【JX18-20】放置式平衡吊的结构设计（二维+论文）
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JX18-20
【JX18-20】放置式平衡吊的结构设计二维+论文
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【JX18-20】放置式平衡吊的结构设计（二维+论文）,JX18-20,【JX18-20】放置式平衡吊的结构设计二维+论文
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大连科技学院毕业设计(论文)课题选题表学 院： 机械工程学院 指导教师刘鸿莉职 称副教授题 目可堆码式油桶搬运车的结构设计调研或合作单位无课 题 类 型设计类研究类软件类课 题 来 源科研生产教学其他课题简介（写不下可另附页）：可堆码式油桶搬运车属于小型搬运机械，具有装卸堆码和搬运的作用，主要以搬运油桶及圆桶货物为主，使用方便，轻巧灵活。广泛应用于石油、化工、制药等工业，具有工程价值和广阔的市场前景。任务及要求（写不下可另附页）：原始参数：额定起重450kg，使用年限为10年，动力源为液压装置。具体要求：(1) 对相关领域进行调研，查阅资料，并撰写一份字数不少于3000字调研报告；(2) 结合本设计内容，选择并完成相关领域的外文翻译，外文翻译不少于10000外文字符（或译出中文不少于3000字）；(3) 对可堆码式油桶搬运车进行方案设计； (4) 对可堆码式油桶搬运车进行总体结构设计；(5) 对可堆码式油桶搬运车的重要零部件的结构进行设计计算并校核；(6) 绘制工程图纸的工作量要求是A0图纸3张，具体如下：绘制可堆码式油桶搬运车的总装图1张；绘制可堆码式油桶搬运车的部分零部件图若干张合计2张。(7) 撰写设计说明书一份，字数不少于10000字，参考文献不少于10篇（至少一篇外文文献）。教研室审核意见：签字： 年 月 日学院毕业设计工作组意见： 签章： 年 月 日学生选题情况姓名侯文杰班级机电1班学号1403050117- 53 -大连科技学院毕业设计(论文)课题选题表学 院： 机械工程学院 指导教师刘鸿莉职 称副教授题 目回转悬臂式吊运机的结构设计调研或合作单位无课 题 类 型设计类研究类软件类课 题 来 源科研生产教学其他课题简介（写不下可另附页）：有些厂矿企业在检修或抢修一些较大设备时，受检修现场空间条件限制，无法使用起重设备，通常采用的办法是靠人工手动葫芦起吊检修设备，劳动强度较大，而且工作效率很低。为此，设计研发一种通用性强、投资少、灵活轻便的理想起吊设备回转悬臂式吊运机有其工程实际应用价值和广泛的市场应用前景。任务及要求（写不下可另附页）：原始参数：额定载荷1400kg，悬臂长度不超过4m，要求灵活轻便、简单实用。具体要求：(1) 对相关领域进行调研，查阅资料，并撰写一份字数不少于3000字调研报告；(2) 结合本设计内容，选择并完成相关领域的外文翻译，外文翻译不少于10000外文字符（或译出中文不少于3000字）；(3) 对回转悬臂式吊运机进行方案设计； (4) 对回转悬臂式吊运机进行总体结构设计；(5) 对回转悬臂式吊运机的重要零部件的结构进行设计计算并校核；(6) 绘制工程图纸的工作量要求是A0图纸3张，具体如下：绘制回转悬臂式吊运机的总装图1张；绘制回转悬臂式吊运机的部分零部件图若干张合计2张。(7) 撰写设计说明书一份，字数不少于10000字，参考文献不少于10篇（至少一篇外文文献）。教研室审核意见：签字： 年 月 日学院毕业设计工作组意见： 签章： 年 月 日学生选题情况姓名石齐镁班级机电1班学号1403050120- 53 -大连科技学院毕业设计(论文)课题选题表学 院： 机械工程学院 指导教师刘鸿莉职 称副教授题 目固定式平衡吊的结构设计调研或合作单位无课 题 类 型设计类研究类软件类课 题 来 源科研生产教学其他课题简介（写不下可另附页）：平衡吊是一种理想的中小型机械吊运设备。它巧妙地运用四连杆机构原理，利用手动和机动的简单配合而形成一种复合运动来搬运吊物，使吊物按需要随时稳定地停留在作业区间地任一位置上，做到随遇平衡。它结构简单，构思巧妙，体积小，自重轻，造型美观大方，使用安全可靠，轻巧、灵活，维修简单、方便。它比起重机、电动葫芦定位准确、直观，占用厂房空间小，且无特殊要求；比机械手简易灵活，通用性强，是一种颇为理想的，把操作工人从频繁装卸的体力劳动中解放出来的省力工具。目前在汽车、拖拉机、柴油机、农用车、机床设备等机械制造及其它许多行业得到广泛的应用。该设计具有一定的实用价值。任务及要求（写不下可另附页）：(1) 对相关领域进行调研，查阅资料，并撰写一份字数不少于3000字调研报告；(2) 结合本设计内容，选择并完成相关领域的外文翻译，外文翻译不少于10000外文字符（或译出中文不少于3000字）；(3) 对固定式平衡吊进行方案设计； (4) 对固定式平衡吊进行总体结构设计；(5) 对固定式平衡吊的重要零部件的结构进行设计计算并校核；(6) 绘制工程图纸的工作量要求是A0图纸3张，具体如下：绘制固定式平衡吊的总装图1张；绘制固定式平衡吊的部分零部件图若干张合计2张。撰写设计说明书一份，字数不少于10000字，参考文献不少于10篇（至少一篇外文文献）。教研室审核意见：签字： 年 月 日学院毕业设计工作组意见： 签章： 年 月 日学生选题情况姓名蒋忠旗班级机电1班学号1403050124- 53 -大连科技学院毕业设计(论文)课题选题表学 院： 机械工程学院 指导教师刘鸿莉职 称副教授题 目小型吊运机的结构设计调研或合作单位无课 题 类 型设计类研究类软件类课 题 来 源科研生产教学其他课题简介（写不下可另附页）：小型吊运机体积小，重量轻，安装方便，操作方便，性能优良，是一种应用极为广泛的小型机械。而且速度快运行稳，操作灵活，减轻了搬运工人的劳动强度，提高了工作效率。适用于高层建筑的吊运作业，诸如各种建筑材料，各种装潢材料的吊运，特别是对楼道不便搬运的木板、木工板等长宽材料更具有其独特的优势。同时，也可用于机械加工车间大工件上下机床，家电厂，食品厂的生产装配线，仓库以及家庭吊运物品等方面。因此，设计或改进一款小型吊运机有其实际应用价值。任务及要求（写不下可另附页）：原始参数：额定载重量100kg，提升速度为0.3m/s，采用220伏单相电源。具体要求：(1) 对相关领域进行调研，查阅资料，并撰写一份字数不少于3000字调研报告；(2) 结合本设计内容，选择并完成相关领域的外文翻译，外文翻译不少于10000外文字符（或译出中文不少于3000字）；(3) 对小型吊运机进行方案设计； (4) 对小型吊运机进行总体结构设计；(5) 对小型吊运机的重要零部件的结构进行设计计算并校核；(6) 绘制工程图纸的工作量要求是A0图纸3张，具体如下：绘制小型吊运机的总装图1张；绘制小型吊运机的部分零部件图若干张合计2张。(7) 撰写设计说明书一份，字数不少于10000字，参考文献不少于10篇（至少一篇外文文献）。教研室审核意见：签字： 年 月 日学院毕业设计工作组意见： 签章： 年 月 日学生选题情况姓名刘帅班级机电2班学号1403050216- 53 -大连科技学院毕业设计(论文)课题选题表学 院： 机械工程学院 指导教师刘鸿莉职 称副教授题 目放置式平衡吊的结构设计调研或合作单位无课 题 类 型设计类研究类软件类课 题 来 源科研生产教学其他课题简介（写不下可另附页）：平衡吊是一种新型的高效节能的轻型起重设备，它巧妙地运用四连杆机构原理，利用手动和机动的简单配合而形成一种复合运动来搬运吊物，使吊物按需要随时稳定地停留在作业区间地任一位置上。平衡吊结构简单、使用维护方便，现已广泛使用于机械制造加工及一些生产装配线上。本课题的设计具有一定的实用价值。任务及要求（写不下可另附页）：原始参数：额定起重量为200kg，起升高度不低于2mm，最大回转半径2.5m。具体要求：(1) 对相关领域进行调研，查阅资料，并撰写一份字数不少于3000字调研报告；(2) 结合本设计内容，选择并完成相关领域的外文翻译，外文翻译不少于10000外文字符（或译出中文不少于3000字）；(3) 对放置式平衡吊进行方案设计； (4) 对放置式平衡吊进行总体结构设计；(5) 对放置式平衡吊的重要零部件的结构进行设计计算并校核；(6) 绘制工程图纸的工作量要求是A0图纸3张，具体如下：绘制放置式平衡吊的总装图1张；绘制放置式平衡吊的部分零部件图若干张合计2张。(7) 撰写设计说明书一份，字数不少于10000字，参考文献不少于10篇（至少一篇外文文献）。教研室审核意见：签字： 年 月 日学院毕业设计工作组意见： 签章： 年 月 日学生选题情况姓名唐安泱班级机电1班学号1403050118- 53 -大连科技学院毕业设计(论文)课题选题表学 院： 机械工程学院 指导教师刘鸿莉职 称副教授题 目滚筒式平台车的结构设计调研或合作单位无课 题 类 型设计类研究类软件类课 题 来 源科研生产教学其他课题简介（写不下可另附页）：滚筒式平台车，是一种实用的搬运平台车，用作装配线上的进料车。主要用于小范围的升降，物品提取、摆放，还用于搬运小型贵重物品。目前市场主流为液压驱动升降，由于体积小巧，移动方便广泛应用于物流运输、仓库管理，图书馆、超市、及普通小型设备制造业。因此，设计一款小巧轻便的平台车有着重要的实用意义。任务及要求（写不下可另附页）：(1) 对相关领域进行调研，查阅资料，并撰写一份字数不少于3000字调研报告；(2) 结合本设计内容，选择并完成相关领域的外文翻译，外文翻译不少于10000外文字符（或译出中文不少于3000字）；(3) 对滚筒式平台车进行方案设计； (4) 对滚筒式平台车进行总体结构设计；(5) 对滚筒式平台车的重要零部件的结构进行设计计算并校核；(6) 绘制工程图纸的工作量要求是A0图纸3张，具体如下：绘制滚筒式平台车的总装图1张；绘制滚筒式平台车的部分零部件图若干张合计2张。(7) 撰写设计说明书一份，字数不少于10000字，参考文献不少于10篇（至少一篇外文文献）。教研室审核意见：签字： 年 月 日学院毕业设计工作组意见： 签章： 年 月 日学生选题情况姓名刘磊班级机电1班学号1403050112- 53 -大连科技学院毕业设计(论文)课题选题表学 院： 机械工程学院 指导教师刘鸿莉职 称副教授题 目立体车库升降设备的结构设计调研或合作单位无课 题 类 型设计类研究类软件类课 题 来 源科研生产教学其他课题简介（写不下可另附页）：随着经济的发展，我国的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽车数量的不断增加。然而，停车场地的增长却不能与之同步，汽车泊位与汽车数量的比例严重失调，由此带来停车难、违章停车、停车管理困难等一系列问题。机械式立体停车设备又名立体车库，它占地空间小，并且可最大限度地利用空间，是解决城市用地紧张，缓解停车难的一个有效手段。任务及要求（写不下可另附页）：原始参数：提升吊篮运行速度: 50120 m/min；车库规格: 5.6 m(L)2.6 m(W)1.8 m(H)。具体要求：(1) 对相关领域进行调研，查阅资料，并撰写一份字数不少于3000字调研报告；(2) 结合本设计内容，选择并完成相关领域的外文翻译，外文翻译不少于10000外文字符（或译出中文不少于3000字）；(3) 对立体车库升降设备进行方案设计； (4) 对立体车库升降设备进行总体结构设计；(5) 对立体车库升降设备的重要零部件的结构进行设计计算并校核；(6) 绘制工程图纸的工作量要求是A0图纸3张，具体如下：绘制立体车库升降设备的总装图1张；绘制立体车库升降设备的部分零部件图若干张合计2张。撰写设计说明书一份，字数不少于10000字，参考文献不少于10篇（至少一篇外文文献）。教研室审核意见：签字： 年 月 日学院毕业设计工作组意见： 签章： 年 月 日学生选题情况姓名杨伟成班级机电1班学号1403050125- 53 -大连科技学院毕业设计(论文)课题选题表学 院： 机械工程学院 指导教师刘鸿莉职 称副教授题 目立体车库存取设备的结构设计调研或合作单位无课 题 类 型设计类研究类软件类课 题 来 源科研生产教学其他课题简介（写不下可另附页）：随着经济的发展，我国的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽车数量的不断增加。然而，停车场地的增长却不能与之同步，汽车泊位与汽车数量的比例严重失调，由此带来停车难、违章停车、停车管理困难等一系列问题。机械式立体停车设备又名立体车库，它占地空间小，并且可最大限度地利用空间，是解决城市用地紧张，缓解停车难的一个有效手段。任务及要求（写不下可另附页）：原始参数：车库规格: 5.6 m(L)2.6 m(W)1.8 m(h；横移速度: 18-30 m/min；小车行走速度: 70 m/min。具体要求：(1) 对相关领域进行调研，查阅资料，并撰写一份字数不少于3000字调研报告；(2) 结合本设计内容，选择并完成相关领域的外文翻译，外文翻译不少于10000外文字符（或译出中文不少于3000字）；(3) 对立体车库存取设备进行方案设计； (4) 对立体车库存取设备进行总体结构设计；(5) 对立体车库存取设备的重要零部件的结构进行设计计算并校核；(6) 绘制工程图纸的工作量要求是A0图纸3张，具体如下：绘制立体车库存取设备的总装图1张；绘制立体车库存取设备的部分零部件图若干张合计2张。(7) 撰写设计说明书一份，字数不少于10000字，参考文献不少于10篇（至少一篇外文文献）。教研室审核意见：签字： 年 月 日学院毕业设计工作组意见： 签章： 年 月 日学生选题情况姓名叶朝峰班级机电1班学号1403050115- 53 -大连科技学院毕业设计(论文)课题选题表学 院： 机械工程学院 指导教师刘鸿莉职 称副教授题 目自动清扫机的结构设计调研或合作单位无课 题 类 型设计类研究类软件类课 题 来 源科研生产教学其他课题简介（写不下可另附页）：清扫机是一种典型的现代化机电设备，本课题研究的清扫机主要应用于大型清扫设备无法进入的地方，如小区街道，学校、车间、企事业单位和公共场所的路面。具有结构简单，操作方便的特点。任务及要求（写不下可另附页）：动力源为直流电机；清扫宽度700mm，行走速度为3km/h，扫地面积2800m2/h；外形尺寸1200900700。具体要求：(1) 对相关领域进行调研，查阅资料，并撰写一份字数不少于3000字调研报告；(2) 结合本设计内容，选择并完成相关领域的外文翻译，外文翻译不少于10000外文字符（或译出中文不少于3000字）；(3) 对自动清扫机进行方案设计； (4) 对自动清扫机进行总体结构设计；(5) 对自动清扫机的重要零部件的结构进行设计计算并校核；(6) 绘制工程图纸的工作量要求是A0图纸3张，具体如下：绘制自动清扫机的总装图1张；绘制自动清扫机的部分零部件图若干张合计2张。(7) 撰写设计说明书一份，字数不少于10000字，参考文献不少于10篇（至少一篇外文文献）。教研室审核意见：签字： 年 月 日学院毕业设计工作组意见： 签章： 年 月 日学生选题情况姓名张敬信班级机电1班学号1403050116- 53 -大连科技学院毕业设计(论文)课题选题表学 院： 机械工程学院 指导教师刘鸿莉职 称副教授题 目草坪修剪机的结构设计调研或合作单位无课 题 类 型设计类研究类软件类课 题 来 源科研生产教学其他课题简介（写不下可另附页）：随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高，人们对生存环境的质量更加关注，作为现代城市整体环境中绿化底色的草坪，它以独特的环保、美化功效深入我们的生活。修剪是所有草坪养护管理措施中最基本的措施之一，目的在于保持草坪整齐、美丽以及充分发挥草坪的坪用功能；修剪给草坪草以适度的刺激抑制其向上生长，促进匍匐枝和枝条密度的提高，还有利于改善草层的通风透光机能，使草坪健壮的生长。因此，有必要设计一款广泛适用于机关、饭店、公园、学校、工厂、医院、住宅小区等各种场地庭院绿化的草坪修剪机。任务及要求（写不下可另附页）：原始参数：行走方式采用推行式，动力采用电动机，排草方式采用集草式，其它参数自定。具体要求：(1) 对相关领域进行调研，查阅资料，并撰写一份字数不少于3000字调研报告；(2) 结合本设计内容，选择并完成相关领域的外文翻译，外文翻译不少于10000外文字符（或译出中文不少于3000字）；(3) 对草坪修剪机的整体结构进行方案设计； (4) 对草坪修剪机进行总体结构设计；(5) 对草坪修剪机的重要零部件的结构进行设计计算并校核；(6) 绘制工程图纸的工作量要求是A0图纸3张，具体如下：绘制草坪修剪机的总装图1张；绘制草坪修剪机的部分零部件图若干张合计2张。(7) 撰写设计说明书一份，字数不少于10000字，参考文献不少于10篇（至少一篇外文文献）。教研室审核意见：签字： 年 月 日学院毕业设计工作组意见： 签章： 年 月 日学生选题情况姓名严明阳班级机电1班学号1403050121- 53 -大连科技学院毕业设计(论文)任务书题 目 放置式平衡吊的结构设计起讫日期 年 月 日 至 年 月 日学生姓名 专业班级 指导教师 刘鸿莉 职 称 副教授 所在单位 大连科技学院机械工程学院 年 月 日任务及要求：1.设计（研究）内容和要求（包括设计或研究内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求）原始参数：额定起重量为200kg，起升高度不低于2mm，最大回转半径2.5m。具体要求：(1) 对相关领域进行调研，查阅资料，并撰写一份字数不少于3000字调研报告；(2) 结合本设计内容，选择并完成相关领域的外文翻译，外文翻译不少于10000外文字符（或译出中文不少于3000字）；(3) 对放置式平衡吊进行方案设计； (4) 对放置式平衡吊进行总体结构设计；(5) 对放置式平衡吊的重要零部件的结构进行设计计算并校核；(6) 绘制工程图纸的工作量要求是A0图纸3张，具体如下：绘制放置式平衡吊的总装图1张；绘制放置式平衡吊的部分零部件图若干张合计2张。(7) 撰写设计说明书一份，字数不少于10000字，参考文献不少于10篇（至少一篇外文文献）。2.原始依据（包括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等）平衡吊是一种新型的高效节能的轻型起重设备，它巧妙地运用四连杆机构原理，利用手动和机动的简单配合而形成一种复合运动来搬运吊物，使吊物按需要随时稳定地停留在作业区间地任一位置上。平衡吊结构简单、使用维护方便，现已广泛使用于机械制造加工及一些生产装配线上。3.参考文献1 颜黄苹, 胡国清. 立体停车库发展综述 J. 重庆工业高等专科学校学报, 2000, 15(1): 14-162 朱德文, 张崇庆. 升降机运行与控制 M. 北京: 中国电力出版社, 20063 机械设计手册编委会.机械设计手册第4卷M. 北京: 机械工业出版社, 20044 蔡春源. 新编机械设计手册M. 辽宁: 辽宁科学技术出版社, 19935 田万禄, 张祖立, 黄秋波. 机械设计课程设计M. 辽宁: 东北大学出版社, 20006 崔灏. 机械设计手册M. 北京: 机械工业出版社, 19927 黄纯颖. 机械创新设计M. 北京: 高等教育出版社, 20058 刘向峰. 机械设计教程M. 北京: 清华大学出版社, 20089张质文,刘全德. 起重运输机械M. 北京: 中国铁道出版社，198310Henry C. Huang, Lee Marsh. Slack Rope Analysis for Moving Crane J. 13th World Conference on Earthquake Engineering Vancouver, B.C. Canada, 2004, 3: 3177-3190 Journal of Sound and Vibration J. 2005, 284: 933-946指导教师签字：教研室主任签字：年 月 日- 53 -摘 要在工厂车间里搬运重物，往往都是采用起重机、电葫芦、工业机械手等。但对于需要频繁吊装、作业时间短的场合，如机床上下工件，装配工作吊装零部件，流水线上的定点工作等等；对于要求比较精确定位的场合，如铸造中的下芯、合箱等等，一般起重设备常不适用，工业机械手多用于生产自动线上或单一的重复操作，而且成本较高，目前，一般车间使用较少。近年来，出现的一种新型的定点起重设备“平衡吊”，适用于几十到几百千克工件的定点频繁吊运，在工业生产中起到了极其重要的作用，平衡吊的结构简单，操作灵活，吊重后除能作上下升降外， 能在水平面内作360度回转运动，只需要轻轻推拉，就可使吊物随时稳稳地停留在意欲停留的位置上，做到随遇平衡。本文阐述了平衡吊的基本原理，并对其平衡条件及杆系的平衡方法进行了分析和研究，对平衡吊的结构进行了设计计算。 关键词：平衡吊；原理应用；力学分析；结构设计 VAbstractTransports the heavy item in the factory workshop，often all is uses the hoist crane，the telpher，the industry manipulator and so on. But regarding needs the frequent hoisting，the work time short situation，like about engine bed work piece，installation work hoisting spare part，in assembly line fixed-point work and so on; Regarding the request quite pinpointing situation，like in the casting under core，gathers box and so on，the general hoisting equipments are not often suitable，the industry manipulator uses in producing from the generatrix in or the sole repetition operation，moreover the cost is high，the general workshop use are at present few. In recent years，appeared one kind of new fixed point hoisting equipment “the balance hung”，was suitable in lifts frequently several dozens to several hundred kilogram work piece fixed points，played the extremely vital role in the industrial production， the structure which the balance hung has been simple， the operation was nimble about，after the crane besides could do rises and falls，could make 360 degree gyroscopic motions in the horizontal plane，only needed gently on rollers，might cause to hang the thing steadily to pause as necessary in the position which cared for to pause，achieved the indifferent equilibrium. This article elaborated the balance hangs the basic principle，and has carried on the analysis and the research to its equilibrium condition and the pole departments balanced method，hung the structure to the balance to carry on the design calculation. Key Words：The balance hangs;Principle application;Mechanics analysis;Structural design目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章 绪论11.1 平衡吊简介11.2 平衡吊分类11.3 设计内容3第2章 平衡吊总体设计42.1平衡吊的组成及结构简介42.1.1 平行四连杆机构42.1.2 杆系自质量平衡装置52.1.3 驱动装置52.2平衡吊工作原理62.3平衡吊平衡条件7第3章 平衡吊的升降装置113.1 概述113.2 螺旋副的设计计算113.2.1 选用材料113.2.2 按耐磨性计算螺纹中径113.2.3 验算自锁123.2.4 螺母螺纹强度验算133.2.5 螺杆强度验算133.2.6 螺杆稳定性验算133.2.7 螺杆的效率14第4章 平衡吊的传动装置设计154.1 传动的选择及拟定传动方案154.1.1 传动类型选择的依据154.1.2 工作机状况154.1.3 动力机的选择及其性能比较164.1.4 传动类型的选择164.1.5 传动的分配174.1.6 拟定传动方案174.2 电动机的选择及运动参数的计算184.2.1 电动机的选择184.2.2 确定传动装置的效率184.2.3 选择电动机184.2.4 总传动比的计算及传动比的分配184.2.5传动装置运动参数和动力参数的计算194.3传动零件的设计计算204.3.1 齿轮传动的设计计算204.3.2 蜗轮蜗杆传动设计24第5章 平衡吊回转装置设计285.1 回转机构的组成及支撑装置285.2 回转座（法兰）的设计295.2.1 概述295.2.2 灰铸铁法兰295.2.3 法兰的选用31第6章 吊钩组设计326.1 吊钩形式，特点及机械性能326.1.1 吊钩形式及特点326.1.2 吊钩的机械性能，起重量326.2 吊钩组零件材料及主要尺寸326.2.1 吊钩组零件材料326.2.2 吊钩的主要尺寸326.2.3 确定吊钩螺母尺寸346.2.4 止推轴承的选择346.2.5 吊钩横梁的设计34结论36参考文献37致 谢38 第1章 绪论1.1 平衡吊简介平衡吊是一种以平衡杆系为主要结构特征的吊运装置。采用伺服传动系统的平衡吊则称为伺服平衡吊。该吊运装置主要由立柱、头架、手臂及传动部分组成，结构紧凑，造型美观。其主要特点是运用杆系的平衡原理和放大尺原理，操作者只需用几公斤力，就能使几十至上千公斤的重物在上下、前后、水平回转三维空间轻巧自如地吊装，且运行可靠，是生产线、机床等设备工件上、下料的理想吊运装置。它的成功研制，填补了我国一项空白，属国内首创。自1974年第一合100公斤机械式平衡吊研制成功后，为平衡吊系列化产品开发打下了良好的理论计算和实际制作基础，从70年代中到80年代初，先后完成含盖以机械、液压、气动为传动方式，额定吊运载荷为50、100、200、300、500、500、1000公斤的平衡吊系列产品及其派生产品，并形成批量生产。平衡吊有以下几个方面的优点：1、结构简单，体积小；2、操作方便，工作效率高；3、作业范围大。它比起重机，电动葫芦准确，直观，比机械手简易灵活，通用性强。1.2 平衡吊分类按平衡臂形式分为单臂式（又称基型）和复臂式（复型）；按传动方式又可分为机械传动式（电动），液压传动和气压传动式；按杆系自质量平衡装置形式分为弹簧式和配重式；按支撑装置形式可分为立柱式，悬挂式，附壁式和行星式。立柱式如图1-1所示，又可分为立柱固定式，立柱移动式和立柱升降式。 图1-1 立柱式平衡吊悬挂式如图1-2所示，又可分为悬挂固定式和悬挂移动式。悬挂固定式 悬挂移动式 图1-2 悬挂式平衡吊 附壁式如图1-3所示，又可分为附臂固定式和附臂移动式。图1-3 附壁式平衡吊行星式如图1-4所示，将平衡吊的立柱固定在可旋转360的悬臂架上，从而扩大了作业范围。 图1-4 行星式平衡吊1.3 设计内容原始参数：额定起重量为200kg，起升高度不低于2m，最大回转半径2.5m。具体要求：(1) 对相关领域进行调研，查阅资料，并撰写一份字数不少于3000字调研报告；(2) 结合本设计内容，选择并完成相关领域的外文翻译，外文翻译不少于10000外文字符（或译出中文不少于3000字）；(3) 对放置式平衡吊进行方案设计； (4) 对放置式平衡吊进行总体结构设计；(5) 对放置式平衡吊的重要零部件的结构进行设计计算并校核；(6) 绘制工程图纸的工作量要求是A0图纸3张，具体如下：37第2章 平衡吊总体设计2.1平衡吊的组成及结构简介平衡吊是一种新型吊运设备，适用于多品种生产之中上下料及流水作业线上，其结构新颖紧凑，使用安全可靠，吊装重物是通过3种运动合成而实现：（1）垂直升降机动；（2）绕机身切向旋转手动；（3）径向水平移动手动平衡吊由机身、平行四连杆机构臂系、机械（或液压）驱动系统和电器控制系统等4个基本部分组成（见图2-1）。 图2-1 平衡吊基本组成1.平行四连杆2. 机械（液压）驱动3. 机身4. 电器控制系统2.1.1 平行四连杆机构由吊重臂、大臂、连杆、支撑杆、平衡锤等组成。平衡吊的平行四连杆臂系由吊重臂、大臂、连杆、支撑杆、平衡锤等组成，如图2-2 所示：（1）平行四连杆机构臂系具有比例放大特性。杆系的C处只做垂直运动，B处只做水平运动。整个平行四连杆机构可看作一个杠杆，当B处固定不动时，C处垂直上、下运动，A处按臂长比被比例放大后做反向垂直下、上移动；当C处固定不动时，B处水平左、右运动，A处还是按臂长比被比例放大后做水平左、右移动，平衡吊正是巧妙地利用平行四连杆机构进行臂系的垂直和水平运动的比例放大作用。图2-2 平衡吊臂系简图(2)平行四连杆机构臂系具有随遇平衡特性。所谓“随遇平衡”即物体的平衡状态不随时间和坐标的变化而变化。可以证明，平行四连杆机构臂系实现随遇平衡的条件是：杆长满足的关系。需说明的是与、与可相等，也可不相等，但是，只有、，平衡吊臂系成为平行四连杆机构时，平衡吊起重后各杆之间伸缩和旋转作用力最小。平衡吊正是利用了这一点。所以平衡吊具有操作省力、运动自如、轻巧灵活、定位准确的优点。2.1.2 杆系自质量平衡装置杆系自质量平衡装置是为解决杆系自质量对平衡的影响而设置的，通常采用重锤和拉簧两种方式。因拉簧的计算误差较大，弹簧的制造工艺不稳定。当弹簧拉力过大时，平衡臂处于被拉紧状态；当弹簧力不足时，弹簧就处于被平衡质量拉伸的状态。因此目前以采用重锤式较多。2.1.3 驱动装置驱动装置带动平衡臂的一端使重物升降。常用电动、气动或液压传动，但以电动方式较多。由于蜗轮蜗杆传动平稳，可改善平衡吊启动及制动时的抖动现象，故被常用做减速机构。也有采用丝杆传动，如图2-3所示。电动机的正反转使螺母支架带动平衡臂起升或下降。图2-3 驱动装置图该机械平衡吊驱动装置的结构包括电动机1、传动箱2、副油箱6、升降丝杆7、传动丝母8、保险螺母10、蜗杆5、蜗轮9及传动齿轮3和4。副油箱与传动箱内腔相通，使润滑油油面降低，但齿轮副、蜗轮副、螺旋副仍能浸泡在油中，让所有运动副都能得到很好的润滑和冷却，从而减少运动副的磨损， 提高传动效率，延长寿命，且使润滑油不易渗漏，还减少注油麻烦。传动螺母与保险螺母分别设置在传动箱上下两端。保险螺母的设置不但能起防止丝杆滑脱的保险作用，而且对丝杆上部有扶持和导向作用，提高了丝杆升降的稳定性，使吊臂升降平稳，安全可靠。2.2平衡吊工作原理图2-4 平衡吊的工作原理简图平衡吊的结构如图2-4所示，主要分为传动、杆系和回转机构三个部分。传动部分是完成起吊重物功能的机构，由电动机、减速器带动丝杠回转， 驱使丝母升降，从而完成吊钩在垂直方向的升降运动。该部分也可由气缸、油缸代替完成起重物的功能。杆系部分是一平行四连杆机构，它由ABD、DEF、BC、CE 四杆组成，在B、C、D、E处用铰链连接其中BC=DE，BD=CE .在C点安装有滚轮，可以沿水平导轨滚动，当C点沿水平方向移动时，吊钩F点作水平运动。传动部分和杆系通过回转机构安装在立柱上，可以使吊钩绕立柱回转360度。平衡吊的水平运动和绕立柱的回转运动，用手在吊钩处轻轻推动即可获得，而升降运动可以通过操作按钮由电机来完成。2.3平衡吊平衡条件平衡吊的平衡是指：吊钩F点无论空载还是负载，运行到工作范围内的任何位置后都可以随意停下并保持静止不动，即达到随遇平衡状态。由图4-4可知A点的运动是由传动部分控制的，当在一定高度时，可以将A点看作一个固定铰链支座，C点的水平移动是引起F点水平运动的原因。如果吊钩F在任何位置(起重或空载)时，F点、C点、A点只有垂直方向的反力且合力为零，那么支座C点的水平受力为零，平衡就可以得到。为便于分析问题，假设杆系的自重及各铰链点之间的摩擦均忽略不计。根据静力学的原理，平面力系中某一杆件同时受三力作用，则三力必交于一点，叫做三力杆。某一杆件同时受二力作用且二力的作用点在两个端点，则二力必然大小相等方向相反，叫二力杆。故CB、CE为二力杆。其受力方向沿铰链连线。ABD、DEF为三力杆。三力平衡时，其力必汇交于一点。先分析DEF杆件。在F点从吊起重物时，其方向垂直向下，CE杆通过铰链E压给DEF杆的作用力的方向为沿CE连线方向，力与交于K点，则第二个力，即ABD杆通过铰链D作用于DEF杆的力，必通过D点交于K点方向可由力三角形得出，如图2-5所示。图2-5杆DEF的受力分析其次再分析ABD杆件，根据作用与反作用的道理，显然，杆件DFF通过铰链D给杆ABD以反作用，方向如图2-6所示。二力杆VC通过铰链B给杆ABD的作用力洞BC方向，力与力交于J点，则第三个力即固定铰链A对ABD杆的支反力必然通过点，其方向由力三角形提出，如图2-6所示。图2-6 杆ABD的受力分析如前所述，平衡吊要达到平衡，支反力必须为铅垂方向的力。现在将这两个构件的受力分析综合到一起来研究。如图2-7所示，由于在力多边形中，力与力同为铅垂方向，力与力的水平投影是等长的，即力与的水平分力大小相等方向相反，处于平衡状态，故C点从无水平分力。图2-7综合受力分析在什么条件下才能保证支反力保持铅垂方向，根据上述受力分析，只有当机构在任意一个位置下，都能做到：过F点从做一条铅垂线FK与EC杆的延长结相交于K点，再连接K 、D两点并延长与BC杆的延长线相交于J点，而J点正好过A点所作的铅垂线上，才能使支反力保持铅垂方向。要做到这一点，满足机构的几何条件为： KEFABJ KDEDJB相似三角形的对应边成比例关系，得到： EF：EK=BJ：AB （1）DE：EK=BJ：BD （2）由（1）、（2）式得到：EF：DE=BD：AB假设 ABD=H，AB=h， DEF=L， DE=l， 则 或者 即 为放大系数这就是说，只要杆系各杆件满足上述关系式，机构即可在任意位置达到平衡。同时，从图2-7中可以看到另一个重要现象，即A，C，F三点共线。证明如下： FEBC ECAB 因为C点为FC和CA的共同点，所以FC与CA必须在同一直线上，即F，C，A三点共线。图2-8 杆系平衡示意图第3章 平衡吊的升降装置3.1 概述螺旋传动是由丝杆（螺杆）和丝母组成的螺旋副来实现其传动要求。它主要将回转运动变为直线运动，同时完成运动和动力的传递。螺旋传动按螺旋副摩擦性质的不同可分为滑动螺旋，滚动螺旋及静压螺旋，其特点及应用见上表。根据其特点及平衡吊的要求，本设计选用滑动螺旋传动。3.2 螺旋副的设计计算滑动螺旋副工作时，主要承受转矩及轴向拉力（或压力）的作用，同时在螺杆和螺母的旋合螺纹间有较大的相对滑动，其主要失效形式是螺纹磨损，因此滑动螺旋的基本尺寸螺杆中径是根据耐磨性计算确定的。对青铜或铸铁以及承受重载的调整螺旋应校核螺纹牙的抗剪和抗弯强度。对有自锁要求的螺旋应校核其自锁性。对精密的螺旋传动应校核螺杆的刚度（有时即按刚度定其直径）。对受压螺杆，其长径比又很大时，易产生侧向弯曲，应校核其稳定性（或按稳定性确定直径）。对转速高的长螺杆，易产生横向振动，应校核其临界转速。总之，设计中应进行多项计算。滑动螺旋副的螺纹多采用梯形螺纹，锯齿形螺纹及矩形螺纹，有时对受冲击和变载荷的传力螺纹也有采用圆形螺纹。3.2.1 选用材料由表19-10选用螺杆的材料为45#钢，调质，抗拉强度极限640，屈服强度极限355，剪切疲劳，许用弯曲应力；螺母为铸造青铜ZCuSn10Pl，许用剪切应力=3040，许用弯曲应力。3.2.2 按耐磨性计算螺纹中径螺杆中径 轴向载荷F=（5-1）*200*9.8=7840N 由表3.4-7得：许用应力p=15MPa，梯形螺纹=，整体式螺母取，代入公式得 ，取mm， 由标准中选取：公称直径，螺距，小径 ，大径. 螺母高度 旋合圈数 ，取z=91012 螺纹的工作高度 校核工作压强 代入数据得p=12.75MPaP=15MPa，故满足要求。3.2.3 验算自锁由于为单头螺纹，导程： 故螺纹升 代入数据得 由表3.4-6钢对青铜的螺旋副摩擦系数，取 0.09， 梯形螺纹牙型角， ，故自锁满足要求。3.2.4 螺母螺纹强度验算因螺母强度低于螺杆，故只验算螺母螺纹强度即可。 螺纹牙底宽度 ， 基本牙型高 ， 代入公式 得=8.62MPa45 HRC，可以从表11-7中查得蜗轮的基本许用应力。 应力循环次数 寿命系数 则 （6）计算中心距 取中心距a=50mm，因i=16，故取模数m=2mm，蜗杆分度圆直径d1=22.4mm。这时，查图11-18得Zp=2.4Zp，因此以上计算结果可用。 4.蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 （1）蜗杆 轴向齿距; 直径系数； 头数： 齿顶圆半径 ；齿根圆半径 分度圆导程角 ； 蜗杆轴向齿厚 mm. (2)蜗轮 蜗轮齿数； 变位系数 验算传动比，传动比误差为，是允许的。 蜗轮分度圆直径 mm; 蜗轮齿顶圆直径 ； 蜗轮齿根圆直径 ； 蜗轮咽喉母圆半径 。 5.校核齿根弯曲疲劳强度 当量齿数 根据，从图11-19中可查得齿形系数。 螺旋角系数 许用弯曲应力 从表11-8中查得由ZCuSn10Pl制造的蜗轮的基本许用弯曲应力 寿命系数 因此 代入数据得 故弯曲强度满足要求。 6.验算效率 已知 ；与相对滑动速度有关。 从表11-18中用插值法查得：代入式（7.3i）中得：大于估计值，因此不用重算。第5章 平衡吊回转装置设计平衡吊搬运重物是通过三种运动的合成而实现的。 1 垂直升降机动 2 绕立柱回转手动 3 水平移动手动 其中，绕立柱回转的手动运动是通过平衡吊的回转部分实现的，这部分主要由立柱，电源开关，回转座，立柱头，臂座组成。其中回转座是旋转部分的主要部分。5.1 回转机构的组成及支撑装置回转机构由回转支撑装置和回转驱动装置两部分组成。前者将起重机的回转部分支撑在固定部分上，后者驱动回转部分相对于固定部分回转。平衡吊的回转部分为手动，故不需要回转驱动装置。回转支撑装置简称为回转支撑。主要分为柱式和转盘式两大类。回转支撑保证起重机回转部分有确定的回转运动，并承受起重机回转部分作用于它的垂直力，水平力和倾覆力矩。柱式又分为定柱式和转柱式两类。 本设计采用定柱式回转支撑装置，它结构简单，制造方便，起重机回转部分的回转惯量小，自重和驱动功率小，能使起重机的重心低。如图5-1所示，（a）图为上支座构造。它由一个推力轴承与一个自位径向轴承组成。推力轴承球面垫的球心应与自位径向轴承的球心重合。（b）为下支座的构造。由于定柱下部直径大，下水平支座通常制成滚轮的形式。滚轮装在转动部分上。图中有4个支点，每个支点有两个滚轮装在均衡梁上。四个支点的位置根据受力布置。 (a) (b)图5-1 定柱式回转支撑装置5.2 回转座（法兰）的设计5.2.1 概述法兰是一种应用最广的可拆连接件。同时，它又是一种密封元件，主要依靠连接螺栓压紧夹在一对法兰之间的密封垫片，使垫片在螺栓压紧力的作用下发生塑性或弹性变形，从而填塞法兰密封面间的缝隙而达到密封的目的。按法兰的材料和制造方法分，有铸铁（包括灰铸铁，可锻铸铁，球墨铸铁）法兰，钢（含铸钢和锻钢）法兰，铜及铜合金法兰，铝及铝合金法兰（后两种有色金属法兰目前尚没有标准规定）等。其中，铸造法兰多数是与泵阀机连为一体的整体式法兰，锻钢法兰则基本上都是单元法兰。按法兰与管子的连接方式分：有对焊法兰，平焊法兰，承插焊法兰，螺放法兰，松套法兰（含三种不同的松套元件）。另外，还有两种不与管子连接的法兰型式，即整体法兰和法兰盖。按法兰的密封面形状分：有平面（又称全平面），凸面（又称凸平面），凹凸面，榫槽面及环连接面（又称梯形槽面）法兰共五种型式。5.2.2 灰铸铁法兰在设计中采用灰铸铁材料的灰铸铁法兰。灰铸铁法兰有整体式及螺纹式两种结构型式，皆属于欧洲法兰体系。 （1） 灰铸铁整体法兰标准（GB4216.24216.6-84） 灰铸铁整体法兰的型式见图5-2： 由表15.1-6 PNO.25MPa灰铸铁整体法兰尺寸：选取 公称直径 DN=100mm 法兰：D=210mm 法兰颈： 法兰密封面： 螺栓螺纹及通孔： （个）=4个 图5-2 整体法兰（2）灰铸铁螺纹法兰标准（GB4216.7 4216.8-84）主要内容及其型式见 图5-3： 由表15.1-11 PNO.25MPa和0.6MPa灰铸铁螺放法兰尺寸：选取 公称直径 DN=100mm 法兰 D=210mm 法兰颈： 法兰密封面： 螺栓螺纹及通孔： M16 （个）=4个 图5-3 螺纹法兰（3） 法兰材料、压力-温度等级标准（GB4216.1-84）（如表5-1所示） 参照表15.1-13： 法兰材料和压力-温度等级（GB4216.1-84）如下表5-1：表5-1 压力-温度等级表 5.2.3 法兰的选用 灰铸铁法兰的一般选用原则如下表。在和有关设计规范相矛盾时，应以设计规范为准。参照表15.1-14灰铸铁法兰的选用：介质条件：适用于温度-10300C，压力2.5MPa以下的无腐蚀性介质。螺栓和螺母：螺栓采用粗制六角头碳钢螺栓，其机械性能应符合GB3098-1-92中规定的4.8级；螺母采用粗制六角头碳钢螺母，其机械性能应符合GB3098.2-82中规定的4级或5级。垫片：垫片采用石棉橡胶型，橡胶型或其他软质垫片，其尺寸和性能参数依具体情况查第15篇第2章规定。第6章 吊钩组设计6.1 吊钩形式，特点及机械性能6.1.1 吊钩形式及特点吊钩是起重机上应用最普遍的取物装置。它由吊钩，吊钩螺母，推力轴承，吊钩横梁，滑轮，滑轮轴以及拉板等零部件组成，目前常用的吊钩有单钩与双钩。本设计选用单钩短钩型。此类型吊钩组零件数量较多，高度尺寸大，但横向尺寸较小，对减小钢丝绳偏角有利且不受分支数限制。而长钩型吊组中吊钩横梁与滑轮轴分成一体，结构简单，零件数少，整体尺寸较小，有利于充分利用起重高度，在钢丝绳分支数为偶数（通常为四）时应用较多。6.1.2 吊钩的机械性能，起重量 （1) 机械性能 根据GB10051.1-88选取M级强度的吊钩。则屈服点或屈服强度， 冲击功（应变时效试样）=48J（2) 起重量 起重量为500，由起重机设计手册表3-4-2查得应选钩号为04号，强度等级为M3。6.2 吊钩组零件材料及主要尺寸6.2.1 吊钩组零件材料吊钩组除承受重物重量之外还要承受起升机构制动时引起的冲突载荷作用。故吊钩材料应有较高的机械强度与冲击韧性。查表选得材料DG20Mn。抗拉强度，钢材直径或厚度小于100 ，吊钩螺母采用20号钢，吊钩横梁采用45号钢，吊钩拉板采用Q235-B。6.2.2 吊钩的主要尺寸（1) 如图9-1吊钩主要尺寸按经验公式初步确定：1) 单钩， 式中额定起重量，t。 ，取D=30. 2) ，取=32mm 图6-1 吊钩主要尺寸 取 （2) 钩身部分强度计算 1) 吊钩危险截面，及弯曲部分A-A水平面的计算，如图6-2。 即A A截面的形状系数取AA截面的截面积为 图6-2钩身部分强度计算图则AA截面上内侧最大拉伸应力 故，该截面合格。6.2.3 确定吊钩螺母尺寸（1) 螺母最小高度 （2) 螺母外径，取 6.2.4 止推轴承的选择由于轴承在工作过程中很
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