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河北建筑工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計（論文）外文資料翻譯
系別： （用三號宋體，下同）
專業(yè)：
班級：
姓名：
學(xué)號：
外文出處：
（用外文寫）
附 件：1、外文原文；2、外文資料翻譯譯文。
指導(dǎo)教師評語：
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年 月 日
注：請將該封面與附件裝訂成冊。
1、 外文原文（復(fù)印件）
2、外文資料翻譯譯文
譯文標(biāo)題（3號黑體，居中）
××××××××（小4號宋體，1.5倍行距）××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××…………。（要求不少于3000漢字）
河北建筑工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計（論文）外文資料翻譯
系別： 機械工程學(xué)院
專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
班級： 機101
姓名： 侯躍龍
學(xué)號： 2010307107
外文出處： Vehicle System Dynamics
（用外文寫）
Vol.No.5，May 2006,387-406
附 件：1、外文原文；2、外文資料翻譯譯文。
指導(dǎo)教師評語：
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河 北 建 筑 工 程 學(xué) 院
本科畢業(yè)設(shè)計（論文）
題
目
QD10t-31.5m箱形雙梁橋式起重機起重小車任務(wù)書
學(xué) 科 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
班 級 機101
姓 名 侯躍龍
指 導(dǎo) 教 師 王占英 任玉燦
輔 導(dǎo) 教 師
目錄
第1章 前言··········································································1
1.1 國內(nèi)外起重機發(fā)展情況·······················································1
1.2 橋式起重機定義及特點·······················································4
1.3 實習(xí)地點及實習(xí)內(nèi)容··························································4
第2章 總體設(shè)計···································································4
2.1 概述·············································································5
2.2 傳動方案的確定·······························································6
2.3 基本參數(shù)······································································10
第3章 起升機構(gòu)的設(shè)計計算···················································12
3.1 選擇鋼絲繩···································································12
3.2 滑輪和卷筒的計算···························································13
3.3 計算靜功率···································································15
3.4 選擇電動機···································································15
3.5 驗算電動機的發(fā)熱條件······················································15
3.6 減速機的初選································································16
3.7 校核減速機···································································16
3.8 制動器的選擇································································17
3.9 聯(lián)動器的選擇································································17
3.10 驗算起動時間·······························································18
3.11 浮動軸強度驗算····························································19
第4章 運行機構(gòu)的設(shè)計計算···················································21
4.1 確定機構(gòu)傳動方案···························································21
4.2 選擇車輪與軌道并驗算其強度··············································21
4.3 運行阻力計算································································23
4.4 選擇電動機···································································24
4.5 驗算電動機發(fā)熱條件························································25
4.6 選擇減速器···································································25
4.7 驗算運行機構(gòu)和實際所需功率··············································25
4.8 驗算起動時間································································26
4.9 驗算起動不打滑條件························································27
4.10 制動器的選擇·······························································27
4.11 選擇聯(lián)軸器··································································28
4.12 驗算低速浮動軸強度·······················································29
第5章 零部件的設(shè)計計算·····················································31
5.1 滑輪的尺寸計算與選擇······················································31
5.2吊鉤組的選擇·································································32
5.3 車輪軸的設(shè)計計算···························································35第6章 零部件的設(shè)計計算·····················································38
6.1 梁Ⅰ···········································································38
6.2 梁Ⅱ···········································································40
6.3 梁Ⅲ···········································································42
6.4 梁Ⅵ···········································································44
6.5 梁Ⅴ···········································································48
第7章 畢業(yè)設(shè)計小節(jié)····························································53
參考文獻············································································54
附：英文原文
英文譯文
畢業(yè)實習(xí)報告
河北建筑工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計（論文）外文資料翻譯
系別： 機械工程系
專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
班級： 機101
姓名： 侯躍龍
學(xué)號： 2010307107
外文出處： Vehicle System Dynamics
附 件：1、外文原文；2、外文資料翻譯譯文。
指導(dǎo)教師評語：
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附件2、外文資料翻譯譯文
液壓驅(qū)動的無級變速器控制
4. 液壓約束
CVT的比率控制器（實際上）控制初級和次級壓力。幾個 壓力的限制，必須考慮到該控制器：
1. 轉(zhuǎn)矩限制Pα≥Pα的扭矩，防止打滑的滑輪;
2. 較低壓力的約束Pα≥Pα，以保持兩個電路注滿油。在這里，相當(dāng)任意的的PPlow=3[bar]選擇.為使有足夠的油流Qsa的附件電路和用于被動閥在該電路的一個適當(dāng)?shù)牟僮魇潜匾腝sa大于最小流Qsa，最小。最小壓力Ps低4[bar]轉(zhuǎn) 證明是不夠的;
3. 上部壓力限制Pα≤Pαmax以防止損壞液壓管路汽缸和活塞.因此，Ppmax=25[bar]PS最大值=50[bar];
4. 液壓約束Pα≥Pα液壓，以保證主電路能快速放掉夠向漏和次級電路可以提供足夠的流動朝向初級電路.
壓力Pp，的扭矩和Ps扭矩限制1依賴于關(guān)鍵的夾緊力 Fcrit方程（5）.估計轉(zhuǎn)矩Tp是使用固定式發(fā)動機的的扭矩計算 地圖，變矩器特性和鎖止離合器模式，隨著慣性作用一起發(fā)動機輪和主齒輪箱軸.安全系數(shù)Ks=0.3相對于估計最大的主轉(zhuǎn)矩Tpmax已被引入到占上干擾估計轉(zhuǎn)矩Tp，例如沖擊負荷的車輪。然后帶輪的夾緊力（相等的兩個滑輪，而忽略了變速器效率）所需的扭矩傳遞變成了：
Ftorque = cos(?) · (| ? Tp| + ks · ? Tp,max)/ 2 · μ · Rp (25)
因此，所產(chǎn)生的壓力，可以很容易地使用公式推導(dǎo)（12）和（13）：
(26)
(27)
一模一樣的夾緊裝置已被以前使用參考。[ 3 ]試驗臺用于測量這款變速箱與測試車路。無滑移已經(jīng)實現(xiàn)，在任何這些實驗中這項工作的主要目標(biāo)是改進比跟蹤行為，夾緊裝置維持不變。進一步的闡述制約4是基于質(zhì)量守恒的定律初級電路。首先，應(yīng)當(dāng)指出，對于本論述的泄漏流量Q p ，泄露漏和可壓縮長期κoil · V· 可忽略不計相比。此外，它被再次提及，流量QSP與QPD永遠不能不等于零，則在同一時間。最后，可以選擇替換的比率變化rcvt率通過比移rcvt ，D所需的速率，這是由分層傳動系統(tǒng)控制器指定。如果 rcvt ，D <0，則油流出的主缸的給排水管，所以QPD > 0且QSP = 0 。約束4相對于主滑輪電路然后導(dǎo)致以下關(guān)系的壓力，hyd ：
(28)
其中APD，max是主閥的流路中由初級的最大開口氣缸組成。以類似的方式，對于次級帶輪電路壓力Ps的關(guān)系，HYD在約束4可以得出。這個約束是特別相關(guān)的，如果˙rcvt>0，也就是說，如果從流量QSP 次級到初級電路必須為正并且結(jié)果，QPD= 0。這就 液壓驅(qū)動的CVT397的結(jié)果：
(29)
Asp，max是主閥中的流道從次級最大開口到主電路。 對于CVT的比率控制器的設(shè)計是有利的配制，以約束夾緊力，而不是壓力方面。一個關(guān)聯(lián)的夾緊力Fα，β與壓力Pα，β和使用等式（12）和（13）這個結(jié)果的要求：
(30)
最小滑輪夾緊力：
(31)
5.控制設(shè)計
假定在本節(jié)中，在每個時間點t時，主speedωp （t）的比值rcvt （t）的初級壓力峰值（ t）和次級壓力Ps （t）的測量結(jié)果從已知的過濾和重建。此外，假定該無級變速器被安裝在一個車輛傳動系和所期望的CVT比rcvt ，D（t）和比值變化的所需速率˙ rcvt ，D（ t）由整體分層傳動系統(tǒng)控制器指定。這意味著，每個時間點的約束反力可被確定。本CVT控制器的主要目標(biāo)是實現(xiàn)的快速和準確的跟蹤所需比例的軌跡。此外，控制器也應(yīng)該是對干擾的控制性。一個重要的子目標(biāo)是最大限度地提高效率。這是很合理的（和其他支持通過實驗， [3]） ，要實現(xiàn)這個子目標(biāo)夾緊力Fp和Fs的必須為越小越好，考慮在方程的要求（30）考慮在內(nèi)。比例控制器的輸出是受方程（31）的約束。約束Fα ≥ Fα ，最小有效提高1帶輪的夾緊力的設(shè)定值，從而產(chǎn)生一個不良率的變化。這可以通過提高相對帶輪的夾緊來抵消力為好，使用基于模型的補償條款中的比例控制器。使用IDE的模式，即用式（ 10 ） ，表達式的比例變化迫使閃點，比例和Fs ，比（圖8 ）可以很容易地得出：
(32)
(33)
其中Fshift，d是期望的換檔力，基本上之間加權(quán)力差異兩個滑輪。如前所述，κ取決于τs這又取決于Fs的。這是一個隱式關(guān)系（FS，比例取決于FS），已解決由壓力計算κ測量?，F(xiàn)在將顯示在每一個時間，兩個夾緊力之一等于Fα，min，而其他確定的比值。用公式（30），（32）和（33）表示
圖8帶約束補償比例控制器
次級夾緊力Fp，d和Fs，d由下式給出：
（34）
（35）
實際上，該比例被控制在這樣一種方式，移動力FSHIFT變得等于Fshift，d。對于由此產(chǎn)生的換檔力擁有所以：
（36）
這適用于，只要夾緊力不會對它們的最大約束飽和 （Fα，_≤Fα，min）。在Fα，ratio≥Fα，max，F(xiàn)α，d =Fα，max，F(xiàn)shift= Fshift，d的情況。因此，該換檔速度是因為飽和執(zhí)行器有限。（根據(jù)完成控制器，F(xiàn)shift，d必須變速器的specified.As動態(tài) 到IDE的型號）都相當(dāng)非線性，等效輸入u介紹，使用逆 該井模型Fshift，d的代表性：
（37）
當(dāng)|ωp |與雙方的互補基本上是一個反饋線性化曲線。這將取消（已知的）非線性的變速器，max見，例如Slotine等。 [15]。另外，設(shè)定值前饋被引入，這將降低受控的相位滯后系統(tǒng)響應(yīng)。由于模型不準確等因素（如上層鎖模力的限制），max差異˙rcvt和˙rcvt之間γ，max會發(fā)生d：
（38）
如果u代替γ以及獲得良好的跟蹤性能。線性反饋控制器 基于該（違背方程（10））中，有慣性的知識被選定進行u 參與，需要至少一個第二順序控制器。因此，使用的PID控制器。
比例控制是用于迅速減少錯誤，而集成所需的過程，以便跟蹤斜坡設(shè)定值與零誤差。某些微分作用證明有必要獲得更大的穩(wěn)定裕度（少振蕩響應(yīng)）。控制器實現(xiàn)如下：
（39）
其中Ke∈{0，1??}切換積分，并根據(jù)是一定條件下進一步解釋。控制器的微分作用只作用于所測CVT 信號，以避免在給定值的階梯式變化的過度控制響應(yīng)。 此外，一個高頻極點已被添加到該過程的操作，以防止過度的頻率在高頻率?？刂破鲄?shù)P，I和D已被調(diào)諧手動。
在執(zhí)行器飽和的（因為最大的力約束）情況下， 閉環(huán)有效地打破（測量rcvt已經(jīng)不反應(yīng)的變化,u）。這會導(dǎo)致性能下降，因為控制器的積分器的值繼續(xù)成長。這個所謂的積分器積分飽和是不可取的。有條件的抗飽和機制 已加入飽和期間限制積分器的值：
（40）
如果任飽和壓力（= ，max or= ，max），移動速度誤差γ必然變大?？狗e分飽和算法，確保穩(wěn)定，但跟蹤行為會 惡化。這是硬件限制其只能通過提高變換器來解決和液壓系統(tǒng)的硬件。有條件的抗飽和與一個標(biāo)準的（線性）的優(yōu)點算法是線性方法需要調(diào)整的良好表現(xiàn)，而條件 辦法沒有。此外，有條件的算法的性能密切類似于一個良好的線性調(diào)整機制。
6.實驗結(jié)果
作為無級變速器已經(jīng)在測試車輛已經(jīng)實現(xiàn)，在車載實驗上的滾子長凳已經(jīng)進行調(diào)整和驗證新的比率控制器。為了防止非同步的油門和CVT比操作，油門踏板信號（見圖1）具有被用作輸入的驗證實驗。協(xié)調(diào)器將跟蹤 發(fā)動機的最大效率運行點。在巡航控制的一種半強迫降行動 背出了在一個單一的參考實驗已進行的?50公里每小時后跟一個踏板的速度。記錄的踏板角度（參見圖9）已被施加到所述協(xié)同控制器。 這種方法取消了有限的人力驅(qū)動的可重復(fù)性。圖10的上圖顯示了從速度的測量計算出的CVT比反應(yīng) 利用方程（1），描述的跟蹤誤差。因為這是一個相當(dāng)苛刻實驗，跟蹤信號是足夠的。可以得到更好的跟蹤性能 更光滑的設(shè)定點，但反應(yīng)的特點將變得不那么明顯 為好。圖11示出了初級和次級帶輪壓力。最初的主峰在誤差信號（大約T =1.5秒）是飽和的二次壓力（下圖11地塊），由于泵的過流限制。一個更快的初步反應(yīng)是必需的， 液壓硬件的適應(yīng)是必要的。初始快速降擋后， 比再次降檔之前達到設(shè)定值（大約T =7次）。在轉(zhuǎn)移所有變動方向（T =1.3，T =1.6和t= 7.5s）發(fā)生相對少量的過沖， 這表明，該積分抗飽和算法表現(xiàn)良好。 看著在T附近的初級壓力= 1.5秒，它可以被觀察到，這壓力峰值反復(fù)高于其設(shè)定值。此行為是由性能限制 主壓力控制器。所開發(fā)的控制器，保證只有一個當(dāng)時帶輪壓力設(shè)定值上升高于其低限，并且只實現(xiàn)
圖9 踏板輸入的CVT動力總成 圖10 CVT速比響應(yīng)和跟蹤誤差，輥板凳半降檔
圖11 初級和次級帶輪壓力，輥板凳半降檔 圖12 新控制器的滑輪壓力設(shè)定值減去低的限制
期望的比率。這被可視化在圖12中。更高的夾緊力導(dǎo)致更多的損失 無級變速器[10]，只要沒有宏觀滑移發(fā)生。主要原因是油泵電力需求 （大約與壓力呈線性），并在帶本身，這既增加而損失 增大夾緊壓力，通過測量[16]作為支撐。因此，該控制器具有用于提高CVT的效率的電位，相對于基于非模型控制器。
回顧圖10，第二（正）峰的下圖（之后的第一個負峰值由于執(zhí)行器飽和）代表的比例響應(yīng)的超調(diào)，由于移動方向變化。這個量描述了控制器的跟蹤性能好，并且將被用于評估控制器的性能。超調(diào)在這里計算作為（正的）最大的比例誤差：最大（rcvt，d - rcvt）。另外，平均絕對誤差（1 / N）的| rcvt-d，rcvt|（在10秒的響應(yīng)的N個數(shù)據(jù)點）將用于比較的結(jié)果。
同樣的實驗已經(jīng)執(zhí)行用于在控制器上幾個變化。對于每一個這些變型，所有約束都仍施加，但有些在補償方面 比控制器已被暫時關(guān)閉（在圖8中的垂直箭頭所示）。結(jié)果進行了比較的結(jié)果為總控制器和在圖13中被描繪。將要處理的情況下，有：
1.所有前饋和補償?shù)模偭浚?
2.沒有設(shè)定值前饋（斷），rcvt，d =0等式（37）。
3.沒有關(guān)鍵（無皮帶打滑）扭矩約束補償（T排版關(guān)），F(xiàn)torque=0。
4.無液壓約束補償（hydr樣圖關(guān)），F(xiàn)α，液壓=0。
5.無扭矩傳遞，也不液壓約束補償（T，hydr樣圖關(guān)），F(xiàn)torque=0，F(xiàn)α，液壓=0。
它是立即清除所有的替代品，與所有前饋總控制器和在上段所述（總量）補償器性能最佳，這意味著所有 控制器方面擁有盡可能降低跟蹤誤差了積極的貢獻。開關(guān)關(guān)閉或液壓約束補償項（hydr排版關(guān)閉）或轉(zhuǎn)矩傳遞 補償器（T補償關(guān)閉）不會嚴重降低質(zhì)量跟蹤。但是， 切換兩個補償關(guān)閉（T，hydr補償關(guān)閉）不會引入大的跟蹤誤差。這發(fā)生，因為這兩個約束的最大操作者取來計算補償 動作，并且如果一個約束補償器是零，最大運算器的輸出仍然
圖13幾個控制器的替代品沖和平均絕對誤差
會是非零的，由于第二個約束。兩個補償器關(guān)掉同時 有效地引入控制器輸出U一個“死區(qū)”，其結(jié)果是明顯的。與設(shè)定值前饋響應(yīng)關(guān)閉（off'）中增加了錯誤的因產(chǎn)生反應(yīng)的增加相位滯后?？偟牡玫降慕Y(jié)果開發(fā)的控制器顯示出更好的跟蹤行為（過沖和平均絕對誤差）和 較低的瞬時滑輪壓力（僅在比值的變化，如夾緊策略是相等的）與以前采用的控制器獲得，按文獻結(jié)果進行了比較。 這可能指示了可能改進新的CVT效率控制器如前所述。
圖14 在針尖的變化在測試賽道的實驗車輛 圖15CVT速比響應(yīng)和跟蹤誤差，道路尖端移位
通過在主壓力控制器的局限性。這種現(xiàn)象降低了最大減檔的速度，并且是作為在t輕微凸點=6.2s和t=8.2有形之前。如所呈現(xiàn)的實驗的主要目標(biāo)是展示一個新的比率控制器概念，實驗皮帶打滑時一直使用經(jīng)過驗證的鉗位裝置避免前面提到的。此外，網(wǎng)上基于模型的檢測算法被使用，驗證該。有兩種方法來檢測帶從測量數(shù)據(jù)滑落線（不直接在滑輪的皮帶的運行半徑來計算所謂的幾何測量比）的實驗后已被使用。第一，它已被證實，如果CVT的范圍幾何比例可能不超過（rlow≤rcvt≤rod）。其次，最大 轉(zhuǎn)移CVT的速度是有限的，由于有限的夾緊力和變速器的速度，看方程（10）。摩擦在推帶的過度（宏觀）滑移區(qū)域系數(shù)減小，滑差調(diào)速[8]。這將導(dǎo)致不穩(wěn)定的動態(tài)行為，因此速度滑將迅速增加，當(dāng)AV-帶的扭矩容量是exceeded. As的比值從測量滑輪的速度，過快的比例變化（rcvt高值）可以指示皮帶打滑。每次測量的結(jié)果都經(jīng)過仔細審查，其結(jié)果并沒有顯示皮帶打滑影響的任何痕跡。
圖16 初級和次級帶輪的壓力，道路尖端移位
7.結(jié)論
一種新的比例控制器的金屬推帶式CVT用帶液壓夾緊系統(tǒng)被開發(fā)出來。在變速器和液壓系統(tǒng)動態(tài)模型補償?shù)幕A(chǔ)系統(tǒng)，設(shè)定值前饋和反饋線性化控制方面實施。反饋控制器是帶有條件抗飽和PID控制器保護?？偙戎悼刂破鞅ＷC，壓力設(shè)定點中的至少一個總是以最少的相對于他的約束而另一種是上述的最小凸電平，用于換檔。這種方法有可能用于提高CVT的效率。滾子工作臺和公路實驗具有內(nèi)置CVT表明足夠的跟蹤是一個車輛獲得的。從比例上設(shè)定的最大偏差由執(zhí)行機構(gòu)壓力飽和造成的。實驗與幾個控制器的變化具有速度向前的現(xiàn)象，所有已執(zhí)行的前饋和約束補償方面產(chǎn)生有益的最小化跟蹤誤差影響。提示轉(zhuǎn)移的實驗顯示對曲線性好執(zhí)行器飽和。
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畢業(yè)設(shè)計計算書
指導(dǎo)教師：王占英 任玉燦
設(shè)計題目：QD10t-31.5m箱形雙梁橋式起重機起重小車設(shè)計 設(shè)計人：侯躍龍
設(shè)計項目
計算與說明
結(jié)果
第1章 前言
1.1國內(nèi)外起重機發(fā)展概況
起重運輸機械行業(yè)在我國從上世紀五六十年代開始建立并逐步發(fā)展壯大，該行業(yè)已形成了各種門類的產(chǎn)品范圍和龐大的企業(yè)群體，服務(wù)于國民經(jīng)濟各行業(yè)。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，起重運輸機械制造業(yè)也取得了長足進步。2005年起重運輸機械行業(yè)銷售額達到1272億元，“十五”期間平均每年增長超過30％，2006年依然保持著持續(xù)增長的態(tài)勢，目前市場前景非常好。近年來，國家重點發(fā)展能源（其中煤炭工業(yè)迅猛發(fā)展，起重運輸機械制造業(yè)將提供所需的豎井提升設(shè)備、斜井防爆下運帶式輸送機、防爆移置式帶式輸送機、裝車機、露天礦連續(xù)開采輸送設(shè)備、用于洗選設(shè)備的各種輸送設(shè)備等）、電力（各種電站專用橋式/門式起重機、料場用物料搬運裝卸設(shè)備、輸煤給煤棧橋內(nèi)物料輸送設(shè)備、環(huán)保排灰輸送設(shè)備、水電站用閘門啟閉機械、升船機、核電站廢料處理專用起重機等將有較大需求）、石化（起重運輸機械制造業(yè)將提供所需的自動灌裝和包裝碼垛設(shè)備、倉儲專用設(shè)備、廠內(nèi)和車間內(nèi)物料搬運裝卸設(shè)備等）、冶金（對各種冶金起重機、廠內(nèi)和車間內(nèi)物料搬運裝卸設(shè)備、料場堆取料與混勻料設(shè)備等將有較大需求）、造船、交通等工業(yè)領(lǐng)域（需要大量的高效、節(jié)能、低污染、智能化、柔性化、成套化的物料搬運裝卸設(shè)備）。
十一五”期間，我國起重運輸機械產(chǎn)品的工業(yè)總產(chǎn)值、銷售收入和利潤總額的年平均增長率將超過15％。到2010年，該行業(yè)的工業(yè)總產(chǎn)值將達到2670億元，銷售收入將達到2560億元，利潤總額將達到148億元；出口額約達65億元，平均年增長11％；而國內(nèi)市場增長的速度會呈逐年小幅遞減趨勢，其主要原因是國內(nèi)市場開放程度大幅度提高、而行業(yè)又均
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河北建筑工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計計算書
指導(dǎo)教師：王占英 任玉燦
設(shè)計題目：QD10t-31.5m箱形雙梁橋式起重機起重小車設(shè)計 設(shè)計人：侯躍龍
設(shè)計項目
計算與說明
結(jié)果
3.1選擇鋼絲繩
3.2滑輪和卷筒的計算
3.2.1確定滑輪主要尺寸
3.2.2確定卷筒尺寸，并驗算強度
3.3計算靜功率
3.4選擇電動機
3.5驗算電動機的發(fā)熱條件
3.6選擇減速器
3.7校核減速器的輸出強度
3.9選擇聯(lián)軸器
3.10驗算起動時間
3.11浮動軸強度驗算
4.1確定機構(gòu)傳動方案
4.2選擇車輪與軌道并驗算其強度
4.3運行阻力計算
4．4選電動機
4.5驗算電動機發(fā)熱條件
4.6選擇減速器
4.7驗算運行速度和實際所需功率
4.8驗算起動時間
4.9 驗算啟動不打滑條件
4.10制動器的選擇
4.11選擇聯(lián)軸器
4.12驗算低速浮動軸強度
5.1滑輪的尺寸計算與選擇
5.2吊鉤組的選擇
5.3車輪軸的設(shè)計計算
5.3.1強度計算
5.3.2疲勞計算
6.1梁Ⅰ
6.1.1集中力的計算
6.1.2支承反力和最大彎矩的計算
6.1.3斷面特性及最大應(yīng)力的計算
6.1.4梁與梁連接焊縫的計算
6.2梁Ⅱ
6.2.1支承反力和最大彎矩的計算
6.1.2斷面特性及最大應(yīng)力的計算
6.1.3梁與梁連接焊縫的計算
6.3梁Ⅲ
6.3.1支承反力和最大彎矩的計算
6.3.2斷面特性及最大應(yīng)力的計算
6.3.3Ⅲ梁與Ⅳ、Ⅴ梁連接焊縫的計算
6.4梁Ⅳ
6.4.1支承反力和最大彎矩的計算
6.4.2斷面特性及最大應(yīng)力的計算
6.4.3梁Ⅳ端部斷面圖如圖所示
6.4.4梁Ⅳ端部斷面剪切應(yīng)力的計算
6.4.5支承斷面翼緣焊縫應(yīng)力的計算
6.5梁Ⅴ
6.5.1支承反力和最大彎矩的計算
6.5.2斷面特性及最大應(yīng)力的計算
6.5.3梁Ⅳ端部斷面圖
6.5.4梁Ⅳ端部斷面剪切應(yīng)力的計算
6.5.5支承斷面翼緣焊縫應(yīng)力的計算
受到發(fā)達國家技術(shù)壁壘等限制；另一方面我國市場對高質(zhì)量高水平的起重運輸機械需求旺盛，而我國行業(yè)的技術(shù)競爭能力有待提高。政府主管部門應(yīng)加強對起重運輸機械行業(yè)的政策引導(dǎo)和管理，樹立規(guī)模生產(chǎn)方式。國家應(yīng)重點培育3～4個起重運輸機械集團和重點配套件的生產(chǎn)體系，加大技術(shù)改造的力度，提升裝備水平，保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低制造成本，提高市場競爭力。培育自主創(chuàng)新能力，走引進國外先進技術(shù)、消化吸收再創(chuàng)新、集成創(chuàng)新的道路。發(fā)展自主品牌的新產(chǎn)品，替代進口產(chǎn)品，并出口國際市場，參與國際競爭。2010年力爭有25％～30％的產(chǎn)品接近或達到國際先進水平。樹立品牌意識，推進名牌戰(zhàn)略，努力創(chuàng)建中國名牌產(chǎn)品、行業(yè)名牌產(chǎn)品。充分認識“科技是第一生產(chǎn)力”的觀點。建立各類行業(yè)培訓(xùn)中心，加強對重點骨干企業(yè)、起重機械制造基地的管理干部、科技人才和高級技工的培訓(xùn)。樹立知識產(chǎn)權(quán)意識，加大保護知識產(chǎn)權(quán)的力度，嚴厲打擊各種違法行為，有利于調(diào)動廣大科技人員和企業(yè)創(chuàng)新的積極性。加強調(diào)整各級行業(yè)協(xié)會，選拔一批有科技、生產(chǎn)、企業(yè)管理經(jīng)驗的專職人員充實到各級行業(yè)協(xié)會。行業(yè)協(xié)會要積極推行職業(yè)化、專業(yè)化、年輕化，配合國務(wù)院有關(guān)部門加強對行業(yè)的管理。
在國外，尤其是美國、日本和西歐的一些發(fā)達國家，機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)優(yōu)化已有幾十年的歷史，門橋式起重機已完全采用了模塊化設(shè)計，它可以根據(jù)用戶對設(shè)備起重量、起升高度和軌道跨距等主參數(shù)的要求，并結(jié)合用戶現(xiàn)場的實際空間和工作環(huán)境特點，直接調(diào)用參數(shù)化3D模型進行現(xiàn)場組裝，然后對起重機結(jié)構(gòu)進行有限元分析和優(yōu)化，直到滿足用戶的要求。而在國內(nèi)，由于主梁結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，傳統(tǒng)的設(shè)計方法很難分析主梁局部應(yīng)力和變形，使一些真正危險點被忽 略，或?qū)σ恍┍疽驯容^安全的部位無畏地加大或加厚，造成材料的浪費和生產(chǎn)成本的增加，不利于產(chǎn)品的市場競爭。因此，對門橋式起重機主梁結(jié)構(gòu)的有限元分析和優(yōu)化具有很重要的現(xiàn)實意義。另外，隨著社會的進步，環(huán)保意識和勞動保護意識的提高，冶金起重機設(shè)計過程中把人機工程及操作環(huán)境舒適要求提到了較高的要求，如：司機室加裝冷、暖空調(diào)、隔熱保護、地面無線遙控、車上有線和無線通訊、航空座椅、司機休息室，上、下吊車全部采用斜梯、電氣室加裝隔熱防護和冷風(fēng)機，較窄的人行通道采取防滑措施，經(jīng)常檢修部分加裝吊籠等都為操作維護人員提供了較好的工作環(huán)境和條件。特別是雙層壁、雙層玻璃的司機室與可躺式航空座椅、冷暖空調(diào)、有線、無線通訊配合使用。為改善司機的工作條件、提高工作效率、減少工作失誤起到了很好的作用。人機工程合理化正逐步成為現(xiàn)代冶金起重機發(fā)展的主要趨勢之一，越來越引起人們的重視。
橋架、小車架整體加工的應(yīng)用。橋架、小車架包括一些大型結(jié)構(gòu)件整體加工是保證冶金起重機產(chǎn)品質(zhì)量的一項重要措施和有效途徑。由于冶金起重機工作的特殊性，對質(zhì)量提出了較高的要求，小車架整體加工指焊在小車架上的電動機底座，制動器底座，減速器支承座，卷筒支承座，和小車車輪支承座等機座一次性地劃線加工而成，相互間的形位、尺寸公差由機床保證，因此裝配工作變得特別簡單。只要把電動機、制動器、減速器、卷筒、車輪就位即可，不像舊的辦法，它們間的形位、尺寸誤差靠塞墊片來調(diào)節(jié)。簡而言之，這些部件間的形位公差由機床精度保證與裝配工人的技術(shù)等級無關(guān)，排除了人為因素，因而大大提高了裝配精度和使用性能，同時也大大縮短了用戶的維修時間。
我們認為未來中國起重機的幾個發(fā)展趨勢如下：
1、重點產(chǎn)品大型化、高速化、耐久化和專用化
2、系列產(chǎn)品模塊化、組合化、標(biāo)準化和實用化
3、通用產(chǎn)品小型化、輕型化、簡易化和多樣化
4、產(chǎn)品性能自動化、智能化、集成化和高效化
5、產(chǎn)品組合成套化、系統(tǒng)化、復(fù)合化和信息化
6、產(chǎn)品設(shè)計微機化、精確化、快速化和全面化
7、產(chǎn)品構(gòu)造新型化、美觀化、宜人化和綜合化
8、產(chǎn)品制造柔性化、靈捷化、精益化和規(guī)模化
1.2橋式起重機定義及特點
取物裝置懸掛在可沿橋架運行的起重小車或運行式葫蘆上的起重機，稱為“橋架型起重機”；橋架兩端通過運行裝置直接支撐在高架軌道上的橋架型起重機，稱為“橋式起重機”。
橋式起重機一般由裝有大車運行機構(gòu)的橋架、裝有起升機構(gòu)和小車運行機構(gòu)的起重小車、電氣設(shè)備、司機室等幾個大部分組成。外形像一個兩端支撐在平行的兩條架空軌道上平移運行的單跨平板橋。起升機構(gòu)用來垂直升降物品，起重小車用來帶著載荷作橫向運動；橋架和大車運行機構(gòu)用來將起重小車和物品作縱向移動，以達到在跨度內(nèi)和規(guī)定高度內(nèi)組成三維空間里作搬運和裝卸貨物用[3]。
橋式起重機是使用最廣泛、擁有量最大的一種軌道運行式起重機，其額定起重量從幾噸到幾百噸。最基本形式是通用吊鉤橋式起重機，其他形式的橋式起重機基本上都是在通用吊鉤橋式的基礎(chǔ)上派生發(fā)展出來的。
1.3實習(xí)地點及實習(xí)內(nèi)容
畢業(yè)實習(xí)是在張家口市神力起重設(shè)備有限公司對QD16t/20t雙梁橋式起重機小車進行了參觀實習(xí)。
第2章 總體設(shè)計
2.1 概述
總體設(shè)計是機械設(shè)計中極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，它是對機器本身總的設(shè)想?？傮w設(shè)計的成敗關(guān)系到整部機器的經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)，直接決定了機械設(shè)計的成敗。
總體設(shè)計指導(dǎo)機構(gòu)設(shè)計和零件設(shè)計的進行至關(guān)重要。在接受設(shè)計任務(wù)后進行細致的調(diào)查研究，收集國內(nèi)外同類機械的有關(guān)資料了解國內(nèi)外的使用、生產(chǎn)、設(shè)計和科研情況，并進行分析比較，制定總體設(shè)計原則。設(shè)計原則應(yīng)當(dāng)保證所設(shè)計的機型符合有關(guān)的方針、政策。在滿足使用要求的前提下，力求結(jié)構(gòu)合理，經(jīng)濟性好，壽命長，同時還應(yīng)考慮到綠色環(huán)保和操作的舒適安全。
總體設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：
1.遵循“三化”原則：零件標(biāo)準化，產(chǎn)品系列化，部件通用化。
2.采用“四新”原則：新技術(shù)，新工藝，新結(jié)構(gòu)，新材料。
3.滿足“三好”原則：好造，好用，好修。
好造,即具有良好的工藝性，制造簡單；好用，即具有良好的使用性能，表現(xiàn)為生產(chǎn)率高,操作輕便，機動靈活，安全而且耐用可靠；好修，即一旦發(fā)生故障，易于拆卸，維修護理方便。
4.對部件設(shè)計和零件設(shè)計負責(zé)的原則。把各部件的設(shè)計制造特點作為部件和零件指導(dǎo)性文件，必須為零部件的設(shè)計人員創(chuàng)造方便條件，而零部件設(shè)計必須滿足總體設(shè)計提出的工作條件、尺寸、性能參數(shù)等方面的要求。
制定設(shè)計總則以后，便可以編寫設(shè)計任務(wù)書。在調(diào)研的基礎(chǔ)上，運用所學(xué)的知識，從優(yōu)選擇，確定總體參數(shù)，保證設(shè)計的成功。
2.2 傳動方案的確定
箱式雙梁橋式起重機主要組成部分有小車（起升機構(gòu)，小車運行機構(gòu)和小車架），橋架（主梁，端梁，走臺和護欄等），大車運行機構(gòu)和司機室（操縱機構(gòu)和電器設(shè)備等）等部分組成。
橋式起重機的運動，是由大車的縱向，小車的橫向及吊鉤的上下三種運動組成的。有時是單一的運動，有時是合成的動作。他們都有各自的傳動機構(gòu)來保證其運動形式的實現(xiàn)。
2.2.1起升機構(gòu)的傳動原理
起升機構(gòu)的傳動原理:起升機構(gòu)的動力來源是由電動機產(chǎn)生，經(jīng)齒輪聯(lián)軸器，浮動軸，制動輪聯(lián)軸器，將動力傳遞給減速器的高速軸端，經(jīng)減速器把電動機的高轉(zhuǎn)數(shù)降低到所需的轉(zhuǎn)數(shù)之后，由減速器低速軸輸出經(jīng)卷筒上的齒輪聯(lián)軸器把動力傳遞給卷筒組，再經(jīng)過鋼絲繩和滑輪組使吊鉤進行升降，從而完成升降重物的目的。
2.2.2起重小車運行系統(tǒng)的傳動原理
起重小車運行系統(tǒng)的傳動原理動力由電動機產(chǎn)生，經(jīng)制動輪聯(lián)軸器，立式二級減速器的高速軸，并經(jīng)立式二級減速器把電動機的高轉(zhuǎn)數(shù)降低到所需要的轉(zhuǎn)數(shù)之后，再由低速軸端輸出，經(jīng)半齒聯(lián)軸器傳到驅(qū)動輪，再有驅(qū)動輪的另一端經(jīng)半齒聯(lián)軸器通過浮動軸，半齒聯(lián)軸器傳到另一驅(qū)動輪。從而帶動了小車驅(qū)動輪的旋轉(zhuǎn)，完成小車的橫向運送重物的目的。
2.2.3大車運行系統(tǒng)的傳動原理
動力由電動機發(fā)出，經(jīng)制動輪聯(lián)軸器，補償軸和半齒聯(lián)軸器將動力傳遞給減速器的高速軸端，并經(jīng)減速器把電動機的高轉(zhuǎn)數(shù)降低到所需要的轉(zhuǎn)數(shù)之后，由低速軸傳出，又經(jīng)全齒聯(lián)軸器把動力傳遞給大車的主動車輪組，從而帶動了大車主動車輪的旋轉(zhuǎn)，完成橋架縱行吊運重物的目的。大車兩端的驅(qū)動機構(gòu)是一樣的。
原有雙梁橋式專用起重機的大車運行機構(gòu)機構(gòu)是由四個電機驅(qū)動的，電機較多，機構(gòu)比較繁雜，這給安裝和維修帶來了許多不便，同時也提高了生產(chǎn)成本，改進后只在兩梁的兩側(cè)分別安裝一個電機，適當(dāng)提高電機功率，由兩對主、被動車輪組成。在不影響行走性能的前提下，精簡了機構(gòu)，減少了故障率，易于安裝維修，電機的減少有效地降低了成本。
2.2.4設(shè)計小車的基本原則和要求
箱形雙梁橋式起重機由兩根箱形主梁和兩根橫向端梁構(gòu)成的雙梁橋架，在橋架上運行起重小車，可起吊和水平搬運各類物件，其中主梁做橫向移動，小車做縱向移動從而使起重機的工作范圍擴展到一個立方形空間。
箱形雙梁橋式起重機一般由起重小車、橋架運行機構(gòu)、橋架金屬結(jié)構(gòu)組成。而起重小車主要由起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)和小車架以及限位安全裝置等組成。
在設(shè)計橋式起重機小車時，必須力求滿足以下幾方面的要求:
1、整臺起重機與廠房建筑物的配合以及小車與橋架的配合要適當(dāng)。小車與橋架的互相配合，主要在 于小車軌距和橋架上的小車軌距應(yīng)相同；其次，小車上的緩沖器與橋架上的擋鐵位置要配合好，小車上的撞尺和橋架上的行程限位開關(guān)要配合恰當(dāng)。小車的平面布置愈緊湊，小車到橋架的兩端愈遠，起重機工作范圍也就愈大。小車的高度小，相應(yīng)地可使起重機的高度減小，從而可降低廠房建筑物的高度。
2、小車上機構(gòu)的布置及同一機構(gòu)中各零部件間的配合要求適當(dāng)。起升機構(gòu)和小車運行機構(gòu)在小車架平面上的布置要合理緊湊，但二者之間的距離不應(yīng)太小，否則維修不便，或造成小車架難以設(shè)計。
3、小車車輪的輪壓分布要求均勻。如能滿足這個要求，則可以獲得最小的車輪、軸承及軸承箱尺寸，并且使起重機橋架主梁受到均勻的輪壓載荷。一般最大輪壓不應(yīng)超過平均輪壓的20%。
4、小車架上的機構(gòu)與小車架結(jié)構(gòu)的配合要適當(dāng)。為使小車上的起升、運行機構(gòu)與小車架配合的好，要求二者之間的配合尺寸相符；聯(lián)接零件要選擇適當(dāng)和安裝方便。在設(shè)計原則上，要以機構(gòu)為主，應(yīng)盡量用小車架去配合機構(gòu)；同時機構(gòu)的布置也要盡量使鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計制造方便。因為小車架是用來安置與支撐起升機構(gòu)和小車運行機構(gòu)的，所以小車架要按照起升和運行機構(gòu)的要求設(shè)計，但在不影響機構(gòu)工作的條件下，機構(gòu)的布置也應(yīng)配合小車架的設(shè)計，使其構(gòu)造簡單、合理和便于制造。
5、盡量選用標(biāo)準零部件，以提高設(shè)計與制造的工作效率，降低生產(chǎn)成本。
6、小車各部分的設(shè)計應(yīng)考慮制造、安裝和維護檢修方便，要盡量在不需移動鄰近部件的條件下，能將各部件拆下修理。
橋式起重機小車主要由起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)和小車架三部分組成。另外，還有一些安全防護裝置。
我國制造的橋式起重機的小車具有下列特征；
1、 起升和運行機構(gòu)由獨立的部件構(gòu)成。這些部件之間用補償聯(lián)軸器聯(lián)系起來。齒輪聯(lián)軸器補償了轉(zhuǎn)軸中心線的偏移和歪斜，這些偏差和歪斜系因制造與安裝不精確，以及小車架變形而產(chǎn)生部件間彼此位移所引起的。由于采用了分組的獨立部件，因此，使小車上各機構(gòu)的裝拆方便。
2、在設(shè)計機構(gòu)和小車時，遵循“三化”（標(biāo)準化、通用化和系列化）的原則。這可使零部件的互換性得到保證，降低制造和使用維護起重機的費用，并使所需零部件的備品量減到最少。
3、小車架用鋼板焊接而成。在車架上焊有底板。電動機、減速器、制動器和和可拆卸的軸承座等均安裝在這種底板上。為了簡化車架的加工，底座的加工面應(yīng)盡量布置在同一水平面或垂直面上。
4、起升機構(gòu)和運行機構(gòu)采用減速器式傳動裝置。
起重機小車除有起升、運行機構(gòu)和小車架外，還必須有必要的安全保護裝置:如欄桿、排障板、撞尺、緩沖器、和限位開關(guān)等。其具體要求分述如下:
1、 欄桿 欄桿設(shè)置在與小車軌道相垂直的小車臺面邊緣上。為了便于維修上下，在小車的另外兩側(cè)不設(shè)欄桿。欄桿可用角鋼或鋼管制作，高度不低于1米，并應(yīng)設(shè)有間距為350㎜的水平橫桿，底部應(yīng)設(shè)有不小于70㎜高的圍護板。
2、 排障板 排障板裝在小車架端梁兩端的車輪外邊，用于推開小車軌道上可能有的障礙物，以利于小車運行。
2、限位開關(guān) 用于限制吊鉤和小車架的極限位置。在起升機構(gòu)中，限位開關(guān)用于限制吊鉤向上運行位置，使其不能碰到小車架。小車運行機構(gòu)的行程限位開關(guān)，安裝在起重機橋架主梁的兩端，位于小車軌道外側(cè)的主梁蓋板上。在小車架相應(yīng)的端梁外側(cè)
固定著一根用角鋼彎折的撞尺。當(dāng)小車運行至極限位置時，撞尺壓迫限位開關(guān)的搖柄轉(zhuǎn)動30°，使開關(guān)盒內(nèi)的觸點斷開，于是運行機構(gòu)的電動機斷電。由于接線關(guān)系，此時電動機只能作反向運行。
3、 超載限制器 起升機構(gòu)超載限制器應(yīng)保證載荷不超過其額定值的10%，工作精度為2~3%。
起重機小車的設(shè)計主要是對起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)、小車架的設(shè)計以及包括欄桿、高度限位器、負載限制器和行程開關(guān)等在內(nèi)的安全裝置分析與計算，并在原有設(shè)計的基礎(chǔ)上做出改進，并解決原來起重機上存在的影響工作性能的結(jié)構(gòu)，并盡可能降低成本。
最終設(shè)計出優(yōu)化產(chǎn)品。
2.3 基本參數(shù)
1.額定起重量(Q)
起重機正常工作時允許一次起升的最大重量稱為額定起重量，單位為噸（t）或千克，常用符號Q、P或CP等表示。橋式起重機的額定起重量是定值。當(dāng)額定起重量不只一個時，通常稱額定起重量為最大起重量，或簡稱起重量。
額定起重量:Q=10t
2.起升高度(H)
起升高度是指從地面至取物裝置最高位置的鉛垂距離（吊鉤的鉤環(huán)中心），單位為米。
起升高度:H=12m
3.跨度(L)與軌距(l)
橋式起重機大車運行軌道中心線之間的水平距離稱為跨度（L），小車運行軌道中心線之間的水平距離稱為軌距。
跨度為：L=31.5 m
軌距為：l=2 m
4.工作級別
確定起重機的工作級別是為了對起重機金屬結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)設(shè)計提供合理的基礎(chǔ)，為和客戶進行協(xié)商時提供一個參考范圍，它能使起重機勝任它需要完成的工作任務(wù)。由利用等級和載荷狀態(tài)兩個因素來確定起重機的工作級別。
工作級別為A5
5.起重機利用等級
起重機在有效壽命期間有一定的總工作循環(huán)數(shù)。起重機作業(yè)的工作循環(huán)是從準備起吊物品開始，到下一次起吊物品為止的整個作業(yè)過程。工作循環(huán)總數(shù)表征起重機的利用程度，它是起重機分級的基本參數(shù)之一。
起重機利用等級為U5
6.工作速度
起重機機構(gòu)工作速度根據(jù)作業(yè)要求而定。
主起升速度：V1=13.3m/min
小車運行速度：V3=43.8m/min
大車運行速度：V2=112.5m/min
第3章 起升機構(gòu)的設(shè)計計算
由已知條件：工作級別A5，起重機利用等級U5，主鉤額定起重量10t。
參考文獻【1】P7表1-8得起重機為中級工作類型，JC%=25
參考文獻【1】P50表4-3得安全系數(shù)K=5.5，=25（固定式）
參考文獻【1】P65表4-14得選雙聯(lián)滑輪組X=2，倍率m=3
參考文獻【3】表2-1得滑輪組的效率=0.985
參考文獻【2】P230查附表8選圖號為G15吊鉤組，得其重量=219kg,兩動滑輪間距A=185mm
參考文獻【1】P50式4-4換算系數(shù)=0.85（6×19）=0.82（6×37）
1. 選擇鋼絲繩
計算鋼絲繩最的大靜拉為
鋼絲繩破斷拉力為:
=5.5×17.29=95.1KN
查參考文獻【2】P224附表1選用瓦林吞型纖維芯鋼絲繩6×19W+FC，鋼絲公稱抗拉強度1670MPa，光面鋼絲，左右互捻，直徑d=14mm，鋼絲繩最小破斷拉力[]=108KN，標(biāo)記如下：
鋼絲繩14NAT6×19W+FC1770ZS108GB8918-88
滑輪的許用最小直徑
圖3-1起升鋼絲繩纏繞簡圖
=14（25-1）=336mm
式中系數(shù)e=25由【3】表2-4查的。由【2】附表2選用滑輪直徑D=355mm，取平衡滑輪直徑≈0.6D=213mm，由【2】附表2選用=225mm?；喌睦K槽部分尺寸可由【2】附表3查得。由【2】附表4選用鋼絲繩直徑d=14mm，D=355mm，滑輪軸直徑=90mm的型滑輪標(biāo)記為:
滑輪14×355-90 ZB J80 006.8-87
由【2】附表5平衡滑輪選用d=14mm，D=225mm
滑輪軸直徑=45mm的F型滑輪標(biāo)記為：
滑輪F14×225-45 ZB J80 006.9-87
卷筒直徑：=336mm
由【2】附表13選用D=400mm，卷筒繩槽尺寸由【4】附表14-3查得槽距，t=16mm，槽底半徑r=8mm
卷筒尺寸：
取L=1500
式中—附加安全系數(shù)，取=2；
—卷槽不切槽部分長度，取其等于吊鉤組滑輪的間距，即=A=185mm
—卷筒計算直徑=D+d=400+14=414mm
卷筒壁厚：
取
卷筒壁壓應(yīng)力驗算：
選用HT200,最小抗壓強度
許用壓應(yīng)力
=130
因為﹤ 故抗拉強度足夠。
卷筒斷面系數(shù)
=6.68
所以
=28.2﹤
故卷筒的強度合理,尺寸設(shè)計合理。
卷筒A400×1500-8×16-15×3左ZB J80 007.2-87
卷筒轉(zhuǎn)速
減速器傳動比：
查【3】附表35選ZQ-500-Ⅱ-3CA減速器
計算靜功率：
式中η-機構(gòu)總效率，一般η=0.80.9，取η=0.85
電動機計算功率
式中 系數(shù)由【3】表6-1查得，=0.750.85
取=0.8
查【2】附表30選用電動機JZR2-42-8其中=16KW，=715rpm，=1.46 kg·m2，電動機質(zhì)量=260kg
按照等效功率法，求JC=25%時所需的等效功率：
式中－工作級別系數(shù)，查【2】表6-4得=0.75
γ－系數(shù)，根據(jù)機構(gòu)起動時間與平均工作時間的比值查得，由【2】表6-3，取tq/tg=0.1,由【2】表6-6查得γ=0.87
由以上計算結(jié)果≤，故初選電動機能滿足發(fā)熱條件
卷筒轉(zhuǎn)速
減速機總傳動比=38.6
查參考文獻【2】附表35選擇ZQ-500-Ⅱ-3CA減速器。許用功率[P]=12KW 傳動比i=40 質(zhì)量m=345kg ，入軸直徑d1=50mm，軸端長l1=85mm（錐形）
由【2】公式（6-16）得輸出軸最大徑向力：
式中 =2×17290=34580 N=34.58KN—卷筒上卷繞鋼絲繩引起的載荷；
Gj=4.56—卷筒及軸的自重
=20.5KN—ZQ500減速器輸出軸端最大允許徑向載荷，由【2】附表40查的
∴=（34.58+4.56）=19.57KN<=20.5KN
輸出軸端的短暫最大轉(zhuǎn)矩
式中：
=218 Nm—電動機軸額定力矩
=2.8—當(dāng)JC=25%時電動機最大力矩倍數(shù)，由【2】附表33查得
=0.95—減速機傳動效率
=26500 Nm—減速器輸出軸最大容許轉(zhuǎn)矩，由【2】附表36查得
∴=0.8×2.8×218×40.17×0.95=18635
Nm<=26500
由以上計算，所選減速器能滿足要求
實際起升速度
因此該減速器符合要求。
所需靜制動力矩
查參考文獻【1】P11式6-1知中級工作類型=1.75
查參考文獻【2】附表15選用YMZ5-315/23制動器 其制動轉(zhuǎn)矩[]=180280Nm，制動輪直徑Dz=315mm，制動器質(zhì)量Gz=44.6kg
高速軸聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩
=1.5×1.8×218=588.6N·m
式中—電動機額定轉(zhuǎn)矩 =218N·m
n—聯(lián)軸器安全系數(shù) n=1.5
—剛性動載系數(shù) 一般=
查參考文獻【2】附表31查得JZR2-42-8電動機軸段為圓錐形d=65mm,l=105m
由參考文獻【2】附表34查得ZQ-500減速器的高速軸端為圓錐形d=50mm,l=85mm
靠電動機軸端聯(lián)軸器 由【2】附表43選用CLZ3聯(lián)軸器，最大容許轉(zhuǎn)矩=3150Nm＞，轉(zhuǎn)動慣量=0.403kg·m2,質(zhì)量=23.6kg
浮動軸兩端為圓形=45mm，=85mm。
靠電動機軸端聯(lián)軸器選帶300制動輪的半聯(lián)軸器，最大容許轉(zhuǎn)矩=3150N·m＞，飛輪矩
=1.8kg·m2,質(zhì)量=38.5kg。為與制動器YWM5-315/23相適應(yīng)，將S124聯(lián)軸器所帶300制動輪，修改為315mm應(yīng)用
起動時間為
式中
靜力矩：
平均啟動轉(zhuǎn)矩：
另取k=1.15得起動時間為
由【3】表6-6查的許用減速度，a≤0.2,
a= ，故
故合適
（1） 疲勞強度
由起升機構(gòu)疲勞計算基本載荷
=306.32N·m
式中：—動載系數(shù) =1.042
—起升載荷動載系數(shù)
=1+0.7×7.2755／60=1.08
已選定軸徑d=50mm，因此扭轉(zhuǎn)壓力：
=12.25
軸材料為45號鋼，=600,=300
彎曲應(yīng)力
扭轉(zhuǎn)應(yīng)力
軸受脈動循環(huán)的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力
式中：k—考慮零件幾何形狀和零件表面狀況的應(yīng)力系數(shù) k=
—與零件幾何形狀有關(guān)，對于零件表面有急劇過渡和開有鍵槽及緊配合區(qū)段=
—與零件表面加工粗糙度有關(guān)，對于高的粗糙度，
=，對于低的粗糙度，=，此處取k=2×1.25=2.5
—考慮材料對應(yīng)力循環(huán)不對稱的敏感系數(shù)，對碳鋼及低合金鋼=0.2，
—安全系數(shù) =1.25
=
＜[]故通過。
(2) 強度驗算
軸所受最大轉(zhuǎn)矩：
最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力
許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力
[]==120
式中：—安全系數(shù) =1.5
因為＜,故通過.
浮動軸構(gòu)造如下圖,中間軸徑
取=60mm.
圖5-3 主動車輪軸尺寸簡圖
第4章 運行機構(gòu)的設(shè)計計算
1.確定機構(gòu)傳動方案
圖4-1運行機構(gòu)簡圖如下
對于跨度為31.5m的小車運行機構(gòu),采用集中驅(qū)動傳動方案。
2.選擇車輪與軌道并驗算其強度
小車質(zhì)量估取=4.0t
假定輪壓均勻分布:
車輪最大輪壓
==35000N
車輪最小輪壓
=×4000=10000N
由小車的運行速度v=43.8m/min
初選車輪
查參考文獻【3】P239附表17可知，當(dāng)運行速度小于60m/min時，=2.46＞1.6
工作級別為中級時，車輪直徑=350mm,軌道型號為24kg/m()的許用輪壓為3.49t≈3.5t。根據(jù)GB4628-84規(guī)定，直徑系列為 =250,315,400,500,630mm，故初步選定車輪直徑=315mm，而后進行校核。
強度驗算：按車輪與軌道為線接觸及點接觸兩種情況驗算車輪接觸強度。
車輪踏面疲勞計算載荷 查參考文獻【2】P355式3-8-1
=26667N
式中：—起重機車輪最大輪壓
—起重機車輪最小輪壓
車輪材料取ZG340-640，=340,=640
1） 線接觸局部擠壓強度
式中：—與材料有關(guān)的許用線接觸應(yīng)力（N/mm2）；鋼制車輪的按參考文獻【2】P356表3-8-6查的=6
—車輪直徑 =400mm
l—車輪與軌道的有效接觸長度
查參考文獻【3】P246附表22 l=b=26.13mm
—轉(zhuǎn)速系數(shù) 查參考文獻【2】P356表3-8-7
=33.44r/min
取=0.99
—工作級別系數(shù) 查參考文獻【2】P356表3-8-8 取=1.0
因為＞ 故線接觸強度通過。
2） 點接觸局部擠壓強度
=
參考文獻【2】P356式3-8-3
式中：—與材料有關(guān)的許用點接觸應(yīng)力（N/mm2）；鋼制車輪的按表5-2查的=0.181
R—曲率半徑，車輪與軌道曲率半徑中的大值，車輪=157.5mm
軌道曲率半徑 查參考文獻【2】附表22查得=90mm，所以曲率半徑R=157.5mm。
m—由比值確定的系數(shù)，=0.57
查參考文獻【3】P356表3-8-9取m=0.44
==30277N
因為＞ 故通過。
根據(jù)以上計算結(jié)果選直徑=400mm的單輪緣車輪，標(biāo)記為DYL-400 GB4628-84
圖4-2車輪結(jié)構(gòu)簡圖
3.運行阻力計算
1) 運行阻力
運行阻力
查參考文獻【2】P109式2-3-1
式中：—滿載運行時最大摩擦阻力查參考文獻【2】P109式2-3-2
=
=490Nm
其中：f—滾動摩擦系數(shù)（mm），查參考文獻【2】P110表2-3-2
μ—車輪軸承摩擦系數(shù)，查參考文獻【2】P110表2-3-3
d—與軸承配合處車輪軸的直徑
β—附加摩擦阻力系數(shù)，查參考文獻【2】P110表2-3-4
ω—摩擦阻力系數(shù)，初步計算時可查參考文獻【2】P110表2-3-5
—坡道阻力查參考文獻【2】P110式2-3-7
運行摩擦阻力:
\
當(dāng)無載時:
4.選電動機
電動機靜功率:
KW
式中：m—電動機的個數(shù)，采用集中驅(qū)動m=1
v—運行速度 v=43.8m/min
—小車滿載時的靜阻力
η—運行機構(gòu)的總機械效率 η=0.9
=1.15×2.30=2.65KW
式中：—電動機功率增大系數(shù)查參考文獻【3】附表7-6取=1.15
查參考文獻【2】附表30選用JZR2-12-6型電動機 =3.5KW,n=910r/min,η=0.79轉(zhuǎn)動慣量=0.142kg·m2,電動機質(zhì)量=80kg。
5.驗算電動機發(fā)熱條件
電動機等效功率：
式中：－工作級別系數(shù)，=25%時，=0.75
r=1.12
＜,故初選電動機發(fā)熱條件通過。
6.選擇減速器
車輪轉(zhuǎn)速：
機械傳動比：
查參考文獻【2】附表40選用ZSC-400-Ⅰ-2型減速器。=22，[]=2.8KW
＜[]
7.驗算運行速度和實際所需功率
實際運行速度：
誤差：
=0.5%＜15%
實際所需電動機等效功率：
=2.17KW＜
故合適。
8.驗算起動時間
查參考文獻【3】P83式1
式中：—電動機轉(zhuǎn)速，=910r/min
m—電動機個數(shù)，m=1
=1.5=1.5×9550×3.5/910=56.25N·m
滿載運行時折算到電動機軸上的運行靜阻力矩
=24.3N·m
空載運行時折算到電動機軸上的運行靜阻力矩
=6.94N·m
初步估算制動輪和聯(lián)軸器的飛輪矩
=0.26kg·m2
機構(gòu)總飛輪矩：
=1.15×[0.07+0.26]
=0.466kg·m2
1) 滿載起動時間
=2.64s
2) 空載啟動時間
=0.65s
由【3】表7-6查得,當(dāng)Vc=45m/min=0.75m/s時，〔tq〕推薦值為5.5s，，故所選電動機能滿足快速啟動要求
9.驗算啟動不打滑條件
因室內(nèi)使用，故不計風(fēng)阻及坡度阻力矩，只計算空載和滿載啟動兩種工況。
空載啟動時，助動車輪與軌道接觸處的圓周切向力：
車輪與軌道的粘著力：
，故可能打滑。解決辦法就是在空載時增大啟動電阻，延長起動時間
滿載時，主動輪與軌道接觸的圓周切向力：
車輪與軌道啟動時的粘著力：
故滿載啟動時不回打滑，因此所選電動機合適
10.制動器的選擇
為了避免制動輪制動時行輪在鋼軌上的滑移現(xiàn)象，必須控制適當(dāng)?shù)臏p速度并進行滿載制動驗算。
1） 選擇制動器
查參考文獻【2】P112式2-3-21
式中：—坡道阻力，=225N
—滿載運行時最小摩擦阻力，=1687.5N
—制動器個數(shù)，=1
m—電動機個數(shù)，m=1
—制動時間，查參考文獻【2】P111式2-3-6
取=3.5s
=14.9N·m
查參考文獻【2】附表15選用YWZ3200/23制動器，制動輪轉(zhuǎn)矩[]=112N·m
考慮到所取制動時間tz=3s與起動時間=2.64s很接近，故略去制動不打滑條件驗算
11.選擇聯(lián)軸器
1） 高速軸聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩
=1.35×1.8×37.5=91N·m
查參考文獻【2】P112式2-3-23
式中：n—聯(lián)軸器的安全系數(shù)，n=1.5
—剛性動載系數(shù)，=1.8
電動機軸端尺寸：D=35mm，L=80mm，
減速器輸入端尺寸：d=30mm，l=55mm
減速器輸出端尺寸：=55mm，=82mm
制動輪軸端尺寸：查參考文獻【2】P358式3-8-10
d=80mm，l=115mm。
選擇聯(lián)軸器：
參考文獻【2】附表41選G1CL型聯(lián)軸器，許用轉(zhuǎn)矩[]=630N·m＞
轉(zhuǎn)動慣量=0.009kg·m2
標(biāo)注為：CICLZ3聯(lián)軸器ZBJ19013-89
2) 低速軸聯(lián)軸器的選擇
低速軸計算轉(zhuǎn)矩
==917.3N·m
減速器輸出端與制動輪端選用GICLZ3型聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)矩[]=3150N·m 轉(zhuǎn)動慣量=0.12kg·m2
質(zhì)量m=25.4kg
標(biāo)注為：CICLZ3聯(lián)軸器ZBJ19014-89
12.驗算低速浮動軸強度
1） 疲勞驗算
運行機構(gòu)疲勞計算基本載荷
=680.4N·m
選定浮動軸端直徑d=60mm，其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為
浮動軸的載荷變化為對稱循環(huán)，材料選用45鋼，得
=140,=180,
許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：
[]==44.8
＜[],故通過。
2） 強度驗算
運行機構(gòu)工作最大載荷：
=1088.6
式中;—考慮彈性震動的力矩增大系數(shù)，對突然啟=起動的機構(gòu)，=，此處=1.6
—剛性動載系數(shù)，取=1.8
最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力
許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力
=120
＜,故通過。
浮動軸直徑
=6570，取=70mm。
第5章 零部件的設(shè)計計算
1.滑輪的尺寸計算與選擇
工作滑輪直徑 查參考文獻【2】P214式3-2-1
式中：—按鋼絲繩中心計算的滑輪直徑
—鋼絲繩直徑
—輪繩直徑比系數(shù)，與機構(gòu)工作級別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān) 查參考文獻【2】P215式3-2-1 =20
故=20×18.5=370mm
查參考文獻【2】P217式3-2-4
選擇滑輪直徑D=400mm，
選擇滑輪型號為
19×500-120ZBJ80006.3-87
=120mm，=140mm，=215mm,=245mm,
B=100mm,=110mm,=94mm,=90mm,=10mm.
滾動軸承型號GB276-224
2.吊鉤組的選擇
1）選擇吊鉤
查參考文獻【2】P248 單鉤
式中：Q—額定起重量 Q=16t
查參考文獻【1】P86 選用D=150mm的單鉤（梯形截面） A型短鉤
圖5-2吊鉤尺寸簡圖
2） 驗算吊鉤
① 鉤軸徑螺紋T80×10處拉伸應(yīng)力
=42.3
式中：—螺紋內(nèi)徑，查參考文獻【5】P560
T80×10中=57.5mm
—單鉤的動力系數(shù)，查參考文獻【4】P106
=1.1
查參考文獻【4】P106軸徑拉伸許用應(yīng)力：
因為＜，故強度足夠。
螺紋的剪切應(yīng)力按第一圈螺紋承受載荷的一半，剪切面的高度為螺距的一半計算。
=46.16
[]=(0.60.8)[]=112.8150.4
因為＜[],故剪切強度足夠。
②查參考文獻【2】P248圖3-4-7得鉤身主彎曲截面（水平截面）A-A最危險。截面A-A中，內(nèi)外側(cè)邊界最大應(yīng)力應(yīng)滿足要求。 對20鋼，
[]===188
式中:=220MP
n—安全系數(shù)，n=1.3×0.9(其中0.9是考慮M5工作級別系數(shù))
③確定吊鉤的螺母尺寸
螺母的最小工作高度：
=0.8×64=51mm
考慮設(shè)置防松螺栓，實際取螺紋高度H=78mm。
螺母外徑：
=(1.82)=124.2138mm
取=130mm。
④止推軸承的選擇
由于軸承在工作過程中很少轉(zhuǎn)動，故可根據(jù)額定靜載荷來選擇。
查參考文獻【2】P260表3-4-12.選用8217推力球軸承。內(nèi)徑為100mm，外徑為150mm，厚度為38mm，重量為2.2kg。
查參考文獻【2】附表5額定靜負荷
=239000N,動負荷系數(shù)為1.15。
軸承當(dāng)量靜載荷：
N,
＜
式中：—安全系數(shù)，=1.25
故安全。
⑤吊鉤橫軸的計算
橫軸兩側(cè)拉板的間距是由滑輪的尺寸所決定的，由于兩滑輪間距離L=105mm,4個滑輪軸L=105×4=420mm，橫軸可做為一個簡支梁進行強度計算。
N
橫軸最大彎矩
=836000N·mm
中間斷面的截面模數(shù):
彎曲應(yīng)力：
橫軸材料用45鋼，許用應(yīng)力=
故橫軸強度足夠。
⑥滑輪軸計算
滑輪軸也是一個簡支梁，支點距離仍然是420mm。它作用有四個滑輪的壓力，為計算簡便起見，把四個力看作集中力。
滑輪的作用力：
軸上的彎矩：
截面系數(shù)：
×
彎曲應(yīng)力：
滑輪軸的材料與吊鉤橫軸相同,均為45號鋼,故許用應(yīng)力也相同
故強度足夠。
⑦拉板的強度驗算
拉般的尺寸如圖，斷面a-a的拉伸應(yīng)力：
式中：k—應(yīng)力集中系數(shù)，k=2.2
拉板材料為Q235鋼，許用拉伸應(yīng)力
拉板軸孔內(nèi)表面的擠壓應(yīng)力：
拉板許用擠壓應(yīng)力
因為＜,＜,故強度足夠。
3.車輪軸的設(shè)計計算
查參考文獻【2】P358表3-8-10小車輪組400的車輪軸尺寸為
圖5-3主動車輪軸尺寸簡圖
1)強度計算
①軸受到純彎曲時的計算應(yīng)力
式中：—用最大輪壓計算的軸的最大彎矩
===3375000N·mm
—軸的抗彎斷面系數(shù)
N·mm
==25.84
②軸受到純扭轉(zhuǎn)時的計算應(yīng)力
式中:—第二類載荷的計算扭矩
—電動機的額定起轉(zhuǎn)扭矩
=9550=9550×=38.9N·m
—抗扭斷面模數(shù)
==6.7
③彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力合成的計算應(yīng)力
＜[]，故強度計算通過。
2）疲勞計算
①軸受到純彎曲時的計算應(yīng)力
=25.84
②軸受到純扭轉(zhuǎn)時的計算應(yīng)力
—第一類載荷的動力系數(shù)
=1+=1+=1.5
—車輪軸所受的計算扭矩
==1.5×38.9×25×0.9=1312875N·mm
==5.26
③彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力合成的計算應(yīng)力
=
式中：—45鋼的抗拉強度，=710
k—應(yīng)力集中系數(shù)，k=2
n—安全系數(shù)，n=1.4
＜，故疲勞計算通過。
第6章 小車架的設(shè)計計算
梁的受力及彎矩的計算
1. 梁
(1)集中力的計算
在梁上作用的集中力是主固定滑輪重量的一半及三倍主鋼絲繩最大張力之和，即
式中：—主固定滑輪重量，查參考文獻【4】P598附表。=52×3=156KG=1560N
—動載系數(shù)，取=1.3
—主卷揚鋼絲繩最大拉力，=21134.02N
圖6-1梁Ⅰ受力簡圖
(2)支承反力和最大彎矩的計算
(3)斷面特性及最大應(yīng)力的計算
材料采用45鋼，，取安全系數(shù)n=1.5，許用應(yīng)力
1) 總斷面相對a-a軸的靜力矩
2) 總斷面的面積
3) 總斷面重心到a-a軸的距離
4) 總斷面對x-x軸的慣性矩
5)總斷面對x-x軸的斷面系數(shù)
對于下部邊緣：
對于下部邊緣：
在下部邊緣處拉應(yīng)力：
在上部邊緣處壓應(yīng)力：
(4)梁與梁連接焊縫的計算
連接焊縫的剪切應(yīng)力：
圖6-3梁Ⅱ受力簡圖
式中：—梁與梁連接處焊縫的數(shù)目。=2
—焊縫高度。=6mm
l—焊縫長度。l=360mm
故Ⅰ梁與Ⅱ梁連接焊縫強度足夠。
2. 梁Ⅱ
梁Ⅱ上集中作用力為梁Ⅰ與梁Ⅱ連接處的力
(1) 支承反力和最大彎矩的計算
圖6-4梁Ⅱ斷面圖
(2)斷面特性及最大應(yīng)力的計算
梁Ⅱ選擇工字形斷面
1)總斷面相對a-a軸的靜力矩
2)總斷面的面積
3)總斷面重心到a-a軸的距離
4)總斷面對x-x軸的慣性矩
5)總斷面對x-x軸的斷面系數(shù)
對于下部邊緣：
對于下部邊緣：
在下部邊緣處拉應(yīng)力：
在上部邊緣處壓應(yīng)力：
(3)梁與梁連接焊縫的計算
在與Ⅴ梁處焊縫受力較大。
連接焊縫的剪切應(yīng)力：
式中：—梁與梁連接處焊縫的數(shù)目。=2
—焊縫高度。=6mm
l—焊縫長度。l=360mm
故Ⅱ梁與Ⅳ、Ⅴ梁連接焊縫強度均足夠。
3.梁Ⅲ
梁Ⅲ所受集中力有Ⅰ梁的支反力，運行機構(gòu)減速器作用的集中力和電動機作用的集中力。
圖6-5梁Ⅲ受力簡圖
(1)支承反力和最大彎矩的計算
(2)斷面特性及最大應(yīng)力的計算
梁Ⅲ選擇箱形斷面結(jié)構(gòu)
1)總斷面相對a-a軸的靜力矩
2)總斷面的面積
6-6梁Ⅲ選擇箱形斷面斷面圖
3)總斷面重