20吨门式起重机小车运行机构设计

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 1 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 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 1 1 1 自我盘点自我盘点.1 1 2 2 解决自身劣势与缺点解决自身劣势与缺点.1 1 3 3 未来职业规划未来职业规划.1 1 4 4 结束结束语语.2 2 第二部分第二部

2、分 .3 3 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.3 3 摘摘 要要 .3 3 ABSTRACTABSTRACT .4 4 1 1 绪绪 论论 .5 5 1.11.1 概概 述述 .5 5 1.21.2 龙门起重机类型龙门起重机类型 .5 5 1.31.3 主要技术性能参数主要技术性能参数 .6 6 1.3.11.3.1 起重量起重量.6 6 1.3.21.3.2 起升高度起升高度.6 6 1.3.31.3.3 跨距和伸距跨距和伸距.6 6 1.3.41.3.4 作速度作速度.6 6 1.3.51.3.5 工作类型工作类型.7 7 1.41.4 门式起重机的三大

3、工作机构门式起重机的三大工作机构 .7 7 1.4.11.4.1 概述概述.7 7 1.4.21.4.2 起升机构起升机构.7 7 1.4.31.4.3 小车走行机构小车走行机构.8 8 1.4.41.4.4 大车走行机构大车走行机构.9 9 2 2 起重机机构的设计起重机机构的设计 .1010 2.12.1 小车运行机构的计算小车运行机构的计算.1010 2.2.12.2.1 轮压计算轮压计算.1010 2.2.22.2.2 动机的选择动机的选择.1111 2.22.2 小车架的计算小车架的计算.2222 2.2.12.2.1 轨道轨道.2424 2.2.22.2.2 车轮与车轮组车轮与车轮

4、组.2424 2.2.32.2.3 车轮直径的计算车轮直径的计算.2424 3 3 利用利用 SOLIDWORKSSOLIDWORKS 20092009 三维建模三维建模 .2525 3.13.1 SolidWorksSolidWorks 的历史和发展的历史和发展 .2525 3.23.2 SolidWorksSolidWorks 20092009 绘制零件图绘制零件图 .2626 3.2.13.2.1 草图绘制草图绘制.2626 3.2.23.2.2 实体特征实体特征.2727 3.33.3 SolidWorksSolidWorks 20092009 绘制装配图绘制装配图 .3030 结结

5、语语 .3131 参考文献参考文献 .3232 致致 谢谢 .3333 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、尊敬正直的友爱 之心，善于培养兴趣，重视实践与探索。 自己

6、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、工作、生活能力、全面

7、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 （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，我会努力做每一件事，我 会在不落下学习的成绩的情

8、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，踏踏实实的贡献自己的力

9、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。 第二部分第二部分 2020 吨门式起重机吨门式起重机小车运行机

10、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。 然后使用 solidwor

11、ks 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 ABSTRACT Cranes are bridge crane, gantry crane, tower crane and other species. Crane is also within fixed inter-materials handling and me

12、chanical 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 start from the rope to start, an

13、d 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, brake, reducer, and a small

14、 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 software are two-dimensional map. T

15、he 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 Yang; Reducer; Trolley travel a

16、gencies; Solidworks. 1 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

17、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

18、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）水电站龙门起重机:主要用来吊运和启闭闸门,也可进

19、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 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

20、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 门式起重机的主要技术参数有起重量、起升高度、跨距和伸距、工作速度以及工

21、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。 。 本设计轨道式集装箱门式起重机的跨距为 22m,

22、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 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 240 m/min。大车运行速度：Kunz 生产的轨道式集

23、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 工作类型工作类型 起重机工作类型是表明起重机工作的载

24、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 门式起重机的三大工作机构（

25、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 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、传动(补偿)轴、制动 器、减速器、卷简、滑轮组、

26、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。电动机与制动器实行电气联锁，只要电动机一 断电

27、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。 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、减速器、传动轴和轮对等组成。小车走行行机构传动形式一

28、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。 1.4.41.4.4 大车走行机构大

29、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，但集中驱

30、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。 2 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，求出主动轮轮压，从动轮轮压和垂直反滚轮轮压。

31、 2-1 0mA 2-2 0212BPPlBGQlBG1架 2-3 B lBGQlBG PP 21 21 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 .540603 3.21 5.603.21203641.103.218700 因为 01y 2-4021HGQGPP架 所以kg 5 . 11593203648700.5

32、4060321GQGPPH架 所以满载主动轮轮压为：kg 5 . 11539 2 5 . 40603 maxP 满载垂直么滚轮轮压： kg 75.5769 2 5 . 11539 maxH 空载主动轮轮压： 3.21 5.603.213641.103.218700 21 PP =10042.5kg 每个车轮的轮压为： kg5021 2 .510042 2 21 PP 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

33、摩擦阻力 为： 2-5 反轮 反轮 附 轮 架摩擦 D dk HK D dk HGGQP 22 max 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d 45 715.006.002 .511539.21 45 1215.006.002 .5115398

34、70020364max 摩擦P =428.68kg （2） 满载运行时最大坡度阻力 2-6架坡坡GGQKP 式中坡度阻力系数，=0.002。坡K坡K kg3.1588700364102002.00 3 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 计算电动机功率时用的第类载荷的风压值，=10kg/；1q1q 2 m 小车的挡风面积，=6.7；小车F小车F 2 m 物品的挡风面积，=12；物F物F 2 m 风P公斤.720512.7610.11 满载小车运行时的静阻力（最大值）： kg.5692.72053.15868.428 max

35、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 D dK H D dK HGGP 22 45 1215.006.002 .59788700364 kg5.775 25 715.006.002 .5978 k0002.00架空GGP kg74.7610.11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PPPP 2.初选电动机 （1） 满载运行时电动机的静功率 2-9 kw m vP N 6120 静 静 式中满载小车运行时的静阻力，=692.5kg；静P静P v=39.7m/min,m=

36、1, n=0.9 kwN99. 4 9 . 06120 7 . 39 5 . 692 静 （2） 初选电动机 电动机的计算功率为： 2-10 kwNKN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 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 22 225 . 0 mkgGD 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： min 8.028 5.40 r v n 轮 减速器的传动比： 9 .32 7 .39 92545 . 0 v Dn n n i 轮 小车运行机构采用立式减速器，

37、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 min 48.39 1 . 33 92545 . 0 m i Dn v 实际 速度偏差 %15%5 . 0%100 7 . 39 48.39 7 . 39 %100 v vv实际 故满足要求。 （5） 电机轴上的静力矩 满载：mkg ni DP M 23 . 5 2 轮静 静 空载：mkg ni DP M 27. 1 9 . 0 1 . 332 45 . 0 75.167 2 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

38、-11 22 2 375 75.90 1 联电 架 静平起 起GDGD nK n vGGQ MM t 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M 975=7.99.48 925 5 mkg 取=8.5平起Mmkg 满载时电动机轴上的静力矩，=5.23静M静Mmkg n电动机转速，n=925r/min 电动机转子飞轮矩，=0.225； 2 电 GD 2 电 GD 2 mkg 联轴器的飞轮矩，=0.45； 2 联 GD 2 联 GD 2 mkg 制动轮的飞轮矩，=0.38。 2 制 GD 2 制 GD 2 mkg 其余符号意义同前。 秒 48 . 5 38 .

39、0 5.4025.20 375 925.21 .90925 6.60870020364 75.90 3.25.58 1 2 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。 2 s m 0.2 2 2.10 8.4560 .739 60 s m t v a 起满 平 2 s m 故满足要求。 空载工况： 2-12 sGDGD Kn n vGG MM t 22 2 375 75.90 1 min 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）=3.24.2

40、min起M额M 925 5 975mkg 取=3.2min起Mmkg 8.305.4025.20 375 925.21 .90925 6.603648700 75.90 7.21.23 1 2 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 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，=0.75；KK 系数，根据，得=1.2。3 . 0 xt t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 2-16 i PPP M 2 min

41、2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 D dk H D dk HGGQP 22 min 45 1215.006.002 .511539870020364 kg4.5374 25 715.006.002 .511593 所以9 . 045. 0 1 . 332 54.3743.1585.5308 静M mkg48.00 （2） 制动力矩的计算 2-18 375 75.90 1 22 2 nGDGD

42、K n vGGQ t MM 联电 架 制 静制 式中制动时间，取小车制动时间=3s制t制t 375 9253.8025.20.21 925 .906.60870036420000 75.90 3 1 48.00 2 制M mkg67.94 查制动器产品目录选 Jwz-200 型制动器。制动力矩 。 mkgM16 6、 减速器的选择 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，惯P ， kga g GGQ P88.3552.10 .89 8700364

43、20000 平 架 惯 所以kgPPP8.310488.8355.2692惯静计 减速器的计算输入功率 2-20 kw vP N 6120 计 式中 小车运行速度， =39.7。vv min m kw vP N55 . 7 9 . 06120 7 . 3938.1048 6120 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M 0 制 M滑M 电动机最大起动力矩： 2-21iMM额电maxmax ;mkg5.9

44、431.90.1335.92 制动器的制动力矩： mkgiMM95.1489 . 0 1 . 335 0 制 制 打滑力矩： 2-22 2 max 轮 驱滑 D RM 5.1548 2 5.40 5.7203012.10 因为滑电 制 MMMmax 0 所以取。mkgMM5.9431max电计 减速器输入轴扭矩为 mkg n N M22 . 8 925 8 . 7 975975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=5kk mkMg.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MnM

45、S 查表取 ；mkgM7.25 925 5 975额 第类载荷的动力系数，对于运行机构=2； 安全系数，取=1.4 mkgM6.7147.25.412Mn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。QQ kgQ120001020.60 3 等效起 根据等效起升载荷算的的轮压，然后去两个轮压的平均值 kg PP 3.914187 3.212 5.603.21364120001.103

46、.218700 2 21 等效冲击系数；载荷变化系数1K1.80 g.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 3 2 12 4000 rD P ；公斤计.211492PmmD450mmrP30038型钢轨 当 HB300 时， 点点 2 2500020000 cm kg 点点 2 3 2 16447 30 1 45 2 2 . 114924000max cm kg 2) 强度较核 2 33 22242 .211492 .428422 16447 max max cm k

47、g P P 计 计 点点 由于 2 30000 cm kg 点 所以 maxmax点点 9、车轮轴的计算。 (1) 疲劳计算 1） 轴受纯弯曲时的应力 2-27 1 max 弯 弯 弯 W M 其中 4 max LP M 计 3 32 dW 弯 式中车轮两个轴承的间距，=20cmLL 车轮轴颈，=13.5cm；dd cmkgM 57461 4 20 2 . 11492 max 33 5.52415 .13 32 cmW 弯 2 8.8237 5.5241 57461 cm kg 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 . 1 2 14 . 1 1

48、2 1 1 1 其他符号意义同前。 mkgM9.3188.90.13327 . 5 .21扭 抗扭断面模数： 33 3 m.1492.513 1616 c d W 扭 扭转剪应力： 2 2 38 .1492 109.3188 cm kg M M 扭 扭 同时受弯曲和扭转作用的计算应力： 2-29 1 2 2 4 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 2 cm kg 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 W Wmax 式中用最大轮压计算的轴上最大弯矩，

49、弯M cmkg LP M 142112 4 204 .28422 4 max max 计 弯 轴的抗弯断面模数，弯W 。 333 5.5241.513 3232 cmdW 弯 所以 2 3.3588 55.241 142112max cm kg W M 弯 弯 弯 2) 受纯扭转时的计算应力 2-31 扭 扭 扭 W Mmax 式中第类载荷的计算扭矩，max扭M mkgiM97.3139 . 0 1 . 3327 . 5 2Mmax额扭 抗扭断面模数，扭W 333 492 5 . 13 1616 cmdW 扭 所以 弯曲和扭转合成的计算应力应满足下式： =2485.7 弯 2 22 602.8

50、6343.3588 cm kg 2 cm kg 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 max max max 2 600线 计 线 Db P 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。bb 2 7626 254 65.80772 600max cm kg 线 2 9600max cm kg 线 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。

51、 图 3 小车架结构示意图 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 m mGQ P 2 1 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 kgP7832 975 . 0 42 143641020 3 定滑 最大弯矩： cmkgM129228667832 4 1 max 对中性轴的惯性矩： 432 4 . 15055486 . 0 12 1 4 . 248 . 0102cmJx 中性轴到土翼缘最大距离： cmy 8 . 24ma

52、x 梁跨中的最大计算应力： 2 maxmax max 4 . 255 4 . 15055 8 . 24129228 2 . 1 cm kg J yM K x 动 其余梁和第一个算法相同。 2.2.12.2.1 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。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

53、。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 1.6 xGQP 4 1 max 2000 5000 xG Q 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/mi

54、n， 1.6 时工作类型为中级，车xG Q 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） 。 3 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

55、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

56、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

57、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

58、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， Solid Works 三维机械设计软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

59、 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。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，Solid Works 将会成为与当今 Au