20吨门式起重机小车运行机构设计

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1、 分类号：TG494 单位代码：10452本科专业职业生涯设计把握机遇迎接未来把握机遇迎接未来2020 吨门式起重机小车运行机构设计吨门式起重机小车运行机构设计 姓 名 施猛施猛 学 号 200715820221 年 级 2007 专 业机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 系（院） 工学院工学院 指导教师 尹玉亮尹玉亮 2011 年 3 月 24临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书I目目 录录第一部分第一部分 .1 1把握机遇迎接未来把握机遇迎接未来 .1 11 1 自我盘点自我盘点.1 12 2 解决自身劣势与缺点解决自身劣势与缺点.1 13 3 未来职业规划未来职业规划.1

2、 14 4 结束结束语语.2 2第二部分第二部分 .3 32020 吨门式起重机小车运行机构设计吨门式起重机小车运行机构设计.3 3摘摘 要要 .3 3ABSTRACTABSTRACT .4 41 1 绪绪 论论 .5 51.11.1 概概 述述 .5 51.21.2 龙门起重机类型龙门起重机类型 .5 51.31.3 主要技术性能参数主要技术性能参数 .6 61.3.11.3.1 起重量起重量.6 61.3.21.3.2 起升高度起升高度.6 61.3.31.3.3 跨距和伸距跨距和伸距.6 61.3.41.3.4 作速度作速度.6 61.3.51.3.5 工作类型工作类型.7 71.41.

3、4 门式起重机的三大工作机构门式起重机的三大工作机构 .7 71.4.11.4.1 概述概述.7 71.4.21.4.2 起升机构起升机构.7 71.4.31.4.3 小车走行机构小车走行机构.8 81.4.41.4.4 大车走行机构大车走行机构.9 92 2 起重机机构的设计起重机机构的设计 .10102.12.1 小车运行机构的计算小车运行机构的计算.10102.2.12.2.1 轮压计算轮压计算.10102.2.22.2.2 动机的选择动机的选择.11112.22.2 小车架的计算小车架的计算.22222.2.12.2.1 轨道轨道.24242.2.22.2.2 车轮与车轮组车轮与车轮组

4、.2424临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书II2.2.32.2.3 车轮直径的计算车轮直径的计算.24243 3 利用利用 SOLIDWORKSSOLIDWORKS 20092009 三维建模三维建模 .25253.13.1 SolidWorksSolidWorks 的历史和发展的历史和发展 .25253.23.2 SolidWorksSolidWorks 20092009 绘制零件图绘制零件图 .26263.2.13.2.1 草图绘制草图绘制.26263.2.23.2.2 实体特征实体特征.27273.33.3 SolidWorksSolidWorks 20092009 绘制装配图

5、绘制装配图 .3030结结 语语 .3131参考文献参考文献 .3232致致 谢谢 .3333临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书1第一部分第一部分把握机遇迎接未来把握机遇迎接未来1 自我盘点我是工学院 07 级机械设计制造专业的毕业生，自己的兴趣爱好有军事、人文历史、科学、自然、旅游（较广泛） ，当然我还是深爱自己的机械专业自己的性格特点：内、向并兼，对事物偏于理性认识。自己的优点：1.自认为是有理想、有思想、有纪律、有自信和自知之明的人；遵纪守法，态度端正，坚持原则及责任感强；热爱生活、积极乐观，取他人之长补己之短。2.本人有一颗善于学习借鉴自我优化的消化力，对人真诚和蔼、尊敬正直的

6、友爱之心，善于培养兴趣，重视实践与探索。自己的缺点：1.口才欠佳，交际面小；2.信赖随和，计划性弱；3.做事方式欠灵活。2 解决自身劣势与缺点所谓江山易改，本性难移，虽然缺乏那么一点点恒心，但可用积极向上的热情时不时鞭策自己，久而久之，我相信是可以培养起来的;家人、老师、同学的不断鼓励，加上自己的努力，自信心会慢慢增强。总之，我会找出自身存在的错误，并制定出相应的计划以针对改正。3 未来职业规划根据自己的兴趣和所学专业，在未来应该向机械工程师方面发展，围绕这个方向，本人特对未来五十年做初步规划如下：1、2007-2011 年学业有成期：充分利用校园环境及条件优势，认真学好专业知识，培养学习、工

7、作、生活能力、全面提高综合素质，并作为就业准备。完成主要内容：我会努力学习学校规定的必学课程，真正掌握，必须养成课前预习，课中积极，课下复习的好习惯。作为机械专业的学生必须理论和实践样样精通，要全面性地发展(学习机械就要理论结合实践才能真正掌握技术)：（1）珍惜在校期间的每一次实习机会，更好的掌握所学的知识临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书2（2）利用课下时间多学习联系相关的应用软件 CAD，PRO/ED 等（3）平时要注意对专业知识的运用，多和同学交流学习经验大学是锻炼自身能力、素质、交朋友的最好机会。只埋头苦学是不行的，所以我竞选了学生会，幸运的是我被选中了，我相信自己的能力，我会

8、努力做每一件事，我会在不落下学习的成绩的情况下，尽自己最大的能力为老师、同学、班级服务。大学也是培养兴趣的乐园，我的最大爱好是唱歌，当然，空闲时间，我愿意唱唱歌来放松自己。我很喜欢找一群同学出去唱歌，玩得很尽兴，还和朋友处好了关系。努力提升自身学历层次，从本科生向研究生，英语普通四六级取拿优秀、普通话过级，且尽量拿到英语口语等级证书。2、2011-2012 熟悉适应期：利用一年左右的时间经过不断尝试努力，初步找到合适自身发展的工作环境、岗位。完成主要内容：开始接触社会、工作、熟悉工作环境。在这一期间，主要做好职业生涯基础工作，加强沟通、虚心求教。3、2013-2057 年，在自己的工作岗位上，

9、踏踏实实的贡献自己的力量，拥有一个完美的家庭。4 结束语有个计划固然是好，但最重要的是要坚持并能做出一定成效，未来需要靠自己去努力去拼搏，人常说计划赶不上变化，以上只是我个人的一个初步规划，目前我会按照以上来安排我的工作学习，现实是未知多变的，我们脑中时常也得有个规划。人生便如一个环行跑道 ，没有终点，有的只是一个美丽的开始，没有压力就没有动力，没有动力就挖掘不出人生的潜力，计划固然好，但更重要的在于其具体实践并取得成效，任何目标、只说不做到头来都会是一场空。所以，我会勇敢而现实，努力为自己的目标大拼，为这个值得的大学生涯真正拼一回。临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书3第二部分第二部分

10、2020 吨门式起重机吨门式起重机小车运行机构设计小车运行机构设计摘 要起重机有桥式起重机、门式起重机、塔式起重机等种类。门式起重机也是在固定跨间内搬运和装卸物料的机械设备，被广泛应用于车间、仓库或露天场地。本文主要介绍门式起重机的设计过程。起重机主要由起升机构，小车运行机构，大车运行机构以及机械机构等组成。本次设计的步骤是从钢丝绳开始入手，然后依次对卷扬机的卷筒、卷筒心轴、电动机、减速器齿轮、减速器轴、制动器、联轴器以及卷筒机的导向滑轮设计与选取。然后进行小车运行机构的设计,由小车重量计算轮压后选择电动机,然后依次选取联轴器,制动器,减速器及小滚轮组。小车架及大车架本文只是作了简单的计算。然

11、后使用 solidworks 软件对起重机进行三维的建模，通过软件强大的建模与参数设计能力，对起重机进行快速的设计，进而由软件得到起重机的二维图。本次设计的起重机结构简单，搬运安装灵活、操作方便、维护保养简单、对作业环境适应能力强等特点，可以应用于冶金起重、建筑、水利作业等方面。关键词：卷杨机；减速器；小车行走机构； solidworks临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书4ABSTRACTCranes are bridge crane, gantry crane, tower crane and other species. Crane is also within fixed int

12、er-materials handling and mechanical handling equipment, are widely used in workshops, warehouses or open areas. In this paper, gantry crane design process. Crane mainly by hoisting mechanism, trolley bodies, truck operations, and mechanical body composed of institutions. This design step is to star

13、t from the rope to start, and then turn on the winch drum, drum spindle, motor, gear reducer, reducer shaft, brakes, couplings and drum machine driven pulley design and selection. Then the design of car body run by the car wheel weight pressure and select motor, and then select the coupling in turn,

14、 brake, reducer, and a small roller group. Small frame and large frame this simple calculation is made. Then use the three-dimensional crane solid works software modeling, software modeling and parametric design of the powerful capabilities for rapid design of the crane and then crane by the softwar

15、e are two-dimensional map. The simple design of the crane, handling flexible installation and easy operation, maintenance is simple, and strong ability to adapt the working environment features can be used in metallurgy crane, construction, and water operations and so on. Keywords: Paper machine Yan

16、g; Reducer; Trolley travel agencies; Solidworks.临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书51 绪 论1.1 概 述门式起重机(也称门吊)是属于桥式类型起重机的一种，由于它的金属结构象门形框架，承载主梁下安装两条文腿，可以直接在地面的轨道上走行，并且主梁两端具有悬臂梁(主梁的延长)，相似“龙门”故称为龙门起重机。桥架两侧的支腿一般都是刚性支腿；跨度超过 30m 时，常是一侧为刚性支腿，而另一侧通过球铰和桥架连接的柔性支腿，使门架成为静定系统，这样可以避免在外载荷作用下由于侧向推力而引起附加应力，也可补偿桥架纵向的温度变形龙门起重机的受风面积大,为

17、防止在强风作用下滑行或翻倒，装有测风仪和与运行机构联锁的起重机夹轨器。桥架可以是两端无悬臂的；也可以是一端有悬臂或两端都有悬臂的，以扩大作业范围。半龙门起重机桥架一端有支腿，另一端无支腿，直接在高台架上运行。门式起重机也是由机械传动、金属结构和电气设备三大部分组成。机械传动部分又由起升机构、起重小车走行机构、大车走行机构等构成。即为门式起重机的三大工作机构，它们分别实现吊装货物的上下升降，左右(横向)搬移和前后(纵向)搬运三个动作，构成一个作业区域。任何生产机械都由原动机、传动装置、工作机构和操纵控制设备等组成。如果以电动机作为原动机来拖动生产机械的工作机构，则它的驱动、传动装置通常称为电力拖

18、动系统。该系统中的电动机、控制操纵部分，电气电路和电气器件等等习惯统称电气设备。电气设备部分主要由电动机、电器元件和电气线路等组成。它将电力网中的电能转变为机械能，实现起重机工作的目的，同时控制各工作机构按照工作要求进行作业。电气设备的功用主要在于：由电动机将电能转变成机械能，通过传动装置拖动工作机构；控制设备通过各种控制器件和电器元件用来控制电动机按工作机构的要求完成各种动作。1.2 龙门起重机类型龙门起重机分为 4 种类型：（1）普通龙门起重机：这种起重机用途最广泛，可以搬运各种成件物品和散状物料，起重量在 100 吨以下，跨度为 435m。用抓斗的普通门式起重机工作级别较高。（2）水电站

19、龙门起重机:主要用来吊运和启闭闸门,也可进行安装作业。起重量达80500 吨,跨度较小,为 816m；起升速度较低,为 15m/分。这种起重机虽然不是经临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书6常吊运，但一旦使用工作却十分繁重，因此要适当提高工作级别。（3）造船龙门起重机：用于船台拼装船体，常备有两台起重小车：一台有两个主钩，在桥架上翼缘的轨道上运行；另一台有一个主钩和一个副钩，在桥架下翼缘的轨道上运行，以便翻转和吊装大型的船体分段。起重量一般为 1001500 吨；跨度达185m；起升速度为 215m/分，还有 0.10.5m/分的微动速度。（4）集装箱龙门起重机：用于集装箱码头。拖挂车将

20、岸壁集装箱运载桥从船上卸下的集装箱运到堆场或后方后,由集装箱龙门起重机堆码起来或直接装车运走,可加快集装箱运载桥或其他起重机的周转。可堆放高 34 层、宽 6 排的集装箱的堆场，一般用轮胎式,也有用有轨式的。集装箱龙门起重机与集装箱跨车相比，其跨度和门架两侧的高度都较大。为适应港口码头的运输需要，这种起重机的工作级别较高。起升速度为 810m/分；跨度根据需要跨越的集装箱排数来决定,最大为 60m 左右相应普通龙门起重机：这种起重机用途最广泛，可以搬运各种成件物品和散状物料，起重量在 100吨以下，跨度为 435m。用抓斗的普通门式起重机工作级别较高。 1.3 主要技术性能参数门式起重机的主要

21、技术参数有起重量、起升高度、跨距和伸距、工作速度以及工作类型等。1.3.11.3.1 起重量起重量门式起重机的起重量有 3 个指标，即额定起重量、吊具下起重量、吊钩下起重量。本设计门式起重机的起重量为 20t。1.3.21.3.2 起升高度起升高度起升高度有 2 种表述方法，即以“m”为单位的绝对起升高度。起重机的起升高度大多在 15 m 上下，目前最大的已超过 20m。本设计轨道式集装箱门式起重机的起升高度为 20m。1.3.31.3.3 跨距和伸距跨距和伸距门式起重机的跨距目前最小为 15m，最大超过 60m，大多在 2535m 之间；起重机的工作伸距一般不超过 10m。 。本设计轨道式集

22、装箱门式起重机的跨距为 22m,两端悬臂均长 5.5m。1.3.41.3.4 作速度作速度起重机的速度参数包括起升速度、小车运行速度和大车运行速度。随着经济的不临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书7断发展和技术水平的不断提高，对起重机的速度要求也越来越高。起升速度：Kunz 公司为汉堡港制造的 6 台轨道式集装箱门式起重机，起升速度达到 80 m/min；ZPMC 等生产的轨道式集装箱门式起重机起升速度满载为 40 m/min，空载为 80 m/min。小车运行速度：Noelle、Kunz、ZPMC、交通部水运所等单位研制的起重机小车运行速度都达到了 120m/min；国外目前最大已达到

23、 240 m/min。大车运行速度：Kunz 生产的轨道式集装箱门式起重机大车运行速度为 l80 m/min。门吊的工作速度有三种，根据起重机用途和起重量的不同而不同：（1）起升机构的起升速度 V 起，它与超重量和生产率有关，通常起重量大而起升速度低生产率高，速度可以大些；一般不超过 20 m/min；（2）起重小车走行速度 V 小车，般不超过 50 m/min；（3）起重机大车走行速度 V 大车。般不超过 120 m/min。本设计轨道式集装箱门式起重机：大车运行速度是 39.5 m/min ，小车运行速度是39.7 m/min，起升速度是 9.1 m/min。1.3.51.3.5 工作类型

24、工作类型起重机工作类型是表明起重机工作的载荷变化和忙闲程度的参数。载荷变化程度是起重机的实际超重量与额定起重量之间的变化关系。有的起重机额定起重量很大，如几十吨。但只是偶然起吊这样重的货物，经常起吊的货物重量仅是额定起重量的 1/2或 1/3。忙闲程度是指超重机工作时的长短。如有的一年内要工作 7000 小时，有的工作 4000 小时，还有 2000 小时、1000 小时不等。根据载荷变化程度和忙闲程度把超重机的工作类型分为四种类型：(1)轻型(JC15)；(2)中型(JC25)；(3)重型(JC40)；(4)特重型(JC60)。1.4 门式起重机的三大工作机构1.4.11.4.1 概述概述门

25、式起重机的三大工作机构（机械传动部分）由起升机构、起重小车走行机构、大车走行机构等构成，它们分别实现吊装货物的上下升降，左右(横向)搬移和前后(纵向)搬运三个动作，构成一个作业区域。1.4.21.4.2 起升机构起升机构起升机构的主要形式：1、吊钩门式起重机的起升机构 2、抓斗门式起重机的起升机构 3、电磁门式起重机的起升机构和三用门式起重机的起升机构 4、两用门式起重机的起升机构临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书8门吊的起升机构根据起起重机用途的不同具有不同的形式，若起升重量在 16 吨以上者，一般具有两套起升机构，即简称主钩和副钩。门吊起升机构安装在起重小车上，一般由电动机、联轴器

26、、传动(补偿)轴、制动器、减速器、卷简、滑轮组、钢丝绳和吊钩组等组成。它的传动过程和工作原理如下：电动机齿轮联轴器传动轴带制动轮齿轮联轴器减速器齿轮联轴器卷简钢丝绳定滑轮组吊钩组。当起动起升机构接通电源，制动器松闸。随着电动机的正转或反转，动力(转矩)通过联轴器、传动轴、带制动轮联轴器传递给减速器，它将电动机输出的高转速低转矩减速后，输出低转速大转矩，然而拖动卷简转动。整条钢丝绳的两端穿绕吊钩定滑轮组后，分别固结在卷筒的两端部，由于卷筒的正、反转动，吊钩组上下升降，从而实现货物的上下起落。如果在中途切断电路，电动机被切断动力，制动器(常闭式)立即抱闸制动，使货物悬吊在空中位置。电动机与制动器实

27、行电气联锁，只要电动机一断电源，制动器依靠弹簧张力发生制动作用，保证了工作要求和安全作业。1.4.31.4.3 小车走行机构小车走行机构门式起重机的小车运行机构，分为双梁小车运行机构和单主梁小车运行机构两种。本设计起重机的小车运行机构属于双梁型。门吊起重小车常见的形式有：单梁门架用的起重小车，小车架下面有三个走行轮，其中一个为驱动轮，其余两个为从动轮，其构造如图所示。临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书9图 1 小车行走机构示意图双梁门架用的起重小车，一般由小车架(钢板和型钢焊接而成)、起升机构和小车走行机构等组成。起升机构安装在小车架平台上。小车走行机构又由电动机、带制动轮齿轮联轴器、

28、减速器、传动轴和轮对等组成。小车走行行机构传动形式一般为集中驱动，即采用一台电动机、一台制动器、一台减速器驱动一个走行轮。它的传动过程：电动机齿轮联轴器(或带制动轮联锁器)减速器齿轮联轴器传动轴走行轮。工作原理是：起动起重小车走行机构，电动机通电，制动器松闸。动力通过联轴器将动力(转矩)输入减速器，它将电动机的高转速低转矩变成低转速大转矩，所以减速器不仅能起减速作用，而且能起到增大转矩(扭矩)的作用。减速器低速轴输出的转矩经过传动轴，驱动走行轮对在轨道上滚动，从而实现起重小车、吊重(货物)横向移动于小车轨道上。单主梁箱形桥架用的起重小车传动过程和工作原理基本上与双梁结构用的起重小车相同。1.4

29、.41.4.4 大车走行机构大车走行机构一、大车运行机构的车轮布置一般的门式起重机的大车运行机构车轮为四个，布置在下横梁的四个角上。同一轨道上两轮中心距称为轮距，一般说轮距与跨度之比为 1/41/6 之间。当车轮轮压大时，可采取增加四个角上车轮数量的形式，两个车轮组成一个平衡台车，与下横梁绞接。如果四个车轮同在一个角，可由两个平衡台车组成一个大的平衡台车与下横梁铰接。车轮的布置形式很多，应由设计者根据整机轮压计算情况并考虑使用单位对基础的要求来确定。本设计的大车运行机构共有 12 个轮子。二、大车运行机构的驱动形式门吊大车走行机构是为了完成吊重沿轨道方向移动，它亦有集中驱动和分别驱动两种形式，

30、但集中驱动只适用于小跨度、起重量很小的门吊上。因此，目前很少采用集中驱动，极大多数采用分别驱动。本设计的集装箱门式起重机采用的是分别驱动。门吊大车走行机构分别驱动是指起重机两边支腿下面的驱动轮(主动轮)分别由两套(对称安装，图中画了一套)独立的驱动装置来驱动。为了保证左右两个车轮同步，两套驱动装置由电气控制线路实行集中控制。临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书102 起重机机构的设计2.1 小车运行机构的计算2.2.12.2.1 轮压计算轮压计算起重小车选用垂直反滚轮式起重小车参考同类型，规格相近的起重机，估计小车架总重量及其重心到主轨道中心线的距离。根据起重小车架的平衡条件，求出主动轮

31、轮压，从动轮轮压和垂直反滚轮轮压。 2-1 0mA 2-2 0212BPPlBGQlBG1架 2-3 BlBGQlBGPP2121架式中：主动轮和从动轮轮压之和；21PP 起重小车车架（包括机构）重量，=8700kg；架G架G（Q+G)主钩额定起重量和吊钩组重量，（Q+G)=20364kg；小车重心至主轨道中心线的距离，=110mm；1l1l主钩中心至主轨道中心线的距离，=650mm；2l2l小车轨距，=1230mm。BB=kg21PP .5406033.215.603.21203641.103.218700因为 01y 2-4021HGQGPP架所以kg5 .11593203648700.5

32、4060321GQGPPH架所以满载主动轮轮压为：kg5 .1153925 .40603maxP满载垂直么滚轮轮压： kg75.576925 .11539maxH空载主动轮轮压： 3.215.603.213641.103.21870021 PP=10042.5kg每个车轮的轮压为： kg50212.510042221 PP临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书11空载垂直反滚轮轮为：kg.59783648700.51004221GGPPH架空2.2.22.2.2 动机的选择动机的选择1.运行阻力的计算。（1）运行摩擦阻力。对于垂直反滚轮式小车的单主梁龙门起重机，小车满载运行时报最大摩擦阻力

33、为： 2-5反轮反轮附轮架摩擦DdkHKDdkHGGQP22max其中额定起重量于吊钩组重量之和，=20364kgGQGQ小车架重量，=8700kg；架G架G垂直反滚轮的总轮压，=11539.5kg；HH滚动摩擦系数，=0.06cm；kk轴承摩擦系数，=0.015；附加摩擦阻力系数，=1.2；附K附K车轮直径，=450mm；轮D轮D轴承内径，=120mmdd垂直反滚轮直径，=250mm反轮D反轮D垂直反滚轮轴承内径，=70mm反轮d反轮d45715.006.002.511539.21451215.006.002.511539870020364max摩擦P=428.68kg（2） 满载运行时最大

34、坡度阻力 2-6架坡坡GGQKP式中坡度阻力系数，=0.002。坡K坡Kkg3.1588700364102002.003坡P满载运行时的最大风阻力 2-7物小车风FFqCP1式中风载体形系数，对于小车和物品取=1.1；CC临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书12计算电动机功率时用的第类载荷的风压值，=10kg/；1q1q2m小车的挡风面积，=6.7；小车F小车F2m物品的挡风面积，=12；物F物F2m风P公斤.720512.7610.11满载小车运行时的静阻力（最大值）：kg.5692.72053.15868.428max风坡摩满静PPPP空载运行时的静阻力： 2-8反轮反轮空轮空架摩空

35、DdKHDdKHGGP22 451215.006.002.59788700364kg5.77525715.006.002.5978kg18870036402.0002.00架空GGPkg74.7610.11小车风空FCqP空载运行时静阻力（最小值）kg75.16774185.775风空坡空摩空静空PPPP2.初选电动机（1） 满载运行时电动机的静功率 2-9 kwmvPN6120静静式中满载小车运行时的静阻力，=692.5kg；静P静Pv=39.7m/min,m=1, n=0.9kwN99. 49 . 061207 .395 .692静（2） 初选电动机电动机的计算功率为： 2-10 kwNK

36、N静静 式中电动机启动时为克服惯性的功率增大系数，取=1.1电K电K临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书13所以kwN89.459.94.11查电动机产品目录选型，其N=5kw,n=925r/min.转子飞轮矩22225. 0mkgGD电最大扭矩倍数。.92(3) 计算轮轮转速和确定减速器传动比车轮转速：min8.0285.40rvn轮减速器的传动比：9 .327 .3992545. 0vDnnni轮小车运行机构采用立式减速器，查产品目录选ZSC-400-IV-3其传动比，i=33.1,当n=1000r/min.JC%=25时，容许输入功率N=7.8kw。(4) 验算小车速度min48.

37、391 .3392545. 0miDnv实际速度偏差%15%5 . 0%1007 .3948.397 .39%100vvv实际故满足要求。（5） 电机轴上的静力矩满载：mkgniDPM23. 52轮静静空载：mkgniDPM27. 19 . 01 .33245. 075.1672轮静空空静3、起动时间与起动率均加速度验算满载工况： 2-1122237575.901联电架静平起起GDGDnKnvGGQMMt式中电动机的平均起动力矩，=（1.51.8）=（1.51.8）平起M平起M额M975=7.99.489255mkg取=8.5平起Mmkg临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书14满载时电动

38、机轴上的静力矩，=5.23静M静Mmkgn电动机转速，n=925r/min电动机转子飞轮矩，=0.225；2电GD2电GD2mkg联轴器的飞轮矩，=0.45；2联GD2联GD2mkg制动轮的飞轮矩，=0.38。2制GD2制GD2mkg其余符号意义同前。秒48. 538. 05.4025.20375925.21.909256.6087002036475.903.25.5812起满t小车起动时间一般不超过46秒，故满足要求。平均加速度验算：为了避免过大的冲击及物品摆动，应使起动平均加速度0.20.4。2sm0.222.108.4560.73960smtva起满平2sm故满足要求。空载工况： 2-1

39、2 sGDGDKnnvGGMMt22237575.901min联电架静空起起空式中最小起动力矩，根据电动机特性min起M=（0.60.8）=（0.60.8）=3.24.2min起M额M9255975mkg取=3.2min起Mmkg8.305.4025.20375925.21.909256.60364870075.907.21.2312起空t =4s6s所以符合要求。4、电动机发热验算。电动机的不过热条件: 2-13静NKN25临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书15式中电动机在JC%=25条件下发出的额定功率，=5kw；25N25N满载静功率，=4.99kw静N静N机构工作类型系数，=0

40、.75；KK系数，根据，得=1.2。3 . 0 xtt起所以455.5所以满足要求。5、制动器的选择（1） 电动机轴上的静力矩 2-16iPPPM2min2摩满坡风静式中由第2类载荷的标准风压产生的风阻力，2风P2q；kgFFCqP5.530812.7615.1122物小车风坡度阻力，=58.13kg；坡P坡P满载运行的最小摩擦阻力，min摩满P 2-17反轮反轮轮摩满架DdkHDdkHGGQP22min451215.006.002.511539870020364kg4.537425715.006.002.511593所以9 . 045. 01 .33254.3743.1585.5308静Mm

41、kg48.00（2） 制动力矩的计算 2-1837575.901222nGDGDKnvGGQtMM联电架制静制式中制动时间，取小车制动时间=3s制t制t3759253.8025.20.21925.906.6087003642000075.903148.002制M mkg67.94查制动器产品目录选 Jwz-200 型制动器。制动力矩。 mkgM166、 减速器的选择临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书17根据标准减速器的承载能力表选择小车运行机构减速器。计算载荷按起动工况确定： 2-19惯静计PPP式中小车满载、上坡、逆风运行时的静阻力，=692.5kg；静P静P小车运行起动时的惯性力，

42、惯P，kgagGGQP88.3552.10.89870036420000平架惯所以kgPPP8.310488.8355.2692惯静计减速器的计算输入功率 2-20 kwvPN6120计式中 小车运行速度， =39.7。vvminmkwvPN55. 79 . 061207 .3938.10486120计由计算功率，工作速度，输入轴转速及速比，选 ZSC-500.i=33.1,中级工作类型，N=7.8kw减速器强度验算为了确定最大计算扭矩，首先计算出换算到减速器输出轴上的电动机最大起动力矩、制动力矩、打滑力矩：max电M0制M滑M电动机最大起动力矩： 2-21iMM额电maxmax;mkg5.9

43、431.90.1335.92制动器的制动力矩：mkgiMM95.1489 . 01 .3350制制打滑力矩： 2-222max轮驱滑DRM5.154825.405.7203012.10因为滑电制MMMmax0临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书18所以取。mkgMM5.9431max电计减速器输入轴扭矩为mkgnNM22. 89258 . 7975975入减速器输出扭矩为 2-23减入出ikMM式中最大短暂扭矩系数，取=5kkmkMg.9130596. 0.1332.285出因为出计MM所以满足要求。7、联轴器的选择 应使maxMM计 2-24额计MnMS查表取；mkgM7.259255

44、975额第类载荷的动力系数，对于运行机构=2；安全系数，取=1.4mkgM6.7147.25.412Mn额计查设计手册选用 CL3 型联轴器 因 31514.76 所以满足要求。8、车轮的计算(1) 车轮轮压的计算。1) 耐久性计算时的等效起升载荷同下式确定。 2-25Q等效等效起Q式中等效静载荷系数，=0.6；等效等效额定起重量，=20000kg。QQkgQ120001020.603等效起临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书19根据等效起升载荷算的的轮压，然后去两个轮压的平均值 kgPP3.9141873.2125.603.21364120001.103.218700221等效冲击系数

45、；载荷变化系数1K1.80g.2114923.9141871.801kP计(2) 车轮踏面接触应力计算1） 耐久性计算。采用凸头钢轨，帮车轮与轨道点接触。局部接触应力为 2-26 点计点32124000rDP；公斤计.211492PmmD450mmrP30038型钢轨当 HB300 时， 点点22500020000cmkg 点点232164473014522 .114924000maxcmkg2) 强度较核23322242.211492.42842216447maxmaxcmkgPP计计点点由于 230000cmkg点所以 maxmax点点9、车轮轴的计算。(1) 疲劳计算1） 轴受纯弯曲时的

46、应力 2-27 1max弯弯弯WM其中4maxLPM计332dW弯式中车轮两个轴承的间距，=20cmLL临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书20车轮轴颈，=13.5cm；ddcmkgM574614202 .11492max335.52415 .1332cmW弯28.82375.524157461cmkg湾3) 轴受扭矩时的应力。 2-28iM额扭M式中第一类载荷的动力系数，2 . 1214 . 112111其他符号意义同前。mkgM9.3188.90.13327. 5.21扭抗扭断面模数：333m.1492.5131616cdW扭扭转剪应力：2238.1492109.3188cmkgMM

47、扭扭同时受弯曲和扭转作用的计算应力： 2-29 1224弯弯式中将扭应力换算成弯曲应力的系数，计算车轮轴时，=1对称循环弯曲许用应力，=767.8 1弯 1弯2cmkg所以 1弯故疲劳强度计算合格。（3） 强度计算。1） 受纯弯曲时的计算应力。 2-30弯弯弯WWmax临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书21式中用最大轮压计算的轴上最大弯矩，弯McmkgLPM1421124204 .284224maxmax计弯轴的抗弯断面模数，弯W。3335.5241.5133232cmdW弯所以23.358855.241142112maxcmkgWM弯弯弯2) 受纯扭转时的计算应力 2-31扭扭扭WM

48、max式中第类载荷的计算扭矩，max扭MmkgiM97.3139 . 01 .3327. 52Mmax额扭抗扭断面模数，扭W3334925 .131616cmdW扭所以弯曲和扭转合成的计算应力应满足下式：=2485.7 弯222602.86343.3588cmkg2cmkg所以强度计算通过。10、反滚轮组的计算。（1）反滚轮组线接触时的局部接触应力计算 2-32 maxmaxmax2600线计线DbP式中；g8077.655769.751.4HmaxmaxkP计反滚轮直径，=25cm；DD车轮于轨道的接触宽度，=4cm。bb2762625465.80772600maxcmkg线 29600ma

49、xcmkg线临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书22因为 maxmax线线所以满足要求。2.2 小车架的计算小车架结构简图如下图所示，它是同梁和板构成。小车上载荷有起升物品的重量、各自机构自重和反滚轮压等。图 3 小车架结构示意图临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书23图 4 第一根梁计算示意图第一根梁上作用着定滑轮组轴力 P 滑轮，其数值按下式计算： 2-33组定滑mmGQP21式中起重量，=20000kg；QQ吊钩组重量，=364kg；GG起升机构倍率，=4；mm起升机构滑轮组效率，=0.975。组组所以kgP7832975. 0421436410203定滑最大弯矩：cmkgM

50、12922866783241max对中性轴的惯性矩：4324 .15055486 . 01214 .248 . 0102cmJx中性轴到土翼缘最大距离：cmy8 .24max梁跨中的最大计算应力：2maxmaxmax4 .2554 .150558 .241292282 . 1cmkgJyMKx动其余梁和第一个算法相同。临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书242.2.12.2.1 轨道轨道桥式起重机所用的轨道有铁路钢轨（P 型） 、起重机专用钢轨（QU 型）以及方钢或扁钢，本设计采用起重机专用钢轨（QU 型） 。2.2.22.2.2 车轮与车轮组车轮与车轮组车轮材料一般选用 ZG55铸钢。

51、对于轮压较大的车轮可采用合金钢，在本设计中，由于起吊重量比较小，所以材料选用 45 号钢。为了提高车轮的使用寿命，车轮的踏面应进行热处理，表面硬度为 HB300350。淬火深度不小于 15 mm，并均匀的过渡到未淬火层。桥式起重机的车轮按用途分为三种类型：1.轨道上行走式车轮，通常为桥式、门式起重机的大、小车车轮使用范围较广;2.悬挂式车轮，在单梁起重机工字钢下翼缘上运行；3.半圆槽滑轮式车轮，用于缆索起重机的承载索上。本设计采用轨道上行走式车轮。2.2.32.2.3 车轮直径的计算车轮直径的计算车轮的最大轮压：小车自重估取为=2000kg，假定轮压均布，xG=1875kg，载荷率=2.5 1

52、.6xGQP41max20005000 xGQ装配图示意图 5.图 5 装配图查起重机课程设计，当运行速度小于 60 m/min，1.6 时工作类型为中级，车xGQ轮直径选为 D=350 mm。装配选用双圆头平键，轴承型号：33118E（圆锥滚子轴承） 。临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书253 利用 Solid Works 2009 三维建模Solid Works 是易学易用的标准三维设计软件，具有全面的实体建模功能，可以生成各种实体，广泛应用在各种行业。它采用了大家熟悉的 Microsoft Windows 图形用户界面。使用这套简单易学的工具，机械设计工程师能快速按照其设计思想绘

53、制出草图，并运用特征与尺寸，绘制模型实体、装配体及详细的工程图。Solidworks 将产品设计置于 3 维空间环境中进行，可以应用于机械零件设计、装配体设计、电子产品设计、钣金设计、模具设计等中。Solid Works 2009，不但改善了传统机械设计的模式，而且具有强大的建模功能、参数设计功能。在创新性、使用的方便性以及界面的人性化等方面都得到了增强。大大缩短了产品设计的时间，提高了产品设计的效率。Solid Works 2009 在用户界面、草图绘制、特征、零件、装配体、工程图、出详图、钣金设计、输出和输入以及网络协同等方面都得到了增强，比原来的版本增强了250 个以上的用户功能，使用户

54、可以更方便地使用该软件。3.1 Solid Works 的历史和发展Solid Works 公司成立于 1993 年，由 PTC 公司的技术副总裁与 CV 公司的副总裁发起，总部位于马萨诸塞州的康克尔郡（Concord, Massachusetts）内，当初所赋予的任务是希望在每一个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系统。从1995 年推出第一套 Solid Works 三维机械设计软件至今，它已经拥有位于全球的办事处，并经由 300 家经销商在全球 140 个国家进行销售与分销该产品。Solid Works 软件是世界上第一个基于 Windows 开发的三维 CAD 系统，由于技

55、术创新符合 CAD 技术的发展潮流和趋势，Solid Works 公司于两年间成为 CAD/CAM 产业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得 Solid Works 每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在 1995-1999 年获得全球微机平台 CAD 系统评比第一名；从 1995 年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中仅从 1999 年起，美国权威的 CAD专业杂志 CADENCE 连续 4 年授予 Solid Works 最佳编辑奖，以表彰 Solid Works 的创新、活力和简明。至此，Solid Works 所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了

56、全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。由于 Solid Works 出色的技术和市场表现，不仅成为 CAD 行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在 1997 年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将 Solid Works 全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了 CAD 行业的世界纪录。并购后的 Solid Works 以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为 CAD 行业一家高素质的专业化公司，临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书26Solid Works 三维机械设计软

57、件也成为达索企业中最具竞争力的 CAD 产品。由于使用了 Windows OLE 技术、直观式设计技术、先进的 Para solid 内核（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术，Solid Works 成为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的 Solid Works 软件使用许可约 28 万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球 100 多个国家的约 3 万 1 千家企业。在教育市场上，每年来自全球 4，300 所教育机构的近 145，000 名学生通过 Solid Works 的培训课程

58、。据世界上著名的人才网站检索，与其它 3D CAD 系统相比，与 Solid Works 相关的招聘广告比其它软件的总合还要多，这比较客观地说明了越来越多的工程师使用 Solid Works，越来越多的企业雇佣 Solid Works 人才。据统计，全世界用户每年使用 Solid Works 的时间已达 5500 万小时。在美国，包括麻省理工学院（MIT） 、斯坦福大学等在内的著名大学已经把 Solid Works 列为制造专业的必修课，国内的一些大学（教育机构）如清华大学、北京航空航天大学、北京理工大学、上海教育局等也在应用 Solid Works 进行教学。相信在未来的 58 年内，Sol

59、id Works 将会成为与当今 AutoCAD 一样，成为 3D 普及型主流软件乃至于 CAD 的行业标准。3.2 Solid Works 2009 绘制零件图3.2.13.2.1 草图绘制草图绘制Solid Works 的大部分特征是由二维草图绘制开始的，草图绘制在该软件使用中占非常重要的地位。下面以绘制卷筒毂为例讲解 Solid works图 6 卷筒毂的 CAD 图示意图临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书27根据右支架二的 CAD 图绘制 Solid works 草图3.2.23.2.2 实体特征实体特征退出草图，点击“拉伸凸台/基体” ，拉伸草图 7图 7 拉伸后的卷筒毂基体

60、示意图临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书28图 8 选取基准面 1 并绘制草图示意图图 9 “点击拉伸凸台/基体”拉伸草图示意图临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书29图 10 点击异性孔向导选择孔的类型，以及通过草图工具栏中，综合添加尺寸约束与几何约束来定位孔的位置，并通过阵列形成六个孔（示意图） 。图 11 点击“圆角” ，选择要圆角的边线（示意图）临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书303.3 Solid Works 2009 绘制装配图绘制完草图之后，点击“新建” ，创建装配图。点击“插入零部件” ，选择要装配的零件，点击“配合” ，即可进行装配。对于标准件，Sol

61、id Works 2009 提供了全面的设计库文件，方便调出标准件。下面以 GB/T276-1994 深沟球轴承 6001-2Z 为例，具体步骤如下：点击“设计库”中“Toolbox”文件下的“GB“，找到”轴承”文件夹，点击“滚动轴承 GB/T276-1994” ，在导航栏中，尺寸序列号中选定“00” ，大小中选定“16001”点击“回车” ，即可绘制。如图 12 所示临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书31图 12 上夹运机构装配图示意图结 语本设计主要采用 AUTOCAD2007 和 solid works 三维设计软件设计了一台门式起重机的小车运行机构。通过设计计算、查找资料、强

62、度校核，建立小车的三维实体模型，利用实体模型进行运动仿真，进一步检验了各部件的受力情况。本次设计不仅让我们进一步熟悉了 AUTOCAD 软件 solid works、WORD 等软件的一些基本操作，还让我们学会了许多看图、画图的技巧和一些典型零件的选择和设计标准，更让我们懂得了怎样查找资料和文献。此次设计充分利用了已学过的机械设计知识，使我对所学知识有了一个系统的认识、复习、巩固和深入。通过这次设计，我对机械设计有了更深刻的认识，也初步掌握了机械设计的方法和使用有关机械设计手册的方法；对机械零件、部件、装配技术、计算机软件使用技术等作了一个全新的认识和再学习，加深了理解，并扩展了知识面。在设计

63、和实习过程中，尹玉亮老师所给予了我的大量指导和帮助，以及许多老师和同学所给予我们的宝贵意见，对此，我再次表示谢意！由于我们的水平有限，设计中难免存在缺点和错误，敬请广大读者批评指正。临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书32参考文献参考文献1王宜逊、孟宪蕙等.起重机设计手册M.机械工业出版社，1983.2白景忠.机械零件设计手册M.北京冶金工业出版社，1985.3陈道南、盛汉中.起重机课程设计.M北京冶金工业出版社，1992.4大连工业院 杨长骙编.起重机械M.机械工业出版社，1996.5胡宗武、顾迪民编.起重机设计计算M.北京科学技术出版社，1983.6何铭新、钱可强主编.机械制图M.高

64、等教育出版社，1983.7孙桓、陈作模编.机械原理M高等教育出版社，1983.8单辉祖编.材料力学M.高等教育出版社，2001.9赵松年、张奇鹏.机电一体化机械系统设计M.机械工业出版社，1983.10廖念钊.互换性与技术测量M.中国计量出版社，1985.11梁景凯.机电一体化技术与系统M.机械工业出版，1985.12齐乐华.工程材料及成形工艺基础M.西北工业大学出版社，1985.13贾安东.焊接结构及生产设计M.天津大学出版社，1985.14冯淑华.机械控制工程基础M.北京理工大学出版社，1992.15项占琴.王家平 现代机电产品设计M.浙江大学出版社，1992.16刑邦圣.机械工程制图M.

65、东南大学出版社，1992.17王连明.机械设计课程设计M.哈尔冰工业大学出版社，1992.临沂大学工学院 2011 届毕业设计说明书33致致 谢谢毕业在即，真诚感谢临沂大学与工学院全体老师孜孜不倦的教导，感谢你们对我的学业上无限的帮助和关怀！尤其感谢尹玉亮老师对我的毕业论文的细心指导和热心帮助，不仅给我传授了机械设计知识和绘图基本功以及有关软件的使用方法，最重要的是培养了我独立思考和分析问题解决问题的能力，丰富了我的想象力，锻炼了我的动手能力，教会了我处理和查找资料文献，如何运用课堂上所学到知识去解决实际的问题的能力。同时在设计过程中，许多同学也给了我许多帮助，在此也对他们表示感谢！最后，感谢老师们的批评指正！