毕业论文（设计）五吨汽车吊滑轮组的设计

1、毕业设计任务书1 设计的主要任务及目标通过调研和查阅和关资料文献，掌握5吨汽车吊滑轮组主要用途和工作原理。应 用所学相关基础知识和专业知识，分析滑轮组结构、载荷，对主要受力件进行强度校 核分析，应用cad三维造型或二维设计技术完成课题总成和关键零件结构设计和计算 说明书，按照学校要求编写毕业设计论文。2 设计的基本要求和内容(1) 掌握滑轮组的结构和工作原理，绘制结构简图和原理简图。(2) 了解零部件材料极其制造、热处理工艺。(3) 了解滑轮组的失效模式。(4) 制作滑轮组的装配总图(5) 对滑轮组及其关键零部件进行计算分析，重点时对失效的分析。(6) 编写毕业设计论文，总结设计取到的效果和体

2、会，提出自己的论点和改进建议。3. 主要参考文献1 起重机设计手册编写组.起重机设计手册机械工业出版，19772 成大先机械设计设计手册化学工业出版社，20013 王还枝起重安全技术.化学工业出版社，20044 樊兆馥重型设备吊装手册冶金工业岀版社，20014. 进度安排设计各阶段名称起止日期1确定设计思路，进行开题检查2013. 12-2014. 03. 142提交毕业设计开题报告2014. 03. 14-2014. 03. 203指导老师进行中期检查与辅导2014. 03. 20-2014. 04. 254完成毕业设计论文编写2014. 04. 25-2014. 05. 255设计、计算及

3、图纸整理，准备答辩2014. 05. 25-2014. 06. 10五吨汽车吊滑轮组设计摘要：起升机构是起重机的基木工作机构，大多是由吊挂系统和绞车组成，也有通过 液压系统升降重物的。木文通过现场调研，对汽车起重机起升系统所需要设计的部 分进行结构分析，确定了 5t汽车起升系统的工作级别和结构布置，参照5吨起重 机的资料，并根据计算选取了滑轮、钢丝绳、吊钩等主要部件，设计了吊钩、卷筒和 卷筒轴的基木尺寸。在上述数值确定之后，对一些主要部件用cad绘制零件、装配图， 选择配合关系。通过设计计算表明这个系统是可行的。关键词：5吨汽车起重机，滑轮，钢丝绳five tons truck crane p

4、ulley block designabstract:crane hoisting mechanism is the basic work of agencies 、 mostly composed of hanging systems and winches, also through the hydraulic system of take-off and landing weights. in this paper, through on-site research,analysing hoisting system for the required part of the design

5、 of structurahdetermining 5t lifting system- level lay out and structure 、 refering 5t crane information, selected based on the calculation pulley, wire ropes and other major components, design ed of the hook, reel.and the basic size reel shaft. deter mined in the above-mentioned values, some of the

6、ma in components of the cad drawing with parts, assembly drawings, with the relationship between choice. calculations show that by designing the system is feasible.key words: 5t truck crane, pulley, wire ropes1绪论错误!未定义书签。1. 1起重机的概述11.2起重机的分类11.3起重机的主要技术参数21.4起重机的发展前景31.5起重机的工作级别和工作类型42钢丝绳的设计计算错误!未定义

7、书签。2. 1钢丝绳的种类和特性52. 1. 1钢丝绳的种类52. 1.2钢丝绳的特性52.2钢丝绳的直径计算52. 3钢丝绳的选型72. 3. 1钢丝绳的型号选择72. 3.2钢丝绳破断拉力计算72.4钢丝绳长度的计算82.5 钢丝绳的固定92.6钢丝绳使用寿命和报废标准92.6.1 延 长 钢 丝 绳 使 用 寿 命 的 途 径102. 6.2钢丝绳的报废标准103吊钩装置的设计计算143. 1吊钩装置的构造143.2吊钩的设计计算143.2. 1吊钩主要尺寸的设计143.2.2吊钩危险截面的强度校核163.3短型吊钩装置横轴计算183. 3. 1吊钩横轴的初步确定183. 3. 2 吊钩

8、横轴的强度校核193.4轴承的选择193.4. 1止推轴承的选择193.4. 2滑轮轴承的计算203.5螺纹链接的设计计算213. 5. 1螺纹直径的确定213. 5. 2螺栓的选择223. 5. 3螺母的选择233. 5.4垫圈的选择233. 5.5紧定螺钉的选择233.6吊钩的安全检查243.7吊钩的报废标准244滑轮组的设计计算264. 1滑轮的分类264.2滑轮组的类型选择264. 3滑轮组的倍率选择264.4滑轮尺寸设计274.4. 1滑轮直径计算274.4. 2滑轮轮槽尺寸274.4. 3滑轮主要尺寸284.4.4钢丝绳最大偏角的计算284.5 滑轮的安全要求285 卷筒的设计30

9、5. 1卷筒的种类305.2卷筒主要尺寸的确定305. 2.4卷筒槽尺寸的确定315.3卷筒强度计算325.4钢丝绳进出卷筒绳槽时的最大偏斜角335.5卷筒的安全检查和报废34结论错误!未定义书签。参考文献36致谢37ill1绪论1.1起重机的概述随着我国经济的快速发展，起重设备在建筑、矿山、搬运等行业发挥出越来越大 的作用。起重设备是一种对重物同时完成垂直升降和水平移动的机械，其中汽车起重 机是一种装在特制汽车底盘上的一种起重机，它的驾驶室和操作室分开，具有机动性 好，便于转移等优点，在各类建筑中具有广发的应用，其缺点是工作时候需要支腿， h不能够在松软的地面工作。同时起重机械是一种循环、间

10、歇运动的机械，主要用于物品的装卸。一个工作循 环主要包括：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 便进行下一次的工作循环。在两个工作循环之间，一般由短暂的停歇。由此可见，起 重机械在工作时，各机构处于起动、制动以及正向、反向等相互交替的运动状态。1. 2起重机的分类起重机的种类很多，按照其中载荷可以分为轻型、中型、重型、特重型四类；按 照起重结构可分为龙门式和臂架式；按照回转台的角度可以分为全回转式和非全回转 式；按行走机构的构造可以分为固定式和移动式。建筑中最常用的移动式包括：塔式 起重机、汽

11、车式起重机、轮胎式起重机、履带式起重机、卷扬机等。随着高层建筑而 发展起来的垂直运输机械也己经纳入起重机械范围。一般有以下几种分类：(1) 轻小型起重设备轻小型起重设备的特点是轻便、结构紧凑，动作简单，作业范围投影以点、线为 主。轻、小型起重设备，一般只有一个升降机构，它只能使重物作单一的升降运动。 属于这一类的有；千斤顶、滑车、手(气、电)动葫芦、绞车等。电动葫芦常配有运行 小车与金屈构架以扩大作业范围。（2）桥式起重机桥式起重机的特点是可以使挂在吊钩或其他取物装置上的重物在空间实现垂直 升降或水平运移。桥式起重机包括；起升机构，大、小车运行机构。依靠这些机构的 配合动作，可使重物在一定的立

12、方形空间内起升和搬运。桥式起重机、龙门起重机、 装卸桥、冶金桥式起重机、缆索起重机等都属此类。（3）臂架式起重机臂架式起重机的特点与桥式起重机基木相同。臂架式起重机包括；起升机构、变 幅机构、旋转机构。依靠这些机构的配合动作，可使重物在一定的圆柱形空间内起重 和搬运。臂架式起重机多装设在车辆上或其他形式的运输（移动）工具上，这样就构成 了运行臂架式旋转起重机。如汽车式起重机、轮胎式起重机、塔式起重机、门座式起 重机、浮式起重机、铁路起重机等。（5）升降机升降机的特点是重物或取物装置只能沿导轨升降。升降机虽只有一个升降机构， 但在升降机中，还有许多其他附属装置，所以单独构成一类，它包括；电梯、货

13、梯、 升船机等。除此以外，起重机还有多种分类方法。例如，按取物装置和用途分类，有 吊钩起重机、抓斗起重机、电磁起重机、冶金起重机、堆垛起重机、集装箱起重机和 援救起重机等；按运移方式分类，有固定式起重机、运行式起重机、自行式起重机、 拖引式起重机、爬升式起重机、便携式起重机、随车起重机等；按驱动方式分类，有 支承起重机、悬挂起重机等；按使用场合分类，有车间起重机、机器房起重机、仓库 起重机、贮料场起重机、建筑起重机、工程起重机、港口起重机、船厂起重机、坝顶 起重机、船上起重机等。1. 3起重机的主要技术参数起重机的主要技术参数包括：起重量、工作幅度、起重力矩、起升高度以及工作 速度等。（1）起

14、重量 起重机能够吊起起重物的重量，其中应该包括吊索和铁扁担或容器 的质量，它是衡量起重机工作能力的一个重要参数。通常称作额定起重量，用“q” 表示，单位“kn”。此处q=5000kg（2）工作幅度一一在额定起重量下，起重机回转中心轴线到吊钩中心线的水平距离， 通常称为回转半径或工作半径，用“r”表示，单位“ni”。工作幅度表示起重机不移 动位置时的工作范围，包括最大幅度和最小幅度两个参数。起重机的起重量会随着工 作幅度的变化而变化。(3) 起重力矩一一起重力矩是指起重机的起重量和相应幅度的乘积，用表示,m=qr, 起重力矩的单位为kn*m,它是起重机的综合起重能力参数，能全面准确地反映起重机

15、的起重能力。起升高度一一自地面到吊钩钩口中心的距离，用“h”表示，单位5” ，通常 用额定起升高度表示，额定起升高度是指满载时吊钩上升的最高极限自吊钩到地面的 距离。当吊钩需要下放到地面以下调取货物时则地面以下的深度叫下方深度。此处 h=10m<>(5)工作速度一一包括起升、变幅、回转、行走速度等。起升速度是指吊钩上升或下 降的速度；变幅速度是指吊钩从最大幅度到最小幅度的平均线速度；回转速度是指起 重机在空在情况下，其回转台每分钟的转数；行走速度是指起重机在空在情况下，行 走时候的最大速度。1. 4起重机的发展前景随着电子计算机的发展和广发应用，起重机的设计制造已经从简单的cad到

16、计算 机的模块化设计，能够适应小批量多规格的设计要求，起重机柔性制造技术的提高有 利于市场的发展需求和增强竞争力。起重机的定位精度是对起重机的重要要求，多数采用转角码盘、齿轮链、激光头 与钢板孔带来保证，定位精度通常为±3 mm,高于lmm的精度需另加定位系统。在 起重机起升速度和制动器方面的改进，则使用低速运行的起重机吊钩精确定位，起重 机的刹车系统也应用微处理进行控制和监视工作。遥控系统用于汽车式起重机及其他移动式起重机械，这种系统包括在控制者身上 的控制器，和安装在起重机上的接收器，控制器具有电磁辐射发牛器，接收器与作 用在起重机传动装置的操纵机械的转换部分相连。遥控器的使用不

17、仅节省人力，提高 工作效率，而且使操作者的工作条件有所改善。起重机的距离检测防撞装置，采用无线电信号型的防撞装置，防撞系统由三相系 统组成，用来监控起重机前端行使距离，一般首先发出信号警示，接着将大车车速减 小50%,最后切断电机电源，将大车制动。由于钢铁工业新技术的应用，钢材质量得以提高，在设计起重机主梁强度时，可 使用较高的许用应力，而不需要较高的安全系数，以便减少起重机材料用量，从而降 低设备的重量和价格，起重机配套的零部件的制造也得益于新材料的不断产牛，使得 起重机向更轻，更好的方向发展。在机加工方面，大量采用少切削的精密铸件，尤其是铝合金铸件见多，加工设备 大量采用高精度，高效的加工

18、中心，数控自动机床等，及保证了质量，又提高了劳动 牛产率，降低了成木，同时在机械线使用机械代替人工操作如焊接机械手和配用机械 手等。国外的起重机制造已经向着专业化，标准化，自动化的方向迈进，使得起重机制 造更为便捷，种类更多。1. 5起重机的工作级别和工作类型起重机的工作级別根据起重机利用等级和载荷状况分为八级a1-a8,起重机的工 作级别是以金属结构受力状态为依据的。它与起重机工作类型根据不同，两者间的相 互关系，即：a1-a4相当于轻级工作级别；a5-a6相当于中级工作级别；a7相当于重 级工作级别；a8相当于特重级工作级别。2钢丝绳的设计计=12. 1钢丝绳的种类和特性2. 1.1钢丝绳

19、的种类（1）按钢丝绳的断面形状分：有圆形钢丝绳和扁形刚钢丝绳。（2）按钢丝绳股的断面形状分：有圆形股和异形股；异形股又可分为：三角股、扁 形股等。（3）按钢丝绳股内各层钢丝互接触的状态分：点接触钢丝绳、线接触钢丝绳（包括点 线接触刚钢丝绳）o（4）按钢丝的断面形状分为：用圆形钢丝制成的钢丝绳和用异型钢丝制成的钢丝绳 （如密封式钢丝绳）。按钢丝表面情况分为：光面钢丝和镀锌钢丝。按钢丝的机械性能 分为：特号钢丝和1号钢丝。（5）按钢丝绳股的数目分为：单股、六股、八股以及十二股、十八股、三十四股等; 前三种钢丝绳由一层绳股组成；十二股及十八股钢丝绳，是由两层绳股组成；而三十 四股钢丝绳，也叫做不旋转

20、钢丝绳。（6）钢丝绳捻制的方向和捻法分：按股捻制的方向-右向捻和左向捻；按钢丝绳捻 法一-交互捻（逆捻）和同向捻（顺捻）02. 1.2钢丝绳的特性钢丝绳是起重机上最重要的绕性机构，其优点是卷绕性好，承载能力好，对于冲击载 荷的承受能力强，卷绕过程中平稳，无噪音，一般不会发牛钢丝绳的突然整体断裂。 缺点是使用时不易弯曲，并要增大卷筒和滑轮的肓径。钢丝绳频繁运用于各种场所， 易磨碎，受烧烤，腐蚀等。如果钢丝绳的选择、维护、保养不当，容易发牛钢丝绳断 裂，造成重大死亡事故。因此应该正确掌握钢丝绳的使用方法。2. 2钢丝绳的直径计算根据钢丝绳承受的最大静载荷，计算钢丝绳的盲径。d c js maxd钢

21、丝绳的最小肓径，mmc钢丝绳的选择系数；s max钢丝绳最大工作静拉力；(1) c的计算：°钢丝绳充满系数，为绳断而积与毛而积之比，为0.46k钢丝绳绕制折减系数，此处取0.82n安全系数，此处取56钢丝绳的抗拉强度，此处选择1850i4x5故算得 c =、=0.0955馭昇付 v 0.82x0.46x3.14x1850(2) 计算 smax：axr/q起升重量，此处为50000na滑轮组倍率，此处为4“一一滑轮组效率。此处选择0.945故钢丝绳的肓径 d = 0.0955 x vi 3227.5132 = 10.98mm经过园整取d=llmm2. 3钢丝绳的选型2. 3.1钢丝绳的

22、型号选择由于绕经滑轮和卷筒机构工作的钢丝绳应该优先选用线接触钢丝绳，线接触钢丝绳声股内钢丝粗细不同，将细钢丝置于粗钢丝的沟槽内，粗细钢丝间成线解除状态，其接触应力小，钢丝绳寿命长，同时挠性好，且线接触钢丝绳较为密 实，所以相同直径的钢丝绳，线接触钢丝绳的破断拉力大些。线接触钢丝绳有瓦 林式（w）和希尔（x）以及填充式（t）根据起重场合（吊钩及抓斗起重机用）和起重高度（hw20m）选择常用的钢丝绳型号为6x37+fc,意义为6股37丝，中间一股为纤维芯。2. 3. 2钢丝绳破断拉力计算根据结构类型，使用要求，选取合适的安全系数，然后利用下式计算钢丝 绳的破断拉力：s破 n fl x s max式

23、子中 s破钢丝绳的破断拉力n-钢丝绳最小安全系数，见表2-1,此处取5.0smax钢丝绳最大工作静拉力，此处取13227. 51n故 s破 > 5x 13227.51 = 66137.55n由重型设备吊装手册表1-4钢丝绳（6x37+1）主要技术参数得当43.57/钢丝绳直径为11. omni时，钢丝0.5,钢丝总断面积为儿曲，每白米参考质量为40.96kg,公称抗拉强度为1850旳几时，钢丝绳破断拉力不小于66100kn,故符合强度要求。2.4钢丝绳长度的计算钢丝绳的长度l由两部分组成：卷绕长度和非卷绕长度l = 5 +厶力（1）由下式确定:l尸 max -hhb3(r)+t/)xw3

24、 + maxsin &max取h=ll； hmax =25m； a = 4.取臂架最大仰角九x = 80° ；卷筒直径d二198mm25 11故= 4x25 + 3x3.14(1984-11)x10+=116.2msin（2）5由下式确定l打ci -b + q.57idhh x 10 ')+ l() + 2取滑轮组安全距离归5m；滑轮直径系数如=18；臂架全缩长度bi°加故 d = 4x(1.5 + 0.5x3.14x1 1x10j) + 10 + 2 = 18因此钢丝绳长度l=116. 2+18. 1=134. 3m钢丝总质量 1 二 134. 3x0.

25、4096=55kg表2. 1钢丝绳参数钢丝绳直径钢丝绳最大静拉力钢丝绳卷绕长度钢丝绳长度钢丝绳质里d = l inmp= 13223/v厶=116.2加l = 134.3”?55kg2. 5钢丝绳的钢丝绳的正确固定对于起重机安全作业、工作效率以及使用寿命有着很大影响钢 丝绳的始末端部位一般需要与其他零构件连接或固定在起重机的其他结构上，钢丝绳 尾端的固定是关系钢丝绳安全的重要环节。钢丝绳的固定要求满足两个条件，一是连 接或固定的部位必须达到相应的强度和安全要求，二是连接或固定方式与使用要求相 符合。钢丝绳的固定有多种方法，针对不同的使用条件和要求选择使用。（1）编结连接编结方法是将绳端部弯曲成

26、环状，环状内侧套入一个心形环，使绳尾端部（短 端）在心形环的尖部与绳体（长端）部分合并，然后用钢丝将合并的绳部分扎紧， 靠合并的两绳段的摩擦力把钢丝绳尾固定。安全要求是编结长度应大于钢丝绳直径的 15倍，并不应小于300毫米；连接强度不小于75%钢丝绳破断拉力。（2）绳卡固定绳卡固定由于简单、可靠，绳卡可拆卸更换，得到广泛应用。用绳卡固定时， 应注意绳卡数量、绳卡间距、绳卡的方向和固定部位的强度。固定连接处的强度不能 小于钢丝绳破断拉力的85%。绳卡数量根据钢丝绳直径加大而增多。例如，钢丝绳直径是16毫米，用3个绳卡就可以；当钢丝绳育径是45毫米时，则需 要6个以上的绳卡才能满足固定处的强度要

27、求。绳卡压板应在钢丝绳长边，u形构件 在短端，不可搞反或一颠一倒。绳卡间距不应小于钢丝绳直径的6倍。（3）楔块、楔套连接钢丝绳一端绕过楔，利用楔在钢制的套筒内的锁紧作用使钢丝绳固定，受力越大, 套筒内楔的斜面对钢丝绳压得越紧。固定处的强度约为绳自身强度的75%85%。（4）合金套筒浇注法钢丝绳末端穿过锥形套筒后松散钢丝，将头部钢丝弯成小钩，浇入金属液凝固 而成。固定处的强度与钢丝绳自身的强度大致相同。其中包括锥形套筒灌锌固定和铝 合金压头固定。2. 6钢丝绳使用寿命和报废标准2. 6.1延长钢丝绳使用寿命的途径所谓钢丝绳寿命，就是达到报废标准的使用期限。为了延长钢丝绳的使用寿命， 除了选用合适

28、的钢丝绳构造形式外，还可以采用以下几个方面的措施。（1）提高安全系数，也就是降低钢丝绳的应力。（2）选用较大的滑轮和卷筒育径。（3）卷筒和滑轮槽的尺寸与材料对于钢丝绳的寿命有很大影响。（4）尽量减少钢丝绳的弯曲次数，即不要使钢丝绳通过太多的滑轮，并且尽量避免 使钢丝绳反向弯曲。（5）加强维护保养，定期润滑防止生锈，检查是否达到报废标准。2.6.2钢丝绳的报废标准（1）断丝的性质和数量起重机械的总体设计不允许钢丝绳具有无限长的寿命。对于6股和8股的绳, 断丝主要发牛在外表。而对于多层绳股的钢丝绳（典型的多股结构）就不同，这种钢 丝绳断丝大多数发牛在内部，因而是“不可见的”断裂。（2）绳端断丝当绳

29、端或其附近出现断丝时，即使数量很少也表明该部位应力很高，可能是由 于绳端安装不正确造成的，应查明损坏原因。如果绳长允许，应将断丝的部位切去重 新合理安装。（3）断丝的局部聚集如果断丝紧靠一起形成局部聚集，则钢丝绳应报废。如这种断丝聚集在小于6d 的绳长范围内，或者集中在任一支绳股里，那么，即使断丝数比表列的数值汽车起重 机起升系统设计少，钢丝绳也应予报废。（4）断丝的增加率在某些使用场合，疲劳是引起钢丝绳损坏的主要原因，断丝则是在使用一个时 期以后才开始出现，但断丝数逐渐增加，其时间间隔越来越短。在此情况下，为了判 定断丝的增加率，应仔细检验并记录断丝增加情况。判明这个“规律”可用 来确定钢丝

30、绳未来报废的日期。（5）绳股断裂如果击现整根绳股的断裂，则钢丝绳应报废。（6）由于绳芯损坏而引起的绳径减小当钢丝绳的纤维芯损坏或钢芯（或多层结构中的内部绳股）断裂而造成绳径 显著减小时，钢丝绳应报废。微小的损坏，特别是当所有各绳股中应力处于良好平衡 时，用通常的检验方法可能是不明显的。然而这种情况会引起钢丝绳的强度大大降低。 所以，有任何内部细微损坏的迹象时，均应对钢丝绳内部进行检验予以查明。一经证 实损坏，则该钢丝绳就应报废。（7）弹性减小在某些情况下（通常与工作环境有关），钢丝绳的弹性会显著减小，若继续使用 则是不安全的。钢丝绳的弹性减小是较难发觉的，如检验人员有任何怀疑，则应征 询钢丝绳

31、专家的意见。然而，弹性减小通常伴随下述现象：a. 绳径减小；b. 钢丝绳捻距伸长；c. 由于各部分相互压紧，钢丝之间和绳股之间缺少空隙；d. 绳股凹处出现细微的褐色粉末；e. 虽未发现断丝，但钢丝绳明显的不易弯曲和肓径减小比 起单纯是由于 钢丝磨损而引起的也要快得多。这种情况会导致在动载作用下突然断裂，故应立即报 废。（8）外部及内部磨损产牛磨损的两种情况：a. 内部磨损及压坑这种情况是由于绳内各个绳股和钢丝之间的摩擦引起的，特别是当钢丝绳经汽 车起重机起升系统设计受弯曲时更是如此。b. 外部磨损钢丝绳外层绳股的钢丝表面的磨损，是由于它在压力作用下与滑轮和卷筒的绳槽 接触摩擦造成的。这种现象在

32、吊载加速和减速运动时，钢丝绳与滑轮接触的部位特别 明显，并表现为外部钢丝磨成平面状。润滑不足，或不正确的润滑以及还存在灰尘和 砂粒都会加剧磨损。磨损使钢丝绳的断面积减小因而强度降低。当外层钢丝磨损达到 其肓径的40%时，钢丝绳应报废。当钢丝绳肓径相对于公称育径减小7%或更多时, 即使未发现断丝，该钢丝绳也应报废。（9）外部及内部腐蚀腐蚀在海洋或工业污染的大气中特别容易发生。它不仅减少了钢丝绳的金属面 积从而降低了破断强度，而且还将引起表面粗糙并从中开始发展裂纹以至加速疲劳。 严重的腐蚀还会引起钢丝绳弹性的降低。a. 外部腐蚀外部钢丝的腐蚀可用肉眼观察。当表面出现深坑，钢丝相当松弛时应报废。b.

33、 内部腐蚀内部腐蚀比经常伴随它出现的外部腐蚀较难发现。但下列现象可供识别：钢丝绳 肓径的变化。钢丝绳在绕过滑轮的弯曲部位肓径通常变小。但对于静止段的钢丝绳则 常由于外层绳股击现锈积而引起钢丝绳宜径的增加。钢丝绳外层绳股间的空隙减小， 还经常伴随击现外层绳股之间断丝。如果有任何内部腐蚀的迹象，则应由主管人员对 钢丝绳进行内部检验。若确认有严重的内部腐蚀，则钢丝绳应立即报废。（10）变形钢丝绳失去正常形状产牛可见的畸形称方“变形”。这种变形部位（或畸形部 位）可能引起变化，它会导致钢丝绳内部应力分布不均匀。钢丝绳的变形从外观上区分，主要可分下述几种：a. 波浪形波浪形的变形是：钢丝绳的纵向轴线成螺

34、旋线形状。这种变形不一定导致任何强度 上的损失，但如变形严重即会产生跳动造成不规则的传动。时间长了会引起磨损及断 丝。出现波浪形时，在钢丝绳长度不超过25d的范围内，若dl$ 4d/3 ,则钢丝绳 应报废。式中d为钢丝绳的公称盲径；dl是钢丝绳变形后包络的肓径。b. 笼状畸变这种变形出现在具有钢芯的钢丝绳上。当外层绳股发牛脱节或者变得比内部绳股 长的时候就会发牛这种变形。笼状畸变的钢丝绳应立即报废。c. 绳股挤出这种状况通常伴随笼状畸变一起产生。绳股被挤出说明钢丝绳不平衡。绳股挤击 的钢丝绳应立即报废。d. 钢丝挤出此种变形是一部分钢丝或钢丝朿在钢丝绳背着滑轮槽的一侧拱起形成环状。这种 变形常

35、因冲击载荷而引起。若此种变形严重时，则钢丝绳应报废。e. 绳径局部增大钢丝绳宜径有可能发牛局部增大，并能波及相当长的一段钢丝绳。绳径增大通常 与绳芯畸变有关（如在特殊环境中，纤维芯因受潮而膨胀），其必然结果是外层绳股产 牛不平衡，而造成定位不正确。绳径局部严重增大的钢丝绳应报废。f. 扭结扭结是由于钢丝绳成环状在不可能绕其轴线转动的情况下被拉紧而造成的一种变 形。其结果是出现捻距不均而引起格外的磨损，严重时钢丝绳将产牛扭曲，以致只 留下极小一部分钢丝绳强度。严重扭结的钢丝绳应立即报废。g. 绳径局部减小钢丝绳宜径的局部减小常常与绳芯的断裂有关。应特別仔细检验靠绳端部位有无 此种变形。绳径局部严

36、重减小的钢丝绳应报废。h. 部分被压扁钢丝绳部分被压扁是由于机械事故造成的。严重时，则钢丝绳应报废。3吊钩装置的设计计算3.1吊钩装置的构造吊钩装置是起重机最重要的一个承载部件。它要求强度足够，工作安全可靠，转 动灵活，不会发牛突然破坏和钢丝绳脱槽或楔在罩壳中等现象。吊钩装置的构造：吊钩、吊钩螺母、吊钩横梁、滑轮、滑轮轴、轴承、拉板等组 成。吊钩装置有长型和短型两种。长型吊钩装置的特点是：吊钩装在横轴上，滑轮装 在单独的心轴上；而短型吊钩装置的特点是：吊钩横轴和滑轮心轴合二为一。长型吊 钩装置的吊钩较短，短型吊钩装置的吊钩较长。长型吊钩装置两滑轮间的距离要比短 型吊钩装置的小些，故其卷筒也可以

37、小些。由于长型吊钩装置可安装平衡滑轮，故滑 轮组的倍率可为偶数，也可为奇数(指采用双联滑轮组)。而短型吊钩装置不能安装 平衡滑轮，故滑轮组倍率只能为偶数。由于长型吊钩木身的长度较大，故在相同条件 下，起升高度比短型小些吊钩可根据制造方式不同分为锻造钩和板式钩。锻造钩一般用20号钢经锻造和 冲压、退火处理，再经过机械加工而成，有单钩和双钩之分，单钩用于起重量不大的 起重机上，双钩用于起重较大的起重机上。板式钩由厚度为30伽成型版片重叠钏合 而成，用在起重量较大的起重机上，其可靠性强，维修方便。3.2吊钩的设计计算3.2.1吊钩主要尺寸的设计根据起重量为5吨，可选择短型吊钩装置，结构简单，吊钩为锻

38、造梯形结构，长 钩型。吊钩主要尺寸可按经验公式计算得到：(1) 吊孔肓径£> = (3 35)jq额d = （3 3.5）循=67.08 183mm此处经圆整可选择标准肓径85h（2）比值万h 1.0 1.2得h二85102此处经圆整选择标准100mm其他尺寸s二0. 75d=63. 75mmz1 -2. 5h=250mnii2 =0. 5h=50mm根据起重机设计手册表15-10选择五吨汽车吊钩得标准尺寸如下:图3. 1单钩d=85； s=65； b=54； h=82； d=56；=50 ； 。二m48； l二435； / >70；zi=70；仇二42； r=12； 7

39、?i=110； z?2=28； 1?3=85；凡二 12； rs =95； re =60； ri =45； 质量 b二 14kg。3.2.2吊钩危险截面的强度校核对于锻造单钩而言危险界面有两个：水平界面和垂直界面，且以内侧的应力为最大。图3. 2单钩危险截面水平截面1-2内侧最大拉应力20十o v qfakad - l3此处计算载荷为0计=1.05x 50000=52500n e 界面重心至界面内边的距离e二32. 30b + 2bi 54 + 2x12 82b + bi 3= 54 + 12 fa为此1-2截面的面积,fa=xa = 54±12><82m22 2应1-2

40、截面的形状系数,由梯形截面的k值图标可得hbika 二0.089,其屮 _ =0. 96； t =0. 22db故可计算得到2x52500x32.30血二 2706x0.089x85 "165-67 mpa对于20号钢gs二220 mpa220故 6立二 165. 67 mpa w 二 169. 23 mpa符合安全强度。(2)垂直界面假定载荷沿两条与垂直线成45度的方向线作用，则内侧最大拉应力(按曲梁公 式计算)qi+erfbkbd”拉q计t=2fbfb3 4截面的面积约为1一2截面的0.7 0.8,此处fb =0. 7 x22706=1894. 2/77722 kb 3-4截面的

41、形状系数， / 01c片立，可忽略不计。34截面的最大拉应力约为1一2截面的一半，此处6* =82. 83 mpa故（7 =+3r2 = v82.832 +3x16.562 =87. 65169. 23mpa因此符合强度要求。3.3短型吊钩装置横轴计算3. 3. 1吊钩横轴的初步确定11*1!8图3. 3吊钩横轴（1）通孔直径：d-do+ （26） mm式子中o吊钩颈部上端的直径，此处do =48mm故| 二48+6二54mm（2）座坑直径：d二d+lmm式子中 d推力球轴承的外径，选择此处d =77mmd二78mm（3）最小工作高度h :此处h选择943.3.2吊钩横轴的强度校核:(1)中间

42、截面aa:最大弯曲应力:150计(l-0.5d)(b-d)h2此处，。计二52500n, d二54mm, b=100mni, h=94mm1=187mm1.5x52500(187-0.5x54)皿=(100-54)x942=32- 04 mpaa而 24 =220 2. 4=91. 67 mpa由于 6立二32. 04 mpa w91. 67 mpa故符合强度要求。(2)横轴轴颈：jq计轴孔 1的平均挤压应力6十二乔工作时候由相对转动:a了二36. 6744 mpa此处 0计二52500n, d =54mm, 二 176十=52500=2& 5mpa 36 mpa2x54x17故符合强

43、度设计。3.4轴承的选择3.4. 1止推轴承的选择因其只承受单向轴向载荷故可选择推力球轴承，在此由机械设计课程设计守则 选择51210其主要尺寸为下：d=50, d二7& r二 1, *223.4.2滑轮轴承的计算(1) 滑轮轴承的选择根据滑轮的育径可由表13-2肓接选取深沟球轴承型号为6218在此由机械设 计课程设计守则得其主要尺寸为下：d=90, d二 160, b二30, 灶二2, zx二 100,基木额定动载荷c,二95.8kn,基木额定静载荷c("二71.5kn,极限转速，油润滑 -4800 r/min ,脂润滑-3800r/min ,原轴承代号 218(2) 滑轮

44、轴承的寿命计算由厶(£)60n p此式中：厶力轴承寿命，单位hn轴承转速 滑轮肓径d=300mm,圆周速度v二弘x w此处力2滑轮组倍率，施4vq起重机起升速度,vq二7. 1 ml min故v=4x7. 1=28. 4m/min ,则轴承工作转速v 28.4n=imo3=3o-lr/minp当量动载荷由于深沟球轴承只承受径向载荷，fr =525004-2=26250n故p=方frfp载荷系数，由机械设计表12-6得齐二1.5故 p二 1.5x26250二39375nc基本额定动载荷，此处为95800n£寿命系数，对于球轴承，此处£二32xt3.5螺纹链接的设计计

45、算3. 5. 1螺纹直径的确定起重吊钩的螺纹联接属于松螺栓联接，其受力特点是螺栓在承受工作载荷之前 不受力(忽略吊钩自重)，加上工作载荷f,此处f二52500n,螺栓承受横向载荷，故 进行剪切和挤压应力的静强度计算。(1) 剪切应力的强度计算f r z= <k7td此式子中，f=52500nh许用切应力由工作性质和承受载荷量根据机械设计表4-7可初步选择螺栓、螺母材料为 合金钢35,性能等级8,抗拉强度为a =500 mpa ,屈服点a =300mpa，硬度为 134hbwo机械设计表4-12 ,选择静载荷下螺栓的许用切应力300i a 300二240 亏= 120ma,许用挤压应力丽二

46、300 mpa2x52500“=6.69 nm3.14x120(2) 挤压应力的强度计算6冷弘此处 m 由上选择为240 mpa , i为吊钩顶部直径为48mmj_ 52500由上，经元整后可选择d=18mm3. 5. 2螺栓的选择ridll£jj 1,59521图3. 4螺栓由机械设计课程设计守则表3-9得螺栓的主要尺寸为b二42,c二0. 5, dw =25. 5,e=31. 1 & k二 11.5, r=0. 6, s=27, 1=95此螺栓为a级六角头螺栓，代号为gb/t m18x95表面氧化，性能等级8。3. 5. 3螺母的选择：da =19. 5, dw =25,

47、 e=29. 6, s=27, c=0. 8, m=15. 8,表面不经处理或者镀锌处理，性能等级8,螺母代号为gb/t m18o3. 5.4垫圈的选择根据螺栓可由机械设计课程设计守则表3-22选择标准型弹簧垫圈，其主要 尺寸如下：s=4. 5, h=10, m=2.25,规格为1&材料为65mn,表面氧化，标记为 垫圈 gb/t 93 183. 5. 5紧定螺钉的选择图3. 6紧定螺钉由机械设计课程设计守则表3-17选择开槽锥端紧定螺钉，其主要尺寸为 螺距 p=l. 25, d=8,力二，7, dt =2, n=l. 2, t=2, u=2. 5, 1 二 14。螺纹规格d二公称长度

48、1二14,性能等级14h,表面氧化开槽锥端紧定螺钉，标记 为 gb/t71 m8x143.6吊钩的安全检查(1) 检查新钩制造合格证。(2) 新钩应做负荷试验，测量钩口开度不应该超过原开度的0. 25%0(3) 三个危险断面应该火油清洗，用放大镜看有无裂痕。对板式钩应该检查衬 套、销子磨损情况。(4) 防止脱钩，吊钩上应该设有防止吊钩意外脱钩的安全装置。3.7吊钩的报废标准凡是出现下列情况之一应该予以报废，不许补焊：(1) 表面由裂纹时。(2) 危险断面损失量达原尺寸的10%。(3) 扭转变形超过10°。(4) 危险断面和吊钩颈部产生塑性变形时。(5) 板式钩衬套磨碎量达原尺寸的50

49、%,应该报废衬套，销子磨损量超过名义 直径的3%5%应该更新。(6) 板式钩心轴磨损量达到原尺寸的5%,应该报废心轴，予以更新。(7) 开口度比原尺寸增加15%。(8) 吊钩上未装有防止脱钩的安全装置。吊钩应该定期进行载荷试验。人力驱动的机构用吊钩，以1.5q额作为试验载荷; 动力驱动的机构用吊钩检验载荷按规定取值。吊钩卸去检验载荷后，在没有任何缺陷 和变形的情况下，开口度的增加不应该超过原开口度的0.25%。4滑轮组的设计计算4. 1滑轮的分类根据制造方法可分为铸铁滑轮，铸钢滑轮，焊接滑轮，尼龙滑轮和铝合金滑轮。(1) 铸铁(如ht200 )滑轮 价格便宜，易于加工，并j4由于它的弹性模数较

50、 低，使挤压应力减小，有利于延长钢丝绳的寿命。主要缺点是轮缘易碰碎，寿命短， 因此在工作繁重、冲击力大及不便检修的地方不宜采用。(2) 铸钢滑轮目前多用。常用的材料有zg230-450和zg270-500等，强度和 冲击韧性都很高。(3) 球墨铸铁(如qt400-15)滑轮 有一定的强度和韧性，不易脆裂，有利于 提高钢丝绳的使用寿命。可用来代替铸钢。(4) 焊接滑轮 重量轻，仅为铸钢滑轮的1/4。(5) 铝合金滑轮 重量轻、硬度低，有利于延长钢丝绳使用寿命。木设计采用铸钢滑轮(qt400-15)4. 2滑轮组的类型选择按滑轮组的功用可分为省力滑轮组和增速滑轮组，在起重机上一般使用省力滑轮 组，

51、在某些液压或起重机构中使用增速滑轮组。按滑轮组的结构可分为单联滑轮组和双联滑轮组。动臂式起重机多采用单联滑轮 组，桥式起重机多采用双联滑轮组。单联滑轮组的特点是绕入卷筒的钢丝绳为一根， 制造简单，质量轻；多联滑轮组的特点是绕入绳索的钢丝绳是两根。木设计采用单联滑轮组4. 3滑轮组的倍率选择此设计属于小吨位起重机，有滑轮组倍率表选择倍率a二4对于单倍率滑轮组而言：qsa滑轮组倍率q起升载荷此为50000ns钢丝绳拉力计算得s=12500n4. 4滑轮尺寸设计4. 4.1滑轮直径计算d= exdd滑轮名义直径e轮绳比例系数，与机构工作级别和钢丝绳结构有关，由起重机设计手册表12-2选取e二16d钢

52、丝绳直接，经前面计算d=l 1mm计算得 d= 16x ll=176mmd值得大小直接影响钢丝绳得使用寿命故，d应取大些，经圆整可由表选取 d=300mm4. 4.2滑轮轮槽尺寸图4. 1滑轮轮槽由钢丝绳直径d=llmm,由起重机设计手册表13-1选择a二40 b=28 k=25 c=8 f=10 r=8 h =4 ri =2. 5 厂3 二 16 厂4 二84. 4. 3滑轮主要尺寸图4. 2滑轮尺寸由钢丝绳直径为11mm和滑轮直径d=300mm由表13-2得d1 =350 b=80 b=40 90 c=10 绳二218 轴承型号 218 质量二 14kg4. 4.4钢丝绳最大偏角的计算钢丝

53、绳进出滑轮槽的偏角不能过大，否则增加钢丝绳的阻力，增加钢丝绳和滑 轮的磨损，严重时候还可能使钢丝绳跳槽，造成严重事故，木设计选择b45度。4.5滑轮的安全要求滑轮直径与钢丝绳直径的比值h不应小于表3-10所列的数值，在此设计中h=300 4-11=27. 2720,故符合要求。滑轮槽应该光洁平整，不得有损伤钢丝绳的缺陷。滑轮应该有防止钢丝绳跳槽 的装置。金属制造的滑轮出现下列缺陷时候应该予以报废：(1) 裂纹(2) 轮槽均匀磨损达3mm(3) 轮槽壁厚磨损达原来壁厚的20%(4) 因磨损使轮槽底部肓径磨损量达到钢丝绳育径的50%(5) 其他磨损钢丝绳的缺陷5卷筒的设计5. 1卷筒的种类卷筒是在

54、起升机构中用来卷绕绳索并传递动力的转动件。卷筒按绕绳的层次分为单层绕卷筒和多层绕卷筒。单层绕卷筒表面通常切出螺旋槽，钢丝绳依次卷绕在槽内，使绳索和卷筒接触面 积增大，单位压力降低。因为绳槽节距大于钢丝绳肓径，所以避免了钢丝绳之间的相 互摩擦，从而延长了钢丝绳的寿命。多层绕卷筒用于起升高度大，而卷筒长度又受限制的情况，他的主要缺点使内层 钢丝绳受外层钢丝绳的挤压，在卷绕之间相邻绳圈之间会有摩擦，使绳索寿命降低， 此外在绳索拉力不变时候，载荷力矩随卷同上绳索层数的不同而变化，造成载荷力矩 不稳定，为改善钢丝绳在卷筒上的接触状态，提高绳索的寿命，采取切螺旋槽的多层 绕卷筒。起重机大多采用多层绕卷筒，其容绳量大。随着起升高度的增加，起升机构中卷 筒的绕绳量相应增加，采用尺寸较小的多层绕卷筒对小机构尺寸很有利。其表面做成 螺旋绳槽，两边由侧板以防钢丝绳脱出。5. 2卷筒主要尺寸的确定(1) 卷筒直径6的确定卷筒直径的大小影响钢丝绳的弯曲程度。为确保钢丝绳的寿命，卷筒肓径不能 太小，按起重机设计手册卷筒名义肓径do：do 二edd钢丝绳盲径，此处d二11mme可由表12-2选取，此处选i类取e二18故可得do=18x ll=198mm(2) 卷筒长度l的确定axhxd11x 7rxnx(d + nd)a滑轮组倍率，此设计沪4n卷绕层数，此设计n二5d卷筒盲径，上式算得d二198h起升高度，此