bzd5型柱式懸臂起重機設計畢業(yè)設計

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 設 計 (論 文)</p><p>　　BZD5型柱式懸臂起重機設計</p><p>　　Design of BZD5 Column Rotary Beam Crane</p><p><b>　　2015年6月</b></p><p>　　畢業(yè)設計（論文）中文摘要</p>

2、;<p>　　畢業(yè)設計（論文）外文摘要</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 緒論……………………………………………………………………………1</p><p>　　2 懸臂起重機的設計計劃與方案論證……………………………………………3</p><p>　　2.1 懸

3、臂起重機工作原理…………………………………………………………3</p><p>　　2.2 各種機構(gòu)方案論證……………………………………………………………3</p><p>　　3 起升機構(gòu)設計……………………………………………………………………9</p><p>　　3.1 鋼絲繩的選取…………………………………………………………………9</p>

4、<p>　　3.2 滑輪的計算及選取……………………………………………………………9</p><p>　　3.3 卷筒的計算及選擇……………………………………………………………10</p><p>　　3.4 鋼絲繩尾端在卷筒上的固定方式……………………………………………12</p><p>　　3.5 關(guān)于電動機的選擇………………………………

5、……………………………13</p><p>　　3.6 選擇電動葫蘆型號……………………………………………………………13</p><p>　　3.7 變幅機構(gòu)的設計………………………………………………………………14</p><p>　　4 回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的設計計算………………………………………………………15</p><p>　　4.

6、1 計算回轉(zhuǎn)力矩…………………………………………………………………15</p><p>　　4.2 選擇電動機……………………………………………………………………16</p><p>　　4.2 齒輪的設計……………………………………………………………………16</p><p>　　4.4 鍵的選擇與校核………………………………………………………………21&

7、lt;/p><p>　　5 起重機金屬結(jié)構(gòu)強度計算………………………………………………………23</p><p>　　5.1 立柱計算……………………………………………………………………23</p><p>　　5.2 地腳連接螺釘?shù)倪x擇與校核…………………………………………………25</p><p>　　5.3 懸臂梁的設計與相關(guān)計算…

8、…………………………………………………27</p><p>　　5.4 懸臂撓度………………………………………………………………………28</p><p>　　結(jié)論…………………………………………………………………………………32</p><p>　　致謝…………………………………………………………………………………33</p><p>　

9、　參考文獻……………………………………………………………………………34</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　立柱式懸臂起重機是近年發(fā)展起來的中小型起重裝備，無論是室內(nèi)室外更或是各種裝卸平臺，立柱式懸臂起重機隨處可見，方便快捷，省時省力。</p><p>　　本次設計為BZD5型立柱式懸臂起重機，起重機由立柱，懸

10、臂梁回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，回轉(zhuǎn)支承裝置及電動葫蘆組成。電動葫蘆在旋臂梁的工字鋼上作水平與升降直線運行，以此起吊重物。隨著我國機械水平方面的技能與水平的提高，特別是國家中小企業(yè)的發(fā)展，對于起重機的需求，使用，要求上都有提高，且對起重機的安全性能、效率及耐久性的要求也相對提高。綜合這些需求，合理地設計這樣一臺起重機有著十分積極的現(xiàn)實意義。</p><p>　　課題的基本內(nèi)容和要求：</p><p>　

11、　BZD5型柱式懸臂起重機是與電葫蘆配套使用的一種輕型起重機，結(jié)構(gòu)簡單。</p><p><b>　　主要參數(shù)：</b></p><p><b>　　起重量：5噸；</b></p><p><b>　　提升高度：4米；</b></p><p>　　最大回轉(zhuǎn)半徑R：4米；<

12、/p><p>　　回轉(zhuǎn)角度：360°；</p><p>　　起升速度：常速，8米/分；慢速，0.8米/分；</p><p>　　外形高度：5.750米；</p><p>　　外形寬度：4.6米；</p><p>　　運行速度：20米/分；</p><p>　　自重：4500公斤。</

13、p><p>　　2 懸臂起重機的設計計劃與方案論證</p><p>　　2.1 懸臂起重機工作原理</p><p>　　手動柱式懸臂起重機在升降方面是由電動葫蘆來調(diào)節(jié)，旋轉(zhuǎn)方面與水平運行是由人工驅(qū)動，起重量太小，操作麻煩。BZD型立柱式懸臂起重機是在手動基礎上加上電動回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，與附著在懸臂梁上的電動葫蘆，無論周旋轉(zhuǎn)，水平運行，還是升降運動完全實現(xiàn)電控，極大的降低

14、了勞動強度與工作效率。</p><p>　　2.2 各機構(gòu)方案論證</p><p>　　2.2.1 整體結(jié)構(gòu)方案及其方案論證</p><p>　　方案一：懸臂梁與固定在立柱頂端上的旋轉(zhuǎn)基座連接，以此來達到旋轉(zhuǎn)的目的。結(jié)構(gòu)如圖2-1。</p><p>　　方案二：懸臂梁直接通過上旋轉(zhuǎn)支承固定在立柱的頂端，與下回轉(zhuǎn)支承支撐懸臂梁，來實現(xiàn)36

15、0度旋轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)如圖2-2。</p><p>　　圖2-1 方案一結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖2-2 方案二結(jié)構(gòu)</p><p>　　方案一能達到基本要求，但其回轉(zhuǎn)角度有限，無法達到360度旋轉(zhuǎn)。方案二能夠?qū)崿F(xiàn)全方位旋轉(zhuǎn)。根據(jù)任務書要求，選擇方案二。</p><p>　　2.2.2起升機構(gòu)與運行機構(gòu)方案及其方案論證</p>&

16、lt;p>　　方案一：借鑒塔式起重機水平與豎直方向運行的結(jié)構(gòu)形式，采用小車和吊鉤作起升機構(gòu)和運行機構(gòu)。在懸臂梁上額外焊接小車的運行軌道，此外電動機，減速器，鋼絲繩，卷筒都要做另外的固定。結(jié)構(gòu)如圖2-3。</p><p>　　圖2-3 方案一結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　方案二：鋼絲繩電動葫蘆是由起升電動機，運行電動機，減速器，鋼絲繩，卷筒，吊鉤，聯(lián)軸器組成。重量輕，體積小，設計合理，運

17、行平穩(wěn)，操作簡單，運行方便，可做起升，水平運動，力學性能好。此外能夠直接以工字梁作為運行軌道，安裝方便。廣泛應用于懸臂，龍門等起重機上。結(jié)構(gòu)如圖2-4。</p><p>　　圖2-4 方案二結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　方案一適用于較大起重量的其中裝置上，安裝復雜，布局所占空間較大。方案二重量輕，體積小，設計合理，運行平穩(wěn)，操作簡單，運行方便可以直接附著在工字鋼上，結(jié)構(gòu)緊湊。因此選用方案二。

18、結(jié)構(gòu)如圖2-5。</p><p>　　圖2-5 電動葫蘆結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　電動葫蘆有CD1型與MD1型：</p><p>　　CD1型鋼絲繩電動葫蘆可廣泛用于提升重物或安裝在單梁起重機，直線、曲線的工字梁上，減速器采用硬齒面?zhèn)鲃釉O計，壽命長，機械效率高。電機采用錐形轉(zhuǎn)子制動電動機，具有上下雙向安全限位裝置。起升速度為8m/min，可以滿足一般作業(yè)要求。&l

19、t;/p><p>　　CD1型鋼絲繩電動葫蘆是一種輕小型起重設備,具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小、零部件通用性強、操作方便等優(yōu)點。也可用于葫蘆雙梁、葫蘆龍門起重機或懸臂吊上，是工礦企業(yè)、鐵路、碼頭、倉庫中常用的起重設備。</p><p>　　MD1型鋼絲繩電動葫蘆大致上和CD1型電動葫蘆相仿，無論是起升電機還是運行電機，減速器，卷筒，鋼絲繩，制動器都和CD1型大相徑庭，但MD1型鋼絲繩電動葫蘆的

20、減速器是采用齒面?zhèn)鲃樱瑝勖L，效率高。其制動器采用錐形轉(zhuǎn)子電動機能夠更快更平穩(wěn)的限制位移同時也具有雙向安全限位裝置。</p><p>　　MD1型鋼絲繩電動葫蘆最主要的區(qū)別是其起升電機有快慢兩檔起升速度：8m/min和0.8m/min，不同的情況可以滿足不同的需求，這在使用方面可以說大大的增加了MD1型鋼絲繩電動葫蘆的范圍。結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小是它另外的特點。廣泛應用于很多工礦企業(yè)、鐵路、碼頭、倉庫中的小型起

21、吊裝置與運行裝置。</p><p>　　根據(jù)任務書要求要有常、慢兩檔起升速度，因此選擇MD1型鋼絲繩電動葫蘆。</p><p>　　2.2.3 旋轉(zhuǎn)支承機構(gòu)的選擇與方案論證</p><p>　　方案一：定柱式回轉(zhuǎn)支承。懸臂梁與立柱通過如圖所示回轉(zhuǎn)支承連接，滾子固定在與懸臂梁連接的上支撐座上，滾子結(jié)構(gòu)較復雜，安裝較困難。難以承受較大的軸向力，彎矩，傾覆力矩。結(jié)構(gòu)如圖

22、2-6。</p><p>　　方案二：單排四點接觸球式回轉(zhuǎn)支承。單排四點接觸球式回轉(zhuǎn)支承由內(nèi)外兩個套圈通過鋼球與防塵罩組成。能同時承受軸向力，徑向力和傾覆力矩，廣泛應用于各種工程機械的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中。結(jié)構(gòu)如圖2-7。</p><p>　　方案三：雙排異球式回轉(zhuǎn)支承。雙排異球式回轉(zhuǎn)支承廣泛應用于塔式起重機。</p><p>　　雙排異球式回轉(zhuǎn)支承具有兩個內(nèi)圈一個外圈，通過

23、異徑雙排直徑不同的鋼球與隔離塊鑲嵌連接。上下圓弧軌道的承載角度都為90度，能夠承受很大的軸向力，彎矩與傾覆力矩。結(jié)構(gòu)如圖2-8。</p><p>　　圖2-6 定柱式回轉(zhuǎn)支承</p><p>　　圖2-7 單排接觸球式回轉(zhuǎn)支承</p><p>　　圖2-8 雙排異徑球式回轉(zhuǎn)支承</p><p>　　綜上所述選擇方案三，雙排異徑球式回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)

24、簡單，技術(shù)純熟，安裝方便，性能好。定柱式回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)較復雜，安裝不方便。單排四點接觸球式回轉(zhuǎn)支承雖然可以承受軸向力，徑向力和傾覆力矩，但所承受有限，不適宜較大的壓力。</p><p>　　2.2.4 回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的選擇與方案論證</p><p>　　方案一：回轉(zhuǎn)驅(qū)動結(jié)構(gòu)固定在下支承上。電動機連接減速器，直接固定在下支撐上，通過電動機連接減速器帶動齒輪轉(zhuǎn)動，進而帶動懸臂梁轉(zhuǎn)動。減速器輸出用

25、齒輪，大齒輪與立柱中央固定的齒圈相連，以旋轉(zhuǎn)機構(gòu)支架的旋轉(zhuǎn)帶動懸臂梁繞立柱旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　方案二:回轉(zhuǎn)驅(qū)動結(jié)構(gòu)固定在上支承上。電動機連接減速器，直接固定在上支撐上，通過電動機連接減速器帶動齒輪轉(zhuǎn)動，進而直接帶動懸臂梁轉(zhuǎn)動。</p><p>　　綜上所述選擇第一種方案，回轉(zhuǎn)機構(gòu)選擇雙排異徑球式回轉(zhuǎn)支撐，可以承受很大的力矩，因此回轉(zhuǎn)下支撐只承受很小的力，第一種方案的齒輪也會承受很小

26、的徑向力，并且第一種方案距離地面近安裝修理都方便。</p><p>　　2.2.5 懸臂梁截面形式的方案及其論證方案</p><p>　　方案一：選擇工字鋼作為起重機懸臂梁，截面如下圖2-11所示。</p><p>　　方案二：選擇對焊槽鋼為起重機懸臂梁，兩個U型槽鋼焊在一起，截面為方形，截面如圖2-12所示。</p><p>　　圖2-9

27、工字鋼截面圖 圖2-10 對焊槽鋼截面圖</p><p>　　工字鋼能夠承受較大的彎矩與傾覆力矩，相對來說質(zhì)量輕便，同時可以作為電動葫蘆的導軌。而對焊槽鋼能夠承受較大的軸向力，但在切向力，扭矩的承受卻相對來說差。因此選擇工字鋼。</p><p>　　3. 起升機構(gòu)設計</p><p>　　起升裝置的設計為鋼絲繩電動葫蘆。鋼絲繩電動葫蘆是由起升電

28、動機，運行電動機，減速器，鋼絲繩，卷筒，吊鉤，聯(lián)軸器組成。重量輕，體積小，設計合理，運行平穩(wěn)，操作簡單，運行方便，可做起升，水平運動，力學性能好。此外能夠直接以工字梁作為運行軌道，安裝方便。廣泛應用于懸臂，龍門等起重機上。不同規(guī)格的零件組成的電動葫蘆型號不一樣，其參數(shù)，規(guī)格，力學性能都不盡相同。同時各個部分也可另外通過設計，選取，進而組裝。</p><p>　　本次設計按照任務書上的要求，通過計算所允許的極限規(guī)格

29、的各零件參數(shù)來選取符合要求的電動葫蘆。</p><p>　　3.1 鋼絲繩的選取</p><p>　　在水平運行與起升運行過程中，鋼絲繩的安全性舉足輕重，無論是對人身安全，貨物安全還是工作效率都有影響，因此鋼絲繩安全的保證很重要，一些必要的措施必不可少。根據(jù)《起重機安全》初步得出以下措施：</p><p>　　1.增加鋼絲繩有效橫截面積，降低鋼絲繩所受的應力，進而

30、提高鋼絲繩的安全系數(shù)。</p><p>　　2.選用較大直徑的滑輪與卷筒</p><p>　　3.經(jīng)常做一些適當?shù)谋ｐB(yǎng)，根據(jù)季節(jié)使用頻率涂抹潤滑油。</p><p>　　4.減少鋼絲繩的彎曲次數(shù)。</p><p>　　5.定期檢查鋼絲繩的損耗程度，預防安全事故。</p><p>　　鋼絲繩允許最小直徑計算：</p

31、><p>　　根據(jù)參考文獻[3]，6371型鋼絲繩計算公式：</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　K——機動起重機安全設備系數(shù)，k=5—6,上述取6</p><p>　　因此，根據(jù)上述所得鋼絲繩的選取至少要大于7.67mm</p><p>　　3.2 滑輪的計算及選取&l

32、t;/p><p><b>　　滑輪許用最小直徑：</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　—按鋼絲繩中心計算的滑輪允許的最小卷繞直徑</p><p><b>　　d—鋼絲繩直徑mm</b></p><p>　　e—滑輪直徑與鋼

33、絲繩直徑的比值</p><p>　　查參考文獻表[6]12-2，輪繩直徑比e=25</p><p>　　查參考文獻[6]表13-2，初步選定 ，</p><p><b>　　軸承型號220</b></p><p>　　3.3 卷筒的計算及選擇</p><p><b>　　1）卷筒直徑

34、：</b></p><p>　　根據(jù)鋼絲繩卷繞裝置：</p><p>　　根據(jù)參考文獻[3]表4—19與JB/T 9006.2—1999</p><p><b>　　選取卷筒直徑</b></p><p><b>　　2）卷筒長度：</b></p><p>　　根

35、據(jù)參考文獻[3]表4—22 ，選擇單聯(lián)卷筒。</p><p>　　根據(jù)參考文獻[3]公式：</p><p>　　其中：——卷槽不切槽部分長度，取其等于吊鉤組動滑輪的間距，所選只有一個滑輪，取=A。</p><p>　　——卷筒計算直徑。 </p><p><b>　　3）卷筒厚度：</b></p><

36、;p><b>　　允許最大值</b></p><p><b>　　卷筒壁壓應力驗算：</b></p><p>　　根據(jù)參考文獻[3]公式4—31：</p><p>　　選用灰鑄鐵HT200，最小抗拉強度，許用壓應力：</p><p><b>　　故抗壓強度足夠</b>&l

37、t;/p><p>　　卷筒拉應力計算校核：</p><p>　　由于卷筒長度不大于三倍直徑，由彎矩產(chǎn)生的拉應力。</p><p>　　卷筒的最大彎矩發(fā)生在鋼絲繩位于卷筒中間時：</p><p><b>　　卷筒斷面系數(shù)</b></p><p><b>　　式中：</b></

38、p><p>　　D——卷筒外徑D=400mm</p><p><b>　　——卷筒內(nèi)徑</b></p><p><b>　　因此：</b></p><p><b>　　合成應力：</b></p><p><b>　　式中許用拉應力：</b&g

39、t;</p><p><b>　　所以<</b></p><p><b>　　卷筒強度驗算通過。</b></p><p><b>　　因此，</b></p><p>　　初步選擇卷筒參數(shù)為：</p><p>　　卷筒直徑：D=400mm，</

40、p><p>　　長度：L=600mm，</p><p>　　卷筒槽形的槽底半徑：r=1.5mm，</p><p>　　繩槽尺寸：t=20mm，</p><p><b>　　倍率：=2</b></p><p>　　3.4鋼絲繩在卷筒上的固定方式</p><p>　　固定方式如圖

41、3-1所示：</p><p>　　主要組成：1.卷筒 2.鋼絲繩 3.滑輪</p><p><b>　　圖3-1 單聯(lián)卷筒</b></p><p>　　卷筒有兩種：多層卷繞的光滑表面與單層卷繞的螺旋槽表面。</p><p>　　光滑表面結(jié)構(gòu)簡單，鋼絲繩會緊密纏繞在卷筒上，一般適合于鋼絲繩多層卷繞的卷筒，節(jié)省表面的

42、需求。</p><p>　　螺旋槽表面有螺旋槽，鋼絲繩會緊緊卡在螺旋槽內(nèi)，避免了來回晃動，避免摩擦造成的機械障礙與磨損，增加其使用性能與安全性，但其只適合于單層卷繞，同時也可以成對使用，稱為雙聯(lián)卷筒。</p><p>　　一般選用單層卷繞的單聯(lián)卷筒。</p><p>　　單聯(lián)卷筒上的螺旋槽有兩種：淺槽和深槽。淺槽也叫標準槽，一般就用標準槽，因為他的節(jié)距比較短，因此繩

43、槽圈數(shù)也都相同，一般來說，標準槽的卷筒其有效長度會比深槽的短。但是鋼絲繩嵌入卷筒時與卷筒表面的偏角比較大，在某些特殊環(huán)境下使用，鋼絲繩會有脫槽的危險，因此，為了避免鋼絲繩在卷筒上脫槽或纏繞出錯就選擇深槽的卷筒。</p><p>　　3.5 關(guān)于電動機的選擇</p><p><b>　　計算靜功率：</b></p><p><b>　

44、　式中：</b></p><p>　　——機構(gòu)總功率，一般=0.8-0.9，取=0.9</p><p><b>　　V——水平運行速度</b></p><p><b>　　電動機計算功率：</b></p><p>　　式中 系數(shù)對于級機構(gòu)，=O．85～0．95,取=0.85</p

45、><p>　　3.6選擇電動葫蘆型號</p><p>　　綜合上述的計算與論證，根據(jù)參考文獻[4]表1—24，</p><p>　　選擇MD1—5型電動葫蘆，參數(shù)如表3-1。</p><p>　　表3-1 MD1-5電動葫蘆參數(shù)</p><p><b>　　3.7變幅機構(gòu)</b></p&

46、gt;<p>　　起重機需要一種機構(gòu)來改變作業(yè)幅度而且沿臂架徑向水平位移和吊運物品，這就是變幅機構(gòu)。本次設計因工作量問題，變幅機構(gòu)只做簡要概括，不做過多的敘述。</p><p>　　懸臂起重機的幅度是一個重要參數(shù),回轉(zhuǎn)式起重機,吊取重物的設備中心線到起重機回轉(zhuǎn)中心線水平距離;非旋臂式起重機,是橫臂架鉸軸的中心線距離到吊取設備中心線,或其他典型軸的距離。立柱懸臂梁是變幅機構(gòu)的金屬結(jié)構(gòu)的主要力量,除了結(jié)

47、構(gòu)重力本身外,還承擔負荷起升力,臂架的損壞(折疊臂或墜臂)可能會導致一個嚴重的起重事故。變幅機構(gòu)和起升機構(gòu)一樣同樣是安全控制的一個重點。</p><p>　　變幅機構(gòu)根據(jù)不同情況的多種類型：</p><p>　　根據(jù)不同的作業(yè)要求,可分為非工作性變幅與工作性變幅。</p><p>　　非工作性變幅的主要任務是調(diào)整變幅機構(gòu)的位置,只有在空載條件適當?shù)姆确秶?，提升材?/p>

48、的過程中振幅的變化。例如,移動起重機受穩(wěn)定限制,不允許停止加載的過程中。工作特點是振幅頻率較低,低速度。</p><p>　　工作性變幅可以有可變負荷,從而擴大了起重作業(yè)區(qū)域。主要特點是頻繁變化振幅、高速度,直接影響裝卸生產(chǎn)率,傳動機構(gòu)力越大,相對來說機構(gòu)就會變得越復雜。</p><p>　　變幅機構(gòu)根據(jù)不同的性能要求，還可以進一步劃分為平衡性變幅機構(gòu)和非平衡性變幅機構(gòu)：</p>

49、;<p>　　平衡性變幅機構(gòu)。一般在操作中,使起重機項振幅的重心沿水平或接近水平線移動,和自由運行的平衡中心相平衡。這可以既節(jié)省驅(qū)動功率,而且運行穩(wěn)定、可靠。</p><p>　　非平衡性變幅機構(gòu)。通過擺動臂完成水平貨物運輸,應該增加或減少,需要較高的驅(qū)動功率,無論是貨物重心，臂架中心，還是共同作用的作用力中心都會有不同程度的波動幅度，慣性載荷大,影響使用性能。因此,非平衡的變幅主要用于非工作性的變

50、幅機構(gòu)。</p><p>　　4. 回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的設計計算</p><p>　　4.1 計算回轉(zhuǎn)力矩</p><p>　　根據(jù)參考文獻[6]計算公式：</p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>　　——起升載荷 5t</b></p>

51、<p>　　——旋轉(zhuǎn)部分重量 1.2t</p><p><b>　　——對重 0t</b></p><p><b>　　因此：＝6.2t</b></p><p>　　當起升載荷在極限距離時，對下支承的水平力為</p><p>　　1）對上支承的作用力：</p><p&

52、gt;<b>　　其中：</b></p><p><b>　　——0.003</b></p><p><b>　　——0.1m</b></p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>　　——0.003</b>&l

53、t;/p><p><b>　　——0.1m</b></p><p><b>　　風阻力矩</b></p><p>　　小中型懸臂起重機一般為室內(nèi)使用，風力可近乎為零。</p><p><b>　　3）傾斜阻力矩</b></p><p>　　Mq＝NcLsin

54、a＝154Nm</p><p>　　其中a＝0.0286°</p><p><b>　　4）慣性力矩</b></p><p><b>　　4.2選擇電動機</b></p><p><b>　　計算靜功率：</b></p><p><b&

55、gt;　　式中：</b></p><p>　　n—起重機回轉(zhuǎn)速度，一般取0.6—0.8r/min，本處取n=0.6</p><p><b>　　—機構(gòu)效率</b></p><p>　　查參考文獻[3]表7-4，選Y90S-6型電動機。</p><p><b>　　主要參數(shù)：</b><

56、;/p><p>　　額定功率：0.75kW；</p><p>　　額定電流：2.3A；</p><p>　　轉(zhuǎn)速：910r/min；</p><p><b>　　轉(zhuǎn)矩：2N·m；</b></p><p><b>　　重量：21Kg。</b></p><

57、;p>　　因任務書未給出BZD5型立柱式懸臂起重機的回轉(zhuǎn)角速度，這部分可自行給一個速度限定2.5r/min。</p><p>　　因此查參考文獻[6]表12-3,減速器為擺線針輪減速器，型號為SF87R57DT80N4其中的臥式擺線針輪減速器。</p><p>　　SF87R57DT80N4臥式擺線針輪減速器:</p><p><b>　　工作級別：

58、M5；</b></p><p>　　傳動比：113.3；</p><p>　　工程轉(zhuǎn)速，輸入：1460r/min。</p><p>　　4.3齒輪的設計</p><p>　　4.3.1 傳動比的分配</p><p><b>　　總傳動比：</b></p><p&

59、gt;　　擺線針輪減速器是標準件，查表可以選擇允許的傳動比，齒輪傳動比一般來講不宜太小，否則會大齒輪與減速機前端很有可能產(chǎn)生干涉。</p><p>　　擺線針輪減速器的傳動比有一個傳動比的大概范圍，這里先用最大的傳動比來計算。初選。</p><p>　　選定齒輪類型及基本參數(shù)</p><p><b>　　選擇齒輪傳動</b></p>

60、<p>　　根據(jù)其工作環(huán)境與受力方式選擇直齒圓柱齒輪傳動。</p><p><b>　　2）選擇工作精度</b></p><p><b>　　初選4級精度;</b></p><p><b>　　材料選擇。</b></p><p>　　因為小齒輪所受應力大，因此：&

61、lt;/p><p>　　小齒輪材料選用40Cr。</p><p>　　大齒輪材料選用鑄鋼。</p><p>　　兩者均調(diào)質(zhì)處理，表面淬火。</p><p><b>　　初選小齒輪齒數(shù)。</b></p><p>　　小齒輪與大齒輪是直齒開式傳動，因此齒輪一般為磨損失效。</p><p

62、>　　小齒輪齒數(shù)一般可選用，取整選。</p><p>　　m體現(xiàn)了齒輪的抗彎能力，初選。</p><p>　　4.3.2齒面接觸強度計算</p><p>　　根據(jù)參考文獻[1]齒輪計算公式：</p><p>　　其中：K——載荷系數(shù)常用值，K為1.2～2，取K = 1.2</p><p>　　計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩

63、</p><p>　　已知F= 10 KN 減速機</p><p>　　=10×10×4m=4×10</p><p><b>　　小齒輪轉(zhuǎn)矩：</b></p><p><b>　　= </b></p><p><b>　　取齒寬系數(shù)：

64、</b></p><p>　　齒輪非對稱布置，選用</p><p><b>　　齒數(shù)比等于傳動比</b></p><p><b>　　材料的彈性影響系數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)參考文獻[1]圖10-21，按齒面硬度：</p><p>　　小齒輪的接觸疲勞

65、強度極限；</p><p>　　大齒輪的接觸疲勞強度極限；</p><p>　　計算應力循環(huán)次數(shù)，按工作壽命年，每年工作天，每天小時計算：</p><p><b>　　小齒輪的轉(zhuǎn)速：</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——齒輪每個周期同一

66、齒輪面嚙合的次數(shù)</p><p>　　根據(jù)參考文獻[1]，按觸疲勞壽命,;</p><p>　　計算接觸疲勞許用應力</p><p>　　取失效率為1%，安全系數(shù)S=1。</p><p><b>　　4.3.3設計計算</b></p><p>　　1）計算小齒輪圓直徑</p><

67、;p><b>　　3）計算齒寬b</b></p><p>　　4）計算齒寬與齒高之比</p><p><b>　　模數(shù):</b></p><p><b>　　齒高:</b></p><p><b>　　5)計算載荷系數(shù)K</b></p>

68、<p>　　因為，4級精度，查參考文獻[1]表11-5，動載荷系數(shù);直齒輪；</p><p>　　查表11-4，使用系數(shù)；</p><p>　　查表11-7，齒向載荷分布系數(shù)，</p><p><b>　　查圖10-13，；</b></p><p><b>　　因此載荷系數(shù)：</b>&l

69、t;/p><p><b>　　計算分度圓</b></p><p>　　由參考文獻[1]式10-10a</p><p><b>　　7) 計算模數(shù)</b></p><p>　　4.3.4 按齒根彎曲強度設計計算</p><p>　　由參考文獻[1]彎曲強度的設計公式：</p

70、><p>　?。?）確定公式中的各計算數(shù)值</p><p>　　1）由文獻[4]圖11-14查得小齒輪彎曲疲勞強度極限大齒輪的彎曲疲勞強度極限為</p><p>　　2）由文獻[1]查得彎曲疲勞壽命系數(shù),。</p><p>　　3) 計算彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由文獻[1]式得</p><p><b>　　4

71、）計算載荷系數(shù)</b></p><p><b>　　由表10-5查得；</b></p><p><b>　　5）查取齒形系數(shù)</b></p><p><b>　　由表10-5查得；</b></p><p>　　6）查取應力校正系數(shù)</p><p&

72、gt;<b>　　由表10-5查得；</b></p><p>　　7）計算大小齒輪的并加以比較</p><p>　　大齒輪的數(shù)值比較大。</p><p><b>　?。?）設計計算</b></p><p>　　對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)

73、的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強度所得的模數(shù)。并就近圓整為標準值m=6mm，按彎曲疲勞強度算得的分度圓直徑。</p><p><b>　　小齒輪齒數(shù)：</b></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　大齒輪齒數(shù)

74、：</b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　因此小齒輪分度圓直徑取為120mm，大齒輪分度圓直徑為600mm。</p><p>　　4.4 鍵的選擇與校核</p><p>　　由參考文獻[1]可知:</p><p>　　鍵是一種標準零件，通常是用來實現(xiàn)軸與

75、輪轂之間的軸向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩。平鍵具有結(jié)構(gòu)簡單、拆卸簡單、對中性較好等優(yōu)點，因而得到廣泛應用。這種鍵連接不能承受軸向載荷，因而對軸上的零件不能起到軸向固定的作用。</p><p>　　根據(jù)硬度不同，平鍵可分為普通平鍵和薄型平鍵、導向平鍵和花鍵四種；普通平鍵按構(gòu)造分為圓頭平鍵（A型）平頭平鍵（B型）和單圓頭平鍵（C型）三種。</p><p>　　本設計采用普通平鍵A型。</p>

76、<p><b>　　鍵的選擇</b></p><p>　　鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩個方面。鍵的類型應根據(jù)鍵的連接結(jié)構(gòu)特點、使用要求和工作條件來選擇；鍵的尺寸則按符合標準規(guī)格和強度要求來取決，鍵的截面尺寸b×h按軸的直徑d由標準中選定。鍵的長度L一般按輪轂的長度來選擇，即鍵長等于或略短于輪轂的長度。所選定的鍵長應符合標準規(guī)定的長度系列。</p>&l

77、t;p>　　鍵的類型及材料：普通平鍵A型、45鋼；</p><p>　　鍵的尺寸b×h×L：22mm×12mm×50mm；</p><p><b>　　鍵連接強度校核</b></p><p>　　鍵的受力簡圖如圖4-1：</p><p>　　圖4-1 鍵的受力簡圖</p

78、><p><b>　　圖中：</b></p><p><b>　　——轉(zhuǎn)矩，N；</b></p><p><b>　　——軸的直徑mm；</b></p><p>　　——鍵的工作長度，A型鍵l=L-b；</p><p>　　——鍵的長度，mm；</p&

79、gt;<p><b>　　——鍵的寬度mm；</b></p><p>　　——鍵與輪轂的接觸高度m；平鍵 ；</p><p>　　——鍵連接的許用擠壓應力；</p><p>　　——鍵連接的許用剪應力。</p><p>　　鍵工作表面的擠壓應力：</p><p>　　鍵連接的許用擠壓

80、應力</p><p>　　由參考文獻[1]公式6-1：</p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p><b>　　鍵的剪應力：</b></p><p>　　鍵連接的許用剪切應力取靜載荷值</

81、p><p><b>　　鍵的強度滿足要求。</b></p><p>　　5. 起重機金屬結(jié)構(gòu)強度計算</p><p>　　設計任務書對這部分要求為：</p><p><b>　　起重量：5噸</b></p><p><b>　　提升高度：4米</b><

82、;/p><p><b>　　最大回轉(zhuǎn)半徑：4米</b></p><p>　　外形高度：5.750米</p><p><b>　　外形寬度：4.6米</b></p><p><b>　　自重：4500公斤</b></p><p><b>　　5.1

83、 立柱計算</b></p><p>　　定柱為無縫鋼管，材料為45號鋼</p><p>　　定柱受到的扭轉(zhuǎn)力矩來自小齒輪</p><p>　　所選定柱的內(nèi)外徑只比為，材料的許用應力[]=60MPa。</p><p>　　由參考文獻[1]公式：</p><p>　　由公式算出，因此取外徑為375mm，初選立柱

84、高度為5m。</p><p>　　圖5-1 立柱受力圖</p><p>　　如圖5-1，可以看作是由臂架和立柱一部分組成的三角剛性區(qū)域產(chǎn)生的彎矩對立柱的影響，可以簡化為圖5-2。</p><p>　　圖5-2 立柱受力簡化圖</p><p>　　立柱力矩圖如圖所示：</p><p><b>　　5-3 立柱示

85、意圖</b></p><p><b>　　5-4 立柱彎矩圖</b></p><p>　　5-5 立柱軸向力圖</p><p>　　彎矩是由重物與懸臂共同作用產(chǎn)生，因此：</p><p>　　因此該立柱校核合格。</p><p>　　5.2地腳連接螺釘?shù)倪x擇與校核</p>

86、;<p>　　地腳連接螺釘有兩種：圓形排列，如圖5-6。矩形排列，如圖5-7。</p><p>　　圖5-6 地腳螺釘圓形排列</p><p>　　圖5-7 地腳螺釘矩形排列</p><p>　　選擇圓形排列，受力均勻，便于加工。</p><p>　　初選地腳螺栓為M28型，查參考文獻[5]表17.11，螺栓小徑為25.825m

87、m。</p><p>　　地腳螺栓間距：a=425mm</p><p>　　地腳螺栓數(shù)量：n=8</p><p>　　計算圓周排列螺栓所受載荷：</p><p>　　考慮試車載荷為1.25G</p><p><b>　　動載荷為1.1G</b></p><p>　　其他人為

88、因素（如非正常操作造成超載）2G</p><p>　　故螺栓應具備的拉應力為：192.5Mpa</p><p>　　其中：——螺栓的預緊系數(shù)</p><p><b>　　——剛度系數(shù)</b></p><p>　　——所有法蘭盤上的螺栓距中心位置的平方和</p><p>　　查參考文獻[7]表3.1

89、-5.1，有關(guān)螺栓規(guī)格與對應的強度關(guān)系如下表：</p><p><b>　　故選用M28螺栓</b></p><p>　　5.3懸臂梁的設計與相關(guān)計算</p><p>　　所選的懸臂梁為工字鋼，根據(jù)設計任務書，初選長4.5米，材料為Q235，所許用應力為</p><p><b>　　懸臂梁力矩分析圖：<

90、;/b></p><p>　　懸臂所受力矩圖可以看出危險截面在立柱與懸臂連接處</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　——由集中載荷與均布載荷共同產(chǎn)生的彎矩，前邊已計算。</p><p>　　——截面抗彎系數(shù)，=2674.543</p><p>　　根據(jù)參考文獻[6

91、]表25—30，選工字鋼規(guī)格為h=275mm，b=220mm。</p><p><b>　　5.4 懸臂撓度</b></p><p>　　懸臂的撓度由均布載荷與集中載荷共同作用所產(chǎn)生</p><p>　　圖5-6 懸臂撓度示意圖</p><p><b>　　因此撓度符合要求。</b></p&

92、gt;<p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　從一開始的課題的擬定，任務書發(fā)放和后來的一系列的關(guān)于起重機的資料的收集，開題報告的編寫和外文翻譯，近一個月的準備工作。接下來就是長達近一個月的關(guān)于起重機各項參數(shù)的計算，懸臂起重機的設計計劃與方案論證，懸臂起重機工作原理，各種機構(gòu)方案論證，整體結(jié)構(gòu)方案及論證，起升機構(gòu)與運行機構(gòu)方案，旋轉(zhuǎn)支承機構(gòu)的選擇，回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的

93、方案論證。和各種機構(gòu)的計算，選擇與校核。最后為期兩個多星期的機械制圖，繪制立柱式懸臂起重機的裝配，電動葫蘆的結(jié)構(gòu)圖，懸臂梁的詳細結(jié)構(gòu)圖，回轉(zhuǎn)支撐裝置的結(jié)構(gòu)圖，還有后來的一些零零總總的修改，總的來說畢業(yè)設計也是有條不紊的完成了。</p><p>　　在畢業(yè)設計中，自己雖然在實習的時候見過起重機，但只是了解外形，具體內(nèi)部不甚明了，通過到圖書館借書，網(wǎng)上搜集資料，才把具體的機構(gòu)部位和參數(shù)弄懂。在接下來的計算中，把自己大

94、學期間學到的知識系統(tǒng)的匯總到一塊，做到學以致用。學會了針對不同的機械工作環(huán)境各種可行的方案，與根據(jù)具體情況進行各種方案之間的論證。同時也學會了各種機構(gòu)的受力分析，各種機構(gòu)零件的計算選擇與校核。比如：計算回轉(zhuǎn)力矩，選擇電動機，齒輪的設計，傳動比的分配，齒面接觸強度計算，齒根彎曲強度設計計算，鍵的選擇與校核，金屬結(jié)構(gòu)強度計算，懸臂撓度，都是一種對知識的回顧。機械制圖的一些基本知識與需要注意的一些細節(jié)。</p><p>

95、;　　畢業(yè)設計其實也是一種系統(tǒng)匯總的學習，書本知識的復習，切合實際的練習。畢業(yè)設計我學會了很多，在老師與同學的幫助下，克服了多種的困難，是這四年來不僅是對知識，技能，也是對師生情，同窗情的一種收獲與感知，讓自己更加感受到這個小組，班級，以至整個母校的情深厚誼。</p><p>　　這就是我畢業(yè)設計的結(jié)論，我這幾個月來的體會與收獲。</p><p><b>　　致 謝</b

96、></p><p>　　我的這次畢業(yè)設計是在曹老師的指導下設計中完成。多虧了每次遇到問題老師的耐心解釋,我的設計才想回來說順利。從設計數(shù)據(jù)收集，設計到最終的修改，,鄧老師花了大量的時間和精力,在此表達我真誠的感謝，老師嚴謹?shù)膶W術(shù)態(tài)度、開拓的精神和高度的責任感會使學生受益于萬千!</p><p>　　由于幾個同學和我相同的設計團隊,在們我平時設計和討論問題中,指出我們的設計錯誤,這樣我

97、就能及時發(fā)現(xiàn)問題以保證設計的順利進行,多謝同學的幫助。</p><p>　　再次對學院，老師以及同學表示最誠摯的感謝。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 璞良貴等.《機械設計》[M];高等教育出版社，2006.</p><p>　　[2] 孫訓方等.《材料力學》[M];高等教育

98、出版社，2009.</p><p>　　[3] 華玉潔..《起重機械與吊裝》[M];化學工業(yè)出版社，2006.</p><p>　　[4] 許朝銓.《軌道設計手冊與懸掛運輸設備》[M];中國建筑工業(yè)出版社，2003.</p><p>　　[5] 王世剛，王樹才等《機械設計實踐與創(chuàng)新》[M];國防工業(yè)出版社，2010.</p><p>