資源目錄里展示的全都有，所見(jiàn)即所得。下載后全都有,請(qǐng)放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問(wèn)可加】 東 南 大 學(xué) 畢 業(yè) （設(shè) 計(jì)）論 文 使 用 授 權(quán) 聲 明 東南大學(xué)有權(quán)保留本人所送交畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文的復(fù)印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可以公布（包括刊登）論文的全部或部分內(nèi)容。論文的公布（包括刊登）授權(quán)東南大學(xué)教務(wù)處辦理。 論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 40噸級(jí)門(mén)式起重機(jī)大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘 要 隨著我國(guó)制造業(yè)和物流業(yè)的迅猛發(fā)展,門(mén)式起重機(jī)在港口、碼頭、貨場(chǎng)起著不可替代的作用。本論文所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)是門(mén)式起重機(jī)的大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)。大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要用于水平調(diào)整起重機(jī)的工作位置。本設(shè)計(jì)在前人基礎(chǔ)上，優(yōu)化門(mén)式起重機(jī)大車(chē)走行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 合理分配外形尺寸，目的在于設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活需要的結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)平穩(wěn)、整體運(yùn)行良好的大車(chē)走行機(jī)構(gòu)。首先根據(jù)用戶(hù)對(duì)設(shè)備提出的性能參數(shù)、外形尺寸、質(zhì)量、價(jià)格等方面的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。設(shè)計(jì)和計(jì)算方法是最基本的，參考了手冊(cè)及相關(guān)圖冊(cè)。然后根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算，以圖紙形式設(shè)計(jì)了大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)和大車(chē)支架。CAD技術(shù)的普及提供了加速設(shè)計(jì)進(jìn)度的有力工具，有限元分析軟件提供了檢驗(yàn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法。最終本論文完成了大車(chē)運(yùn)行傳動(dòng)設(shè)計(jì)、大車(chē)運(yùn)行支架設(shè)計(jì)。傳動(dòng)方式為電機(jī)—聯(lián)軸器-減速器高速軸-減速器低速軸-聯(lián)軸器-車(chē)輪。這種傳動(dòng)方案機(jī)構(gòu)緊湊，使用壽命長(zhǎng)。本設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)不同于以往分不同平面進(jìn)行計(jì)算的方法，而是采用了對(duì)力分類(lèi)的方法，使得計(jì)算更加簡(jiǎn)潔準(zhǔn)確。設(shè)計(jì)大車(chē)支架時(shí)，使用三維建模軟件進(jìn)行建模，并引入有限元分析軟件進(jìn)行受力變形分析，在分析基礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)計(jì)，并最終獲得二維工程圖，收到了良好的效果。 關(guān)鍵詞：門(mén)式起重機(jī)；大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)；大車(chē)架；傳動(dòng)方式 Design on Drive Mechanics of 40t Gantry Crane Abstract With the developing of our manufacturing and logistics rapidly, gantry cranes play an irreplaceable role at the port, docks and freight yard. The design is the drive mechanics of a gantry crane. The drive mechanics used to adjust the level of the crane working position. This design based on predecessors, optimizes the design of gantry crane travel agency structure, allocating size reasonable, so that to design to meet the needs drive mechanics of real life which is compact structure, smooth transmission, and running well. First of all, finish the design calculation according to the required of user on the device's performance, size, quality, price and other aspects. Design and calculation method is the most basic, refer to the manual and related album. And then, design traveling mechanism and cart support by the form of drawing, depending on the design calculation. The popularity of CAD technology provides a powerful tool to accelerated the design progress. Finite element analysis software offers testing and optimization method. Finally, this paper finish the design of traveling transmission and traveling bracket. Drive way is Motor- Coupling-Reducer-Coupling-Wheel. This transmission program is compact and has long service life. This design in the design calculation is different than the method they used to be. Instead, It use the method of classification of power, which makes the calculations are more concise and accurate. When designing the cart stand, It use a 3D modeling software to model, and a finite element analysis software for mechanical deformation analysis. Then improve the design based on the analysis, ultimately get two-dimensional drawings and good results. KEY WORDS: gantry crane；the drive mechanics；traveling bracket；drive way 目 錄 第一章 緒 論 1 1.1引言 1 1.2國(guó)內(nèi)外工程起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 1 1.3起重機(jī)械的分類(lèi) 2 1.4起重機(jī)的組成及其工作原理 3 1.4.1 工作機(jī)構(gòu) 3 1.4.2取物裝置 4 1.4.3金屬結(jié)構(gòu) 4 1.4.4動(dòng)力裝置 4 1.4.5控制系統(tǒng) 4 1.5起重機(jī)的設(shè)計(jì)方法及規(guī)范 5 1.5.1設(shè)計(jì)方法 5 1.5.2設(shè)計(jì)規(guī)范 5 1.6門(mén)式起重機(jī)簡(jiǎn)介 5 1.6.1門(mén)式起重機(jī)組成 5 1.6.2門(mén)式起重機(jī)大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu) 6 1.6.3門(mén)式起重機(jī)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題 6 第二章 方案設(shè)計(jì) 7 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)和已知參數(shù) 7 2.2傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 7 2.3傳動(dòng)過(guò)程中的零部件的選擇 7 2.3.1電動(dòng)機(jī)的選擇 7 2.3.2制動(dòng)器的選擇 8 2.3.3減速器的選擇 8 2.3.4車(chē)輪與軌道設(shè)計(jì) 9 第三章 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算 10 3.1大車(chē)輪壓計(jì)算 10 3.1.1均布載荷產(chǎn)生壓力計(jì)算 10 3.1.2集中載荷產(chǎn)生壓力計(jì)算 10 3.1.3大車(chē)輪壓的分配 11 3.1.4風(fēng)載荷產(chǎn)生的輪壓 13 3.1.5總輪壓的計(jì)算 14 3.2車(chē)輪的計(jì)算 15 3.2.1車(chē)輪的計(jì)算輪壓 15 3.2.2疲勞計(jì)算 16 3.2.3強(qiáng)度校核 17 3.3電動(dòng)機(jī)的選擇 17 3.3.1運(yùn)行阻力計(jì)算 17 3.3.2初選電動(dòng)機(jī) 18 3.3.3啟動(dòng)時(shí)間與平均加速度驗(yàn)算 19 3.3.4校核電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力 20 3.3.5電動(dòng)機(jī)發(fā)熱驗(yàn)算 20 3.4制動(dòng)器的選擇 21 3.5打滑驗(yàn)算 22 3.5.1起動(dòng)打滑驗(yàn)算 22 3.5.2制動(dòng)打滑驗(yàn)算 22 3.6減速器的選擇 23 3.6.1載荷的計(jì)算 23 3.6.2減速器計(jì)算輸入功率 23 3.6.3初選減速器 23 3.6.4強(qiáng)度驗(yàn)算 24 3.7聯(lián)軸器的選擇 24 3.7.1電動(dòng)機(jī)軸上聯(lián)軸器的選擇 24 3.7.2車(chē)輪軸上聯(lián)軸器的選擇 25 3.8安全附加裝置 25 3.8.1緩沖器 25 3.8.2防風(fēng)及錨定裝置 25 第四章 大車(chē)支架設(shè)計(jì)及改進(jìn) 27 4.1大車(chē)支架初步設(shè)計(jì) 27 4.2利用有限元方法分析變形 27 4.3優(yōu)化改進(jìn)后的變形 28 第五章 總結(jié) 29 致謝 30 參考文獻(xiàn) 31 附表 32 4 40t門(mén)式起重機(jī)大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 第一章 緒 論 1.1引言 起重機(jī)是一種非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備，通常是按訂單生產(chǎn)。首先根據(jù)用戶(hù)對(duì)設(shè)備提出的性能參數(shù)、外形尺寸、質(zhì)量、價(jià)格等方面的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后開(kāi)始生產(chǎn)。CAD技術(shù)的普及提供了加速設(shè)計(jì)進(jìn)度的有力工具，但設(shè)計(jì)和計(jì)算方法卻是最基本的。今年來(lái)，工程機(jī)械發(fā)展異常迅猛、持續(xù)火爆、，新理念、新工藝、新材料不斷給予工程機(jī)械新的活力，因而工程機(jī)械行業(yè)的工程技術(shù)人員隨之面臨著新的挑戰(zhàn)和考驗(yàn)。 隨著我國(guó)制造業(yè)和物流業(yè)的迅猛發(fā)展,門(mén)式起重機(jī)在港口、碼頭、貨場(chǎng)起著不可替代的作用。我國(guó)門(mén)式起重機(jī)行業(yè)已經(jīng)形成了一定的規(guī)模，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也越發(fā)激烈。但我國(guó)起重行業(yè)目前存在的突出問(wèn)題是整體技術(shù)含量偏低，性能、可靠性等指標(biāo)低于發(fā)達(dá)國(guó)家同類(lèi)產(chǎn)品的水平。 門(mén)式起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)像門(mén)形框架，承載主梁下安裝兩條支腳，可以直接在地面的軌道上行走，主梁兩端可以具有外伸懸臂梁。門(mén)式起重機(jī)具有場(chǎng)地利用率高、作業(yè)范圍大、適應(yīng)面廣、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要用于水平調(diào)整起重機(jī)的工作位置。穩(wěn)定可靠地大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)能提高起重機(jī)的工作效率。我們?cè)谇叭嘶A(chǔ)上，優(yōu)化門(mén)式起重機(jī)大車(chē)走行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 合理分配外形尺寸，目的在于設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活需要的結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)平穩(wěn)、整體運(yùn)行良好的大車(chē)走行機(jī)構(gòu)。運(yùn)行機(jī)構(gòu)分為有軌和無(wú)軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)兩種，本設(shè)計(jì)為有軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)。 為了鍛煉這方面的設(shè)計(jì)能力，我和其他三位同學(xué)將共同完成40噸級(jí)門(mén)式起重機(jī)的設(shè)計(jì)。本論文所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)是起重機(jī)的大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)。由于起重機(jī)時(shí)常處于超負(fù)荷的工作狀態(tài),這對(duì)整機(jī)的性能尤其大車(chē)的性能提出了更高的要求。 1.2國(guó)內(nèi)外工程起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 工程起重機(jī)作為一種重要起重設(shè)備，與一個(gè)國(guó)家的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平是息息相關(guān)的，其發(fā)展水平具有顯著的地域性。 歐洲作為工程起重機(jī)的發(fā)源地，也是經(jīng)濟(jì)非常發(fā)達(dá)的地區(qū)，代表輪式起重機(jī)的最高水平。美國(guó)作為經(jīng)濟(jì)大國(guó)，雖然工程機(jī)械總體水平領(lǐng)先于歐洲，但工程起重機(jī)相對(duì)落后于歐洲水平。日本作為二戰(zhàn)后崛起的經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)，輪式起重機(jī)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)雖然起步較晚（起步于20 世紀(jì)70 年代），但發(fā)展很快，這得益于日本人善于模仿同時(shí)講究實(shí)用，因而其產(chǎn)品比較貼合市場(chǎng)，很受亞太市場(chǎng)的歡迎。作為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展最快、最活躍的中國(guó)，工程起重機(jī)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，使我國(guó)成為亞太地區(qū)乃至全球最大的工程起重機(jī)生產(chǎn)大國(guó)。其他地區(qū)如印度主要生產(chǎn)小噸位汽車(chē)起重機(jī)、移動(dòng)式起重機(jī)（可吊重 行駛但不能回轉(zhuǎn)），韓國(guó)生產(chǎn)小噸位全路面起重機(jī)，俄羅斯等獨(dú)聯(lián)體國(guó)家生產(chǎn)中小 圖1 港口起重機(jī) 噸位汽車(chē)起重機(jī)，其產(chǎn)量較低，技術(shù)比較落后，發(fā)展前景不容樂(lè)觀。 歐美工程起重機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)水平代表了當(dāng)今行業(yè)的最高水平。通過(guò)多次參加國(guó)際級(jí)展覽會(huì)和技術(shù)交流，工程起重機(jī)的發(fā)展態(tài)勢(shì)將體現(xiàn)在以下幾方面：全路面起重機(jī)向大型化發(fā)展；輪胎起重機(jī)向高通過(guò)性方面發(fā)展；履帶起重機(jī)向特大型化發(fā)展；汽車(chē)起重機(jī)將逐漸向全路面起重機(jī)過(guò)渡；工程起重機(jī)分化出混合型起重機(jī)；工程起重機(jī)向機(jī)- 電- 液一體化及智能化發(fā)展；采用先進(jìn)研發(fā)手段，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，降低新產(chǎn)品早期故障反饋率。 我國(guó)工程起重機(jī)的發(fā)展對(duì)策：必須首先解決整機(jī)可靠性低的問(wèn)題；工程起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè) 必須依托汽車(chē)行業(yè)；在行業(yè)內(nèi)開(kāi)展像高新技術(shù)產(chǎn)品競(jìng)賽的活動(dòng)，逐漸淘汰低技術(shù)含量、低性能產(chǎn)品，開(kāi)發(fā)符合中國(guó)國(guó)情的全地面起重機(jī)產(chǎn)品，提高行業(yè)整體水平；著力研制大噸位工程起重機(jī)產(chǎn)品；產(chǎn)品改造和開(kāi)發(fā)注重環(huán)保、安全、可靠、節(jié)能高效，以提高產(chǎn)品的社會(huì)效益；加大科研投入，提高研發(fā)能力。 我國(guó)工程起重機(jī)行業(yè)的發(fā)展需要全行業(yè)的共同參與和協(xié)力合作，加強(qiáng)同科研院校的交流以及同其他行業(yè)的滲透，加強(qiáng)國(guó)內(nèi)同行業(yè)的技術(shù)交流，瞄準(zhǔn)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，使我國(guó)工程起重機(jī)行業(yè)得以健康、快速的發(fā)展。 1.3起重機(jī)械的分類(lèi) 起重機(jī)的詳細(xì)分類(lèi)見(jiàn)圖2。 從結(jié)構(gòu)特征看，種類(lèi)繁多的起重機(jī)可歸納為三大類(lèi)[1]： （1） 單動(dòng)作起重設(shè)備。如千斤頂、滑車(chē)、絞車(chē)、升降機(jī)。 （2） 橋式類(lèi)型起重機(jī)。如橋式起重機(jī)、門(mén)式起重機(jī)、纜索起重機(jī)。 （3） 回轉(zhuǎn)類(lèi)型起重機(jī)。如塔式起重機(jī)、門(mén)座起重機(jī)、流動(dòng)起重機(jī)、浮式起重機(jī)。 圖2 起重機(jī)分類(lèi)示意圖 1.4起重機(jī)的組成及其工作原理 起重機(jī)械由動(dòng)力裝置、工作機(jī)構(gòu)、取物裝置、操縱控制系統(tǒng)和金屬結(jié)構(gòu)組成。通過(guò)對(duì)控制系統(tǒng)的操縱，驅(qū)動(dòng)裝置將動(dòng)力能量輸入，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能（即適宜的力或運(yùn)動(dòng)速度），再傳遞給取物裝置。取物裝置將被搬運(yùn)物料與起重機(jī)聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)工作機(jī)構(gòu)單獨(dú)或組合運(yùn)動(dòng)，完成物料搬運(yùn)任務(wù)?？梢苿?dòng)的金屬結(jié)構(gòu)將各組成部分連接成一個(gè)整體，并承載起重機(jī)的自重和吊重。 1.4.1 工作機(jī)構(gòu) 工作機(jī)構(gòu)包括：起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，被稱(chēng)為起重機(jī)的四大機(jī)構(gòu)。 （1）起升機(jī)構(gòu)，是用來(lái)實(shí)現(xiàn)物料的垂直升降的機(jī)構(gòu)，是任何起重機(jī)不可缺少的部分，因而是起重機(jī)最主要、最基本的機(jī)構(gòu)。 （2）運(yùn)行機(jī)構(gòu)，是通過(guò)起重機(jī)或起重小車(chē)運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)水平搬運(yùn)物料的機(jī)構(gòu)，有無(wú)軌運(yùn)行和有軌運(yùn)行之分，按其驅(qū)動(dòng)方式不同分為自行式和牽引式兩種。 （3）變幅機(jī)構(gòu)，是臂架起重機(jī)特有的工作機(jī)構(gòu)。變幅機(jī)構(gòu)通過(guò)改變臂架的長(zhǎng)度和仰角來(lái)改變作業(yè)幅度。 （4）旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，是使臂架繞著起重機(jī)的垂直軸線作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在環(huán)形空間運(yùn)移動(dòng)物料。 起重機(jī)通過(guò)某一機(jī)構(gòu)的單獨(dú)運(yùn)動(dòng)或多機(jī)構(gòu)的組合運(yùn)動(dòng)，來(lái)達(dá)到搬運(yùn)物料的目的。 1.4.2取物裝置 取物裝置是通過(guò)吊、抓、吸、夾、托或其他方式，將物料與起重機(jī)聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行物料吊運(yùn)的裝置。根據(jù)被吊物料不同的種類(lèi)、形態(tài)、體積大小，采用不同種類(lèi)的取物裝置。例如，成件的物品常用吊鉤、吊環(huán)；散料（如糧食、礦石等）常用抓斗、料斗；液體物料使用盛筒、料罐等。也有針對(duì)特殊物料的特種吊具，如吊運(yùn)長(zhǎng)形物料的起重橫梁，吊運(yùn)導(dǎo)磁性物料的起重電磁吸盤(pán)，專(zhuān)門(mén)為冶金等部門(mén)使用的旋轉(zhuǎn)吊鉤，還有螺旋卸料和斗輪卸料等取物裝置，以及集裝箱專(zhuān)用吊具等。合適的取物裝置可以減輕作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提高工作效率。防止吊物墜落，保證作業(yè)人員的安全和吊物不受損傷是對(duì)取物裝置安全的基本要求。 1.4.3金屬結(jié)構(gòu) 金屬結(jié)構(gòu)是以金屬材料軋制的型鋼（如角鋼、槽鋼、工字鋼、鋼管等）和鋼板作為基本構(gòu)件，通過(guò)焊接、鉚接、螺栓連接等方法，按一定的組成規(guī)則連接，承受起重機(jī)的自重和載荷的鋼結(jié)構(gòu)。金屬結(jié)構(gòu)的重量約占整機(jī)重量的40％～ 70％左右，重型起重機(jī)可達(dá)90％；其成本約占整機(jī)成本的30％以上。金屬結(jié)構(gòu)按其構(gòu)造可分為實(shí)腹式（由鋼板制成，也稱(chēng)箱型結(jié)構(gòu)）和格構(gòu)式（一般用型鋼制成，常見(jiàn)的有根架和格構(gòu)柱）兩類(lèi)，組成起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的基本受力構(gòu)件。這些基本受力構(gòu)件有柱（軸心受力構(gòu)件）、梁（受彎構(gòu)件）和臂架（壓彎構(gòu)件），各種構(gòu)件的不同組合形成功能各異的起重機(jī)。受力復(fù)雜、自重大、耗材多和整體可移動(dòng)性是起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的工作特點(diǎn)。重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)是起重機(jī)的重要組成部分，它是整臺(tái)起重機(jī)的骨架，將起重機(jī)的機(jī)械、電氣設(shè)備連接組合成一個(gè)有機(jī)的整體，承受和傳遞作用在起重機(jī)上的各種載荷井形成一定的作業(yè)空間，以便使起吊的重物順利搬運(yùn)到指定地點(diǎn)。金屬結(jié)構(gòu)的垮塌破壞會(huì)給起重機(jī)帶來(lái)極其嚴(yán)重甚至災(zāi)難性的后果。 1.4.4動(dòng)力裝置 驅(qū)動(dòng)裝置是用來(lái)驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)的動(dòng)力設(shè)備的。常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)裝置有電力驅(qū)動(dòng)、內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)和人力驅(qū)動(dòng)等。電能是清潔、經(jīng)濟(jì)的能源，電力驅(qū)動(dòng)是現(xiàn)代起重機(jī)的主要驅(qū)動(dòng)型式，幾乎所有的在有限范圍內(nèi)運(yùn)行的有軌起重機(jī)、升降機(jī)、電梯等都采用電力驅(qū)動(dòng)。對(duì)于可以遠(yuǎn)距離移動(dòng)的流動(dòng)式起重機(jī)（如汽車(chē)起重機(jī)、輪胎起重機(jī)和履帶起重機(jī)）多采用內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)。人力驅(qū)動(dòng)適用于一些輕小起重設(shè)備，也用作某些設(shè)備的輔助、備用驅(qū)動(dòng)和意外（或事故狀態(tài)）的臨時(shí)動(dòng)力。 1.4.5控制系統(tǒng) 通過(guò)電氣、液壓系統(tǒng)控制操縱起重機(jī)各機(jī)構(gòu)及整機(jī)的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行各種起重作業(yè)。控制操縱系統(tǒng)包括各種操縱器、顯示器及相關(guān)元件和線路，是人機(jī)對(duì)話(huà)的接口。安全人機(jī)學(xué)的要求在這里得到集中體現(xiàn)。該系統(tǒng)的狀態(tài)直接關(guān)系到起重作業(yè)的質(zhì)量、效率和安全。 ???????? 起重機(jī)與其他一般機(jī)器的顯著區(qū)別是龐大、可移動(dòng)的金屬結(jié)構(gòu)和多機(jī)構(gòu)的組合工作。間歇式的循環(huán)作業(yè)、起重載荷的不均勻性、各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的不一致性、機(jī)構(gòu)負(fù)載的不等時(shí)性、多人參與的配合作業(yè)等特點(diǎn)，又增加了起重機(jī)的作業(yè)復(fù)雜性、安全隱患多、危險(xiǎn)范圍大。事故易發(fā)點(diǎn)多、事故后果嚴(yán)重，因而起重機(jī)的安全格外重要。 1.5起重機(jī)的設(shè)計(jì)方法及規(guī)范 1.5.1設(shè)計(jì)方法 產(chǎn)品設(shè)計(jì)是保證產(chǎn)品質(zhì)量、性能和價(jià)格的關(guān)鍵因素, 起重機(jī)設(shè)計(jì)方法理論和技術(shù)的研究和應(yīng)用對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)具有重要意義。有關(guān)門(mén)式起重機(jī)的設(shè)計(jì)方法可以簡(jiǎn)單地劃分為傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和未來(lái)設(shè)計(jì)方法三類(lèi)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法指的是以古典力學(xué)和數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的類(lèi)比法、直覺(jué)法、經(jīng)驗(yàn)法等設(shè)計(jì)方法, 該法仍用于我國(guó)門(mén)式起重機(jī)的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)法指的是近年發(fā)展起來(lái)的設(shè)計(jì)方法, 如、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、有限元分析、反求工程設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)仿真設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)、工業(yè)藝術(shù)造型設(shè)計(jì)等等, 這些方法在門(mén)式起重機(jī)的設(shè)計(jì)中都有應(yīng)用。未來(lái)設(shè)計(jì)方法還有模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)、基于特征的設(shè)計(jì)、面向制造和裝配的設(shè)計(jì)、基于并行工程的設(shè)計(jì)以及智能設(shè)計(jì)等，詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)[2]。 本論文旨在鍛煉基礎(chǔ)能力，故仍以傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法為主，不排除借鑒上述現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法來(lái)研究改進(jìn)。 1.5.2設(shè)計(jì)規(guī)范 工業(yè)先進(jìn)國(guó)家都制定了《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)，以對(duì)起重機(jī)設(shè)計(jì)所牽涉到的重要問(wèn)題予以規(guī)定。我國(guó)的第一個(gè)起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范于1983年發(fā)布[3]。本文設(shè)計(jì)“門(mén)式起重機(jī)大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)”就是依據(jù)此規(guī)范設(shè)計(jì)?？v觀各國(guó)起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范可以看出如下三點(diǎn)： （1）在起重機(jī)及其機(jī)構(gòu)和零部件工作等級(jí)的劃分、起重機(jī)外載荷的計(jì)算、起重機(jī)穩(wěn)定性計(jì)算、金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等四方面，取得了比較一致的意見(jiàn)，并給出了設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)計(jì)算方法的說(shuō)明； （2）對(duì)于機(jī)構(gòu)，除了工作等級(jí)劃分和載荷組合的原則說(shuō)明外、沒(méi)有給出更詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法； （3）對(duì)于起重機(jī)專(zhuān)用零件，給出了鋼絲繩和車(chē)輪的選擇方法。 1.6門(mén)式起重機(jī)簡(jiǎn)介 1.6.1門(mén)式起重機(jī)組成 門(mén)式起重機(jī)又稱(chēng)龍門(mén)起重機(jī)，是一種橋架通過(guò)兩側(cè)支腿支承在地面軌道的或基礎(chǔ)上的橋架型起重機(jī)[4]。目前廣泛應(yīng)用于各行業(yè)中，如在鐵路貨場(chǎng)裝卸火車(chē)、汽車(chē)，在船廠吊裝輪船部件總成等。門(mén)式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)組成主要分為三大部分：機(jī)械部分、結(jié)構(gòu)部分和電氣部分。具體來(lái)說(shuō)，門(mén)式起重機(jī)主要由門(mén)架結(jié)構(gòu)、載重小車(chē)、大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)、電氣設(shè)備和駕駛室等五部分。本人負(fù)責(zé)其中的大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)。 1.6.2門(mén)式起重機(jī)大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu) 門(mén)式起重機(jī)大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)大車(chē)用于整臺(tái)門(mén)機(jī)的行走，即沿著預(yù)先鋪設(shè)好的軌道行走，從而將貨物運(yùn)送到目的地。大車(chē)只能在橋架上橫向來(lái)回運(yùn)動(dòng)，大車(chē)裝在支腿底下，支腿底下有橫梁連接起來(lái)，加強(qiáng)穩(wěn)定，通常叫做下橫梁。穩(wěn)定可靠地大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)能提高起重機(jī)的工作效率。大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)多采用分別驅(qū)動(dòng)[5]。因?yàn)槭锹短熳鳂I(yè)，其支腿下部裝有夾軌器或壓軌器。在起重機(jī)不工作或遇有大風(fēng)時(shí)，用夾軌器夾緊軌道，防止起重機(jī)被風(fēng)吹動(dòng)造成事故。本設(shè)計(jì)也采用分別驅(qū)動(dòng)。具體設(shè)計(jì)見(jiàn)方案論證和設(shè)計(jì)論文。 1.6.3門(mén)式起重機(jī)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題 門(mén)式起重機(jī)的設(shè)計(jì)早已規(guī)范化，但設(shè)計(jì)中出的問(wèn)題卻從沒(méi)有消失過(guò)。最近上海某單位進(jìn)行試吊驗(yàn)收的起重機(jī)發(fā)生死亡二人嚴(yán)重事故。據(jù)悉這次事故并非是起重機(jī)制造廠的制作質(zhì)量問(wèn)題，而是設(shè)計(jì)在計(jì)算和設(shè)計(jì)配套的選型上存在一些不足是造成這次事故的主要原因。由此可見(jiàn)起重機(jī)要保證安全使用，首先就是設(shè)計(jì)。問(wèn)題①：門(mén)式起重機(jī)靜剛度設(shè)計(jì)及相關(guān)問(wèn)題。②門(mén)式起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和使用中的抗風(fēng)問(wèn)題[6]，同一般結(jié)構(gòu)物一樣, 風(fēng)載荷可以導(dǎo)致起重機(jī)結(jié)構(gòu)過(guò)載破壞、疲勞破壞或者產(chǎn)生大位移或變形, 甚至誘發(fā)發(fā)散性的振動(dòng)失穩(wěn)。③門(mén)式起重機(jī)啃軌問(wèn)題。 第二章 方案設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)和已知參數(shù) 本論文要完成大車(chē)運(yùn)行傳動(dòng)設(shè)計(jì)、大車(chē)運(yùn)行支架設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)所需幾大參數(shù)：起重量Q=40t；跨度L=30m；大車(chē)運(yùn)行速度v=42m/min；整機(jī)工作級(jí)別均A5； 機(jī)構(gòu)工作級(jí)別M5； 2.2傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 一般大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)有分別驅(qū)動(dòng)和集中驅(qū)動(dòng)兩種方式。本設(shè)計(jì)中起重量Q=40t，輪數(shù)較少，故采用分別驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)裝置是由電機(jī)，制動(dòng)器，減速裝置和車(chē)輪等組成。按照減速方式的不同，驅(qū)動(dòng)方案有一下幾種： 方案一：采用立式減速器的驅(qū)動(dòng)方案 這是門(mén)式起重機(jī)采用的最廣泛的驅(qū)動(dòng)方案。傳動(dòng)方式為電機(jī)—聯(lián)軸器-減速器高速軸-減速器低速軸-聯(lián)軸器-車(chē)輪。這種傳動(dòng)方案機(jī)構(gòu)緊湊，使用壽命長(zhǎng)。 方案二：采用臥式減速器的驅(qū)動(dòng)方案 傳動(dòng)方式為電機(jī)-臥式減速器高速軸-臥式減速器低速軸-末級(jí)開(kāi)式齒輪-車(chē)輪。末級(jí)開(kāi)式傳動(dòng)的大齒輪固定在車(chē)輪上，車(chē)輪軸不傳遞扭矩。 對(duì)于中小型門(mén)式起重機(jī)有時(shí)用鏈傳動(dòng)代替末級(jí)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，這樣機(jī)構(gòu)布置方便，安裝精度要求低。 方案三：采用蝸輪減速器的驅(qū)動(dòng)方案 傳動(dòng)方式為電動(dòng)機(jī)-聯(lián)軸器-蝸桿-蝸輪-末級(jí)開(kāi)式齒輪-車(chē)輪。這種傳動(dòng)形式比臥式減速器結(jié)構(gòu)緊湊。同樣，對(duì)于中小型門(mén)式起重機(jī)可以采用鏈傳動(dòng)代替末級(jí)開(kāi)式齒輪。 綜合比較上述三種方案，第一種方案最適合我們的設(shè)計(jì)需要。 2.3傳動(dòng)過(guò)程中的零部件的選擇 2.3.1電動(dòng)機(jī)的選擇 (1)型式初選：起重機(jī)上使用的電動(dòng)機(jī)主要有交流和直流兩大類(lèi)型。選用交流還是直流由電氣傳動(dòng)方案決定。交流異步電機(jī)分鼠籠型和繞線型兩種，直流電機(jī)分串激、復(fù)激和并激三種。根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)的工作環(huán)境和級(jí)別需求等因素，暫定選擇繞線型交流異步電動(dòng)機(jī)。 (2)具體功率選擇方法如下： ①靜功率 由式（2-1）計(jì)算 kw（2-1） 式中：— 運(yùn)行靜阻力，為摩擦阻力、風(fēng)阻力、坡道阻力之和，見(jiàn)式（7-18），N； Vy— 運(yùn)行速度，m/s； η — 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率； m — 運(yùn)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)。 ②電動(dòng)機(jī)功率初選 由式（2-1）計(jì)算所得的結(jié)果和該機(jī)構(gòu)的接電持續(xù)率，從電動(dòng)機(jī)樣本上初選所需的電動(dòng)機(jī)。 此時(shí)應(yīng)特別注意到運(yùn)行機(jī)構(gòu)起動(dòng)加速慣性力大的特點(diǎn)，用一個(gè)功率增大系數(shù)乘以靜功率將所需選用的電動(dòng)機(jī)功率放大：對(duì)室外作業(yè)的起重機(jī)，此放大系數(shù)為1.1～1.3；運(yùn)行速度高者取大值。 2.3.2制動(dòng)器的選擇 制動(dòng)器有常開(kāi)和常閉兩種形式，常用的制動(dòng)器又有瓦塊式和盤(pán)式兩種。具體型號(hào)由下述方法確定：由給定的制動(dòng)時(shí)間選擇需要的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩. 運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩加上運(yùn)行摩擦阻力（不包括輪緣與軌道側(cè)面的摩擦阻力）應(yīng)能使處于不利情況（滿(mǎn)載、順風(fēng)及下坡?tīng)顟B(tài)）下的起重機(jī)或小車(chē)在要求的時(shí)間內(nèi)停止（所要求的時(shí)間按起重機(jī)工作條件決定）。 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩: (2-2) 式中： ——不考慮輪緣與軌道側(cè)面摩擦因素的摩擦阻力系數(shù)； i ——由制動(dòng)器軸到車(chē)輪的總傳動(dòng)比； m ——制動(dòng)器的臺(tái)數(shù)； ——坡道阻力系數(shù)，坡道阻力見(jiàn)本規(guī)范5.2.2.2 節(jié)； tz——制動(dòng)時(shí)間，s，參考本規(guī)范表5-3； k ——換算到電動(dòng)機(jī)軸上的計(jì)及其它傳動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量影響的系數(shù)； 根據(jù)本設(shè)計(jì)需求，暫定為常閉式瓦塊制動(dòng)器。 2.3.3減速器的選擇 （1）在一般情況下，運(yùn)行機(jī)構(gòu)的減速器可選為與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別一致的壽命期。但對(duì)一些工作特別繁重，允許在起重機(jī)使用期限內(nèi)更換減速器的，則所選減速器的預(yù)期壽命可小于起升機(jī)構(gòu)的工作壽命； （2）在選用標(biāo)準(zhǔn)減速器，如果所選用的減速器參數(shù)表上沒(méi)有給定工作級(jí)別，或標(biāo)定的工作級(jí)別與本運(yùn)行機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別不一致時(shí)，應(yīng)引入適應(yīng)減速器繁忙使用條件的功率修正系數(shù)。 根據(jù)本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案，暫定選擇標(biāo)準(zhǔn)立式減速器。 2.3.4車(chē)輪與軌道設(shè)計(jì) （1）車(chē)輪與滾輪的材料 車(chē)輪與滾輪的材料、熱處理、尺寸等，推薦按JB/T6392。當(dāng)采用球墨鑄鐵作車(chē)輪或滾輪時(shí)，其踏面和輪緣同樣應(yīng)進(jìn)行必要的熱處理。車(chē)輪的輪緣有雙輪緣、單輪緣和無(wú)輪緣三種，大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)多采用雙輪緣，故此處采用雙輪緣。 （2）軌道材料 GB/T11264 輕軌，材質(zhì)不低于55Q，； GB/T 2585 重軌，材質(zhì)不低于U71Mn，； YB/T 5055 起重機(jī)鋼軌，材質(zhì)不低于U71Mn，； 具體選擇等設(shè)計(jì)計(jì)算后確定。 （3）計(jì)算內(nèi)容： 疲勞計(jì)算載荷： (2-3) 車(chē)輪踏面點(diǎn)接觸許用載荷： 由上述運(yùn)算結(jié)果確定選用的車(chē)輪及軌道具體型號(hào)。 第三章 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算 3.1大車(chē)輪壓計(jì)算 3.1.1均布載荷產(chǎn)生壓力計(jì)算 由主梁、走臺(tái)、欄桿等均布載荷在支腿上產(chǎn)生的壓力(圖3)。 圖3均布載荷示意圖 在均布載荷作用下，支腿A和B的支反力為： t (3-1) 式中 L——跨度，L=30m； l——懸臂長(zhǎng)度，l=8m； q——主梁走臺(tái)欄桿的均布載荷集度，參考有關(guān)資料取q=0.85t/m； 3.1.2集中載荷產(chǎn)生壓力計(jì)算 小車(chē)位于懸臂端時(shí)，由小車(chē)自重、起升載荷、司機(jī)房自重等集中載荷產(chǎn)生的支腿壓力 G司 l2 l1 L 圖4是集中載荷受力簡(jiǎn)圖 (3-2) 所以 (3-3) 式中 ——小車(chē)自架和起升載荷重量之和； ——司機(jī)房自重，=1.33t 因?yàn)? ； (3-4) (3-5) 由均布載荷和集中載荷產(chǎn)生的支腿壓力： (3-6) (3-7) 3.1.3大車(chē)輪壓的分配 由均布載荷和集中載荷產(chǎn)生的大車(chē)輪壓的分配（圖5） （1）剛性支腿A側(cè)的輪壓 主動(dòng)輪： (3-8) 從動(dòng)輪： (3-9) 式中：—支腿A承受的均布載荷和集中載荷； —支腿A的重量； —下橫梁重量； —電纜卷筒重量； —驅(qū)動(dòng)裝置重量； P從A P纜 P橫 P支A PA c b a P主 P從 d P主A B 圖5 輪壓分配圖 —從動(dòng)車(chē)輪組重量； —滿(mǎn)載小車(chē)對(duì)主梁的扭矩，=29103公斤米 尺寸： a=4.1米 b=3.05米 c=2米 d=1.6米 B=8.5米 （2）撓性支腿B側(cè)的輪壓 主動(dòng)輪： (3-10) (3-11) 式中 —支腿B承受的均布載荷和集中載荷； 3.1.4風(fēng)載荷產(chǎn)生的輪壓 如（圖6） Y風(fēng)A Y風(fēng)B L P橋 P司 l2 l1 P小 圖6 風(fēng)載荷支腿反力計(jì)算簡(jiǎn)圖 （1） 由風(fēng)載荷產(chǎn)正的支腿反力的計(jì)算 支腿B的反力Y風(fēng)B可由下式計(jì)算： (3-12) 式中 —橋架所承受的風(fēng)力，； —司機(jī)室所承受的風(fēng)力，； —滿(mǎn)載小車(chē)所承受的風(fēng)力，； —處于懸臂端極限位置的小車(chē)重心至支腿A的距離； —司機(jī)室重心至支腿A的距離； L—跨度； 支腿A的反力： (3-13) (2)由風(fēng)載荷產(chǎn)生的輪壓計(jì)算 ①支腿A的輪壓計(jì)算 作用在支腿上的風(fēng)載荷有和支腿風(fēng)力，圖7為受力簡(jiǎn)圖。 支腿A的主動(dòng)輪、被動(dòng)輪輪壓可按下式計(jì)算： B 圖7風(fēng)載荷作用下受力簡(jiǎn)圖 (3-14) 式中 —支腿風(fēng)力； ②支腿B的輪壓 (3-15) 3.1.5總輪壓的計(jì)算 （1）支腿A主動(dòng)輪、從動(dòng)輪的總輪壓值： (3-16) (3-17) (2) 支腿B主動(dòng)、從動(dòng)輪的總輪壓值 (3-18) (3-19) 3.2車(chē)輪的計(jì)算 根據(jù)輪壓可以從設(shè)計(jì)手冊(cè)中選擇車(chē)輪直徑D?，F(xiàn)，輪壓較大，采用二輪組分擔(dān)，每個(gè)輪子最大輪壓，查手冊(cè)可初選D=600mm的圓柱踏面車(chē)輪，工作類(lèi)型中級(jí)，軌道型號(hào)QU70。 3.2.1車(chē)輪的計(jì)算輪壓 (1)疲勞計(jì)算時(shí)的計(jì)算輪壓 取起重小車(chē)停在支腿A處作為確定等效輪壓的計(jì)算位置。 根據(jù)圖8的受力分析，由集中載荷產(chǎn)生的支腿A的壓力為： L l2 圖8 受力分析見(jiàn)圖 (3-20) 式中 —等效靜載系數(shù)，查[8]中表4-8得=0.6 —起重小車(chē)重量； 由集中載荷和均布載荷產(chǎn)生的支腿A處的壓力為： (3-21) 于是參考圖3可算出等效輪壓為： (3-22) 計(jì)算輪壓： (3-23) 式中 —等效沖擊系數(shù)，查[8]19-1得=1.0 —載荷變化系數(shù)，根據(jù)查[8]19-2得=0.91 (2) 強(qiáng)度校核時(shí)的最大計(jì)算輪壓 (3-24) 式中 —?jiǎng)恿ο禂?shù)，查資料得=1.45； —最大輪壓； 因?yàn)槭褂玫氖嵌喗M，故實(shí)際 同理 3.2.2疲勞計(jì)算 大車(chē)車(chē)輪按點(diǎn)接觸計(jì)算，局部接觸應(yīng)力為： (3-25) 式中 —軌道頭部曲率半徑，r=400mm； —點(diǎn)接觸許用應(yīng)力，； 3.2.3強(qiáng)度校核 (3-26) 式中 —強(qiáng)度校核的最大計(jì)算輪壓； —點(diǎn)接觸許用應(yīng)力最大值，； 3.3電動(dòng)機(jī)的選擇 3.3.1運(yùn)行阻力計(jì)算 運(yùn)行靜阻力包括摩擦阻力、運(yùn)行軌道的坡度阻力和風(fēng)阻力。 (3-27) （1） 運(yùn)行摩擦阻力 (3-28) 式中 Q—額定起重量； —起重機(jī)總重量，查同類(lèi)產(chǎn)品資料取=100t； k—滾動(dòng)摩擦系數(shù)，k=0.08； —軸承摩擦系數(shù)，=0.02； —附加阻力系數(shù)，=1.5； 當(dāng)不考慮時(shí)，滿(mǎn)載時(shí)的最小摩擦阻力為： 空載運(yùn)行時(shí)的最小摩擦阻力： (3-29) （2） 坡度阻力 (3-30) 式中 —坡度阻力系數(shù)，=0.002； （3） 最大風(fēng)阻力 (3-31) 式中 —風(fēng)載體型系數(shù)； —第Ι類(lèi)載荷下的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓，對(duì)于沿海地區(qū)的起重機(jī)取 =15公斤/米2； —起重機(jī)迎風(fēng)面積， ； (3-32) —物品迎風(fēng)面積，； 運(yùn)行靜阻力： 迎風(fēng)上坡工況： (3-33) 順風(fēng)下坡工況： (3-34) 3.3.2初選電動(dòng)機(jī) (3-35) 式中 —起重機(jī)運(yùn)行速度； —電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)； —機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率，立式減速器取0.9； 初選電動(dòng)機(jī)按下式計(jì)算出需要的功率： (3-36) 根據(jù)靜功率查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄選擇一臺(tái)功率相近的電動(dòng)機(jī)： JZR2-31-6型電動(dòng)機(jī)，當(dāng)JC%=25時(shí)，功率N=11kw，轉(zhuǎn)速n=948r/min,最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) ，轉(zhuǎn)子飛輪矩，聯(lián)軸器飛輪矩。 電動(dòng)機(jī)額定力矩： (3-37) 電動(dòng)機(jī)實(shí)際最大力矩： (3-38) 四臺(tái)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際最大力矩： 減速器的傳動(dòng)比和車(chē)輪轉(zhuǎn)速： (3-39) 式中 —大車(chē)運(yùn)行速度； 選用ZSC-750-V型減速器，從傳動(dòng)比i=38.97（詳見(jiàn)下文減速器的選擇）。 滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的靜力矩： (3-40) 3.3.3啟動(dòng)時(shí)間與平均加速度驗(yàn)算 （1） 滿(mǎn)載、上坡、迎風(fēng)時(shí)的啟動(dòng)時(shí)間 (3-41) 式中 —電動(dòng)機(jī)平均啟動(dòng)力矩，對(duì)繞線式電動(dòng)機(jī)=（1.5~1.8），這里取嚴(yán) 格的1.5，=16.95kg·m； 一般應(yīng)使，所以驗(yàn)算滿(mǎn)足要求。 （2） 平均加速度的驗(yàn)算 (3-42) 龍門(mén)起重機(jī)的平均加速度一般控制在，所以基本滿(mǎn)足要求。 3.3.4校核電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力 即電動(dòng)機(jī)實(shí)際最大力矩應(yīng)超過(guò)電動(dòng)機(jī)軸上的最大靜阻力矩： (3-43) 式中 —由第II類(lèi)載荷的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓產(chǎn)生的風(fēng)阻力， ； 電動(dòng)機(jī)實(shí)際最大力矩： (3-44) 因?yàn)椋孕：送ㄟ^(guò)。 3.3.5電動(dòng)機(jī)發(fā)熱驗(yàn)算 電動(dòng)機(jī)不過(guò)熱條件： (3-45) 式中 —電動(dòng)機(jī)在JC%=25的條件下發(fā)出的額定功率，=11kw； K—機(jī)構(gòu)工作類(lèi)型系數(shù)，K=0.75； —系數(shù)，對(duì)于龍門(mén)起重機(jī)，=1.13； 所以 即成立，從發(fā)熱角度，所選電動(dòng)機(jī)符合要求。 3.4制動(dòng)器的選擇 對(duì)于龍門(mén)起重機(jī)，所選擇制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)能在滿(mǎn)載、順風(fēng)、下坡的工況下使起重機(jī)停住。 (3-46) 式中 —電動(dòng)機(jī)的靜功率 (3-47) 其中 —由第II類(lèi)載荷的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓產(chǎn)生的風(fēng)阻力， ； —滿(mǎn)載最小摩擦阻力； —制動(dòng)時(shí)間，采用推薦值=6s； 每個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩： 根據(jù)制動(dòng)器規(guī)格，選擇JWZ-200型制動(dòng)器。額定制動(dòng)力矩[M]=20kg·m，使用時(shí)可將制動(dòng)力矩調(diào)到。 制動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算： (3-48) 龍門(mén)起重機(jī)大車(chē)制動(dòng)時(shí)間應(yīng)控制在6～8秒之間，所以制動(dòng)時(shí)間合格。 3.5打滑驗(yàn)算 3.5.1起動(dòng)打滑驗(yàn)算 起動(dòng)時(shí)，按下式驗(yàn)算 (3-49) 式中 —粘著系數(shù)，龍門(mén)起重機(jī)=0.12； —粘著安全系數(shù)，=1.05； —主動(dòng)輪最小輪壓，小車(chē)在懸臂端，，但考慮，其它部件的重量約16t，平均分配車(chē)輪，則； (3-50) 計(jì)算結(jié)果不滿(mǎn)足打滑要求，為此可通過(guò)改變小車(chē)位置使主動(dòng)輪的最小輪壓增加，從而避免打滑。 3.5.2制動(dòng)打滑驗(yàn)算 制動(dòng)時(shí)按下式驗(yàn)算： (3-51) 式中 —起重機(jī)制動(dòng)減速度； —滿(mǎn)載小車(chē)在跨中，輪壓按平均輪壓計(jì)算 ； (3-52) 打滑驗(yàn)算不通過(guò)，但差距很小，可以調(diào)整制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，或者加些壓鐵增加輪壓從而避免打滑。 3.6減速器的選擇 3.6.1載荷的計(jì)算 按承載能力選擇減速器時(shí)，對(duì)于運(yùn)行機(jī)構(gòu)，計(jì)算載荷應(yīng)根據(jù)啟動(dòng)工況確定，即 式中 —起重機(jī)運(yùn)行時(shí)的最大靜阻力； —起重機(jī)起動(dòng)時(shí)的慣性力， (3-53) 3.6.2減速器計(jì)算輸入功率 (3-54) 式中 —運(yùn)行機(jī)構(gòu)中減速器的臺(tái)數(shù)； 3.6.3初選減速器 根據(jù)計(jì)算輸入功率、傳動(dòng)比及高速軸轉(zhuǎn)速，可從減速器功率表中初選減速器： ZSC-750-V型減速器，容許輸入功率，N=16.8kw，傳動(dòng)比i=38.97，容許轉(zhuǎn)速 n=1000r/min。 實(shí)際運(yùn)行速度： (3-55) 速度偏差： △v=9.17%<15% 3.6.4強(qiáng)度驗(yàn)算 （1）電動(dòng)機(jī)最大起動(dòng)力矩?fù)Q算到減速器從動(dòng)軸上的力矩： (3-56) （2）制動(dòng)力矩?fù)Q算到減速器從動(dòng)軸上的力矩： (3-57) （3）打滑力矩： (3-58) 因?yàn)?<，所以減速器的計(jì)算力矩取電動(dòng)機(jī)最大起動(dòng)力矩?fù)Q算到減速器從動(dòng)軸上的力矩。 減速器容許輸入力矩： 減速器容許輸出力矩： (3-59) 式中K為最大短暫力矩系數(shù)，一般取K=5~6。 因?yàn)? < 所以，強(qiáng)度驗(yàn)算通過(guò)。 3.7聯(lián)軸器的選擇 3.7.1電動(dòng)機(jī)軸上聯(lián)軸器的選擇 選擇聯(lián)軸器的計(jì)算載荷應(yīng)按工作狀態(tài)的最大載荷確定聯(lián)軸器的扭矩： (3-60) 再根據(jù)電動(dòng)機(jī)尺寸，查手冊(cè)[8]選取帶制動(dòng)輪的聯(lián)軸器。 3.7.2車(chē)輪軸上聯(lián)軸器的選擇 再根據(jù)減速器輸出軸尺寸，查手冊(cè)[8]選取CL7型聯(lián)軸器。 3.8安全附加裝置 3.8.1緩沖器 碰撞時(shí)的動(dòng)能扣除運(yùn)行阻力和制動(dòng)器的制動(dòng)力而消耗的摩擦功外由緩沖器吸收。應(yīng)滿(mǎn)足下式: (3-61) 式中 —碰撞瞬時(shí)的運(yùn)行速度； —起重機(jī)重量； —緩沖器數(shù)量； —摩擦阻力與制動(dòng)力之和； 選用一個(gè)緩沖容量為400kg·m的起重機(jī)用緩沖器。最大緩沖行程0.14m。 3.8.2防風(fēng)及錨定裝置 選用手動(dòng)夾軌器。 （1） 鉗口夾緊力 (3-62) （2） 鉗口面積 (3-63) （3） 螺桿軸向力 (3-64) （4） 手輪上所需力矩 (3-65) 式中 —螺桿螺紋平均半徑； —螺紋升角； —螺紋副摩擦角； a，b—杠桿臂； —螺桿軸線與上部杠桿軸線夾角； 第四章 大車(chē)支架設(shè)計(jì)及改進(jìn) 4.1大車(chē)支架初步設(shè)計(jì) 大車(chē)支架的設(shè)計(jì)是在安排大車(chē)傳動(dòng)裝置時(shí)根據(jù)布局需要進(jìn)行設(shè)計(jì)的。根據(jù)初步設(shè)計(jì)結(jié)果，利用三維建模軟件Proe簡(jiǎn)化建模如圖： 這是根據(jù)實(shí)際需要的設(shè)計(jì)，具體尺寸見(jiàn)大車(chē)支架圖紙。 圖9 大車(chē)支架三維模型 4.2利用有限元方法分析變形 根據(jù)輪壓計(jì)算的最大輪壓56t施加于連接處，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，固定車(chē)架與車(chē)輪接觸面。 分析軟件為Ansys12.1，選取單元為八節(jié)點(diǎn)實(shí)體單元solid45，材料為Q235，彈性模量 E=206000 N/mm2，密度為7850 kg/m3，泊松比是 0.304。 具體步驟：1）從ansys導(dǎo)入模型，按上述已知參數(shù)設(shè)置相關(guān)前處理，并劃分網(wǎng)格，在特殊部位細(xì)化網(wǎng)格。2）在連接處施加56t的力，并施加邊界條件，固定車(chē)輪與車(chē)架接觸面。3）選擇靜力結(jié)構(gòu)分析，并執(zhí)行分析。4）獲得結(jié)果，觀察變形。 分析結(jié)果： 圖10 優(yōu)化前的ansys形變圖 由圖可見(jiàn)垂直于受力方向的板料變形最大，其中變形尤其嚴(yán)重的是中間擋板向兩邊有分開(kāi)趨勢(shì)，久而久之有斷裂危險(xiǎn)。需要對(duì)支架進(jìn)行改進(jìn)。 4.3優(yōu)化改進(jìn)后的變形 針對(duì)上述問(wèn)題，改進(jìn)方法是在中間擋板最下方加一橫板，連接兩邊的擋板，承受向兩邊 圖11優(yōu)化后的ansys形變圖 的拉力。改進(jìn)模型后重復(fù)上述分析過(guò)程，得分析結(jié)果如下： 由圖，并比較改進(jìn)前，可見(jiàn)改進(jìn)后變形明顯減小，符合要求，采用該設(shè)計(jì)。 第五章 總結(jié) 三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，這段時(shí)間里我們以嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)、科學(xué)、探索的態(tài)度設(shè)計(jì)了 40t門(mén)式起重機(jī)。其中我負(fù)責(zé)完成了大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)設(shè)計(jì)采用了目前工程中常用的立式減速器傳動(dòng)方式，著重對(duì)布局結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)尺寸，大車(chē)架的設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)分析改進(jìn)符合了整機(jī)要求。安全裝置上，采用緩沖器夾軌器等，增加了安全性。整體結(jié)構(gòu)上，達(dá)到了美觀、簡(jiǎn)潔、緊湊等要求。 在本次設(shè)計(jì)中，我們學(xué)到了許多課本以外的東西，鞏固了基礎(chǔ)知識(shí)，接觸到了工程實(shí)際問(wèn)題，提高了自學(xué)能力。同學(xué)之間的相互探討優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)以及自己獨(dú)立的思考使我受益匪淺。但由于設(shè)計(jì)者水平有限，難免有遺漏、錯(cuò)誤之處，請(qǐng)大家給予指正。 參考文獻(xiàn) [1] 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Motion planning and control of gantry cranes in cluttered work environment[J]. Control Theory & Applications. 2007, 1(5): 1370-1379. 附表 圖紙名稱(chēng) 圖紙代號(hào) 備注 裝配圖 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu) QZ-1 A0一張 被動(dòng)車(chē)輪組 QZ-2 A1一張 大車(chē)支架 QZ-3 A1一張 零件圖 車(chē)輪軸 QZ-1-1 A2一張 鉸接軸 QZ-1-2 A2一張 主動(dòng)車(chē)輪 QZ-1-3 A2一張 角形軸承箱 QZ-2-1 A2一張 減速器固定擋板 QZ-3-1 A2一張 32