫 出起重機的總體裝配圖。 圖 鋼繩張力附加夾緊式夾鉗裝置 畢業(yè)設計（論文） 14 3 設計目的及主要內容 設計的基本內容 通過上網(wǎng)搜索技術資料、到圖書館查閱文獻、到機器制造有限公司實習搜集資料以及技術專家交流 學習等方式，了解國內外各種已經(jīng)生產(chǎn)的夾鉗，理解起重夾鉗的基本工作原理，從而在此基礎上設計出該起重夾鉗設備。由于起升動猾輪與定滑輪間鋼繩數(shù)為開閉鋼繩的兩倍， 起升動滑輪以啟閉動滑輪一半的速度下降。夾鉗須閉合時：憲鉗處于張開狀態(tài)的夾鉗裝置的重量支承在啟閉鋼繩上。 在夾鉗裝置中有 8個起升動滑輪和 4個起升定滑輪，在 4根起升鋼繩中，每兩根鋼繩由起升卷筒經(jīng)過內側的兩個動滑輪，依次繞過起升定滑輪，外側起升動滑輪， 固定到小車架上的平衡滑輪上?；剞D機構設在立柱最上方， 電機通過減速 機傘齒輪對、立柱及立柱下方的內齒輪使夾鉗回轉 [6] 。如果夾鉗已夾住鋼錠，此時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。夾鉗的張開運動是閉合運動的通 過程，當啟閉機構動作時，滑塊的移動量由限位開關控制。兩根啟閉鋼繩由啟閉卷筒經(jīng)啟閉動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)設計（論文） 12 起升鋼繩有相同的纏繞中徑。 [5] 圖 雙銷軸 夾鉗自重夾緊式夾鉗裝置 圖 雙銷軸軸距可調式 自重夾緊式夾鉗裝置 夾鉗裝置自重夾緊式 夾鉗裝置自重夾緊式夾鉗裝置的結構型式見圖 。此種夾鉗裝置的回轉機構設于小車架上，通過蝸輪蝸桿減速機、長的方形立軸及齒輪對使夾鉗裝置回轉。為了工作可靠，應使夾鉗在任何開度時的夾緊系數(shù)都保持足夠大的值，這可由設計特殊的導槽曲線 來實現(xiàn)。起升機構與啟閉機構是完壘獨立的兩個機構，它們可以單獨工作，亦可同時動作。當夾鉗夾住鋼錠，導槽架帶動夾鉗和鋼錠一齊起升時，夾緊力是由夾鉗和鋼錠的重量共同構成的。夾鉗的白重越大，初始夾緊力就越大。開始時，夾鉗上部滾子與導槽之間存在相對運動，當導槽架上升到某一高度后，夾鉗開始夾緊鋼錠， 滾子與導槽之間不再出現(xiàn)相對運動，由夾鉗帶著鋼錠與導槽架一起上升。當用夾鉗裝置央取鋼錠時，先下放夾鉗，使鉗夾與鋼錠側面接觸，并使鏈條呈松弛狀態(tài)。為了防止啟閉機構在使夾鉬向上運動時夾鉗鉗桿上部滾子與八字形導槽頂部接觸時機構出現(xiàn)過載，在啟閉機構設有極限力矩保護裝