[機械畢業(yè)論文]中軌門形式吊車設(shè)計【專業(yè)答辯必備資料】

1、<p><b>　　中軌門形式吊車設(shè)計</b></p><p>　　摘 要：現(xiàn)代工業(yè)中，隨著機械工業(yè)對工件表面處理要求越來越高，對電鍍設(shè)備的要求也越來越高，電鍍設(shè)備設(shè)計技術(shù)也得到更新。本文比較系統(tǒng)地分析了中軌式門形吊車的受力情況及中軌門形式吊車自動化的應(yīng)用和發(fā)展。本文通過對橫移裝置及升降裝置的軸設(shè)計及其強度校核，在減少材料成本的情況下很好的滿足了吊車的要求，并在其功能上進行結(jié)構(gòu)創(chuàng)

2、新，完善了過去所遇問題的設(shè)計修改。另外對標準鍵的選擇上有簡單的介紹，對制造行業(yè)中各種材料的特性也有些研究。本吊車根據(jù)實際產(chǎn)品和經(jīng)驗的結(jié)果下進行創(chuàng)新設(shè)計，在未來的電鍍設(shè)備行業(yè)中具有很好的應(yīng)前景和較好的經(jīng)濟價值。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電鍍 ；吊車 ； 電鍍自動線 ；軸 </p><p>　　Design of a Center Axle Type of Crane</p>

3、;<p>　　Abstract：In modern industry, with the higher requirement on the surface of workpiece, the mechanical industry also asks higher demand on electroplating device, and then the technology of electroplating devi

4、ce will be update as well. This article systematically analyzed the stress distribution of the center the axle type gate shape crane and its automatic application and development. By the design of shaft and strength chec

5、k on moving device and lifting device, it will be satisfy the demand of th</p><p>　　Key words: Electroplating；crane；Electroplating automatic line；shaft</p><p><b>　　1 引 言</b></p>

6、;<p>　　課題提出的背景和意義</p><p>　　現(xiàn)代工業(yè)中，隨著機械工業(yè)對工件表面處理要求越來越高，電鍍生產(chǎn)線從手工操作，逐步向機械化和自動化方向發(fā)展。電鍍作為表面處理的一種重要的方法，也隨著飛速發(fā)展。電鍍(Electroplating)就是利用電解原理在某些金屬表面上鍍上一薄層其它金屬或合金的過程，是利用電解作用使金屬或其它材料制件的表面附著一層金屬膜的工藝從而起到防止腐蝕,提高耐磨性、導(dǎo)

7、電性、反光性及增進美觀等作用。電鍍時，鍍層金屬做陽極，被氧化成陽離子進入電鍍液；待鍍的金屬制品做陰極，鍍層金屬的陽離子在金屬表面被還原形成鍍層。為排除其它陽離子的干擾，且使鍍層均勻、牢固，需用含鍍層金屬陽離子的溶液做電鍍液，以保持鍍層金屬陽離子的濃度不變。電鍍的目的是在基材上鍍上金屬鍍層，改變基材表面性質(zhì)或尺寸。電鍍能增強金屬的抗腐蝕性(鍍層金屬多采用耐腐蝕的金屬)、增加硬度、防止磨耗、提高導(dǎo)電性、潤滑性、耐熱性、和表面美觀。隨著社會對

8、電鍍工業(yè)越來越重視，電鍍設(shè)備的發(fā)展非常迅猛，電鍍設(shè)備的自動化程度也日益完善。</p><p>　　吊車作為電鍍設(shè)備中的一部分，在惡劣的生產(chǎn)環(huán)境下自動搬運工件進行電鍍，更是具有其獨特的功用。如今各種工業(yè)對產(chǎn)品表面的要求非常嚴格，而吊車在產(chǎn)品表明處理中發(fā)揮重要作用，為了生產(chǎn)讓人滿意的電鍍產(chǎn)品，我們機械專業(yè)學(xué)生有著不可推卻的責(zé)任。</p><p>　　1.2 國內(nèi)研究開發(fā)水平</p>

9、;<p>　　我國的電鍍生產(chǎn)設(shè)備與國外先進國家相比，還有比較大的差距。相對而言，手工操作還比較多，有些廠的機械設(shè)備還比較陳舊，自動化程度不高，美國、日本等國的電鍍自動線比我國先進。但是我國的電鍍生產(chǎn)線要向國際上最先進的方向發(fā)展，但現(xiàn)階段應(yīng)在講究實用、實效的基拙上求先進，循序漸進，逐步提高我國電鍍生產(chǎn)線的先進水平。</p><p>　　現(xiàn)今的電鍍設(shè)備從業(yè)人員知識水平程度較低,科技短識及品管觀念缺乏,難

10、有研究開發(fā)新產(chǎn)品,唯賴低、廉勞力,以求生存。政府有關(guān)單位應(yīng)定期舉辦研習(xí)會,使企業(yè)工作者以獲得新知為研究風(fēng)氣,提高技術(shù)水準,對在職工程人員,鼓勵利用校企合作方式,對其進行進修或在職培訓(xùn),亦應(yīng)舉辦各類技術(shù)鑒定考試,并規(guī)定工廠作業(yè)需由技術(shù)員擔(dān)任。 </p><p>　　電鍍處理對材料的附加價值甚高,先進國家不惜投入龐大人力物力從事研究發(fā)展,使得電鍍設(shè)備的技術(shù)日新月異,我國要并駕齊驅(qū),迎頭趕上,勢必從教育做起,在大專院校

11、設(shè)立正規(guī)教育的表面處理學(xué)科,培養(yǎng)表明處理高技術(shù)人才，才能有雄厚發(fā)展實力。鼓勵學(xué)校與工業(yè)界之間建校企合作,技術(shù)性問題需要由學(xué)校帶動,學(xué)校要增添新設(shè)備,充實師資,積極培育專業(yè)人才,企業(yè)界要盡量聘用教育程度較高科技人員,以增加研究發(fā)展的潛力。 </p><p>　　作為機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的大學(xué)生應(yīng)當(dāng)掌握實際生產(chǎn)中的機械知識設(shè)計、制造相關(guān)的應(yīng)用，才能適應(yīng)將要從事的制造業(yè)的主流，才能為制造業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展做出貢獻。&l

12、t;/p><p>　　1.3 課題研究目標</p><p>　　本設(shè)計課題為電鍍設(shè)備中軌式門形吊車在表面處理的具體應(yīng)用。在設(shè)計過程中，首先要了解產(chǎn)品需要實現(xiàn)的各個流程及要滿足的條件，還要要考慮到在實際生產(chǎn)中成本的控制，所以，需要選擇合適的標準件及自制品，并保證其可靠性跟可行性。</p><p>　　其次，本設(shè)計中的天車有升降軸及橫移軸，對此需要進行強度和壽命計算，并選

13、擇合適的軸承與其匹配，對鍵連接強度也需校核。</p><p>　　然后，考慮到天車零部件有許多個，而且每個部分各有其功能，故本文只對其主要功能及對電鍍產(chǎn)品要求實現(xiàn)的功能做具體的分析。同時需要設(shè)計電鍍吊車的防撞裝置，以保證工作人員的安全。</p><p>　　最終，確保該設(shè)計的設(shè)計說明書簡單易懂，而且能將吊車的功能講解清楚，并對設(shè)計過程做詳細的介紹。</p><p>

14、　　2 門形吊車直線式自動線</p><p>　　2.1 總述電鍍自動線[1]</p><p>　　電鍍自動線按一定電鍍工藝過程要求將有關(guān)鍍槽、鍍件提升轉(zhuǎn)運裝置、電器控制裝置、電源設(shè)備、進排水管路、過濾設(shè)備、檢測儀器、加熱冷卻裝置、空氣攪拌設(shè)備及在線污染控制設(shè)施等組合為一體的總稱。它通過機械裝置，自動的完成電鍍和電鍍前、后處理等各工序的全部過程。因此，它具有生產(chǎn)效率高、勞動強度低、占用

15、生產(chǎn)面積小、操作人員少、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定及改善了操作條件等優(yōu)點。它與手工操作鍍槽相比，設(shè)備投資較高，制造維護工作較復(fù)雜。</p><p><b>　　分類：</b></p><p>　　按結(jié)構(gòu)分：直線式自動線和環(huán)形自動線</p><p>　　直線自動生產(chǎn)線是依次將鍍好的工件取出后再放入未鍍的工件來完成的；其特點是機械簡單而電器控制較為復(fù)雜，故電器元

16、件的質(zhì)量尤為關(guān)鍵。環(huán)形自動生產(chǎn)線是以每個節(jié)拍將鍍件向前推進一個工位來完成的；其特點是機械稍復(fù)雜而電器控制較為簡單，故機械元件的質(zhì)量尤為關(guān)鍵。由于環(huán)形自動生產(chǎn)線不能逆向運行，變更工藝較困難，只適用于工藝十分成熟的場合，加之成本較高，因而直線自動生產(chǎn)線往往成為初投資企業(yè)的首選類型并得以廣泛的運用。</p><p>　　按鍍件裝掛特征：吊鍍自動線、滾鍍自動線、帶（線）材連續(xù)自動線</p><p>

17、;　　按鍍層：按鍍鋅、銅、鎳、鉻、鋁氧化、錫等</p><p>　　按吊車結(jié)構(gòu)分：門形結(jié)構(gòu)（龍門式）、懸臂式（單臂式）等</p><p>　　直線的行車有龍門式與懸臂式兩種，主要以電機為動力。前者起吊重量大，適用于大、中型鍍件且槽體寬的場合；后者輕巧、美觀，機架一般為框架形結(jié)構(gòu)，（對基礎(chǔ)要求較為簡單），工作面無遮擋，故工作狀況一目了然，適用于中、小型鍍件且槽體不寬的場合。</p>

18、;<p>　　門形結(jié)構(gòu)按行走軌道布置方式：上軌式（頂軌式）、中軌式、低軌式（槽邊軌道式）</p><p>　　龍門式行車作水平運行的需雙軌（懸臂式行車只需單軌），多采用矩型管制作。按導(dǎo)軌的高低可分為低軌、中軌、高軌幾種形式。低軌在行車運行過后無遮擋，但行車重心過高而不夠穩(wěn)定；中、高軌的重心雖有所改善，但設(shè)高架影響視察和美觀；若采用懸掛結(jié)構(gòu)將使基建成本大幅增加；因而也出現(xiàn)了混合制的導(dǎo)軌，但行車的結(jié)構(gòu)也

19、隨之較為復(fù)雜。</p><p>　　2.2 門形吊車直線式自動線簡介</p><p>　　門形吊車直線式自動線是指采用了門形吊車來吊運電鍍零件（帶掛具的極桿或滾鍍用滾筒）。電鍍各工序所需要的各種槽子平行布置成一條直線或多條直線，吊車沿軌道作直線運動，利用吊車上的一對或兩對升降吊鉤來吊運，使自動線按要求程序完成加工任務(wù)，因而稱為直線式自動線。</p><p>　　3

20、 中軌門形式吊車設(shè)計</p><p>　　自動電鍍設(shè)備中比較重要的就是吊車，它自動化程度高，而且其工作狀態(tài)在電鍍過程中重要性很高，作為完善獨立的一個機械設(shè)備，具有很高的研究價值。</p><p>　　門形吊車的車架剛性好，行走軌道布置在吊車兩側(cè)，行走輪位置比較分散，運行過程中比較平穩(wěn)，特別適于吊運大型工件，在大型鍍槽的電鍍在線應(yīng)用較多。故本文將吊車設(shè)計為門形吊車。</p>

21、<p>　　軌道布置在上面的門形吊車，一般軌道由屋架上吊掛，不占用操作空間來安裝支柱，產(chǎn)房內(nèi)操作區(qū)比較開闊，軌道上安裝的電氣組件腐蝕較輕微。。軌道布置在門形吊車兩臂下部的低軌式結(jié)構(gòu)，軌道可以支撐在槽邊地面上，也可將支架焊在槽體外側(cè)。這種結(jié)構(gòu)的電鍍線安裝調(diào)試不輿工廠建筑物發(fā)生關(guān)系，可以在設(shè)備制造廠調(diào)試后到生產(chǎn)現(xiàn)場組裝，加快施工進度，布置在軌道上的電氣組件檢修也很方便。但是軌道靠近槽邊，軌面及附近易受腐蝕，若軌道離開太遠，又占用過

22、多生產(chǎn)面積，且這種吊車重心較高，不適于高速運行，效率較低。</p><p>　　而中軌式吊車將軌道的安裝高度選擇在吊車重心位置上，避免高速運行變速時產(chǎn)生較大的傾覆力矩而引起震動，同時具有低軌式結(jié)構(gòu)的所有有點而克服了軌道和組件遭受腐蝕的缺點。[1]</p><p>　　3.1 門式吊車的組成、功能、要求</p><p>　　3.1.1 門式吊車組成</p&g

23、t;<p>　　吊車主要由提升裝置、橫移裝置、同步齒輪裝置、防撞人裝置、接水盆裝置等組成。</p><p>　　3.1.2 門式吊車功能</p><p>　　吊車就相當(dāng)一個直角坐標的機器人，它的兩個主要動作就是帶動工件移動也就是橫移和提升工件，將各工件從一個槽子轉(zhuǎn)移到另一個槽子，使其按流程進行電鍍，并在完成后再返回原先位置進行重復(fù)工作。</p><p&g

24、t;　　3.1.3 門形吊車一般要求</p><p>　　提升速度：8~15m/min </p><p>　　橫移速度：30~40m/min</p><p>　　通常電機采用變頻器無級調(diào)速，使運行更加平穩(wěn)，定位精度更準，可有效提高吊車運行速度，縮短運行周期。</p><p>　　3.1.4 吊車車體設(shè)計及其強度校核&

25、lt;/p><p>　　由于設(shè)備使用環(huán)境較差腐蝕性較重，故吊車主框架由SUS304不銹鋼材折彎成型并打砂、噴涂防腐環(huán)氧漆,以提高設(shè)備的防腐能力,延長設(shè)備的使用壽命;起吊部件由SUS304材料制成,軸由3Cr13材料制成。其作用是完成工件在各個工藝槽之間的搬運工作。</p><p>　　為保證所有處理槽位于同一水平面，處理槽支架的支撐采用地腳螺栓連接，這樣可通過地腳螺栓的調(diào)整，對高度進行調(diào)整。&

26、lt;/p><p>　　在車體設(shè)計好以后再對其強度進行校核。</p><p><b>　　受力分析如下：</b></p><p><b>　　圖1.受力分析</b></p><p>　　Fig.1 Stress analysis</p><p><b>　　所以<

27、/b></p><p>　　由于AB、CD兩桿的受力均等，故只對其任一根桿件進行校核，即取AB桿作為研究對象。查表取。受力跟彎矩圖如下：</p><p><b>　　圖2.彎矩圖</b></p><p>　　Fig.2 The chart of bending moment</p><p><b>　　所

28、以</b></p><p><b>　　由剪切力： </b></p><p><b>　　由彎矩： 所以</b></p><p>　　3.1.5 電動機與減速器 </p><p>　　電動機的功率按起重機的設(shè)計方法進行計算，確保制造與維護便利，一般水平行走及吊鉤升降用的電動機

29、和減速器盡可能采用同一類型；當(dāng)有條件時，可選用一齒差行星齒輪減速器；也可選用定型的行星擺線針輪減速器。</p><p>　　在選擇電機時,分析各種電機的性能及運動特點, 可選擇變頻調(diào)速電機來驅(qū)動吊車。 電機采用變頻器無級調(diào)速，使運行更加平穩(wěn)，定位精度更準，可有效提高吊車運行速度，縮短運行周期。</p><p>　　根據(jù)公式 ：n = 60f/p n: 同步轉(zhuǎn)速 f: 電源頻率 p:

30、電機極對數(shù) 即 電動機的同步轉(zhuǎn)速 =[ 60 * 電源頻率 ] / 電動機極對數(shù) </p><p>　　可知當(dāng)改變電源頻率時，電動機的同步轉(zhuǎn)速也跟著改變。也就是說，當(dāng)頻率連續(xù)可調(diào)時，電動機的同步轉(zhuǎn)速也連續(xù)可調(diào)。又因為異步電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是比同步轉(zhuǎn)速略低一些。這就是變頻器實現(xiàn)無級調(diào)速的基本原埋。</p><p>　　采用變頻調(diào)速電機作為吊車水平運行驅(qū)動的必要性，在于吊車的慣性使得啟動和停

31、車有一個加速和減速的時間，而相鄰兩個槽子的中心距離只有0.4m~0.5m左右，要為自動在線的吊車確定一個技朮上可能、經(jīng)濟上高效的合理運行速度比較困難。如單速行走的吊車，根據(jù)實際經(jīng)驗，水平運行速度選定為12m/min。因為高于這個速度，啟動與停車時會有沖擊震動，而且停位誤差較大，低于這個速度，吊車工作效率太低，因此采用折衷方案。</p><p>　　吊車水平行走時要求平穩(wěn)，工件擺動小、停位準確，并要求長期運轉(zhuǎn)后，飛

32、巴或滾筒能準確就位；要求啟動和停位時振動小，以避免掛具及工件振落。因此吊車的水平行走速度通常取30~40m/min。當(dāng)取較高速度時，制動后工件的擺動量較大，此時如果揮巴立即下降入槽，則需要增加槽的寬度。為了不增加槽寬，可采取水平制動后延時0.5~1s，揮巴才開始下降的辦法，效果會很好。</p><p>　　3.2 吊車橫移裝置設(shè)計</p><p>　　橫移裝置由減速機馬達、馬達軸承、聯(lián)軸

33、器、橫移軸承、同步齒輪結(jié)構(gòu)、橫移各軸、行走輪、橫移旁輪等組成。</p><p>　　3.2.1 橫移軸設(shè)計</p><p>　　一般情況下，軸的設(shè)計主要應(yīng)解決以下問題：1）選擇軸的材料。2）進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計時尚不知道軸的直徑，所以要進行初步計算，粗略估算出軸的直徑，并初步確定各部分的形狀和尺寸，然后細致地進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須考慮軸在機器中的位置，軸上零件固定定位要

34、求，工藝性要求，熱處理要求，運轉(zhuǎn)維護的要求等。3）進行軸的強度校核，一般情況下軸的工作能力主要取決于它的強度，并且大多數(shù)軸是在變應(yīng)力條件下工作的，因此要進行疲勞強度校核計算。本文主要對橫移軸、提升軸、接水盆傳動軸進行設(shè)計及其驗算。</p><p>　　3.2.2 橫移各軸的選擇設(shè)計和驗算[3]</p><p>　　軸主要用來支承零件作旋轉(zhuǎn)運動，以傳遞運動和動力。根據(jù)設(shè)計要求，橫移馬達軸和

35、橫移傳動軸具體的設(shè)計步驟和內(nèi)容如下：</p><p>　?。?）橫移馬達軸的設(shè)計</p><p>　　選擇軸的材料及確定許用應(yīng)力：該軸選用3Cr13鋼材料，進行調(diào)質(zhì)處理和齒部淬火處理。查表得：取,。[6]</p><p>　　按扭轉(zhuǎn)條件強度計算，初估算軸的直徑：</p><p>　　查表3Cr13得：取A=100, 由下式得：</p

36、><p><b>　　（1）</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　故我把軸的最小直徑取31.5mm,由于橫移馬達軸是靠鍵連接而運轉(zhuǎn)，軸上開有鍵槽，寬度為14mm,應(yīng)增大軸頸以考慮鍵槽對軸強度的削弱,則直徑應(yīng)增大5%~7%，為保證與馬達連接處安全，可適當(dāng)再多增加一些尺寸，而與橫移傳動軸鍵聯(lián)結(jié)處

37、直徑大小為則可設(shè)計為35mm,故選定該軸與馬達連接的最大直徑為45mm，其配合段軸長應(yīng)與軸承相匹配。橫移馬達軸與馬達傳動軸中間的鍵連接采用半圓鍵聯(lián)結(jié)，鍵的材料為45鋼。與馬達聯(lián)結(jié)處鍵的設(shè)計尺寸為d=9m,h=14mm,l=136mm。</p><p>　　橫移馬達軸具體設(shè)計圖如圖3所示。</p><p><b>　　圖3 橫移馬達軸</b></p>&l

38、t;p>　　Fig.3 Move transversely motor shaft</p><p>　　橫移傳動軸聯(lián)結(jié)處鍵的設(shè)計尺寸為d=10mm,h=10mm,l=110mm。卸載槽尺寸為1.7mm,橫移傳動軸設(shè)計圖如圖4所示 </p><p><b>　　圖4 橫移傳動軸</b></p>&l

39、t;p>　　Fig.4 Shifting transmission shaft</p><p><b>　　（2）軸的強度驗算</b></p><p>　　由于橫移馬達軸和橫移傳動軸都是傳動軸，只傳遞扭矩，而不承受彎矩。故</p><p>　　橫移馬達軸強度校核為：當(dāng)軸為3Cr13鋼時</p><p>　　，按插值

40、法得 Mpa。d=45mm截面當(dāng)量彎矩應(yīng)力</p><p>　　MPa< （3）（因其截面有鍵槽，考慮到對軸強度削弱影響，故d乘以0.95）。</p><p><b>　　故截面安全。</b></p><p>　　橫移傳動軸強度校核：</p><p>

41、　　在尺寸φ35mm處，因為截面有鍵槽，考慮到對軸強度削弱影響，故d乘以0.95。</p><p>　　MPa< （4）</p><p>　　在尺寸φ30mm處：</p><p>　　MPa< （5）</p><p><b>　　故各截面

42、均安全。 </b></p><p>　　3.2.3 半圓鍵聯(lián)結(jié)強度校核[3]</p><p>　　鍵的材料選擇為45鋼制造，查設(shè)計手冊可知，在輕微沖擊時，鍵的許可應(yīng)力=100~120MPa</p><p>　　與馬達聯(lián)結(jié)處鍵的設(shè)計尺寸為d=9mm,h=14mm,l=136mm,</p><p>　　由鍵強度驗算公式可算得<

43、/p><p>　　< （6）</p><p><b>　　k=0.5h</b></p><p>　　與橫移傳動軸聯(lián)結(jié)處鍵的設(shè)計尺寸為d=10mm,h=10mm,l=110mm,</p><p>　　由鍵強度驗算公式可算得</p><p>　　&

44、lt; （7）k=0.5h</p><p>　　故兩半圓鍵聯(lián)結(jié)尺寸選擇合適,連接鍵安全。</p><p><b>　　軸承選擇</b></p><p>　　由于吊車的轉(zhuǎn)速不大，而且載荷也不大，故可選擇滾動軸承，它的摩擦阻力小，啟動靈活，而且易于互換，潤滑和維護方便。</p>

45、<p>　　3.2.4 聯(lián)軸器選擇[3]</p><p>　　選擇滾子鏈聯(lián)軸器，它結(jié)構(gòu)簡單，容易制造（采用標準件）、裝拆、維護方便，工作可靠，使用壽命長，質(zhì)量輕，轉(zhuǎn)動慣量小，效率高，具有一定的補償性能和緩沖性能，能適應(yīng)高溫、潮濕、多塵的惡劣工作環(huán)境。</p><p>　　3.2.5 橫移主動輪設(shè)計</p><p>　　為節(jié)約貴重鋼材，橫移主動輪采用裝

46、配式結(jié)構(gòu)齒輪設(shè)計，裝配結(jié)構(gòu)齒輪的輪緣采用合金鋼制造，而輪轂和腹板采用鑄鐵或鑄鋼材料制造，輪緣與輪轂通過過盈配合聯(lián)結(jié)或螺栓聯(lián)結(jié)組合。為此此橫移主動輪和從動輪內(nèi)部材質(zhì)采用鑄鐵鑄造而成，外部材質(zhì)采用不銹鋼制作。</p><p>　　為了增加吊車運行的可靠性，減少運行噪聲，在吊車的行走輪外沿壓鑄上一層聚酯橡膠，也可采用在軌道上加裝齒條或鏈條，在吊車車架上安裝齒輪或鏈輪驅(qū)動，以提高運行停位精度。</p>&l

47、t;p>　　之所以選擇聚酯橡膠是因為它具有抗沖擊、不易變形、不易斷裂、耐候性且環(huán)保無公害等諸多優(yōu)點。</p><p>　　主動輪與從動輪的輪距：吊車水平行走用的主動輪與從動輪之間的輪距不應(yīng)太小，否則行走時振動太大。當(dāng)軌距為1500~3000mm時，主動輪與從動輪的輪距一般為1000~1500mm。</p><p>　　主動輪形狀及大小如圖5所示：</p><p&g

48、t;<b>　　圖5 主動輪</b></p><p>　　Fig.5 Active wheel</p><p>　　3.2.6 同步齒輪齒排機構(gòu)</p><p>　　該龍門吊車兩側(cè)路軌之間的中心距比較大，吊車橫移停車定位時,由于慣性比較大。吊車兩邊會因綜合慣性不同而將不會停位在處理槽橫向中心位置上,此時,如果揮巴依然下落,工件將會砸在槽內(nèi)其它

49、配件上,既砸爛配件,又損壞了工件甚至飛巴,造成不安全因素的損失。</p><p>　　為此可設(shè)計一同步齒輪齒排機構(gòu)。</p><p>　　為保證同步齒輪接觸表面具有足夠的定位精度和承載能力，輪轂應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膶挾?，為保證同步齒輪在軸向力的作用下具有足夠的側(cè)向穩(wěn)定性，應(yīng)選較大的寬度。為此我將同步齒輪寬度設(shè)計為50mm的。</p><p>　　同步齒輪通過內(nèi)孔與軸頸的接觸

50、實現(xiàn)輪與軸的徑向定位，為保證定位精度并使其在工作載荷的作用下不被破壞，軸與輪轂孔應(yīng)選用較緊的配合，尤其是同步齒輪設(shè)計目的就是為了防止吊車在慣性作用下橫移錯位，需承受較大的軸向載荷及載荷波動較大的情況下，更應(yīng)選擇較緊的配合。[3]</p><p>　　設(shè)計后的同步齒輪齒排機構(gòu)會大大改善這一安全隱患。齒輪齒排模數(shù)較大,這樣所能承受的力比較大，使用壽命長。吊車橫移停車時,齒輪與齒排嚙合的扭力足以抵消綜合慣性的沖擊,亦即

51、吊車兩側(cè)因此不致于錯齒而保證了停車位置的準確性,同時也保證了提升飛臂中心線與處理槽橫向中心線平行一致。使飛巴下落正好落在杯士的中心位置。</p><p>　　同步齒輪材料選擇：PP是一種半結(jié)晶性材料。有很高的熔點。共聚物型的PP材料有較低的熱扭曲溫度（100℃）、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有有更強的抗沖擊強度。PP的強度隨著乙烯含量的增加而增大。由于結(jié)晶度較高，PP的表面剛度和抗劃痕特性很好，也不存在環(huán)境應(yīng)

52、力開裂問題。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有優(yōu)良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕性、抗溶解性。</p><p>　　同步齒輪如圖6所示 </p><p><b>　　圖6 同步齒輪</b></p><p>　　Fig.6 Synchronized gears</p><p>　　同步齒輪套如圖7所示：</p>&l

53、t;p><b>　　圖7 同步齒輪套</b></p><p>　　Fig.7 Synchronous gear sets</p><p>　　3.2.7 橫移導(dǎo)輪</p><p>　　為保證橫移運動在正確軌道上運動而不發(fā)生偏移導(dǎo)致脫離軌道，可在吊車機架上用螺紋固定三個橫移導(dǎo)輪，其中一邊兩個橫移導(dǎo)輪，一邊一個橫移導(dǎo)輪，其中兩個橫移導(dǎo)輪對稱

54、分布在吊車行走軌道兩導(dǎo)，以將吊車行走軌跡限制在一定可適用范圍內(nèi)，而另一邊在內(nèi)側(cè)裝一個橫移導(dǎo)輪，使吊車行走更平穩(wěn)，也和另一側(cè)的橫移導(dǎo)輪一起起限位作用，如果裝四個橫移導(dǎo)輪，會發(fā)現(xiàn)由于吊車行走時會有所偏移，會導(dǎo)致過定位現(xiàn)象，其中一個橫移導(dǎo)輪磨損厲害，而導(dǎo)致吊車不能正常運轉(zhuǎn)。由于橫移導(dǎo)輪受力較小，為節(jié)約成本，可將此輪用設(shè)計時選用UHWM PE(超高分子量聚乙烯)制作，摩擦力也相應(yīng)減小，噪聲也能減小，且使用壽命也能滿足需求。</p>

55、<p>　　橫移導(dǎo)輪與滾動軸承的軸向固定方法采用兩端單向固定，在這種軸系結(jié)構(gòu)中，位于軸兩端的軸承個限制軸在一個方向的軸向移動，從而實現(xiàn)軸系的軸向固定。[5]</p><p>　　橫移導(dǎo)輪裝配圖如圖8。</p><p>　　圖8 橫移導(dǎo)輪裝配圖</p><p>　　Fig.8 Guide assembly</p><p>　　3.2

56、.8 橫移馬達選擇 </p><p>　　表1 橫移馬達選擇（扭矩計算）</p><p>　　Tab.1 Move transversely motor selection（torque calculation）</p><p>　　表2 橫移馬達選擇（速度計算）</p><p>　　Tab.2

57、Move transversely motor selection（speed calculation）</p><p>　　最終選擇的馬達型號為：RNYM2.1420.B.30，其中功率：1.5(kw)；減速比：30; 輸出轉(zhuǎn)速: 48.3(r/min); 輸出扭矩: 252(N.m).</p><p>　　注: 重量單位--Kg; 長度單位--米; 轉(zhuǎn)速單位--r/min; 扭矩單位-

58、-Kg?m</p><p>　　Note: the weight - Kg, Unit of length, - Speed unit r/min, - Torque unit, m - Kg</p><p>　　3.3 升降裝置總體設(shè)計</p><p>　　升降裝置由減速機馬達、馬達軸承、升降各軸、聯(lián)軸器、提升軸承、卷帶輪、吊帶等組成。</p>&

59、lt;p>　　3.3.1 吊鉤的升降速度 </p><p>　　吊鉤升降停位的準確性比吊車水平行走停位的準確度要求要低，吊鉤的升降速度通常取8~15m/min，下降速度不宜太大，否則揮巴或滾筒就位時沖擊大。</p><p>　　3.3.2 吊鉤個數(shù)設(shè)計[1]</p><p>　　吊車有單鉤吊車及雙鉤吊車兩種。單鉤吊車只有一套升降傳動裝置及一對同步吊鉤，雙

60、鉤吊車則有兩套升降傳動裝置及兩對同步吊鉤。在滾鍍自動線上由于滾鍍持續(xù)時間長，都用單鉤吊車；在掛鍍自動線上為了縮短吊車水平行走的空程時間，大都采用雙鉤吊車。當(dāng)?shù)踯囁叫凶邥r，可同時吊運兩根極桿。單鉤吊車與雙鉤吊車的基本結(jié)構(gòu)相同。雙鉤吊車兩對吊鉤的水平間距取決于掛具及工件的尺寸，以互不干擾為準。此吊車設(shè)計為單鉤吊車。</p><p>　　3.3.3 提升軸設(shè)計及強度驗算</p><p>&l

61、t;b>　?。?）提升軸的設(shè)計</b></p><p>　　選擇軸的材料及確定許用應(yīng)力</p><p>　　該軸選用3Cr13鋼材料，進行調(diào)質(zhì)處理。查表得：取 ,。</p><p>　　按彎曲許用切應(yīng)力計算，查表得：取A=100, ，由下式得：</p><p><b>　?。?）</b></p&g

62、t;<p>　　故把軸的最小直徑取35mm,由于升降馬達軸是靠鍵連接而運轉(zhuǎn)，軸上開有鍵槽，寬度為12mm,應(yīng)增大軸頸以考慮鍵槽對軸強度的削弱,則直徑應(yīng)增大5%~7%，故選定該軸與馬達連接的最大直徑為45mm，而與提升傳動軸鍵聯(lián)結(jié)處直徑大小為則可設(shè)計為50mm，其配合段軸長應(yīng)與軸承相匹配。</p><p>　　其結(jié)構(gòu)和尺寸如圖9所示</p><p><b>　　圖9

63、 提升馬達軸</b></p><p>　　Fig.9 Ascending motor shaft</p><p>　　提升馬達軸強度校核為：當(dāng)軸為3Cr13鋼時</p><p>　　，按插值法得 Mpa。d=50mm截面當(dāng)量彎矩應(yīng)力</p><p>　　MPa< （9）

64、</p><p>　　（因其截面有鍵槽，考慮到對軸強度削弱影響，故d乘以0.95）。</p><p>　　在尺寸φ45mm處的截面當(dāng)量彎矩應(yīng)力為</p><p>　　MPa< （10）</p><p>　　（因其截面有鍵槽，考慮到對軸強度削弱影響，故d乘以0.95）。</p><p><

65、;b>　　故各截面均安全。</b></p><p>　　由于升降傳動軸除受轉(zhuǎn)矩，同時也受彎矩作用，并且是靠鍵連接而運轉(zhuǎn)，軸上開有鍵槽，寬度為12mm,應(yīng)增大軸頸以考慮鍵槽對軸強度的削弱,則直徑在增大5%~7%的基礎(chǔ)上，還得在增加適當(dāng)大小，故選定該軸與馬達連接的最大直徑為50mm，其配合段軸長應(yīng)與軸承相匹配。</p><p>　　升降軸尺寸大小如圖10所示：</p&g

66、t;<p><b>　　圖10 升降軸</b></p><p>　　Fig.10 Ascending shafts</p><p>　　為改善卷輪處升降軸的受力情況，升降軸軸上在靠近吊帶卷輪處要設(shè)計有軸承位, 另外為防止軸承的潤滑油掉入槽內(nèi)，升降軸安裝軸承下方可設(shè)計一個接油盆。</p><p>　　另外由于提升傳動軸長度將近6米時

67、，我應(yīng)把它分為兩段,用法蘭式剛性聯(lián)軸器連接。這樣可降低軸的應(yīng)力集中，改善軸受力情況，使軸的壽命更長，經(jīng)濟效率高。</p><p>　　升降軸同時受到彎矩和轉(zhuǎn)矩的作用，受力分析如圖11所示：</p><p>　　圖11 提升傳動軸受力圖</p><p>　　Fig.11 Ascension to drive by</p><p>　　（1）畫出

68、垂直受力圖，計算端點反力和中點彎矩，并畫出彎矩圖。</p><p><b>　　其端點反力為</b></p><p><b>　　彎矩</b></p><p><b>　?。?）畫出轉(zhuǎn)矩T圖</b></p><p>　?。?）計算中點當(dāng)量彎矩，畫出當(dāng)量彎矩圖。

69、 （11）</p><p>　?。?）校核軸的強度 根據(jù)彎矩大小及軸的直徑來進行軸的強度校核</p><p>　　查資料可知，當(dāng)SUS304鋼 （12）</p><p>　?。ㄒ駾截面有鍵槽，考慮到對軸強度削弱影響，故d乘以0.95）。</p><p>　　故D截面安全。由于E截面與D截面受力

70、情況一致，故不再另做分析計算。</p><p>　　3.3.4 半圓鍵聯(lián)結(jié)強度校核</p><p>　　鍵的材料選擇為45鋼制造，查設(shè)計手冊可知，在輕微沖擊時，鍵的許可應(yīng)力=100~120Mpa，與馬達聯(lián)結(jié)處鍵的設(shè)計尺寸為d=12m,h=12mm,l=120mm。[5]</p><p>　　由鍵強度驗算公式可算得</p><p>　　<

71、; k=0.5h （13）</p><p>　　與橫移傳動軸聯(lián)結(jié)處鍵的設(shè)計尺寸為d=14mm,h=10mm,l=150mm,</p><p>　　由鍵強度驗算公式可算得</p><p>　　< k=0.5h （14）</p><p>　　故兩半圓鍵聯(lián)結(jié)

72、尺寸選擇合適。</p><p>　　由于吊車的轉(zhuǎn)速不大，而且載荷也不大，故我選擇滾動軸承，它的摩擦阻力小，啟動靈活，而且易于互換，潤滑和維護方便。</p><p>　　3.3.5 聯(lián)軸器選擇</p><p>　　由于天車常做反復(fù)運動，啟動頻繁，且安裝要求需要保證兩軸精確對中或者工作過程中有較大位移量的兩軸聯(lián)結(jié)，通過查閱機械設(shè)計手冊，可知選用帶彈性元件的撓性聯(lián)軸器。

73、彈性套柱銷聯(lián)軸器，它可靠彈性元件的彈性變形來補償兩軸軸線的相對偏移，而且可以緩沖減振，改善軸與支撐的工作條件，降低聯(lián)軸器所受的瞬時過載，并能改變軸系的剛度。彈性套柱銷聯(lián)軸器用套有橡膠的彈性套柱銷代替了聯(lián)結(jié)螺栓，彈性套用耐油橡膠，利用橡膠的彈性，減輕、吸收沖擊和振動的聯(lián)軸器。具有高柔性、低噪音、無需潤滑，具有維護方便、結(jié)構(gòu)簡潔、使用壽命長等優(yōu)點。特選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。[3]</p><p>　　3.3.6 升降

74、卷帶輪設(shè)計</p><p>　　卷帶輪加工是用φ100mm的鋁棒加工而成，在下圖畫線尺寸切割一塊壓板下來，然后在其蓋上打螺紋固定孔，天車吊帶繞卷帶輪一圈然后再將鋼蓋壓緊吊帶，用螺釘固定好后在一圈圈繞在輪子上。具體內(nèi)容如圖12所示：</p><p><b>　　圖12 卷帶輪</b></p><p>　　Fig.12 Volumes</p&

75、gt;<p>　　卷帶輪與升降梁連接處，采用三塊鋼板用螺絲壓緊固定法，其鋼板寬度比吊車升降吊帶寬50mm，這樣可避免在升降吊帶上打孔，能自由調(diào)整升降吊帶的長度，因為在多次升降后，吊帶會伸縮變形，長度變長，這時需要重新固定吊帶與升降梁，將伸長的吊帶去除，保證吊車的穩(wěn)定性與可靠性，也能減少用戶使用成本。</p><p>　　另外吊帶的位置要盡量遠離槽邊,防止磨擦產(chǎn)生的粉屑掉入槽內(nèi),若負載較大時還可以增加

76、吊帶的數(shù)量。</p><p>　　吊帶的固定及壓板則如圖13所示。</p><p>　　圖13 吊帶固定及壓板圖</p><p>　　Fig.13 Condole and linking piece</p><p><b>　　提升馬達選擇</b></p><p>　　表3 提升馬達選擇（扭矩計

77、算）</p><p>　　Tab.3 Ascending motor selection（torque calculation）</p><p>　　表4 提升馬達選擇（速度計算）</p><p>　　Tab.4 Ascending motor selection（speed calculation）</p><p>　　綜合上表，查手冊選

78、擇: RNYM2.1420.B.30型號馬達，其功率為1.5KW，減速比30，輸出轉(zhuǎn)速(r/min) 48.3，輸出扭矩252(N?m)。</p><p>　　注: 重量單位--Kg; 長度單位--米; 轉(zhuǎn)速單位--r/min; 扭矩單位--Kg?m</p><p>　　Note: the weight - Kg, Unit of length, - Speed unit r/min, -

79、 Torque unit, m - Kg</p><p>　　3.4 防撞人裝置</p><p>　　防撞人裝置效果如圖14所示</p><p><b>　　圖14 防撞人裝置</b></p><p>　　Fig.14 Impact-proof people device</p><p>　　3

80、.4.1 防撞人裝置原理</p><p>　　工作過程中,機臺上吊車將不停地來回運動,防撞人機構(gòu)安裝在吊車之行人側(cè)邊（行車外框架以外）.當(dāng)行人側(cè)操作員正在槽邊作業(yè)而疏忽吊車近身時,操作員的身體最先碰撞上的是防撞人機構(gòu)的防撞框,由于3-防撞位塊，8-微動開關(guān)固定在行車外框架上面，當(dāng)防撞框稍一受力,馬上就會使滑套和防撞框離開正常位置，這時防撞微動開關(guān)被觸動，立時斷電,吊車立時停止運行并報警,從而避免了吊車可能造成的

81、人身傷害,起到了安全保護的作用。當(dāng)警報解除后，2-彈簧擋塊固定在防撞框上，由于力的作用使彈簧的復(fù)位，滑輪重新返回工作位置，保證設(shè)備的正常使用。</p><p>　　防撞人裝置各零件見表：</p><p>　　表5 防撞人裝置零件</p><p>　　Tab.5 The Parts of impact-proof people device</p>

82、<p>　　如圖15所示，滑輪在不受力時停位在ABS滑套中央，中央軌道設(shè)計為一圓弧內(nèi)凹形狀，其中央為圓弧的頂點，這樣就可增加滑輪停位準確度，同時也使滑輪不能輕易左右跑動。ABS滑套用膠合的方式與防撞框緊密固定。</p><p><b>　　圖15滑套</b></p><p>　　Fig.15 Slippery</p><p>　　防撞

83、人框外套可采用柔性豬腸管套住，這樣可減少對人的傷害，彈簧擋塊用螺紋與吊車機架相連，防撞位塊與彈簧擋塊之間采用彈簧連接，當(dāng)受力恢復(fù)后，這樣可及時使防撞人機構(gòu)復(fù)位。</p><p>　　3.5 吊車橫移槽及升降槽、頂槽設(shè)計</p><p>　　采用用5t S.S41鋼板折彎而成。當(dāng)升降槽或頂槽長度較短時,可折彎成簡單的</p><p>　　" "

84、形;當(dāng)升降槽或頂槽長度較長時,則應(yīng)折彎成有內(nèi)翻邊的" "形,以增強折槽的強度和提高直線度,所有折槽應(yīng)一體成形,不允許焊接接駁;當(dāng)升降槽高度大于2.5m時,為了方便出貨,減少現(xiàn)場裝機事項,可考慮把吊車升降槽分為兩段,上部分不能大于2.5m(升降導(dǎo)向角鋼不可分兩段制作)。</p><p>　　3.5.1 升降導(dǎo)向角鋼選擇</p><p>　　選用6tX65X65 mm

85、 SUS304角鋼制作,工作面必須拋光。若吊車升降槽分為兩段時要制作一般長約800mm的導(dǎo)向角鋼,用以出貨時固定升降梁。</p><p>　　3.5.2 吊車升降槽設(shè)計</p><p>　　兩側(cè)吊車升降槽的下部位要有橫拉桿連接,以增強其鋼性及穩(wěn)定性。設(shè)計橫拉連桿時要考慮避開揮臂上的升降物件,如開合箱、吊籃等。</p><p>　　3.5.3 橫移槽設(shè)計</

86、p><p>　　常用5tmm S.S41鋼板折彎而成,其長度可根據(jù)升降槽的寬度、橫移箱的寬度及是否有維修橋等因素確定。為方便運輸,其長度一般不能大于2200mm。</p><p>　　3.5.4 橫移箱設(shè)計</p><p>　　常用5tmm S.S41鋼板折彎而成,兩端用10t S.S41 板封口。橫移箱的寬度和高度主要由驅(qū)動牙箱馬達、驅(qū)動軸的安裝及是否有同步齒輪結(jié)構(gòu)

87、等因素確定。橫移箱上一般設(shè)計有用3tmm S.S41板折彎而成的蓋板,蓋板上預(yù)留內(nèi)部軸承加油孔,蓋板用螺釘鎖緊在橫移箱上。</p><p><b>　　吊車最終設(shè)計總圖</b></p><p><b>　　主視圖</b></p><p><b>　　俯視圖</b></p><p&g

88、t;<b>　　左視圖</b></p><p><b>　　圖16 吊車圖</b></p><p>　　Fig.16 Crane</p><p><b>　　4 結(jié)論</b></p><p>　　此次設(shè)計所依據(jù)的吊車是根據(jù)億鴻工業(yè)股份有限公司產(chǎn)品進行設(shè)計的。本文通過對吊車整體

89、部分的設(shè)計從而更深層次的了解設(shè)備的運轉(zhuǎn)原理，并采用現(xiàn)公司所采用的生產(chǎn)方式和生產(chǎn)設(shè)備來完成此項設(shè)計。在對吊車的經(jīng)濟性、方便性、自動化、安全性、生產(chǎn)周期及生產(chǎn)成本等諸多因素進行了全面仔細的分析下，采用CAD繪圖軟件進行設(shè)計。通過創(chuàng)新設(shè)計及詳細準確的計算，在滿足吊車基本運動方式的情況下很好的節(jié)省了材料成本，而且其安全性也得到了保證。由于此吊車采用自動化運轉(zhuǎn)，對吊車的機電一體化、要求很高，所以此次吊車設(shè)計也考慮到了安裝電控設(shè)備的需要，充分利用電

90、氣自動化來滿足吊車所需功能的實現(xiàn)。在市場上將得到很好的經(jīng)濟效益，有著廣闊的發(fā)展空間。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 張工元、張磊編著.電鍍自動線生產(chǎn)技術(shù)問答[M].化學(xué)工業(yè)出版社出版 ，2008.8</p><p>　　[2] 孫恒、陳作模編著.機械原理[M].北京：高等教育出版社， 2006.5&l

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