行走式小型液壓起重機設計(機架與小車設計)

1、設計（論文）題目： 行走式小型液壓起重機設計(機架和小車設計) 系 別： 專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 完成時間： 目錄緒論03設計計算部分071系統工作原理及方案的確定072轉運行機構的設計081)確定機構運行方案082)車輪與軌道并驗算其強度083)運行阻力計算094)選電動機105)驗算電動機發(fā)熱條件106)選擇減速器107)驗算運行速度和實際所需功率118)驗算起動時間119)按起動工況校核減速器功率1210)驗算起動不打滑條件1211)選擇制動器1312)選擇高速軸聯軸器及制動輪1313)選低速軸聯軸器1414)浮動軸設計153運行機構的計算161)確定回轉機構

2、的總體方案162)軌道直徑計算163)中心樞軸計算164)選工業(yè)車輪174輪傳動設計18 1)選定齒輪類型、精度等級及齒數182)按接觸強度設計183)按齒根彎曲強度設計194)幾何尺寸計算215)驗算21總結及鳴謝22參考文獻23緒 論一 現代制造系統物流技術物流系統技術是先進制造技術中的重要組成部分，從其廣義內涵分析可以看出它已從以前簡單的物料搬運發(fā)展到今天的集機械設計、計算機科學、管理學和自動化控制技術等于一身的綜合技術。進入90年代末，全世界的制造者和分銷商繼續(xù)承受著各種壓力，其中包括：產品定單更小、更頻繁，產品需求不斷變化且更加用戶化和服務價值升高等。經營者們必須使工廠的運行適應定單

3、的混合、更短的定單周轉時間和更高的生產能力。必須采取一定的策略來適應不斷提高要求的庫存管理、運行的柔性以及各種過程集成的程度。在供應鏈中集中對一些過程進行轉移、結合或消除，使得工廠以及倉庫的物流和信息流更加有效。在這些變化的要求下現代物流技術從各個方面顯示出一些新的發(fā)展趨勢。從廣義上講，物流泛指物質實體及其載體的場所(或位置)的轉移和時間占用，即指物質實體的物理流動過程。它是在生產和消費從時間和空間上被分離并日益擴大的形勢下為有機地銜接“供”和“需”，保證社會生產順利地進行，并取得良好的經濟效益而發(fā)展起來的一門科學。物流所要解決的問題是物流活動的機械化、自動化和合理化，以實現物流系統的時間和空

4、間效益。物流系統是指在一定的時間和空間里，由所需輸送的物料和包括有關設備、輸送工具、倉儲設備、人員以及通信聯系等若干相互制約的動態(tài)要素構成的具有特定功能的有機整體。隨著計算機科學和自動化技術的發(fā)展，物流管理系統也從簡單的方式迅速向自動化管理演變，其主要標志是自動物流設備，如自動導引車(AGV-Automated guided vehicle)、自動存儲、提取系統(AS/RS-Automated storage/retrieve system)、空中單軌自動車(SKY-RAV-Rail automated vehicle)、堆垛機(Stacker crane)等，及物流計算機管理與控制系統的出現

5、。發(fā)展至今，物流系統是典型的現代機械電子相結合的系統?，F代物流系統由半自動化、自動化以至具有一定智能的物流設備和計算機物流管理和控制系統組成。任何一種物流設備都必須接受物流系統計算機的管理控制，接受計算機發(fā)出的指令，完成其規(guī)定的動作，反饋動作執(zhí)行的情況或當前所處的狀況。智能程度較高的物流設備具有一定的自主性，能更好地識別路徑和環(huán)境，本身帶有一定的數據處理功能?，F代物流設備是在計算機科學和電子技術的基礎上，結合傳統的機械學科發(fā)展來的機電一體化的設備。從物流系統的管理和控制來看，計算機網絡和數據庫技術的采用是整個系統得以正常運行的前提。仿真技術的應用使物流系統設計處于更高的水平。物流已經成為并行工

6、程的基礎和CIMS的組成部分。制造系統是將原材料、半成品加工出成品一起裝配成最終產品的一個系統。制造系統的所有活動都圍繞著物流過程而進行。一般由三個子系統組成。1)向物料供應商采購原材料各部分成品。2)制造企業(yè)內部的物料搬運子系統；3)將成品送往消費者手中成品運送流通系統。對于制造系統，在物流過程中常常更關心物料在制造企業(yè)內部的流動，即物料搬運系統。在物料搬運系統中，一般企業(yè)有三種庫存過程：1)工前的庫存；2)加工過程的庫存；3)加工后的庫存。伴隨著這三種庫存有如下物流過程：原材料及半成品的入庫檢驗、毛坯的制造（鑄、鍛、沖、焊、切割、軋制及熱處理）、零件的加工（各種切削和非切削加工過程）、零件

7、加工的在線檢測和成品檢驗、產品裝配及產品檢驗等。二現代物流的發(fā)展方向自有生產以來就有物流，但是物流作為一項專門的學問引起人們重視，作為一個專門的學科被研究，卻遠遠滯后于街道制造。在社會生產力的時期階段，人們把主要精力放在制造過程：研究高效率的加工機械；采用新材料等，力圖降低成本，提高生產率。隨著社會生產力的發(fā)展，生產制造業(yè)的發(fā)展出現了三種明顯的趨勢：1)自動化水平越來越高。生產設備從手工到機械，直到自動化，生產率大大提高，生產節(jié)奏加快。2)柔性化水平也越來越高。隨著市場競爭的需要，多品種、小批量產品生產日益增多。在歐美和日本的制造業(yè)中，中小批量生產者的產品稅在數量上約占85%，在產值上約占60

8、%70%。中小批睛生產者一批的數量通常為550件。3)生產規(guī)模不斷擴大，專業(yè)分工越來越細。隨著生產能力的提高，生產復雜產品能力加強，加上生產效率的提高，生產規(guī)模不斷擴大。隨著生產水平面的提高，專業(yè)性化協作不斷發(fā)展，分工越來越細，生產式序與生產環(huán)節(jié)越來越復雜。然而，在生產制造迅速發(fā)展的初期，人們并沒有足夠重視物流。結果是，生產制造過程越自動化，越柔性化，生產規(guī)模越大，物流落后的矛盾就越突出。生產制造系統的高效率與物流系統的低效率越來越不適應。三現代生產物流的特點 生產物流擔負運輸、儲存、裝卸物料等任務。物流系統是生產制造各環(huán)節(jié)組成有機整體的紐帶，是生產過程延續(xù)的基礎。傳統的生產物流，設備機器落后

9、，物流設備是以手工、半機械化或機械化為主的，效率低，工人的勞動強度大。傳統的物流信息管理也十分落后，物流信息分散、不準確、轉送速度慢。落后的生產物流牽制了生產的高速發(fā)展。隨著生產制造規(guī)模的不斷擴大、生產柔性化水平和自動化水平的日益提高，要求生產物流也要相應地發(fā)展。使之與現代生產制造系統相適應。現代生產物流的特點主要體現在以下幾個方面：1現代化的物流設備生產物流現代化的基礎，首先是采用快速、高效自動化的物流設備。最具典型的現代化物流設備有：1)自動化立體倉庫：改平面堆放為立體堆放。既有利于物料的周轉，有利于自動化的管理，又節(jié)約了庫房面積。2)自動引導運輸車(AGV)：快速、準確地運輸。運輸路徑柔

10、性傾，便于計算機管理與調度。3)自動上下料機器：裝卸料采用機器人，與加工設備同步協調。安全、快捷、便于計算機管理孔子控制。2計算機管理與現代生產制造相適應的物流系統，一般都具有結構復雜、物流節(jié)奏快、物流線路復雜、信息量大、適時性要求高等特點。傳統的憑主觀經驗管理物流的方法已無法適應。采用計算機可以對物流系統進行動態(tài)管理與優(yōu)化。同時，通過計算機與其他系統適時聯機，發(fā)送和接收信息，使物流系統與生產制造、銷售等系統有機地聯系，可以提高物流系統的效益。3系統和集成化生產物流系統的結構特點是：點多、線長、面寬、規(guī)模大。傳統的、隔裂的和相互獨立的，缺乏集成電路化和系統化。如果說大話傳統生產物流設備落后，搬

11、運效率低下是影響生產整體效益提高的主要原因之一的話，那么傳統工藝生產物流的分散化和個體化則是牽制衙門委展的另一主要原因?，F代生產物流是把物流系統有機葉子聯系起來，看成一個整體，從系統化、集成化的概念出發(fā)去設計、分析、研究和改進生產物流系統，不追求系統內個別 系統工程的高效和優(yōu)化，而是力求整體系統的高效和優(yōu)化?，F代繁重產物 流的另一個特點是，把物流系統與生產制造系統融為一體，使之形成完事的生產系統，以提高生產的整體效益。設 計 計 算 部 分1系統工作原理及方案的確定起重機械的基本參數有：起重量、起升高度、跨度、各機構的工作速度及各機構的工作級別。有些起重機械的生產率、外形尺寸、幅度、起重力矩等

12、也是重要參數。這些參數說明起重機械的工作性能和技術經濟指標，是設計起重機械的技術依據，也是生產使用中選擇起重機械技術性能的依據。起重機械的工作級別也是起重機械的一個非常重要的參數。設計起重機械時，必須考慮使用條件。因此，把起重機械劃分為若干工作級別，其目的是提供合理的結構和建立機械設計基礎的方法。作為制造的技術依據，選擇滿足使用要求的特定起重機。行走式小型液壓起重機主要有行走系統，電氣控制系統和液壓控制系統三部分組成。將小車底盤作為工作臺，電動機，液壓系統和吊臂都安裝在上面，由遙控裝置來控制電動機，通過電動機對液壓泵的控制，從而控制液壓馬達的轉速和液壓缸的活塞速度，以實現規(guī)定的動作。液壓泵驅動

13、四個液壓馬達和兩個液壓缸以實現前輪的轉動，卷筒的轉動，轉盤的轉動，吊臂的伸縮和吊臂的升降，由于這幾個機構不是同時工作，泵的最大流量由這幾個機構中流量最大的機構所決定。由于電動機和泵的連接不一定在同一軸線上，所以在電動機與泵之間裝上一個彈性聯軸器，以消除抖動。設計內容計算與說明結果1)確定機構運行方案2)車輪與軌道并驗算其強度2有軌小車運行機構計算經比較后，確定采用如圖一所示的傳動方案 圖一：小車運行機構傳動簡圖車輪最大輪壓：小車質量估計為G=1200布：kg。假定輪壓均車輪最小輪壓：初選項車輪：由【1】附表達17可知，當運行速度vPc，故滿足要求。點接觸局部擠壓強度：（由【2】式53）式中：許

14、用點接觸應力強度，由【2】表52查得=0.132R曲率半徑，車輪與軌道曲北半徑中的大值，車輪，軌道曲率半徑mm(由【1】附表2查得)，故取R=300mm。m由比值（r為、中的小值）所確定的系數，=0.58，由【2】表55查得m=0.47。，故滿足要求。根據以上計算結果，按規(guī)定直徑D=350的輪緣車輪，標記為： 車輪DYL350 GB 462884摩擦阻力矩：（由【2】式71）由【1】附表19，由D=350mm的車輪組的軸承型號為7518，據此選車輪組軸承為7518，軸承內徑和外徑的平均值=140mm，由【2】表7173查得滾動摩擦系數k=0.0005，軸承摩擦系數=0.02，附加阻力系數=2.

15、0，代入上式得滿載時運行阻力矩：=25.2kg.m=252N運行摩擦阻力：=1440N1440N設計內容計算與說明結果4)選電動機5)驗算電動機發(fā)熱條件6)選擇減速器當無載荷時：=2.1kg.m=21N.m=120N電動機靜功率：（由【2】式79）式中：滿載時靜阻力，=1440N，機構傳動效率，取=0.9。m驅動電機臺數，取m=1。初選電動機功率：（由【2】式710）=1.2*0.51=0.62kW式中：電機功率增大系數，由【2】中表76查得，=1.2。由【1】附表30選用電動機YZR112M，=1.6kW，=845r/min，=0.11kg. ，電動機質量=74kg。等效功率：（由【2】式6

16、20） =r=0.75*1.25*0.52=4.78式中：工作級別系數，由【2】表64查得=0.75。r 考慮起動及工作時間對發(fā)熱的影響系數，由【2】表65查得=0.2，查圖66得r=1.25。，故所選電動機滿足發(fā)熱條件。車輪轉速：n=18.2r/min120N選用電動機YZR112M=1.6kW=845r/min電動機滿足發(fā)熱條件設計內容計算與說明結果7)驗算運行速度和實際所需功率8)驗算起動時間機構傳動比：=46.43查附表40選用ZSC400IV減速器：=49.86，=2.5kW，。實際運行速度：v=v=20*=18.63m/min誤差：=*100%=。故合適。實際所需電機等效功率：=0

17、.478*=0.445kW起動時間：（【2】式713）式中：=1.5=1.59550=1.59550=27.12N滿載運行時折算到電機軸上的運行靜阻力矩：Nm空載運行時折算到電機軸上的運行靜阻力矩：Nm初步估算制動輪和聯軸器的飛軸矩：=0.26kgm機構總飛輪矩：=1.15(0.11+0.26)=0.426kg及均在許用范圍以內設計內容計算與說明結果9)按起動工況校核減速器功率10)驗算起動不打滑條件滿載起動時間：空載起動時間：由【2】表76相得，當v=20m/min=0.33m/s時tq推薦值為3s。tqN。不計風阻及坡度阻力矩，只驗算空載及滿載起動兩種工況?？蛰d起動時，主車輪與軌道接觸處的

18、圓周切向力：（【2】式720）=79.36kg=793.6N式中：主動輪壓從動輪壓車輪與軌道的粘著力：（【2】式712）=600*0.12=72kg=720N選電動機滿足快速起動要求設計內容計算與說明結果11)選擇制動器12)選擇高速軸聯軸器及制動輪式中：f粘著系數，對室外工作的起重機，取f=0.12。由于F0T故滿足起動不會打滑，所選電動機適合。由【2】查得，對于小車運行機構制動時間tz34s。取tz=4s。因此，所需制動器轉矩（【2】式716）=1.85N.m由【4】附表6428選用TJ2A制動器，其制動轉矩。高速軸聯軸器計算轉矩：（【2】式626）=1.35*1.8*18.1=44N.m

19、式中：為電動機額定轉矩，=18.1N.mn聯軸器的安全系數，運行機構n=1.35。 機構剛性動載系數，=1.22.0，取=1.8 。滿足起動不會打滑，所選電動機適合TJ2A制動器設計內容計算與說明結果13)選低速軸聯軸器由【1】附表31查得電動機YZR112M兩端伸出軸各為圓柱形d=32mm，l=80mm。由【1】附表37相ZSC400減速器高速軸軸端為圓柱形=30mm，=55mm。故從【1】附表41選GICL1鼓形齒式聯由器，主動端A型槽=32mm，L=80，從支端A型鍵槽=30mm，L=55mm，標記為：GICL1聯軸器ZBJ1901389其公稱轉矩=630N.m，飛輪矩=0.009kg.

20、 ，質量G=5.9kg。高速軸制動輪：根據制動器已選定為TJ2A。由【1】附表16選制動輪直徑D=100mm，圓柱形軸d=32mm，L=80mm,標記為：制動輪100Y32 JB/ZQ438986。其飛輪矩=0.2kg. ，質量=10kg。上聯軸器與制動輪飛輪矩之和： +=2.09與原估計0.26kg. 基本相符，估上計算不需修改。低速軸聯軸器計算轉矩：=*44*49.86*0.9=987.2N.m由【1】附表37查得ZSC400減速器低速軸端為圓柱形d=65mm，L=85mm，取浮動軸裝聯軸器軸徑d=60mm，L=85mm，同【1】附表42選用兩個GICL3鼓形齒式聯軸器。其主動端：Y型軸孔

21、A型鍵槽，=65mm，L=85mm，標記為：DICLZ3聯軸器ZBJ1901489由前面已按規(guī)定車輪直徑D=350mm，由【1】附表19取車輪軸GICL1聯軸器制動輪100Y32DICLZ3聯軸器設計內容計算與說明結果14)浮動軸設計=60mm，L=85mm，標記為：GICLZ3聯軸器ZBJ1901489 浮動軸徑：=d+(510)=60+510=6070mm取=70mm。經驗算，浮動軸滿足強度要求。浮動軸構造如圖四所示： 圖二 浮動軸GICLZ3聯軸器設計內容計算與說明結果1)確定回轉機構的總體方案2)軌道直徑計算3)中心樞軸計算3回轉運行機構的計算經比較后，決定采用圖五所示方案。 圖三 回

22、轉機構轉動方案軌道直徑的大小，一般應保證不需要中心樞軸參心加工作條件下，回轉部分在工作狀態(tài)最大作用下不致傾翻，由【3】式917： 式中：V總垂直力，設上機構的質量為500kg。故取V=5000+60000=65000N超重機回轉部分的穩(wěn)定系數，取=1.1。各垂直力及水平對y軸力矩和，假設管的中心最 多偏離支承中心1.5m，則： 由【3】式918，則最小軌道半徑為： 取D=2m中樞軸工作時的水平力，由可得： 軸的截面尺寸：（由【1】式72）設計內容計算與說明結果4)選定工業(yè)車輪式中：最大的彎矩， 許用彎曲應力，由【1】表716查得=160Mpa把以上數據代入上式可得： 取d=60mm中心樞由的結

23、構簡圖如下所示： 圖四 中心樞軸結構簡圖初定選用8個滾輪，假設上車架的重量為G=700kg，滾輪的輪壓：由【4】表9131選用工業(yè)腳輪。中心樞軸d=60mm設計內容計算與說明結果1)選定齒輪類型、精度等級及齒數2)按接觸強度設計4齒輪傳動設計考慮此減速器的功率不大，故大、小齒輪孝選用硬齒面。由【5】表101選得大、小齒輪的材料均為45，并經淬火，齒面硬度為4855HRC。精度等級為7級。由傳動比：選取小齒輪齒數為24，大齒輪齒數為240。由設計計算公式：（【5】式109a）式中：載荷系數，取=1.2 。小齒輪傳遞的轉矩 材料的彈性影響系數。由【5】表106查得=189.8Mpa。 齒寬系數，由【5】表107，取=0.6。 小齒輪接觸疲勞強度極限，由【5】式1021e相得 u齒數比，u=10把上述數據代入上式可得： 設計內容計算與說明結果3)按齒根彎曲強度設計由圓周速度齒寬為：模數：齒高：h=2.25*m=2.25*3=6.75mm b/h=43.2/6.75=6.4根據v=0.033m/s，7級精度，由【5】圖108查得動載系數=1.03。直齒輪，假設，由【5】表103查得由【5】表102查得使用系數=1。 由【5】表104得。由【5】圖1013查得=1.08。（由b/h=5