本科毕业设计-qtz25型塔式起重机工作机构设计

PAGEPAGE31毕业设计学生姓名学号20085124系(部)机电工程系专业机电一体化技术题目QTZ25型塔式起重机工作机构设计指导教师（姓名）（专业技术职称/学位）（姓名）（专业技术职称/学位）2011年6月摘要:QTZ25塔式起重机的塔身固定安装在建筑物附近的专门基础上，上部套以套塔，套塔的顶部通过旋转支承装置帽,起重臂和平衡分别装于塔帽的前后，起升机构安装在平衡臂的后部，由起重卷扬机筒上绕出的钢丝绳经塔帽顶部导向滑轮，塔帽根部导向滑轮至起重小车上滑轮，向下绕过吊钩架滑轮后，再向上绕过起重小车的滑轮，游动滑轮，起重小车上滑轮，然后至起重臂头部固定。该塔机由金属机构、工作机构液压顶升系统、电气控制系统以及安全保护装置等组成。关键词：起重机工作机构塔机起升机构变幅机构Abstract:QTZ25towercranetowernearthefixedinstallationinbuildingsbasedontheexpertise,theuppersleevetocoverthetower,setontopofthetowercapbyrotatingthesupportingdevice,liftingarmandbalance,respectively,beforeandafterthecapinstalledonthetower,liftingBalancearmismountedontherear,thecranehoistdrumwireropearoundthecapatthetopofthetowerbyPulley,TowerPulleyrootcaptoliftingasmallcarpulley,downaroundthehookrackpulley,andthenLiftingthecaruparoundthepulley,pulleyswimming,liftingasmallcarwheel,andthenfixedtotheboomhead.

Bythemetalbodyofthetowercrane,workingbodyofhydraulicjackingsystem,electricalcontrolsystemsandsafetydevicesandothercomponents.Keywords:TowerCrane,hoistingmechanism,slewingmechanism,reducer,hydraulicpressuremechanism,travelingmechanism.目录1前言 32塔机的概述 33塔机机构简述 53.1塔机工作原理 53.2塔机机构 64工作机构的说明和计算 154.1以知条件 154.2传动方案的拟定 154.3选择电动机类型 154.4总传动比的分配 164.5齿轮的选择与计算 164.6计算传动装置的运动参数和动力参数 204.7电磁离合器的选择 214.8轴承的选择 224.9轴的选择与计算 225起重零件的选择与计算 255.1钢丝绳的选择与校验 255.2卷筒设计 265.3滑轮设计 275.4吊钩的选择 285.5轴上零件的设计 286电器部分选择 286.1概述 296.2电器的选择 296.3电缆的选择 296.4制动器的选择 296.5电磁铁的选择 29结论 30致谢 31参考文献 321前言毕业设计是学生在学校结束了全部理论课程和实践教学环节后进行的一个型的综合性实践教学环节，起目的是对学生进行理论联合实际的全部课程训练，是完成工程师初步培训的重要步骤。通过设计应达到以下要求：1．具备综合应用新学知识，初步解决本专业范围内的工程技术问题的能力；2．具有查阅科技文献资料，使用各种标准手册的能力以及独力工作的能力：3.具有良好的机构工艺性，能满足生产要求，便于加工，装配和维修；4．尽量采用现代设计方法进行机械传动装置参数的优化设计；5．所用图纸标准及设计型号选择必须按照国家的新标准，说明书采用仿宋体2塔机的概述塔式起重机由于具有适用范围广，起升高度和工作范围大，效率很高，安装折卸方便等特点，目前在我国建筑安装工程已得到广泛应用，特别是在高层工业和民用建筑中，已成为一种必不可少的施工机械。目前，塔机主要有两种基本形式：一种是安装在建筑物的某一单元中，随着建筑的升高，起重机沿着层高一层一层往上爬升，称之为内爬式塔机：另一种是安装在筑物的一侧，它的底座固定在专门基础上，塔身中间有若干道水平拉撑，伸到建筑物的柱子上加以固定，以增加塔身稳定性，称为附着式自身塔机，本说明将要论述的是QTZ25型自升式塔式起重机，其各项性能指标在同类产品中居领先地位，具有下述特点：起重臂长达32米，增加了工作范围，采用固定式安装就能满足两栋住宅建筑的施工需要能耗小，起升，回转变幅三机构总功率仅为14.7KW，节能效果好，现有同类产品则为16.7—28.9KW，相比之一节能13.6—16.6%工作方式最多，适用范围最大，起升机构能实现重载低速，轻载高速，提高了效率和经济性。QTZ25型塔机可根据施工对象不同，采用不同工作方式：当建筑物较长或在住宅群施工，且同时担任几栋住宅施工时，可在地面铺设轨道使塔机来回移动，此时起升高度为26.4米，能胜地任8层以下民用住宅的施工。当建筑物需要塔机用固定式工作时，有下列两种方法：其一：在底架上加放压重，这样对地面的承压能力要求较低，而压重又可重复利用，节约成本，此种固定方式，起升高度为26.4米。其二：在地面上浇注础块，无底架，塔身直接固定在此基础上，此种方法塔机省掉了基础节和十字架，但基础块不能重复利用，塔机工作高度为25米，当施工对象超过60米时，塔机可采用附着式工作方式。塔机采用液压顶升系统来自动改变塔身高度，可根据建筑物高度升高或降低。工作速度高，调速性能好；工作平稳，效率高。起升机构采用绕线式电机，电磁离合器换档的二级变速箱能实现低速重载，高速轻载，最大线速度为50m/min，回转和小车行走机构，液力偶合器，从而实现变幅，与动臂塔机相比，工作平移，安装就位方便，幅度利用范围大，有利于起重性能的充分发挥，扩大建筑材料的堆放范围，且便于现场施工总平面的布置。各种安全装置齐全，各机构均设有制动器。塔机设有起升机构位器，小车变幅机构限位器，起重量限位器，起重力矩限制器，大车行走限位器，，塔机回转限位等安全装置。司机式室独立侧置，视野宽，工作空间大，给操作者创造了良好的工作环境。使用方便，维修简单，塔机安装仅需汽车吊就能实现，方便迅速。塔机无中央集电环，避免了有集电环时，会出现受雨淋。漏电等故障，同时方便了司机上下出入。3塔机机构简述3.1塔机工作原理该起重机的塔身固定安装在建筑物附近的专门基础上，上部套以套塔，套塔的顶部通过旋转支承装置帽,起重臂和平衡分别装于塔帽的前后，起升机构安装在平衡臂的后部，由起重卷扬机筒上绕出的钢丝绳经塔帽顶部导向滑轮，塔帽根部导向滑轮至起重小车上滑轮，向下绕过吊钩架滑轮后，再向上绕过起重小车的滑轮，游动滑轮，起重小车上滑轮，然后至起重臂头部固定。为方便变起升的倍率，在起升机构中可有一个游动轮紧压在起重小车上，本设计起绳倍率M=2。如需改变，可先将吊钩放至地面上，然后逐渐下放游动滑轮至吊钩上，用销子把他们固定在一起，接着再起升吊钩，此时滑轮组倍率变为4。影响生产率的主要因素是提升所占时间，为提高生产率必须提高吊钩起升速度，但吊钩速提高后，起动，调速困难可采用可控硅调节来解决。该起重机的配重可沿平衡臂水平移动，以使上部旋转机构的重心保持在回转中心附近，配重位移机构的铰车安装在平衡臂的中部，通过钢丝绳拉动配重沿平衡臂移动。该塔机自升系统采用液压顶升机构。3.2塔机机构该塔机由金属机构、工作机构液压顶升系统、电气控制系统以及安全保护装置等组成，现分述如下:3.2.1金属机构金属机构主要包括：底架，塔身标准节，起重臂，平衡臂，爬升架以及附着装置等。(1)底架：(如图所示)底架由基础节，整梁，半梁，撑杆，以及拉杆等组成。整梁和半梁是由销轴联接成的十字架，与基础节相连，在整梁与半梁之间用拉杆连接，基础节上端与塔身标准节相连，下部安装有行走机构用配电箱，十字梁两端安装有主被动台车，十字架与基础节用螺栓连接，基础节上端与塔身标准节相连，撑杆上端和基础节的连接为活动式的，塔机安装初始不安装撑杆，至一定高度后再装上，由于各部分均用销轴或螺栓连接，拆装与运输多十分方便。图2-1底架(2)塔身标准节塔身截面外形尺寸为1.3m*1.3m，每个部分长2.5m,每节之间用4个特别的M30高强度螺栓连接。图2-2塔身标准节(3)爬升架爬升架主要由套架、平台、液压顶升装置及标准节引进装置等组成。套架是套在塔身标准节外部，上端用销轴与下相连，高5.79m截面1.57*1.57㎡是由型钢和钢板组焊成的框架结构，为了便于顶升安装的安全性的需要，特设有工作平台，爬升架上下框架内侧沿塔身主弦杆的八个角上装有8个滚轮，支撑在塔身主弦杆的对角线上，在爬升架的横梁上，焊上两块耳板与液压系统的油缸铰接，承受油缸的顶升载荷，爬升架下部有两个杠杆原理操作的摆动爬爪，在液压油缸回转活塞以及引进标准节等过程中作为爬升架承托上部结构重量之用。图2-3爬升架(4)塔顶塔顶是由角钢焊成的斜锥体，上端通过拉杆使起重臂与平衡臂保持水平，下端用4个销轴与上支座连接，为了安装吊臂拉杆和平衡臂拉杆，在塔顶上部设有工作平台和滑轮组，上部有一能滑动的滑轮，供缠绕起升绳用。图2-4塔顶(5)起重臂起重臂的上弦杆是无缝钢管，下弦杆是用槽钢加封板拼焊而成，，整个臂架为三角行截面，高0.6m,宽0.7m，臂总长为27.53m，共6节组成,节与节之间用销轴联接，拆装方便，为了提高起重性能，减轻吊臂的重量，吊臂采用双吊点，变截面空间桁架结构，在起重臂第一节小车牵引结构和悬挂吊篮，便于安装和维修，臂架根部第一节与上支座用销轴联接。(6)平衡臂平衡臂是由(A3)[25a]槽钢及角钢拼焊而成，全长9.075米,宽0.9米,上有扶栏和走道，起升结构和平衡重均安装在平衡臂尾部，根据不同的臂长，配备不同的平衡重，为了保持平衡臂水平，在它尾部一节有两吊点，用销轴通过平衡拉杆与塔顶连接，平衡臂根部用销轴与上支座相连。（7）上支座上支座上部用4个销与塔顶相连，左右两边用4个销子分别与平衡臂与吊臂连接，下部用高强度螺栓与回转支撑相连，在上支座一侧垂直安装有回转机构，它下面的小齿轮准确地与回转支撑外齿圈啮合，支座上没有平台，方便工作，另一面没有回转限位器，司机室侧置，在上支座上，回转机构的旁边，出入容易，工作安全。（8）下支座下支座上部用高强度螺栓与回转支承连接，支承上部结构，下部四角平面用4个Φ30销轴和4个M42的高强度螺栓分别与爬升架和塔身连接。图2-8下支座3.2.2工作机构工作机构包括：起升机构、回转机构、液压爬升机构、小车牵引机及大车行走机构等装置，分别介绍如下：(1)起升机构：起升机构对于不同的起吊重量有不同的速度，以充分满足施工的要求，QTZ40塔式起重机采用了YZTD型三速电机，通过柱销联轴器带动变速箱，再驱动卷筒，使卷筒有三种绳速，当选用2绳时，速度可达70/35/7米/分三种，若选用4绳时，则速度可达35/17.5/3.5米/分三种，为达到启动和制动速度的平衡，在电动机的控制线路采用了能耗制动，在变速箱的‖轴的另一端装有YWZ-315/45型液压推杆制动器，起升机构不工作的时候，制动器永远处于制动位置，在卷筒轴另一端装有高度限位器，可根据实际高度调整。图2-9起升机构(2)回转机构：一套回转机构垂直地布置在大齿圈旁，由YZR-132M2-6,3.7KW型电机驱动，经液力偶合器与盘式制动器和立式行星摆线减速器带动小齿轮，从而带动塔机上部的起重臂，平衡臂等左右回转，其速度为0.6r/min,在电机和减速器之间设置了液立偶合器和一个盘式制动器，因此,使塔机起制动中平稳无冲击，盘式制动器处于常开状态，可用于塔机工作时制动定位，保证工作方便。图2-10回转机构(3)小车牵引机构小车的牵引机构是载重小车变幅的驱动装置。采用Y112M-6-2.2电机，经由圆柱齿轮减速器(蜗杆轴尾配置了电磁盘式制动器)带动卷筒，通过钢丝绳(6×19-7.7-155-右交，GB829-79)使载重小车以50m/min的速度在臂架轨道上来回变幅走动，牵引绳的一端缠绕固定在卷筒上，另一端则固定在载重小车上，变幅时靠绳的一收一放来保证载重小车的正常工作。图2-11牵引机构(4)行走机构行走机构由两个主动台车和两个被动台车组成，主动台车按对角线布置。在整梁上，主动台车由Y112M-4KW电机经液力偶合器圆柱蜗轮减速器和开式齿轮驱动行走轮，行走速度19.6m/min，采用液力偶合器，保证了启动和停车平稳无冲击。台车之间轮距及轨距均为3.8米，共4个行走轮，车轮直径为350mm。蜗杆轴尾端配置了盘式制动器，制动器为常闭式，工作时通过时间继电器延时制动。图2-12行走机构3.2.3液压顶升系统液压顶升系统的工作：主要是靠安装在爬升架内侧面的一套液压油缸、活塞、泵、阀和油压系统来完成，当需要顶升时，由起重机吊构吊起标准节，送进引入架，把塔身标准节与下支座的4个M42连接螺栓松开，开动电机使液压缸工作，顶升上部机构，操作爬升架支撑上部重量，收回活塞，再次顶升，这样两次工作循环可接一个标准节。液压顶升过程的液压动力是这样传递的：当YBIM-4型7.5KW的电动机开动时，正常工作压力可达18mpa,流量约为16l/min，油泵供出的高压油进入手动的三位四通阀348M-B10H-T,中间装有一支Y-60压力表，便于观察油压，手动换向阀为的是控制油的进出的方向调整，手动换向阀的液压油经过cp20平衡阀输送到油缸中去，进行油缸的收缩从而再次顶升工作，液压油缸的高压腔装有平衡阀，可防止在液压顶升过程中由于油路的故障引起的油管爆炸，而不至于负载下降，同时还可以防止负载下降速度过快，油泵出口的管路中间还装有YF-B10HA溢流阀，起安全作用。图2-13液压顶升机构3.2.4附着架1)塔式起重机附着架工作状态塔式起重机附着式工作时起升的最大起升高度为60m，塔机可根据施工现场的具体情况，附着前选用有底架加压固定式或无压重地下浇注胫砼基础块固定有两种方式，附着时，塔身中心距建筑物3m，爬升时应使得吊臂方向与建筑物平行(即有踏板的一面塔身与建筑物垂直)。2)附着架简介附着架是由三个撑杆和一个套环组成，它主要是把塔机固定在建筑物的柱子上，起着依附的作用，环梁是由四个连杆组成，每个连杆之间用四个M20的螺栓连接，拧紧这些螺栓，使四根主弦杆的四块节点板紧紧地卡住，塔身的四根主弦杆三根撑杆与建筑物连接，三根撑杆与框架应保持在同一平面内(用适当的钢丝绳把环梁绑挂在塔身上，从而实现水平)，塔机附着架按塔机中心与建筑物距离为3m设计的，若实际使用时与此值不等，须经计算后重新确定撑杆的长度和结构形式方可使用，撑杆与建筑物的连接方式可以根据实际情况而定。3.2.5绳轮系统及倍率装置滑轮倍率装置的目的，为的是使起升机构的起重能力提高一倍而起升速度降低一倍，这样，起升机构能够更加灵活地满足施工需要。3.2.6卷扬机构的运转卷扬机构由YZR160L-交流电动机驱动，，能较好的满足塔机使用的要求。该电机本身自带）常闭式制动器，电机通电时制动器打开，断电制动。操作时，将各个手柄置于零位置，按下启动按钮S2,总接触器K1闭合，再扳动卷扬手柄，就可平稳起吊重物。当需要反方向运行时，必须将操作手柄归于零位，使电机停止后，再递向扳动手柄，禁止单方面运转中突然打反转。特别提醒司机的是：卷扬低速操作时间应控制在1.5分钟之内，以防止电机过热而烧毁电机。3.2.7行走机构的运转由M1M2(Y112M-4-4)交流异步电机驱动两主动台车，采用操作手柄通过接触器控制运行，电机与蜗轮箱用液力偶合器连接，起制动平稳，行走机构设有常闭盘式制动器，行走电机停电后延时制动，延时时间依实际行走效果（停车时既不滑行太远，又不晃动厉害）。通过调整时间继电器KT9而定，时间继电器KT9装在行走控制箱内。3.2.8回转机构的运转由M7(YZR132M2-6/3.7)交流绕线式电机驱动，它与启动调速电阻相配合，以达到启动平稳和调速的目的，回转机构设有常开式制动器，制动时，可通过设在驾驶室内的足踏开关S4进行制动回转制动器仅用于有风状态下工作时，固定塔机不转，严禁用制动停车，电机没完全停电时，不允许打反转来帮助停车，回转停车时，当电机完全停转后，可用在低档打反转帮助停车。3.2.9小车牵引机构的运转由M6(Y112M-6-2.2)起重用三相异步电机驱动，电机一头设有常闭式制动器，电机停电后，制动器制动。图2-16牵引钢丝绳绕绳系统示意图起重机技术性能及参数起升机构M4机构工作级别回转机构M4牵引机构M3行走机构M3倍率行走固定附着起升高度m=226.425.326060最大起重量2.5吨幅度最大幅度（米）27.32（米）最小幅度（米）1.7起倍率m=2m=2升速度起重量（t）122244机速度（m/min）703573517.53.3构电机型号YZTD225M功率转速-4/8/32-15/15/3.5KW-1400/700/140rpm转速电机型号功率转速回转机构0.6转/分YZR13.2M2-63.7KW908转/分速度电机型号功率转速牵引机构25米/分Y112M-62.2KW940转/分速度电机型号功率转速行走机构23米/分Y112M-42×4KW1440转/分速度电机型号功率转速顶升机构0.6米/分Y132S-45.5KW1440转/分工作压力18MPa臂长重量（吨）平衡重37米6.72342米7.623总功率28.9KW（不包括顶升电机）工作温度-20℃—40起重性能参数表起升幅度(m)起重量(Kg)1.7—12.82500132320142130151970161830171705181595191500201410211330221260231195241135251080261030279852894529905308653183032800其他有关参数与尺寸规矩×轴距：3.8m×3.8m行走轮个数：4个行走轮直径：Φ350mm4工作机构的说明和计算4.1以知条件最大起重量2.5t最大牵引力为1.25t高速，线速度50mm/min;滚筒转速112r/min，起重量Qmax=1.25t；低速，线速度25m/min，滚筒转速56r/min,起重量Qmax=2.5t最大起升高度26.4m，滑轮组倍率m=2，行走电机额定电流I=5A4.2传动方案的拟定（1）动装置作用：传动装置在原动机与工作之间传递运动和动力，并籍以改变运动形式，速度和转矩大小。（2）合理传动方案的要求：合理的方案应保证工作可靠，并且结构简单、尺寸紧凑、加工方便，成本低廉传动效率高和使用维护便利。传动方案简图见起升机构一节中所述二级圆柱齿轮减速器有三种类型：展开式、同轴式、分流式、传动比一般为8-40，结构简单，应用广泛。（1）展开式：由于齿轮相对于是轴泵对称布置，因而沿齿轮向载荷分布不均，要求轴有较大刚度。（2）分流式：齿轮数相对于轴泵对称布置，结构复杂，但可获得较小的外廓尺寸，常用于较大功率，变载荷场合。（3）同轴式：减速器长度方向尺寸较小，但轴向尺寸较大，中间轴较长，刚度较差。考虑到本次设计要求的起重量，功率较小，但轴向尺寸较大，从有利于浸油润滑的角度考虑，应使两个齿轮直径大小相近，够用展开式而级圆柱齿轮减速器。4.3选择电动机类型(1)按工作条件和要求，选电机选用封闭式绕线异步电动机；电压380V该电动机的特点：可以满足断续定额封闭自扇冷式，启动转矩较大，能频繁启动过载能力大转差率大，电机适用环境不超过40摄氏度。由于起重机的电动机的工作是重复而短暂的，且正反转频繁，要求启动力矩大，转动惯量小，机械强度高一般采用专用的电动机型式，所选电动机类型基本能适应工作环境。(2)选择电动机的容量由于在重载高速这种情况下，是电动机的最大承受状态，所以只要此时能够满足工作要求其他情况下均能满足要求。重载高速计算：Pd=Pw/ηa(KW)Pw=FV/1000(KW)Pd=FV/(1000ηa)(KW)ηa=η12η23η32η4.其中.ηa：总效率。η1：联轴器的效率，取η1=0.99η2:轴承的效率，取η2=0.98η3:齿轮的传动效率取η3=0.97η4..:卷筒的传动效率取η4=0.96F:最大牵引力F=1250*gF=2500*gV:最大线速度V=50m/min=0.833333mηa=η12η23η32η4.=0.992×0.983*0.972*0.96≈0.83Pd=FV/(1000ηa)=1250*9.8*0.8333/(1000*0.83)≈12.3KWPgc≥P静K电K电：起升机构按静功率初选电动参数。选K电=0.9Pgc≥0.9*12.3=11.07KW(3)确定电机转速根据传动比的合理范围，取二级圆柱齿轮减速~器的传动比为I=8-10.故电机的转速nd1=in1=(8-4)*112=896-4480r/minnd2=in2=(8-40)*56=448-2240r/min.根据容量和转速。综合电动机和传动装置的尺寸，重量和减速机的传动比选电机为YZR160L-6。型号：YZR160L-6功率：13KW满载：转速：942r/min功率：88.5%功率因数：0.81(4)传动比的分配电机转速942r/min卷筒转速nv1=112r/minnv2=56r/min总传动比ia=nm/nnm：传动装置总的传动比nm电机的满载转速n卷筒的主轴转速则：i1总=942/112≈8.4i2总=942/56=16.84.4总传动比的分配1）.合理发挥各级传动装置的承载能力；2）.使各级传动装置具有最小的外廓尺寸和中心距；3）.在两极或多级齿轮减速器中，使各级大齿轮的浸油深度大致相等，有利于齿轮的浸油润滑；4）.传动零件不能发生干涉，如在两级齿轮传动中，高速的传动比过大，有可能使高速的大齿轮与低速的轴相碰或发生干涉。5）根据二级展开式减速器一般的设计规则第一级传动比比第二级大一些一般第一级为第二级的1.3到1.5倍但是又不能大很多以及以及模数取标准齿数取整数这里取轻载第一级传动比为4.8第二级传动比为3.54.5齿轮的选择与计算（1）齿轮的分类软齿面闭式齿轮传动：常因齿点蚀而失效，故通常先齿面接触强度确定传动尺寸，然后演算齿轮弯曲强度。硬齿面式齿轮传动：其齿面接触承载能力交高，故可先按弯曲强度设计计算，然后验算齿面接触强度。开式齿轮传动：主要失效形式是磨粒磨损，在此不考虑。本设计结构紧凑，故采用硬齿面。采用展开式二级园柱齿轮减速器，传动功率为123KW。高速传动比1．9，低速传动比3．8。其中高速可采用斜齿传动，低速用直齿轮传动斜齿的优点、缺点：（1）传动平稳噪声小（2）合度大，承载能力高，适于高速传动（3）结构紧凑（4）斜齿受力时会产生轴向分力，需安装推力轴承（2）高速传动时齿轮的选择因为传递功率较大，频繁动作选取硬齿轮组合：小齿轮用20CrmnTi渗透淬火，硬度为56—62HRC，大齿轮用40Cr表面淬火，硬度为50—55HRC．选择齿轮精度等级为8级（1）按齿根弯曲疲劳强度设计按斜齿轮传达室动的设计公式可得：因为硬齿面传动，取Z，=40则Z2=IZ=1．940=76初选螺旋角落=14ºK=1．4当量齿数Z为：Z1===43.8Z1===83.3齿形系数：Y=1.68Y=1.78=b/d=0.6小齿轮按16MnCr5查取，大齿轮按调质钢查取，得：Q=880mpaQ=740mpaN=60nj×Ln=60×962×1×(10×52×40)=1.2×109N=N/I=1.2×109/1.4=8.57×108YN=YN=1[σf1]=YN1σlim/SF=800/1.4=629mpa[σf2]=529mpaYF1YS1/[σf1]=2.4×1.68/629=0.0065mpaYF1YS1/[σf1]=2.24×1.78/529=0.0075mpa=2.6取m=3（2）确定中心距及螺旋角a=[m(z+z)]/2cos=[3(40+76)]/2cos14º=179.38mm取a=180(mm)确定螺旋角为B=arccos[mn(z1+z2)]/(2*18.)=14因为此值分初选B值想差不大，故不必重新计算校合齿面接触疲劳强度QH=3.17ZE[KT（U+1）/bd1u≤[QH]分度圆直径dd1=mz/cosß=(3*40)/cos1408’d2=mz/cosß=(3*76)/cos1408’齿宽bb=φd=0.6*128.5=77取：b=80b=85齿数比uu1=u2=I=1.9许用接触应力[QH]QHLIM1=1500MpaQHlim2=1220MpaSH=1.2Sni=1Sn2=1.04[QH]1=(ZN1*QHlim1)/Sh1={(1×1500)/1.2}=1250MPa[QH]2=(ZN1*QHlim2)/Sh2=(1.04×1220.)/1.2=1057MpaZE=189.8（3）验证齿轮圆周速度V=（π×dn）/60×1000=[(3.14×128.5×962)/60000]=6.46<10可知选择8级精度等级合适（3）低速传动时齿轮的选择小齿轮用20CrmnTi渗透淬火，硬度为56—62HRC，大齿轮用40Cr表面淬火，硬度为50—55HRC．选择齿轮精度等级为8级齿轮齿数z1=24z2=24×3.8=91.2z1=92齿轮螺旋角B=140齿宽系数0.35Zv1=Z/cos3B=24/cos3140Zv2=Z2/cos3B=92/cos3149Yf1=2.64Yf2=2.19Ys1=1.6Ys2=1.78N1=1.2*109N2=8.57*108Yn1=Yn2=1=2.6取：m=3确定螺旋角为ß=arccos[mn(Z1+Z2)/(2*18.)=14因为此值与初选B值相差不大，故不必重新计算校合齿面接触疲劳强度σh=3.17Ze[(KT1(u+1)/bd12u≤[σH]分度圆直径dd1=(z1m1)/cosß=d=mnz1/cosß=285.7mm齿宽bb=φd×d1=0.6×74.5=44.7取b1=45b2=50σh=3.17×189.81.4×1.24×105(3.8+1)/50×44.72×3.8=891.38V=πdn/60×1000=3.14×74.5×962/60000=3.75<5可选择8级精度等级合适齿轮轴转距：T=1.6×105Nm（4）直齿圆柱齿轮传动（1）小齿轮用20CrmnTi渗透淬火，硬度为56—62HRC，大齿轮用40Cr表面淬火，硬度为50—55HRC．选择齿轮精度等级为8级K=1.4φ=0.35齿数Z1=24Z2=4.5*24=108Zv=z/cos3B=24/COS3140=22.5Zv=z/cos3B=108/COS3140=114.7取YF1=2.64YF2=1.82YS1=1.6YS2=2.17=2.6取mn=3确定中心距a=[mn(z1+z2)]/2cosß=198取a=200齿宽b=φd×a=0.35×200=70所以b1=72mmb2=70mmΔh=305(I+1)KT1/Iba2=524<[σh]所以安全周速度v=3.14×3×24×9.62/60×103=3.62<5所以8级精度合适则：分度圆直径：d1=72d2=324齿顶高系数：h*=1齿根高系数：c*=0.25齿顶高：ha=3齿根高：hf=3.75齿顶圆直径：da=78da2=330齿根圆直径：df1=64.5df2=316.5齿宽：b1=72b2=70齿形角：θ=20º模数：m=3中心距：a=200材料：20CrMnTi40Cr（5）齿轮参数计算分度圆直径：d1=74.5d2=285.7齿数：z1=24z2=92齿顶圆直径：da1=80.5da2=291.7齿根圆直径：hf1=67hf2=278.2齿根高：hf=3.75齿顶高：ha=3全齿高：h=6.75中心距：a=180螺旋角：B=14º8'3"材料：20CrMnTi40Cr4.6计算传动装置的运动参数和动力参数（1）轻载高速即nv1=112r/min1)各轴的转速I轴：nI1=nm=942r/minII轴:nII1=nI1/i11=942/2.4=392.5r/minIII轴:nIII1=nII1/i12=392.5/3.5=112.14r/minIV轴(卷筒轴)：nIV1=nIII1=112.14r/min2)各轴的输入功率：I轴：PI1=Pdη1=12.3×0.99=12.177KWII轴：PII1=PI1×η2×η3=12.177×0.98×0.97=11.575KWIII轴：PIII1=PII1×η2×η3=11.575×0.98×0.97=11.004KWIV轴(卷筒轴)：PIV1=PIII1×η1×η2=11.004×0.99×0.98=10.675KW3)各轴的输出功率：I轴：PI1=Pd×η1=12.177×0.98=11.933KWII轴：PII1=PI1×η2=11.575×0.98=11.344KWIII轴：PIII1=PIII1×η2=11.004×0.98=10.784KWIV轴(卷筒轴)：PIV1=PIV1×η4=10.675×0.96=10.284KW4)各轴的输入扭矩Td=9550×(Pd/Nm)=9550×(12.3/942)=122.697NMT11=Td×η1=122.697×0.99=119.272NMT21=T11×η2×η3×i11=119.272×0.98×0.97×2.4=272.112NMT31=T21×η2×η3×i12=272.112×0.98×0.98×3.5=905.343nNMT41=T31×η1×η2=905.343×0.99×0.98=878.364NM5)各轴的输出转矩IT11=119.272×η2=119.272×0.98=116.887NMIIT22=T21×η2=272.112×0.98=266.67NMIIIT32=T31×η2=905.343×0.98=887.236NMIVT42=T41×η2=878.364×0.98=860.797NM（2）重载低速nv2=56r/min1)各轴的转速I轴：nI2=nm=942r/minII轴:nII2=nI2/i21=942/4.8=196.25r/minIII轴:nIII2=nII2/i22=196.25/3.5=56.07r/minIV轴(卷筒轴)：nIV2=nIII2=56.07r/min2)各轴的输入功率：I轴：PI2=Pdη1=12.3×0.99=12.177KWII轴：PII2=PI2×η2×η3=12.177×0.98×0.97=11.575KWIII轴：PIII2=PII2×η2×η3=11.575×0.98×0.97=11.004KWIV轴(卷筒轴)：PIV2=PIII2×η1×η2=11.004×0.99×0.98=10.675KW3)各轴的输出功率：I轴：1PI2=Pd×η1=12.177×0.98=11.933KWII轴：2PII2=PI2×η2=11.575×0.98=11.344KWIII轴：3PIII2=PIII2×η2=11.004×0.98=10.784KWIV轴(卷筒轴)：PIV2=PIV2×η4=10.675×0.96=10.284KW4)各轴的输入扭矩Td=9550×(Pd/Nm)=9550×(12.3/942)=122.697NMT12=Td×η1=122.697×0.99=119.272NMT22=T12×η2×η3×i21=119.272×0.98×0.97×4.8=544.242NMT32=T22×η2×η3×i22=544.242×0.98×0.98×3.5=1810.748NMT42=T32×η1×η2=1810.748×0.99×0.98=1756.788NM5)各轴的输出转矩IT12=119.272×η2=119.272×0.98=116.887NMIIT22=T22×η2=544.242×0.98=533.357NMIIIT32=T32×η2=1810.748×0.98=1774.553NMIVT42=T42×η2=1576.788×0.98=1545.252NM4.7电磁离合器的选择

选择原则：按静摩擦力矩的选择公式：Mj≥KMnMj——离合器的额定静力矩K——安全系数取K=2.0Mn——运转时最大负荷力矩KMn=2.0×（119.272/9.8）≈24.3kg.m∴选择离合器的型号为RLM5-16型（轴一）∵Mj=32kg.m＞24.3kg.m∴符合要求。第二根轴上的电磁离合器选择原则：按静摩擦力矩选择Mj≥KMn选择方法如上，则选DLM5-63型（轴二）。4.8轴承的选择轴承可分为滑动轴承、滚动轴承（1）滑动轴承：工作时轴承与轴的表面间发生，干摩擦状态，边界摩擦状态，液体磨擦状态，半液体摩状态，半干磨擦状态，常用低速轻载，径向力不太大的环境下。（2）滚动轴承：依靠主要元件间的液动接触来支承转动零件，具有磨擦应力小，易起动，转速及工作温度的适用范围宽广，轴向尺寸小，润滑维修保养方便。（3）调心球轴承：因为外卷液道表面是以轴承中心点为中心的球面，故能自动调心，其偏角为θ≤2º—3º主要承受径向载荷，也可承受不大的轴向载荷，适用于多支点传动轴，刚性较小以及难以对中的轴。（4）推力球轴承：只能承受轴向载荷，不宜在高速下工作51000型只能承受单向载荷，常用于起重机吊勾、蜗杆轴和立式车床主轴的支承等。（5）深沟球轴承：主要承受径向载荷也可承受一定轴向载荷，极限；转速高，磨擦系数上，θ≤2º—10º，承受冲击能力差，适用于刚性较大的轴，变速箱的轴，电动机四的承价格低。故选择深沟球承支承。4.9轴的选择与计算通常轴为阶梯状，要考虑到轴上零件固定可靠，装卸方便，轴的加工工艺好，保证轴足够的硬度和强度，为减小应力集中，应采用圆角过度。(1）I轴的选择：I轴是联轴器与电机相连并传递功率的轴，轴材料用45号钢，调质处理所有轴性（如疲劳强度，弯曲强度，胶合等）1.设计轴由传动方案知，该轴两端各有一个轴承，同时装有两个齿轮，中间有一个电磁离和器，确定轴径为45mm2.选轴承型号308d=40D=90B=28（2个）型号110d=50D=80B=16（2个）图4-1I轴的示意图(2)II轴该轴装有两个轴承，三个齿轮，且在该轴一端至减速器外装有液压推杆制动器该轴的基本尺寸如下：L1=21;L2=37.5;L3=35.5;L4=100;L5=105;L6=8;L7=25;相对应的轴向尺寸：选轴承：型号：311d=55D=120B=29型号：112d=60D=95B=18(2个)图4-2II轴示意图(3)III轴的选择：该轴上装有两个轴承，一个齿轮，轴径由联轴器确定。ⅰ联轴器的选择：a.弹性圆柱销联轴器：许用扭矩（kgm）6.71538轴径（mm）25180最大转速（r/min）1100—5400特点：弹性好，可补偿少量径向偏差。适用范围：用与正反转，变化多，变载荷，起重频繁的高速轴。固选d=38mm许用扭矩为23.5kgm许用转速4000r/min飞轮力矩参数为：B>42D=140a=33b=35b.十字滑块联轴器许用扭矩（kgm）122000轴径（mm）15150最大转速（r/min）100—250特点：径向尺寸小，飞轮力矩较小，寿命较长，但制造复杂，不能缓冲减振。适用范围：用于低转速，两轴不同轴度，误差较大的情况。固选ⅱ.设计轴；选轴承型号217d=85D=150B=28r=3型号312d=60D=130B=31r=3图4-2ⅲ.轴示意图(4）校核轴因III轴承受载荷最大，故进行校核1.齿轮分度圆直径d=96mm轴的变应力（如下图4-3所示）：Ft=2T1/d1=2╳905.342/0.096=18861.31250NFr=Ft╳tag200=6864.956329N2.求垂直面的支反力：（如下图4-3所示）Fv1=1707.527209N;Fv2=5157.429120N3.求水平面上的支反力：（如下图4-3所示）Fh1=4691.392449N;Fh2=-14169.92005N4.绘垂直面的弯矩图（如下图4-3所示）Mv=-379071.0404N.mm5.绘水平面的弯矩图（如下图4-3所示）Mh=1041489.124N.mm6.求合成弯矩图（如下图4-3所示）M=(Mv2+Mh2)0..5=1108329.576N.mm扭矩T=905343.000N.mm根据强度校核公式бca=（（M/W）2+4×（（aT）/（2W））2）0.5≤[б-1]校核其中a=0.6бca=((1108.329576×1000)2+(0.6×905343)2)0.5/(0.1×603)=57.142965MPa≤[б-1]=60Mpa轴的材料为45钢，调质处理，由查表《机械设计基础》14-3许用弯曲应力[б-1]=60Mpa故强度满足要求；刚度的校核：根据刚度的校核公式ф=5.73×10000×(LG)-1×(TiLi/IPi)；带入相关数据可以计算得到结果0.274571708;由《机械设计》教材查得：对于轴的刚度有以下地分类：一般传动轴可取Ф＝0.5—1；对于精度传动轴可取0.25—0.5度每米。对于要求不高地度传动轴可取大于1度每米；而这里校核的结果0.2771708度每米，所以合乎刚度要求较高的本课题；(5)轴的受力示意图：图4-35起重零件的选择与计算5.1钢丝绳的选择与校验钢丝绳的受力主要为拉力，按照工作条件，查《机械设计手册》表5-2，可选用6X19圆形股绳，其钢丝直径较粗，钢丝绳柔软而且耐磨。起重机钢丝绳根据不同的条件，应保证有一定的安全系数，即Smax.nSp⑴式中Smax─钢丝绳最大静拉力；NSp─整条钢丝绳的破断拉力；Nn─钢丝绳的安全系数；查《机械设计手册》表5-6得：sp=⑵式中─钢丝绳破断拉力总和；─破断力换算系数已知Smax=Fmax=315kgfn=4①=0.85将上述值代入公式⑴和⑵，得Sp≥2941故最后选择的钢丝绳型号为619―7.7―155―右交。5.2卷筒设计1)卷筒直径的计算R=⑶式中V─卷筒线速度；m/sn─卷筒卷速；r/min已知V=50m/min=50/60m/sn=112r/min将上述值代入公式⑶，得R==0.4265m=426.5mm则D=2R=853mm取卷筒直径为D=853mm2)卷筒的校核卷筒名义直径D0=hd⑷式中d─钢丝绳直径；mmh─与机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数；查《机械设计手册》表8-1-54，得h=16已知d=7.7将上述值代入公式⑷，得D0=(16-1)7.7=115.5mm因为D=853mm>D0=115.5mm所以此卷筒直径合格。3)卷筒的几何尺寸计算根据设计要求，卷筒材料采用HT200的灰铸铁铸造则卷筒的壁厚为=0.002D+(6─10)mm⑸已知D=330mm则=0.002D+(6─10)mm=10.236mm─17.06mm取=14mm钢丝绳缠绕长度L=πD1Z⑹式中Z─每层上钢丝绳缠绕圈数；D1─单层直径已知L=40000mmD1=D+d=853+14=867mm将上述值代入公式⑹，得40000=π867Z所以Z==14.693圈、考虑钢丝绳在卷筒上排列可能不均匀，应将长度增加10%，故卷筒长度为L0=1.1Zt⑺查《机械设计手册》表5-40，得t=10mmR=5mmC=1.86将上述值代入公式⑺得，L0=1.1×14.693×10=161.62mm取卷筒长度为L0=426mm因L0=426mm<3D=963mm故应计算卷筒壁内表面最大压应力查《机械设计手册》表5-38，得卷筒的压应力为⑻式中A─多层卷绕系数；Smax─钢丝绳最大静拉力；N ─卷筒壁厚；mmt─卷筒绳槽节距；mm─许用压应力；kg/cm2已知A=1Smax=315kgf=14mmt=10mm===149.8N/cm2将上述值代入公式⑻，得=A=1=22.95N/cm2因<故卷筒强度能满足要求。又因D=321mm<1200mm,L=426mm<2D故不必对卷筒进行稳定性验算。5.3滑轮设计由塔式起重小车上的平衡滑轮，由于工作过程中要经常来误码摆动，使钢丝绳一直处于弯曲与伸直状态，对钢丝绳的疲劳与磨损是不利的，据多年经验，此类起重机上的起升钢丝绳常损坏在此区段上，这种情况下不宜减少平衡滑轮，平衡滑轮：（名义直径）D1min≥hd查《塔式起重机》表2-7得：h=18又已知d=14所以：D1min≥hd=18×14=252mm5.4吊钩的选择模锻单钩制造简单，在啵起重机上广泛采用，叠片吊钩是由切制成的多片钢板锻接而成，并在吊钩口上装护垫，这样可减小钢丝绳磨损，使截荷也能均匀地传到每块钢板上，主要用于大起重量或冶金起重机上，两种相比，故选择模锻单钩。在长钩型吊钩组中，吊钩模梁与滑轮轴合成一体结构简单，零件数力，整体尺寸较小，这对充分利用起升高度是利的，在钢丝绳分支数为偶数(一般为4)时应用较小。短钩型吊钩组零件数量多，高度尺寸大，但横向尺寸较小，对减小钢丝绳偏角有利旦不受分支数限制。则：选择模锻长钩型梯形单钩材料为20#钢D=（3-3。5）Q额=5H=D=5B1=0.67×h=3.35B2=0.4b1=1.34 K=0.1e1=(b1+2b2)/(b1+b2)*h/3=2.1e2=h-e1=2.9FA=(bi+b2)×h×1/2=11.725Φ=1+cv/g（f0+λ0）其中：c=0.5v=25g=9.8f0=8.3/700λ0=0.0029*26.4所以Φ=15.426θ计=Φθ额=38.565A-AC=2×θ×e1/FAKAD=27.63〈6s/1.3=180FA=0.8FA=0.8×11.725=9.38B-BG=θ计e2/FBKBD=23.85Τ=0.1G=2.385Σa=G2+3C2=24.2〈180其中QS取235由以上计算选出吊钩型号重量Dsbhdd1d02.5655040654540M36LlllRROR237595553495022R3R4R5R6R7重量701080453585.5轴上零件的设计（1）键的选择键的类型：平键半圆键楔键切向键（1）平键：应用于高精度，高速度可承受载荷，冲击的场合对向平键，用于轴上零件在轴上移动量不大的场合，如变速箱中的齿轮。（2）半圆键：一般用于轻载，适用于圆锥轴伸。（3）楔键：用于精度要求不高，转速较低，传递较大的双向的或有的转达矩。（4）切向键：用于载荷很大，对要求不严场合故选择：圆头对向平键（2）销的选择（1）销的分类：圆柱销、圆锥销、销轴、开口销柱销：销孔需铰制多次装拆后会降低定位的精度和联接的紧固，只能传递不大的载荷，用于定位也可用于联接。圆锥销：定位精度高，在受横向力时能自锁用于定位，也可用以固定零件，传递动力多用于经常装拆的场合。销轴：用开口销锁定，拆卸方便，用于绞接处。开口销：工用可