毕业设计_家用高楼提升机设计_20150523REV03

1、家用高楼提升机设计 家用高楼提升机设计摘要：提升机是各种工程建设广泛应用的重要起重设备，它对减轻劳动强度，节省人力，降低建设成本，提高劳动生产率，加快建设速度，实现工程施工机械化起着十分重要的作用。家用高楼提升机是主要用于房屋装修和检修材料搬运。该提升机是由立柱、回转臂、悬臂驱动装置和电动卷筒组成。该提升机由电机带动减速机驱动装置使卷筒进行卷绕，通过钢丝绳卷绕系统及驱动装置等部分，用来实现物品的上升与下降动作。它的特点有：结构紧凑，自重轻，占地面积小，携带方便，安装操作维修简单。本次设计主要针对提升机的起升机构选择相应的零部件及技术参数，使其既能很好的实现提升机的运行还不互相干涉且配合良好，也

2、对回转机构做了详细的分析介绍。关键词：提升机，起升机构，回转机构，齿轮传动The Design Of Jib Crane for Home useAbstract: Hoist is important to a variety of construction lifting equipment widely used, its reduce labor intensity, save manpower, reduce construction costs and improve labor productivity, accelerate the construction pace to a

3、chieve the mechanization of construction plays a very important role. Household tower hoist is mainly used for housing renovation and repair material handling. The hoist is a column, the pivot arm, the boom means and the electric reel components. The hoist gear driven by a motor drive means keep the

4、 roll wound by part of the rope winding system and the drive unit, used to implement the rise and fall action items. Its features are: compact, light weight, small footprint, easy to carry, easy installation operation and maintenance. The design of the main choice of the appropriate parts and techni

5、cal parameters for the hoist lifting mechanism to achieve both good run hoist not interfere with each other and with the good, but also the turning mechanism to do a detailed analysis of introduction .Keywords：crane；hoisting mechanism；Slewing mechanism目录第一章 绪论11.1 设计的背景及意义11.2 提升机的功能和特点11.3 提升机的结构组成

6、11.4 提升机的类型21.5 旋臂提升机介绍21.6设计的目标和技术路线2第二章 起升机构的设计42.1起升机构的传动方案设计42.2 钢丝绳的选择和计算52.3 确定滑轮的参数62.4 确定卷筒尺寸并验算其强度72.5 电动机的选择112.6 验算起升速度和实际所需功率112.7减速器的选择122.8卷筒轴的设计及强度校核132.9 吊钩的设计计算152.10制动器的选择和计算16第三章 悬臂机构的设计193.1 悬臂机构的设计193.2 旋臂梁的设计计算193.3 焊缝强度的校核21第四章 回转机构的设计234.1回转机构的组成及常用形式234.2 载荷计算244.3 轴承寿命的计算26

7、4.4 键连接强度的检核27第五章 提升机承重结构的设计295.1提升机的承重结构295.2 立柱的设计计算295.3 强度的校核30第六章 提升机的维护与保养336.1 机械设备维护与保养336.2 金属结构的维护与保养336.3 电气系统的维护与保养336.4 提升机的润滑34第七章 总结35致谢36参考文献37第一章 绪论1.1 设计的背景及意义本次设计的提升机的设计用于家庭装修使用，高层建筑材料及装修材料不再依靠人工搬运，极大地减轻了搬运工人的劳动强度。它的使用让搬运工人从繁重的体力劳动中解放出来，它的速度快，运行稳操作灵活，不仅减轻了搬运工人的劳动强度，而且提高了工作效率。提升机是各

8、种工程建设广泛应用的重要起重设备，它对减轻劳动强度，节省人力，降低建设成本，提高劳动生产率，加快建设速度，实现工程施工机械化起着十分重要的作用。 提升机属于中小型吊运设备，具有安全可靠，具有高效、节能、省时、省力、灵活的特点。三维空间内随意操作，在短距，密集性吊运场合比其他常规性吊运设备更显其优越性，广泛应用于各行业的不同场合。1.2 提升机的功能和特点 提升机可以归结为起重机的一种，是一种循环、间歇运动的机械，主要用于物品的装卸。一个工作循环一般包括：取物装置从取物地点由起升机构把物品提起，运行、旋转或变幅机构把物品移位，然后物品在指定地点下降；接着进行反向运动，使取物装置回到原位，以便进行

9、下一次的工作循环。在两个工作循环之间，一般有短暂的停歇。由此可见，起重机械工作时，各机构经常是处于起动、制动以及正向、反向等相互交替的运动状态中的。 提升机属于危险性作业的设备，它发生事故造成的损失将是巨大的。所以提升机设计和制造一定要严格按照国家标准和有关规定进行。提升机是以反复的循环方式完成货物装卸或设备安装作业的。一个工作循环包括：取物、货物上升、水平运动、下降、卸载，然后空吊具返回原地。一个工作循环时间一般从几分钟到二三十分钟，其间各机构在不同时刻有短暂的停歇时间。这一特点决定了电动机的选择和发热计算方法；由于反复起动和制动，各机构和结构将受到强烈的震动和冲击，载荷是正反向交替作用的。

10、许多重要构件承受不稳定变幅应力的作用，这些都对构件的强度产生较大的影响。1.3 提升机的结构组成提升机由产生运动的机构、承受载荷的金属结构、提供动力和起控制作用的电气设备及各种指示装置等四大部分组成。提升机包括几个机构：起升机构、运行机构、悬臂梁机构、旋转机构。（1）起升机构，是用来实现物料的垂直升降的机构，是任何起重机不可缺少的部分，因而是起重机最主要、最基本的机构。（2）运行机构，是通过起重机或起重小车运行来实现水平搬运物料的机构，有无轨运行和有轨运行之分，按其驱动方式不同分为自行式和牵引式两种。（3）悬臂梁机构，是提升机特有的工作机构，通过改变臂架的长度和仰角来改变作业幅度。（4）旋转机

11、构，是使臂架绕着起重机的垂直轴线作回转运动，在环形空间运移动物料。 起重机通过某一机构的单独运动或多机构的组合运动，来达到搬运物料的目的。1.4 提升机的类型 提升机是使货物作升降运动的起升机构，形式从构造特征来看，种类繁多的提升机可归纳为三大类，常见有下列几种： （1）滑车（俗称葫芦） 一种用链条或钢丝绳与滑轮构成的省力滑轮组，结构紧凑，质量轻，是一种可携带的起重工具，有手动和电动两种。电动葫芦则是一种电动起升机构，配有运行小车后可在空间布置的工字钢轨上运行，构成单轨架空道，是一种生产流水线上空的自动运货车。电动葫芦可作为梁式提升机的起升机构。 （2）绞车 由电动机经减速器、卷筒、驱动钢丝绳

12、滑轮组成的起重设备，用以起吊重物或产生牵引力。在矿山、建筑工地及舰船等处应用。各类提升机的起升机构都是一种绞车。绞车也有液压或内燃机驱动的。 （3）升降机 一种由绞车拖动吊箱，吊箱延轨道升降的起重设备。在建筑工地上应用的建筑升降机是一种典型的形式。在高层建筑中应用的电梯是供人员上下楼梯使用的，是一种安全信号设备齐全，自动控制的、且制造很精良的载人升降机。矿山使用的矿井提升机与电梯类似，单更加大型化。1.5 旋臂提升机介绍 悬臂提升机是近年发展起来的中小型起重装备，结构独特，安全可靠，具备高效、节能、省时省力、灵活等特点，三维空得内随意操作，在段距、密集性调运的场合，比其它常规性吊运设备更显示其

13、优越性。本产品广泛用于各种行业的不同场所。悬臂提升机工作强度为轻型，提升机由立柱，回转臂回转驱动装置及电动葫芦组成，立柱下端通过地脚螺栓固定在混凝土基础上，由摆线针轮减速装置来驱动旋臂回转，电动葫芦在旋臂工字钢上作左右直线运行，并起吊重物。提升机旋臂为空心型钢结构，自重轻，跨度大，起重量大，经济耐用。内置式行 旋臂吊MODE型走机构，采用带滚动轴承的特种工程塑料走轮，摩擦力小，行走轻快；结构尺寸小，特别有利于提高吊钩行程。 定柱式悬臂提升机又称立柱式悬臂提升机，起重量在125Kg-5000Kg，是凯力起重自行研制的产品，可以根据客户需求设计定制的专用起重设备。 立柱式旋臂吊具有结构新颖、合理、

14、简单、操作方便、回转灵活、作业空间大等优点，是节能高效的物料吊运设备，可广泛适用于厂矿、车间的生产线、装配线和机床的上、下工作及仓库、码头等场合的重物吊运。定柱式旋臂吊根据其旋臂所使用型钢的不同可以分为：BZD型和BZD-JKBK型。本设计由立柱、回转旋臂及电动葫芦等组成。立柱下端固定于底座上，旋臂回转，可根据用户需求进行回转。回转部分分为手动和电动回转（摆线针轮减速剂安装与上托板或者下托板上带动转管旋臂回转）。电动葫芦安装在旋臂轨道上，用于起吊重物。1.6设计的目标和技术路线设计目标 1.提升重量150-200kg，最大提升高度20m； 2.提升动作：提升、下放材料，提升后可转向0-360，

15、可制动、变速；技术路线 根据设计要求和技术指标，结合相关国家及行业标准，确定技术特性、主要尺寸参数，绘制整体结构草图，根据技术指标，计算确定相关载荷部件的尺寸，并结合国家标准及技术现状，进行相关尺寸的协调。在设计计算中使用有限元分析等辅助设计软件，优化设计方案。 设计过程中，先绘制草图，然后重点计算悬臂及立柱部分。边计算边画部件图，最后绘制出完整的总图，在标注部分，查阅最新国家标准，并将其贯彻到设计图纸中。第二章 起升机构的设计2.1起升机构的传动方案设计起升机构包括：取物装置，钢丝绳卷绕系统及驱动装置等部分，用来实现物品的上升与下降动作。起升机构是起重机械中最主要和最基本的机构，是起重机不可

16、缺少的组成部分。它的工作好坏对整台起重机的性能有着最直接的影响。根据设计要求所给参数，起重量Q=200kg,属于小起重量旋臂提升机。主要技术要求参数如下：表2-1 提升机主要技术参数起重量Q起升高度H跨度L起升速度V回转速度转角范围200Kg20m2.5m8m/min1rad/min因起重量、起升速度和起升高度等设计参数的不同，起升机构有多种传动方案。在这些方案中大体上可分为闭式传功和带有开式齿轮传动的两类：和带有开式齿轮的传动。由于开式齿轮易于磨损，因此现代起重机已很少采用，并且按照布置宜紧凑的原则，决定采用闭式传动的传动方案。传动装置中广泛采用减速器，它是原动机和工作机之间独立的闭合传动装

17、置，用来降低转速和增大转矩以满足各种工作机的需要。根据设计要求及分析，给出如下传动方案： 图2-1 传动方案图21这种方案是最简单也是最通用的一种传动方式，电动机1通过联轴器2与减速器3联系，减速器的低速轴与开始齿轮连接再与卷筒连接。在这一传动方式中，由于电动机紧靠减速器，为了补偿电动机及减速器高程误差，或底架受力时的变形，联轴器需要采用调节性能较好的弹性联轴器或双齿轮联轴器。联轴器靠减速器侧带有制动轮，以便使制动器能可靠地制动住悬挂的货物。这种方案结构简单，安装及维修比较方便,适合于与小型起升机构。2.2 钢丝绳的选择和计算钢丝绳又叫钢索，是用优质高强度碳素钢丝制成的。钢丝绳拉力强度高，耐磨

18、损，钢丝绳是提升机机械的重要零件之一，它是一种易于弯曲的挠性件。具有强度高、挠型好、自重轻、运行平稳，极少突然断裂等特点，因而广泛用于提升机的起升机构、变幅机构、运行机构，也可用于旋转机构。它还用作捆绑物件的绳索、桅杆提升机的张紧绳、缆索提升机和空气索道的牵引绳、承载绳等。钢丝绳受力复杂，受载时，钢丝绳中有拉升应力、弯曲应力、挤压应力及钢丝绳捻制下的残余应力。当钢丝绳绕过滑轮时，受到变应力作用使材料产生疲劳，最终由于钢丝绳与绳槽、钢丝绳之间磨损而破断。因为在起升过程中，钢丝绳的安全至关重要，所以要保证钢丝绳的使用寿命，为此我们采用一下措施：1）尽量减少钢丝绳的弯曲次数；2）高安全系数，即降低钢

19、丝绳的应力；3）选用较大的滑轮与卷筒直径。滑轮槽的尺寸与材料对钢丝绳的寿命有很大的关系，其太大会使钢丝绳与滑轮接触面积减小，太小会使钢丝绳与槽壁间的摩擦剧烈，甚至会卡死。选用钢丝绳可分为两个步骤进行： 确定形式根据上叙钢丝绳的构造特点，在结合起重机的使用条件和要求（如挠性、耐磨性、抗高温辐射、抗横向压力和防腐蚀性等）。从31中选择适合该起重机工作的钢丝绳。 确定尺寸 钢丝绳的钢丝在工作中的受力情况是复杂的。它工作时承受拉伸、弯曲、挤压和扭转等作用。由此产生压力的大小，除与钢丝绳张力大小有关外，还与钢丝和股的数目、绕捻方法、螺旋角大小、钢丝间的接触情况以及绳芯的材料等有关，迄今还没有一种精确的计

20、算方法，因此，为了简化计算，只根据静载荷按实用计算法选择钢丝绳。 1. 钢丝绳破断拉力计算由起重吊装简易计算2可知，钢丝绳破断拉力计算公式如下： （2-1）式中 钢丝绳的破断拉力（N） 钢丝绳中每一根钢丝的直径 钢丝绳中每一根钢丝的总根数 钢丝绳中钢丝的抗拉强度（Pa) 钢丝绳中钢丝的总断面面积 钢丝绳中的搓捻不均匀引起的受载不均匀系数（当钢丝绳为637+1时，=0.82；当钢丝绳为619+1时，=0.85）本设计选用637+1型钢丝绳，与以同径者619+1型相比较，钢丝多且细，则绳的挠性好，而耐磨性稍差，在此基础上还能满足我们的需求。所以我们选用637+1型钢丝绳（GB1102-74）。验算

21、637+1型 (2-2）验算619+1型 （2-3） 2. 钢丝绳允许拉力的计算通过查阅起重吊装简易计算2表18，用于机动起重设备的安全系数K为56，我们选用较大的安全系数K=6，滑轮组倍率，则可以的钢丝绳的允许拉力为： （2-4）2.3 确定滑轮的参数1. 滑轮 在起重机中滑轮的只要作用是穿绕钢丝绳，滑轮根据其中心轴线是否运动，可分为动滑轮和定滑轮。根据制造方法可分为：铸铁滑轮、铸钢滑轮、焊接滑轮、尼龙滑轮等。滑轮绳槽尺寸应保证钢丝绳顺利绕过且接触面积应尽可能大，以避免产生钢丝绳与滑轮轮缘的摩擦甚至是跳槽。滑轮由轮缘、轮辐和轮毂三部分组成的。滑轮的具体尺寸，可按钢丝绳直径由提升机设计手册查得

22、。 钢丝绳绕过滑轮尺寸时要产生横向变形，故滑轮槽底半径应稍大于钢丝绳半径，钢丝绳直径小时R大些，钢丝绳直径大时R取小些。2. 滑轮的尺寸滑轮的主要尺寸是换轮直径D，轮毂宽度B和绳槽尺寸，提升机常用铸造滑轮已标准化（ZBJ8006.387）。滑轮结构尺寸可按钢丝绳直径进行选定。（1）工作滑轮直径 （2-5） 式中 按钢丝绳中心计算的滑轮直径（钢丝绳卷绕直径）mm; 钢丝绳直径，mm; 轮绳直径比。查机械设计手册表23，根据机构工作级别，取绳经比系数e=16,则可得 查附表选用滑轮直径D=280，由附表选用钢丝绳直径为d=11mm,滑轮直径D=280，滑轮轴直径为D5为80mm的E1滑轮，滑轮标记

23、为ZBJ8006.38711280-80。（2）滑轮轮缘尺寸钢丝绳直径dABCmsRr14mm40mm28mm25mm8mm10mm8mm4mm2.5mm16mm8mm2.4 确定卷筒尺寸并验算其强度1. 卷筒类型及构造卷筒是起升机构和牵引机构中卷绕钢丝绳的部件。起升机构的卷筒通常采用圆柱形卷筒，可以做成整体铸造的、焊接的或组合的三种型式。焊接卷筒与铸造卷筒相比，能减轻重量 30%40%，特别是单件生产时，用焊接卷筒可不用木模，还能降低成本。此例采用组合卷筒，沿卷筒轴向联接的结构。根据钢丝绳在卷筒卷绕层数分为单层卷筒和多层卷筒。在大多数情况下，钢丝绳在卷筒上只绕一层。为了引导绳索，以免钢丝绳缠

24、绕时互相摩擦，卷筒的表面做成螺旋槽面。只有用手驱动的卷筒或因结构上的原因，而必须用多层缠绕时才允许用光面卷筒。卷筒尺寸的由已知起升速度、起升高度和钢丝绳的尺寸来确定。卷筒用来卷绕钢丝绳，把原动机的驱动力传递给钢丝绳，并把原动机的回转运动变为所需要的直线运动。卷筒通常是中空的圆柱形，特殊要求的卷筒也有做成圆锥或曲线形的。卷筒承受起升载荷的作用，应有足够刚性的底座予以支承，而卷筒的轴应该是静定支承。2. 卷筒直径卷筒直径的大小直接影响钢丝绳的弯曲程度，为保证钢丝绳寿命，卷筒直径不能太小，卷筒直径必须大于钢丝绳直径的一点倍数，卷筒直径一般为： （2-6） 式中 卷筒卷绕直径（钢丝绳中心所在直径），m

25、m； 与机构工作级别和钢丝有关的系数； 钢丝绳直径，mm。 带入数字得 为了适当的减少卷筒的长度，则应该选用较大直径的卷筒，根据提升机设计手册7表141，选用直径D=300的卷筒，卷筒槽尺寸由表143得t1=14,槽底半径R=6.7（标准槽）。3. 卷筒长度 图23是卷筒的大体形状及尺寸。 图23 单层绕卷筒长度 （2-7）式中 卷筒上车螺旋槽部分的长度，； 无绳槽卷筒端部尺寸，根据构造需要选定，； 固定钢丝绳所需要的查长度，。 （2-8）式中 最大起升高度，； 滑轮组倍率； 卷绕计算直径，由钢丝绳中心算起的直径，； 为固定钢丝绳的安全圈数，； 绳槽节距。综上，带入数得： （2-14）取。3.

26、 卷筒壁厚 （ 2-9） 取5.强度计算卷筒壁中承受复杂的应力，包括起升钢丝绳拉力缠绕而产生的压应力，钢丝绳拉力产生的扭转和弯曲应力，根据分析扭转产生的应力非常小，可忽略不计，卷筒壁中的应力主要是钢丝绳在卷筒壁上产生的压缩应力。而当卷筒的长度小于或等于3倍卷筒直径，即当时，主要计算压应力，弯曲和扭转的合成应力一般不大于压应力的，所以只计算压应力是合理的。 图2-6 卷筒压应力卷筒内表面上的最大压应力为 （2-10）式中 多层卷绕系数，该值与钢丝绳卷绕层数有关； 应力减小系数，考虑绳圈绕入时对筒壁有减小作用，一般可取=0.75； 钢丝绳中最大静拉力； 卷筒壁厚，可按下列初选： 铸钢卷筒 铸铁卷筒

27、 卷筒绳槽节距； 许用压应力 对 钢 （屈服强度） 对铸铁 （抗压强度）所以 （2-11）选用灰铸铁HT200.最小抗拉强度，许用压应力为 因为，所以抗弯强度符合要求。 2.5 电动机的选择1. 电动静功率的计算 (2-12）式中 起升载荷重量，Kg； V物品上升速度（米/分）； 机构总效率，一般取0.80.9。为了满足电动机起动时间不过热要求，对起升机构，可按下式初选相应于机构的值的电动机功率： （2-13）式中 系数。由起重机设计手册7表810，取，则 查机械设计基础4附表63选择电动机型号，选用电动机为YZ系列冶金及起重三相异步电动机。电动机型号为YZ132M26，电动机工作制为S2（短

28、时工作制），工作定额为30分，额定功率为4KW，额定转速为915r/min。2. 电动机发热验算电动机工作因为温升而发热，过高的温升会使绕组的绝缘材料加速老化，故需要对按静功率选择的电动机进行发热验算，以控制电动机温升在容许的范围内。按照工作类型系数法，由提升机设计与实例9表29可知的等效功率为 （2-14）的值结合提升机设计手册7表814和图837得，则 综合以上的计算结果，所以所选电动机满足要求。2.6 验算起升速度和实际所需功率驱动装置总传动比 （2-15）式中 电动机额定转速（转/分） 稳定时卷筒的转速 （2-16）式中 滑轮组倍率； 物品上升速度（米/分）；所以总传动比 实际起升速度

29、： 误差： 所以速度与传动比符合要求。实际所需等效功率： （2-17） ，验算合格。2.7减速器的选择手动绞车是以人力做动力，但对于起重量大的起重机械，人的力量是有限的，且效率很低，于是就出现了机动绞车，它的动力一般是电动机。要设计这种机动绞车，就要知道工作机构在提升最大重量时所需要的功率，并由此选择电动机，设计传动装置。蜗杆传动可以实现较大的传动比，尺寸紧凑，传动平稳，但效率较低，适用于中、小功率的场合。采用锡青铜为蜗轮材料的蜗杆传动，由于允许齿面有较高的相对滑动速度，可将蜗杆传动布置在高速级，以利于形成润滑油膜，可以提高承载能力和传动效率。同时蜗轮蜗杆具有自锁作用，在提升机中使用能够防止重

30、物在电动机断电的情况下下落，因此将蜗杆传动布置在第一级。因为电动机到减速器高速轴用联轴器连接，其传动比为1。传动方案示意图如下图所示, 图4-2 卧式电机与蜗杆减速器传动1电动机；2联轴器；3蜗轮；4大、小齿轮；5卷筒；6钢丝绳 本设计采用斜齿轮蜗轮蜗杆减速器，从2.7的计算中得出减速器的传动比，上网查询选择减速器型号为SF87R57DT80N4，此减速器采用模块化设计，传动比覆盖范围广，分配精细合理，外形设计适合全方位的万能安装配置。其传动比为113.3，公称转速，公称输入功率为。卷筒转速为：减速器总传动比：查5附表35选用SF87R57DT80N4型的减速器，当中级工作类型时，许用功率为=

31、15.1kw，=31.5，自重=345kgf，输出轴直径为=50mm，轴端长=85mm。2.8卷筒轴的设计及强度校核由于卷筒轴的可靠性对提升机的安全、可靠的工作非常重要，因此应十分重视卷筒轴的结构设计和强度、刚度计算。卷筒轴的结构，应尽可能简单、合理，应力集中应尽可能小。卷筒轴不仅要计算疲劳强度，而且还要计算静强度；此外，对较长的轴还需校核轴的刚度。 轴的结构设计就是要确定出轴的合理外形和全部结构尺寸。轴的结构设计本身必须考虑强度问题，结构不合理往往给强度带来不利的影响。在许多情况下，轴的结构要求决定了它的外形及尺寸，且轴的结构设计应使轴具有合理的外形结构，同时应满足使用要求。 由前面的设计可

32、知：卷筒的名义，取卷筒长度，卷筒槽形槽底半径，绳槽尺寸，钢丝绳允许拉力为。其它参数有，。 轴的材料主要采用碳素钢和合金钢。轴毛坯多用轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。选择轴的材料时除首先要满足使用要求外，还要考虑材料的工艺性及经济性。轴的常用材料为优质中碳钢，如35、45、50钢，其中以45钢最为常用。起重设备载荷较大，而且有冲击载荷的存在，考虑到本次设计工作要求较高，所以考虑选用合金钢40Cr，调制处理。 1. 初算卷筒心轴最小直径 （2-61）取轴的最小直径圆整为。 图2-10 卷筒心轴结构图 2.确定各段轴的直径、长度 1-2段和6-7段为轴承的位置，直径，其它各部分直径按照结构来取，。

33、确定卷筒心轴各段长度时，应根据轴承宽度、卷筒长度和端盖长度来确定。,6-7段为套筒长度,取.3.计算支座反力 心轴右轮毂支承处最大弯矩： 4. 疲劳计算对于疲劳计算采用等效弯矩，查提升机设计手册6得知等效系数=1.1等效弯矩： 弯曲应力： 心轴的载荷变化为对称循环。由上式知许用弯曲应力：轴材料用45号钢，其中，；。 式中 n=1.6安全系数 K应力集中系数 与零件几何形状有关的应力集中系数，当零件表面形状剧烈过渡和零件上开有沟槽时，以及紧配合区段，本处取 与零件表面加工粗糙度有关的应力集中系数，本处取。通过5. 静强度计算卷筒轴属于起升机构低速轴零件，其动力系数可由表查得，=1.2。 许用应力

34、： 通过故卷筒轴的疲劳和静强度计算通过2.9 吊钩的设计计算吊钩本身是一个机械零部件，通常都与动滑轮组合成吊钩组进行工作。吊钩材料采用优质低碳镇静合金钢。吊钩根据制造方法可分为锻造吊钩和片式吊钩。锻造吊钩有单钩和双钩之分。单钩用于起重量较小的起重机上如，当起重机较大时应采用双钩。吊钩本身的截面形状有圆形、方形、梯形和T字形。从受力的情况分析，以T字形截面最为合理，但锻造工艺较为复杂。梯形截面受力较合理，锻造容易。工程起重机中常用T字形或梯形截面的锻造单钩。通用吊钩已经标准化，设计时可按额定起重量从手册中选取。对于本设计中的提升机，希望吊钩重量可尽量低一些，故选用时可选低一级的吊钩。吊钩的主要尺

35、寸图2-10是吊钩钩身主要尺寸图图2-10 吊钩钩深主要尺寸吊钩的主要尺寸是由勾孔直径D来决定的。 勾孔直径 式中 额定起重量，。带入数据得 （2-62）取。其它尺寸 = （3.59）P制动轴向力（N）；p许用比压（）查表得p=1.7；P=1.68因此 pp第三章 悬臂机构的设计3.1 悬臂机构的设计臂架式起重机的悬臂机构按作业要求可分为变幅和固定梁两种，设计定位在家庭使用，因此采用简易的非变幅设计。关于悬臂机构的设计，悬臂机构通常一般要应承载能力大、刚度好、自重轻。所以在设计中要根据受力情况，合理选择截面形状和轮廓尺寸，提高支撑刚度和合理选择支撑点的距离，合理布置作用力的位置和方向，注意简化

36、结构，提高配合精度。3.2 旋臂梁的设计计算 吊重为200kg，悬臂梁选择工字钢，总长度为2.5m，选择工字钢材料为Q235，其许用应力为。各点受力参看图3-1。3.2.1 工字梁的受力分析：该提升机额定提升重量为150-200kg，考虑到设计的安全系数，取工字梁的允许承重为200kg进行校核。由图可知工字钢受力为悬臂梁，工字梁上受下拉重物G=200kgx10=2000N，悬臂长为2500mm，如图2-1：图3-1 工字梁受力图工字梁的许用应力：工字梁的材料为Q235,为低碳钢塑性材料，参考文献2公式：式中：屈服极限；安全系数，一般选（1.52.5）安全系数的选取，关系到安全和经济问题，显然安

37、全系数越大，强度储备越大，虽然安全而不经济，因此两者应合理的统一起来，过分的强调某一方面都是不恰当的，安全系数和材料的许用应力也不是固定不变的，随着科学技术的发展以及人们对客观事物的进一步认识，安全系数和许用应力选取会更切合实际。由于起吊时有冲击载荷存在，上述选取一般是在静载荷状态下，本次由于冲击载荷的存在所以选取=2.5。参考文献2表13.1，Q235的屈服强度=235MPa。所以：3.2.2工字梁的最大弯矩由于电动葫芦在工字梁上可以来回运动，当运动到工字梁的最外边时候弯矩最大。电动葫芦在工字梁的最外边时，工字梁的自重暂简略不计算，在选取工字梁时参数选取大一个等级，补偿重力的缺少。受力如图2

38、-2： 图3-2 最外端受力图（1）求支反力：由梁的整体静力平衡方程，可求其支反力为： （2）列弯矩方程。取梁的左端为A坐标原点，梁轴AB为X轴，则弯矩方程为：（3）绘制弯矩图：根据弯矩方程不难绘出此梁的弯矩图。如图2-3所示：图3-3 弯矩图则最大弯矩为：参考文献2表16.11，计算所需的抗弯截面模量得：参考文献2附录表3，选用16工字钢，比较合适，其。本次设计旋臂材料为16工字钢。3.2.3.工字钢刚度计算在工程设计中，通常按梁的强度条件选择梁的截面尺寸，然后按梁的刚度进行校核，校核梁的刚度的目的，就是要控制梁的变形，使梁的最大绕度或最大转角在规定的许可范围之内，故梁的刚度条件，由参考文献

39、2得： 式中：许可挠度，起重机大梁：0.001L0.002L.(L梁的跨度) 式中：-最大挠度；P-工字梁受力；L-悬臂梁宽度；E-工字钢弹性模量；I-工字钢截面惯性矩； 工字梁受力可知当工字梁在最外面时，此梁受力最大，受集中力P=5KN.受力处的跨度L=2500mm。根据工作性质规定=0.002L=0.0022500=5mm。16工字钢E=200GPa, I=1130 cm，代入公式： 故此工字梁满足刚度要求。3.3 焊缝强度的校核校核悬臂梁与立柱套焊接焊缝的焊接强度：图3-4 焊接强度校验图如图2-10最上面焊缝所受拉力约为：10KN。拉应力校核：式中：P焊缝所受拉力（Kg）P=10KN=

40、1000Kg；钢板厚度，=16.5mmL焊缝的实际长度L=456mm所以悬臂梁与立柱套的焊缝的拉应力为：=1.3MPa焊缝的许用拉应力：=图3-5所以悬臂梁与立柱套的焊缝的拉应力为：=1.3MPa焊缝的许用拉应力：=式中：材料的屈服强度，Q235 =235Mpa；安全系数，塑性材料安全系数一般取1.52.5，本次设计取：=2.5。 强度满足要求第四章 回转机构的设计 提升机的回转机构，在于扩大机械的工作范围，当吊有物品的起重臂架绕提升机的回转中心的回转时，就能使物品吊运到回转圆所及的范围以内。这种回转运动是通过回转机构来实现的。4.1回转机构的组成及常用形式 回转机构由回转支承装置和回转驱动装

41、置两大部分组成，前者用来将提升机旋转部分支承在固定部位上，后者用来驱动回转部分相对于固定部分的回转。驱动装置的形式与支承装置形式有一定的的关系。回转提升机的回转支承方式有定柱式、转柱式、转盘式等几种。全回转机构由三部分组成（1）旋转机构的原动机：他是整机的传动分流装置中的一个传动元件，在机械传动中是某根轴，在电力传动中是电动机，在液压传动中是液压马达。它的动力是由提升机的总动力源内燃机供给，并经过机械传动、或电能、或液压能变换而来的。（2）旋转机构的传动装置，一般是其减速作用。（3）旋转小齿轮，回转机构通过它和回转支承装置上的大齿圈啮合，以实现回转平面的回转运动。2. 回转支承装置回转支承装置

42、简称回转支承，为提升机回转部分提供稳定、牢固的支承，并将回转部分的载荷传递给固定部分。在提升机主要使用柱式和滚动轴承式回转支承装置。下面介绍滚动轴承式和柱式回转支承装置。 1）滚动轴承式回转支承装置 提升机回转部分固定在大轴承的回转座圈上，而大轴承的固定座圈则与底架或门座的顶面相固结。常用的滚动轴承式回转支承装置按滚动体形状和排列分为下面四种结构。 a. 单排四点接触球式回转支承 它由两个座圈组成，其滚动体为圆球形，每个滚动体与滚到呈四点接触，能同时承受轴向力，径向力和倾覆力矩。适用于中型提升机。 b. 双排球式回转支承 它有三个座圈，采用开式装配，上下两排钢球采用不同直径以适应于受力状况的差

43、异，由与接触角压力较大，因此能承受很大的轴向载荷和倾覆力矩。适用与中型提升机。 c. 单排交叉滚柱式回转支承 它由两个座圈组成，其滚动体为圆柱形，相邻两滚动体的轴向呈交叉排列。接触压力角为45度。由于滚动体与滚道间是线接触，故承载能力高于单排钢球式。这种回转支承装置制造精度高，装配间隙小，安装精度要求较高，适用于中小型提升机。 d. 三排滚柱式回转支承 它由三个座圈组成，上下及径向滚道各自分开。上下两排滚柱水平平行排列，承受轴向载荷和倾覆力矩，径向滚道垂直排列的滚柱承受径向载荷，是常用四种形式的回转支承中承载能力最大的一种，适用于回转支承直径较大的大吨位提升机。 滚动轴承式回转支承装置结构紧凑

44、，可同时承受垂直力、水平力和倾覆力矩，是目前应用最广的回转支承装置。为了保证轴承正常工作，要求固定轴承座圈的机架有足够刚度。 2）柱式回转支承装置 柱式回转支承装置又可分为转柱式和定柱式两类,图6-1表示定柱式支承，定柱2固定在提升机底座上，提升机回转部分支承在定柱顶部的推力兼径向轴承1上，并可绕定柱中心回转，回转部分的下部分由4个水平滚轮支承在定柱下部圆形滚道上。定柱式回转支承装置结构简单，制造方便，提升机回转部分转动惯量小，自重和驱动功率较小，能使提升机重心降低。转柱式是将定柱式支承的定柱作为提升机回转部分，把其回转部分作为固定机架。转柱式回转支承装置结构简单，制造方便，适用于起升高度和工

45、作幅度较大的提升机。 综合比较以上各种回转支承装置，本设计属于小型提升机，所以采用图6-1的定柱式支承装置。 图4-1 定柱式回转支承装置 1径向轴承；2定柱4.2 载荷计算作用在回转部分上的外载荷包括：回转部分自身重力，起升载荷及其载荷Q及其载荷影响，货载摆动时的水平载荷，各机构制动时的惯性载荷等。回转机构传动零件的计算决定于电动机工作转矩。不管作用在提升机回转部分的外载荷有多少，（包括若干个向下的载荷和若干个水平载荷），总可以简化成四个力：一个沿回转中型铅垂项下的力，一个沿水平支承轮（滚子）的水平力，一个绕回转中型的力偶及一个作用在某一铅垂面的力偶矩，其中绕回转中心的力偶，由回转机构的电动

46、机转矩或制动器的转矩平衡，铅垂力以及力偶由回转装置支承。各力的分析计算如下。1.提升机自重的计算总质量 (4-1)旋转臂架重量 . 2. 垂直力及倾覆力矩的计算图44 回转臂简图因为在确定回转支承装置的动态容量计算载荷时，要选取最不利工况。回转支承装置的静态容量按提升机静载荷试验工况进行计算，此时不计风力，仅考虑125%试验载荷时的最大工作载荷，水平载荷较小忽略不计，所以有 （4-2） （ 4-3） 式中 最大额定载荷，； 旋臂重力，； 其它回转部分重力， 。带入参数到公式中得 3. 支承反力的计算采用如图6-1所示的定柱支承装置，支承高，滚道直径，采用前后两组滚轮装置，前后两组滚轮的中心夹角

47、为。每组两只滚轮，计八支。上支承采用球面推力轴承。推力轴承的载荷 式中 为水平力，此时水平力只计风力，假设室内无风，所以。每一组水平滚轮的反力 （4-4） （4-5）4.3 轴承寿命的计算根据机械设计手册选择轴承型号为：右轴承采用30207型号KN，KN左轴承采用30208型号KN，KN提升机工作时：悬臂上的力为：N，NNN轴承的径向载荷：=503N；N轴承内部轴向力： 查机械设计手册得：Y=1.4NNN所以NN2、计算轴承当量动载荷查机械设计手册得到，查机械设计手册得到：；，查机械设计手册得到：当量动载荷：NN所以轴承寿命满足要求。4.4 键连接强度的检核卷筒和减速机之间采用键连接，假定载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键连接强度条件为： （2-56） 式中 传递的转矩，； 键与轮毂键槽的高度，； 键的工作长度，； 轴的直径，； 键、槽、轮毂中最弱材料的许用应力。由表得知，故键的强度足够。第五章 提升机承重结构的设计5.1提升机的承重结构承重结构是指由轧制的型钢或钢板作为基本元件，按照一定的结构组成规则用螺栓、铆接或焊接的方法连接起来，用与承载载荷的结构物。提升机是一种工作条件十分繁重的重型机械设备。其载荷复杂多变，动态特性显著，所以作为整台提升机骨架的金属结构，其