0.8T手推式簡(jiǎn)易小吊車(chē)的設(shè)計(jì)畢業(yè)正文

1、目錄前言1第1章 工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)21.1 鋼絲繩的選擇21.2卷筒和滑輪直徑的選取4第2章 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)和計(jì)算62.1卷筒功率和轉(zhuǎn)速的計(jì)算62.2電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器的選取62.3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算12結(jié)論36致謝37參考文獻(xiàn)38前 言簡(jiǎn)易吊車(chē)，適用于機(jī)械加工車(chē)間小范圍內(nèi)的搬運(yùn)和起重。此次設(shè)計(jì)，主要是針對(duì)一些中型機(jī)械加工車(chē)間而言的，尤其是不發(fā)達(dá)的地區(qū)，此種吊車(chē)非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用。雖然現(xiàn)在的機(jī)加工車(chē)間都配有大航車(chē)，大吊車(chē)，但大吊車(chē)起吊小物件是不是大材小用了呢？可如果不用大吊車(chē)起吊，對(duì)機(jī)械車(chē)間來(lái)說(shuō)，即使上小物件也有上百斤重甚至上千斤重，工人是無(wú)法搬運(yùn)和搬起的，此時(shí)，車(chē)間如果有一輛此種簡(jiǎn)易吊車(chē)，這種問(wèn)題便迎

2、刃而解了，它的使用，既不耽誤大吊車(chē)的工作，又解決了上述問(wèn)題，可以提高車(chē)間的生產(chǎn)效率。有些人或許會(huì)認(rèn)為，此種小吊車(chē)應(yīng)該被淘汰了，因?yàn)楝F(xiàn)在的企業(yè)正在向自動(dòng)化靠近了，可誰(shuí)能保證所有的機(jī)械行業(yè)都能達(dá)到自動(dòng)化的程度呢？所以我認(rèn)為此種吊車(chē)的設(shè)計(jì)好事非常有必要的。簡(jiǎn)易吊車(chē)的工作原理：由電動(dòng)機(jī)經(jīng)帶傳動(dòng)和一對(duì)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給卷筒，在通過(guò)鋼絲繩和滑輪組提升物體。雖然是簡(jiǎn)易吊車(chē)，但它有的工作機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)裝置和制動(dòng)裝置等多個(gè)部分，故其設(shè)計(jì)任務(wù)量也是很大的，需要借取大量的知識(shí)手冊(cè)，而此次的設(shè)計(jì)時(shí)間短，故在此只是把簡(jiǎn)易吊車(chē)的重要部分設(shè)計(jì)出來(lái)，其他的小細(xì)節(jié)只是提提而已或者一筆帶過(guò)了。第1章 工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原始數(shù)

3、據(jù)：提升的最大重量為800kg，提升的線速度為V0=0.25m/s，提升的最大高度為H=3m，適用于機(jī)構(gòu)加工車(chē)間小范圍內(nèi)的起重和搬運(yùn)。工作原理：由電動(dòng)機(jī)經(jīng)帶傳動(dòng)和一對(duì)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給卷筒，再通過(guò)鋼絲繩和滑輪組提升重物。傳動(dòng)方案如圖1-1所示： 圖1-1 工作機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)示意圖這里的工作機(jī)構(gòu)是指小吊車(chē)的起升機(jī)構(gòu)，即包括卷筒、滑輪和鋼絲繩。1.1 鋼絲繩的選擇1.1.1 鋼絲繩的種類和型號(hào)（1） 按鋼絲繩繩股數(shù)量的不同可分為單股和多股，在起重機(jī)械中以六股和八股的鋼絲繩應(yīng)用最多。（2）按鋼絲繩繩芯材料的不同可分為用油浸的纖維芯、石棉芯和金屬芯，它們各有其優(yōu)缺點(diǎn)。（3）按鋼絲繩的搓捻方向不

4、同可分為右同向捻、左同向捻、右交互捻、左交互捻和混合捻等幾種考慮到此種小吊車(chē)的起升重量不是太大，再結(jié)合鋼絲繩的優(yōu)缺點(diǎn)，在此選擇纖維芯的交互捻鋼絲繩。 國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩品種型號(hào)較多，按抗拉強(qiáng)度分為140kg/mm2、155kg/mm2、170kg/mm2、185kg/mm2、200kg/mm2等五個(gè)等級(jí)。標(biāo)記示范為： 1.1.2 鋼絲繩直徑的選取根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式PlaxSP破 （1）式中Plax單根鋼絲繩的最大工作拉力（公斤）P破鋼絲繩破斷拉力總和（公斤）S鋼絲繩安全系數(shù)以知G=800kg，圖I-II為吊重時(shí)滑輪組的受力情況，G將由兩根鋼絲繩分擔(dān)，因此得到：Plax=G/2 （2）式中為滑輪組的效率（

5、因摩擦力所產(chǎn)生的損失），一般為94%，即=0.9則Plax=800/2x0.94425.5公斤即需要大約425.5公斤的力才能提升800公斤的重物。查文獻(xiàn)1，安全系數(shù)S=5則Plax·S=425.5x5=2127.5公斤圖1-2 滑輪組的受力分析查文獻(xiàn)1 表24-9“圓股鋼絲繩”得到大于2127.5公斤的數(shù)值是2210公斤的鋼絲破斷拉力總和，由此向上查對(duì)，得到155kg/mm2抗拉強(qiáng)度向左查對(duì)，得到由0.4mm的鋼絲擰成的6.2mm的鋼絲繩，因此所選鋼絲繩的標(biāo)記為：鋼絲繩6x37+6.2-155-1-光-右交GB1102-74。1.2卷筒和滑輪直徑的選取由文獻(xiàn)1表示24-19“卷筒幾

6、何尺寸計(jì)算”得卷筒名義直徑的計(jì)算公式為：D=(e-1)·d式中：D卷筒名義直徑（卷筒槽底直徑）mm d鋼絲繩直徑mm e輪繩直徑比（查文獻(xiàn)1表24-7得e=16）現(xiàn)在知d=6.2mm,e=16則D=（16-1）x6.2=93mm為安全起見(jiàn)，在此初取D滑=100mm,考慮到提升速度和傳動(dòng)比的要求，初取卷筒直徑D卷=180mm第2章 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)加絞車(chē)，其動(dòng)力一般為電動(dòng)機(jī)，要設(shè)計(jì)機(jī)動(dòng)絞車(chē)，就需要知道工作機(jī)構(gòu)在提升最大重量時(shí)所需要的功率，并由此選擇電動(dòng)機(jī)，設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置。2.1 卷筒功率和轉(zhuǎn)速的計(jì)算由式N卷=p·v/102千瓦式中p卷筒鋼絲繩的拉力（p=425.5公斤）V

7、卷筒鋼絲繩的線速度，此設(shè)計(jì)中V為吊鉤運(yùn)動(dòng)速度的2倍，即V=2X0.25=0.5m/s。則N卷=425.5x0.5/102=1.92千瓦根據(jù)卷筒的速度公式V=·D·n/(60x1000)m/s得卷筒的轉(zhuǎn)速：n卷=60x1000·/（D·）r/min式中：D0卷筒的計(jì)算直徑(mm)即：D0=D+d=108+6.2=186.2mm則：n卷=60x1000x0.5/(3.14x186.2)=51.3r/min2.2 電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器的選取（1）電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式按工作要求和工作條件來(lái)講，從類型方面，此設(shè)計(jì)宜選用JZ型三相異步電動(dòng)機(jī)（2）電動(dòng)機(jī)容量 傳動(dòng)裝置的總功

8、率總 =1·2·23 式中：1V型帶傳動(dòng)效率 2圓柱齒輪傳動(dòng)效率 3卷筒軸滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率查文獻(xiàn)4表2-4得：1=0.96、2=0.95、3=0.99則總=0.96x0.95x0.9920.89由總=N卷/N電輸 得N電輸= N卷/總=1.92/0.89=2.1千瓦（3）電動(dòng)機(jī)額定功率查文獻(xiàn)1 表26-6“JZ2、 JZH2電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)”，當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷持續(xù)率JC=25%時(shí)，選JC2-11-6型電動(dòng)機(jī)，其額定功率N電額=2.2千瓦（4）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為了便于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇，可以選推算出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍。由文獻(xiàn)4表2-1“常用機(jī)械傳動(dòng)的單級(jí)傳動(dòng)比推薦值”得V帶傳動(dòng)常用傳動(dòng)比

9、范圍iv=24。單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比范圍i齒=36，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為：n電=n電·iv·i齒=51.3x2x351.3x4x6=307.81231r/min可見(jiàn)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在307.81231r/min均符合要求，但考慮到傳遞裝置尺寸大小及經(jīng)驗(yàn)性問(wèn)題，決定選用由佳木斯電機(jī)生產(chǎn)的電動(dòng)機(jī)，其數(shù)據(jù)可查文獻(xiàn)3表33-5“JZ2系列電動(dòng)機(jī)基本數(shù)據(jù)”，外形及安裝尺寸可查圖33-2。由文獻(xiàn)3 表33-5可查出JZ2-11-6型電動(dòng)機(jī)有佳木斯電機(jī)場(chǎng)生產(chǎn)的，有上海起重電機(jī)廠生產(chǎn)的，有大連第二電機(jī)廠生產(chǎn)的。其功率都為2.2千瓦，其中佳木斯：n轉(zhuǎn)=937r/min,m=49kg,上海：n轉(zhuǎn)=

10、910/min,m=50kg,大連：n轉(zhuǎn)=875r/min,m=60kg,考慮到傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸大小及經(jīng)濟(jì)性原則，最后決定選用由佳木斯電機(jī)廠生產(chǎn)的JZ2-11-6型電動(dòng)機(jī)，起基本數(shù)據(jù)見(jiàn)文獻(xiàn)3表33-5。（5）計(jì)算總傳動(dòng)比i總=N電/N卷=937/51.3=18.2（6）確定傳動(dòng)方案，畫(huà)出傳動(dòng)示意圖。 為了獲得i總=18.2的降速比，可采用標(biāo)準(zhǔn)的兩級(jí)圓柱齒輪減速器，查文獻(xiàn)1表17-25，比較接近的只有名義傳動(dòng)比為18的，其減速器高速軸許用功率N1=3.05kw,總中心距為250mm，屬于重型減速器，其標(biāo)記為如圖2-1所示：ZL25-9-II第二種裝配型查文獻(xiàn)1表17-25傳動(dòng)比一攔為第9種總中心

11、距a=250mm表示雙級(jí)傳動(dòng)的圓柱齒輪減速器圖2-1 減速機(jī)標(biāo)注樣式畫(huà)出傳動(dòng)示意圖如圖-（b）所示，得到第一個(gè)傳動(dòng)方案，由于ZL25的實(shí)際傳動(dòng)比為20.17，比要求的偏大。故在此選用一個(gè)由帶傳動(dòng)和開(kāi)式齒輪傳動(dòng)組成的傳動(dòng)示意圖，其傳動(dòng)示意圖如圖-（b）所示。傳動(dòng)示意圖-（b）見(jiàn)傳動(dòng)方案草圖。（7）分配傳動(dòng)比 查文獻(xiàn)4圖2-1“常用機(jī)械傳遞的單級(jí)傳動(dòng)比范圍”，可將總傳動(dòng)i=18.2分配為iv=4, i齒=5或iv=3.5、i齒=5.77，使齒輪的傳動(dòng)比稍大于帶的傳動(dòng)比，這樣可經(jīng)濟(jì)一些，考慮到齒輪的均勻摩擦，增加小帶輪的包角等問(wèn)題，最后決定選用第二組傳動(dòng)比。即iv帶=3.5，i齒=5.77。（8）計(jì)

12、算效率，驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)的功率。由文獻(xiàn)4 表2-4“機(jī)械傳動(dòng)的效率概略值”查得V帶傳動(dòng)效率為v=0.96,齒輪傳動(dòng)效率齒=0.95，滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率滾=0.99，則總=v×齒×滾=0.96×0.95×0.9920.89此N電=N卷/總=1.92/0.89=2.15千瓦這說(shuō)明前面選擇電動(dòng)機(jī)的功率是足夠的（9）計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速，功率和轉(zhuǎn)矩。已知N電=2.2千瓦 n電 =973r/min i帶=3.5 齒=5.77 帶=0.96 總 =0.95 滾 =0.99圖2-2 傳動(dòng)示意圖設(shè)電動(dòng)機(jī)軸為1軸，小齒輪軸為2軸，卷桶軸為3軸。軸為1軸，小齒輪軸為2軸，卷桶軸為3軸。則

13、 n1=n電=973r/min n2=m/r帶=937/3.5=267.7r/min n3=n1/ i齒=267.7/5.77=46.4r/min 各軸功率為： N1=N電=2.2kw N2=N1X帶=2.2X0.962.1kw N3= N2X滾X齒=2.11X0.99 X 0.951.98kwN3比此卷筒實(shí)際所需要的功率N卷=1.92要大一些，因此能保證正常的工作。各軸轉(zhuǎn)矩：吊車(chē)在起重時(shí)，卷筒的受力情況如下圖所示：在鋼絲繩最大拉力Pmax的作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為：M轉(zhuǎn)卷=Pmax·DO/2=425.5X186.2/2=39614.05公斤/毫米,方向?yàn)轫槙r(shí)針，但是吊車(chē)要提升重物，卷筒應(yīng)該

14、逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)才行，因此必須使小齒輪給大齒輪施加一個(gè)作用力F，使大齒輪產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻霓D(zhuǎn)矩并且還要使M大齒輪大于M轉(zhuǎn)卷，才能提升重物，而這個(gè)F力是由電動(dòng)機(jī)的額定功率N=2.2kw傳遞的。即電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)矩 M轉(zhuǎn)電=975000·N電/n電=975000X2.2/937=2289.2kg/mm975000·N電/n電=975000X2.2/937=2289.2kg/mm小齒輪軸轉(zhuǎn)矩M轉(zhuǎn)小齒輪= M轉(zhuǎn)電·iv·帶=2289.2x3.5x0.96=7691.8kg/mm卷筒軸轉(zhuǎn)矩M轉(zhuǎn)大齒輪=M轉(zhuǎn)小齒輪·iv·齒·滾=7691.8x5.77

15、x0.95x0.99=41740.8kg/mm計(jì)算結(jié)果表明，M轉(zhuǎn)大齒輪大于M轉(zhuǎn)卷，能使卷筒得到逆時(shí)針?lè)较虻霓D(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到提升重物的目的。將以上表值列成表2-1，以備后用。電動(dòng)機(jī)軸小齒輪卷筒軸傳動(dòng)比i3.55.77轉(zhuǎn)速n(r/min)937267.751.3功率N（KW）2.22.111.98轉(zhuǎn)矩M（公斤/厘米）228.92769.184174表2-1傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表此次設(shè)計(jì)的吊車(chē)是靠電動(dòng)機(jī)的反正轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)提升和卸下重物的，考慮到工作中的必要性停止，應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)制動(dòng)裝置（包括制動(dòng)器及其附件），制動(dòng)裝置是用來(lái)對(duì)運(yùn)動(dòng)著的軸產(chǎn)生阻力矩，使軸很快地減速或停止轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。制動(dòng)器的選擇是根據(jù)吊車(chē)提升最大重量的制動(dòng)

16、力矩要大于軸上的最大力矩的原則進(jìn)行的，既：M制K制·K扭最大式中： K制制動(dòng)安全系數(shù)，查文獻(xiàn)（5）表21-3“制動(dòng)安全系數(shù)”得K制=1.5，因此此次設(shè)計(jì)屬于輕級(jí)工作類型。M扭最大為制動(dòng)軸的最大轉(zhuǎn)矩（公斤/厘米）因此此次設(shè)計(jì)中有三根軸，即電動(dòng)機(jī)軸、卷筒軸、小齒輪軸，此三根軸都可被制動(dòng)，那么就有三種制動(dòng)方案進(jìn)行分析，擇優(yōu)選用。（見(jiàn)下頁(yè)）表2-2 三種制動(dòng)方案的分析方案比較優(yōu)缺點(diǎn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)矩小，制動(dòng)力矩也小可小型電磁閘瓦型制動(dòng)器。制動(dòng)輪和小帶輪可做成一體。但缺點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)軸懸重大，更主要的是制動(dòng)輪表面線速度較高，在制動(dòng)過(guò)程中發(fā)熱嚴(yán)重，會(huì)降低制動(dòng)輪覆面摩擦系數(shù)，影響制動(dòng)器的壽命。卷筒軸轉(zhuǎn)

17、速低，轉(zhuǎn)矩大，制動(dòng)力矩也大，高達(dá)6261公斤/厘米。所選用較大的電磁閘瓦型制動(dòng)器。所需的制動(dòng)輪直徑和寬度也都較大，裝配時(shí)受到相鄰兩軸空間位置的限制，結(jié)構(gòu)上可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)。小齒輪轉(zhuǎn)速介于上面兩者之間，位置也足夠大，且布置均勻，結(jié)構(gòu)緊湊。通過(guò)上述三種方案分析，決定采用第三種，即以小齒輪軸作為被制動(dòng)的軸，此軸的轉(zhuǎn)矩由表212可以知道M扭小齒輪 =769.18公斤/厘米，其制動(dòng)力矩為 M制1.5×769.18=1153.77公斤/厘米，查文獻(xiàn)（1）表2444，可選用電磁閘瓦型制動(dòng)器ZWZ-200，其產(chǎn)生的制動(dòng)力矩，當(dāng)負(fù)荷持續(xù)率JC=25%時(shí)，為 M制= 1600公斤/厘米，大于1153.77公

18、斤/厘米，完全能達(dá)到制動(dòng)的目的，其標(biāo)記為ZWZ-200制動(dòng)器ZB113-62。2.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算2.3.1 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)(1) 確定設(shè)計(jì)功率Pd：設(shè)P為帶傳動(dòng)所需傳遞的功率，單位為KW，KA為工作情況系數(shù)，則設(shè)計(jì)功率Pd=KA·P（KA由文獻(xiàn)（6）表5-10“況系數(shù)KA”查得為1.3）。已知P=2.2KW，則Pd=1.3×2.2=2.86KW。(2) 選擇帶的型號(hào)：根據(jù)Pd=2.86KW和n電=937r/min ,由文獻(xiàn)（6）圖5-10“普通V帶選型圖”選A型膠帶。(3) 確定帶輪基準(zhǔn)直徑d1、d2,并驗(yàn)算帶速。小帶輪基準(zhǔn)直徑的確定：參考文獻(xiàn)（5）表7-3“三角帶

19、傳動(dòng)小帶輪最小計(jì)算直徑”和表7-6“三角帶輪計(jì)算直徑”，選擇小帶輪直徑d1 =130mm,則大帶輪直徑d2=i帶·d1 =3.5×130=455mm。驗(yàn)算帶速V： V= =6.37m/s在525m/s范圍內(nèi)，故合適。(4) 確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld：初選中心距：初定中心距可按下列經(jīng)驗(yàn)公式定：經(jīng)驗(yàn)公式：0.7（d1d2）ao2（d1 d2）即：0.7（130+455）ao2（130+455）409.5ao1170 從結(jié)構(gòu)上考慮，取ao=820mm初算V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld：Ao初定后，可按下式初算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度LdLd2（d1d2）即Ld=2×820×（13

20、0+455）=1640+918.45+32.2=2590.65mm由文獻(xiàn)（5）7-7“三角長(zhǎng)度系列和長(zhǎng)度系數(shù)K帶長(zhǎng)”中選取A型帶相近的計(jì)算長(zhǎng)度 L計(jì)=2555mm ，其內(nèi)周長(zhǎng)L內(nèi)=2500mm。確定中心距a實(shí)：a實(shí)= ao=820+ =802.2mm(5) 驗(yàn)算小帶輪包角a1=1800- ×57.30=1800-×57.30156.790大于120度故合適(6) 確定V帶的根數(shù)查文獻(xiàn)（5）表7-8“單根三角帶所能傳遞的功率N”和V=6.37m/s，d1=130mm得單根膠帶所能傳遞的功率N0=1.05KW，當(dāng)a=156.790時(shí)，由表7-9“包角系數(shù)K包角=0.95，由表7

21、-7查得K帶長(zhǎng).93，從而得到：Z=3.083取Z=4根，符合要求(7) 確定帶的初拉力F單根普通V帶的初拉力可用下式計(jì)算： 式中K包角 由表7-9查得為0.95，q由文獻(xiàn)（5）表5-1“V帶的截面尺寸”查出為0.11。(8) 壓軸力FQFQ=2Z·F0×sin=2×4×96.03×sin()°=753.08N(9) 帶輪結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)帶輪結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)零件圖.2.3.2 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)1. 選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)。(1) 由傳動(dòng)方案圖，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)(2) 簡(jiǎn)易吊車(chē)為一般工作機(jī)器，速度不高，故齒輪選用8級(jí)精度。(3) 齒輪選用便于制造且價(jià)格便宜的材料，由文獻(xiàn)（6）表3-2“常用齒輪材料及其機(jī)械特征”選小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）HBS1 =240，大齒輪材料也為45#鋼（ ?；琀BS1=200。(4) 初選小齒輪齒數(shù)Z1=22，則大齒輪齒數(shù)Z1=Z，i齒=22×5.77=126.94127實(shí)際傳動(dòng)比i齒= 127/22=5.773誤差為(I齒輪-I齒)/ I齒實(shí)·100（5.773-5.77）/5.773·100=0.051%小于4%是允許的因齒面硬度小于350HBS的開(kāi)式傳動(dòng)，所以按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。2. 按齒面接觸疲勞