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华东交通大学 课程设计（论文）任务书 机电工程学院机械设计及其制造专业05机设（1）班级一、 课程设计（论文）题目：20t桥式起重机起升机构 二、 课程设计（论文）工作自2008年6月30日起至2008年7月11日止。三、 课程设计（论文）的内容要求：主要技术参数： 起重量：Q=20t； 工作级别：M5（JC%=25%）； 起升高度：16m; 起升速度：7.5m/min。 设计任务要求： （1）对起升机构进行设计计算，选择计算起重零部件，并验算； （2）绘制吊钩滑轮组图（1，CAD）； （3）绘制卷筒压板零件图（3，手工画）； （4）绘制吊钩横梁零件图（2，CAD）； （5）编写设计计算说明书（1份） 课程设计（论文）评审意见 评阅人 存档资料 成绩：华 东 交 通 大 学课 程 设 计 （论 文）所属课程名称 工程起重机 题目20t桥式起重机起升机构院 系 机电工程学院 班级 05机设（1）班 学生 陈位吉 学号 20050310010514 指导老师 程贤福 辅导老师 程贤福 2007年7月9日目录1起升机构方案的选择12起升机构设计计算22.1 钢丝绳、滑轮和卷筒直径的确定 2 2.1.1钢丝绳的计算与确定2 2.1.2滑轮和卷筒直径的确定22.2 吊钩滑轮组的选择和验算 32.2.1吊钩的选择32.2.2吊钩螺母的计算 32.2.3止推轴承的计算 42.2.4吊钩横梁的计算 42.2.5滑轮及滑轮轴承的选择52.3 卷筒的计算52.3.1 卷筒的基本尺寸52.3.2 验算卷筒强度62.3.3 卷筒转速 72.4 电动机的确定82.4.1 电动机的确定82.4.2 电动机发热及过载验算 82.5 减速器的选用92.5.1减速器的确定 92.5.2减速器的验算 92.6 制动器的选择 102.7 联轴器的选择 102.6.起制动时间验算 112.6.1起动时间的验算112.6.2制动时间的验算123参考文献132华东交通大学课程设计1 起升机构方案的选择起升机构一般由驱动装置(包括电动机、联轴器、制动器、减速器、卷筒等)、钢丝绳卷绕装置(包括钢丝绳、卷筒、定滑轮和动滑轮)、取物装置和安全保护装置组成。电动机驱动是起升机构的主要驱动方式。当起重量在50t以下时，常见的桥式起重机的起升机构布置方式如图1所示；1-电动机；2-联轴器；3-传动轴；4-制动器；5-减速器；6-卷筒；7-轴承座；8-平滑滑轮；9-钢丝绳；10-滑轮组；11-吊钩图1起升机构配置方案当起重量在20-30t时，常见的起升机构钢丝绳卷绕如图2所示。采用双联滑轮组，滑轮组倍率m=4。图2 钢丝绳卷绕示意图2 起升机构设计计算2.1 钢丝绳、滑轮和卷筒直径的确定2.1.1 钢丝绳的计算与确定采用双联滑轮组，按，查取滑轮组倍率m =4；钢丝绳所受最大拉力（载荷）： （式1）式中 最大载荷， 其中 ；Z悬挂吊重的钢丝绳分支数，； 滑轮组效率，=0.98； 所选钢丝绳的直径应满足： （式2） 式中 钢丝绳直径； 钢丝绳最大静工作拉力； C选择系数，根据起重机械表2-4，；取钢丝绳直径，捻向：交互捻；选择钢丝绳型号为： 2.1.2 滑轮和卷筒直径的确定按钢丝绳中心来计算滑轮与卷筒的最小直径： ； （式3）式中 按钢丝绳中心计算的滑轮和卷筒的最小直径； 钢丝绳直径； 与机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数，根据机械设计手册表8.1-61，对滑轮=20，对卷筒=18；根据(式1-3)，得 滑轮 ； 取动滑轮直径(滑轮槽底直径)，平衡滑轮。取。 卷筒 ；2.2 吊钩滑轮组的选择和验算2.2.1.吊钩的选择吊钩尾部螺纹直径的确定, （式4）式中 最大其中载荷； 起动动载系数，由起重机械表1-9确定 ； 螺纹根部面积； 螺纹根部直径； 许用应力，；选等级强度为，则，； 采用短型吊钩组，根据额定起重量和工作类型M5来选择直柄单钩LM16 MGB/T10051.11988，吊钩材料为DG20,螺纹外径，螺纹根部直径。 2.2.2 吊钩螺母的计算螺母高度不得小于H， （式5）式中 t=10mm螺距；许用挤压应力，钢对钢（螺母材料45号钢）；公制螺母的高度 ；考虑放止动垫片的尺寸取螺母高度：；螺母外径：。 2.2.3止推轴承的计算 对于颈部直径的吊钩选轻系列单列止推轴承8317，取静负荷容量 。 轴承的计算载荷应等于或小于其静负荷容量： （式6）2.2.4 吊钩横梁的计算图3 吊钩横梁计算简图 采用45号钢制造，强度极限，屈服极限，耐久极限 。 假设横梁上作用集中载荷，计算弯曲应力，此外还认为剪切力对弯曲应力影响不大，按结构布置确定计算尺寸，即靠边两个滑轮轴线间的距离，横梁中间宽度，拉板厚度，横梁的计算载荷（也是止推轴承的计算载荷）。中间截面A-A的最大弯曲应力 = （式7）式中 横梁高度； 轴孔直径，； 取 。轴孔的平均挤压应力 （式8）式中 许用挤压应力，； 拉板厚度， 取。2.2.5 滑轮及滑轮轴承的选择由钢丝绳直径，动滑轮直径，选择滑轮的型号为滑轮。滑轮用内轴套和隔环:内轴套：；隔环；滑轮轴承：46216；滑轮挡盖：。2.3 卷筒的计算2.3.1 卷筒的基本尺寸 取卷筒（按槽底计算）直径；卷筒的计算直径（按缠绕钢丝绳的中心计算）；卷筒长度 （式9）式中 卷筒上有螺旋槽部分长 其中 最大起升高度； 滑轮组倍率； 卷筒计算直径，； 固定钢丝绳安全圈数，取； 绳槽槽距，查机械设计手册表8.1-49，得； 无绳槽卷筒端部尺寸，； 固定钢丝绳区段的长度，； 左右螺旋槽之间的距离， 其中 两侧滑轮绳槽中心线之间的距离，； 当吊钩滑轮位于最上部极限位置时，卷筒轴和滑轮轴之间的距离，； 绕上卷筒的钢丝绳分支相对于垂直位置的允许偏角，； 取 ；其壁厚按经验公式确定 。2.3.2 验算卷筒强度卷筒的采莲采用HT30，抗压强度为， 抗拉强度为。卷筒所受压应力 （式10） 式中 对吊钩起重机的安全系数，=4.25;，满足受压强度要求。由于卷筒长度，尚应计算弯矩产生的拉应力；图4 卷筒弯矩图卷筒的最大弯矩产生在钢丝绳位于卷筒中央时， （式11）式中 卷筒全长； 左右螺旋槽之间的距离；卷筒断面系数 （式12）式中 卷筒直径，； 卷筒内径，； 弯矩产生的拉应力 满足受拉强度要求；合成应力 2.3.3 卷筒转速2.4 电动机的确定2.4.1 电动机的确定起升机构静功率： （式13）式中 最大起升载荷； 起升机构总效率 ；电动机的计算功率： 由起重机的工作级别M5，可以由工程起重机标319中得到： 根据机械设计通用手册选定型电动机，主要指标为：转速 额定功率 转速 输出轴直径 输出轴长度 键槽宽 2.4.2 电动机发热及过载验算 等效功率： （式14）根据表327，查表352起升机构曲线1得r=0.88，查表328得K=0.75， ，电动机满足不过热条件。过载验算： （式15） 符合要求。2.5 减速器的选用2.5.1 减速器的确定 电动机的转速： （式16） 传动比： 根据减速器选用手册选定 ， 主要参数： 输入转速 许用输入功率货物的实际速度 （式17）2.5.2 减速器的验算验算减速器被动轴的最大扭矩及最大径向力 最大扭矩的验算： （式18） 式中 电动机最大转矩倍数，=2.0； 减速器的传动比； 减速器的效率，=0.94；减速器许用输入扭矩 ，符合要求；输出轴最大径向力的验算： （式19） 式中 卷筒上钢丝绳最大拉力； 卷筒重量，查阅得；低速轴端的最大容许径向载荷 ，符合要求。2.6 制动器的选择根据物体下降时的扭矩: （式20） 式中 最大载荷量，； 卷筒计算直径，； 滑轮组倍率，； 减速器传动比，； 总效率，； 制动转矩 ，查机械设计通用手册选择制动器，主要参数： 制动轮直径 额定转矩2.7 联轴器的选择 根据电动机输出轴的直径和变速器输入直径选用联轴器型齿轮联轴器和型齿轮联轴器。 的主要参数： 公称转矩 许用转速 转动惯量 的主要参数： 公称转矩 许用转矩 转动惯量联轴器力矩的校核： （式21） 式中 传扭矩的计算值； 按第类载荷计算的轴传最大扭矩，对高速轴，在此位电动及转矩的允许过载倍数，位电动机的额定转矩，；其中，联轴器重要参数，对于起升机构=1.8；角度偏差系数，； 联轴器符合要求。2.8 起制动时间验算2.8.1 起动时间的验算启动时间： （式22） 式中 电动机额定转速，； 电动机平均起动转矩，； 电动机静阻力矩，； 机构运动质量换算到电动机轴上的总转动惯量（）：其中 电动机转子的转动惯量，=0.67； 制动轮和联轴器的转动惯量，=1.01；，起动时间符合要求。2.8.2 制动时间的验算满载下降制动时间： （式23） 式中 满载下降时的电动机转速，； 制动器的制动力矩，； 电动机静阻力矩，； 机构运动质量换算到电动机轴上的总转动惯量，。3参考文献1 王若梅,方中, 伊位忠.实用起重手册.北京：水利电力出版社,19892 唐保宁,高学满.机械设计与制造简明手册.上海：同济大学出版社,1
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