家用高樓提升機設計畢業(yè)論文

家用高樓提升機設計畢業(yè)論文目錄TOC\o"1-3"\h\u第一章緒論 11.1設計的背景及意義 11.2提升機的功能和特點 11.3提升機的結構組成 11.4提升機的類型 21.5旋臂提升機介紹 21.6設計的目標和技術路線 2第二章起升機構的設計 42.1起升機構的傳動方案設計 42.2鋼絲繩的選擇和計算 52.3確定滑輪的參數(shù) 62.4確定卷筒尺寸并驗算其強度 72.5電動機的選擇 112.6驗算起升速度和實際所需功率 112.7減速器的選擇 122.8卷筒軸的設計及強度校核 132.9吊鉤的設計計算 152.10制動器的選擇和計算 16第三章懸臂機構的設計 193.1懸臂機構的設計 193.2旋臂梁的設計計算 193.3焊縫強度的校核 21第四章回轉機構的設計 234.1回轉機構的組成及常用形式 234.2載荷計算 244.3軸承壽命的計算 264.4鍵連接強度的檢核 27第五章提升機承重結構的設計 295.1提升機的承重結構 295.2立柱的設計計算 295.3強度的校核 30第六章提升機的維護與保養(yǎng) 336.1機械設備維護與保養(yǎng) 336.2金屬結構的維護與保養(yǎng) 336.3電氣系統(tǒng)的維護與保養(yǎng) 336.4提升機的潤滑 34第七章總結 35致謝 36參考文獻 37第一章緒論1.1設計的背景及意義本次設計的提升機的設計用于家庭裝修使用，高層建筑材料及裝修材料不再依靠人工搬運，極大地減輕了搬運工人的勞動強度。它的使用讓搬運工人從繁重的體力勞動中解放出來，它的速度快，運行穩(wěn)操作靈活，不僅減輕了搬運工人的勞動強度，而且提高了工作效率。提升機是各種工程建設廣泛應用的重要起重設備，它對減輕勞動強度，節(jié)省人力，降低建設成本，提高勞動生產(chǎn)率，加快建設速度，實現(xiàn)工程施工機械化起著十分重要的作用。提升機屬于中小型吊運設備，具有安全可靠，具有高效、節(jié)能、省時、省力、靈活的特點。三維空間隨意操作，在短距，密集性吊運場合比其他常規(guī)性吊運設備更顯其優(yōu)越性，廣泛應用于各行業(yè)的不同場合。1.2提升機的功能和特點提升機可以歸結為起重機的一種，是一種循環(huán)、間歇運動的機械，主要用于物品的裝卸。一個工作循環(huán)一般包括：取物裝置從取物地點由起升機構把物品提起，運行、旋轉或變幅機構把物品移位，然后物品在指定地點下降；接著進行反向運動，使取物裝置回到原位，以便進行下一次的工作循環(huán)。在兩個工作循環(huán)之間，一般有短暫的停歇。由此可見，起重機械工作時，各機構經(jīng)常是處于起動、制動以及正向、反向等相互交替的運動狀態(tài)中的。提升機屬于危險性作業(yè)的設備，它發(fā)生事故造成的損失將是巨大的。所以提升機設計和制造一定要嚴格按照國家標準和有關規(guī)定進行。提升機是以反復的循環(huán)方式完成貨物裝卸或設備安裝作業(yè)的。一個工作循環(huán)包括：取物、貨物上升、水平運動、下降、卸載，然后空吊具返回原地。一個工作循環(huán)時間一般從幾分鐘到二三十分鐘，其間各機構在不同時刻有短暫的停歇時間。這一特點決定了電動機的選擇和發(fā)熱計算方法；由于反復起動和制動，各機構和結構將受到強烈的震動和沖擊，載荷是正反向交替作用的。許多重要構件承受不穩(wěn)定變幅應力的作用，這些都對構件的強度產(chǎn)生較大的影響。1.3提升機的結構組成提升機由產(chǎn)生運動的機構、承受載荷的金屬結構、提供動力和起控制作用的電氣設備及各種指示裝置等四大部分組成。提升機包括幾個機構：起升機構、運行機構、懸臂梁機構、旋轉機構。（1）起升機構，是用來實現(xiàn)物料的垂直升降的機構，是任何起重機不可缺少的部分，因而是起重機最主要、最基本的機構。（2）運行機構，是通過起重機或起重小車運行來實現(xiàn)水平搬運物料的機構，有無軌運行和有軌運行之分，按其驅動方式不同分為自行式和牽引式兩種。（3）懸臂梁機構，是提升機特有的工作機構，通過改變臂架的長度和仰角來改變作業(yè)幅度。（4）旋轉機構，是使臂架繞著起重機的垂直軸線作回轉運動，在環(huán)形空間運移動物料。起重機通過某一機構的單獨運動或多機構的組合運動，來達到搬運物料的目的。1.4提升機的類型提升機是使貨物作升降運動的起升機構，形式從構造特征來看，種類繁多的提升機可歸納為三大類，常見有下列幾種：（1）滑車（俗稱葫蘆）一種用鏈條或鋼絲繩與滑輪構成的省力滑輪組，結構緊湊，質量輕，是一種可攜帶的起重工具，有手動和電動兩種。電動葫蘆則是一種電動起升機構，配有運行小車后可在空間布置的工字鋼軌上運行，構成單軌架空道，是一種生產(chǎn)流水線上空的自動運貨車。電動葫蘆可作為梁式提升機的起升機構。（2）絞車由電動機經(jīng)減速器、卷筒、驅動鋼絲繩滑輪組成的起重設備，用以起吊重物或產(chǎn)生牽引力。在礦山、建筑工地及艦船等處應用。各類提升機的起升機構都是一種絞車。絞車也有液壓或燃機驅動的。（3）升降機一種由絞車拖動吊箱，吊箱延軌道升降的起重設備。在建筑工地上應用的建筑升降機是一種典型的形式。在高層建筑中應用的電梯是供人員上下樓梯使用的，是一種安全信號設備齊全，自動控制的、且制造很精良的載人升降機。礦山使用的礦井提升機與電梯類似，單更加大型化。1.5旋臂提升機介紹懸臂提升機是近年發(fā)展起來的中小型起重裝備，結構獨特，安全可靠，具備高效、節(jié)能、省時省力、靈活等特點，三維空得隨意操作，在段距、密集性調(diào)運的場合，比其它常規(guī)性吊運設備更顯示其優(yōu)越性。本產(chǎn)品廣泛用于各種行業(yè)的不同場所。懸臂提升機工作強度為輕型，提升機由立柱，回轉臂回轉驅動裝置及電動葫蘆組成，立柱下端通過地腳螺栓固定在混凝土基礎上，由擺線針輪減速裝置來驅動旋臂回轉，電動葫蘆在旋臂工字鋼上作左右直線運行，并起吊重物。提升機旋臂為空心型鋼結構，自重輕，跨度大，起重量大，經(jīng)濟耐用。置式行旋臂吊MODE型走機構，采用帶滾動軸承的特種工程塑料走輪，摩擦力小，行走輕快；結構尺寸小，特別有利于提高吊鉤行程。定柱式懸臂提升機又稱立柱式懸臂提升機，起重量在125Kg-5000Kg，是凱力起重自行研制的產(chǎn)品，可以根據(jù)客戶需求設計定制的專用起重設備。立柱式旋臂吊具有結構新穎、合理、簡單、操作方便、回轉靈活、作業(yè)空間大等優(yōu)點，是節(jié)能高效的物料吊運設備，可廣泛適用于廠礦、車間的生產(chǎn)線、裝配線和機床的上、下工作及倉庫、碼頭等場合的重物吊運。定柱式旋臂吊根據(jù)其旋臂所使用型鋼的不同可以分為：BZD型和BZD-JKBK型。本設計由立柱、回轉旋臂及電動葫蘆等組成。立柱下端固定于底座上，旋臂回轉，可根據(jù)用戶需求進行回轉?；剞D部分分為手動和電動回轉（擺線針輪減速劑安裝與上托板或者下托板上帶動轉管旋臂回轉）。電動葫蘆安裝在旋臂軌道上，用于起吊重物。1.6設計的目標和技術路線設計目標1.提升重量150-200kg，最大提升高度20m；2.提升動作：提升、下放材料，提升后可轉向0-360°，可制動、變速；技術路線根據(jù)設計要求和技術指標，結合相關國家及行業(yè)標準，確定技術特性、主要尺寸參數(shù)，繪制整體結構草圖，根據(jù)技術指標，計算確定相關載荷部件的尺寸，并結合國家標準及技術現(xiàn)狀，進行相關尺寸的協(xié)調(diào)。在設計計算中使用有限元分析等輔助設計軟件，優(yōu)化設計方案。設計過程中，先繪制草圖，然后重點計算懸臂及立柱部分。邊計算邊畫部件圖，最后繪制出完整的總圖，在標注部分，查閱最新國家標準，并將其貫徹到設計圖紙中。

第二章起升機構的設計2.1起升機構的傳動方案設計起升機構包括：取物裝置，鋼絲繩卷繞系統(tǒng)及驅動裝置等部分，用來實現(xiàn)物品的上升與下降動作。起升機構是起重機械中最主要和最基本的機構，是起重機不可缺少的組成部分。它的工作好壞對整臺起重機的性能有著最直接的影響。根據(jù)設計要求所給參數(shù)，起重量Q=200kg,屬于小起重量旋臂提升機。主要技術要求參數(shù)如下：表2-1提升機主要技術參數(shù)起重量Q起升高度H跨度L起升速度V回轉速度轉角圍200Kg20m2.5m8m/min1rad/min因起重量、起升速度和起升高度等設計參數(shù)的不同，起升機構有多種傳動方案。在這些方案中大體上可分為閉式傳功和帶有開式齒輪傳動的兩類：和帶有開式齒輪的傳動。由于開式齒輪易于磨損，因此現(xiàn)代起重機已很少采用，并且按照布置宜緊湊的原則，決定采用閉式傳動的傳動方案。傳動裝置中廣泛采用減速器，它是原動機和工作機之間獨立的閉合傳動裝置，用來降低轉速和增大轉矩以滿足各種工作機的需要。根據(jù)設計要求及分析，給出如下傳動方案：圖2-1傳動方案圖2—1這種方案是最簡單也是最通用的一種傳動方式，電動機1通過聯(lián)軸器2與減速器3聯(lián)系，減速器的低速軸與開始齒輪連接再與卷筒連接。在這一傳動方式中，由于電動機緊靠減速器，為了補償電動機及減速器高程誤差，或底架受力時的變形，聯(lián)軸器需要采用調(diào)節(jié)性能較好的彈性聯(lián)軸器或雙齒輪聯(lián)軸器。聯(lián)軸器靠減速器側帶有制動輪，以便使制動器能可靠地制動住懸掛的貨物。這種方案結構簡單，安裝及維修比較方便,適合于與小型起升機構。2.2鋼絲繩的選擇和計算鋼絲繩又叫鋼索，是用優(yōu)質高強度碳素鋼絲制成的。鋼絲繩拉力強度高，耐磨損，鋼絲繩是提升機機械的重要零件之一，它是一種易于彎曲的撓性件。具有強度高、撓型好、自重輕、運行平穩(wěn)，極少突然斷裂等特點，因而廣泛用于提升機的起升機構、變幅機構、運行機構，也可用于旋轉機構。它還用作捆綁物件的繩索、桅桿提升機的緊繩、纜索提升機和空氣索道的牽引繩、承載繩等。鋼絲繩受力復雜，受載時，鋼絲繩中有拉升應力、彎曲應力、擠壓應力及鋼絲繩捻制下的殘余應力。當鋼絲繩繞過滑輪時，受到變應力作用使材料產(chǎn)生疲勞，最終由于鋼絲繩與繩槽、鋼絲繩之間磨損而破斷。因為在起升過程中，鋼絲繩的安全至關重要，所以要保證鋼絲繩的使用壽命，為此我們采用一下措施：1）盡量減少鋼絲繩的彎曲次數(shù)；2）高安全系數(shù)，即降低鋼絲繩的應力；3）選用較大的滑輪與卷筒直徑?；啿鄣某叽缗c材料對鋼絲繩的壽命有很大的關系，其太大會使鋼絲繩與滑輪接觸面積減小，太小會使鋼絲繩與槽壁間的摩擦劇烈，甚至會卡死。選用鋼絲繩可分為兩個步驟進行：⑴確定形式根據(jù)上敘鋼絲繩的構造特點，在結合起重機的使用條件和要求（如撓性、耐磨性、抗高溫輻射、抗橫向壓力和防腐蝕性等）。從3—1中選擇適合該起重機工作的鋼絲繩。⑵確定尺寸鋼絲繩的鋼絲在工作中的受力情況是復雜的。它工作時承受拉伸、彎曲、擠壓和扭轉等作用。由此產(chǎn)生壓力的大小，除與鋼絲繩力大小有關外，還與鋼絲和股的數(shù)目、繞捻方法、螺旋角大小、鋼絲間的接觸情況以及繩芯的材料等有關，迄今還沒有一種精確的計算方法，因此，為了簡化計算，只根據(jù)靜載荷按實用計算法選擇鋼絲繩。1.鋼絲繩破斷拉力計算由《起重吊裝簡易計算》[2]可知，鋼絲繩破斷拉力計算公式如下：（2-1）式中—鋼絲繩的破斷拉力（N）—鋼絲繩中每一根鋼絲的直徑—鋼絲繩中每一根鋼絲的總根數(shù)—鋼絲繩中鋼絲的抗拉強度（Pa)—鋼絲繩中鋼絲的總斷面面積—鋼絲繩中的搓捻不均勻引起的受載不均勻系數(shù)（當鋼絲繩為6×37+1時，=0.82；當鋼絲繩為6×19+1時，=0.85）本設計選用6×37+1型鋼絲繩，與以同徑者6×19+1型相比較，鋼絲多且細，則繩的撓性好，而耐磨性稍差，在此基礎上還能滿足我們的需求。所以我們選用6×37+1型鋼絲繩（GB1102-74）。驗算6×37+1型(2-2）驗算6×19+1型（2-3）2.鋼絲繩允許拉力的計算通過查閱《起重吊裝簡易計算》[2]表1—8，用于機動起重設備的安全系數(shù)K為5～6，我們選用較大的安全系數(shù)K=6，滑輪組倍率，則可以的鋼絲繩的允許拉力為：（2-4）2.3確定滑輪的參數(shù)滑輪在起重機中滑輪的只要作用是穿繞鋼絲繩，滑輪根據(jù)其中心軸線是否運動，可分為動滑輪和定滑輪。根據(jù)制造方法可分為：鑄鐵滑輪、鑄鋼滑輪、焊接滑輪、尼龍滑輪等。滑輪繩槽尺寸應保證鋼絲繩順利繞過且接觸面積應盡可能大，以避免產(chǎn)生鋼絲繩與滑輪輪緣的摩擦甚至是跳槽?；営奢喚?、輪輻和輪轂三部分組成的?；喌木唧w尺寸，可按鋼絲繩直徑由提升機設計手冊查得。鋼絲繩繞過滑輪尺寸時要產(chǎn)生橫向變形，故滑輪槽底半徑應稍大于鋼絲繩半徑，鋼絲繩直徑小時R大些，鋼絲繩直徑大時R取小些?；喌某叽缁喌闹饕叽缡菗Q輪直徑D，輪轂寬度B和繩槽尺寸，提升機常用鑄造滑輪已標準化（ZBJ8006.3—87）?；喗Y構尺寸可按鋼絲繩直徑進行選定。（1）工作滑輪直徑（2-5）式中—按鋼絲繩中心計算的滑輪直徑（鋼絲繩卷繞直徑）mm;—鋼絲繩直徑，mm;—輪繩直徑比。查《機械設計手冊》表2—3，根據(jù)機構工作級別，取繩經(jīng)比系數(shù)e=16,則可得查附表選用滑輪直徑D=280，由附表選用鋼絲繩直徑為d=11mm,滑輪直徑D=280，滑輪軸直徑為D5為80mm的E1滑輪，滑輪標記為ZBJ8006.3—87—11×280-80。（2）滑輪輪緣尺寸鋼絲繩直徑dABCmsRr14mm40mm28mm25mm8mm10mm8mm4mm2.5mm16mm8mm2.4確定卷筒尺寸并驗算其強度卷筒類型及構造卷筒是起升機構和牽引機構中卷繞鋼絲繩的部件。起升機構的卷筒通常采用圓柱形卷筒，可以做成整體鑄造的、焊接的或組合的三種型式。焊接卷筒與鑄造卷筒相比，能減輕重量30%~40%，特別是單件生產(chǎn)時，用焊接卷筒可不用木模，還能降低成本。此例采用組合卷筒，沿卷筒軸向聯(lián)接的結構。根據(jù)鋼絲繩在卷筒卷繞層數(shù)分為單層卷筒和多層卷筒。在大多數(shù)情況下，鋼絲繩在卷筒上只繞一層。為了引導繩索，以免鋼絲繩纏繞時互相摩擦，卷筒的表面做成螺旋槽面。只有用手驅動的卷筒或因結構上的原因，而必須用多層纏繞時才允許用光面卷筒。卷筒尺寸的由已知起升速度、起升高度和鋼絲繩的尺寸來確定。卷筒用來卷繞鋼絲繩，把原動機的驅動力傳遞給鋼絲繩，并把原動機的回轉運動變?yōu)樗枰闹本€運動。卷筒通常是中空的圓柱形，特殊要求的卷筒也有做成圓錐或曲線形的。卷筒承受起升載荷的作用，應有足夠剛性的底座予以支承，而卷筒的軸應該是靜定支承。卷筒直徑卷筒直徑的大小直接影響鋼絲繩的彎曲程度，為保證鋼絲繩壽命，卷筒直徑不能太小，卷筒直徑必須大于鋼絲繩直徑的一點倍數(shù)，卷筒直徑一般為：（2-6）式中—卷筒卷繞直徑（鋼絲繩中心所在直徑），mm；—與機構工作級別和鋼絲有關的系數(shù)；—鋼絲繩直徑，mm。帶入數(shù)字得為了適當?shù)臏p少卷筒的長度，則應該選用較大直徑的卷筒，根據(jù)《提升機設計手冊》[7]表14—1，選用直徑D=300的卷筒，卷筒槽尺寸由表14—3得t1=14,槽底半徑R=6.7（標準槽）。卷筒長度圖2—3是卷筒的大體形狀及尺寸。圖2—3單層繞卷筒長度（2-7）式中—卷筒上車螺旋槽部分的長度，；—無繩槽卷筒端部尺寸，根據(jù)構造需要選定，；—固定鋼絲繩所需要的查長度，，。（2-8）式中—最大起升高度，；—滑輪組倍率；—卷繞計算直徑，由鋼絲繩中心算起的直徑，；—為固定鋼絲繩的安全圈數(shù)，；—繩槽節(jié)距—。綜上，帶入數(shù)得：（2-14）取。3.卷筒壁厚（2-9）取5.強度計算卷筒壁中承受復雜的應力，包括起升鋼絲繩拉力纏繞而產(chǎn)生的壓應力，鋼絲繩拉力產(chǎn)生的扭轉和彎曲應力，根據(jù)分析扭轉產(chǎn)生的應力非常小，可忽略不計，卷筒壁中的應力主要是鋼絲繩在卷筒壁上產(chǎn)生的壓縮應力。而當卷筒的長度小于或等于3倍卷筒直徑，即當時，主要計算壓應力，彎曲和扭轉的合成應力一般不大于壓應力的，所以只計算壓應力是合理的。圖2-6卷筒壓應力卷筒表面上的最大壓應力為（2-10）式中—多層卷繞系數(shù)，該值與鋼絲繩卷繞層數(shù)有關；—應力減小系數(shù)，考慮繩圈繞入時對筒壁有減小作用，一般可取=0.75；—鋼絲繩中最大靜拉力；—卷筒壁厚，可按下列初選：鑄鋼卷筒鑄鐵卷筒—卷筒繩槽節(jié)距；—許用壓應力對鋼（—屈服強度）對鑄鐵（—抗壓強度）所以（2-11）選用灰鑄鐵HT200.最小抗拉強度，許用壓應力為因為，所以抗彎強度符合要求。2.5電動機的選擇電動靜功率的計算(2-12）式中—起升載荷重量，Kg；V—物品上升速度（米/分）；—機構總效率，一般取0.8～0.9。為了滿足電動機起動時間不過熱要求，對起升機構，可按下式初選相應于機構的值的電動機功率：（2-13）式中—系數(shù)。由《起重機設計手冊》[7]表8—10，取，則查《機械設計基礎》[4]附表6—3選擇電動機型號，選用電動機為YZ系列冶金及起重三相異步電動機。電動機型號為YZ132M2—6，電動機工作制為S2（短時工作制），工作定額為30分，額定功率為4KW，額定轉速為915r/min。電動機發(fā)熱驗算電動機工作因為溫升而發(fā)熱，過高的溫升會使繞組的絕緣材料加速老化，故需要對按靜功率選擇的電動機進行發(fā)熱驗算，以控制電動機溫升在容許的圍。按照工作類型系數(shù)法，由《提升機設計與實例》[9]表2—9可知的等效功率為（2-14）的值結合《提升機設計手冊》[7]表8—14和圖8—37得，則綜合以上的計算結果，，所以所選電動機滿足要求。2.6驗算起升速度和實際所需功率驅動裝置總傳動比（2-15）式中—電動機額定轉速（轉/分）—穩(wěn)定時卷筒的轉速（2-16）式中—滑輪組倍率；—物品上升速度（米/分）；所以總傳動比實際起升速度：誤差：所以速度與傳動比符合要求。實際所需等效功率：（2-17），驗算合格。2.7減速器的選擇手動絞車是以人力做動力，但對于起重量大的起重機械，人的力量是有限的，且效率很低，于是就出現(xiàn)了機動絞車，它的動力一般是電動機。要設計這種機動絞車，就要知道工作機構在提升最大重量時所需要的功率，并由此選擇電動機，設計傳動裝置。蝸桿傳動可以實現(xiàn)較大的傳動比，尺寸緊湊，傳動平穩(wěn)，但效率較低，適用于中、小功率的場合。采用錫青銅為蝸輪材料的蝸桿傳動，由于允許齒面有較高的相對滑動速度，可將蝸桿傳動布置在高速級，以利于形成潤滑油膜，可以提高承載能力和傳動效率。同時蝸輪蝸桿具有自鎖作用，在提升機中使用能夠防止重物在電動機斷電的情況下下落，因此將蝸桿傳動布置在第一級。因為電動機到減速器高速軸用聯(lián)軸器連接，其傳動比為1。傳動方案示意圖如下圖所示,圖4-2臥式電機與蝸桿減速器傳動1—電動機；2—聯(lián)軸器；3—蝸輪；4—大、小齒輪；5—卷筒；6—鋼絲繩本設計采用斜齒輪蝸輪蝸桿減速器，從2.7的計算中得出減速器的傳動比，上網(wǎng)查詢選擇減速器型號為SF87R57DT80N4，此減速器采用模塊化設計，傳動比覆蓋圍廣，分配精細合理，外形設計適合全方位的萬能安裝配置。其傳動比為113.3，公稱轉速，公稱輸入功率為。卷筒轉速為：減速器總傳動比：查[5]附表35選用SF87R57DT80N4型的減速器，當中級工作類型時，許用功率為=15.1kw，=31.5，自重=345kgf，輸出軸直徑為=50mm，軸端長=85mm。2.8卷筒軸的設計及強度校核由于卷筒軸的可靠性對提升機的安全、可靠的工作非常重要，因此應十分重視卷筒軸的結構設計和強度、剛度計算。卷筒軸的結構，應盡可能簡單、合理，應力集中應盡可能小。卷筒軸不僅要計算疲勞強度，而且還要計算靜強度；此外，對較長的軸還需校核軸的剛度。軸的結構設計就是要確定出軸的合理外形和全部結構尺寸。軸的結構設計本身必須考慮強度問題，結構不合理往往給強度帶來不利的影響。在許多情況下，軸的結構要求決定了它的外形及尺寸，且軸的結構設計應使軸具有合理的外形結構，同時應滿足使用要求。由前面的設計可知：卷筒的名義，取卷筒長度，卷筒槽形槽底半徑，繩槽尺寸，鋼絲繩允許拉力為。其它參數(shù)有，，。軸的材料主要采用碳素鋼和合金鋼。軸毛坯多用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。選擇軸的材料時除首先要滿足使用要求外，還要考慮材料的工藝性及經(jīng)濟性。軸的常用材料為優(yōu)質中碳鋼，如35、45、50鋼，其中以45鋼最為常用。起重設備載荷較大，而且有沖擊載荷的存在，考慮到本次設計工作要求較高，所以考慮選用合金鋼40Cr，調(diào)制處理。1.初算卷筒心軸最小直徑（2-61）取軸的最小直徑圓整為。圖2-10卷筒心軸結構圖2.確定各段軸的直徑、長度1-2段和6-7段為軸承的位置，直徑，其它各部分直徑按照結構來取，，，，。確定卷筒心軸各段長度時，應根據(jù)軸承寬度、卷筒長度和端蓋長度來確定。,,,,6-7段為套筒長度,取.3.計算支座反力心軸右輪轂支承處最大彎矩：4.疲勞計算對于疲勞計算采用等效彎矩，查《提升機設計手冊》[6]得知等效系數(shù)=1.1等效彎矩：彎曲應力：心軸的載荷變化為對稱循環(huán)。由上式知許用彎曲應力：軸材料用45號鋼，其中，；。式中n=1.6—安全系數(shù)K—應力集中系數(shù)—與零件幾何形狀有關的應力集中系數(shù)，當零件表面形狀劇烈過渡和零件上開有溝槽時，以及緊配合區(qū)段，本處取—與零件表面加工粗糙度有關的應力集中系數(shù)，，本處取。<通過5.靜強度計算卷筒軸屬于起升機構低速軸零件，其動力系數(shù)可由表查得，=1.2。許用應力：<通過故卷筒軸的疲勞和靜強度計算通過2.9吊鉤的設計計算吊鉤本身是一個機械零部件，通常都與動滑輪組合成吊鉤組進行工作。吊鉤材料采用優(yōu)質低碳鎮(zhèn)靜合金鋼。吊鉤根據(jù)制造方法可分為鍛造吊鉤和片式吊鉤。鍛造吊鉤有單鉤和雙鉤之分。單鉤用于起重量較小的起重機上如，當起重機較大時應采用雙鉤。吊鉤本身的截面形狀有圓形、方形、梯形和T字形。從受力的情況分析，以T字形截面最為合理，但鍛造工藝較為復雜。梯形截面受力較合理，鍛造容易。工程起重機中常用T字形或梯形截面的鍛造單鉤。通用吊鉤已經(jīng)標準化，設計時可按額定起重量從手冊中選取。對于本設計中的提升機，希望吊鉤重量可盡量低一些，故選用時可選低一級的吊鉤。吊鉤的主要尺寸圖2-10是吊鉤鉤身主要尺寸圖圖2-10吊鉤鉤深主要尺寸吊鉤的主要尺寸是由勾孔直徑D來決定的。勾孔直徑式中—額定起重量，。帶入數(shù)據(jù)得（2-62）取。其它尺寸=（3.59）P—制動軸向力（N）；[p]—許用比壓（）查表得[p]=1.7；P===1.68因此p<[p]第三章懸臂機構的設計3.1懸臂機構的設計臂架式起重機的懸臂機構按作業(yè)要求可分為變幅和固定梁兩種，設計定位在家庭使用，因此采用簡易的非變幅設計。關于懸臂機構的設計，懸臂機構通常一般要應承載能力大、剛度好、自重輕。所以在設計中要根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸，提高支撐剛度和合理選擇支撐點的距離，合理布置作用力的位置和方向，注意簡化結構，提高配合精度。3.2旋臂梁的設計計算吊重為200kg，懸臂梁選擇工字鋼，總長度為2.5m，選擇工字鋼材料為Q235，其許用應力為。各點受力參看圖3-1。3.2.1工字梁的受力分析：該提升機額定提升重量為150-200kg，考慮到設計的安全系數(shù)，取工字梁的允許承重為200kg進行校核。由圖可知工字鋼受力為懸臂梁，工字梁上受下拉重物G=200kgx10=2000N，懸臂長為2500mm，如圖2-1：圖3-1工字梁受力圖工字梁的許用應力：工字梁的材料為Q235,為低碳鋼塑性材料，參考文獻[2]公式：式中：—屈服極限；—安全系數(shù)，一般選（1.5～2.5）安全系數(shù)的選取，關系到安全和經(jīng)濟問題，顯然安全系數(shù)越大，強度儲備越大，雖然安全而不經(jīng)濟，因此兩者應合理的統(tǒng)一起來，過分的強調(diào)某一方面都是不恰當?shù)?，安全系?shù)和材料的許用應力也不是固定不變的，隨著科學技術的發(fā)展以及人們對客觀事物的進一步認識，安全系數(shù)和許用應力選取會更切合實際。由于起吊時有沖擊載荷存在，上述選取一般是在靜載荷狀態(tài)下，本次由于沖擊載荷的存在所以選取=2.5。參考文獻[2]表13.1，Q235的屈服強度=235MPa。所以：3.2.2工字梁的最大彎矩由于電動葫蘆在工字梁上可以來回運動，當運動到工字梁的最外邊時候彎矩最大。電動葫蘆在工字梁的最外邊時，工字梁的自重暫簡略不計算，在選取工字梁時參數(shù)選取大一個等級，補償重力的缺少。受力如圖2-2：圖3-2最外端受力圖（1）求支反力：由梁的整體靜力平衡方程，可求其支反力為：（2）列彎矩方程。取梁的左端為A坐標原點，梁軸AB為X軸，則彎矩方程為：（3）繪制彎矩圖：根據(jù)彎矩方程不難繪出此梁的彎矩圖。如圖2-3所示：圖3-3彎矩圖則最大彎矩為：參考文獻[2]表16.11，計算所需的抗彎截面模量得：參考文獻[2]附錄表3，選用16工字鋼，比較合適，其。本次設計旋臂材料為16工字鋼。3.2.3.工字鋼剛度計算在工程設計中，通常按梁的強度條件選擇梁的截面尺寸，然后按梁的剛度進行校核，校核梁的剛度的目的，就是要控制梁的變形，使梁的最大繞度或最大轉角在規(guī)定的許可圍之，故梁的剛度條件，由參考文獻[2]得：式中：—許可撓度，起重機大梁：0.001L～0.002L.(L梁的跨度)式中：-最大撓度；P-工字梁受力；L-懸臂梁寬度；E-工字鋼彈性模量；I-工字鋼截面慣性矩；工字梁受力可知當工字梁在最外面時，此梁受力最大，受集中力P=5KN.受力處的跨度L=2500mm。根據(jù)工作性質規(guī)定=0.002L=0.002×2500=5mm。16工字鋼E=200GPa,I=1130cm，代入公式：故此工字梁滿足剛度要求。3.3焊縫強度的校核校核懸臂梁與立柱套焊接焊縫的焊接強度：圖3-4焊接強度校驗圖如圖2-10最上面焊縫所受拉力約為：10KN。拉應力校核：式中：P—焊縫所受拉力（Kg）P=10KN=1000Kg；—鋼板厚度，=16.5mmL—焊縫的實際長度L==456mm所以懸臂梁與立柱套的焊縫的拉應力為：=1.3MPa焊縫的許用拉應力：=圖3-5所以懸臂梁與立柱套的焊縫的拉應力為：=1.3MPa焊縫的許用拉應力：=式中：—材料的屈服強度，Q235=235Mpa；—安全系數(shù)，塑性材料安全系數(shù)一般取1.5～2.5，本次設計?。?2.5。強度滿足要求

第四章回轉機構的設計提升機的回轉機構，在于擴大機械的工作圍，當?shù)跤形锲返钠鹬乇奂芾@提升機的回轉中心的回轉時，就能使物品吊運到回轉圓所及的圍以。這種回轉運動是通過回轉機構來實現(xiàn)的。4.1回轉機構的組成及常用形式回轉機構由回轉支承裝置和回轉驅動裝置兩大部分組成，前者用來將提升機旋轉部分支承在固定部位上，后者用來驅動回轉部分相對于固定部分的回轉。驅動裝置的形式與支承裝置形式有一定的的關系。回轉提升機的回轉支承方式有定柱式、轉柱式、轉盤式等幾種。全回轉機構由三部分組成（1）旋轉機構的原動機：他是整機的傳動分流裝置中的一個傳動元件，在機械傳動中是某根軸，在電力傳動中是電動機，在液壓傳動中是液壓馬達。它的動力是由提升機的總動力源—燃機供給，并經(jīng)過機械傳動、或電能、或液壓能變換而來的。（2）旋轉機構的傳動裝置，一般是其減速作用。（3）旋轉小齒輪，回轉機構通過它和回轉支承裝置上的大齒圈嚙合，以實現(xiàn)回轉平面的回轉運動?；剞D支承裝置回轉支承裝置簡稱回轉支承，為提升機回轉部分提供穩(wěn)定、牢固的支承，并將回轉部分的載荷傳遞給固定部分。在提升機主要使用柱式和滾動軸承式回轉支承裝置。下面介紹滾動軸承式和柱式回轉支承裝置。1）滾動軸承式回轉支承裝置提升機回轉部分固定在大軸承的回轉座圈上，而大軸承的固定座圈則與底架或門座的頂面相固結。常用的滾動軸承式回轉支承裝置按滾動體形狀和排列分為下面四種結構。a.單排四點接觸球式回轉支承它由兩個座圈組成，其滾動體為圓球形，每個滾動體與滾到呈四點接觸，能同時承受軸向力，徑向力和傾覆力矩。適用于中型提升機。b.雙排球式回轉支承它有三個座圈，采用開式裝配，上下兩排鋼球采用不同直徑以適應于受力狀況的差異，由與接觸角壓力較大，因此能承受很大的軸向載荷和傾覆力矩。適用與中型提升機。c.單排交叉滾柱式回轉支承它由兩個座圈組成，其滾動體為圓柱形，相鄰兩滾動體的軸向呈交叉排列。接觸壓力角為45度。由于滾動體與滾道間是線接觸，故承載能力高于單排鋼球式。這種回轉支承裝置制造精度高，裝配間隙小，安裝精度要求較高，適用于中小型提升機。d.三排滾柱式回轉支承它由三個座圈組成，上下及徑向滾道各自分開。上下兩排滾柱水平平行排列，承受軸向載荷和傾覆力矩，徑向滾道垂直排列的滾柱承受徑向載荷，是常用四種形式的回轉支承中承載能力最大的一種，適用于回轉支承直徑較大的大噸位提升機。滾動軸承式回轉支承裝置結構緊湊，可同時承受垂直力、水平力和傾覆力矩，是目前應用最廣的回轉支承裝置。為了保證軸承正常工作，要求固定軸承座圈的機架有足夠剛度。2）柱式回轉支承裝置柱式回轉支承裝置又可分為轉柱式和定柱式兩類,圖6-1表示定柱式支承，定柱2固定在提升機底座上，提升機回轉部分支承在定柱頂部的推力兼徑向軸承1上，并可繞定柱中心回轉，回轉部分的下部分由4個水平滾輪支承在定柱下部圓形滾道上。定柱式回轉支承裝置結構簡單，制造方便，提升機回轉部分轉動慣量小，自重和驅動功率較小，能使提升機重心降低。轉柱式是將定柱式支承的定柱作為提升機回轉部分，把其回轉部分作為固定機架。轉柱式回轉支承裝置結構簡單，制造方便，適用于起升高度和工作幅度較大的提升機。綜合比較以上各種回轉支承裝置，本設計屬于小型提升機，所以采用圖6-1的定柱式支承裝置。圖4-1定柱式回轉支承裝置1—徑向軸承；2—定柱4.2載荷計算作用在回轉部分上的外載荷包括：回轉部分自身重力，起升載荷及其載荷Q及其載荷影響，貨載擺動時的水平載荷，各機構制動時的慣性載荷等?；剞D機構傳動零件的計算決定于電動機工作轉矩。不管作用在提升機回轉部分的外載荷有多少，（包括若干個向下的載荷和若干個水平載荷），總可以簡化成四個力：一個沿回轉中型鉛垂項下的力，一個沿水平支承輪（滾子）的水平力，一個繞回轉中型的力偶及一個作用在某一鉛垂面的力偶矩，其中繞回轉中心的力偶，由回轉機構的電動機轉矩或制動器的轉矩平衡，鉛垂力以及力偶由回轉裝置支承。各力的分析計算如下。1.提升機自重的計算總質量(4-1)旋轉臂架重量.垂直力及傾覆力矩的計算圖4—4回轉臂簡圖因為在確定回轉支承裝置的動態(tài)容量計算載荷時，要選取最不利工況。回轉支承裝置的靜態(tài)容量按提升機靜載荷試驗工況進行計算，此時不計風力，僅考慮125%試驗載荷時的最大工作載荷，水平載荷較小忽略不計，所以有（4-2）（4-3）式中—最大額定載荷，；—旋臂重力，；—其它回轉部分重力，。帶入?yún)?shù)到公式中得支承反力的計算采用如圖6-1所示的定柱支承裝置，支承高，滾道直徑，采用前后兩組滾輪裝置，前后兩組滾輪的中心夾角為。每組兩只滾輪，計八支。上支承采用球面推力軸承。推力軸承的載荷式中—為水平力，此時水平力只計風力，假設室無風，所以。每一組水平滾輪的反力（4-4）（4-5）4.3軸承壽命的計算根據(jù)機械設計手冊選擇軸承型號為：右軸承采用30207型號KN，KN左軸承采用30208型號KN，KN提升機工作時：懸臂上的力為：N，NNN軸承的徑向載荷：=503N；N軸承部軸向力：查機械設計手冊得：Y=1.4NNN所以NN2、計算軸承當量動載荷查機械設計手冊得到，查機械設計手冊得到：；，查機械設計手冊得到：當量動載荷：NN所以軸承壽命滿足要求。4.4鍵連接強度的檢核卷筒和減速機之間采用鍵連接，假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵連接強度條件為：（2-56）式中—傳遞的轉矩，；—鍵與輪轂鍵槽的高度，；—鍵的工作長度，；—軸的直徑，；—鍵、槽、輪轂中最弱材料的許用應力。由表得知，故鍵的強度足夠。

第五章提升機承重結構的設計5.1提升機的承重結構承重結構是指由軋制的型鋼或鋼板作為基本元件，按照一定的結構組成規(guī)則用螺栓、鉚接或焊接的方法連接起來，用與承載載荷的結構物。提升機是一種工作條件十分繁重的重型機械設備。其載荷復雜多變，動態(tài)特性顯著，所以作為整臺提升機骨架的金屬結構，其設計質量的優(yōu)劣將直接影響整個提升機的技術經(jīng)濟指標，即提升機的可靠性、適用性和制造、運轉成本。為保證提升機良好的技術經(jīng)濟性，對提升機金屬金屬結構提出如下要求。滿足總體設計要求金屬結構是提升機的一個組成部分，必須符合提升機整體設計要求。首先應滿足總體對工作幅度、跨度、前伸距、后伸距、起升高度等作業(yè)空間的要求；其次應滿足總體提出的結構學上要求。2.堅固耐用、性能良好為保證提升機堅固耐用、安全可靠。其金屬必須有足夠的靜強度、規(guī)定壽命下的疲勞強度及各構件的整體和局部穩(wěn)定性。為了使提升機有良好的使用性能和耐用性能，其金屬結構還應具有足夠的靜態(tài)剛性和動態(tài)剛性。質量輕、材料省質量大小是提升機一個很重要的技術經(jīng)濟指標。提升機金屬結構占整機總重的60%～70%。降低金屬結構自重不僅節(jié)約結構本身的鋼材，而且對減輕機構和碼頭的負荷，降低整機和碼頭的在家均有意義。構造合理、工藝性好金屬結構的構造形式既應適應機構的受力特點，使傳力路徑短、力流平順，有因保證結構具有良好的工藝性，使制造、運輸、安裝和維修方便。造型美觀提升機既是機械又是構筑物，應該從建筑藝術的觀點出發(fā)體現(xiàn)其造型美。提升機的造型主要取決與金屬結構的造型。5.2立柱的設計計算1.定柱選為無縫鋼管，材料為45鋼，立柱受力圖參照圖5-7，選擇立柱高度為3.5m。從第2章可知選擇的電動功率為4KW。轉速，減速器傳動比為113.6，所以可以求得定柱受到的轉矩為。在這個扭轉力矩下產(chǎn)生的扭轉強度因滿足所選材料的扭轉強度。設該鋼管的外徑之比為0.8材料的許用應力。由材料力學查得公式（5-1）其中圖5-1立柱力圖2立柱強度校核因立柱式典型壓彎構件，除計算強度外，還必須計算整體與局部穩(wěn)定性。3.立柱整體穩(wěn)定性校核計算查表的穩(wěn)定性系數(shù)則（5-2）4.立柱局部穩(wěn)定性校核5.3強度的校核提升機再在有載荷工作情況下會長生彈性變形，因此設計中必須對提升機的靜態(tài)剛度進行分析校核。懸臂梁的結構和載荷如圖5-5所示，圖中符號含義：為小車質量；Q為起重量；H為立柱高度；q為衡量自重載荷集度；為最小幅度，為最大幅度；L為懸臂梁總長；為懸臂梁旋臂長度；為支架中心至懸臂梁旋臂中部距離；為支架中心至邊緣距離；為支架邊緣至立柱中心距離；為A點水平反力；為D點水平反力；R為A點垂直反力；為摩擦力，摩擦系數(shù)為；g為重力加速度。圖4-7旋臂提升機整體數(shù)學模型由節(jié)點B彎矩平衡得（4-19）則可得（5-29）（4-20）節(jié)點B的彎矩圖如圖5-6所示圖4-8節(jié)點B的彎矩圖1.懸臂梁強度校核比較懸臂梁B點最大彎矩：取則（4-21）所以強度滿足要求。軸承強度校核回轉機構上有上下兩個滾動軸承，底部的滑動軸承既承受擠壓還有止推作用，故校核該軸承的強度即可。1）軸承的徑向擠壓應力：故強度滿足2）軸承的軸向擠壓應力：故強度足夠。

第六章提升機的維護與保養(yǎng)提升機應當經(jīng)常進行檢查、維護和保養(yǎng)，傳動部分應有足夠的潤滑油，對易損件必須經(jīng)常檢查、維修或更換。對機械的螺栓，特別是經(jīng)常振動的零件，如塔身連接螺栓應進行檢查是否松動，如有松動則必須及時擰緊或更換。6.1機械設備維護與保養(yǎng)1、各機構的制動器應經(jīng)常進行檢查和調(diào)整制動輪的問題，保證靈活、可靠，其間隙保證在0.5至1.0毫米之間。在磨擦面上，不應有污物存在，遇有污物必須用汽油或稀料洗掉；2、減速箱、變速箱、外嚙合齒輪等各部分的潤滑以及液壓油均按潤滑表中的要求進行；3、要注意檢查和部鋼絲繩和松股現(xiàn)象，如超過有關規(guī)定，必須立