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1、編號 無錫太湖學院 畢業(yè)設計（論文） 題目：十噸位橋式起重機小車運行機構設計 信機 系 模具設計與制造 專業(yè) 學 號： 學生姓名： 指導教師： 2013年5月25日 無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 十噸位橋式起重機小車運行機構設計是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內容除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內容外，本畢業(yè)

2、設計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械96 學 號： 0923253 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學院 　信機　系 　模具設計與制造 　專業(yè) 畢 業(yè) 設 計論 文 任 務 書 一、題目及專題： １、 題目　　十噸位橋式起重機小車運行

3、機構設計 　　 ２、專題　 　 二、課題來源及選題依據(jù) 本設計為橋式起重機的小車運行機構部分，起重小車是沿著小車軌道橫向行駛，吊鉤則做升降運動。它的工作范圍是其行駛地段的長方體空間，因此適合一般車間的工作形式。該小車有四個行走輪，布置各零部件時，應使機構總重心能接近小車架的縱向中心線，以便能最后比較均勻的小車輪壓。 三、本設計（論文或其他）應達到的要求： ① 熟悉起重機械的發(fā)展歷程，特別是近十幾年來國內外的發(fā)展形勢； ② 熟練掌握橋

4、式起重機的原理； ③ 熟練掌握橋式起重機小車的運行過程和原理； ④ 熟練使用CAD繪圖的用戶界面工具。 四、接受任務學生： 機械96 班 　　姓名 周 洲 五、開始及完成日期： 自2012年11月12日 至2013年5月25日 六、設計（論文）指導（或顧問）： 指導教師　　　　　　　簽名 簽名 　　　　　　　簽名 教研室主任 　　　　　　　〔學科組組長研究所所長〕　　

5、　　　　　簽名 　　 　　系主任 　　　　　　簽名 2012年11月12日 摘要 隨著社會經(jīng)濟和科學研究的不斷發(fā)展，市場競爭日益激烈，因此各起重機生產企業(yè)都迫切想要改進生產技術，提高生產效率，制造行業(yè)中對橋式起重機的要求越來越高，性能也越來越全面。 本設計為橋式起重機的小車運行機構部分，起重小車是沿著小車軌道橫向行駛，吊鉤則做升降運動。它的工作范圍是其行駛地段的長方體空間，因此適合一般車間的工作形式。該小車有四個行走輪，布置各零部件時，應使機構總重心能接近小車架

6、的縱向中心線，以便能最后比較均勻的小車輪壓。 首先，確定了小車運行機構的傳動方案為閉式齒輪傳動，電動機與減速減速器直接連接，減速器在在小車中間的運行機構；其次：通過對小車運行機構部分的總體設計計算，以及電動機、聯(lián)軸器、緩沖器、制動器等的計算和選用；運行機構的減速器的設計計算和零件的校核計算及結構設計，完成了小車運行機構這一重要機構機械部分的設計。通過這一系列的設計，滿足了起重量達到10T 的要求，并且小車運行機構結構簡單，拆裝方便，易于維修。 關鍵詞：起重小車，運行機構，減速器，設計 Ab

7、stract With the continuous development of social economy and scientific research, the market increasingly competitive, so every crane production enterprise urgently want to improve production technology, improve production efficiency, manufacturing industry requirement for bridge crane is more and

8、more high, performance is becoming more and more comprehensive. This design for the trolley traveling mechanism part of the bridge crane, lifting trolley along the transverse moving trolley track, lifting hook, do sports. Its scope of work is the driving section of cuboid space, thus is suitable fo

9、r general workshop of the work of the form. Walk the car has four wheels, decorate parts, should be can make organization's center of gravity is close to the car frame longitudinal centerline, small wheel pressure so that can last more evenly. First of all, determine the scheme of closed gear drive

10、 transmission trolley traveling mechanism, motor and reducer reducer connected directly, the reducer in the small car in the middle of the operation mechanism; Second: the car running part of the overall organization design and calculation, as well as the motor, coupling, shock absorber, brake, etc.

11、 The calculation and selection of; Operation of reducer design calculation and check calculation and structure design of the parts, completed the car running mechanism is an important mechanical part design. Through this series of design, meet the requirements of the lifting weight reached 10 t, and

12、 the car running mechanism has simple structure, easy tear open outfit, easy to maintenance. Key words: lifting the car, run institutions, reducer, design 目錄 摘要 III Abstract IV 目錄 V 1. 緒論 1 1.1序言 1 1.2 行業(yè)發(fā)展狀況 1 1.3 起重機電氣控制技術未來的發(fā)展趨勢 2 2

13、橋式起重機的介紹 3 2.1 橋式起重機的組成和特點 3 2.1.1 起重機械的組成 3 2.2 國內外橋式起重機的發(fā)展趨勢 3 2.2.1國內橋式起重機的發(fā)展趨勢 3 2.2.2 國外橋式起重機的發(fā)展趨勢 4 2.3 橋式起重機小車 6 2.3.1 橋式起重機小車運行機構 9 3 小車運行機構設計 10 3.1 設計小車的基本原則和要求 10 3.2 小車運行機構傳動方案 10 3.2.1帶有開式齒輪傳動的方案（圖3.1） 11 3.2.2全部為閉式齒輪的傳動方案 11 3.3 選擇車輪與軌道并驗算其強度 13 3.3.1 疲勞計算 14 3.3.2 強度校合

14、15 3.4 運行阻力的計算 15 3.5 電動機的選用 16 3.5.1 電動機選用 16 3.5.2 驗算電動機發(fā)熱條件 16 3.6 減速器的計算與設計 16 3.6.1 減速器設計 16 3.6.2 減速器各軸的傳遞功率、轉速、轉矩 17 3.6.3 高速級齒輪的計算 18 3.6.4 中速級齒輪的計算 21 3.6.5 低速級齒輪的計算 24 3.6.6 齒輪的結構形式 28 3.6.7 減速器箱體及其附件 28 3.6.8減速器附件設計 28 3.7 運行速度和實際所需功率 29 3.7.1 實際運行速度 29 3.7.2 實際所需等效功率 29

15、3.8 驗算起動條件 29 3.9 按起動工況校核減速器功率 30 3.10 起動不打滑條件 30 3.11 制動輪的計算 31 3.12 高速軸聯(lián)軸器及制動器 32 3.13 低速軸聯(lián)軸器的選用 32 3.14 驗算低速浮動軸強度 33 3.14.1 疲勞驗算 33 3.14.2 靜強度計算 33 4 小車架的設計 35 4.1 確定小車架的型式 35 4.2 確定小車架的結構 35 4.3 箱形梁的校核 36 4.3.1 橫梁的強度計算 36 4.3.2 縱梁的扭轉計算 38 5 總結與不足 40 致 謝 41 參考文獻 42

16、 1. 緒論 1.1序言 10T 橋式起重機有如下的優(yōu)點：①起重機工作時，各機構經(jīng)常是處于起動、制動以及正向、反向等相互交替的工作狀態(tài)之中。②提升機構的工作效率高，負載能力強。③運行機構工作平穩(wěn)，選用信息控制技術，提高了控制性能。 1.2 行業(yè)發(fā)展狀況 行業(yè)市場狀況：改革開放20 多年來，國家基礎建設蓬勃發(fā)展，國民經(jīng)濟突飛猛進，國內起重機械的需求提升，由此推動了起重機械的發(fā)展。工程起重機行業(yè)也同其它起重機械一樣得到長足的發(fā)展。目前從行業(yè)來看，2003年13家企業(yè)報表中1-6月份銷售量4600 臺，比去年同期增長50%以上，估計全年將超過8000臺市場規(guī)模，各個企業(yè)都有不

17、同程度的增長。我們分析了起重機歷年來的銷售記錄，發(fā)現(xiàn)了四個十分明顯的特點：第一，市場規(guī)模跟地域有顯著的關系：持續(xù)熱銷的都是經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū)，購買力相對較弱的是落后地區(qū)；二是中大噸位產品銷量增長迅速，16噸以上的相關產品皆有較大幅度增長；三是行業(yè)發(fā)展與國家投資政策有很大的關聯(lián)，周期性變化明顯受到國民經(jīng)濟發(fā)展的影響；四是用戶的分散和不確定性，據(jù)統(tǒng)計，目前70%以上的用戶是私人用戶，還有不斷增長的趨勢。 由此預見，在2002年起重機械重大發(fā)展的基礎上，又要取得突破性的發(fā)展，更加體現(xiàn)出國民經(jīng)濟發(fā)展的強大潛力和動力。伴隨著國家調控發(fā)展戰(zhàn)略，各項措施的落實，以及全民發(fā)展奔“小康”的強烈愿望，經(jīng)濟建設走上快

18、速健康的發(fā)展路線，起重機及其配套行業(yè)，經(jīng)歷了市場競爭的洗禮，也必將擺脫徘徊不前的局面，進入快速穩(wěn)步發(fā)展的新時期。我國工程起重機行業(yè)面對新一輪挑戰(zhàn)。我國工程起重機市場趨勢與對策分析：工程起重機行業(yè)技術發(fā)展趨勢。國內起重機械產品近十年來隨著技術的引進、消化、吸收，有了長足的進步，產品性能、可靠性、外觀都有較大幅度的提高，但同國外起重機械比較來看，還存在較大差距。就工程起重機而言，今后的發(fā)展主要表現(xiàn)為：整機性能，由于新技術和新型材料的廣泛使用，同種型號的產品，整機重量減輕21%左右。伴隨著結構分析的應用和先進設備的應用，起重機的結構形式更為合理；性能高、可靠性強的配套件，選擇性廣、適應性強，充分發(fā)揮

19、其性能；智能控制顯示系統(tǒng)和電液比例控制系統(tǒng)的廣泛應用；操作更加便捷、安全、舒適，保護裝置更完善；向起重量大、起升幅度、高度更大的大噸位方向發(fā)展。加入WTO后，雖然國內起重機械市場(特別是配套件)受到了巨大沖擊，但同時也帶來了新技術的應用，使國內生產主機和配套件的企業(yè)更清晰認識到和國外的差距，了解了更多國產機存在的致命問題，定將引領主機和配套件企業(yè)的技術創(chuàng)新和進步。 大連起重機廠和其他競爭廠家一樣，計劃用3-5年時間進行產品技術創(chuàng)新和更新?lián)Q代，緊隨世界新技術的步伐，將自身的發(fā)展與帶動起重機械行業(yè)的技術進步放在同等位置上，努力追尋把起重機行業(yè)從低價格惡性競爭的狀態(tài)，帶回高技術含量、高附加值的良性

20、品牌競爭的新時代，由此帶動配套行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。 1.3 起重機電氣控制技術未來的發(fā)展趨勢 國外起重機配套件的發(fā)展趨勢以及應用情況分析：外國起重機從整體行業(yè)情況分析，領先我國10到20 年(不同類型產品有所不同)。伴隨國外經(jīng)濟發(fā)展速度日趨穩(wěn)定，工程起重機向高性能、高智能、更靈活、適應性更強、多功能方向發(fā)展。30t以下的起重機基本上不再生產，其產品向著附加值高和大噸位方向發(fā)展，例如利勃海爾公司的汽車起重機已經(jīng)退出市場競爭，目前市場上地面起重機占據(jù)主導地位，其最小噸位是32t，而70t和150t是主導產品；多田野公司的汽車起重機只占19%，其主導產品是輪胎起重機和地面起重機，最小噸位15t。

21、因此行業(yè)配套也與國內有很多不同：下車大多由300kW以上的大功率柴油發(fā)動機，與之配套的是自動換檔變速箱和液力變矩器、12噸級轉向驅動橋及越野輪胎；上車選用高強度的材料和大扭矩的起升機構、回轉支承；液壓系統(tǒng)選用變量泵、變量馬達、電磁換向先導閥及主閥、懸掛系統(tǒng)閥、平衡閥、液壓鎖、液壓缸及管路標準配套件；智能控制系統(tǒng)選用力限器顯示控制、記憶通訊及單缸順序伸縮自動控制。由于國外起重機械起步較早，形成了比較成熟的配套件體系。如力士樂的泵馬達、閥、起升、回轉、行走機構；哈威的主閥、先導閥、平衡閥；凱斯蘭的橋；ZF的變速箱、分動箱；貝林格的主閥、先導閥、平衡閥；PAT的力限器等等。

22、 2 橋式起重機的介紹 2.1 橋式起重機的組成和特點 ???? 橋架型起重機指的是：取物裝置懸掛在可沿橋架運行的運行式葫蘆上或起重小車上的起重機，。 橋式起重機則是兩端橋架（借由運行裝置）直接支撐在高架軌道上的橋架型起重機。 裝有大車運行機構的橋架、裝有小車運行機構和起升機構的起重小車、司機室、電氣設備幾個大部分組成了一半的橋式起重機。外形像一個兩端支撐在平行的兩條架空軌道上平移運行的單跨平板橋。起升機構用來垂直升降物品，起重小車用來帶著載荷作橫向運動；橋架和大車運行機構用來將起重小車和物品作縱向移動。 橋式起

23、重機是目前使用最廣泛、數(shù)量最大的一種軌道運行式起重機，其額定起重量從幾噸到幾百噸不等。最基礎的是通用吊鉤橋式起重機，其他形式的橋式起重機幾乎都是在通用吊鉤橋式的基礎上衍生出來的。 2.1.1 起重機械的組成 工作機構，它是起重機械的執(zhí)行機構，實現(xiàn)物品裝卸、轉載、安裝等作業(yè)要求（使被吊運的物品獲得一定的升降和水平位移）。起重機械上常用的工作機構，即所謂起重機械的四大構件是起升機構、變幅機構、運行機構和回轉機構。此外，應對某些特殊的使用要求還設有放倒機構，伸縮機構，夾鉗機構等。在所有機構中，起升機構是起重機械的基本工作機構，它實現(xiàn)了物品的垂直升降，其它機構則是輔助的工作機構，協(xié)調配合起升機構工

24、作。輔助的工作機構是任何一種起重機械都不可缺少的。金屬結構是起重機械的骨架，它決定了起重機械的結構和造型，用來支撐工作機構、物品的重力、系統(tǒng)自身重力以及外部載荷等等，并且將這些重力和載荷傳遞給起重機械的支撐基礎。動力設備則為起重機械提供工作動力、控制、照明和聯(lián)絡等。 2.2 國內外橋式起重機的發(fā)展趨勢 2.2.1國內橋式起重機的發(fā)展趨勢 現(xiàn)如今國內橋式起重機的發(fā)展已經(jīng)發(fā)生了重大的變革，且向國際化并軌。 1.改進起重機械的結構，減輕自身重力 國內起重機多選用計算機優(yōu)化設計，由此提高整機的技術性能并且減輕自重，在此前提下盡力選用10~50t普通橋式起重機中所選用的半偏軌主梁結構，與正軌箱

25、型梁相比，可以取消短加筋板，減少或取消主梁中的小加筋板，減輕結構的重量，節(jié)省加工時間。目前在國家計劃中提出的橋架使用四根分體式的不等高結構，使其與通用橋式起重機在同樣的起升高度下，令廠房內的牛腿標高下降1.5米；兩根主梁的端部放置于端梁之上，使用高強度的螺栓鏈接；車輪踏面的高度下降，從而使廠房牛腿標高降低。在垂直的輪壓作用下，立柱的理論高度下降，使廠房基本建設費用減少，增加了使用壽命。 2.充分引進國外新技術 起重機小車運行機構選用了德國Demag公司的“三合一”驅動裝置，懸掛于端梁的內側，不受主梁下?lián)虾驼饎拥挠绊?，從而提高運行機構性能和使用壽命，使得結構緊湊、外形美觀，安裝維修更加方便。

26、伴隨著國內機械加工水平的提高，大車端梁和小車架整體鏜孔的實現(xiàn)有了可能，45度剖分的車輪組或圓柱形的軸承箱即將代替角形軸承箱，安裝在車輪上的車輪軸孔中心線與端梁中心線呈標準90度，車輪的水平和垂直偏斜嚴格控制在規(guī)定范圍內，防止發(fā)生啃軌現(xiàn)象。由于小車架為焊后一次鏜孔成形，四個車輪孔的中心線在同一平面內，因此成功的解決了三點落地問題。 起升機構選用中硬齒面或硬齒面的減速器，齒輪精度達到7級，齒面硬度達到320HB，因而提供了承載能力，延長了使用壽命。 電氣控制方面引進了國外的新技術，選用了全新的節(jié)能調速系統(tǒng)。如晶閘管閉環(huán)系統(tǒng)或串級開環(huán)，調整比例可以達到1:30。對調速要求的不斷提高，起重機上也將

27、采用變頻調速系統(tǒng)。同時，微機調控也將應用在起重機上，如某水電站600t頂門市起重機要使用微機自動糾偏和變頻調速系統(tǒng)，以及大揚程的高精度微機監(jiān)控系統(tǒng)。遙控型起重機隨生產發(fā)展也在增大需求量，寶鋼在考察了國外鋼廠的起重機之后，建議大力發(fā)展遙控起重機，以提高勞動安全性、減少勞動力。 3.向大型化發(fā)展 由于國家重視能源工業(yè)和對其資助，新建了很多大中型的水電站，發(fā)電機組瑜伽龐大。特別是大型水利工程的建設使得大型起重機的需要量快速上升。三峽工程主廠房左岸電站配備了兩臺1200/125T橋式起重機，并且安裝了2000t的塔式起重機。 目前在建設中的大、中型的水電站還有很多，例如廣西巖灘、清江隔河巖、福建

28、水口電站等等；還有很多核電站和大、中型火力發(fā)電廠需要建設，由此可見，大噸位性能起重機的需要量是非常大的?？v觀國內外起重機發(fā)展的動態(tài)，行業(yè)前景廣闊。 2.2.2 國外橋式起重機的發(fā)展趨勢 目前國外橋式起重機的技術已經(jīng)成熟，隨著科學技術的發(fā)展正逐步走向完善。 1. 簡化設備結構，減輕自重，降低生產成本 Kone公司為一家火力發(fā)電廠生產的起重機是一個典型案例。其中起升機構的減速器外殼減速器與相連卷筒一端與小車架的一端梁合而為一，另一端則支撐在小車架的另一端梁上。卷筒與定滑輪組連成一體，節(jié)省了支撐定滑輪組的承梁，小車架的整體結構得到簡化。小車運行機構選用“三合一”的驅動裝置，即減輕小車架和小車

29、的自重。電動葫蘆置于一臺車上作為副起升機構，主起升小車牽引。減輕小車自重使得起重機主梁的橫截面亦隨之減小，整體自重大幅減輕。國內自主生產的70/20T、31.5m跨度起重機重達94t，而Kone公司生產的80/20T、29.4m跨度的起重機卻只有60t。Patain公司起重機的小車運行機構采用三合一驅動裝置，結構緊湊，自重輕，總體布置簡化。此外，因為運起重機走臺與行機構沒有聯(lián)系，走臺的震動影響不了傳動機構。 2. 更新零部件，提高整機性能 法國Patain公司窄偏軌箱型梁作主梁，其高、寬比為4~3.5左右，大筋板間距為梁高的2倍，不用小筋板。主梁與端梁的連接選用塔接方式，使垂直力直接作用于

30、端梁上蓋板，由此可降低端梁的高度，便于運輸。 在電控系統(tǒng)上該公司選用渦流聯(lián)軸器和渦流制動器多電機調速系統(tǒng)，可實現(xiàn)有載及空載的有極或無極調速，其工作原理如圖2.1所示。 圖2.1 渦流離合器調速原理圖 1— 起升電機 2— 渦流離合器 3— 減速器 4— 卷筒 5— 制動器 6— 控制屏 變頻調速在國外起重機上已開始應用，AB公司、富士康、伊林公司已廣泛選用。該調速方案具有調速比高，乃至達到無極調速，并可以節(jié)能等優(yōu)點。此外，在國外也已普遍化將遙控裝置用于起重機，尤其是廣泛使用的在大型煉鋼廠使用。 3.設備的

31、大型化 世界經(jīng)濟的快速發(fā)展，使得起重機械的重量和體積越來越趨于大型化，吊運幅度和起重也有增大，為了節(jié)約生產和使用成本，其服務范圍和使用場所也隨之增加。例如裕廊船廠要求岸邊修船的門座起重機能服務兩條并排的大油輪，吊運幅度是105米，而且在70米幅度時能起吊100t；我國三峽工程中對調速要求很高使用的1200t橋式起重機，為3維坐標和動態(tài)控制。 4. 聯(lián)合應用機械化運輸系統(tǒng) 一些外國公司為了提高生產率、節(jié)省生產成本、起重運輸機械的有機組合在一起,形成先進的機械化運輸系統(tǒng)。日本村田公司YouShan工廠建了一個半成品存儲在車間在中央倉庫,隧道式堆垛機根據(jù)規(guī)定的程序計算機系統(tǒng)發(fā)送工件在生產線。堆

32、垛機表發(fā)送到加工工件交付,然后由單軌吊車汽車電梯,根據(jù)計算機指令發(fā)送到指定的位置進行處理。被加工工件由單軌吊車的車再次發(fā)送給運輸部門。 德國Demag公司在飛機工廠,選擇一套先進的單軌交通系統(tǒng)或掛,大大降低了運輸環(huán)節(jié)。這個物品被運送到特種集裝箱(軌道)有一個單軌系統(tǒng)從港口到工廠,工廠的單軌系統(tǒng)和軌道對接集裝箱、貨物進車間,由單軌運輸系統(tǒng)根據(jù)存儲的計算機指令或進入位置,實現(xiàn)了門到門的運輸。 2.3 橋式起重機小車 橋式起重機小車主要由起升機構、小車運行機構和小車架三部分組成；另外還有一些安全防護裝置。 橋式起重機的小車（圖2.3）主要具有下列特征： 1）運行機構由獨立的部件構成。這些部

33、件間選用聯(lián)軸器聯(lián)接起來。齒輪聯(lián)軸器補償了轉軸中心線的偏差和歪斜，這些偏差和歪斜是由于制造與安裝不精確，以及小車架變形而發(fā)生彼此位移所引起的。由于選用了分組的獨立部件，因此使機構的裝拆方便。 2）在設計機構和小車架的時候，遵循通用化、標準化和系列化的原則。這使零部件的互換性得到了保證，大大的降低了制造和使用維護起重機的費用，并使所需零件和部件的備品量縮減到最少。 圖2.2 橋式起重機小車構造圖 1-墊板；2-從動車輪組；3-主動車輪組；4-減速器；5、6-起升及運行機構 3）小車的車架用鋼板焊接而成。在車架上焊有墊板1（圖2.2），電動機、減速器、制動器和可拆

34、卸的軸承等均安裝在墊板上。為了簡化車架的加工，墊板的加工面盡量布置在同一水平或垂直面上。 4）運行機構選用減速器式的傳動裝置，僅在起重量較大、傳動比高時，低速級才選用一級開式齒輪減速，而高速級仍選用減速器傳動。 5）所有機構中均選用滾動軸承。車輪和卷筒安裝在轉軸和轉動的心軸上。通常情況下，從動車輪安裝在轉動心軸上（帶有兩個角形軸承箱）。而主動車輪安裝在獨立轉軸上（帶有兩個角形軸承箱），它與減速器的輸出軸端用聯(lián)軸器相連接。因此，車輪可與其軸承箱一同從軌道上推出。減速器（圖2.2中4）也可單獨的拆裝。 6）過去都選用短行程或長行程交流電磁鐵、彈簧上閘的瓦塊式制動器，而重墜上閘的長行程電磁鐵制

35、動器幾乎不再使用。近年來趨向用制動性能良好的電動液壓推桿和電磁液壓推桿式制動器來取代上述制動器。要求制動平穩(wěn)和容易得到直流電源的地方，還可應用直流電磁鐵制動器。 為了使部件方便裝拆，通常，將齒輪聯(lián)軸器與制動輪做成一個部件（圖2.3中5）。但根據(jù)機構布置需要，也可以將制動輪作成獨立的零件來安裝（圖2.3中6）。 7）制造起重機時，由于零件熱處理得到了廣泛的應用，大大地提高了零件表面的耐磨性，延長了它們的使用壽命。 8）為了簡化起重機機構的維護工作，軸承的潤滑最好選用集中潤滑系統(tǒng)。 起重小車除有運行機構和小車架外，還必須有必要的安全保護裝置：如欄桿、限位開關、排障板、、撞尺和緩沖器等。其具

36、體要求分述如下： ①欄桿和排障板：欄桿用于保護維修人員的操作安全。它設置在與小車軌道垂直的小車臺邊緣上。為便于小車維修人員上下，在小車的另外兩邊則不設欄桿。欄桿可用角鋼（L50）或鋼管制作，高度不低于800mm。 排障板裝在小車架端梁兩端的車輪外邊，用于推開小車軌道上可能有的障礙物，以利于小車運行。 ?②限位開關：用于限制吊鉤和小車架極限位置。在起升機構中，墜重式限位開關裝在小車平臺上卷筒的旁邊，用于限制吊鉤向上位置，使其不能碰到小車架上。如圖2.4a限位開關的盒體伸出一個短軸，軸上固定有帶重塊的杠桿1，其另一端用鋼繩懸掛一個墜重2保持平衡。圖2.4b將墜重固定在一連桿3上，吊鉤組上升到

37、極限位置時，撞上連桿使其繞一端固定鉸擺動并抬起固定其上的墜重，使開關動作，電動機斷電。后一種布置方式使限位開關在小車臺面上的位置選擇較為靈活些。墜重上裝有一個套環(huán)3，此套環(huán)在起重鋼絲繩的一個分支外面，并不妨礙鋼絲繩上下移動。當?shù)蹉^組上升到允許的最高位置時，固定在吊鉤組上的擋板4就將墜重2抬起，使懸掛它的鋼繩松弛，此時，杠桿1在另一端重塊作用下轉動約30o，因此使開關盒內的電路觸點斷開，起升機構電動機斷電停止，吊鉤組不再上升。由于接線關系，這時吊鉤組只能向下降方向運動。 圖2.3 起升和小車運行機構的限位關系 上述兩種布置方式所用的墜重作用式限位開關，這種裝置方式較為笨重。另一種

38、限位開關為螺旋式限位開關，它安裝在卷筒軸的一端，利用絲桿和螺母的相對運動來控制電路的觸點閉合，限位開關就通過卷筒的旋轉間接地控制了吊鉤組上升的極限位置。 無論是哪一種限位開關，吊鉤組上升的極限位置應該與卷筒或定滑輪之間保持一定的距離。 小車運行機構的行程限位開關一共有兩個，它們安裝在起重機橋梁主梁的兩端，位于小車的一根軌道外側的主梁上蓋板上。在小車架相應的端梁外側固定著一根用角鋼彎折的撞尺（圖2.4 b中6）。當小車運行至極限位置時，撞尺壓迫限位開關的搖柄轉動30o，使開關盒內的觸點斷開，運行機構的電動機斷電，此時電動機只能作反向起動。 考慮到小車撞尺觸及限位開關使電機斷電并制動后，小車

39、行程限位開關的位置要安裝適當，小車還要走一段制動行程。因此，開關要安裝在小車緩沖器相碰的擋鐵前邊一段距離。 ③緩沖器與擋鐵：用于阻止小車越軌和減少其所受沖擊，吸收小車與擋鐵相撞時的動能。常用的小車緩沖器是安裝在小車架上（圖2.3 b中5），而擋鐵則裝在橋架主梁的兩端；有些則將緩沖器和擋鐵的位置反過來安裝。 2.3.1 橋式起重機小車運行機構 橋式起重機小車運行機構是由減速器、電動機、車輪組、制動器、傳動軸以及其他附件所組成。 小車運行機構的傳動方式分為兩種一種是減速器是小車車驅動輪之間的定位，另一種是一邊的減速器在車上。第一種小車傳動方式的優(yōu)點是小車兩邊的減速器輸出軸和傳動軸的扭矩是均

40、勻的。第二種傳動方式的優(yōu)點是安裝和維護更方便，缺點是起動時有軌電車覺得扭曲現(xiàn)象。 3 小車運行機構設計 3.1 設計小車的基本原則和要求 本設計是基于十噸位橋式起重機總體設計的基礎上進行的小車運行機構設計，其中有些數(shù)據(jù)得自做總體部分的同學，已知的數(shù)據(jù)如下： 額定起重量 起升高度 跨度 小車運行速度 小車軌距 小車基距 小車最大輪壓 小車的最小輪壓 工作級別為。 設

41、計小車的基本原則和要求: 在設計橋式起重機小車時，必須力求滿足以下幾方面的要求： 1)整合起重機與廠房建筑物的配合，以及小車與橋架的配合要適當。小車與橋架購互相配合，主要在于：小車軌炬(車輪中心平面間的水平距離)和橋架上的小車軌炬應相同；其次在于：小車上的緩沖器與橋架上的擋鐵位置要配合好，小車上的撞尺尺和橋架上的行程限位開關要配合恰當。小車的平面布置愈緊湊，小車愈能跑到靠近橋架的兩端，起重機工作范圍也就愈大。小車的高度小，相應地可使起重機的高度減小，從而降低f廠房建筑物的高度。 2)小車上機構的布置及同一機構中各零部件間的配合要求適當。起升機構和小車運行機構在小車

42、平面上的布置要合理，二者之間的炬寓不應太小，否則維修不便，或造成小車架難以設計；但也不應太大，否則小車就不緊湊。 3)小車車輪的輪壓分布要求均勻。如能滿足這個要求，則可以獲得最小的車輪、軸及軸承箱的尺寸，并且使起重機橋架主梁上受到均勻的載荷。一般最大輪壓不吵過平均輪壓的20%。 4)小車架上的機構與小車架配合要適當。為使小車上的起升、運行機構與小車架配合得好，要求二者之間的配合尺寸相符；聯(lián)接零件選擇適當和安裝方便。在設計原則上，要以機構為主，盡量用小車架去配合機構；同時機構的布置也要盡量使鋼結構的設計制造方便。因為小車架是為了安置與支承起升機構和小車運行機構的，所以小車架要

43、按照起升和運行機構的要求設計，但在不影響機構工作的條件下，機構的布置也應配合小車架的設計，使其構造簡單、合理和便于制造。 5)盡量選用標準零部件，以提高設計與制造的工作效率，降低生產成本。 6)小車各部分的設計應考慮制造、安裝和維護檢修方便，盡可能保證各部件拆下修理時而不需移動鄰近的部件。 以上所述，機械與建筑物的配合、機構與小車架的配合、機構的布置以及制造安裝與 維修等方面的要求，不僅是設計小車的基本要求，也是設計其它機械的基本要求。至于輪 壓分布要求均勻，則是設計起重機小車的特殊要求，應予以充分注意。 3.2 小車運行機構傳動方案 對于具有四個車輪其中半

44、數(shù)為主動輪的小車運行機概其傳動方案可分為兩大區(qū)：即帶有開式齒輪傳動的和全部為閉式齒輪傳動的。 3.2.1帶有開式齒輪傳動的方案（圖3.1） 在這種方案的運行機構中，傳動的高速級封閉在箱殼內用油浴潤滑，而低速級選用的是開式齒輪。圖3.1a中開式大齒輪做成齒圈式，分別用螺栓固定在兩個主動車輪的輪輻上，并與車輪一起繞固定的車輪心軸旋轉。這種傳動方案，經(jīng)實際使用證明，雖然在繁重工作的條件下也能滿足要求，具有足夠的可靠性，但車輪的裝拆檢修不便。圖3.1b所示傳動方案中的大齒輪與車輪裝在一根轉軸上。這種方案的優(yōu)點是結構簡單，可以很方便地檢修車輪與軸承。缺點是大齒輪的支點距離較大，影響齒輪的正常

45、嚙合。 在上述兩傳動方案中，由于開式齒輪、輪齒的磨損嚴重，因此，一般用途的橋式起重 機小車運行機構，大多選用閉式齒輪傳動。 圖3.1具有開式齒輪傳動的小車運行機構 1-電動機 2-制動器 3-聯(lián)軸器 4-減速器 5-開式齒輪 6-車輪 3.2.2全部為閉式齒輪的傳動方案 全部為閉式齒輪傳動方案如圖3.2和圖3.3所示。這種方案的運行機構由電動機1、制動器2、ZSC型立式減速器3、車輪4、半齒聯(lián)軸器5、浮動軸6和全齒聯(lián)軸器7等組成。在這些方案中，由于齒輪的維護保養(yǎng)條件好，齒輪傳動構成獨立的減速器部件，因此機構的裝拆分組性較好。 圖3.1a和b為減

46、速器裝在小車旁邊的型式。這種方案，安裝和維護減速器的工人可在 橋架走臺上工作，較為安全便利；但缺點是減速器與靠近的一個車輪之間的把矩較大一— 等于全部輸出扭矩，所需軸徑也較大。在方案a中，處在減速器與車輪驅動軸之間的聯(lián)軸器8，由于間隔很小，難于選擇合適和可靠的結構(例如過去曾選用的十字溝槽聯(lián)軸器，容易從構榴過渡處出現(xiàn)裂紋而損壞)。 在方案b中，車輪傳動軸為一根通軸，沒有聯(lián)軸器5。兩個車輪懸臂支承在軸承的外側。因此結構簡化，重量也相應的減輕。同時，由于空出了軸承7的位置，減速器出軸與 車輪軸之間的間隔增大，可以選用較長的齒輪聯(lián)軸器，從而也就增加了機構工作的可靠性。但應指出，在這種

47、方案中，要求在小車架安裝軸承處進行加工，以保證車輪軸線有足夠的平行和準確，因此要求具有較高的制造工藝水平。 圖3.2a和b為減速器在兩車輪中間的型式。在這種方案中，傳動軸所受的扭矩較小——每邊軸的扭矩是減速器出軸扭矩的一半。減速器出軸與車輪軸之間可選用半齒聯(lián)軸器 5和浮動軸6聯(lián)接(二根浮動軸可以等長，也可以不等長)，或用一個全齒聯(lián)軸器7和—根浮動軸6聯(lián)接。由于安裝的偏差允許稍大一些，因而安裝方便。這種方案的缺點是由于機構中的車輪軸承(4個)和聯(lián)軸器(圖a為4個，圖b為3個)較多，因而使運行機構顯得比較復雜和笨重，制造成本比較高。一般，起重量10噸以上的橋式起重機小車都選用這種方案。

48、 圖3.3中a、b兩種方案的不同點，主要在于電動機與減速器入軸的聯(lián)接方式不同：a方案是直接聯(lián)接，b方案中間加了一浮動軸。它們的特點已在起升機構的傳動方案中介紹了，這里不再重復。選擇時，如小車軌距稍寬，應盡量利用方案b，因其對加工、安裝不準確和小車架變形的補償作用較大，有利于機構的運轉。 在小車運行機構中，考慮到制動時高速浮動軸能起一部分緩沖的作用，因此，制動器的位置多裝在員電動機出軸端的半聯(lián)軸器上(圖3.3b)，也可以將制動輪單獨裝在減速器另 一個出軸端上。在圖3.3a中帶制動輪聯(lián)軸器應該選用全齒式帶制動輪的聯(lián)軸器，或帶制動 輪的彈性注銷或尼龍拴銷聯(lián)軸器。 圖3.2 減速器

49、裝在小車旁側的運行機構 1-電動機 2-制動器 3-立式減速器 4-車輪 5-半齒輪聯(lián)軸器 6-浮動 軸 7-全齒輪聯(lián)軸器 8-十字溝槽聯(lián)軸器 圖3.3 減速器裝在小車中間的運行機構 1-電動機 2-制動器 3-立式減速器 4-車輪 5-半齒輪聯(lián)軸器 6-浮動軸 7-全齒輪聯(lián)軸器 經(jīng)過比較，最終選擇下圖的傳動方案： 1-電動機 2-制動器 3-減速器 4-車輪 5-聯(lián)軸器 6-浮動軸 7-聯(lián)軸器 3.3 選擇車輪與軌道并驗算其強度 車輪的最大輪壓，小車自重為。假定輪壓均布：

50、 （3-1） 載荷率 （3-2） 由[2]表19-6選擇車輪：當運行速度，，工作類型為中級時，車輪直徑，軌道為的許用輪壓為，故可用。 3.3.1 疲勞計算 疲勞計算時的等效載荷： （3-3） 式中 ————等效系數(shù)，由表3-1查得： 表3-1 等效系數(shù)值 系數(shù) 機構名稱 零件名稱及位置 工作類型 所有機構 電動機至驅動器區(qū)段 輕級 中級 重級 特重級 起升、非平衡變

51、幅機構 制動器以后區(qū)段 2.0 2.0 2.0 2.0 運行、旋轉、平衡變幅機構 1.0 1.1 1.2 1.3 1.2 1.4 1.5 1.6 支承零件 運行裝置、支承旋轉模型 0.5 0.6 0,75 0.85 金屬結構 焊接板結構和鉚接結構 — 0.75 0.85 0.9 焊接桁架結構 — 0.7 0.8 0.85 車輪的計算輪壓： (3-4) 式中 ； —小車車輪等效輪壓； —沖擊系數(shù)，由表3-2，第

52、一種載荷，當運行速度時，； 表3-2 沖擊系數(shù)值 運行速度m/s <1.0 1.0~1.5 1.6~3.0 >3.0 k 1.0 1.1 1.2 1.3 注：1.對于無接縫軌道，或裝設彈簧減速裝置的運行機構，則可將表中所列k值的小數(shù)部分減少一半； 2.對第II類載荷計算時；第I類載荷計算時。 —載荷變化系數(shù)，查[1]表5-3，當時，。 根據(jù)點接觸情況計算疲勞應力： (3-5) 式中 —軌頂弧形半徑，由文獻[7]表2-31查得。 對于車輪材料ZG55II，由[1]表5-4查得接觸許

53、用應力，因此，，疲勞計算通過。 3.3.2 強度校合 最大計算輪壓： (3-6) 式中 ——沖擊系數(shù)，由表3-2第II類載荷當運行速度時，。 點接觸時進行強度校核的接觸應力： 車輪材料用ZG55II，由[1]表5-4查得：，，強度校核通過。 3.4 運行阻力的計算 摩擦總阻力矩： (3-7) 由[2]表19-4知車輪的軸承型號為7518，軸承內徑和外徑的平均值；由

54、文獻[1]表7-1~7-3查得：滾動摩擦系數(shù)，軸承摩擦系數(shù)，附加阻力系數(shù)，代入式得 滿載時運行阻力矩： (3-8) 運行摩擦阻力： (3-9) 當空載時： (3-10) 運行摩擦阻力： (3-11) 3.5 電動機的選用 3.5.1 電動機選用 電動機靜功率： (3-12) 式中 —滿載時靜功率; —機構傳動效率； —驅動電動機臺數(shù)。 初選電動機功率：

55、 (3-13) 式中 —電動機功率增大系數(shù)，由參考文獻[1]中表7-6查得：。 查[2]表中33-6，選用電動機-6。，，，電機重量。 3.5.2 驗算電動機發(fā)熱條件 等效功率： (3-14) 式中 G由文獻[2]表7-11查得小車運行機構其可取0.8； 由此可知，故初選電動機發(fā)熱條件通過。 3.6 減速器的計算與設計 3.6.1 減速器設計 a、速比 車輪的踏面直徑 減速器速比 b、選用減速器功率 減速器數(shù)量 等效系數(shù) 減速器傳動

56、比的分配： 由于減速器選用的是三級斜齒圓柱立式減速器，所以傳動比的分配為：。令， 計算得到：，， 表3-3 總傳動比及其分配 總傳動比 高速級齒輪傳動傳動比 中速級齒輪傳動傳動比 低速級齒輪傳動傳動比 100 6.042 4.648 3.575 3.6.2 減速器各軸的傳遞功率、轉速、轉矩 轉動慣量 （1）各軸的輸入功率 （2）各軸的轉速 （3）各軸的輸入扭矩 3.6.3 高速級齒輪的計算 ，，， 材料：大小齒輪選用的材料為，并經(jīng)過調質和表面淬火，硬度為 閉式傳動，精度7級，初選材料螺旋角使用

57、期6年，每年工作300天，每天8小時。 1、選用小齒輪齒數(shù)，得，取。 2、由公式 ①試選載荷系數(shù)。 ②小齒輪傳遞扭矩。 ③由表10.7[5]取齒寬系數(shù)。 ④由表10.6[5]查得，材料的彈性影響系數(shù)。 ⑤由圖10.30[5]選取區(qū)域系數(shù)。 ⑥由圖10.26[5]查得 ⑦由圖10.21e[5]查得，大小齒輪。 ⑧應力循環(huán)系數(shù) ⑨由圖10.19[5]查得接觸疲勞壽命系數(shù) ⑩計算疲勞許用應力 取失效率為1%，安全系數(shù)S=1。 許用接觸應力 ，取 （2）計算 ① = ②計算圓周速度 ③計算齒寬及模數(shù)

58、 ④計算載荷系數(shù) 查表10.2[5]得 根據(jù)，7級精度，由圖10.8[5]查得動載系數(shù) 由表10.4[5]查得，6級精度 考慮齒輪為7級精度，取 由圖10.13[5]查得 假設 ，由表10.3[5]查得 ⑤計算縱向重合度 ⑥= ⑦計算模數(shù) (3)按齒輪彎曲強度計算 ①計算載荷系數(shù) ②根據(jù)縱向重合度，從圖10.28[5]查得螺旋角影響系數(shù) ③計算當量齒數(shù) ④查取齒形系數(shù)由表10.5[5]查得 查取應力校正系數(shù)由表10.5[5]查得 ⑤計算彎曲疲勞許用應力 由圖10.20d[5]查得 由圖10.18[5]查得彎曲疲勞

59、壽命系數(shù) ⑥取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 ⑦計算大小齒輪的 ，并加以比較。 小齒輪的數(shù)值大 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)與由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)相差不大，取標準值，取分度圓直徑 。 取 取 （4）幾何尺寸計算 ①計算中心距 取 ②按圓整后中心距修正螺旋角 角改變不多，故參數(shù)不必修正。 ③計算大小齒輪的分度圓直徑 ④計算齒寬 圓整后 驗算 所以，滿足齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度。 3.6.4 中速級齒輪的計算 ，，， 材料：大小齒輪選用的材料為，并經(jīng)過調質

60、和表面淬火，硬度為 閉式傳動，精度7級，初選材料螺旋角使用期6年，每年工作300天，每天8小時。 1、選用小齒輪齒數(shù)，得，取 2、由公式 ①試選載荷系數(shù)。 ②小齒輪傳遞扭矩。 ③由表10.7[5]取齒寬系數(shù)。 ④由表10.6[5]查得，材料的彈性影響系數(shù)。 ⑤由圖10.30[5]選取區(qū)域系數(shù)。 ⑥由圖10.26[5]查得 ⑦由圖10.21e[5]查得，大小齒輪 ⑧應用循環(huán)系數(shù) ⑨由圖10.19[5]查得接觸疲勞壽命系數(shù) ⑩計算疲勞許用應力 取失效率為1%，安全系數(shù)S=1 許用接觸應力 ，取 （2）計算 ① ②

61、計算圓周速度 ③計算齒寬及模數(shù) ④計算載荷系數(shù) 查表10.2[5]得 根據(jù)，7級精度，由圖10.8[5]查得動載系數(shù) 由表10.4[5]查得，6級精度 考慮齒輪為7級精度，取 由圖10.13[5]查得 假設 ，由表10.3[5]查得 ⑤計算縱向重合度 ⑥ ⑦計算模數(shù) (3)按齒輪彎曲強度計算 ①計算載荷系數(shù) ②根據(jù)縱向重合度，從圖10.28[5]查得螺旋角影響系數(shù) ③計算當量齒數(shù) ④查取齒形系數(shù)由表10.5[5]查得 查取應力校正系數(shù)由表10.5[5]查得 ⑤計算彎曲疲勞許用應力 由圖10.2

62、0e[5]查得 由圖10.18[5]查得彎曲疲勞壽命系數(shù) ⑥取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 ⑦計算大小齒輪的 ，并加以比較。 小齒輪的數(shù)值大 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)與由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)相差不大，取標準值，取分度圓直徑 。 取 取 （4）幾何尺寸計算 ①計算中心距 取 ②按圓整后中心距修正螺旋角 角改變不多，故參數(shù)不必修正。 ③計算大小齒輪的分度圓直徑 ④計算齒寬 圓整后 驗算 所以，滿足齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度。 3.6.5 低速級齒輪的計算

63、，，， 材料：大小齒輪選用的材料為，并經(jīng)過調質和表面淬火，硬度為閉式傳動，精度7級，初選材料螺旋角使用期6年，每年工作300天，每天8小時。 1、選用小齒輪齒數(shù)，得，取 2、由公式 ①試選載荷系數(shù) ②小齒輪傳遞扭矩 ③由表10.7[5]取齒寬系數(shù) ④由表10.6[5]查得，材料的彈性影響系數(shù) ⑤由圖10.30[5]選取區(qū)域系數(shù) ⑥由圖10.26[5]查得 ⑦由圖10.21e[5]查得，大小齒輪 ⑧應力循環(huán)系數(shù) ⑨由圖10.19[5]查得接觸疲勞壽命系數(shù) ⑩計算疲勞許用應力 取失效率為1%，安全系數(shù)S=1 許用

64、接觸應力 ，取 (2)計算 ① ②計算圓周速度 ③計算齒寬及模數(shù) ④計算載荷系數(shù) 查表10.2[5]得 根據(jù)，7級精度，由圖10.8[5]查得動載系數(shù) 由表10.4[5]查得，6級精度 考慮齒輪為7級精度，取 由圖10.13[5]查得 假設 ，由表10.3[5]查得 ⑤計算縱向重合度 ⑥ ⑦計算模數(shù) (3)按齒輪彎曲強度計算 ①計算載荷系數(shù) ②根據(jù)縱向重合度，從圖10.28[5]查得螺旋角影響系數(shù) ③計算當量齒數(shù) ④查取齒形系數(shù)由表10.5[5]查得 查取應力校正系數(shù)由表10.5[5]查得

65、 ⑤計算彎曲疲勞許用應力 由圖10.20e[5]查得 由圖10.18[5]查得彎曲疲勞壽命系數(shù) ⑥取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 ⑦計算大小齒輪的 ，并加以比較。 小齒輪的數(shù)值大 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)與由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)相差不大，取標準值，取分度圓直徑 。 取 取 (4)幾何尺寸計算 ①計算中心距 取 ②按圓整后中心距修正螺旋角 角改變不多，故參數(shù)不必修正。 ③計算大小齒輪的分度圓直徑 ④計算齒寬 圓整后 驗算 所以，滿足齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度

66、。 3.6.6 齒輪的結構形式 小齒輪 齒輪軸—直徑較小的鋼質齒輪，當齒根圓直徑與軸徑接近時，可以將齒輪和軸做成一體，成為齒輪軸。 大齒輪 腹板式—頂圓直徑的齒輪可以是鍛造的或鑄造的，通常選用腹板式結構。 3.6.7 減速器箱體及其附件 減速器箱體多選用剖分式結構。剖分式箱體由箱座與箱蓋兩部分組成，用螺栓聯(lián)接起來構成一個整體。剖分面與減速器內傳動件軸心線平面重合，有利于軸系部件的安裝和拆卸。剖分結合面必須有一定的寬度，并且要求仔細加工。為了保證箱體的剛度，在軸承座處設有加強肋。箱體底座要有一定的寬度和厚度，以保證安裝穩(wěn)定性與剛度。 減速器箱體一半多用HT150、HT200制造。鑄鐵具有良好的鑄造性能和切削加工性能，成本低。 3.6.8減速器附件設計 （1）窺視孔和視孔蓋 窺視孔應設在箱蓋頂部能夠看到齒輪嚙合區(qū)的位置，其大小以手能伸入箱體進行檢查操作為宜。窺視孔處應設計凸臺以便于加工。視孔蓋可用螺釘緊固在凸臺上，并應考慮密封。 （2）油面指示器 油面指示器應設置在便于觀察且油面較穩(wěn)定的部位，如低速軸部位。油標尺的結構簡單，在減速器中較常選用。油標尺上有表示最高及