簡(jiǎn)易小吊車的設(shè)計(jì)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第 3章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .183.2 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .183.3 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .193.4 卷筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .193.5 滑輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .233.6 伸臂桿和支撐桿結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) .23第 4章 軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .284.1 小齒輪軸的設(shè)計(jì) .284.2 卷筒軸的設(shè)計(jì) .30第 5章 機(jī)架的設(shè)計(jì) .34第 6章 起重機(jī)的穩(wěn)定問題 .35結(jié)論 .36致謝 .37參考文獻(xiàn) .381前 言簡(jiǎn)易吊車，適用于機(jī)械加工車間小范圍內(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)械加工車間而言的，尤其是不發(fā)達(dá)的地區(qū)，此種吊車非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用。雖然現(xiàn)在的機(jī)加工車間都配有大航車，大吊車，但大吊車起吊小物件是不是大材小用了呢？可如果不用大吊車起吊，對(duì)機(jī)械車間來說，即使上小物件也有上百斤重甚至上千斤重，工人是無法搬運(yùn)和搬起的，此時(shí)，車間如果有一輛此種簡(jiǎn)易吊車，這種問題便迎刃而解了，它的使用，既不耽誤大吊車的工作，又解決了上述問題，可以提高車間的生產(chǎn)效率。有些人或許會(huì)認(rèn)為，此種小吊車應(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)為此種吊車的設(shè)計(jì)好事非常有必要的。簡(jiǎn)易吊車的工作原理：由電動(dòng)機(jī)經(jīng)帶傳動(dòng)和一對(duì)開式齒輪傳動(dòng)，將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給卷筒，在通過鋼絲繩和滑輪組提升物體。雖然是簡(jiǎn)易吊車，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)易吊車的重要部分設(shè)計(jì)出來，其他的小細(xì)節(jié)只是提提而已或者一筆帶過了。2第 1 章 工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原始數(shù)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)開式齒輪傳動(dòng)，將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給卷筒，再通過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同可分為右同向捻、左同向捻、右交互捻、左交互3捻和混合捻等幾種考慮到此種小吊車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/mm 2、 170kg/mm2、185kg/mm 2、200kg/mm 2等五個(gè)等級(jí)。標(biāo)記示范為：絲6x37+1-85絲GB0-4絲kg/m絲絲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：P lax=G/2 （2）式中 為滑輪組的效率（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 PlaxS=425.5x5=2127.5 公斤4G/2Pmax絲絲圖 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）mmd鋼絲繩直徑 mme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，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.56第 2 章 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)加絞車，其動(dòng)力一般為電動(dòng)機(jī)，要設(shè)計(jì)機(jī)動(dòng)絞車，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 =pv/102 千瓦式中 p卷筒鋼絲繩的拉力（p=425.5 公斤）V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=Dn/(60x1000)m/s得卷筒的轉(zhuǎn)速：n 卷 =60x1000/（D）r/min式中：D 0卷筒的計(jì)算直徑(mm)即：D 0=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?。?）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7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 ivi 齒 =51.3x2x351.3x4x6=307.81231r/min可見，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) =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8查文獻(xiàn)1表 17-25 傳動(dòng)比一攔為第 9 種總中心距 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)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 =0.960.950.992 0.89此 N 電 =N 卷 / 總 =1.92/0.89=2.15 千瓦這說明前面選擇電動(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/mini 帶 =3.5 齒 =5.77 帶 =0.96 總 =0.95 滾 =0.999P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 n 1=n 電 =973r/minn2=m/r 帶=937/3.5=267.7r/minn3=n1/ i 齒 =267.7/5.77=46.4r/min各軸功率為：N1=N 電=2.2kwN2=N1X 帶 =2.2X0.96 2.1kwN3= N2X 滾 X 齒 =2.11X0.99 X 0.95 1.98kwN3 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 =PmaxDO/2=425.5X186.2/2=39614.05 公斤/毫米,方向?yàn)轫槙r(shí)針，但是吊車要提升重物，卷筒應(yīng)該逆時(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