毕业设计（论文）-80t门式起重机的设计（全套图纸）(21页).doc

-毕业设计（论文）-80t门式起重机的设计（全套图纸）-第 15 页目 录摘要IAbstractII第一章绪论1 1.1课题的来源与研究的目的与意义2 1.2门式起重机的方案分析3 1.2.1 结构分析4 1.2.2 机械结构总体方案与布局5 1.3液压系统简介6 1.4液压系统的基本组成8 1.5液压传动优缺点9第二章机械结构的设计.10 2.1 起升机构的设计11 2.1.1 圆柱齿轮减速器的选型计算13 2.1.2 卷筒选型计算13 2.1.3 浮动轴的设计计算14 2.1.4 联轴器的选型计算15 2.1.5 钢丝绳的选型计算15 2.1.6 制动器的选型计算16 2.2 行走小车的机构的设计16 2.2.1小车行走电机的选型计算17 2.2.2传动齿轮的设计计算18 2.3 锁紧机构的选型计算18第三章 液压系统的设计19 3.1 制定液压回路方案20 3.1.1油源形式及压力控制20 3.1.2调速回路21 3.2 拟定液压系统图21 3.2.1选择液压基本回路22 3.2.2 选择液压元件23第四章 各部分强度的校核.24 4.1浮动轴强度的校核24 4.2齿轮强度的校核25结论26致谢27参考文献28摘 要随着经济建设的快速发展，中国的基础设施逐渐扩大，道路，机场，港口，水利水电，市政建设等基础设施建设规模也越来越大，门式起重机市场的需求也增加了,本课题是基于对8T门式起重机的设计，通过设计出它的各个组成部件，例如大梁，地梁、竖梁以及小车、主副提升机构来达到本次毕业设计的目的。 全套图纸，加153893706普通门式起重机一般由小车、起升机构、小车运行机构大梁、竖梁、横梁等组成。起升机构包括液压马达、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。液压马达通过减速器带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：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、小型门式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通门式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。起重机运行机构一般只用四个主动和从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办法来降低轮压。当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上。桥架的金属结构由主梁和端梁组成，分为单主梁桥架和双梁桥架两类。单主梁桥架由单根主梁和位于跨度两边的端梁组成，双梁桥架由两根主梁和端梁组成。主梁与端梁刚性连接，端梁两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行。主梁上焊有轨道，供起重小车运行。桥架主梁的结构类型较多比较典型的有箱形结构、四桁架结构和空腹桁架结构。关键词：门式起重机；起升机构；主梁；结构AbstractPneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.This article is mainly of the pneumatic manipulator the overall design, and pneumatic design. This mechanism of manipulator includes cylinders and claws and connectors parts, it can move according to the due track on the movement of grabbing, carrying and unloading. The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength, speed and changed the direction of movement in the prescribed procedure work.It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic .The principle, technical pare-maters, transmiting system and main parts structure of mincing ma-chine were introduced. The productingcapacity was analysed.Keywords Mincing machine Holds plate Cutting blade Transfer auger.Key word: pneumatic manipulator；cylinder；pneumatic loop；Four degrees of freedom.第一章 绪论1.1 课题的来源与研究的目的和意义 起重机主要用于起重，运输，装卸和安装材料。它可以完成人力搬运不可能完成的动作，减轻人的体力劳动，提高生产效率，在许多地区，工厂，矿山，港口，铁路站施工现场，仓库，水电站等部门得到了广泛的应用，随着生产规模的日益扩大，特别是现代，专业生产的需要，各种专用起重机已经产生，在许多重要部门，不仅辅助机械生产过程，而且能够实现许多人力不可能完成的作业。 起重机的工作周期短，属于物料搬运机械的一种，一般包括进料，运输，装卸和回到原位的过程，在高层建筑，冶金，化工，电厂建设和其他大型项目，需要提升很重很大的物体，其中许多物体的重量高达上百吨重。因此，我们必须选择一些大型起重机吊装工作设备。大型起重机通常是用龙门起重机，门式起重机，塔式起重机，履带式起重机，轮式起重机和门式起重机装置。 道路，桥梁，水利电力建设用起重机，使用的范围是非常广泛，不管什么类型的加载设备，起重设备，电厂设备安装，混凝土浇筑，模板的运输，施工垃圾和其他建筑材料都需要使用起重机械，特别是水电工程建设，不仅工程规模浩大，其特殊的地理条件，季节性强的施工，工程本身又很复杂，和起重搬运设备，大量各种建筑材料。除了以上介绍的起重机等大型设备外，还应用于水利水电工程，如电缆起重机，浮式起重机，各类起重机在车间在工厂和建筑安装，为机组，闸门检修，吊装垃圾，这些大型龙门起重机，固定卷扬起重机和门座起重机等。这些专用起重机一般属于大吨位起重机，与龙门式，固定起重机工程起重机共同发挥着重要的作用，在未来的国家建设中，起重机也将发挥更大的作用。1.2 门式起重机的方案分析 门式起重机主要用在需要在户外吊运货物的场合，特别是码头、煤矿作业的地方经常用到，例如钢材、集装箱的调运等等场合，都需要用到门式起重机，结合具体的工况，一般的门式起重机都是用在需要调运零部件很重的场合，所以在这里，我们设计的这款起重机型号为80T门式起重机，该门式起重机主要由主梁和竖梁、行走小车、起升机构等部件构成。门式起重机的大梁上面分别安装有轨道，行走小车安装在门式起重机的大梁上面的轨道上面，由于小车上面安装有主副提升机构，当小车在上面往复横向行走的时候，绞车实现吊钩的升降，这样就全方位地实现了工件的调运，方便快捷。1.2.1 结构分析 本次设计的门式起重机主要用于建筑工地上大且重工件的调运，门式起重机主要由：主梁，竖梁，小车，吊钩以及导轨等等零部件组成，其中门式起重机的小车沿着横向安装的轨道作横向往复运动，而安装在主梁上面的小车则沿着横向安装在主梁上面的轨道作横向往复运动，吊钩则实现工件的垂直升降，其工作区域为一矩形，运动示意图如下：1.2.2 机械结构总体方案与布局 门式起重机主要由：横梁、竖梁、支腿、小车、主副提升机构，滚筒、吊钩以及导轨等等零部件组成，其方案布局图如下图所示：1.3液压系统简介 液压系统是一种以油液作为工作介质，利用油液的压力能并通过控制阀门等附件操纵液压执行机构工作的整套装置，包括动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。原动机的输出特性往往不能和执行机构的要求（力，速度，位移）理想匹配。因此，就需要某种传动装置，将原动机的输出量进行适当变换，使其满足工作机构的要求。液压系统就是用液压原理来实现这种变换功能的装置。1.4液压系统的基本组成 液压系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀)、辅助元件和工作介质等五部分组成。 1、动力元件（油泵） 它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能；是液压传动中的动力部分。 2、 执行元件（油缸、液压马达） 它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。 3、 控制元件 包括压力阀、流量阀和方向阀等。它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。 4、辅助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件及油箱等，它们同样十分重要。 5、 工作介质 工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵液动机实现能量转换。1.5液压传动优缺点优点：1体积小、重量轻，单位重量输出的功率大（一般可达32MPa,个别场合更高）。2可在大范围内实现无级调速。3操纵简单，便于实现自动化。特别是和电气控制联合使用时，易于实现复杂的自动工作循环。4惯性小、响应速度快，起动、制动和换向迅速。(液压马达起动只需0.1s)5易于实现过载保护，安全性好；采用矿物油作为工作介质，自润滑性好。6液压元件易于实现系列化 标准化和通用化。 缺点：1由于液压传动系统中存在的泄漏和油液的压缩性，影响了传动的准确性，不易实现定比 传动。2不适应在温度变化范围较大的场合工作。3由于受液体流动阻力和泄漏的影响，液压传动的效率还不是很高，不易远距离传动。4液压传动出现故障不易查找。第二章 机械结构的设计2.1 起升机构的设计2.1.1 圆柱齿轮减速器的选型计算根据以上计算可知，卷筒的转速为37.68mm/min,则根据公式有：减速器的总传动比为：=588/37.68=15.6，根据相关表格可知，我们选择ZQ-1000型的圆柱齿轮减速器，其需用功力N=432KW，传动比i=15.6，自重g=3200KG,输出最大扭矩T=118000N。2.1.2 卷筒选型计算 根据工况可知，系统的工作级别为M2级，由一下表格可得，卷筒钢丝绳直径比系数为e=14。则卷筒直径由一下公式可得：其中，卷筒尺寸图如下：2.1.3 浮动轴的设计计算（1）初步确定轴的直径根据工作条件，取mm（2）浮动轴受力分析N （3.33） N （3.34） N 传动轴的受力简图（3）绘制浮动轴的受力简图，如图所示，求支座反力垂直面支反力：由，得：由，得： N （3.37）水平面支反力：由，得： （3.38） N由，得： N （3.39） （4）作弯矩图：垂直面弯矩图：C点 N·mm （3.40）水平面弯矩图：C点 N·mm （3.41）合成弯矩图：C点N·mm （3.42） （5）作转矩T图： N·mm2.1.4 联轴器的选型计算 根据公式 mm 输入轴的最小直径为安装联轴器的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，查机械设计（第八版）表14-1，由于转矩变化很小，故取，则=1.3X49.24=64012N.Mm查机械设计课程设计表14-4，选Lx3型弹性柱销联轴器其工称转矩为1250N.m，而电动机轴的直径为20mm所以联轴器的孔径不能太小。取=60mm，半联轴器长度L=80mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度为60mm。轴向滚动丝杠副丝杠轴，选HL1型弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250000，半联轴器的孔径60mm，半联轴器长度82mm。2.1.5 钢丝绳的选型计算钢丝绳在工程起重机上使用的非常普遍，一般由许多高强度钢丝编绕而成。它首先由单根钢丝绕在一起形成股，然后将其中一些股绕成绳芯，再由其它股组成的外股围绕绳芯绕成钢丝绳。有些进口钢丝绳内部还包含一个塑料插芯，通常以塑料涂层的形式经过特殊处理覆盖在绳芯上，重要的钢丝绳则在绳内部充填适当的润滑剂以减少摩擦。根据以上工况，计算可得：钢丝绳所承受的最大拉力为：，根据起升机构级别，查下表可得安全系数K=5，其中整绳破断拉力，查表选取钢丝绳型号6W(19)-18-155-光-右交（GB1102-74),钢丝绳直径D=20mm。2.1.6 制动器的选型计算 根据系统工况，计算静制动力矩：，故选用YWZ-600/200制动器。2.2 行走小车的机构的设计2.2.1 小车行走电机的选型计算 已知行走小车上各零部件的总重量，我们取800Kg，小车轮与导轨之间的摩擦系数取，则根据公式有： 根据负载公式:N=2.3(KW)G小车的总重轮子与导轨之间的摩擦系数，取0.5 所以根据N2.3kw，n1500r/min，查B1表10-4-1选用Y100M-4，再查表10-4-2得Y100M-4电机。2.2.2 传动齿轮的设计计算本次设计的齿轮传动是由两个直齿圆柱齿轮来完成的。即小齿轮和大齿轮。小齿轮安装在电机输出轴上，大齿轮安装在中间轴。通过这两个齿轮，将运动传递到小车的运动上面。1）齿轮模数的确定参考同类产品：选取小齿轮材料为45#钢，齿面淬火，淬火硬度为HBS220-280；大齿轮材料同样用45#钢，调质处理HBS220-280。初选z=40, 则z2=i40=240=80, 为减小传动的尺寸，小齿轮和大齿轮均为硬齿面； 模数大小需由弯曲疲劳强度确定。由于第二对齿轮传动承载较大，就按第二对齿轮传动初步计算。按弯曲强度，m 1P201式（10-5） 式中，取载荷系数K=1.325，z=23，转矩T=6338 Nw齿宽系数=0.51小齿轮、大齿轮许用弯曲应力：=637MP，=396MP齿形系数：Y=2.69 ， Y=2.21应力修正系数：Y=1.58 ， Y=1.77以上数据均查自1P200 就按二者中的大值计算，将诸值代入式，得M=4.5mm圆整，取m=5mm。2.3锁紧机构的选型计算小车的锁紧机构在双梁过轨门式起重机的工作过程中的起到了至关重要的保证人身安全的作用，本次设计的锁紧机构为为电机带动齿轮传动，从而来带动主挡车板摆动，当主挡车板摆动到一定的程度的时候就好副挡车板啮合了，这样就限制了小车的继续移动，当中控系统发出信号给锁紧机构的电机了，电机开始反转，这样，主挡车板就和副挡车板脱离，这样小车就可以移动了。第三章 液压系统的设计3.1选择液压基本回路 选择调速回路。该系统的流量、压力较小，可选用定量泵和溢流阀组成的供油源，液压系统功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，铣床加工有顺锉和逆锉之分，可采用进流口节流的调速形式，具有承受负切削的能力，如图（a） (a) 选择快速运动回路和换向回路。系统采用节流调速回路后，不管采用什么油源形式都必须有单独的油路直接通向液压缸两腔，以实现快速运动。在本系统中，单杆液压缸要作差动连接，为保证换向平稳，采用电液换向阀式换接回路。选择速度换接回路。避免液压冲击，宜选用行程阀来控制速度换接，如图（c）3.2选择液压元件1 确定液压泵的容量及电机功率 1）液压泵油路压力损失P=0.5MPa，回油路泄露系数取1.1，则液压泵的最高工作压力为：pB=p1+p=(2.54+0.5) MPa=3.04 MPa。总流量：QB=KQmax=(1.1x5.01) L/min=5.511 L/min。 根据上述计算数据查泵的产品目录,选用YB-A9B定量式叶片泵,输出流量6.9L/min。 ）确定驱动电动机功率。 由工况图表明，最大功率出现在快退阶段，液压泵总效率0.75,则电动机功率为：P= kW=0.283 kW; 根据此数据按JB/T96161999，查阅电动机产品样本选取Y90S型三相异步电动机，其额定功率P=0.75Kw,额定转速n=1000r/min。2 控制阀的选择 根据阀类及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量，可选出这些液压元件的型号及规格，如下表：序号元件名称额定流量L/min额定压力MPa型号规格1滤油器166.18XU10x2002定量式叶片泵6.97YB-A9B3单向阀6316AF3-Ea10B4三位五通电液阀801835DYF3Y-E10B5行程阀6316AXQF-E10B6调速阀0.0750167单向阀63169单向阀6316AF3-Ea10B10背压阀636.3YF3-10B11顺序阀2037X2F-L10F12溢流阀636.3YF3-10B13单向阀6316AF3-Ea10B3 定油管直径 各元件间连接管道的规格按原件接口尺寸决定，液压缸则按输入、排出的最大流量计算。由于液压泵具体选定之后液压缸在各个阶段的进、出流量已与原定数值不同，所以要重新计算，如下表所示。油液在压油管中的流速取3m/min，d2=2×mm=9.3mm油液在吸油管中的流速取1m/min,d2=2×mm=11.3mm两个油管都按GB/T2351-2005选用外径15mm、内径12mm的无缝钢管。流量、速度快进工进快退输入流量L/minq1=(A1qp)/(A1-A2)=(19.63x6)/(19.63-10.01)=12.24q1=0.5q1=qp=6排出流量L/minq2=(A2q1)/A1=(10.01x12.24)/19.63=6.24q2=(A2q1)/A1=(0.5x10.01)/19.63=0.25q2=(A1q1)/A2=(19.63x6)/10.01=11.764定油箱容积取为7时，求得其容积为：V=qp=7×6 L=42 L 按JB/T7938-1999规定，取标准值V=100L。第四章 各部分强度的校核4.1浮动轴强度的校核按弯扭合成应力校核轴的强度校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。由文献1，15-5可知，取，轴的计算应力 MPa （3.43）选定轴的材料为45钢，调质处理，由文献1表可知，MPa。因此，故安全。（7）精确校核轴的疲劳强度判断危险截面从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面IV和V引起的应力集中最严重，而V受的弯矩较大；从受载的情况来看，截面C的应力最大，但应力集中不大，故C面不用校核。只需校核截面V。截面V左侧抗弯截面系数 mm （3.44）抗扭截面系数 mm （3.45）截面V左侧的弯矩M为 Mpa （3.46）截面V上的扭矩T为 MPa 截面上的弯曲应 Mpa （3.47） 截面上的扭转切应力MPa （3.48）轴的材料为45钢，调质处理。由文献1表可知，MPa，MPa，MPa。由文献1 附表可知，用插入法求出轴按精车加工，由文献1 附图可知，表面质量系数为：轴未经表面强化处理，固得综合系数为 （3.49）由文献1 §，§可知，碳钢的特性系数 取 取所以轴在截面V左侧的安全系数为 （3.50） （3.51） （3.52）故该轴在截面V左侧的强度是足够的。截面V右侧抗弯截面系数 mm抗扭截面系数 mm截面V左侧的弯矩M为 MPa截面V上的扭矩T为 MPa 截面上的弯曲应力 MPa截面上的扭转切应力 MPa截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按文献1附表查取。因，又由文献1附图可得轴的材料的敏感系数为故有效应力集中系数按文献1，附为 （3.53）由文献1附图可得轴的截面形状系数为由文献1附图可得轴的材料的敏感扭转剪切尺寸系数为综合系数为所以轴在截面V左侧的安全系数为故该轴在截面V左侧的强度是足够的。4.2齿轮强度的校核齿形系数Y Y=2.85，Y=2.69，Y=2.21应力修正系数Y Y=1.54，Y=1.575，Y=1.775弯曲疲劳极限 600，650，450弯曲安全系数S S=1.0应力循环次数N 小齿轮为主动轮。每转一周，小齿轮同一侧啮合一次，弯曲应力按脉动循环变化；中间同一侧齿面口啮合一次，弯曲应力按对称循环变化。 N=60rnt=60×1×16.98×3840=3.9×10 N=N/i=3.9×10/1.2=3.26×10 N=N/i=3.26×10/3.6=0.9×10弯曲寿命系数KFNKFN1 =0.9，KFN2 =1.0，KFN3 =1.15许用弯曲应力 =540=650=518验算：经计算知：大小齿轮均满足弯曲强度要求，且具有高的可靠性。第五章 设计总结 在最近的一段时间的毕业设计，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，在各种软件的使用找到的资料或图纸设计，会遇到不清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指导，确保设计进度，本文所设计的是80T门式起重机的设计，通过初期的定题，查资料和开始正式做毕设，让我系统地了解到了所学知识的重要性，从而让我更加深刻地体会到做一门学问不易，需要不断钻研，不断进取才可要做的好，总之，本设计完成了老师和同学的帮助下，在大学研究的最感谢帮助过我的老师和同学，是大家的帮助才使我的论文得以通过。 通过此次设计，又一次提升了运用软件的水平，并吸收了不少经验，总结为一下几点。 有零件图纸作图与空想设计作图不同，零件尺寸已经给出，作图时先不考虑尺寸是否真的合适，根据尺寸作出零件的二维图，但到装配时必须要考虑尺寸是否合适，由于AutoCAD图纸效果不好，导致尺寸会有出错，甚至有出现欠定义尺寸，所以，此时必须通过配合后在衡量尺寸，再进行修改，直到满足配合要求。 工具集的确方便了作图，通过选择零件类型，输入数据，就能生成出标准零件，但有时需要用到的零件在工具集上也未必能找到，所以此时要随机应变，运用其他零件代替并通过修改或添加零件使其满足要求。作二维图时要灵活变通，解决问题的方法总比问题多，当一种方法不能正常作图时，试试另一种方法，这不但能完成零件制作，同时也可以培养出更好的作图思路，和打破规矩的新想法。