5T橋式起重機起升機構(gòu)設(shè)計研究

摘    要

橋式起重機是生產(chǎn)車間中應(yīng)用廣泛的一種起重設(shè)備,起重小車是橋式起重機的重要組成部分,起重小車主要由起升機構(gòu)、運行機構(gòu)和小車架三部分組成，起重小車用以支撐整機的機械、電器設(shè)備以及被起升的重物,承受和傳遞作用在起重機上的各種較為復(fù)雜的載荷。本次設(shè)計主要是對起升機構(gòu)和小車架進(jìn)行設(shè)計，為了全面了解小車架結(jié)構(gòu)在多重載荷組合作用下的應(yīng)力大小及其分布狀況,找出結(jié)構(gòu)承載的薄弱部位,對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析是非常必要的。在對小車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時,傳統(tǒng)的力學(xué)解析方法復(fù)雜,且不精確,很難反映小車架結(jié)構(gòu)實際的承載狀況。相比之下,利用有限元分析方法建立小車架的有限元模型,并按實際的載荷分布進(jìn)行加載、求解,能得到實際的承載狀況,具有快捷、方便、求解結(jié)果相對準(zhǔn)確的優(yōu)點。
為了實現(xiàn)上述要求，本次設(shè)計在熟悉SolidWorks軟件功能和有關(guān)模塊的基礎(chǔ)上，探討了三維CAD軟件支持卷筒及小車架結(jié)構(gòu)設(shè)計過程的工作方式，并研究了相應(yīng)計算機輔助設(shè)計功能的原理和實現(xiàn)方法，提出了基于SolidWorks軟件平臺開發(fā)橋式起重機小車架及起升機構(gòu)核心部件卷筒的三維CAD系統(tǒng)的方案和實現(xiàn)方法。利用SolidWorks軟件對小車架和卷筒進(jìn)行建模、裝配和有限元分析。
本次設(shè)計對橋式起重機小車架及起升機構(gòu)核心部件卷筒三維CAD系統(tǒng)主要完成了三個功能模塊:零件庫、裝配體庫、有限元分析模塊。零件庫針對橋式起重機小車架及卷筒部件設(shè)計中的零件進(jìn)行開發(fā)，它實現(xiàn)了零件的科學(xué)管理和標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化設(shè)計。裝配體庫利用零件庫中是零件進(jìn)行了裝配仿真，建立了橋式起重機小車架及卷筒部件的三維模型，并進(jìn)行了有限元分析，得到了小車架受力時的應(yīng)力、位移等強度指標(biāo)，對指導(dǎo)起重機小車的設(shè)計有一定的意義。起重小車的整體裝配圖由AutoCAD完成。本次設(shè)計實現(xiàn)了提高橋式起重機小車設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量的預(yù)期目的。

關(guān)鍵詞：CAD，SolidWorks，零件庫，裝配體庫，有限元分析模塊

ABSTRACT

Bridge cranes are widely used in workshops, the hoisting vehicle is the important part of the bridge crane which is formed by hoisting machine, moving machine and hoisting shelf, the hoisting vehicle supports the mechanical and electrical equipments and the load, supports and transfer various complex load that effect on it. In this engineer, I mainly design the hosting machine and the hoisting shelf. It is essential to analyze it’s frame, for learning how much the stress and how the stress distributing. The traditional ways are complex and less precise , and difficult to show the fact of the load acting on the hoisting shelf in analyzing the hoisting shelf frame. Comparing with the traditional way, it is more shortcut and convenient and precise to building it’s FE model, and acting the true loads on it.
For the purpose, I will discuss the ways how the coil and the hoisting shelf designed in the 3D CAD software, and research the principle and the way how CAD does, and put forward the way and the 3D CAD project which is using to develop the bridge crane hoisting shelf and the coil——the key part of the hoisting machine——on SolidWorks software plant. I will form models and assemble and do FEA to the hoisting shelf and the coil.
I will complete three function modules the spare parts store and the assembly store and the FEA module in 3D CAD system of the hoisting shelf and the coil in this engineer. The spare parts of the coil and the hoisting shelf are designed in the spare parts store, which can carry out the scientific managing of the spare parts and parametrical designing of the standard spare parts. The spare parts will be assembled in the assembly store, and be done FEA, and then, we will get the stress and displacements of the hoisting shelf with the loads acting on it. It has some significance for the design of bridge carne hoisting vehicle. The integrity assembly blueprint will be completed with AutoCAD .The aid promoting the design efficiency and quality will come true in this engineer.

Keywords：CAD，SolidWorks，Spare parts store, Assembly store, FEA module
 

目   錄
               
中文摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1 緒論 1
1.1 本次課題的目的和意義 1
1.2 本次課題的相關(guān)內(nèi)容 1
1.3 本章小結(jié) 2
2 橋式起重機的簡介 3
2.1 橋式起重機的構(gòu)造及特點 3
2.2 橋式起重機的作用 3
2.3 橋式起重機國內(nèi)外的發(fā)展趨勢 4
2.3.1 國外橋式起重機的發(fā)展動態(tài) 4
2.3.2 國內(nèi)橋式起重機的發(fā)展動態(tài) 5
2.4 本章小結(jié) 6
3 SolidWorks與COSMOS簡介 7
 3.1 SolidWorks簡介 7
3.1.1 SolidWorks軟件介紹 7
3.1.2 SolidWorks功能介紹 8
3.2 COSMOS簡介 9
3.2.1 COSMOS軟件介紹 9
3.2.2 COSMOS功能介紹 10
3.3 本章小結(jié) 10
4 橋式起重機小車的設(shè)計 11
4.1 橋式起重機小車的構(gòu)造 11
4.2 起重小車起升機構(gòu)的總體設(shè)計計算 12
4.2.1 確定起升機構(gòu)傳動方案，選擇滑輪組和吊鉤組 12
4.2.2 選擇鋼絲繩  12
4.2.3 確定滑輪主要尺寸 13
4.2.4 確定卷筒尺寸，并驗算強度 13
4.2.5 選擇電動機 16
4.2.6 驗算電動機發(fā)熱條件 16
4.2.7 選擇減速器 17
4.2.8 驗算起升速度和實際所需功率 17
4.2.9 校核減速器輸出軸強度 17
4.2.10 選擇制動器 18
4.2.11 選擇聯(lián)軸器 19
4.2.12 驗算起動時間 19
4.2.13 驗算制動時間 20
4.2.14 高速浮動軸計算 21
4.3 本章小結(jié) 23
5 卷筒部件的設(shè)計 24
5.1 卷筒 24
5.2 聯(lián)接盤 24
5.3 卷筒輪轂 25
5.4 卷筒軸、軸承及軸承座 26
5.5 鋼絲繩在卷筒上的固定裝置 26
5.6 卷筒部件設(shè)計計算 29
5.6.1 卷筒軸設(shè)計計算 29
5.6.2 選擇軸承 30
5.6.3 繩端固定裝置計算 32
5.7 本章小結(jié) 33
6 小車架及卷筒的三維零件庫、裝配體 34
6.1 小車架的建模 34
6.2 卷筒部件的三維零件庫、裝配體 36
6.3 本章小結(jié) 39
7 小車架和卷筒心軸的有限元分析 40
7.1 有限元分析技術(shù) 40
7.1.1 有限元法基本原理 40
7.1.2 有限元法求解問題的基本步驟 40
7.2 小車架基于COSMOSWORKS的有限元分析 41
7.2.1 小車架的受力分析計算 41
7.2.2 小車架的有限元分析 43
7.3 卷筒心軸基于COSMOSWORKS的有限元分析 47
7.3.1 卷筒心軸的受力分析計算 47
7.3.2 卷筒心軸的有限元分析 47
7.4 本章小結(jié) 50
8 結(jié)論與致謝 51
8.1 結(jié)論 51
8.2 致謝 51
參考文獻(xiàn) 52
附錄 53