1、 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 装 订 线 I 毕业设计 (论文 )任务书 课题名称 10T 电动双梁起重机小车设计 学 院 机械工程学院 专业班级 姓 名 学 号 毕业设计（论文）的主要内容 : 1. 文献检索与综述，涉及 起重机 技术或有限元等方面； 2. 10t 桥式起重机小车起升机构设计计算 ； 3. 10t 桥式起重机小车运行机构设计计算； 4. 小车主要零件设计校核； 5. 说明书 40 页以上、 5000 字英文文献翻译、 300 字中英文摘要。设计图不少于 3张 A0（其中手绘 1 张 A1 图） 指导教师签字： 摘 要 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 装 订 线
2、 II 随着科学技术的进步，现代化的大规模生产，起重机作为至关重要的生产辅助机械，其机构的简便，生产效率，经济性，对企业的发展有着重要意义 。 本课题设计的 课题是 10T 电动双梁起重机， 通过查阅 资料 ，对主要零 部 件， 滑轮组选择，驱动电机选择，减速器选择，制动器选择，小车运行机构设计，电动机发热条件计算， 对等速输出机构进行受力分析和强度校核，对通用零部件轴和键进行进行了设计和校核，最终 确定了本 课题 设计的改进方案在理论上的合理性和可行性 。 本课题 设计 的传 起重机， 在理论上 实现了结构紧凑、 制 造简单，工作平稳安全，维修方便，经济效益良好 等优点。 关键词： 电动双梁
3、起重机；小车；浮动轴计算； 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 装 订 线 III Abstract With the progress of science and technology, modern mass production, crane as critical production auxiliary machinery, its mechanism is simple, the production efficiency, economy, has important significance to the development of enterprises. This t
4、opic design subject is 10 t double electric single beam cranes, through access to information, the main parts and components, pulley block choice, drive motor selection, reducer, brake, the car running mechanism design, motor heating condition calculation, stress analysis and strength check was carr
5、ied out on the uniform output mechanism, shaft and keys for the general parts in the design and checking, ultimately determine the this topic design impr ove the rationality and feasibility of the scheme in theory. This topic design of crane, in theory, the compact structure, simple manufacturing, w
6、ork smooth and safe, convenient maintenance, good economic benefit, etc. Key words: double electric single beam cranes; The car; Floating shaft calculation; 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 装 订 线 IV 目 录 中文摘要 英文摘要 Abstract. III 第一章 总 论 . 1 1.1 概叙 . 1 1.2 起重机的雏形 . 1 1.3 起重机结构分类 . 1 1.4 起重机的发展趋势 . 2 1.5 市场现状 . 5 1.6
7、 桥式起重机 . 5 第二章 起重机小车的总体设计 . 9 2.1 桥式起重机小车的构造 . 9 2.2 设计小车的基本原则和要求 .12 2.3 起升机构的传动方案 .12 2.4 小车运行机构的传动方案 .12 第三章 起重机小车的机构设计计算 .14 3.1 起升机构计算 .14 3.2 小车运行机构计算 .21 第四章 部分零件计算及校核 .28 4.1 起升机构零件校核 .28 4.2 高速浮动轴计算 .28 4.3 小车运行机构零件校核 .30 参考文献 .33 致 谢 .34 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 装 订 线 第 1 页 第一章 总 论 1.1 概叙 物料搬运成了
8、人类生产活动的重要组成部分，距今已有五千多年的发展历史。随着生产规模的扩大，自动化程度的提高， 作为物料搬运重要设备的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。起重机正经历着一场巨大的变革。 起重机械是用来对物料作起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备。它的出现改变了人几千年来以手工来搬动重物的状况，现在几个按钮就能完成以前做不到或很难做到的搬运工作，人得到了休息，效率也提高了。 起重机械发展历史悠久，种类日益繁多，应用极为广泛。当今国民经济的各个部门，如冶金、机械、交通运输、电力、建筑、采矿、化工、造船、港口、铁路、农场、林区和国防等都离不开起重机械。 随
9、着科学技 术的进步和经济建设的发展，日益显现出起重机械作为实现生产过程机械化、自动化、减轻体力劳动强度，提高劳动生产率的特种设备的突出地位。现代起重机械结构已向大型、精密、高效、多功能、宜人化的机电一体化方向发展。 1.2 起重机的雏形 中国古代灌溉农田用得桔是臂架型驱逐舰的雏形。 14 世纪，西欧出现了人力和畜力驱动的转动臂架型起重机。 19 世纪前期，出现了桥式起重机，其重要磨损件如轴，齿轮和吊具等开始采用金属材料制造，并开始采用水力驱动。 19 世纪后期，蒸汽驱动的起重机逐渐取代了了水力驱动的起重机。 20 世纪 20 年代开始，由于电气工业和内燃机工业迅速发展，以电动机或以内燃机为动力
10、装置的各种起重机基本形成。 起重机主要包括起升机构 ,运行机构，变幅机构，回转机构和金属结构等。起升机构是起重机的基本工作机构，大多数是由吊挂系统和绞车组成，也有通过液压系统升降重物的。运行机构用以纵向水平运移重物或调整起重机的工作位置，一般是由电动机，减速器，制动器和车轮组成。变幅机构只配备臂架型起重机上，臂架仰起时幅度减小，俯下时幅度增大，分平衡变幅和非平衡变幅两种。回转机构用以使臂架回转，是由驱动装置和门架可为箱型结构或桁架结构， 也可为腹板结构，有的可用型钢为支撑梁。 1.3 起重机结构分类 在建桥工程中所用的起重机械，根据其构造和性能的不同，一般可分为轻小型起重设备、桥式类型起重机械
11、和臂架类型起重机，缆索式起重机四大类。轻小型起重设备如： 千斤顶 、气动葫芦、电动葫芦、平衡葫芦（又名平衡吊）、 卷扬机 等。桥架类型安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 装 订 线 第 2 页 起重机械如梁式起重机等。臂架类型起重机如固定式回转起重机、 塔式起重机 、 汽车起重机 、 轮胎 起重机、 履带起重机 等。缆索式起重机如 升降机 等。 按起重性质分：流动式起重机、 塔式起重机 、桅杆式起重机。 按驱动方式分：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动 机驱动。中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体
12、的 “三合一 ”驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。 按结构形式，起重机主要分为轻小型起重设备、桥架式（桥式、门式起重机）、臂架式（自行式、塔式、门座式、铁路式、浮船式、桅杆式起重机）、缆索式。 如图 1-1 所示 图 1-1 1.4 起重机的发展趋势 1. 大型化专用化 由于工业生产规模的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，起重机不但要容易操作容易，维护而且安全性
13、要好可靠性要高，要求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达 6500t，最大的履带起重机起重量达 3000t，最大的桥式起重机起重量为1200t。集装箱岸边装卸桥小车的最大运行速度已达 350min 堆垛起重机最大运行速度是 240min，垃圾处理用起重机的起升速度达 100min。工业上产方式和用户需求的多安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 装 订 线 第 3 页 样性，使专用起重机 的市场不断扩大，品种也不断更新以特有的功能满足特殊的需要，发挥出最佳的效用例如，冶金核电造纸，垃圾处理，的专用起重机。防爆防腐绝缘起重机和铁路船舶集装箱专用起重机的功能
14、不断增加，性能不断增加性能不断提高适应性比以往更强。德国德马格公司研制出一种飞机维修保养的专业起重机，在国际市场打开了销路。 2. 自动化和智能化 起重机的更新和发展在很大程度上取决于电气传动，与控制的改进将技术和电子技术相结合。将先进的计算机技术微电子技术，电力电子技术，光缆技术，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 起重机的自动化和智能化。大型高效起重机的新一代电气控制已发展为电子数字化控制，系统主要由全数字化控制驱动装置，可编程序控制器故障诊断及数据管理系统数字化操作给定检测等设备，组成变压变频调速射频数据通讯故障自诊监控。吊具防摇的模糊控制，激光查找起吊物重心，近场感应
15、防碰撞技术现场总线载波通讯及控制无接触供电及三维条形码技术等，将广泛得到应用使起重机具有更高的柔性以适合多批次少批量的柔性生产模式提高。单机综合自动化水平重点开发以微处理机为核心的的高性能电气传动装置使起重机具有优良的调速和静动特性。可进行操作的自动 控制自动显示与记录起重机的自我保护与自动检测特殊场合的远距离遥控等以适应自动化生产的需要。 3. 成套化和系统化 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，与生产设备有机结合，与生产系统协调配合。这类起重机自动化程度高，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储、运算、逻辑
16、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集成系统中的传输。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，柔性加工制造系统，商业货物配送集散系统，集装箱装卸搬运系统，交通运输和邮电部门行包货物的自动分拣与搬运系统等。 例如生产工程机械的美国卡特皮勒公司金属结构厂购置了一条以桥式起重机为主的物料自动搬运系统，用于钢板的喷丸处理、切割和入库的自动装卸搬运作业，比原先采用单机操作工作效率提高了 65%。日本东芝浜川崎工厂用全自动桥式起重机
17、组成的物料输送系统来搬运柔性加工线上的夹具和工件，为机床运送毛坯或将加 工好的零件送到下一工序或仓库。这些在空间移动的起重机搬运系统代替了过去通常使用的自动导向搬运车，使车间的地面面积得到充分利用。 4. 轻型化和多样化 有相当批量的起重机是在通用的场合使用，工作并不很繁重。这类起重机批量大、用途广，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，也可使整个建筑物高度下降，建筑结构轻型化，降低造价。因此电动葫芦桥式起重机安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 装 订 线 第 4 页 和梁式起重机会有更快的发展，并将大部分取代中小吨位的一般用途桥式起重机。德国德马格公司经过几十
18、年的开发和创新，已形成了一个轻型组 合式的标准起重机系列。起重量为 1-63 吨，工作级别为 A1-A7，整个系列由工字形和箱型单梁、悬挂箱形单梁、角形小车箱形单梁和箱形双梁等多个品种组成。主梁与端梁相接以及起重小车的布置有多种型式，可适合不同建筑物及不同起吊高度的要求。根据用户需要每种规格起重机都有三种单速及三种双速供任意选择，还可以选用变频调速。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、无线遥控、司机室固定、司机室随小车移动、司机室自行移动等七种选择。大车及小车的供电有电缆小车导电、DVS 系统两种方式。如此多的选择项，通过 不同的组合，可搭配成百上千种起重机，充分满足用
19、户不同的需求。这种起重机的另一最大优点是轻型化，自重轻、轮压轻、外形尺寸高度小，可大大降低厂房建筑物的建造成本，同时也可减小起重机的运行功率和运行成本。与通用产品相比较，起重量为 10t，跨度 22.5m，通用双梁桥式起重机自重是 24t，起重机轨面以上高度 1876mm，起重机宽度 5980mm；德马格起重机的自重只有 8.7t，重量轻了 176%，起重机轨面以上高度为 920mm，降低了 104%，起重机宽度为 2980mm，外形尺寸减少了 100%。 5. 新型化和实用化 结构方面采用薄壁型材和异形钢、减少结构的拼接焊缝，提高抗疲劳性能。采用各种高强度低合金钢新材料，提高承载能力，改善受
20、力条件，减轻自重和增加外形美观。桥式起重机的桥架结构型式大多采用箱形四梁结构，主梁与端梁采用高强度螺栓联接，便于运输与安装。 在机构方面进一步开发新型传动零部件，简化机构。“三合一”运行机构是当今世界轻、中级起重机运行机构的主流，将电动机、减速器和制动器合为一体，具有结构紧凑、轻巧美观、拆装方便、调整简单、运行平稳、配套范围大等优点，国外已广泛应用到各种起重机运 行机构上。为使中小吨位的起重小车结构尽量简化，同时降低起重机的尺寸高度，减小轮压，国外已大量采用电动葫芦作为起升机构。为了减轻自重，提高承载能力，改善加工制造条件，增加产品成品率，零部件尽量采用以焊代铸，如减速器壳体、卷简、滑轮等都用
21、焊接结构。减速器齿轮都采用硬齿面，以减轻自重、减小体积、提高承载能力、增加使用寿命。液压推杆盘式制动器的应用范围也越来越大。此外，各机构采用的电动机都向高转速发展，从而减小电机基座号，减轻重量与减小外形尺寸，并可配用制动力矩小的制动器。 在电控方面开发性能好、成本低、可 靠性高的调速系统和电控系统，发展半自动和全自动操纵。采用机电仪液一体化技术，提高使用性能和可靠性，增加起重机的功能。今后会更加注重起重机的安全性，研制新型安全保护装置。重视司机的工作条件，应用人体工程学设计司机室，降低司机的劳动强度。德国近年为解决起重机吊钩的防摆控制，开发了模糊逻辑电路的控制技术，用神经信息和模糊技术来寻找开
22、始加速的最佳时刻，将有经验司机防摆实际操作的数据输入系统，实现最优控制。模糊控制方式能确定实施自动工作的控制指令，将人们主观上的模糊量通过模糊集合进行数字化安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 装 订 线 第 5 页 定量，再利用计算机实现像熟练 司机一样的自如操作，取得了更高的效率和安全性。模糊控制作为新的控制方法已引人注目 1.5 市场现状 2011 年 10 月份，我国 工程机械 行业整体销量低迷趋势不改。其中， 挖掘机 销量同比下滑 29.92%;推土机销量同比下滑 21.34%。 2011 年，受国家宏观调控的影响，信贷 紧缩政策导致部分在建工程项目进度放缓、原 计划 开工的部分项目
23、推迟开工 ;同时消费者受信贷紧缩政策的影响，购机费用减少导致工程机械需求 降低 。尽管当前工程机械市场面临严峻的挑战，但我国经济增长动力仍强劲，在未来一段时期我国工程机械行业仍处于高速发展期，特别是履带 起重机 行业前景看好。国家发改委颁布的产业结构调整指导目录 (2011 年本 )中明确指出， 400 吨级及以上履带起重机作为新兴产业被选为 “鼓励类 ”产品，履带起重机前景看好。 1.6 桥式起重机 桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面
24、的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。 桥式起重机广 泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易粱桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。图 1-2 桥式起重机 1. 桥式起重机的分类 1.1 普通 桥式起重机的分类 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 装 订 线 第 6 页 (1)通用桥式起重机 通用桥式起重机是指在一般环境中工作的普通用途的桥式起重机。以下类型的起 重机都属于通用桥式起重机。 (2)通用吊钩桥式起重机 通用吊钩桥式起重机由金属结构、大车运行机构、小车运行机构、起升机构、电 器及控制系统及司机室组成。取物装置为吊钩。额定起重量为 10t
25、 以下的多为 1 个起升机构； 16t 以上的则多为主、副两个起升机构。这类起重机能在大多数作业环境中装卸和搬运物料及设备。 (3)电磁桥式起重机 电磁桥式起重机的基本构造与吊钩桥式起重机相同，不同的是吊钩上挂 1 个直流起重电磁铁，用来吊运具有导磁性的黑色金属及其制品。通常是经过设在桥架走台上电动发电机组或装在司机室内的可控硅直流箱将交流电源变为直流电源，然后再通过设在小车架上的专用电缆卷筒，将直流电源用挠性电缆送到起重电磁铁上。 (4)抓斗桥式起重机 抓斗桥式起重机的装置为抓斗，以钢丝绳分别连接抓斗起升、起 升机构、开闭机构。主要用于散货、废旧钢铁、木材等的装卸、吊运作业。这种起重机除了起
26、升闭合机构以外，其结构部件等与通用吊钩桥式起重机相同。 (5)两用桥式起重机 两用桥式起重机有 3 种类型：抓斗吊钩桥式起重机、电磁吊钩桥式起重机和抓斗电磁桥式起重机。其特点是在 1 台小车上设有两套各处独立的起升机构，一套为抓斗用，一套为吊钩用 (或一套为电磁吸盘用一套为吊钩用，或一套为抓斗用一套为电磁吸盘用 )。 (6)三用桥式起重机 三用桥式起重机是一种多用的起重机。其基本构造与电磁桥式起重机相同 。根据需要可以用吊钩吊运重物，也可以在吊钩上挂 1 个马达抓斗装卸物料，还可以把抓斗卸下来再挂上电磁盘吊运黑色金属，故称为三用桥式起重机。 (7)双小车桥式起重机 这种起重机与吊钩桥式起重机基本相同，只是在桥架上装有 2 台起重量相同的小车。这种机型用于吊运与装卸长形物件。 1.2 专用桥式起重机 （ 1） 冶金桥式起重机 冶金桥式起重机根据用途可以划分为不同的类型，主要结构基本与通用吊钩桥式起重机相同，取物装置多为专用。主要用于冶金车间的吊运作业，其起重量很大，最大的可达到数百吨。 （ 2） 绝缘吊钩桥式起重机 这种起重机结构形式与通用吊钩桥式起重机基本相同。但是为了防止工作过程中带电设备的电流可经过被吊物传到起重机上，危及司机安全，故要求在吊钩组、小车
