双梁悬挂过轨桥式起重机设计

双梁悬挂过轨桥式起重机设计说明书目录摘要3Abstract4第一章绪论5 1.1课题的来源与研究的目的与意义.5 1.2双梁悬挂过轨桥式起重机的方案分析.5 1.2.1 结构分析.6 1.2.2 机械结构总体方案与布局.7 1.3课题研究的内容.8 1.3.1 Solidworks设计基础.9 1.3.2 草图绘制.10 1.3.3 基准特征，参考几何体的创建.11 1.3.4 拉伸、旋转、扫描和放样特征建.12 1.3.5 工程图的设计.13 1.3.6 装配设计.14第二章机械结构的设计.17 2.1 起升机构的设计18 2.1.1 起升电动机的选型计算18 2.1.2 圆柱齿轮减速器的选型计算18 2.1.3 卷筒选型计算19 2.1.4 浮动轴的设计计算19 2.1.5 联轴器的选型计算20 2.1.6 钢丝绳的选型计算21 2.1.7 制动器的选型计算22 2.2 行走小车的机构的设计23 2.2.1小车行走电机的选型计算24 2.2.2传动齿轮的设计计算25 2.3 锁紧机构的选型计算25第三章 各部分强度的校核.26 3.1浮动轴强度的校核26 3.2齿轮强度的校核27第四章 结构设计及三维建模28 4.1起升电机的三维建模29 4.2减速器的三维建模29 4.3挂钩的三维建模30 4.4双梁悬挂过轨桥式起重机的三维建模31第五章 主要零件的有限元分析32 5.1浮动轴的有限元分析33结论34致谢35参考文献36 摘 要 桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。 普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。起重机运行机构一般只用四个主动和从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办法来降低轮压。当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上。桥架的金属结构由主梁和端梁组成，分为单主梁桥架和双梁桥架两类。单主梁桥架由单根主梁和位于跨度两边的端梁组成，双梁桥架由两根主梁和端梁组成。主梁与端梁刚性连接，端梁两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行。主梁上焊有轨道，供起重小车运行。桥架主梁的结构类型较多比较典型的有箱形结构、四桁架结构和空腹桁架结构。箱形结构又可分为正轨箱形双梁、偏轨箱形双梁、偏轨箱形单主梁等几种。本文先对SolidWorks软件作出简介，对此三维软件作出一系列的说明，而后对双梁悬挂过轨桥式起重机设备进行介绍，并结合SolidWorks软件，将二者融会贯通。通过SolidWorks软件设计，从二维的AUTOCAD零件图纸，到三维的SolidWorks整个设备，大大地提高了设计的效果和效率，避免了工程师们在现实中出现的错误，切切实实地展现出三维软件的强大性能。关键词：双梁悬挂过轨桥式起重机；液压缸；Silidworks；设备。 absraotePneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.This article is mainly of the pneumatic manipulator the overall design, and pneumatic design. This mechanism of manipulator includes cylinders and claws and connectors parts, it can move according to the due track on the movement of grabbing, carrying and unloading. The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength, speed and changed the direction of movement in the prescribed procedure work.It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic .The principle, technical pare-maters, transmiting system and main parts structure of mincing ma-chine were introduced. The productingcapacity was analysed.Keywords Mincing machine Holds plate Cutting blade Transfer auger.This paper discusses the meat processing machinery - crusher working principle, main technical parameters, transmission system, the typical parts of the structure design and production capacity analysis.Small twisted paper broken machine for ordinary home, not only can be used for minced meat, can also be used with crushed peanuts, crushed ice, spices and other food, small power requirements, powered by the motor drive, reasonable structure design, can meet the family kitchen generally meat food consisting mainly of minced required.Key word: pneumatic manipulator；cylinder；pneumatic loop；Four degrees of freedom.第一章 绪论机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、工具，以至能源和材料生产的部门，都需要机械工程的服务。概括说来，现代机械工程有五大服务领域：研制和提供能量转换机械、研制和提供用以生产各种产品的机械、研制和提供从事各种服务的机械、研制和提供家庭和个人生活中应用的机械、研制和提供各种机械武器。 不论服务于哪一领域，机械工程的工作内容基本相同，主要有：建立和发展机械工程的工程理论基础。例如，研究力和运动的工程力学和流体力学；研究金属和非金属材料的性能，及其应用的工程材料学；研究热能的产生、传导和转换的热力学；研究各类有独立功能的机械元件的工作原理、结构、设计和计算的机械原理和机械零件学；研究金属和非金属的成形和切削加工的金属工艺学和非金属工艺学等等。 研究、设计和发展新的机械产品，不断改进现有机械产品和生产新一代机械产品，以适应当前和将来的需要。 机械产品的生产，包括：生产设施的规划和实现；生产计划的制订和生产调度；编制和贯彻制造工艺；设计和制造工具、模具；确定劳动定额和材料定额；组织加工、装配、试车和包装发运；对产品质量进行有效的控制。机械制造企业的经营和管理。机械一般是由许多各有独特的成形、加工过程的精密零件组装而成的复杂的制品。生产批量有单件和小批，也有中批、大批，直至大量生产。销售对象遍及全部产业和个人、家庭。而且销售量在社会经济状况的影响下，可能出现很大的波动。因此，机械制造企业的管理和经营特别复杂，企业的生产管理、规划和经营等的研究也多是肇始于机械工业。 机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。 研究机械产品在制造过程中，尤其是在使用中所产生的环境污染，和自然资源过度耗费方面的问题，及其处理措施。这是现代机械工程的一项特别重要的任务，而且其重要性与日俱增。机械的种类繁多，可以按几个不同方面分为各种类别，如：按功能可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等；按服务的产业可分为农业机械、矿山机械、纺织机械等；按工作原理可分为热力机械、流体机械、仿生机械等。另外，机械在其研究、开发、设计、制造、运用等过程中都要经过几个工作性质不同的阶段。按这些不同阶段，机械工程又可划分为互相衔接、互相配合的几个分支系统，如机械科研、机械设计、机械制造、机械运用和维修等。 这些按不同方面分成的多种分支学科系统互相交叉，互相重叠，从而使机械工程可能分化成上百个分支学科。例如，按功能分的动力机械，它与按工作原理分的热力机械、流体机械、透平机械、往复机械、蒸汽动力机械、核动力装置、内燃机、燃气轮机，以及与按行业分的中心电站设备、工业动力装置、铁路机车、船舶轮机工程、汽车工程等都有复杂的交叉和重叠关系。船用汽轮机是动力机械，也是热力机械、流体机械和透平机械，它属于船舶动力装置、蒸汽动力装置，可能也属于核动力装置等等。19世纪时，机械工程的知识总量还很有限，在欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程，19世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。进入20世纪，随着机械工程技术的发展和知识总量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。这种分解的趋势在20世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化是必不可少的。但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹稍大规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和技术整体的进步，对外界条件变化的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的知识过狭，考虑问题过专，在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。因此自20世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理论，拓宽专业领域，合并分化过细的专业。械工程以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。在未来的时代，新产品的研制将以降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为超经济的目标任务。机械可以完成人用双手和双目，以及双足、双耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好。现代机械工程创造出越来越精巧和越来越复杂的机械和机械装置，使过去的许多幻想成为现实。人类现在已能上游天空和宇宙，下潜大洋深层，远窥百亿光年，近察细胞和分子。新兴的电子计算机硬、软件科学使人类开始有了加强，并部分代替人脑的科技手段，这就是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的影响，而在未来年代它还将不断地创造出人们无法想象的奇迹。人类智慧的增长并不减少双手的作用，相反地却要求手作更多、更精巧、更复杂的工作，从而更促进手的功能。手的实践反过来又促进人脑的智慧。在人类的整个进化过程中，以及在每个人的成长过程中，脑与手是互相促进和平行进化的。人工智能与机械工程之间的关系近似于脑与手之间的关系，其区别仅在于人工智能的硬件还需要利用机械制造出来。过去，各种机械离不开人的操作和控制，其反应速度和操作精度受到进化很慢的人脑和神经系统的限制，人工智能将会消除了这个限制。计算机科学与机械工程之间的互相促进，平行前进，将使机械工程在更高的层次上开始新的一轮大发展。19世纪时，机械工程的知识总量还很有限，在欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程，19世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。进入20世纪，随着机械工程技术的发展和知识总量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。这种分解的趋势在20世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化是必不可少的。但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹稍大规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和技术整体的进步，对外界条件变化的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的知识过狭，考虑问题过专，在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。因此自20世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理论，拓宽专业领域，合并分化过细的专业。综合-专业分化-再综合的反复循环，是知识发展的合理的和必经的过程。不同专业的专家们各具有精湛的专业知识，又具有足够的综合知识来认识、理解其他学科的问题和工程整体的面貌，才能形成互相协同工作的有力集体。综合与专业是多层次的。在机械工程内部有综合与专业的矛盾；在全面的工程技术中也同样有综合和专业问题。在人类的全部知识中，包括社会科学、自然科学和工程技术，也有处于更高一层、更宏观的综合与专业问题。1.1课题的来源与研究的目的和意义 现代工业双梁悬挂过轨桥式起重机起源于20世纪50年代初，是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更，具有多自由度动作功能的柔性自动化产品。双梁悬挂过轨桥式起重机首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台双梁悬挂过轨桥式起重机。日本是工业双梁悬挂过轨桥式起重机发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进二种典型双梁悬挂过轨桥式起重机后，大力研究双梁悬挂过轨桥式起重机的研究。据报道，1976年从事双梁悬挂过轨桥式起重机的研究工作的大专院校、研究单位多达50多个。1979年120多个大学和国家研究部门用在双梁悬挂过轨桥式起重机的研究费用42%。1979年日本双梁悬挂过轨桥式起重机的产值达443亿日元，产量为14535台。其中固定程序和可变程序约占一半，达222亿日元，是1978年的二倍。具有记忆功能的双梁悬挂过轨桥式起重机产值约为67亿日元，比1978年增长50%。智能双梁悬挂过轨桥式起重机约为17亿日元，为1978年的6倍。截止1979年，双梁悬挂过轨桥式起重机累计产量达56900台。在数量上已占世界首位，约占70%，并以每年50%60%的速度增长。使用双梁悬挂过轨桥式起重机最多的是汽车工业，其次是电机、电器。预计到1990年将有55万机器人在工作。第三代双梁悬挂过轨桥式起重机则能独立地完成工作过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系。并逐步发展成为柔性制造系统FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造单元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一环。随着双梁悬挂过轨桥式起重机的研究制造和应用的扩大，国际性学术交流活动十分活跃，欧美各国和其他国家学术交流活动开展很多。1.2 双梁悬挂过轨桥式起重机的方案分析 双梁悬挂过轨桥式起重机主要用在大型的加工车间，特别是流水线上作业的地方经常用到，例如钢材、一些中的零部件的调运等等场合，都需要用到桥式起重机，结合具体的工况，一般的双梁悬挂过轨桥式起重机都是用在车间很大，需要调运零部件很重的场合，所以在这里，我们设计的这款起重机型号为KSX12.5-3.75A3，端车分别安装在车间两侧的钢构上的轨道上面，双梁横跨整个车间与端车通过螺栓，焊接相连。双梁上面分别安装有轨道，这样就便于小车在上面能够横向行走，而端车是纵向行走，小车横向行走，绞车实现吊钩的升降，这样就全方位地实现了工件的调运，方便快捷。1.2.1 结构分析 本次设计的双梁悬挂过轨桥式起重机主要用于流水线上大且重工件的调运，桥式起重机主要由：主梁，端梁，小车，吊钩以及导轨等等零部件组成，其中整个桥式起重机沿着纵向安装的轨道作纵向往复运动，而安装在主梁上面的小车则沿着横向安装在主梁上面的轨道作横向往复运动，吊钩则实现工件的垂直升降，其工作区域为一矩形，运动示意图如下：1.2.2 机械结构总体方案与布局 双梁悬挂过轨桥式起重机主要由：主梁，端梁，小车，吊钩以及导轨等等零部件组成，其方案布局图如下图所示：1.3课题研究的内容 本论文主要研究运用SolidWorks对双梁悬挂过轨桥式起重机进行设计。在设计过程中，了解SolidWorks的各种功能。 SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技术副总裁与CV公司的副总裁发起，总部位于马萨诸州的康克尔郡（Concord,Massachusetts）内。当初的目标是希望在每一个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系统。从1995年推出第一套SolidWorks三维机械设计软件至今已经拥有位于全球的办事处，并经由300家经销商在全球140个国家进行销售与分销该产品。1997年，Solidworks被法国达索（Dassault Systemes）公司收购，作为达索中端主流市场的主打品牌。SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统。由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在1995-1999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名。从1995年至今，已经累计获得十七项国际大奖。其中仅从1999年起，美国权威的CAD专业杂志CADENCE连续4年授予SolidWorks最佳编辑奖，以表彰SolidWorks的创新、活力和简明。至此，SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。 由于SolidWorks出色的技术和市场表现，不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在1997年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将SolidWorks全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了CAD行业的世界纪录。并购后的SolidWorks以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为CAD行业一家高素质的专业化公司。SolidWorks三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的CAD产品。由于使用了Windows OLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内核（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术。SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。在教育市场上，每年来自全球4，300所教育机构的近145，000名学生通过SolidWorks的培训课程。据世界上著名的人才招聘网站检索，与其它3D CAD软件相比，SolidWorks相关的招聘广告比其它软件的总合还要多，这一事实说明了越来越多的工程师和设计者使用SolidWorks三维软件，越来越多的企业需要SolidWorks人才。Solidworks软件功能强大，易于操作，界面人性化，技术创新，组件繁多是SolidWorks的五大特点。使得SolidWorks三维软件成为目前全球领先的三维CAD解决方案。SolidWorks在设计时能够为用户提供不同的设计方案，通过方案的筛选，工程师能从中选择合适的方案，从而在设计过程中降低设计的错误以及提高产品质量。在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中，SolidWorks是设计过程比较简便又通俗易懂的软件之一。它不仅提供如此人性化的系统，同时对每个工程师和设计者，乃至整个机械行业提供了良好的发展基础。SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在1995-1999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名；从1995年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中仅从1999年起，美国权威的CAD专业杂志CADENCE连续4年授予SolidWorks最佳编辑奖，以表彰SolidWorks的创新、活力和简明。至此，SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。由于SolidWorks出色的技术和市场表现，不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在1997年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将SolidWorks全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了CAD行业的世界纪录。并购后的SolidWorks以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为CAD行业一家高素质的专业化公司，SolidWorks三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的CAD产品。 由于使用了Windows OLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术，SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。在教育市场上，每年来自全球4，300所教育机构的近145，000名学生通过SolidWorks的培训课程。据世界上著名的人才网站检索，与其它3D CAD系统相比，与SolidWorks相关的招聘广告比其它软件的总和还要多，这比较客观地说明了越来越多的工程师使用SolidWorks，越来越多的企业雇佣SolidWorks人才。据统计，全世界用户每年使用SolidWorks的时间已达5500万小时。在美国，包括麻省理工学院（MIT）、斯坦福大学等在内的著名大学已经把SolidWorks列为制造专业的必修课，国内的一些大学（教育机构）如哈尔滨工业大学、清华大学、浙江工业大学、浙江大学、华中科技大学、北京航空航天大学、大连理工大学、北京理工大学、武汉理工大学等也在应用SolidWorks进行教学。Solidworks软件功能强大，组件繁多。 Solidworks有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，而且对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。 SolidWorks在现今社会阶段逐渐广泛应用，并且SolidWorks公司对中国市场重点开发，日后SolidWorks应用将会更加完善，更加普遍。通过前文对SolidWorks的深入了解后，往后会对SolidWorks进行个别应用的分析，如建模，装配，工程图，力学分析等。1.3.1 SolidWorks设计基础 熟悉SolidWorks的工作环境；了解SolidWorks的命令，掌握在SolidWorks工作环境中文件的打开、保存、导入等基本操作，掌握三维建模流程。1.3.2 草图绘制 掌握点、直线、矩形、弧度圆等基本图形的绘制方法；掌握样条、文字等高级几何图形的绘制方法；理解集合约束的概念并在草图绘制中熟练应用几何约束；熟练应用阵列、实体转换等草图绘制工具；能综合应用各种草图绘制实体和利用草图绘制工具完成草图绘。1.3.3 基准特征-参考几何体的创建 清楚明白基于特征的建模方式、参数化思想等概念；灵活运用各种建立基准点的方法；灵活运用各种建立基准轴方法；灵活运用各种建立基准面的方法；灵活运用坐标系的建立方法；能根据建模需要综合应用各种参考几何体。1.3.4拉伸、旋转、扫描和放样特征建模 灵活运用拉伸特征的概念与建立方法；灵活运用旋转特征的概念与建立方法；掌握扫描特征的概念与建立方法；灵活运用放样特征的概念与建立方法；通过实践能够准确分析零件的特征，灵活运用拉伸和旋转也正建立三维模型。综合应用扫描、放样、弯曲、镜向、阵列等特征建立各种实体。1.3.5工程图设计 灵活运用用户自定义工程图格式文件的方法；灵活运用建立标准三视图，剖视图，断面图，局部图，辅助视图等方法；灵活运用各种注释的方法。1.3.6 装配设计 灵活运用自底向上的装配方法；灵活运用生成装配体爆炸图的方法；灵活运用SolidWorks智能装配技术；灵活运用装配体零部件的状态和属性控制，并能够在装配体中设计子装配体；灵活运用干涉检查；灵活运用自上向下的装配方法；灵活运用在装配模型工程图中添加零件序号；灵活运用生成装配体材料明细表的方法。第二章 机械结构的设计2.1 起升机构的设计2.1.1 起升电动机的选型计算 已知双梁悬挂过轨桥式起重机中，两个端梁，以及主梁，和小车等等零部件的总重量，我们取2000Kg，挂钩在Z方向移动范围为50mm8000mm，卷筒直径d=450mm, 具体的电机设计计算如下:N=3.7(KW)G双梁悬挂过轨桥式起重机的调运能力，1000kg/h传动效率，取0.75 所以根据N3.7kw，n1500r/min，查B1表10-4-1选用Y112M-4，再查B1表10-4-2得Y112M-4电机的结构如下图所示： 2.1.2 圆柱齿轮减速器的选型计算根据以上计算可知，卷筒的转速为37.68mm/min,则根据公式有：减速器的总传动比为：=588/37.68=15.6，根据相关表格可知，我们选择ZQ-1000型的圆柱齿轮减速器，其需用功力N=432KW，传动比i=15.6，自重g=3200KG,输出最大扭矩T=118000N。2.1.3 卷筒选型计算 根据工况可知，系统的工作级别为M2级，由一下表格可得，卷筒钢丝绳直径比系数为e=14。则卷筒直径由一下公式可得： 其中，卷筒尺寸图如下：2.1.4 浮动轴的设计计算（1）初步确定轴的直径 根据工作条件，取mm（2）浮动轴受力分析N （3.33） N （3.34） N 传动轴的受力简图（3）绘制浮动轴的受力简图，如图所示，求支座反力垂直面支反力：由，得： 由，得： N （3.37）水平面支反力：由，得： （3.38） N由，得： N （3.39） （4）作弯矩图：垂直面弯矩图：C点 Nmm （3.40）水平面弯矩图：C点 Nmm （3.41）合成弯矩图：C点Nmm （3.42） （5）作转矩T图： Nmm2.1.5 联轴器的选型计算根据公式 mm 输入轴的最小直径为安装联轴器的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，查机械设计（第八版）表14-1，由于转矩变化很小，故取，则=1.3X49.24=64012N.Mm查机械设计课程设计表14-4，选Lx3型弹性柱销联轴器其工称转矩为1250N.m，而电动机轴的直径为20mm所以联轴器的孔径不能太小。取=60mm，半联轴器长度L=80mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度为60mm。轴向滚动丝杠副丝杠轴，选HL1型弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250000，半联轴器的孔径60mm，半联轴器长度82mm。2.1.6 钢丝绳的选型计算钢丝绳在工程起重机上使用的非常普遍，一般由许多高强度钢丝编绕而成。它首先由单根钢丝绕在一起形成股，然后将其中一些股绕成绳芯，再由其它股组成的外股围绕绳芯绕成钢丝绳。有些进口钢丝绳内部还包含一个塑料插芯，通常以塑料涂层的形式经过特殊处理覆盖在绳芯上，重要的钢丝绳则在绳内部充填适当的润滑剂以减少摩擦。根据以上工况，计算可得：钢丝绳所承受的最大拉力为：，根据起升机构级别，查下表可得安全系数K=5，其中整绳破断拉力，查表选取钢丝绳型号6W(19)-18-155-光-右交（GB1102-74),钢丝绳直径D=20mm。2.1.7 制动器的选型计算 根据系统工况，计算静制动力矩：，故选用YWZ-600/200制动器。2.2 行走小车的机构的设计2.2.1 小车行走电机的选型计算 已知行走小车上各零部件的总重量，我们取800Kg，小车轮与导轨之间的摩擦系数取，则根据公式有： 根据负载公式:N=2.3(KW)G小车的总重轮子与导轨之间的摩擦系数，取0.5 所以根据N2.3kw，n1500r/min，查B1表10-4-1选用Y100M-4，再查表10-4-2得Y100M-4电机。2.2.2 传动齿轮的设计计算本次设计的齿轮传动是由两个直齿圆柱齿轮来完成的。即小齿轮和大齿轮。小齿轮安装在电机输出轴上，大齿轮安装在中间轴。通过这两个齿轮，将运动传递到小车的运动上面。1）齿轮模数的确定参考同类产品：选取小齿轮材料为45#钢，齿面淬火，淬火硬度为HBS220-280；大齿轮材料同样用45#钢，调质处理HBS220-280。初选z=40, 则z2=i40=240=80, 为减小传动的尺寸，小齿轮和大齿轮均为硬齿面； 模数大小需由弯曲疲劳强度确定。由于第二对齿轮传动承载较大，就按第二对齿轮传动初步计算。按弯曲强度，m 1P201式（10-5） 式中，取载荷系数K=1.325，z=23，转矩T=6338 Nw齿宽系数=0.51小齿轮、大齿轮许用弯曲应力：=637MP，=396MP齿形系数：Y=2.69 ， Y=2.21应力修正系数：Y=1.58 ， Y=1.77以上数据均查自1P200 = 就按二者中的大值计算，将诸值代入式，得M=4.5mm圆整，取m=5mm。2.3锁紧机构的选型计算 小车的锁紧机构在双梁过轨桥式起重机的工作过程中的起到了至关重要的保证人身安全的作用，本次设计的锁紧机构为为电机带动齿轮传动，从而来带动主挡车板摆动，当主挡车板摆动到一定的程度的时候就好副挡车板啮合了，这样就限制了小车的继续移动，当中控系统发出信号给锁紧机构的电机了，电机开始反转，这样，主挡车板就和副挡车板脱离，这样小车就可以移动了。第3章 各部分强度的校核3.1浮动轴强度的校核按弯扭合成应力校核轴的强度校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。由文献1，15-5可知，取，轴的计算应力 MPa （3.43）选定轴的材料为45钢，调质处理，由文献1表可知，MPa。因此，故安全。（7）精确校核轴的疲劳强度判断危险截面从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面IV和V引起的应力集中最严重，而V受的弯矩较大；从受载的情况来看，截面C的应力最大，但应力集中不大，故C面不用校核。只需校核截面V。截面V左侧抗弯截面系数 mm （3.44）抗扭截面系数 mm （3.45）截面V左侧的弯矩M为 Mpa （3.46）截面V上的扭矩T为 MPa 截面上的弯曲应 Mpa （3.47） 截面上的扭转切应力MPa （3.48）轴的材料为45钢，调质处理。由文献1表可知，MPa，MPa，MPa。由文献1 附表可知，用插入法求出 ，轴按精车加工，由文献1 附图可知，表面质量系数为： 轴未经表面强化处理，固得综合系数为 （3.49） 由文献1 ，可知，碳钢的特性系数 取 取所以轴在截面V左侧的安全系数为 （3.50） （3.51） （3.52）故该轴在截面V左侧的强度是足够的。截面V右侧抗弯截面系数 mm抗扭截面系数 mm截面V左侧的弯矩M为 MPa截面V上的扭矩T为 MPa 截面上的弯曲应力 MPa截面上的扭转切应力 MPa截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按文献1附表查取。因， ，又由文献1附图可得轴的材料的敏感系数为 ，故有效应力集中系数按文献1，附为 （3.53） 由文献1附图可得轴的截面形状系数为由文献1附图可得轴的材料的敏感扭转剪切尺寸系数为综合系数为 所以轴在截面V左侧的安全系数为 故该轴在截面V左侧的强度是足够的。3.2齿轮强度的校核齿形系数Y Y=2.85，Y=2.69，Y=2.21应力修正系数Y Y=1.54，Y=1.575，Y=1.775弯曲疲劳极限 600，650，450弯曲安全系数S S=1.0应力循环次数N 小齿轮为主动轮。每转一周，小齿轮同一侧啮合一次，弯曲应力按脉动循环变化；中间同一侧齿面口啮合一次，弯曲应力按对称循环变化。 N=60rnt=60116.983840=3.910 N=N/i=3.910/1.2=3.2610 N=N/i=3.2610/3.6=0.910弯曲寿命系数KFNKFN1 =0.9，KFN2 =1.0，KFN3 =1.15许用弯曲应力 =540 =650=518验算：经计算知：大小齿轮均满足弯曲强度要求，且具有高的可靠性。第4章 结构设计及三维建模 4.1起升电机的三维建模4.2减速器的三维建模4.3挂钩的三维建模4.4双梁悬挂过轨桥式起重机的三维建模第五章 主要零件的有限元分析5.1浮动轴的有限元分析 在这一设备里，浮动轴是受力最大也是最重要的零件，在这里，我们以浮动轴为例，进行受力分析，案例如下：浮动轴三维零件图操作步骤如下图所示：点击分析工具栏命令，如图所示： 点击“添加夹具”按钮，对主轴添加一个夹具，我们选择浮动轴左侧为夹具，如下图所示： 再接着在浮动轴的右边添加一个力，如图所示：选择材料为45#钢，如下图所示：点击开始分析按钮，系统就会自动对模型进行应力等方面的分析，如下图所示：这就是分析后的浮动轴的应力分布情况：结 论在最近的一段时间的设计，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，在各种软件的使用找到的资料或图纸设计，会遇到不清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指导，确保设计进度本文所设计的是双梁悬挂过轨桥式起重机的设计，通过初期的定稿，查资料和开始正式做毕设，让我系统地了解到了所学知识的重要性，从而让我更加深刻地体会到做一门学问不易，需要不断钻研，不断进取才可要做的好，总之，本设计完成了老师和同学的帮助下，在大学研究的最后，感谢帮助过我的老师和同学，是大家的帮助才使我的论文得以通过。致 谢在论文完成之际，我首先向我的导师致以衷心的感谢和崇高的敬意！在这期间，导师在学业上严格要求，精心指导，在生活上给了我无微不至的关怀，给了我人生的启迪，使我在顺利的完成学业阶段的学业的同时，也学到了很多做人的道理，明确了人生目标。导师严谨的治学态度，渊博的学识，实事求是的作风，平易近人、宽以待人和豁达的胸怀，深深感染着我，使我深受启发，必将终生受益。经过近半年努力的设计与计算，论文终于可以完成了，我的心里无比的激动。虽然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因为它是我用心、用汗水成就的，也是我在大学四年来对所学知识的应用和体现。四年的学习和生活，不仅丰富了我的知识，而且锻炼了我的能力，更重要的是从周围的老师和同学们身上潜移默化的学到了许多。在此，向他们表示深深的谢意与美好的祝愿。参考文献1张福学编著.双梁悬挂过轨桥式起重机技术及其应用.北京：电子工业出版社，2000。2何发昌著，邵远编著.双梁悬挂过轨桥式起重机的原理及应用.北京：高等教育出版社，1996。3张利平著. 液压技术速查手册. 北京：化学工业出版社，2006.12。4李宝仁著. 液压技术低成本综合自动化. 北京：机械工业出版社，1999.9。5宋学义著. 双梁悬挂过轨桥式起重机速查手册. 北京：机械工业出版社，1995.3。6陈奎生著. 气与气压传动. 武汉：武汉理工大学出版社，2008.5。7SMC（中国）有限公司. 双梁悬挂过轨桥式起重机实用液压技术. 北京：机械工业出版社，2003.108徐文灿著. 双梁悬挂过轨桥式起重机系统设计. 北京：机械工业出版社，1995。9曾孔庚.双梁悬挂过轨桥式起重机的发展趋势. 机器人技术与应用论坛。10寿庆丰.一种多指多关节机器手爪. 机械设计1999年第3期，第3卷。11高微,杨中平,赵荣飞等.双梁悬挂过轨桥式起重机臂结构优化设计. 机械设计与制造2006.1。12孙兵,赵斌,施永辉.双梁悬挂过轨桥式起重机的研制. 中国期刊全文数据库。13马光,申桂英.工业机器人的现状及发展趋势. 中国期刊全文数据库2002年。14李如松.双梁悬挂过轨桥式起重机的应用现状与展望. 中国期刊全文数据库1994年第4期。15李明.单臂回转式双梁悬挂过轨桥式起重机设计.制造技术与机床2005年第7期。16李杜莉，武洪恩，刘志海.双梁悬挂过轨桥式起重机的运动学分析. 煤矿机械2007年2月17成大先主编.机械设计手册（第三版）.北京：化学工业出版社，1994。18Hirohiko Arai, Kazuo Tanie, and Susumu Tachi. 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