架桥机传动系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文）中文摘要 架桥机传动系统设计 摘 要： 架桥机就是架设桥梁的 设备， 具体的就是将预制好的梁片放置到预制好的桥墩上去的设备。架桥机属于起重机范畴，因为其主要功能是将梁片提起，然后运送到位置后放下。其工作环境，或者说其要求的条件苛刻，安全性要求高。并且存在梁片上走行，或者叫纵移（一般业内定为沿桥梁方向为纵向，垂直与桥梁方向为横向）。架桥机分为架设公路桥，常规铁路桥，客专铁路桥。 在 本 设计 中采用了双梁机臂简支式架桥机，它将上置式单箱形梁机臂分为两个箱型梁，分置于两侧。又有单向作用的单悬臂式（如长 征型、 66（改）型）与双向作用的双悬臂式（如红旗型、长征型、燎原型）等。架桥机实质上是一台特种起重机。它起重重量大，因而工作速度低。它断面尺寸受限界限制，因而整个架桥机总体布置很紧凑，要求各个部件尺寸尽可能小。为此，大量采用传动比大、尺寸小的行星传动装置，并布置在卷筒内的空间构成行星卷筒装置。 根据设计要求确定行星减速器的结构和各个传动部件的尺寸 ， 并对各个设计零部件进行校核等等 。 关键词： 架桥机 ； 卷筒 ；行星轮系 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文）外文摘要 of he is of it a a to is to to or in of is is a or of to is to . In is t be on a in s 6( s is a it is of is by is as as of of in of to it of of of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 1 绪论 . 1 国内外研究水平 . 2 发展趋势 . 3 性能要求 . 4 2 电动机选择、分配传动比 . 6 电动机的选择 . 6 分配传动比 . 6 3 传动机构的设计与计算 . 9 内齿轮设计 . 9 行星轮齿轮设计 . 12 传动轴设计 . 27 键的选择和校核 . 32 轴承校核 . 32 4 架桥机主要部件设计 . 34 架桥机总体布局 . 34 台车 . 34 机身 . 35 机臂 . 36 机臂摆动机构 . 37 前后端门架与支柱 . 38 吊梁行车 . 39 发电机室 . 40 结论 . 41 致谢 . 42 参 考 文 献 . 43 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 绪论 架桥机分为架设公路桥，常规铁路桥，客专铁路桥等几种。 其中，公路架桥机作为施工机械的一个门类，在未来的高等级公路的建设中起着至关重要的作用。因此，公路架桥机和整个工程机械一样，其创新和发展是不可忽视的。公路架桥机的现代设计和开发是面向市场和用户，是设计、开发、销售全过程的决定性环节，是技术创新最重要的部分，设计开发过程始于市场需求的分析综合，研究竞争对手（包括国内的、国外的）的发展战略，形成设计开发的目标，并综合考虑法律、生态环境、人文习惯及技 术约束条件进行设计开发。抓好关键技术、关键零部件、局部系统的先行试验研究是实现开发目标，提高产品质量水平的重要措施。由于公路架桥机的市场竞争激烈，用户需求的多样化，工艺技术和生产经营观念的发展，形成公路架桥机开发设计成败的核心因素，在于架桥机的质量， 供求时间和合理的销售价格与良好的售后服务。因此在公路架桥机开发设计的全过程中必须要做到： （ 1） 深化 术 , 技术应用 随着计算机技术的飞速发展，存贮能力不断增加，新的设计计算软件不断产生，控制软件水平日益提高，在设计开发过程中必须深化 术，技术的应用。尤 其公路架桥机是一种大型的公路桥梁架设备，其承载结构的受力情况相应复杂、繁重，且又是控制整机造价的关键部件，因此对承载主梁进行有限元法的结构强度分析及走行机构的机械运动学、动力学分析和优化分析是相当重要和有益的，深化应用，可以迅速提高公路架桥机的设计水平，提高开发质量，缩短开发周期。 （ 2） 模块化设计 由于桥型的布置，跨度的不同，及梁片重量的不同，公路架桥机就得设计成不同跨度、不同吊重的系列产品，那么在零部件通用性高的基础上，组合出不同规格层次的产品。横块化设计，就是要建立适应各种性能匹配的计算优化的工程软件库，可 比较选择的零部件库，方案选择、成本估算的软件库。这样，公路架桥机成系列、多品种的开发就具有广阔前景。 （ 3） 电子控制技术的应用 电子控制技术对提高公路架桥机的性能、特点，形成技术特色，具有极其重大的意义，它对实现整机的复合功能，提高操作性能，保证整机及系统的安全性、控制性和自动化水平有着明显的作用。 （ 4） 液压传动 公路架桥机的许多执行元件是靠液压驱动的，因此，液压系统的可靠性和整机的安全性、可靠性是密切相关的，建立液压元件和系统的试验台，研究液压元件的可靠性和性能、系统之间的匹配，对公路架桥机的开发设计和提高质量，意买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 义不可小观。 （ 5） 广泛采用新技术、新工艺、新方法 用科技含量高的方法来提高公路架桥机的性能，采用控制技术及其它相关领域的技术，尽力改善操作人员的劳动条件和劳动强度，提高整机的生产率和降低工作损耗。 （ 6） 重视公路架桥机的安全性与可靠性 公路架桥机的施工作业属高危范畴，因此，在架桥机架设时的危险区域设置电子监控系统、限位装置、紧急制动系统、故障诊断系统是很有必要的。展望未来，只要我们用系统工程思想指导公路架桥机的开发、设计、制造、使用、管理和经营，前途是一片光明。 国内外研究水平 随着国民经济的高速发展，西部 开发战略决策的实施，预计到 2020年，我国将基本建成“五纵七横”约万公里的国道主干线及其它新增公路里程。 2004年，国务院批准的中长期铁路网规划就提出，到 2020年 ，将建设高铁 在 2008年将这一数字调到 2009年，中国高铁快速发展，全国铁路投产新线 5557公里，其中客运专线 2319公里。特别是世界上里程最长，时速 350公里，全长 让外界惊呼，中国进入了高铁时代。同时，预计到 2025年，我国公路总里程将达 180万公里，而在我国西部 地区，现有公路密度小、等级低，为加速西部的开发建设，建设和改造公路的任务也非常大。因此，在 21世纪，将有繁重的公路建设任务，同时，也将急需大量高生产率、高质量、高性能和成龙配套系列化的新型道路建设施工机械设备。这对于工程机械研究设计部门来说，既是机遇，又是挑战。 近十年来，我国高速公路的发展较快，而在已建和在建的高速公路中，高架桥路段相对较多，为适应高架桥梁片的架设的需要，各种各样的公路架桥机应运而生，并在高速公路的建设中发挥了巨大的作用，基本满足了桥梁施工的需要。但在使用过程中，由于架桥机本身的先天不足及 施工条件的限制，现有的公路架桥机在结构型式上及使用性能上还存在一定的不足，还不能完全满足工程施工的要求。面对本世纪繁重公路建设任务的挑战，有必要重新对公路架桥机在根据机械现代设计发展趋势要求进行设计研制，使整机的性能、质量、效率达到一个高的水准。 随着我国高速公路的快速发展，在 90年代初期，我国就开始着手研究公路桥梁的架设设备，铁道部武汉工程机械研究所在长期从事铁路铺架设备研究的基础上，于 1992年成功地研制出我国第一台 在青岛环洲胶湾李村河大桥成功架设 80吨 始了公路高架 桥采用专用设备架设梁片的新时代。相继又有郑州大方实业有限公司生产的 月明”买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 实业总公司生产的 国内公路架桥机市场上形成三足鼎立的势态，并且架桥机在架设梁片吨位上和桥梁跨度上也形成了系列，在结构型式上各有创新。 2006年 5月 21日，我国首台 165吨青藏铁路架桥机专用平车在中国北车集团兰州机车厂研制成功。 青藏铁路 165吨架桥机专用平车，是我国首台为铁路客运专线修建而量身打造的的关键架桥设备。由铁道第五勘察设计院和北戴河通联路桥机械有限公司联合设计 的 前已在通联公司厂内顺利通过了由国家质监总局进行的型式试验和检验，并已获得了国家级特种设备型式试验合格证，中铁十二局集团将在武广客运专线上使用通联公司的 00吨铁路架桥机。这是我国首台自主研制的 32安全性、可靠性、实用性、先进性和经济性均可稳居世界同类产品前列。 目前国内公路架桥机在结构形式上可以说是大同小异，国内各种公路架桥机最主要的区别在于架桥机的纵移方式上，最具代表性的就是整机步履式纵移和整机大悬臂轨行式纵移两种。根据工程施工 现场的实际情况及在使用操作过程中发现：两种纵移方式的公路架桥机既具有各自的优点，同时也存在一定的问题和不足。整机大悬臂轨行式纵移方式，对整机性能来说具有重心低、重量轻、架设曲线桥半径较小等优点，但其最大不利之处则是在悬臂纵移过程中，固定处会有较大的垂直力作用在已架裸梁梁片的中部（尤其是 30对梁片可能造成危害，因此在大悬纵移时，为解决由于施工荷载较大而不能通过已架裸梁时，需采用其它荷载分配等方法对裸梁进行保护。同时，还要铺设纵移轨道（横移轨道自带），从而增加了施工成本和劳动强度。而步履式纵移 方式的公路架桥机在纵移和架梁时，架桥机的施工载荷只作用在已架裸梁的端头和桥台上，改善了梁体受力状况，对梁片的结构型式及中部受力情况无特殊要求，且无需铺设纵移轨道，但其最致命的缺点则是结构重量大、成本高、架设曲线桥半径也较大，重心相对高一些，因而在使用中受到一定的限制。 发展趋势 架桥机的发展状况与桥梁的结构形式及其施工工艺方法的发展水平紧密相连 ,我国公路架桥机未来十年的发展趋势是： (1)架设跨度与起重能力的显著提高 我国目前最大的架设跨度达到 60m 以上，最大的起重量为 900t 以上，但与国外仍存在差别， 故应提高架设跨度与起重量方面的能力。 (2)多种功能兼备与适应能力的增强 希望生产的架桥机一机多能 , 并在略作调整的基础上 , 能架设多种结构形式的桥梁。也即架桥机不仅要能够架设型梁片 , 而且还应能架设箱型梁片或整体箱型梁段应能架设限制跨度以下的各种跨度的桥梁 , 还不应受到桥梁宽度以及买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 正常曲线的限制等。 (3)多种结构形式竞相发展 只要能达到最佳的架设目标 , 可不局限于某种单一的结构模式。 (4)自动化程度高 , 架设速度快 要结构更趋合理 , 性能更加完善 , 自动化与专门化程度显著提高。在确保安全的前提下提高架 设速度。 能要求 发展趋势中在性能要求上应有一定的共性 , 主要表现在： (1)具有双向架设功能 许多桥梁工程中 , 由于施工组织安排或受地理条件与场地限制 , 要求架桥机从中间某处若干跨现浇好或吊装好的桥面上进行组装后再开始架设。因此 , 架桥机必须能够在完成某个方向的架梁作业后 , 只作简单的结构调整与换装便自行反向纵移就位进行架梁作业。 (2)能够实现整机吊梁横移 采用整机吊梁横移或是利用架桥机自身的横移机构实现“ 空中移梁” , 将会逐步取代墩顶移梁方式。 (3)步履式自行纵移 架桥机自行纵移是指仅 依靠架桥机自身的纵移机构 , 而不是利用其它辅助机具来实现纵向移动就位。同样是自行纵移 , 但不同的支承方式却产生了不同的纵移方法 , 并导致不同的效果。 拖拉纵移目前采用较多 , 特别用在导梁式架桥设备上 , 但辅助工序繁杂 , 在较大跨度桥梁施工中由于导梁悬臂挠度较大 , 纵移时前支腿上墩困难。采用的步履式纵移方式可将其四个支腿作为架桥机的支撑结构 , 通过相互间的有序换步来实现步履纵移。也即可实现自行纵移自身纵移号支腿与号支腿底部的枕梁 , 既是整机吊梁横移时的横移轨道 , 又要作为承重分配梁 , 极大地改善了已架设梁片的 受力状况。 (4)能适应纵坡、横坡及曲线上的架梁要求 在适应曲线桥梁架设要求方面 , 单导梁式架桥机比双导梁式架桥机更具有发展前途。但由于存在单向横坡 , 桥宽两侧的水平高差相当大 , 有时达到以上。在施工中 , 除了采取适当调整枕木垫高方法外 , 还需要架桥机自身能够实现支腿高度调整 , 以保证架桥机基本处于水平状态。 (5)自重轻、利用系数高 架桥机起重量与自重之比称之为利用系数。采用优化设计与结构有限元分析方法来减轻结构重量 , 是提高利用系数的主要途径之一 , 此外 , 选择先进合理的结构形式 , 也十分重要。导梁作为 架桥机的主要钢结构 , 采用空间三角析架结买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 构形式 , 不仅自重轻、受力性能优良、抗扭刚度大 , 而且外形美观 , 已逐渐受 到推崇。 (6)控制系统安全可靠 架桥不同于一般的施工作业 , 始终应将安全放在首位。采用计算机实现监控系统介入架桥机的控制，并可对架桥机的各种安全极限状态进行报警并停车，保证架梁安全。 计任务 设计传动方案：行星齿轮传动 设计有关参数： （ 1） 最大起 重 质量为 130 t,架设最大跨度 50m, （ 2）架桥机的 运行速度 3m/星传动。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 电动机选择、分配传动比 电动机的选择 电动机起着提供动力和传递动力的作用，因此按设计要求合理选择电动机是很关键的。在本设计中，架桥机的最大起重质量为 130t，在对梁起吊机构卷筒设计中，其前牵引力 F 为 650均绳速为 筒直径 d 为 206源为三相交流电，电压为 380v，现试选择合适的电机，分配各级传动比并计算传动装置各轴的运动和动力。 所选电动机的容量应小于工作要求容量，即电动机额定功率 大于设备工作机所需电动机功率 际输出功率）： ed （ 2 （ 2 将有关参数带入公式（ 2（ 2到： 000/ 0 0 0 01000/ d 其中： 为传动效率， 圆柱齿轮传动 取 行星减速器 取 动轴承 由表 5选择电动机 型号为 6122 其中额定 功率 转速 875r/ 其中： 为传动效率，圆柱齿轮传动取 星减速器取 动轴承取 卷 筒转速： m i n/rD (2 总传动比： 75 2分配传动比 取 减速器中 圆柱齿轮 传动比 41i （ 2 取行星卷筒中 行星轮减速器 传动比 56168962 i （ 2 （ 1） 电动 机 轴： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2） 1 轴： i n/（ 3） 2 轴 ： 5 0m 841 9 （ 4） 3 轴： 4 5 0m （ 5） 4 轴（卷筒）： 2 9 3 2 49 7 5 0m 7 其中：在计算中将各 轴的输出功率或输出转矩分别为各轴的输入功率或输入转矩乘以轴承 效率 则有 ： 1 轴的输出功率： 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 轴的输出功率： 22222 3 轴的输出功率： 3333 4 轴的输出功率： 4444 各轴运动和动力参数参见表 表 2. 1 各轴运动和动力参数 轴名 功率 P（ 转矩 T（ 转速 n r/动比 i 效率 输入 输出 输入 输出 电动机轴 75 4 轴 轴 轴 轴 3 9324 28168 6 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 传动机构的设计与计算 内齿轮设计 齿轮材料 公路架桥 机械中的齿轮传动一般功率较大，工作速度较低，周围环境中粉尘含量较高，因此往往选择铸钢或铸铁等材料。 （ 1）齿轮材料选定： 查表 10 大齿轮 180常化 小齿轮 260调质 （ 2）确定齿轮尺寸 选小齿轮齿数 20 31 大齿轮齿数 80204 42 按齿面接触强度设计 21 3 2 K T （ 3 （ 1） 确定公式内的各计算数值 1 查表 10 取 使用系数 A 查图 10 取 动载系数 V 查表 10 取 齿间载荷分配系数 查表 10 取 齿间载荷分布系数 载荷系数t A V 1 . 3K K K K K 查表 10 取 d 1 2 计算小齿轮传递的转矩： 3 查表 10 得弹性影响系数 12E 1 8 8 M P 4 图 10 按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限 H 6 5 0 M P a ， 大齿轮 H 3 0 0 M P a 5 计算循环次数： 530082(18756060n 6 由图 10取接触疲劳寿命系数1,2 7 接触疲劳许用应力： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 M P 2l i 注意：因两个齿轮的 ，故按此强度准则设计齿轮传动时，公式中应代入 （ 2） 齿轮计算 1 求小齿轮分度圆直径： t 85188(541 231 2 计算圆周速度： t /1 3 计算齿宽： 911 4 计算齿宽与齿高之比 数： 齿高： t 6 8 2 5 计算载荷系数： 根据 ， 7 级精度齿轮，查图 10得V ,直齿 1。 1 1 . 1 5 1 1 . 1 4 8 1 . 3 2 0K 6 按实际的载荷系数校正 所 得的分度园直径： 5 311 7 计算模数： 按齿根弯曲强度计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 0 F a S T Y (3（ 1） 确定公式内的各计算数值 1 由图 10查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限1 7 0 M P (图 c), 大齿轮的弯曲强度极限2 2 0 M P (图 b) 2 由图 10取弯曲疲劳寿命系数1,2 3 计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数 1122F N F F N F 0 . 9 4 7 0 3 0 2 . 1 4 3 M P 41 2 2 0 1 5 7 . 1 4 3 M P 4K S 4 计算载荷系数： 1 1 . 1 2 1 1 . 0 4 8 1 . 2 1 4K 5 查取齿形系数 /校正系数，查表 10查得 6 由表 10查得 7 计算大、小齿轮的 0 1 4 3 2 1 11 F Y 0 2 5 0 7 2 22 H Y 注意： 大齿轮数值大，取大齿轮。 （ 2）设计计算 按式（ 3模数为： 5 3 取 0 几何尺寸计算 （ 1）计算分度圆直径： 4 0380 603202211 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 （ 2） 计算中心距： 02 602402 12 （ 3）计算齿轮宽度： 060111 取 02 51 大、小齿轮参数总汇表： 表 3. 1 大、小齿轮各参数 齿数 模数 分度圆 齿宽 20 80 20 80 3 3 3 3 60 240 60 240 65 60 65 60 行星轮齿轮设计 在机械制造业中，特别是在飞行器等中，日益期望在尺寸小、重量轻的条件下实现大功率传动，而采用周转轮系可以较好地得到满足。 首先，用作动力传动的周转轮系都采用具有多个均布的行星轮（如图 3这样既可用多个行星轮来共同分担载荷，有可使各啮合处的径向分力和行星轮公转所产生的离心惯性力各自得以平衡。 此外，在动力传动用的行星减速器中，几乎都有内啮合；兼之其输入轴和输出轴在同一轴线上，径向尺寸非常紧凑 。 图 3 齿轮材料、热处理工艺及制造工艺的选定 太阳轮和行星轮：材料为 20表面渗碳淬火处理，表面硬度为5862 试验齿轮齿面接触疲劳极限： 450验齿轮齿根弯曲疲劳极限：太阳轮 00星轮 00 0称载荷） 齿形为渐开线直齿。最终加工为磨齿，精度为 7 级。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 内齿圈：材料为 20氮化 处理，硬度为 241286 试验齿轮的接触疲劳极限： 50验齿轮的弯曲疲劳极限： 00形的终加工为插齿，精度为 7 级。 行星轮齿数确定 配齿计算： 根据经验和设备能力，取 05.0 402 022 65)5)1( 行星轮齿数： 25)1565(21)(21 取 40Z ， 15 65 25 由于卷筒为单自由度输出，从 3 轴输入，从卷筒输出。由前所述可知，行星卷筒中行星轮减速器传动比为 56。 通过齿轮啮合器，使得 3Z 的转速为 0。 56m 54321 、 对应为齿轮 54321 、 的转速， 行星架的转速。 再由在行星轮系中，各轮齿齿数的选配需满足下述条件： 1） 尽可能近似地实现给定的传动比 11113131纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2)满足同心条件 要行星轮系能正常运转，其基本构件的回转轴线必须在同一直线上，此即同心条件。对本设计卷筒行星轮传动轮系来说，必须必须满 足： 2 213 由于 1Z 齿数为 15，故应采用变位齿轮传动，上式变为： 213 2 代入数值，即 2521565 ，故满足条件。 3） 满足均布条件 为使各行星轮能均布地装配，行星轮的个数与各轮齿数之间必须满足一定的关系，否 则将会因行星轮与太阳轮的干涉而不能装配。 /)( 31 K 指行星轮的个数： N 为整数。 因（ 15+65） /3=不满足条件。逐个试取，若 57,21,15 321 则（ 15+57） /3=24 满足条件，同时满足 2121557 。 4）满足邻接条件 在图 3， o1,相邻两行星轮的中心位置，为了 保证相邻两行星轮不致互相碰撞，需使中心距 于两轮齿顶圆半径之和，有： *2)/1 8 0s )( 221 代入数值得， 231221*2;i n)2115( 2 显然 3,满足条件。故取 57,21,15 321 再由上述条件逐个得出76,60,24 654 图 3 齿轮模数 m 和中心距 a 计算太阳轮分度圆直径 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 A H P t l i T K K 3 式中： 齿数比为 57/15= 用系数为 式系数为 综合系数为 T 太阳轮单个齿传递的转矩 ， d 齿宽系数，取 1 经过式（ 3算得： a 2 模数： 15 取 1Z 齿厚 282Z 齿厚 24 5)2115(21 21 取 6 , 则 0 5 4 计算变