滑移式起重夹钳设备的总体设计

学号：毕 业 设 计 (论 文 )题 目 ： 滑 移 式 夹 钳 设 备 的 总 体 设 计作 者 ： 方 继 松 届 别 ： 2011 届 院 别 ： 机 械 工 程 学 院 指 导 教 师 ： 谭 湘 夫 专 业 ： 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 职 称 ： 副 教 授 完 成 时 间 ： 2011 年 5 月 I摘 要本 文 首 先 对 起 重 夹 钳 技 术 的 发 展 及 应 用 情 况 、 国 内 外 的 发 展 状 况 及 发 展 趋 势 ， 通 过对 100kg 起 重 机 的 设 计 方 案 的 确 定 ， 包 括 针 对 本 设 计 选 取 起 重 机 的 形 式 ， 确 定 为 臂 架 式滑 移 起 重 机 ， 然 后 对 起 重 机 结 构 的 各 个 部 件 进 行 设 计 ， 包 括 夹 持 机 构 、 吊 臂 、 钳 臂 、 轴 、自 动 开 关 装 置 和 设备稳定性分析等 等 的 设 计 。通过了解学习掌握夹钳装置的工作原理，对起重夹钳装置的结构进行分类与分析，通过分析从而确定起重机设计方案夹钳装置的设计，传动装置方案的设计以及分析设备的稳定性。该滑移式夹钳起重机，1,2 级传动都使用皮带传动，利用夹钳自重，运用自动开关装置控制夹持物体。设 计 过 程 采用了机械设计的一般设计方法，机械设计辅助软件 AutoCAD 设计制作出起重夹钳设备，吊起重量达 100Kg，起升速度达 0.1m/s,运行速度达 0.5m/s,搬运物体快速便捷，无卡壳，设备运行良好。关键字：起重机；滑移式；起重夹钳；机构设计；自动开关装置IIABSTRACTThis paper firstly lifting clamp technology development and application, domestic and foreign development and development trend of 100kg crane, through the design scheme based on the determination of design, including selecting the model, determine crane for arm, then to pose crane components of the crane structure design, including holding mechanism, the arm, clamp arm, axle, automatic switch devices and equipment stability analysis and so on design. By understanding learn clamp devices working principle, the structure of the crane clamp device classified and analysis, through the analysis to determine crane design scheme clamp device design, Specific models, tier 1 transmission have used gear transmission,transmission device scheme design and analysis equipment stability. Using double pin shaft adjustable clamp device that USES clamp self-respect, using automatic switch equipment control clamping objects.Adopted the general design method of mechanical design, mechanical design support software AutoCAD , design a lifting clamp device, lift the weight of hoisting speed, 100Kg of 0.1 m/s, operation speed reaches 0.5 m/s, handling objects without jam, fast and convenient, equipment operation is good. Keywords: Lifting appliance；Sliding type；Clamping devices； Design of structure； Automatic control device；I目 录摘 要 .IABSTRACT .II1 起重机械简介 .11.1 现代起重机的特征和发展趋向 .11.2 国产起重机与国外产品的差距 .62 起重夹钳简介 .72.1 国内外起重夹钳发展状况 .72.2 常用夹钳装置的发展与应用 .82.3.1 螺杆夹紧式 .82.3.2 夹钳自重夹紧式 .92.3.3 夹钳装置自重夹紧式 .112.3.4 钢绳张力附加夹紧式 .123 设计目的及主要内容 .143.1 设计的基本内容 .143.2 设计目的 .144 100kg 起重机的设计方案的确定 .144.1 100kg 起重机的设计思想 .144.2 100kg 起重机种类的选择与确定 .144.3 臂架式起重机的工作原理 .164.4 100kg 起重机电机的选择 .164.5 100kg 起重机的传动装置方案的设计 .174.5.1 功率与效率 .174.5.2 速度 .184.5.3 外廓尺寸、质量和成本 .184.6 100kg 起重机结构的设计方案 .194.6.1 起重机构件的材料选择 .194.6.2 起重机构件的设计方案 .20II5 100 kg 起重夹钳主机的总体设计 .215.1 起重夹钳设计思想 .215.2 100 kg 起重夹钳工作原理 .215.3 起重夹钳的夹持机构 .225.4 吊臂的设计 .235.4.1 吊臂的材料的选择 .235.4.2 吊臂的尺寸计算 .235.5 钳臂的设计 .235.5.1 钳臂的材料的选择 .235.5.2 钳臂 1 的设计 .245.5.3 钳臂 2 的设计 .255.6 轴的设计 .285.6.1 轴的材料选择 .285.6.2 主轴的设计 .285.6.3 轴 1 的设计 .315.6.4 轴 2 的设计 .315.6.5 吊轴的设计 .326 起重夹钳主要部件的工艺 .326.1 吊臂的工艺 .326.2 钳臂的工艺 .326.3 轴的工艺 .327 自动开关装置的设计 .347.1 自动开关装置的材料选择 .347.2 自动开关装置的结构设计 .348 设备的稳定性分析 .368.1 温度对系统稳定性的影响 .368.2 机械加工及整体装配对系统稳定性的影响 .369 润滑剂的选择 .3710 结论及前景 .3810.1 结论 .38III10.2 前景 .38参考文献 .39湖南理工学院毕业设计（论文）11. 起重机械简介起重机械是现代工业企业中实现生产过程机械化、自动化、减轻繁重体力劳动、提高劳动生产率的重要工具和设备。如在港口码头和铁路车站，没有起重机械，装卸工作就不能进行；在冶金生产中起重机械已用于金属生产的全部过程；现代建筑工程，不能离开起重机械；在农业和林场，最困难、最费力的工作也由起重机械来完成；在核发电站中，采用特殊的起重机，用以代替人的操作去担当对人体健康有严重危害的作业。随着科学技术和生产的发展起重机械在不断地完善和发展之中 。11.1 现代起重机的特征和发展趋向随着现代科学技术的迅速发展，工业生产规模的扩大和自动化程度的提高，起重机在现代化生产过程中应用越来越广，作用愈来愈大，对起重机的要求也越来越高。尤其是电子计算机技术的广泛应用，促使了许多跨学科的先进设计方法出现，推动了现代制造技术和检测技术的提高。激烈的国际市场竞争也越来越依赖于技术的竞争。这些都促使起重机的技术性能进入崭新的发展阶段，起重机正经历着一场巨大的变革。 2我国正以前所未有的速度进入全球化国际竞争市场，中国的起重机制造业面临着机遇与挑战并存的新形势。因此起重机的不断发展和创新是关键。现根据国内外起重机的新理论、新技术和新动向，结合实例，简要论述现代起重机的特征和发展趋向。1、重点产品大型化、高速化、耐久化和专用化由于工业生产规模不断扩大，生产效率日益提高，以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加，促使大型或高速起重机的需求量不断增长。起重量越来越大，工作速度越来越高，并对能耗和可靠性提出更高的要求。起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。起重机不但要好用，容易维护，操作方便，而且安全性要好，故障要少，平均无故障工作时间要长。可靠性是国际市场产品竞争的焦点，国外许多大公司都制定了可靠性内控标准。我国起重机的性能要赶超世界先进水平，最关键的是要提高可靠性，使起重机具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性。目前世界上最大的浮游起重机起重量 6500t，最大的履带起重机起重量3000t，最大的桥式起重机起重量 1200t，自动化立体仓库堆垛起重机最大运行速度湖南理工学院毕业设计（论文）2达 240mmin。2、系列产品模块化、组合化、标准化和实用化许多起重机是成系列成批量的产品，采用系统多目标整体优化方法进行起重机系列设计已成为发展重点，通过全面考虑性能、成本、工艺、生产管理、制造批量和使用维护等多种因素对系列主参数进行合理匹配，以达到改善整机性能降低制造成本，提高通用化程度，用较少规格数的零部件组成多品种、多规格的系列产品，充分满足用户需求。用模块化设计代替传统的整机设计方法，将起重机上功能基本相同的构件、部件和零件 制成有多种用途，有相同联接要素和可互换的标准模块，通过不同模块的组合，形成不同类型和规格的起重机。对起重机进行改进，只需针对某几个模块。设计新型起重机，只需选用不同模块重新进行组合。由于提高了通用化程度，可使单件小批生产的产品改换成具有相当批量的模块生产，实现高效率的专业化生产，降低制造成本。能以较少的模块形式，组合成多品种多规格的起重机，满足市场需求，增加竞争能力。德国德马格公司生产的桥式起重机充分考虑了模块化和组合化，使系列、整机、机构、部件和零件互相之间的参数匹配，能力分布达到最为经济合理的搭配效果。利用起重量与起升速度的乘积为常数的方法使起升机构主要部件达到最大限度的通用。再通过滑轮倍率的变化派生出更多的规格。5125t 桥式起重机系列，多种工作级别，只需 4 种基型的起重小车。该公司开发的标准车轮箱模块系列，上面有多组联接孔，可选装不同型号的驱动单元，可组装成台车，可与金属结构件组合后用作各种桥式、门式起重机，巷道堆垛起重机或其它轨行式起重运输机械的运行机械，其车轮有多种踏面形式可供选用。由于不受基距限制，组合灵活，用途广泛。该公司的端梁标准模块系列已经商品化，与主梁之间采用摩擦环和高强度螺栓的连接方式，提高了互换性和尺寸精度，减少了接合面的加工量。与任一主梁都可快速有效相接。有适用于单梁或双梁两种形式的端梁模块，根据起重量及跨度就可确定出适用的端梁型号。3、通用产品小型化、轻型化、简易化和多样化有相当批量的起重机是在一般的车间仓库使用，要求并不很高，工作并不十分繁重。如何提高这些起重机的适用性，降低制造成本，是市场竞争能否获胜的关键。考虑综合效益，要求起重机尽量降低外形高度，简化结构，减小自重和轮压，也可湖南理工学院毕业设计（论文）3使整个建筑物高度下降，建筑结构轻型化，降低造价和使用维护费用。因此电动葫芦桥式起重机和轻型梁式起重机会有更快的发展，并将大部分取代中小吨位一般用途桥式起重机。用户的需求性促进了起重机的多样性。起重机的系列参数范围进一步扩大，功能选择进一步增加，一机多用产品进一步得到发展，以增强应变能力。在一般使用场合采用无线遥控操作的比例也将逐步增多。德国德马格公司经过长期的开发和创新，已形成一个轻型组合式标准起重机系列。整个系列由组合式工字形单梁、悬挂箱形单梁、角形小车箱形单梁和箱形双梁多个品种组成。主梁与端梁相接共有 15 种形式，可适合不同建筑物和不同起吊物的要求。每种规格起重机都有三种单速及三种双速可供任意选择。操纵方式有地面手电门自行移动、手电门随小车移动、手电门固定、远红外或无线电遥控、司机室固定、司机室随小车移动、司机室自行移动等 7 种选择，外加不同的导电形式，不同的电控形式，通过不同的组合，可搭配成百上千种起重机，充分满足用户不同的需求。这种起重机的另一最大优点是轻型化，与国内产品相比较，起重量 32t，跨度25.5m，国内双梁桥式起重机自重为 46.4t，电动葫芦桥式起重机自重为 28.3t，而德马格电动葫芦桥式起重机的自重只有 18.5t，比国内产品分别轻 60和 35。随着起重机的不断发展，我们公司的产品，能够适应行业的发展，我们公司的智能超载限制器及科蓝安控系统，作为起重机安全运行的保护神，可异地、远程、实时监控起重机的运行。4.产品性能自动化、智能化、集成化和高效化起重机的更新和发展,很大程度上取决于电气传动与控制的改进。将自动化技术和机械传动技术相结合,将先进的微电子技术、电力电子技术、光缆通讯技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统,实现自动化和半自动化。使起重机组成的物料搬运系统具有更高的柔性,以适应未来多批次少批量的柔性生产模式。 大型高效起重机的新一代电气控制装置已发展为全电子数字化控制系统。主要由全数字化控制驱动装置、可编程序控制器PLC、故障诊断及数据管理系统、数字化操纵给定检测等设备组成。它赋于起重机以信息功能,可进行信息传递、处理及动力控制,大大提高了综合自动化水平。目前控制方面重点发展吊具防偏防摇技术,取物装置自动取、卸物技术,位置检测及自动位置控制技术,故障自诊断监控技术等。湖南理工学院毕业设计（论文）45.产品组合成套化、系统化、复合化和信息化在起重机单机自动化的基础上,通过计算机把各种起重运输机械组成一个物料搬运集成系统,通过中央控制室的控制,能与生产设备有机结合,能与生产系统协调配合。这类起重机自动化程度较高,具有信息处理功能,可将传感器检测出来的各种信息实施存贮、运算、逻辑判断、变换等处理加工,进而向执行机构发出控制指令。这类起重机还具有较好的信息输入输出接口,实现信息全部、准确、可靠地在整个物料搬运系统中的传输。起重机通过系统集成,能形成不同机种的最佳匹配和组合,取长补短,发挥最佳效用。目前重点发展的有工厂生产搬运自动化系统,商业货物配