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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料
題 目 名 稱：
3t單鉤移動(dòng)電動(dòng)葫蘆
學(xué) 院（部）：
機(jī)械工程學(xué)院
專(zhuān) 業(yè)：
機(jī)械工程及其自動(dòng)化
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料
第一部分 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
3t單鉤移動(dòng)電動(dòng)葫蘆
學(xué) 院（部）：
機(jī)械工程學(xué)院
專(zhuān) 業(yè)：
機(jī)械工程及其自動(dòng)化
摘 要
電動(dòng)葫蘆是起重設(shè)備的主要型號(hào)之一。它主要由減速器，運(yùn)行機(jī)構(gòu)，卷筒裝置，吊鉤裝置，聯(lián)軸器，限位器，錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)等部分組成。本文根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)要求，主要對(duì)3t單鉤移動(dòng)電動(dòng)葫蘆的總體方案選擇和確定，然后對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求和目的，參考CD型電動(dòng)葫蘆對(duì)首先對(duì)3t單鉤移動(dòng)電動(dòng)葫蘆進(jìn)行工藝分析，選擇合理機(jī)構(gòu)及裝配方案，然后對(duì)減速器和電動(dòng)機(jī)進(jìn)行外形設(shè)計(jì)，鋼絲繩的選用及強(qiáng)度驗(yàn)算，卷筒的參數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算，再計(jì)算齒輪的傳動(dòng)比，確定各個(gè)齒輪的參數(shù)，進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算,選擇合理的軸承、鍵、軸套等各種零部件，畫(huà)出總體裝配圖。最后對(duì)輪胎式彈性聯(lián)軸器作了一些簡(jiǎn)明的闡述。
關(guān)鍵詞：電動(dòng)葫蘆，卷筒裝置，吊鉤
V
ABSTRACT
Electric hoist lifting equipment is one of the main models. It is mainly made up of reducer, running-device, roll device, hook device, coupling limit, cone-shaped rotor motors, and other components. This paper mainly studies hook 3 t-mobile electric hoist, It is widely used by machinery equipment company and terminals or other places. Based on the design requirements of the task, carry out a single hook 3 t mobile electric hoist the options and determine the overall plan, then the transmission system design. According to the first design requirements and objectives, reference CD-based electric hoist to 3 t-mobile electric hoist hook for process analysis, rational choice and the assembly program, and then the appearance reducer and motor design, the choice of wire rope and intensity of checking, the reel Parameters and checking, and then calculated the gear transmission ratio to determine the parameters of the various gear, strength calculation ,select a reasonable bearing, bond, bushings and other parts, then draw general assembly. Finally, the tire-flexible coupling made some simple exposition.
Keywords: electric hoist , roll device, hook
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 本次設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容 3
第2章 總體方案設(shè)計(jì) 5
2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 5
2.2 設(shè)計(jì)方案的選定 5
2.3 電動(dòng)機(jī)的選用 6
2.4 減速器的參數(shù)設(shè)計(jì) 6
第3章 卷筒設(shè)計(jì)及鋼絲繩的選用 7
3.1 卷筒的設(shè)計(jì) 7
3.1.1 卷筒的設(shè)計(jì)計(jì)算 7
3.1.1.1 卷筒的直徑 7
3.1.1.2 卷筒的長(zhǎng)度 7
3.1.1.3 卷筒的臂厚 8
3.1.2 鋼絲繩在卷筒上的固定方法和繞入角度 9
3.1.2.1 鋼絲繩在卷筒上的固定方法 9
3.1.2.2 鋼絲繩進(jìn)出繩槽的偏斜角度 9
3.2 鋼絲繩的結(jié)構(gòu)、分類(lèi)、選用及驗(yàn)算 11
3.2.1 鋼絲繩的結(jié)構(gòu) 11
3.2.2 鋼絲繩的分類(lèi) 12
3.2.3 鋼絲繩的選用和驗(yàn)算 12
第4章 其它零部件設(shè)計(jì) 14
4.1 電動(dòng)小車(chē)的設(shè)計(jì)計(jì)算 14
4.1.1 行走阻力的計(jì)算 14
4.1.1.1 摩擦阻力 14
4.1.1.2 風(fēng)阻力 15
4.1.1.3 慣性阻力 16
4.1.2 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算 17
4.1.3 起動(dòng)時(shí)間的計(jì)算 18
4.2 吊鉤的設(shè)計(jì) 19
4.2.1 吊鉤的種類(lèi)選擇和計(jì)算 19
4.2.2 鉤身螺紋的強(qiáng)度驗(yàn)算 22
4.2.3 吊鉤夾套 23
4.3 齒輪設(shè)計(jì) 23
4.3.1 選用齒輪類(lèi)型精度等級(jí)材料及齒數(shù) 23
4.3.2 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 23
4.3.3 按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算 25
4.3.4 幾何尺寸計(jì)算 26
4.3.5 驗(yàn)算 26
4.4 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 27
4.4.1 傳動(dòng)軸上的功率P,轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T 27
4.4.2 初步確定軸的最小直徑 27
4.4.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 27
4.4.3.1 軸的參數(shù)設(shè)計(jì) 27
4.4.3.2 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 27
4.4.3.3 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 28
4.5 支撐板的強(qiáng)度計(jì)算 29
4.6 彈性聯(lián)軸器 31
結(jié)論 32
參考文獻(xiàn) 33
致謝 34
附錄 35
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第1章 緒論
1.1 引言
3t單鉤移動(dòng)電動(dòng)葫蘆起重機(jī)屬于起重機(jī)械的一種，是一種作循環(huán)、間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)械。一個(gè)工作循環(huán)包括：取物裝置從取物地把物品提起，然后水平移動(dòng)到指定地點(diǎn)降下物品，接著進(jìn)行反向運(yùn)動(dòng)，使取物裝置返回原位，以便進(jìn)行下一次循環(huán)。通常，起重機(jī)械由起升機(jī)構(gòu)(使物品上下運(yùn)動(dòng))、運(yùn)行機(jī)構(gòu)(使起重機(jī)械移動(dòng))、變幅機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(使物品作水平移動(dòng))，再加上金屬機(jī)構(gòu)，動(dòng)力裝置，操縱控制及必要的輔助裝置組合而成。
在工程中所用的起重機(jī)械，根據(jù)其構(gòu)造和性能的不同，一般可分為輕小型起重設(shè)備、橋式類(lèi)型起重機(jī)械和臂架類(lèi)型起重機(jī)三大類(lèi)。輕小型起重設(shè)備如：千斤頂、葫蘆、卷?yè)P(yáng)機(jī)等。橋架類(lèi)型起重機(jī)械如梁式起重機(jī)、龍門(mén)起重機(jī)等。臂架類(lèi)型起重機(jī)如固定式回轉(zhuǎn)起重機(jī)、塔式起重機(jī)、汽車(chē)起重機(jī)、輪胎、履帶起重機(jī)等。
中國(guó)古代灌溉農(nóng)田用的桔就是臂架型起重機(jī)的雛形。14世紀(jì)，西歐出現(xiàn)了人力和畜力驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)臂架型起重機(jī)。19世紀(jì)前期，出現(xiàn)了橋式起重機(jī)；起重機(jī)的重要磨損件如軸、齒輪和吊具等開(kāi)始采用金屬材料制造，并開(kāi)始采用水力驅(qū)動(dòng)。19世紀(jì)后期，蒸汽驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)逐漸取代了水力驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)。20世紀(jì)20年代開(kāi)始，由于電氣工業(yè)和內(nèi)燃機(jī)工業(yè)迅速發(fā)展，以電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力裝置的各種起重機(jī)基本形成。
起重機(jī)主要包括起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和金屬結(jié)構(gòu)等。起升機(jī)構(gòu)是起重機(jī)的基本工作機(jī)構(gòu)，大多是由吊掛系統(tǒng)和絞車(chē)組成，也有通過(guò)液壓系統(tǒng)升降重物的。運(yùn)行機(jī)構(gòu)用以縱向水平運(yùn)移重物或調(diào)整起重機(jī)的工作位置，一般是由電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器和車(chē)輪組成。變幅機(jī)構(gòu)只配備在臂架型起重機(jī)上，臂架仰起時(shí)幅度減小，俯下時(shí)幅度增大，分平衡變幅和非平衡變幅兩種?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)用以使臂架回轉(zhuǎn)，是由驅(qū)動(dòng)裝置和回轉(zhuǎn)支承裝置組成。金屬結(jié)構(gòu)是起重機(jī)的骨架，主要承載件如橋架、臂架和門(mén)架可為箱形結(jié)構(gòu)或桁架結(jié)構(gòu)，也可為腹板結(jié)構(gòu)，有的可用型鋼作為支承梁。
橋架型起重機(jī)可在長(zhǎng)方形場(chǎng)地及其上空作業(yè)，多用于車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)、露天堆場(chǎng)等處的物品裝卸，可分為梁式起重機(jī)、橋式起重機(jī)、龍門(mén)起重機(jī)、纜索起重機(jī)、運(yùn)載橋等。
梁式起重機(jī)：梁式起重機(jī)主要包括單梁橋式起重機(jī)和雙梁橋式起重機(jī)，單梁橋式起重機(jī)橋架的主梁多采用工字型鋼或鋼型與鋼板的組合截面。起重小車(chē)常為手拉葫蘆、電動(dòng)葫蘆或用葫蘆作為起升機(jī)構(gòu)部件裝配而成。?按橋架支承式和懸掛式兩種。前者橋架沿車(chē)梁上的起重機(jī)軌道運(yùn)行；后者的橋架沿懸掛在廠房屋架下的起重機(jī)軌道運(yùn)行。單梁橋式起重機(jī)分手動(dòng)、電動(dòng)兩種。手動(dòng)單梁橋式起重機(jī)各機(jī)構(gòu)的工作速度較低，起重量也較小，但自身質(zhì)量小，便于組織生產(chǎn)，成本低，時(shí)候用于無(wú)電源后搬運(yùn)量不大，對(duì)速度與生產(chǎn)率要求不高的場(chǎng)合。手動(dòng)單梁橋式起重機(jī)采用手動(dòng)單軌小車(chē)作為運(yùn)行小車(chē)，用手拉葫蘆作為起升機(jī)構(gòu)，橋架由主梁和端梁組成。主梁一般采用單根工字鋼，端梁則用型鋼或壓彎成型的鋼板焊成。電動(dòng)單梁橋式起重機(jī)工作速度、生產(chǎn)率較手動(dòng)的高，起重量也較大。電動(dòng)單梁橋式起重機(jī)由橋架、大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)、電動(dòng)葫蘆及電氣設(shè)備等部分組成。
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(chē)。橋式起重機(jī)的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運(yùn)行，起重小車(chē)沿鋪設(shè)在橋架上的軌道橫向運(yùn)行，構(gòu)成一矩形的工作范圍，就可以充分利用橋架下面的空間吊運(yùn)物料，不受地面設(shè)備的阻礙。橋式起重機(jī)廣泛地應(yīng)用在室內(nèi)外倉(cāng)庫(kù)、廠房、碼頭和露天貯料場(chǎng)等處。橋式起重機(jī)可分為普通橋式起重機(jī)、簡(jiǎn)易梁橋式起重機(jī)和冶金專(zhuān)用橋式起重機(jī)三種。普通橋式起重機(jī)一般由起重小車(chē)、橋架運(yùn)行機(jī)構(gòu)、橋架金屬結(jié)構(gòu)組成。起重小車(chē)又由起升機(jī)構(gòu)、小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車(chē)架三部分組成。起升機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、卷筒和滑輪組。電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器，帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。小車(chē)架是支托和安裝起升機(jī)構(gòu)和小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)等部件的機(jī)架，通常為焊接結(jié)構(gòu)。起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)為集中驅(qū)動(dòng)，即用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)長(zhǎng)傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)兩邊的主動(dòng)車(chē)輪；另一類(lèi)為分別驅(qū)動(dòng)、即兩邊的主動(dòng)車(chē)輪各用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。中、小型橋式起重機(jī)較多采用制動(dòng)器、減速器和電動(dòng)機(jī)組合成一體的“三合一”驅(qū)動(dòng)方式，大起重量的普通橋式起重機(jī)為便于安裝和調(diào)整，驅(qū)動(dòng)裝置常采用萬(wàn)向聯(lián)軸器。起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)一般只用四個(gè)主動(dòng)和從動(dòng)車(chē)輪，如果起重量很大，常用增加車(chē)輪的辦法來(lái)降低輪壓。當(dāng)車(chē)輪超過(guò)四個(gè)時(shí)，必須采用鉸接均衡車(chē)架裝置，使起重機(jī)的載荷均勻地分布在各車(chē)輪上。橋架的金屬結(jié)構(gòu)由主梁和端梁組成，分為單主梁橋架和雙梁橋架兩類(lèi)。單主梁橋架由單根主梁和位于跨度兩邊的端梁組成，雙梁橋架由兩根主梁和端梁組成。主梁與端梁剛性連接，端梁兩端裝有車(chē)輪，用以支承橋架在高架上運(yùn)行。主梁上焊有軌道，供起重小車(chē)運(yùn)行。橋架主梁的結(jié)構(gòu)類(lèi)型較多比較典型的有箱形結(jié)構(gòu)、四桁架結(jié)構(gòu)和空腹桁架結(jié)構(gòu)。箱形結(jié)構(gòu)又可分為正軌箱形雙梁、偏軌箱形雙梁、偏軌箱形單主梁等幾種。正軌箱形雙梁是廣泛采用的一種基本形式，主梁由上、下翼緣板和兩側(cè)的垂直腹板組成，小車(chē)鋼軌布置在上翼緣板的中心線上，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，適于成批生產(chǎn)，但自重較大。偏軌箱形雙梁和偏軌箱形單主梁的截面都是由上、下翼緣板和不等厚的主副腹板組成，小車(chē)鋼軌布置在主腹板上方，箱體內(nèi)的短加勁板可以省去，其中偏軌箱形單主梁是由一根寬翼緣箱形主梁代替兩根主梁，自重較小，但制造較復(fù)雜。四桁架式結(jié)構(gòu)由四片平面桁架組合成封閉型空間結(jié)構(gòu)，在上水平桁架表面一般鋪有走臺(tái)板，自重輕，剛度大，但與其他結(jié)構(gòu)相比，外形尺寸大，制造較復(fù)雜，疲勞強(qiáng)度較低，已較少生產(chǎn)。空腹桁架結(jié)構(gòu)類(lèi)似偏軌箱形主梁，由四片鋼板組成一封閉結(jié)構(gòu)，除主腹板為實(shí)腹工字形梁外，其余三片鋼板上按照設(shè)計(jì)要求切割成許多窗口，形成一個(gè)無(wú)斜桿的空腹桁架，在上、下水平桁架表面鋪有走臺(tái)板，起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及電氣設(shè)備裝在橋架內(nèi)部，自重較輕，整體剛度大，這在中國(guó)是較為廣泛采用的一種型式。
簡(jiǎn)易梁橋式起重機(jī)又稱梁式起重機(jī)，其結(jié)構(gòu)組成與普通橋式起重機(jī)類(lèi)似，起重量、跨度和工作速度均較小。橋架主梁是由工字鋼或其他型鋼和板鋼組成的簡(jiǎn)單截面梁，用手拉葫蘆或電動(dòng)葫蘆配上簡(jiǎn)易小車(chē)作為起重小車(chē)，小車(chē)一般在工字梁的下翼緣上運(yùn)行。橋架可以沿高架上的軌道運(yùn)行，也可沿懸吊在高架下面的軌道運(yùn)行，這種起重機(jī)稱為懸掛梁式起重機(jī)。
冶金專(zhuān)用橋式起重機(jī)在鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中可參與特定的工藝操作，其基本結(jié)構(gòu)與普通橋式起重機(jī)相似，但在起重小車(chē)上還裝有特殊的工作機(jī)構(gòu)或裝置。這種起重機(jī)的工作特點(diǎn)是使用頻繁、條件惡劣，工作級(jí)別較高，主要有五種類(lèi)型。鑄造起重機(jī)：供吊運(yùn)鐵水注入混鐵爐、煉鋼爐和吊運(yùn)鋼水注入連續(xù)鑄錠設(shè)備或鋼錠模等用，主小車(chē)吊運(yùn)盛桶，副小車(chē)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)盛桶等輔助工作；夾鉗起重機(jī)：利用夾鉗將高溫鋼錠垂直地吊運(yùn)到深坑均熱爐中，或把它取出放到運(yùn)錠車(chē)上；脫錠起重機(jī)：用以把鋼錠從鋼錠模中強(qiáng)制脫出，小車(chē)上有專(zhuān)門(mén)的脫錠裝置，脫錠方式根據(jù)錠模的形狀而定有的脫錠起重機(jī)用項(xiàng)桿壓住鋼錠，用大鉗提起錠模；有的用大鉗壓住錠模，用小鉗提起鋼錠；加料起重機(jī)：用以將爐料加到平爐中，主小車(chē)的立柱下端裝有挑桿，用以挑動(dòng)料箱并將它送入爐內(nèi)，主柱可繞垂直軸回轉(zhuǎn)，挑桿可上下擺動(dòng)和回轉(zhuǎn)，副小車(chē)用于修爐等輔助作業(yè)；鍛造起重機(jī)：用以與水壓機(jī)配合鍛造大型工件，主小車(chē)吊鉤上懸掛特殊翻料器，用以支持和翻轉(zhuǎn)工件，副小車(chē)用來(lái)抬起工件。
以上是起重機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r，電動(dòng)葫蘆是起重機(jī)的典型代表，與經(jīng)典普通的起重機(jī)械有自己的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，因此，電動(dòng)葫蘆在工程中得到了廣泛地應(yīng)用。電動(dòng)葫蘆可以單獨(dú)使用，也可以和其它的機(jī)械結(jié)合使用。
1.2本次設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容
本次設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容是參考CD型電動(dòng)葫蘆設(shè)計(jì)一3t單鉤移動(dòng)鋼絲繩電動(dòng)葫蘆，要求能夠在垂直高度上9米范圍內(nèi)提升或下降，在提升或下降過(guò)程中能夠隨時(shí)的準(zhǔn)確定位，保證被提升物件及人員安全。電動(dòng)葫蘆主要由小車(chē)裝配、卷筒裝配和吊鉤裝配組成，對(duì)它們進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)算要求電動(dòng)葫蘆的整體框架小巧緊湊，能靈活的在工字梁上運(yùn)動(dòng)，并且又要盡量減少整體的重量。
第二章 總體方案設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
設(shè)計(jì)一3t單夠移動(dòng)電動(dòng)葫蘆，技術(shù)要求如下：
起重量 3t
起升高度 9m
起升速度 8m/min
運(yùn)行速度 20m/min
工作級(jí)別 M4-M5
2.2工藝分析及方案的選定
電動(dòng)葫蘆有各種不同型號(hào)，本次設(shè)計(jì)是根據(jù)已有的CD型電動(dòng)葫蘆來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。
3t單鉤移動(dòng)電動(dòng)葫蘆總體布局如圖2.1所示，電動(dòng)小車(chē)在工字梁上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行用電動(dòng)機(jī)獨(dú)立控制小車(chē)的起停.卷筒裝配是通過(guò)外殼連到小車(chē)上的,而吊鉤則是通過(guò)鋼絲繩把起重的載荷傳遞到卷筒上的.
圖2.1電動(dòng)葫蘆布局圖
CD型電動(dòng)葫蘆所用錐形電動(dòng)機(jī)是集動(dòng)力和制動(dòng)的鼠籠式電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)裝置漸開(kāi)線直齒定軸外嚙合同軸線三級(jí)傳動(dòng)減速器，取物纏繞裝置在安全保護(hù)方面比KV型電動(dòng)葫蘆有所改進(jìn)和提高，已具有釣鉤護(hù)鉤等安全裝置。錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)與減速器分別通過(guò)螺栓與卷筒外殼相連構(gòu)成一個(gè)整體，電器控制箱安裝在電動(dòng)葫蘆的側(cè)面運(yùn)行小車(chē)墻板上。CD型電動(dòng)葫蘆是通過(guò)螺桿與卷筒外殼上的吊板懸掛在運(yùn)行小車(chē)上或是通過(guò)地腳螺栓固定架設(shè)在電動(dòng)小車(chē)上。
3t電動(dòng)葫蘆的作用是起重3t以下的重物的機(jī)構(gòu)。動(dòng)力由兩個(gè)電動(dòng)機(jī)提供，因此可以把電動(dòng)葫蘆分為兩動(dòng)力部分，一是電動(dòng)小車(chē)，另一是滾筒起重部分。參考CD型電動(dòng)葫蘆，本設(shè)計(jì)的電動(dòng)小車(chē)是靠電動(dòng)機(jī)通過(guò)把扭矩通過(guò)連軸器傳遞給減速器，再帶動(dòng)行走輪，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)葫蘆的水平移動(dòng)；滾筒起重部分是主電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶輪帶動(dòng)減速器，從而讓滾筒以一定的速度來(lái)提升吊鉤，實(shí)現(xiàn)垂直方向的運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)方案如圖2.2和圖2.3所示。其中卷筒部分的具體結(jié)構(gòu)如圖2.4所示，電動(dòng)機(jī)把轉(zhuǎn)矩通過(guò)彈性聯(lián)軸器傳給減速器，再傳給一對(duì)內(nèi)嚙合齒輪，內(nèi)齒輪通過(guò)螺栓連接到卷筒上，并且用定位銷(xiāo)保證裝配精度。卷筒所受的載荷是通過(guò)軸承作用到左右支撐板上，支撐板和外殼、支撐板和電動(dòng)機(jī)及減速器的連接也用銷(xiāo)和螺栓連接來(lái)保證定位精度。
1—運(yùn)行用電動(dòng)機(jī) 2—連軸器 3—減速器 4—行走輪
圖2.2 電動(dòng)小車(chē)工作原理圖
1—起重用電動(dòng)機(jī) 2—輪胎式彈性連軸器 3—減速器 4—滾筒 5—吊鉤
圖2.3 卷筒工作原理圖
2.3電動(dòng)機(jī)的選用
電動(dòng)葫蘆的額定起重量是3t，起升速度是8m/min，因此粗略計(jì)算起重用電動(dòng)機(jī)的
功率為，因此選用額定功率最大為4.5Kw的電動(dòng)機(jī)；另
外一方面，起重時(shí)的起升速度是有變化的，要求能慢速啟動(dòng)，正常運(yùn)行時(shí)的速度是8m/min，因此要求電動(dòng)機(jī)的功率也是變化的，參考其它同類(lèi)機(jī)械，小功率可定為0.4kW。電動(dòng)機(jī)的功率為0.4/4.5Kw，查手冊(cè)可以選擇BZDY12-6型電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)葫蘆所用的電動(dòng)機(jī)有動(dòng)力源和制動(dòng)的雙重作用，即采用錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)。所用電動(dòng)機(jī)要求伸出一根長(zhǎng)軸，用以和中間的聯(lián)軸器相連。
運(yùn)行用電動(dòng)機(jī)主要是克服行走輪和軌道之間的摩擦力運(yùn)行，風(fēng)阻力和變形阻力在初步估算的時(shí)候忽略不計(jì)，行走輪上的載荷就等于額定載荷，即F=30000N，行走輪與
軌道間的滾動(dòng)摩擦因數(shù)，行走速率為20m/min，
,查手冊(cè)可以得到，運(yùn)行用電動(dòng)機(jī)可選用功率為0.4kw,轉(zhuǎn)速為1380r/min,型號(hào)為BZDY12-4的錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)。
2.4減速器的參數(shù)設(shè)計(jì)
由于電動(dòng)葫蘆是個(gè)小巧緊湊的機(jī)械，要求減速器有小的中心距和較大的傳動(dòng)比，因此要自己設(shè)計(jì)減速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過(guò)后面的計(jì)算可知要使中心距為70mm,傳動(dòng)比為36，但本次設(shè)計(jì)不對(duì)減速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。要求輸入軸是長(zhǎng)軸，輸出軸是一能連一齒輪的短軸。
第三章 卷筒設(shè)計(jì)及鋼絲繩的選用
3.1卷筒的設(shè)計(jì)
卷筒用以收放鋼絲繩，把原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力傳遞給鋼絲繩，并將原動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)。
3.1.1卷筒的設(shè)計(jì)計(jì)算
卷筒的外形有兩種，分別是圓柱形和圓錐形，起重機(jī)械中主要采用圓柱形卷筒。鋼絲繩在卷筒上的卷繞層數(shù)可分為單層卷繞和多層卷繞，本次設(shè)計(jì)的3噸電動(dòng)葫蘆采用單層卷繞。因此，在卷筒的表面切有螺旋形繩槽，繩槽節(jié)距比鋼絲繩直徑稍大，繩槽半徑也比鋼絲繩的半徑稍大，這樣既增加了鋼絲繩與卷筒的接觸面積，又可以防止相鄰鋼絲間相互摩擦，從而提高了鋼絲繩的壽命。
3.1.1.1卷筒的直徑
卷筒的名義直徑D（對(duì)有槽卷筒取槽底直徑）可按下式計(jì)算
mm
式中
d——鋼絲繩直徑（mm）；
e——系數(shù)，查[4]表5-3得e=15。
因此，可取D=260mm.
3.1.1.2卷筒的長(zhǎng)度
卷筒的長(zhǎng)度l
式中
——卷筒上車(chē)螺旋繩槽部分長(zhǎng)度（mm）；
——固定鋼絲繩端所需長(zhǎng)度40mm；
——卷筒兩端多余部分長(zhǎng)度5mm，視工藝和結(jié)構(gòu)需要而定。
取決于起升高度、滑輪組倍率、卷筒計(jì)算直徑和繩槽節(jié)距。按下式確定
（mm）
式中
H——起重機(jī)最大起升高度，H=9000mm；
a——滑輪的倍率，去a=2；
——附加安全圈數(shù)，一般取1.5到3圈，取2；
t——繩槽節(jié)距，t=17.2mm；
——卷筒的計(jì)算直徑，即mm。
故卷筒總長(zhǎng)度為
3.1.1.3卷筒壁厚
一般先按先按經(jīng)驗(yàn)公式初步確定，然后進(jìn)行強(qiáng)度校核。
式中 d——鋼絲繩直徑17mm。
可取
卷筒在鋼絲繩最大拉力150KN作用下，產(chǎn)生彎曲、扭轉(zhuǎn)和壓縮應(yīng)力。當(dāng)卷筒長(zhǎng)度小于3倍直徑時(shí)，，彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力一般不超過(guò)壓縮應(yīng)力的10-15%，因此可以略去不計(jì)，一般只按壓縮應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核。為計(jì)算卷筒徑截面上的壓應(yīng)力，在壁厚為的卷筒上取寬度為繩槽節(jié)距t的圓環(huán)，并將其切開(kāi)。由于比D小得多，可以認(rèn)為圓環(huán)截面上的壓應(yīng)力是均勻分布的。又平衡條件可得：
則卷筒壁上的壓應(yīng)力為：
式中
——鋼絲繩的最大拉力，1500kg;
t——繩槽節(jié)距，17.2mm;
——卷筒壁厚，17mm;
——卷筒材料的許用壓應(yīng)力，鋼的許用壓應(yīng)力,可取
因此，卷筒的強(qiáng)度合格。
3.1.2鋼絲繩在卷筒上的固定的方法和繞入角度
3.1.2.1鋼絲繩在卷筒上的固定方法
鋼絲繩在卷筒上的固定應(yīng)保證工作安全可靠，便于檢查和更換鋼絲繩，并且在固定處不應(yīng)使鋼絲過(guò)分彎折。
常用的固定方法有以下幾種：
鋼絲繩繞在楔形塊上打入卷筒特制的楔孔內(nèi)固定。楔形塊的斜度一般為1：4到1：5，以滿足自鎖條件。
鋼絲繩端用螺釘壓板固定在卷筒外表面。壓板上刻有梯形的或圓形的槽。對(duì)于各最大工作拉力下相應(yīng)的鋼絲繩直徑所采用的螺釘和壓板，已有標(biāo)準(zhǔn)，可查閱相關(guān)手冊(cè)。
鋼絲繩引入卷筒內(nèi)特制的槽內(nèi)用螺釘和壓板固定。
3..1.2.2鋼絲繩進(jìn)出繩槽的偏斜角度
鋼絲繩在卷筒上繞進(jìn)或繞出時(shí)，總是沿卷筒作軸向移動(dòng)，因而鋼絲繩的中心行相對(duì)卷筒繩槽中心線（或相對(duì)于導(dǎo)向滑輪軸中心線）產(chǎn)生了偏斜角度。如果偏斜角度過(guò)大，對(duì)于滑輪和卷筒繩槽，鋼絲繩會(huì)瞥能夠其槽口，引起鋼絲繩擦傷及槽口損壞甚至脫槽。對(duì)于光面卷筒則使鋼絲繩不能均勻排列而產(chǎn)生亂繩現(xiàn)象。因此對(duì)于偏斜角度應(yīng)加以限制。根據(jù)鋼絲繩與繩槽之間的幾何關(guān)系，可以得到對(duì)答允許偏斜角度的公式。
鋼絲繩進(jìn)出滑輪時(shí)的容許偏角：
式中
——繩槽側(cè)邊的傾斜角, ；
——卷筒工作直徑，，
S——滑輪槽深,S=50mm，
d——鋼絲繩直徑，
K——系數(shù)，
根據(jù)一般的滑輪槽形尺寸計(jì)算結(jié)果，最大容許偏角，因此符合要求。
鋼絲繩進(jìn)出卷筒時(shí)的允許偏角，鋼絲繩在卷筒上的偏斜有兩種不同情況：一種是向相鄰的空槽方向偏斜，鋼絲繩只受槽本身限制；另一種是向有繩圈的鄰槽方向偏斜，鋼絲繩還受相鄰鋼絲繩圈的限制。根據(jù)不同的幾何關(guān)系，也可以得出最大容許偏角的公式。計(jì)算結(jié)果可以用圖表的方式表示（圖3.1，3.2，3.3）。從中可查出鋼絲繩向空槽方向偏斜時(shí)的最大容許偏角；鋼絲繩向鄰槽繩圈方向偏斜時(shí)則分兩種情況：當(dāng)時(shí)，，容許偏角，這種情況反映在圖3.1中；當(dāng)時(shí)，，容許偏角，這種情況反映在圖3.2中。
圖3.1 的圖解法
圖3.7 的圖解法
圖3.3 的圖解法
對(duì)卷繞系統(tǒng)進(jìn)行布置時(shí)，應(yīng)根據(jù)上述偏斜情況考慮鋼絲繩進(jìn)出卷筒、動(dòng)滑輪、導(dǎo)向滑輪的時(shí)的偏角應(yīng)不超過(guò)最大容許值。
導(dǎo)向滑輪與卷筒間的相對(duì)位置，應(yīng)以不對(duì)稱布置為合理，即滑輪稍偏于卷筒上被繞滿鋼絲繩的一端（鋼絲繩被卷繞是向鄰槽鋼絲繩圈方向偏斜的一端）。并使
當(dāng)與都小于滑輪的最大容許偏角時(shí)，可以得到在滿足偏斜角要求情況下，卷筒與滑輪間的最小距離S。
在實(shí)用中為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，是在理論分析的基礎(chǔ)上根據(jù)不同情況對(duì)偏斜角加以不同限制。如日本有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：對(duì)有槽卷筒，鋼絲繩繞到卷筒槽上的方向和繩槽方向的夾角必須小于；對(duì)光面卷筒，鋼絲繩卷繞時(shí)，其最大偏角必須小于。英國(guó)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：鋼絲繩在卷筒兩側(cè)的繞出斜度，應(yīng)不超過(guò)1：12；鋼絲繩和垂直于滑輪軸的平面之間的斜度，應(yīng)不超過(guò)1：12。我國(guó)目前一般采用或。
3.2鋼絲繩的結(jié)構(gòu)、分類(lèi)、選用及驗(yàn)算
3.2.1鋼絲繩的結(jié)構(gòu)
鋼絲用優(yōu)質(zhì)碳鋼制成，經(jīng)多次冷拔和熱處理后可達(dá)到很高的強(qiáng)度。潮濕或露天環(huán)境等工作場(chǎng)所可采用鍍鋅鋼絲擰成的鋼絲繩，以增強(qiáng)防銹性能。
鋼絲繩在各工業(yè)國(guó)家中都是標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，可按用途需要選擇其直徑、繩股數(shù)、每股鋼絲數(shù)、抗拉強(qiáng)度和足夠的安全系數(shù)，它的規(guī)格型號(hào)可在有關(guān)手冊(cè)中查得。鋼絲繩除外層鋼絲的磨損外，主要因繞過(guò)滑輪和卷筒時(shí)反復(fù)彎曲引起金屬疲勞而逐漸折斷，因此滑輪或卷筒與鋼絲繩直徑的比值是決定鋼絲繩壽命的重要因素。比值大，鋼絲彎曲應(yīng)力小，壽命長(zhǎng)，但機(jī)構(gòu)龐大。必須根據(jù)使用場(chǎng)合確定適宜的比值。鋼絲繩表面層的磨損、腐蝕程度或每個(gè)擰距內(nèi)斷絲數(shù)超過(guò)規(guī)定值時(shí)應(yīng)予報(bào)廢。鋼絲繩主要用在吊運(yùn),拉運(yùn)等需要高強(qiáng)度線繩的運(yùn)輸中。
用多根或多股細(xì)鋼絲擰成的撓性繩索，鋼絲繩是由多層鋼絲捻成股，再以繩芯為中心，由一定數(shù)量股捻繞成螺旋狀的繩。在物料搬運(yùn)機(jī)械中，供提升、牽引、拉緊和承載之用。鋼絲繩的強(qiáng)度高、自重輕、工作平穩(wěn)、不易驟然整根折斷，工作可靠。
鋼絲繩的構(gòu)造主要體現(xiàn)在鋼絲繩的截面，除了圓股外，還有三角股、橢圓股和扁股等異型股。其它三種與圓股的相比，它們有較高的強(qiáng)度，與卷筒或滑輪繩槽的接觸性能好，使用壽命長(zhǎng)，但制造較復(fù)雜。
鋼絲繩起到承受載荷的作用，其性能主要由鋼絲決定。鋼絲是碳素鋼或合金鋼通過(guò)冷拉或冷軋而成的圓形（或異形）絲材，具有很高的強(qiáng)度和韌性，并根據(jù)使用環(huán)境條件不同對(duì)鋼絲進(jìn)行表面處理。
繩芯是用來(lái)增加鋼絲繩彈性和韌性、潤(rùn)滑銅絲、減輕摩擦，提高使用壽命的。常用繩芯有機(jī)纖維（如麻、棉）、合成纖維、石棉芯（高溫條件）或軟金屬等材料。
3.2.2鋼絲繩的分類(lèi)
鋼絲繩按擰繞的層次可分為單繞繩、雙繞繩和三繞繩。單繞繩：由若干細(xì)鋼絲圍繞一根金屬芯擰制而成，撓性差，反復(fù)彎曲時(shí)易磨損折斷，主要用作不運(yùn)動(dòng)的拉緊索。雙繞繩：由鋼絲擰成股后再由股圍繞繩芯擰成繩。常用的繩芯為麻芯，高溫作業(yè)宜用石棉芯或軟鋼絲擰成的金屬芯。制繩前繩芯浸涂潤(rùn)滑油，可減少鋼絲間互相摩擦所引起的損傷。雙繞繩撓性較好，制造簡(jiǎn)便，應(yīng)用最廣。三繞繩：以雙繞繩作股再圍繞雙繞繩芯擰成繩，撓性好；但制造較復(fù)雜，且鋼絲太細(xì)，容易磨損，故很少應(yīng)用。鋼絲繩的繞制方向有順繞和交繞兩種。鋼絲擰成股的繞向與股擰成繩的繞向相同者稱順繞。順繞鋼絲繩的鋼絲間接觸較好，撓性也較好，使用壽命長(zhǎng)，但有扭轉(zhuǎn)松散的趨向，不宜用作自由端懸吊重物的提升繩，可作為有剛性導(dǎo)軌對(duì)重物導(dǎo)行時(shí)的提升繩或牽引繩。鋼絲擰成股的繞向與股擰成繩的繞向相反者稱交繞。交繞的鋼絲繩不易扭轉(zhuǎn)松散，在起重作業(yè)中廣泛使用。
鋼絲繩也可按股中每層鋼絲之間的接觸狀態(tài)分為點(diǎn)接觸、線接觸或面接觸。點(diǎn)接觸的鋼絲繩:股中鋼絲直徑均相同。為使鋼絲受力均勻，每層鋼絲擰繞后的螺旋角大致相等，但擰距不等，所以內(nèi)外層鋼絲相互交叉，呈點(diǎn)接觸狀態(tài)。線接觸的鋼絲繩：股中各層鋼絲的擰距相等，內(nèi)外層鋼絲互相接觸在一條螺旋線上，呈線接觸狀態(tài)。線接觸鋼絲繩的性能比點(diǎn)接觸的有很大改善，所以使用廣泛。密封式鋼絲繩：面接觸繩股的一種，外層用乙形鋼絲制成，表面光滑，耐磨性好，與相同直徑的其他類(lèi)型鋼絲繩相比，抗拉強(qiáng)度較大，并能承受橫向壓力，但撓性差、工藝較復(fù)雜、制造成本高，常用作承載索，如纜索起重機(jī)和架空索道上的纜索。
3.2.3鋼絲繩的選用及驗(yàn)算
電動(dòng)葫蘆的起重量是3t,即為30KN。查[3]表1-8可知，可選用的鋼絲繩類(lèi)型為型，再查[3]表1-22可得可選用直徑為17mm的鋼絲繩，因此選用GB/T 1102-74型鋼絲繩。
鋼絲繩受力情況復(fù)雜多變，內(nèi)部應(yīng)力狀況也是比較復(fù)雜的。為簡(jiǎn)化計(jì)算，一般采用靜力計(jì)算法。即鋼絲繩中的最大靜拉力應(yīng)滿足下式要求：
式中
——額定載荷工作時(shí)鋼絲繩受到的最大靜拉力，考慮滑輪的效率，我們就可得到
——鋼絲繩的破斷拉力，查[3]表1-13得296KN。
n——安全系數(shù)，可查[3]表5-3得，n=1.
，很明顯，鋼絲繩的強(qiáng)度足夠。
第四章 其它零部件設(shè)計(jì)
4.1電動(dòng)小車(chē)的設(shè)計(jì)
電動(dòng)小車(chē)是行走在工字梁上的，行走輪的輪壓不能太大，否則會(huì)破壞軌道。本次設(shè)計(jì)的3t電動(dòng)葫蘆是輕型起重機(jī)，輪壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工字梁的許用應(yīng)力。行走輪按其有無(wú)輪緣可分為雙輪緣、單輪緣和無(wú)輪緣式三種。在本次設(shè)計(jì)采用單輪緣行走輪。
4.1.1行走阻力計(jì)算
在露天條件下工作的起重機(jī)，沿軌道行走時(shí)，存在以下幾種阻力：摩擦阻力、風(fēng)阻力和慣性阻力。電動(dòng)葫蘆一般都在室內(nèi)工作，因此只有在特殊情況下才要算風(fēng)阻力，一般清楚下不考慮。
4.1.1.1摩擦阻力
行走輪沿直線軌道行駛時(shí)，與軌道之間和和軸承存在著摩擦阻力；軸的臺(tái)肩和輪轂之間、輪緣和軌道之間有滑動(dòng)摩擦阻力。為了簡(jiǎn)化討論，假定起重機(jī)的全部載荷都作用在一個(gè)輪子上。當(dāng)行走輪沿著軌道滾動(dòng)時(shí)，起受力情況如圖3.10所示，沿鉛直方向有載荷Q+G及支反力N。當(dāng)行走輪在驅(qū)動(dòng)力矩M的作用下，開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)。由于行走輪、軌道的的變形，支反力N將偏離載荷Q+G的作用線一個(gè)距離f。
圖3.10 摩擦阻力的計(jì)算圖
由行走輪的平衡條件得：
為了考慮其它附加阻力，將上式乘以系數(shù)得：
式中
M——驅(qū)動(dòng)力矩
——軸頸摩擦阻力矩
——又由變形引起的滾動(dòng)阻力矩
Q——額定起重量30000N
G——起重機(jī)自重4340N（包括吊鉤重量）
——軸頸及軸承摩擦系數(shù)，查[3]表10-4得
f——行走輪滾動(dòng)阻力系數(shù)，查[3]表10-3得
——附加阻力系數(shù)，查[3]表10-5得
D——行走輪直徑134mm
4.1.1.2風(fēng)阻力
在露天條件下工作的起重機(jī)迎風(fēng)行駛時(shí)，將有風(fēng)阻力，其中包括起重機(jī)和重物的風(fēng)阻力。
式中
——工作狀態(tài)下的基本風(fēng)壓
——起重機(jī)有效迎風(fēng)面積
——重物的迎風(fēng)面積
3t電動(dòng)葫蘆的工作環(huán)境一般是在室內(nèi)，多數(shù)情況下不要考慮風(fēng)阻力。
4.1.1.3慣性阻力
起重機(jī)的行走機(jī)構(gòu)在起動(dòng)時(shí)要克服起重機(jī)自重、重物重量和傳動(dòng)件具的慣性阻力。
式中
——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
——行走輪轉(zhuǎn)速
——電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪矩，本次設(shè)計(jì)不設(shè)計(jì)飛輪，因此取0
——起動(dòng)時(shí)間12s
D——行走輪直徑0.134m
i——總傳動(dòng)比，
起重機(jī)滿載起動(dòng)時(shí)，總行走阻力為：
起重機(jī)穩(wěn)定行走時(shí)的靜阻力：
起重機(jī)起動(dòng)時(shí)，行走輪軸上的最大阻力矩為：
轉(zhuǎn)換到電動(dòng)機(jī)軸上的最大阻力矩為：
式中 ——電動(dòng)機(jī)軸到行走輪軸間的傳動(dòng)總效率
起重機(jī)穩(wěn)定行走時(shí)，行走輪軸上的靜阻力矩為：
轉(zhuǎn)換到電動(dòng)機(jī)軸上的靜阻力矩為：
式中 ——電動(dòng)機(jī)軸到行走輪軸間的傳動(dòng)總效率0.95
4.1.2電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算
3t單鉤移動(dòng)電動(dòng)葫蘆電動(dòng)小車(chē)的功率，是根據(jù)滿載穩(wěn)定行走時(shí)的靜阻力進(jìn)行計(jì)算：
式中
——行走靜阻力256N
V——起重機(jī)行走速度20m/min
——總傳動(dòng)效率0.95
Z——驅(qū)動(dòng)電機(jī)數(shù)1
從而得到，前面所選的電動(dòng)機(jī)功率0.4KW是合理的。
4.1.3起動(dòng)時(shí)間計(jì)算
電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)間，是根據(jù)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的平均起動(dòng)力矩減去電動(dòng)機(jī)軸上的靜阻力矩后，將其剩余力矩來(lái)克服起重機(jī)起重過(guò)程中的慣性阻力矩來(lái)計(jì)算的。所以起動(dòng)時(shí)間可由下式確定：
式中
——許用起動(dòng)時(shí)間
——電動(dòng)機(jī)軸上的靜阻力矩
——電動(dòng)機(jī)的平均動(dòng)力矩
Z——驅(qū)動(dòng)電機(jī)數(shù)
對(duì)與JZR型電動(dòng)機(jī)；對(duì)于JZ型電動(dòng)機(jī)
式中
——電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩
——電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩
——電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)
因此有
因此設(shè)計(jì)合理
4.2吊鉤的設(shè)計(jì)
4.2.1吊鉤的種類(lèi)、選擇和計(jì)算
吊鉤按形狀分為單鉤和雙鉤；按制造方法分為鍛造吊鉤和疊片式吊鉤。單鉤制造簡(jiǎn)單、使用方便，但受力情況不好，大多用在起重量為80噸以下的工作場(chǎng)合；起重量大時(shí)常采用受力對(duì)稱的雙鉤。疊片式吊鉤由數(shù)片切割成形的鋼板鉚接而成，個(gè)別板材出現(xiàn)裂紋時(shí)整個(gè)吊鉤不會(huì)破壞，安全性較好，但自重較大，大多用在大起重量或吊運(yùn)鋼水盛桶的起重機(jī)上。吊鉤在作業(yè)過(guò)程中常受沖擊，須采用韌性好的優(yōu)質(zhì)碳素鋼制造。吊鉤所用的材料其性能不能低于20號(hào)鋼的機(jī)械性能。如果采用強(qiáng)度較高的合金鋼制造時(shí)，其延伸率不得低于20%。
吊鉤按制造方法可以分為鍛造吊鉤和片式鉚接吊鉤；按其結(jié)構(gòu)型式可以分為單鉤和雙鉤、長(zhǎng)鉤和短鉤等。
吊鉤鉤身的截面形狀有圓形、方形、梯形或T字形。從受力情況分析，以T字形截面最為合理，但鍛造工藝較復(fù)雜。梯形截面受力較為合理，鍛造容易。因此，本次設(shè)計(jì)中采用梯形截面20號(hào)鋼的吊鉤。
工程起重機(jī)中常用T字形或梯形截面的鍛造單鉤。通用吊鉤已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)可按額定起重量從手冊(cè)中選取。對(duì)于輪胎式起重機(jī)，希望吊鉤重量盡可能小一些，故選用時(shí)可低一級(jí)的吊鉤。當(dāng)采用用非標(biāo)準(zhǔn)吊鉤或需對(duì)所選吊鉤進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，可按下述方法進(jìn)行。
如圖4.1所示，吊鉤在載荷Q的作用下，鉤身1-2、3-4截面及鉤柱有螺紋截面為危險(xiǎn)截面。吊鉤載荷Q即為額定起重量。
圖4.1 吊鉤簡(jiǎn)化計(jì)算示意圖
1-2截面
載荷Q使截面1-2處于偏心受拉狀態(tài)，應(yīng)用曲梁公式，截面1-2某點(diǎn)上的應(yīng)力為
式中
——距離截面重心為x處的計(jì)算應(yīng)力；
Q——吊鉤載荷3000kg，即30000N；
M——截面所受彎矩，M=-Qr（使曲梁曲率減小的力矩取負(fù)值）；
r——截面重心的曲率半徑，即 mm
k——與曲梁截面形狀有關(guān)的系數(shù)，對(duì)梯形截面：
（3.25）
梯形截面的標(biāo)準(zhǔn)吊鉤，對(duì)于復(fù)雜形狀斷面可用圖解法求k；
x——截面重心至計(jì)算應(yīng)力處距離（mm）
1-2截面的面積A
當(dāng)時(shí)，可得截面內(nèi)緣（點(diǎn)1）處的應(yīng)力為：
當(dāng)時(shí)，可得截面外緣（點(diǎn)2）處的應(yīng)力：
吊鉤在該截面的強(qiáng)度符合要求。
3-4截面
對(duì)于3-4截面，當(dāng)載荷Q通過(guò)兩根傾斜角為的鋼絲繩作用于吊鉤時(shí)，認(rèn)為是危險(xiǎn)工況。這時(shí)鋼絲繩所受的拉力為。的水平分量與垂直分量使3-4斷面同時(shí)受偏心拉力和切力作用。偏心拉力為。切力為
`偏心拉力作用下，按曲梁公式計(jì)算其截面應(yīng)力
切力作用下3-4截面的平剪應(yīng)力為
則截面的最大合應(yīng)力為：
鉤身彎曲部分的許用應(yīng)力對(duì)于一般用途取。
從等強(qiáng)度考慮3-4截面應(yīng)取得比1-2截面面積小，但因3-4截面在工作時(shí)磨損較大，故兩截面可取相同尺寸。
4.2.2鉤身螺紋的強(qiáng)度驗(yàn)算
吊鉤與吊鉤裝置用螺紋連接時(shí)，危險(xiǎn)截面在螺紋根部。這時(shí)截面主要受載荷Q的拉伸作用，其拉力為：
式中
Q——吊鉤載荷3000kg，即30000N;
——螺紋根部直徑20mm；
——許用應(yīng)力，取。
螺紋部分應(yīng)具有足夠的高度，其高度可按螺紋表面的擠壓應(yīng)力決定，擠壓應(yīng)力為：
式中
Q——吊鉤的載荷3000kg;
t——螺紋螺距0.25cm；
H——螺紋部分總高度19mm;
d——螺紋外徑24mm；
——螺紋內(nèi)徑20mm
——許用擠壓應(yīng)力，對(duì)于螺母與20號(hào)鋼的吊鉤取
。
4.2.3吊鉤夾套
將起升滑輪組中的動(dòng)滑輪與吊鉤聯(lián)系在一起的裝置稱吊鉤夾套。通常分為短型和長(zhǎng)型兩種。短型夾套是將滑輪和吊鉤裝在同一根軸上，吊鉤采用專(zhuān)用的長(zhǎng)鉤；長(zhǎng)型夾套則是把滑輪和吊鉤上下分別裝在兩跟軸上，吊鉤采用普通型的短鉤。當(dāng)起重量相同時(shí)，短型夾套的外型高度較小，從而可以增大起重機(jī)的有效起升高度，但其橫梁的重量大，整個(gè)橫向的外形尺寸大。在工程起重機(jī)中，特別是在大起重量時(shí)多采用長(zhǎng)型夾套。本次設(shè)計(jì)參考長(zhǎng)型夾套，設(shè)計(jì)一新的夾套。
4.3設(shè)計(jì)齒輪
4.3.1選定齒輪類(lèi)型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)
1）該齒輪的作用是把動(dòng)力從減速箱傳到卷筒，選用直齒圓柱傳動(dòng)。
2）又計(jì)算可以得到，故速度不高，選用7級(jí)精度（GB10095-88）。
3）材料選擇。由[4]表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)）硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，二者材料硬度相差40HBS。
4）閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)，由于齒輪主要為點(diǎn)蝕失效，為使齒輪不致過(guò)小，故小齒輪不宜選用過(guò)多的齒數(shù)，選=20.為使電動(dòng)葫蘆的結(jié)構(gòu)更加緊湊,采用內(nèi)齒輪能有效的減少中心距,讓電動(dòng)葫蘆的整體尺寸減小.大齒輪尺寸由卷筒大小而定,前面確定卷筒的直徑是260mm,參考卷筒的壁厚,大齒輪的壁厚取20mm,初步選定,大齒輪齒數(shù)
4.3.2按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算
齒輪傳遞的功率
式中
--減速器的傳動(dòng)效率,查[5]表1-2可得0.96.
--聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率,查[5]表1-3可得0.99.
由設(shè)計(jì)計(jì)算公式[2]10-9a進(jìn)行試算，即
確定公式內(nèi)的各計(jì)算值
試載荷系數(shù)=1.3
小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
由[4]表10-7選取齒寬系數(shù)=0.8
由[4]10-6查得材料的彈性影響系數(shù)
由[4]圖10-21按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
由[2]式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（假設(shè)工作壽命為10年，每年300天，每天16小時(shí)）。
由[2]圖10-19查得按疲勞壽命系數(shù)：
計(jì)算接觸疲勞許用力。
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由[2]式10-12得
試算小齒輪分度圓直徑，代入[]中較小的值
計(jì)算圓周速度
計(jì)算齒寬 ，取b=65mm
計(jì)算齒寬與齒高之比b/h
模數(shù)
齒高
計(jì)算載荷系數(shù)
根據(jù)，6級(jí)精度，由[4]圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)
由[4]表10-2查得使用系數(shù)
由[4]表10-4查得6級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)，
由 ；
故載荷系數(shù)
按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由[2]式（10-10a）得
計(jì)算模數(shù)
4.3.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由[4]式（10-5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)計(jì)算公式為
確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值：
由[4]圖10-20d查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；
；
由[4]圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)
；
計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由[4]式10-12得
計(jì)算載荷系數(shù)
查取齒形系數(shù)
由[4]表10-5查得
計(jì)算大、小齒輪的并加以比較
大齒輪的數(shù)值大,因此取0.01012。
模數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒數(shù)接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘機(jī)）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)3.9mm,并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，按接觸
強(qiáng)度算得的分度圓直徑算出小齒輪齒數(shù)，??； 大齒輪的齒數(shù)。
這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面的接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。
4.3.4幾何尺寸計(jì)算
計(jì)算分度圓直徑
計(jì)算中心距
計(jì)算齒輪寬度
取
4.3.5驗(yàn)算
因此設(shè)計(jì)合理。
4.4傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)
4.4.1傳動(dòng)軸上的功率P，轉(zhuǎn)速n，和轉(zhuǎn)矩T
4.4.2初步確定軸的最小直徑
先按[4]式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)[4]表15-3，取，于是得
高速軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器的直徑，再根據(jù)UL型彈性聯(lián)軸器的相關(guān)數(shù)據(jù)可以將的值圓整為18mm，也就選定UL型彈性聯(lián)軸器Y GB5882-2004。
4.4.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.4.3.1軸的參數(shù)計(jì)算
進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核時(shí)，都是通過(guò)校核最危險(xiǎn)截面即最小截面，因此，軸的參數(shù)都可以只算最小截面的情況。
抗彎截面系數(shù)
抗扭截面系數(shù)
軸所受彎矩
軸所受扭矩
4.4.3.2按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，很明顯是在截面4處左側(cè)最危險(xiǎn)。根據(jù)[4]式（15-5）及計(jì)算的數(shù)值，并取，軸的計(jì)算應(yīng)力
選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由[4]表15-1查得[]=60MPa。因此，故安全。
4.4.3.3精確校核軸的疲勞強(qiáng)度
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由[6]表15-1查得
截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)，按[4]附表3-2查取
經(jīng)插值后查得
又由[4]附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為
故有效應(yīng)力集中系數(shù)按[2]式附3-4為
由[4]附圖3-2得尺寸系數(shù) ；
由[4]附圖3-2得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)
軸按磨削加工，由[4]附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為
軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則按[4]式（3-12）及式（3-12a）得綜合系數(shù)值為
又由[4]§3-1及3-2得碳剛的特性系數(shù)
于是，計(jì)算安全系數(shù)值，按[3]式（15-6）～（15-8）則得
故該軸的強(qiáng)度是足夠的，可知其安全。
4.5支撐板的強(qiáng)度驗(yàn)算
支撐板有左右兩塊，材料為45號(hào)鋼。驗(yàn)算強(qiáng)度是都是驗(yàn)算最脆弱的地方，在這兩支撐板的最脆弱的地方就是裝軸承的地方。以右支撐板來(lái)驗(yàn)算強(qiáng)度，形狀和尺寸如圖4-2所示，只受到彎矩的作用，沒(méi)有扭矩。所受載荷作用在軸承安裝處，大小為額定載荷的一半F
驗(yàn)算支撐板的強(qiáng)度就是驗(yàn)算橫截面積最小的地方和所受彎矩最大的地方，都是軸承安裝處的中心。軸承中心到支撐板與外殼相連的受力點(diǎn)的距離為91mm,因此計(jì)算如下：
圖4-2 右支撐板計(jì)算簡(jiǎn)圖
最大彎矩M
截面抗彎系數(shù)W
最大彎曲應(yīng)力
查[4]表15-1的45號(hào)鋼的許用彎曲應(yīng)力為，很明顯，，
因此支撐板的強(qiáng)度符合要求。
4.6彈性聯(lián)軸器
橡膠彈性聯(lián)軸器rubber resilient coupling又稱橡膠彈性聯(lián)軸節(jié),用于機(jī)械傳動(dòng)軸系中連接兩軸或軸與回轉(zhuǎn)件的橡膠部件。起傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的作用，而且有補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移和緩沖減震等功能。與其它減震制品不同，它主要用于衰減傳動(dòng)軸系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，而其它產(chǎn)品主要衰減機(jī)械直線振動(dòng)。按受力情況，橡膠彈性聯(lián)軸器可分為壓縮型和剪切型。按結(jié)構(gòu)用途，前者又有橡膠套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器、橡膠板聯(lián)軸器、梅花形彈性聯(lián)軸器、萬(wàn)向彈性聯(lián)軸器和空氣彈簧聯(lián)軸器等品種；后者有橡膠金屬環(huán)聯(lián)軸器、輪胎式聯(lián)軸器、U形橡膠聯(lián)軸器。此類(lèi)產(chǎn)品模量小、彈性變形大，可承受不同方向的載荷，阻尼小，在車(chē)輛、船舶及各種機(jī)械中得到廣泛應(yīng)用。
本次設(shè)計(jì)采用的聯(lián)軸器是輪胎式橡膠彈性聯(lián)軸器,主要是為了滿足電動(dòng)葫蘆的安裝要求.由于電動(dòng)葫蘆的布局是卷筒居中間,減速器和電動(dòng)機(jī)在兩邊,并且卷筒的自重和起重的重量都要通過(guò)電動(dòng)機(jī)和減速器各自所改裝的”懸臂梁”來(lái)承受,并且梁和卷筒間用軸承連接,安裝時(shí)要先裝好減速器一端,電動(dòng)機(jī)那端從卷筒的另一邊插入,這樣就要求安裝精度非常高,為了減小安裝的難度,采用輪胎式彈性聯(lián)軸器能補(bǔ)償軸向的誤差,能讓相聯(lián)的兩軸不在同一條直線上也能勝利安裝．圖4-3是本次設(shè)計(jì)所采用的ＵＬ型輪胎式彈性橡膠聯(lián)軸器．
１-Ｊ型孔?。?螺栓 ３-橡膠?。?Ｙ型孔
圖４-3 ＵＬ型露臺(tái)式彈性橡膠聯(lián)軸器
結(jié)論
本文是就電動(dòng)葫蘆卷筒及吊鉤部分的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程中主要對(duì)電動(dòng)葫蘆基本組成作了簡(jiǎn)單說(shuō)明，并針電動(dòng)葫蘆的主要傳動(dòng)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)重要的執(zhí)行部件進(jìn)行受力分析和強(qiáng)度校核。在設(shè)計(jì)過(guò)程中綜合選用了多本設(shè)計(jì)手冊(cè)進(jìn)行論證，所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)、部件基本上能滿足設(shè)計(jì)和工作要求。
畢業(yè)論文是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過(guò)這次3t單鉤移動(dòng)電動(dòng)葫蘆的設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專(zhuān)業(yè)能力水平，而且通過(guò)對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。
雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過(guò)程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種標(biāo)準(zhǔn)件的適用條件及選用標(biāo)準(zhǔn)，我都是隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會(huì)應(yīng)用的，和老師的溝通交流更使我從機(jī)械工藝的角度對(duì)設(shè)計(jì)有了新的認(rèn)識(shí)也對(duì)自己提出了新的要求。
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