08T手推式简易小吊车设计

简易小吊车的设计前言 .1第 1章 工作机构的设计 .21.1 钢丝绳的选择 .21.2 卷筒和滑轮直径的选取 .4第 2章 传动装置的设计和计算 .62.1 卷筒功率和转速的计算 .62.2 电动机和制动器的选取 .62.3 传动机构的设计和计算 .12第 3章 结构设计 .183.2 带轮的结构设计 .183.3 齿轮的结构设计 .193.4 卷筒的结构设计 .193.5 滑轮结构设计 .233.6 伸臂杆和支撑杆结构的设计 .23第 4章 轴的设计与计算 .284.1 小齿轮轴的设计 .284.2 卷筒轴的设计 .30第 5章 机架的设计 .34第 6章 起重机的稳定问题 .35结论 .36致谢 .37参考文献 .381前 言简易吊车，适用于机械加工车间小范围内的搬运和起重。此次设计，主要是针对一些中型机械加工车间而言的，尤其是不发达的地区，此种吊车非常经济实用。虽然现在的机加工车间都配有大航车，大吊车，但大吊车起吊小物件是不是大材小用了呢？可如果不用大吊车起吊，对机械车间来说，即使上小物件也有上百斤重甚至上千斤重，工人是无法搬运和搬起的，此时，车间如果有一辆此种简易吊车，这种问题便迎刃而解了，它的使用，既不耽误大吊车的工作，又解决了上述问题，可以提高车间的生产效率。有些人或许会认为，此种小吊车应该被淘汰了，因为现在的企业正在向自动化靠近了，可谁能保证所有的机械行业都能达到自动化的程度呢？所以我认为此种吊车的设计好事非常有必要的。简易吊车的工作原理：由电动机经带传动和一对开式齿轮传动，将运动和动力传给卷筒，在通过钢丝绳和滑轮组提升物体。虽然是简易吊车，但它有的工作机构，传动装置和制动装置等多个部分，故其设计任务量也是很大的，需要借取大量的知识手册，而此次的设计时间短，故在此只是把简易吊车的重要部分设计出来，其他的小细节只是提提而已或者一笔带过了。2第 1 章 工作机构的设计原始数据：提升的最大重量为 800kg，提升的线速度为 V0=0.25m/s，提升的最大高度为H=3m，适用于机构加工车间小范围内的起重和搬运。工作原理：由电动机经带传动和一对开式齿轮传动，将运动和动力传给卷筒，再通过钢丝绳和滑轮组提升重物。传动方案如图 1-1 所示：图 1-1 工作机构的传动示意图这里的工作机构是指小吊车的起升机构，即包括卷筒、滑轮和钢丝绳。1.1 钢丝绳的选择1.1.1 钢丝绳的种类和型号（1） 按钢丝绳绳股数量的不同可分为单股和多股，在起重机械中以六股和八股的钢丝绳应用最多。（2）按钢丝绳绳芯材料的不同可分为用油浸的纤维芯、石棉芯和金属芯，它们各有其优缺点。（3）按钢丝绳的搓捻方向不同可分为右同向捻、左同向捻、右交互捻、左交互3捻和混合捻等几种考虑到此种小吊车的起升重量不是太大，再结合钢丝绳的优缺点，在此选择纤维芯的交互捻钢丝绳。国产标准钢丝绳品种型号较多，按抗拉强度分为140kg/mm2、155kg/mm 2、 170kg/mm2、185kg/mm 2、200kg/mm 2等五个等级。标记示范为：丝6x37+1-85丝GB0-4丝kg/m丝丝1.1.2 钢丝绳直径的选取根据经验公式 PlaxSP 破 （1）式中 Plax单根钢丝绳的最大工作拉力（公斤）P 破 钢丝绳破断拉力总和（公斤）S钢丝绳安全系数以知 G=800kg，图 I-II 为吊重时滑轮组的受力情况，G 将由两根钢丝绳分担，因此得到：P lax=G/2 （2）式中 为滑轮组的效率（因摩擦力所产生的损失） ，一般为 94%，即 =0.9则 Plax=800/2x0.94425.5 公斤即需要大约 425.5 公斤的力才能提升 800 公斤的重物。查文献1，安全系数S=5则 PlaxS=425.5x5=2127.5 公斤4G/2Pmax丝丝图 1-2 滑轮组的受力分析查文献1 表 24-9“圆股钢丝绳”得到大于 2127.5 公斤的数值是 2210 公斤的钢丝破断拉力总和，由此向上查对，得到 155kg/mm2抗拉强度向左查对，得到由0.4mm 的钢丝拧成的 6.2mm 的钢丝绳，因此所选钢丝绳的标记为：钢丝绳 6x37+6.2-155-1-光-右交 GB1102-74。1.2 卷筒和滑轮直径的选取由文献1表示 24-19“卷筒几何尺寸计算”得卷筒名义直径的计算公式为：D=(e-1)d式中：D卷筒名义直径（卷筒槽底直径）mmd钢丝绳直径 mme轮绳直径比（查文献1表 24-7 得 e=16）现在知 d=6.2mm,e=16则 D=（16-1）x6.2=93mm为安全起见，在此初取 D 滑 =100mm,考虑到提升速度和传动比的要求，初取卷筒直径 D 卷 =180mm.56第 2 章 传动装置的设计和计算机加绞车，其动力一般为电动机，要设计机动绞车，就需要知道工作机构在提升最大重量时所需要的功率，并由此选择电动机，设计传动装置。2.1 卷筒功率和转速的计算由式 N 卷 =pv/102 千瓦式中 p卷筒钢丝绳的拉力（p=425.5 公斤）V卷筒钢丝绳的线速度，此设计中 V 为吊钩运动速度的 2 倍，即V=2X0.25=0.5m/s。则 N 卷 =425.5x0.5/102=1.92 千瓦根据卷筒的速度公式 V=Dn/(60x1000)m/s得卷筒的转速：n 卷 =60x1000/（D）r/min式中：D 0卷筒的计算直径(mm)即：D 0=D+d=108+6.2=186.2mm则：n 卷 =60x1000x0.5/(3.14x186.2)=51.3r/min2.2 电动机和制动器的选取（1）电动机类型和结构形式按工作要求和工作条件来讲，从类型方面，此设计宜选用 JZ 型三相异步电动机（2）电动机容量传动装置的总功率 总 = 1 2 23 式中： 1V 型带传动效率 2圆柱齿轮传动效率 3卷筒轴滚动轴承传动效率7查文献4表 2-4 得： 1=0.96、 2=0.95、 3=0.99则 总 =0.96x0.95x0.9920.89由 总 =N 卷 /N 电输 得 N 电输 = N 卷/ 总 =1.92/0.89=2.1 千瓦（3）电动机额定功率查文献1 表 26-6“JZ2、 JZH2 电动机技术数据” ，当电动机负荷持续率JC=25%时，选 JC2-11-6 型电动机，其额定功率 N 电额 =2.2 千瓦（4）电动机转速为了便于电动机转速的选择，可以选推算出电动机转速的可选范围。由文献4表 2-1“常用机械传动的单级传动比推荐值”得 V 带传动常用传动比范围 iv=24。单级圆柱齿轮传动比范围 i 齿 =36，则电动机转速可选范围为：n 电 =n 电 ivi 齿 =51.3x2x351.3x4x6=307.81231r/min可见，电动机转速在 307.81231r/min 均符合要求，但考虑到传递装置尺寸大小及经验性问题，决定选用由佳木斯电机生产的电动机，其数据可查文献3表 33-5“JZ2 系列电动机基本数据” ，外形及安装尺寸可查图 33-2。由文献3 表 33-5 可查出 JZ2-11-6 型电动机有佳木斯电机场生产的，有上海起重电机厂生产的，有大连第二电机厂生产的。其功率都为 2.2 千瓦，其中佳木斯：n 转 =937r/min,m=49kg,上海：n 转 =910/min,m=50kg,大连：n 转=875r/min,m=60kg,考虑到传动装置结构尺寸大小及经济性原则，最后决定选用由佳木斯电机厂生产的 JZ2-11-6 型电动机，起基本数据见文献3表 33-5。（5）计算总传动比i 总 =N 电 /N 卷 =937/51.3=18.2（6）确定传动方案，画出传动示意图。为了获得 i 总 =18.2 的降速比，可采用标准的两级圆柱齿轮减速器，查文献1表17-25，比较接近的只有名义传动比为 18 的，其减速器高速轴许用功率 N1=3.05kw,总中心距为 250mm，属于重型减速器，其标记为如图 2-1 所示：ZL25-9-II第二种装配型8查文献1表 17-25 传动比一拦为第 9 种总中心距 a=250mm表示双级传动的圆柱齿轮减速器图 2-1 减速机标注样式画出传动示意图如图-（b）所示，得到第一个传动方案，由于 ZL25 的实际传动比为 20.17，比要求的偏大。故在此选用一个由带传动和开式齿轮传动组成的传动示意图，其传动示意图如图-（b）所示。传动示意图-（b）见传动方案草图。（7）分配传动比查文献4图 2-1“常用机械传递的单级传动比范围” ，可将总传动 i=18.2 分配为 iv=4, i 齿 =5 或 iv=3.5、i 齿 =5.77，使齿轮的传动比稍大于带的传动比，这样可经济一些，考虑到齿轮的均匀摩擦，增加小带轮的包角等问题，最后决定选用第二组传动比。即 iv 带 =3.5，i 齿 =5.77。（8）计算效率，验算电动机的功率。由文献4 表 2-4“机械传动的效率概略值”查得 V 带传动效率为 v=0.96,齿轮传动效率 齿 =0.95，滚动轴承传动效率 滚 =0.99，则 总 = v 齿 滚 =0.960.950.992 0.89此 N 电 =N 卷 / 总 =1.92/0.89=2.15 千瓦这说明前面选择电动机的功率是足够的（9）计算各轴的转速，功率和转矩。已知 N 电 =2.2 千瓦 n 电 =973r/mini 带 =3.5 齿 =5.77 带 =0.96 总 =0.95 滚 =0.999P图 2-2 传动示意图设电动机轴为 1 轴，小齿轮轴为 2 轴，卷桶轴为 3 轴。轴为 1 轴，小齿轮轴为 2 轴，卷桶轴为 3 轴。则 n 1=n 电 =973r/minn2=m/r 带=937/3.5=267.7r/minn3=n1/ i 齿 =267.7/5.77=46.4r/min各轴功率为：N1=N 电=2.2kwN2=N1X 带 =2.2X0.96 2.1kwN3= N2X 滚 X 齿 =2.11X0.99 X 0.95 1.98kwN3 比此卷筒实际所需要的功率 N 卷 =1.92 要大一些，因此能保证正常的工作。各轴转矩：吊车在起重时，卷筒的受力情况如下图所示：在钢丝绳最大拉力 Pmax 的作用产生的转矩为：M 转卷 =PmaxDO/2=425.5X186.2/2=39614.05 公斤/毫米,方向为顺时针，但是吊车要提升重物，卷筒应该逆时针转动才行，因此必须使小齿轮给大齿轮施加一个作用