5吨电动单梁A型门式起重机大车运行机构和平衡梁的设计及优化
摘 要
随着我国制造业和物流业的迅猛发展,门式起重机在港口、码头、货场起着不可替代的作用。本论文所设计的机构是门式起重机的大车运行机构。大车运行机构主要用于水平调整起重机的工作位置。本设计在前人基础上，优化门式起重机大车走行机构结构设计, 合理分配外形尺寸，目的在于设计出满足现实生产生活需要的结构紧凑、传动平稳、整体运行良好的大车走行机构。首先根据用户对设备提出的性能参数、外形尺寸、质量、价格等方面的要求进行设计计算。设计和计算方法是最基本的，参考了手册及相关图册。然后根据设计计算，以图纸形式设计了大车运行机构和大车支架。CAD技术的普及提供了加速设计进度的有力工具，有限元分析软件提供了检验和优化设计的方法。最终本论文完成了大车运行传动设计、大车运行支架设计。传动方式为电机—联轴器-减速器高速轴-减速器低速轴-联轴器-车轮。这种传动方案机构紧凑，使用寿命长。本设计在设计计算时不同于以往分不同平面进行计算的方法，而是采用了对力分类的方法，使得计算更加简洁准确。设计大车支架时，使用三维建模软件进行建模，并引入有限元分析软件进行受力变形分析，在分析基础上改进设计，并最终获得二维工程图，收到了良好的效果。
关键词：门式起重机；大车运行机构；大车架；传动方式
Design on Drive Mechanics of 5t Gantry Crane
Abstract
With the developing of our manufacturing and logistics rapidly, gantry cranes play an irreplaceable role at the port, docks and freight yard. The design is the drive mechanics of a gantry crane. The drive mechanics used to adjust the level of the crane working position. This design based on predecessors, optimizes the design of gantry crane travel agency structure, allocating size reasonable, so that to design to meet the needs drive mechanics of real life which is compact structure, smooth transmission, and running well. First of all, finish the design calculation according to the required of user on the device's performance, size, quality, price and other aspects. Design and calculation method is the most basic, refer to the manual and related album. And then, design traveling mechanism and cart support by the form of drawing, depending on the design calculation. The popularity of CAD technology provides a powerful tool to accelerated the design progress. Finite element analysis software offers testing and optimization method. Finally, this paper finish the design of traveling transmission and traveling bracket. Drive way is Motor- Coupling-Reducer-Coupling-Wheel. This transmission program is compact and has long service life. This design in the design calculation is different than the method they used to be. Instead, It use the method of classification of power, which makes the calculations are more concise and accurate. When designing the cart stand, It use a 3D modeling software to model, and a finite element analysis software for mechanical deformation analysis. Then improve the design based on the analysis, ultimately get two-dimensional drawings and good results.
KEY WORDS: gantry crane；the drive mechanics；traveling bracket；drive way
目 录
第一章 绪 论 1
1.1引言 1
1.2国内外工程起重机的发展趋势 1
1.3起重机械的分类 2
1.4起重机的组成及其工作原理 3
1.4.1 工作机构 3
1.4.2取物装置 4
1.4.3金属结构 4
1.4.4动力装置 4
1.4.5控制系统 4
1.5起重机的设计方法及规范 5
1.5.1设计方法 5
1.5.2设计规范 5
1.6门式起重机简介 5
1.6.1门式起重机组成 5
1.6.2门式起重机大车运行机构 6
1.6.3门式起重机设计中的问题 6
第二章 方案设计 7
2.1 设计任务和已知参数 7
2.2传动方案设计 7
2.3传动过程中的零部件的选择 7
2.3.1电动机的选择 7
2.3.2制动器的选择 8
2.3.3减速器的选择 8
2.3.4车轮与轨道设计 9
第三章 大车运行机构的设计及计算 10
3.1大车轮压计算 10
3.1.1均布载荷产生压力计算 10
3.1.2集中载荷产生压力计算 10
3.1.3大车轮压的分配 11
3.1.4风载荷产生的轮压 13
3.1.5总轮压的计算 14
3.2车轮的计算 15
3.2.1车轮的计算轮压 15
3.2.2疲劳计算 16
3.2.3强度校核 17
3.3电动机的选择 17
3.3.1运行阻力计算 17
3.3.2初选电动机 18
3.3.3启动时间与平均加速度验算 19
3.3.4校核电动机的过载能力 20
3.3.5电动机发热验算 20
3.4制动器的选择 21
3.5打滑验算 22
3.5.1起动打滑验算 22
3.5.2制动打滑验算 22
3.6减速器的选择 23
3.6.1载荷的计算 23
3.6.2减速器计算输入功率 23
3.6.3初选减速器 23
3.6.4强度验算 24
3.7联轴器的选择 24
3.7.1电动机轴上联轴器的选择 24
3.7.2车轮轴上联轴器的选择 25
3.8安全附加装置 25
3.8.1缓冲器 25
3.8.2防风及锚定装置 25
第四章 大车支架设计及改进 27
4.1大车支架初步设计 27
4.2利用有限元方法分析变形 27
4.3优化改进后的变形 28
第五章 平衡梁设计计算 29
1. 金属材料选择 29
2. 主梁几何尺寸和几何特性 30
3. 主梁载荷计算 31
4. 主梁内力计算 32
5. 主梁强度、刚度、稳定性验算 33
6. 主梁翼缘板和腹板的连接 34
致谢 35
参考文献 36
附表 38
参考文献
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