764 QD10t-31.5m箱形双梁桥式起重机起重小车设计【全套7张CAD图+文献翻译+说明书】
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取物装置悬挂在可沿桥架运行的起重小车或运行式葫芦上的起重机，称为“桥架型起重机”；桥架两端通过运行装置直接支撑在高架轨道上的桥架型起重机，称为“桥式起重机”。
桥式起重机一般由装有大车运行机构的桥架、装有起升机构和小车运行机构的起重小车、电气设备、司机室等几个大部分组成。外形像一个两端支撑在平行的两条架空轨道上平移运行的单跨平板桥。起升机构用来垂直升降物品，起重小车用来带着载荷作横向运动；桥架和大车运行机构用来将起重小车和物品作纵向移动，以达到在跨度内和规定高度内组成三维空间里作搬运和装卸货物用[3]。
桥式起重机是使用最广泛、拥有量最大的一种轨道运行式起重机，其额定起重量从几吨到几百吨。最基本形式是通用吊钩桥式起重机，其他形式的桥式起重机基本上都是在通用吊钩桥式的基础上派生发展出来的。
- 内容简介：
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题 目 形双梁桥式起重机 起重小车 设计 目录 第 1 章 前言 1 内外起重机发展情况 1 式起重机定义及特点 4 习地点及实习内容 4 第 2 章 总体设计 4 述 5 动方案的确定 6 本参数 10 第 3 章 起升机构的设计计算 12 择钢丝绳 12 轮和 卷筒的计算 13 算静功率 15 择电动机 15 算电动机的发热条件 15 速机的初选 16 核减速机 16 动器的选择 17 动器的选择 17 算起动时间 18 动轴强 度验算 19 第 4 章 运行机构的设计 计算 21 定机构传动方案 21 择车轮与轨道并验算其强度 21 行阻力计算 23 择电动机 24 算电动机发热条件 25 择减速器 25 算运行机构和实际所需功率 25 算起动时间 26 算起动不打滑条件 27 动器的选择 27 择联轴器 28 算低速浮动轴强度 29 第 5 章 零部件的设计 计算 31 轮的尺寸计算与选择 31 钩组的选择 32 轮轴的设计计算 35 第 6章 零部件的设计 计算 38 38 40 42 44 48 第 7 章 毕业设计小节 53 参考文献 54 1 设计项目 计算与说明 结果 第 1 章 前言 内外起重机发展概况 起重运输机械行业在我国从上世纪五六十年代开始建立并逐步发展壮大，该行业已形成了各种门类的产品范围和庞大的企业群体，服务于国民经济各行业。随着我国经济的快速发展，起重运输机械制造业也取得了长足进步。 2005 年起重运输机械行业销售额达到 1272 亿元， “十五 ”期间平均每年增长超过 30，2006 年依然保持着持续增长的态势，目前市场前景非常好。近年来，国家重点发展能源（其中煤炭工业迅猛发展，起重运输机械制造业将提供所需的竖井提升设备、斜井防爆下运带式输送机、防爆移置式带式输送机、装车机、露天矿连续开采输送设备、用于 洗选设备的各种输送设备等）、电力（各种电站专用桥式 /门式起重机、料场用物料搬运装卸设备、输煤给煤栈桥内物料输送设备、环保排灰输送设备、水电站用闸门启闭机械、升船机、核电站废料处理专用起重机等将有较大需求）、石化（起重运输机械制造业将提供所需的自动灌装和包装码垛设备、仓储专用设备、厂内和车间内物料搬运装卸设备等）、冶金（对各种冶金起重机、厂内和车间内物料搬运装卸设备、料场堆取料与混匀料设备等将有较大需求）、造船、交通等工业领域（需要大量的高效、节能、低污染、智能化、柔性化、成套化的物料搬运装卸设备）。 十一五 ”期间，我国起重运输机械产品的工业总产值、销售收入和利润总额的年平均增长率将超过15。到 2010 年，该行业的工业总产值将达到 2670亿元，销售收入将达到 2560 亿元，利润总额将达到148 亿元；出口额约达 65 亿元，平均年增长 11；而国内市场增长的速度会呈逐年小幅递减趋势，其主要原因是国内市场开放程度大幅度提高、而行业又均 2 设计项目 计算与说明 结果 受到发达国家技术壁垒等限制；另一方面我国市场对高质量高水平的起重运输机械需求旺盛，而我国行业的技术竞争能力有待提高。政府主管部门应加强对起重运输机械行业的政策引导和管理，树立规模生产方式。国家应重点培育 3 4 个起重运输机械集团和重点配套件的生产体系，加大技术改造的力度，提升装备水平，保证产品质量，提高生产效率， 降低制造成本，提高市场竞争力。培育自主创新能力，走引进国外先进技术、消化吸收再创新、集成创新的道路。发展自主品牌的新产品，替代进口产品，并出口国际市场，参与国际竞争。 2010 年力争有 25 30的产品接近或达到国际先进水平。树立品牌意识，推进名牌战略，努力创建中国名牌产品、行业名牌产品。充分认识 “科技是第一生产力 ”的观点。建立各类行业培训中心，加强对重点骨干企业、起重机械制造基地的管理干部、科技人才和高级技工的培训。树立知识产权意识，加大保护知识产权的力度，严厉打击各种违法行为，有利于调动广大科技人员和企 业创新的积极性。加强调整各级行业协会，选拔一批有科技、生产、企业管理经验的专职人员充实到各级行业协会。行业协会要积极推行职业化、专业化、年轻化，配合国务院有关部门加强对行业的管理。 在国外，尤其是美国、日本和西欧的一些发达国家，机械产品的结构优化已有几十年的历史，门桥式起重机已完全采用了模块化设计，它可以根据用户对设备起重量、起升高度和轨道跨距等主参数的要求，并结合用户现场的实际空间和工作环境特点，直接调用参数化 3D 模型进行现场组装，然后对起重机结构进行有限元分析和优化，直到满足用户的要求。而在国内，由于主 梁结构比较复杂，传统的设计方法很难分析主梁局部应力和变形，使一些真正危险点被忽 略，或对一些本已比较安全的部位无畏地加大或加厚，造成材料的浪费和生产成本的增加，不利于产品 3 设计项目 计算与说明 结果 的市场竞争。因此，对门桥式起重机主梁结构的有限元分析和优化具有很重要的现实意义。另外，随着社会的进步，环保意识和劳动保护意识的提高，冶金起重机设计过程中把人机工程及操作环境舒适要求提到了较高的要求，如：司机室加装冷、暖空调、隔热保护、地面无线遥控、车上有线和无线通讯、航空座椅、司机休息室，上、下吊车全部采用斜梯、电气室加装隔热防护和冷风机， 较窄的人行通道采取防滑措施，经常检修部分加装吊笼等都为操作维护人员提供了较好的工作环境和条件。特别是双层壁、双层玻璃的司机室与可躺式航空座椅、冷暖空调、有线、无线通讯配合使用。为改善司机的工作条件、提高工作效率、减少工作失误起到了很好的作用。人机工程合理化正逐步成为现代冶金起重机发展的主要趋势之一，越来越引起人们的重视。 桥架、小车架整体加工的应用。桥架、小车架包括一些大型结构件整体加工是保证冶金起重机产品质量的一项重要措施和有效途径。由于冶金起重机工作的特殊性，对质量提出了较高的要求，小车架整体加工指焊在 小车架上的电动机底座，制动器底座，减速器支承座，卷筒支承座，和小车车轮支承座等机座一次性地划线加工而成，相互间的形位、尺寸公差由机床保证，因此装配工作变得特别简单。只要把电动机、制动器、减速器、卷筒、车轮就位即可，不像旧的办法，它们间的形位、尺寸误差靠塞垫片来调节。简而言之，这些部件间的形位公差由机床精度保证与装配工人的技术等级无关，排除了人为因素，因而大大提高了装配精度和使用性能，同时也大大缩短了用户的维修时间。 我们认为未来中国起重机的几个发展趋势如下： 1、重点产品大型化、高速化、耐久化和专用化 2、 系列产品模块化、组合化、标准化和实用化 3、通用产品小型化、轻型化、简易化和多样化 4 设计项目 计算与说明 结果 4、产品性能自动化、智能化、集成化和高效化 5、产品组合成套化、系统化、复合化和信息化 6、产品设计微机化、精确化、快速化和全面化 7、产品构造新型化、美观化、宜人化和综合化 8、产品制造柔性化、灵捷化、精益化和规模化 式起重机定义及特点 取物装置悬挂在可沿桥架运行的起重小车或运行式葫芦上的起重机，称为 “桥架型起重机 ”；桥架两端通过运行装置直接支撑在高架轨道上的桥架型起重机，称为 “桥式起重机 ”。 桥式起重机一般由装有 大车运行机构的桥架、装有起升机构和小车运行机构的起重小车、电气设备、司机室等几个大部分组成。外形像一个两端支撑在平行的两条架空轨道上平移运行的单跨平板桥。起升机构用来垂直升降物品，起重小车用来带着载荷作横向运动；桥架和大车运行机构用来将起重小车和物品作纵向移动，以达到在跨度内和规定高度内组成三维空间里作搬运和装卸货物用 3。 桥式起重机是使用最广泛、拥有量最大的一种轨道运行式起重机，其额定起重量从几吨到几百吨。最基本形式是通用吊钩桥式起重机，其他形式的桥式起重机基本上都是在通用吊钩桥式的基础上派生发展出来 的。 习地点及实习内容 毕业实习是在张家口市神力起重设备有限公司对 0t 双梁桥式起重机小车进行了参观实习。 第 2 章 总体设计 述 总体设计是机械设计中极为关键的环节，它是对机器本身总的设想。总体设计的成败关系到整部机器的经济技术指标，直接决定了机械设计的成败。 总体设计指导机构设计和零件设计的进行至关 5 设计项目 计算与说明 结果 重要。在接受设计任务后进行细致的调查研究，收集国内外同类机械的有关资料了解国内外的使用、生产、设计和科研情况，并进行分析比较，制定总体设计原则。设计原则应当保证所设计的机型符合有 关的方针、政策。在满足使用要求的前提下，力求结构合理，经济性好，寿命长，同时还应考虑到绿色环保和操作的舒适安全。 总体设计应遵循以下原则： 三化 ”原则：零件标准化，产品系列化，部件通用化。 四新 ”原则：新技术，新工艺，新结构，新材料。 三好 ”原则：好造，好用，好修。 好造 ,即具有良好的工艺性，制造简单；好用，即具有良好的使用性能，表现为生产率高 ,操作轻便，机动灵活，安全而且耐用可靠；好修，即一旦发生故障，易于拆卸，维修护理方便。 各部件的设 计制造特点作为部件和零件指导性文件，必须为零部件的设计人员创造方便条件，而零部件设计必须满足总体设计提出的工作条件、尺寸、性能参数等方面的要求。 制定设计总则以后，便可以编写设计任务书。在调研的基础上，运用所学的知识，从优选择，确定总体参数，保证设计的成功。 动方案的确定 箱式双梁桥式起重机主要组成部分有小车（起升机构，小车运行机构和小车架），桥架（主梁，端梁，走台和护栏等），大车运行机构和司机室（操纵机构和电器设备等）等部分组成。 桥式起重机的运动，是由大车的纵向，小车的横向及吊钩的上下三种运动 组成的。有时是单一的运动，有时是合成的动作。他们都有各自的传动机构来 6 设计项目 计算与说明 结果 保证其运动形式的实现。 升机构的传动原理 起升机构的传动原理 :起升机构的动力来源是由电动机产生，经齿轮联轴器，浮动轴，制动轮联轴器，将动力传递给减速器的高速轴端，经减速器把电动机的高转数降低到所需的转数之后，由减速器低速轴输出经卷筒上的齿轮联轴器把动力传递给卷筒组，再经过钢丝绳和滑轮组使吊钩进行升降，从而完成升降重物的目的。 重小车运行系统的传动原理 起重小车运行系统的传动原理动力由电动机产生，经制动轮联轴器，立式二 级减速器的高速轴，并经立式二级减速器把电动机的高转数降低到所需要的转数之后，再由低速轴端输出，经半齿联轴器传到驱动轮，再有驱动轮的另一端经半齿联轴器通过浮动轴，半齿联轴器传到另一驱动轮。从而带动了小车驱动轮的旋转，完成小车的横向运送重物的目的。 车运行系统的传动原理 动力由电动机发出，经制动轮联轴器，补偿轴和半齿联轴器将动力传递给减速器的高速轴端，并经减速器把电动机的高转数降低到所需要的转数之后，由低速轴传出，又经全齿联轴器把动力传递给大车的主动车轮组，从而带动了大车主动车轮的旋转，完成桥架纵行 吊运重物的目的。大车两端的驱动机构是一样的。 原有双梁桥式专用起重机的大车运行机构机构是由四个电机驱动的，电机较多，机构比较繁杂，这给安装和维修带来了许多不便，同时也提高了生产成本，改进后只在两梁的两侧分别安装一个电机，适当提高电机功率，由两对主、被动车轮组成。在不影响行走性能的前提下，精简了机构，减少了故障率，易于安装维修，电机的减少有效地降低了成本。 计小车的基本原则和要求 7 设计项目 计算与说明 结果 箱形双梁桥式起重机由两根箱形主梁和两根横向端梁构成的双梁桥架，在桥架上运行起重小车，可起吊和水平搬运各类物件，其中主梁 做横向移动，小车做纵向移动从而使起重机的工作范围扩展到一个立方形空间。 箱形双梁桥式 起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。而起重小车主要由起升机构、小车运行机构和小车架以及限位安全装置等组成。 在设计桥式起重机小车时，必须力求满足以下几方面的要求 : 1、整台起重机与厂房建筑物的配合以及小车与桥架的配合要适当。小车与桥架的互相配合，主要在 于小车轨距和桥架上的小车轨距应相同；其次，小车上的缓冲器与桥架上的挡铁位置要配合好，小车上的撞尺和桥架上的行程限位开关要配合恰当。小车的平面布 置愈紧凑，小车到桥架的两端愈远，起重机工作范围也就愈大。小车的高度小，相应地可使起重机的高度减小，从而可降低厂房建筑物的高度。 2、小车上机构的布置及同一机构中各零部件间的配合要求适当。起升机构和小车运行机构在小车架平面上的布置要合理紧凑，但二者之间的距离不应太小，否则维修不便，或造成小车架难以设计。 3、小车车轮的轮压分布要求均匀。如能满足这个要求，则可以获得最小的车轮、轴承及轴承箱尺寸，并且使起重机桥架主梁受到均匀的轮压载荷。一般最大轮压不应超过平均轮压的 20%。 4、小车架上的机构与小车架结构的配合要 适当。为使小车上的起升、运行机构与小车架配合的好，要求二者之间的配合尺寸相符；联接零件要选择适当和 8 设计项目 计算与说明 结果 安装方便。在设计原则上，要以机构为主，应尽量用小车架去配合机构；同时机构的布置也要尽量使钢结构的设计制造方便。因为小车架是用来安置与支撑起升机构和小车运行机构的，所以小车架要按照起升和运行机构的要求设计，但在不影响机构工作的条件下，机构的布置也应配合小车架的设计，使其构造简单、合理和便于制造。 5、尽量选用标准零部件，以提高设计与制造的工作效率，降低生产成本。 6、小车各部分的设计应考虑制造、安装和维护检修方便 ，要尽量在不需移动邻近部件的条件下，能将各部件拆下修理。 桥式起重机小车主要由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。另外，还有一些安全防护装置。 我国制造的桥式起重机的小车具有下列特征； 1、 起升和运行机构由独立的部件构成。这些部件之间用补偿联轴器联系起来。齿轮联轴器补偿了转轴中心线的偏移和歪斜，这些偏差和歪斜系因制造与安装不精确，以及小车架变形而产生部件间彼此位移所引起的。由于采用了分组的独立部件，因此，使小车上各机构的装拆方便。 2、在设计机构和小车时，遵循 “三化 ”（标准化、通用化和系列化）的原则。这可 使零部件的互换性得到保证，降低制造和使用维护起重机的费用，并使所需零部件的备品量减到最少。 3、小车架用钢板焊接而成。在车架上焊有底板。电动机、减速器、制动器和和可拆卸的轴承座等均安装在这种底板上。为了简化车架的加工，底座的加工 9 设计项目 计算与说明 结果 面应尽量布置在同一水平面或垂直面上。 4、起升机构和运行机构采用减速器式传动装置。 起重机小车除有起升、运行机构和小车架外，还必须有必要的安全保护装置 :如栏杆、排障板、撞尺、缓冲器、和限位开关等。其具体要求分述如下 : 1、 栏杆 栏杆设置在与小车轨道相垂直的小车台面边缘上。为了便于维修上下 ，在小车的另外两侧不设栏杆。栏杆可用角钢或钢管制作，高度不低于 1米，并应设有间距为 350 的水平横杆，底部应设有不小于 70 高的围护板。 2、 排障板 排障板装在小车架端梁两端的车轮外边，用于推开小车轨道上可能有的障碍物，以利于小车运行。 2、限位开关 用于限制吊钩和小车架的极限位置。在起升机构中，限位开关用于限制吊钩向上运行位置，使其不能碰到小车架。小车运行机构的行程限位开关，安装在起重机桥架主梁的两端，位于小车轨道外侧的主梁盖板上。在小车架相应的端梁外侧 固定着一根用角钢弯折的撞尺。当小车运行至极限位置时， 撞尺压迫限位开关的摇柄转动 30，使开关盒内的触点断开，于是运行机构的电动机断电。由于接线关系，此时电动机只能作反向运行。 3、 超载限制器 起升机构超载限制器应保证载荷不超过其额定值的 10%，工作精度为 23%。 起重机小车的设计主要是对起升机构、小车运行机构、小车架的设计以及包括栏杆、高度限位器、负载限制器和行程开关等在内的安全装置分析与计算，并 在原有设计的基础上做出改进，并解决原来起重机 10 设计项目 计算与说明 结果 上存在的影响工作性能的结构，并尽可能降低成本。 最终设计出优化产品。 本参数 Q) 起重机正 常工作时允许一次起升的最大重量称为额定起重量，单位为吨（ t）或千克，常用符号 Q、P 或 表示。桥式起重机的额定起重量是定值。当额定起重量不只一个时，通常称额定起重量为最大起重量，或简称起重量。 额定起重量 :Q=10t H) 起升高度是指从地面至取物装置最高位置的铅垂距离（吊钩的钩环中心），单位为米。 起升高度 :H=12m L)与轨距 (l) 桥式起重机大车运行轨道中心线之间的水平距离称为跨度（ L），小车运行轨道中心线之间的水平距离称为轨距。 跨度为： L=31.5 m 轨距为： l=2 m 确定起重机的工作级别是为了对起重机金属结构和结构设计提供合理的基础，为和客户进行协商时提供一个参考范围，它能使起重机胜任它需要完成的工作任务。由利用等级和载荷状态两个因素来确定起重机的工作级别。 工作级别为 起重机在有效寿命期间有一定的总工作循环数。起重机作业的工作循环是从准备起吊物品开始，到下一次起吊物品为止的整个作业过程。工作循环总数表征起重机的利用程度，它是起重机分级的基本参数之Q=10t H=12m L=31.5 m l=2 m 工作级别 用等级 11 设计项目 计算与说明 结果 择钢丝绳 一。 起重机利用等级为 起重机机构工作速度根据作业要求而定。 主 起升速度： 车运行速度： 车运行速度： 3 章 起升机构的设计计算 由已知条件：工作级别 重机利用等级钩额定起重量 10t。 参考文献【 1】 1起重机为中级工作类型， 25 参考文献【 1】 4安全系数 K=e =25（固定式） 参考文献【 1】 4选双联滑轮组 X=2，倍率 m=3 参考文献【 3】表 2滑轮组的效率 组 =考文献【 2】 附表 8 选图号为 钩组，得其重量 0Q =219动滑轮间距 A=185考文献【 1】 4算系数 1 =619） 2 =637） 1. 选择钢丝绳 计 算 钢 丝 绳 最 的 大 静 拉 为主起升速度：车运行速：C%=25 K=e =25 X=2 m=3 组 =Q =219N 1 = =12 设计项目 计算与说明 结果 轮和卷筒的计算 定滑轮主要尺寸 0m a x 2 1 9 1 0 0 0 0= 1 7 . 2 9 2 3 0 . 9 8 5 组钢丝绳破断拉力为 : 参考文献【 2】 表 1 选用瓦林吞型纤维芯钢丝绳 619W+丝公称抗拉强度 1670面 钢丝，左右互捻，直径 d=14丝绳最小破断拉力 108记如下： 钢丝绳 149W+轮的许用最小直径 图 3升钢丝绳缠绕简图 ( 1)D d e=14（ 25=336中系数 e=25 由【 3】表 2的。由【 2】附表 2 选用滑轮直径 D=355平衡滑轮直径13【 2】附表 2 选用25轮的绳槽部分尺寸可由【 2】附表 3 查得。由【 2】附表 4 选用钢丝绳直径 d=14D=355轮轴直径5D=901 滑轮15580 【 2】附表 5 平衡滑轮选用 d=14D=225滑轮轴直径5D=45 F 型滑轮标记为： 滑轮 2580 筒直径： ( 1)D d e=336mm m Nb Nd=1413 设计项目 计算与说明 结果 定卷筒尺寸，并验算强度 由【 2】附表 13 选用 D=400筒绳槽尺寸由【 4】附表 14得槽距， t=16底半径 r=8筒尺寸： 31 5 1 0 32 4 2 2 4 1 6 1 8 5013 . 1 4 4 1 401484Hi t 取 L=1500 式中0Z附加安全系数，取0Z=2； 1L卷槽不切槽部分长度，取其等于吊钩组滑轮的间距，即1L=A=185D 卷 筒 计 算 直 径0D=D+d=400+14=414筒壁厚： 0 . 0 2 ( 6 1 0 ) 0 . 0 2 4 0 0 ( 6 1 0 ) 1 4 1 8 m 取 15 卷筒壁压应力验算： m a xm a x 17290 7 2 . 0 40 . 0 1 5 0 . 0 1 6 选用 小抗压强度 许用压应力 95 n 1 =130 因为 y 故抗拉强度足够。 1m a x m a x ()21 5 0 0 1 8 51 7 2 9 0 1 1 3 6 8 1 7 52 L SN m m 卷筒断面系数 44 444 0 0 3 7 00 . 1 0 . 1 1 7 1 4 5 9 7 . 5400 113681751714597. 5M =卷筒直径为 D=336L=185D =414=1500 15 y 故抗拉强度足够 14 设计项目 计算与说明 结果 算静功率 择电动机 所以1w 396 . 6 3 7 2 . 0 4 1 3 0 =故卷筒的强度合理 ,尺寸设计合理。 卷筒 5006 左 80 筒转速 0 . 5 3n 1 7 . 3 r m i 1 4 0 . 4 1 4 减速器传动比： 10 715 4 1 . 31 7 . 3 查【 3】附表 35 选 速器 计算静功率： 0 1 0 0 0 0 2 1 9 7 . 5 1 4 . 31 0 2 6 0 1 0 2 6 0 0 . 8 5 vN k W 式中 般 = =动机计算功率 0 . 8 1 4 . 7 3 1 1 . 7 8e d jN k N K W 式中 系数3】表 6得，【 2】附表 30 选用电动机 中6n=7152=kg电动 机质量60照等效功率法，求 5%时所需的等效功率： 25 0 . 7 5 0 . 8 7 1 4 . 7 3 9 . 6k N K W 1故卷筒的强度合理 ,尺寸设计合理 j 1 4 W1 1 W电动机 6KW n=715r/86 15 设计项目 计算与说明 结果 算电动机的发热条件 择减速器 核减速器的输出强度 式中25k工作级别系数，查 【 2】表 625k=系数，根据机构起动时间与平均工作时间的比值查得，由【 2】表 6 tq/【 2】表 6=以上计算结果xN初选电动机能满足发热条件 卷筒转速083 1 8 . 5 / m i 1 4 0 . 4 1 4 减速机总传动比 n 715=参考文献【 2】附表 35 选择 速器。许用功率 P=12动比 i=40 质量m=345入轴直径 0端长 5形） 由【 2】公式（ 6输出轴最大径向力： m a x m a )2 jR a S G R 式中 17290=34580 N=筒上卷绕钢丝绳引起的载荷 ； 筒及轴的自重 R =速器输出轴端最大允许径向载荷，由【 2】附表 40 查的 2（ =R =出轴端 的短暂最大转矩 m a x m a x 0 0( 0 . 7 0 . 9 ) i M 式中： 18 动机轴额定力矩 2 1 kgm2 m=260电动机的过载能力满足要求 i= 8 P K W 16 设计项目 计算与说明 结果 择联 5%时电动机最大力矩倍数，由【 2】附表 33 查得 0=速机传动效率 M =26500 速器输出轴最大容许 转矩，由【 2】附表 36 查得 188635 M =26500 由以上计算，所选减速器能满足要求 实际起升速度 0 3 8 . 6= v 8 7 . 7 m / m i n 4 0 . 1 7i - 7 . 7 - 7 . 5= = = 2 . 8 % = 1 5 %7 . 5 因此该减速器符合要求。 所需静制动力矩 00201 0 0 0 0 2 1 9 0 . 4 1 4() 1 . 7 5 0 . 8 52 2 3 4 0 . 1 72 6 . 1 1 2 6 1 . 1 g m N m 查参考文献【 1】 6中级工作类型2k=参考文献【 2】附表 15 选用 3 制动器 其制动转矩 180 280制动轮直径15动器质量 速轴联轴器的计算转矩 8n M=18=m 式中 电动机额定转矩 218Nm n联轴器安全系数 n= 刚性动载系数 一般 8 = 因此减速器的最大径向力满足要求 因此，减速器输出轴端的短暂最大转矩满足要求 15% 因此该减速器符合要求 m 3 制动器 =630Nm m=7 设计项目 计算与说明 结果 轴器 算起动时间 查参考文献【 2】附表 31 查得 动机轴段为圆锥形 d=65mm,l=105m 由参考文献【 2】附表 34 查得 速器的高速轴端为圆锥形 d=50mm,l=85电动机轴端联轴器 由【 2】附表 43 选用 大容许转矩 tT =3150N m 转动惯量 21m,质量动轴两端为圆形 d =45l =85 靠电动机轴端联轴器选带 300 制动轮的半联轴器，最大容许转矩 tT =3150Nm 飞轮矩 2 m, 质量 为 与制 动器3 相适应，将 轴器所带 300 制动轮，修改为 315起动时间为 1200221t 3 8 . 2 ( ) 式中 2 2 2 2121 . 4 6 5 0 . 4 0 3 1 . 8 3 . 6 6 8d l G D G D G Dk g m 静力矩： 00 1 0 0 0 0 2 1 9 0 . 4 1 4() 2 0 6 . 52 2 3 4 0 . 1 7 0 . 8 5 平均启动转矩： 1 . 5 1 . 5 2 1 8 3 2 7 N m 另取 k=起动时间为 1 . 1 53 8 . 2 ( 2 8 0 - 1 4 9 )1 0 0 0 0 + 2 1 9 0 . 4 1 4 0 . 8 5 = 0 . 6 4 s( 3 ? 4 0 . 1 7 ) 由【 3】表 6的许用减速度， am 轴器 tT =3150Nm 21m 1G= 300 制动轮的半联轴器 2s as 18 设计项目 计算与说明 结果 动轴强度验算 a= 故 7 . 7 0 . 6 4 30 . 2 6 0z vt a 故合适 （ 1） 疲劳强度 由起升机构疲劳计算基本载荷 m a x 6 e= = 1 . 0 4 2 2 9 3 . 8 5 =m 式中： 6 动载系数 = 6211= 1 + = +22 （ 1 1 . 0 8 ） 2 起升载荷动载系数 2 =1+实=1+60=选定轴径 d=50此扭转压力： m a 3 0 6 . 3 2= 0 . 2 0 . 0 5M W =轴材料为 45 号钢， b =600 S =300 弯曲应力 （ b s a+ 0 . 2 7 6 0 0 3 0 0 2 4 3 M P ） 扭转应力 = 1 4 0 M s s a= 0 . 6 0 . 6 3 0 0 1 8 0 M P 轴受脉动循环的许用扭转应力 10 2 1k + 式中： k考虑零件几何形状和零件表面状况的应力系数 k= 与零件几何形状有关，对于零件表面有急剧过渡和开有键槽及紧配合区段 与零件表面加工粗糙度有关，对于高的粗糙度， 对于低的粗糙度， 此处取 k=2动时间和起动平均加速度符合要求。 m M P 19 设计项目 计算与说明 结果 考虑材料对应力循环不对称的敏感系数，对碳钢及低合金钢 = 1n 安全系数 1n =0 2 1k + = 4 0 1 8 8 . 9 M 5 0 . 2 1 . 2 5 n 0k 故通过。 (2)强度验算 轴所受最大转矩： m a x 2 e 0 8 2 9 3 . 8 5 3 1 7 . 3 5 8 M 最大扭转应力 m a xm a x 7 . 3 5 8 1 2 . 6 9 M 2 0 . 0 5M W 许用扭转应力 =s 180n =120 式中： n 安全系数 n =为 ,故通过 . 浮动轴构造如下图 ,中间轴径 1 ( 5 1 0 ) 5 5 6 0 m 取1d=60图 5主动车轮轴尺寸简图 第 4章 运行机构的设计计算 动方案 n 0k 故通过 n = a 120 故通过。 1d =6020 设计项目 计算与说明 结果 定机构传动方案 择车轮与轨道并验算其强度 图 4行机构简图如下 对于跨度为 小车运行机构 ,采用集中驱动传动方案。 小车质量估取 假定轮压均匀分布 : 车轮最大轮压 m a x 1 ()4P Q Q车= 1 +44 （ 1 0 0 0 0 0 0 0 ）=35000N 车轮最小轮压 = 444000=10000N 由小车的运行速度 v=选车轮 查参考文献【 3】 表 17 可知，当运行速度小于 60m/， 16000=6500工作级别为中级时，车轮直径 350道型号为 24kg/m( 24P )的许用轮压为 据 定 ， 直 径 系 列 为 250,315,400,500,630初步选定车轮直径315后进行校核。 强度验算：按车轮与轨道为线接触及点接触两种情况集中驱动 m a x 35000PNm 100001 设计项目 计算与说明 结果 验算车轮 接触强度。 车轮踏面疲劳计算载荷 查参考文献【 2】 3m a x m i 2 3 5 0 0 0 + 1 0 0 0 0=33C =26667N 式中： 起重机车轮最大轮压 起重机车轮最小轮压 车轮材料取 s=340b=640线接触局部挤压强度 c 1 1 2cP k D lc c 式中： 1k 与材料有关的许用线接触应力（ N/；钢制车轮的 1k 按参考文献【 2】 3的 1k =6 车轮直径 400mm l车 轮与轨道的有效接触长度 查参考文献【 3】 表 22 l=b=c 转速系数 查参考文献【 2】 323 . 1 4 0 . 4c = 1c =c 工作级别系数 查参考文献【 2】 2c =c 1 1 2 6 3 1 5 2 8 . 2 0 . 9 6 1 5 1 1 6 6 k D l c c 因为 故线接触强度通过。 2） 点接触局部挤压强度 22 1 23Rk 参考文献【 2】 3中： 2k 与材料有关的许用点接触应力（ N/；钢制车轮的按表 5的 2k =曲率半径，车轮与轨道曲率半径中的大值，车轮1 1 3 1 522=道曲率半径 查参考文献【 2】附表 22 查得2r =90以曲率半径 R= 初选车轮直径3156667轮材料取s=340b=640 故线接触强度通过 22 设计项目 计算与说明 结果 行阻力计算 m由 参考文献【 3】 3 m= 222 1 2331 5 7 . 50 . 1 3 2 0 . 9 6 10 . 4 7Rk c =30277N 因为 故通过。 根据以上计算结果选直径 400单轮缘车轮，标记为 4轮结构简图 1)运行阻力 运行阻力j m p=+F F 2】 2中： 满载运行时最大摩擦阻力查参考文献【 2】 2 f + d() Q D 车= 2 0 . 0 0 0 5 + 0 . 0 2 0 . 1+ 4 20 . 4（ 1 0 0 0 0 0 0 0 0 ）=490中： f滚动摩擦系数（ 查参考文献【 2】 车轮轴承摩擦系数，查参考文献【 2】 d与轴承配合处车轮轴的直径 附加摩擦阻力系数，查参考文献【 2】 故通过 选直径 400490 m 23 设计项目 计算与说明 结果 4 4 选电动机 算电动机发热摩擦阻力系数，初步计算时可查参考文献【 2】 2道阻力查参考文献【 2】 2行 M C S Y S T E M M C S Y S T E M Pd & 1 附件 2、 外文资料翻译译文 液压驱动的无级变速器控制 4. 液压约束 际上）控制初级和次级压力。几个压力的限制，必须考虑到该控制器： 1. 转矩限制 止打滑的滑轮 ; 2. 较低压力的约束 保持两个电路注满油。在这里，相当任意的的 择 小。最小压力 证明是不够的 ; 3. 上部压力限制 P 汽缸和活塞 550 4. 液压约束 保证主电路能快速放掉够向漏和次级电路可以提供足够的流动朝向初级电路 . 压力 扭矩和 依赖于关键的夹紧力 5） 地图，变矩器特性和锁止离合器模式，随着惯性作用一起 发动机 轮和主齿轮箱轴 s=p，例如冲击负荷的车轮。然后带轮的夹紧力（相等的两个滑轮，而忽略 了变速器效率）所需的扭矩传递变成了： , m a xc o s ( ) ( )2o r q u 因此，所产生的压力，可以很容易地使用公式推导（ 12）和（ 13） ： 21 o r q u e (26) 2 01 .s t o r q u e s s s p r k (27) 一模一样的夹紧装置已被以前使用 参考。 3 试验台 用于 测量这款变速箱与测试车路 。无滑移已经 实现， 在任何这些 实验中 这项工作的主要目标是改进比跟踪行为，夹紧 装置 维持不变。进一步的阐述制约 4是基于质量守恒的定律初级电路。首先，应当指出，对于本论述的泄漏流量 Q p ， 泄露 漏和可压缩长期p 可忽略不计相比。 此外，它被再次提及， 2 流量 在同一时间。最后，可以选择替换的比率 变化 是由分层传动系统控制器指定。如果 D 0且 0 。约束 4相对于主滑轮电路然后导致以下关系的压力 2, m a x. . m a x c v t (28) 其中 成。 以类似的方式，对于次级带轮电路压力 可以得出。这个约束是特别相关的，如果 ，也就是说，如果从流量 级到初级电 路必须为正并且 结果， 0。这就 液压驱动的果： 2, m a xm a x 0 ,2p c v t i ls h y d p (29) 对于 制，以约束夹紧力，而不是压力方面。一个关联的夹紧力 与压力 和使用等式（ 12）和（ 13）这个结果的要求： , m i n , m a F (30) 最小滑轮夹紧力： , m i n , , ,m a x , ,l o w t o r q u e h y F F (31) 假定在本节中，在每个时间点 p （ t）的比值 t）的初级压力峰值（ t）和次级压力 t）的测量结果从已知的过滤和重建。此外，假定该无级变速器被安装在一个车辆传动系和所期望的 D（ t）和比值变化的所需速率 D（ t）由整体分层传动系统控制器指定。这意味着， 每个时间点的约束反力可被 确定。 本 外，控制器也应该是对干扰的 控制性。一个重要的子目标是最大限度地提高效率。这是很合理的（和其他支持通过实验， 3） ，要实现这个子目标夹紧力 虑在方程的要求（ 30）考虑在内。比例控制器的输出是受方程（ 31）的约束。约束 ，最小有效提高 1带轮的夹紧力的设定值，从而产生一个不良率的变化。这可以通过提高相对带轮的夹紧来抵消力为好，使用 3 基于模型的补偿条款中的比例控制器。使用 用式（ 10 ） ，表达式的比例变化迫使闪点，比例和 比（图 8 ）可以很容易地得出： , , , m i np r a t i o s h i f t d F(32) , , m i n,s h i f t d ps r a t i (33) 其中 本上之间加权力差异两个滑轮。如前所述，取决于 是一个隐式关系（ 例取决于 已解决由压力 计算测量。现在将显示在每一个时间，两个夹紧力之一等于 其他确定的比值。用公式（ 30），（ 32）和（ 33）表示 图 8带约束补偿比例控制器 次级夹紧力 s， , , m i n , m i n,p d p r a t i o s h i f t d s ps d s m i F （ 34） , , m i n, , m i n , m i n,p d ps h i f t d s ps d s r a t i F （ 35） 实际上，该比例被控制在这样一种方式，移动力 得等于 d。对于由此产生的换档力拥有,s h p d s F所以： , , m i n , , , m i n , m i n, m i n , , , , m i n , m i np r a t i o s s h i f t d s h i f t d s ps h i f tp s r a t i o s h i f t d s h i f t d s F F F F F F F （ 36） 这适用 于 ，只要夹紧力不会对它们的最大约束饱和 （ _ 在 d =d 的情况。因此，该换档速度是因为饱和执行器有限。（根据完成控制器， d 必须变速器的 态 到 型号）都相当非线性，等效输入 用逆 该井模型 d 的代表性： 4 ,c v t （ 37） 当 | p |与双方的 互补 基本上是一个反馈线性化 曲线 。这将取消（已知的）非线性的变速器， ，例如 。 15。另外，设定值前馈被 引入，这将降低受控的相位滞后系统响应。由于模型不准确等因素 （如上层锁模力的限制）， 异 间，发生 d： ,c v t d c v t d （ 38） 如果 u 代替 以及获得良好的跟踪性能。线性反馈控制器 基于该（违背方程（ 10）中，有惯性的知识被选定进行 u 参与，需要至少一个第二顺序控制器。因此，使用的 制器。 比例 控制 是 用于 迅速减少错误，而集成所需 的过程 ，以便跟踪斜坡设定值与零误差。某些微分作用证明有必要获得更大的稳定裕度（少振荡响应）。控制器实现如下： , 0 tc v t d c v t c v t d c v t c v I r r r r （ 39） 其中 0， 1切换积分，并根据是一定条件下进一步解释 。控制器的微分作用只作用于所测 号，以避免在给定值的阶梯式变化的过度控制响应。 此外，一个高频极点已被添加到该 过程 的操作，以防止过度的 频率 在高频率。控制器参数 P， 已被调谐手动。 在执行器饱和的（因为最大的力约束）情况下， 闭环有效地打破（测量 u）。这会导致性能下降，因为控制器的积分器的值继续成长。这个所谓的积分器积分饱和是不可取的。有条件的抗饱和机制 已加入饱和期间限制积分器的值： , , m a x , , m a x, , m a x , , m a r a t i o p s r a t i o r a t i o p s r a t i o F F F （ 40） 如果任饱和压力（移动速度误差必然变大。抗积分饱和算法，确保稳定，但跟踪行为会 恶化。这是硬件限制其只能通过提高变换器来解决和液压系统的硬件。有条件的抗饱和与一个标准的（线性）的优点算法是线性方法需要调整的良好 表现，而条件 办法没有。此外，有条件的算法的性能密切类似于一个良好的线性调整机制。 作为无级变速器 已经在 测试车辆已经实现，在车载实验上的滚子长凳已经进行调整和验证新的比率控制器。为了防止非同步的油门和 门踏板信号（见图 1）具有被 5 用作输入的验证实验。协调器将跟踪 发动机的最大效率运行点。在巡航控制的一种半强迫降行动 背出了在一个单一的参考实验已进行的 50公里每小时后跟一个踏板的速度。 记录的踏板角度（参见图 9）已被施加到所述协同控制器。 这种方法取消了有限的人力驱动的可重复性。 图 10的上图显示了从速度的测量计算出的 利用方程（ 1），描述的跟踪误差。因为这是一个相当苛刻 实验 ，跟踪 信号 是足够的。可以得到更好的跟踪性能 更光滑的设定点，但反应的特点将变得不那么明显 为好。图 11示出了初级和次级带轮压力。最初的主峰在误差信号（大约 T = 饱和的二次压力（下图 11地块），由于泵的过流限制。一个更快的初步反应是必需的， 液压硬件的适应是必要的。初始快速降挡后， 比再次降档之前达到设定值（大约 T =7次）。在转移所有变动 方向（ T =T =t=
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