5t桥式起重机起升机构设计研究.doc

5T桥式起重机起升机构设计研究

摘    要

桥式起重机是生产车间中应用广泛的一种起重设备,起重小车是桥式起重机的重要组成部分,起重小车主要由起升机构、运行机构和小车架三部分组成，起重小车用以支撑整机的机械、电器设备以及被起升的重物,承受和传递作用在起重机上的各种较为复杂的载荷。本次设计主要是对起升机构和小车架进行设计，为了全面了解小车架结构在多重载荷组合作用下的应力大小及其分布状况,找出结构承载的薄弱部位,对其进行结构分析是非常必要的。在对小车架结构进行分析时,传统的力学解析方法复杂,且不精确,很难反映小车架结构实际的承载状况。相比之下,利用有限元分析方法建立小车架的有限元模型,并按实际的载荷分布进行加载、求解,能得到实际的承载状况,具有快捷、方便、求解结果相对准确的优点。
为了实现上述要求，本次设计在熟悉SolidWorks软件功能和有关模块的基础上，探讨了三维CAD软件支持卷筒及小车架结构设计过程的工作方式，并研究了相应计算机辅助设计功能的原理和实现方法，提出了基于SolidWorks软件平台开发桥式起重机小车架及起升机构核心部件卷筒的三维CAD系统的方案和实现方法。利用SolidWorks软件对小车架和卷筒进行建模、装配和有限元分析。
本次设计对桥式起重机小车架及起升机构核心部件卷筒三维CAD系统主要完成了三个功能模块:零件库、装配体库、有限元分析模块。零件库针对桥式起重机小车架及卷筒部件设计中的零件进行开发，它实现了零件的科学管理和标准件的参数化设计。装配体库利用零件库中是零件进行了装配仿真，建立了桥式起重机小车架及卷筒部件的三维模型，并进行了有限元分析，得到了小车架受力时的应力、位移等强度指标，对指导起重机小车的设计有一定的意义。起重小车的整体装配图由AutoCAD完成。本次设计实现了提高桥式起重机小车设计效率和设计质量的预期目的。

关键词：CAD，SolidWorks，零件库，装配体库，有限元分析模块

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   录
               
中文摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1 绪论 1
1.1 本次课题的目的和意义 1
1.2 本次课题的相关内容 1
1.3 本章小结 2
2 桥式起重机的简介 3
2.1 桥式起重机的构造及特点 3
2.2 桥式起重机的作用 3
2.3 桥式起重机国内外的发展趋势 4
2.3.1 国外桥式起重机的发展动态 4
2.3.2 国内桥式起重机的发展动态 5
2.4 本章小结 6
3 SolidWorks与COSMOS简介 7
 3.1 SolidWorks简介 7
3.1.1 SolidWorks软件介绍 7
3.1.2 SolidWorks功能介绍 8
3.2 COSMOS简介 9
3.2.1 COSMOS软件介绍 9
3.2.2 COSMOS功能介绍 10
3.3 本章小结 10
4 桥式起重机小车的设计 11
4.1 桥式起重机小车的构造 11
4.2 起重小车起升机构的总体设计计算 12
4.2.1 确定起升机构传动方案，选择滑轮组和吊钩组 12
4.2.2 选择钢丝绳  12
4.2.3 确定滑轮主要尺寸 13
4.2.4 确定卷筒尺寸，并验算强度 13
4.2.5 选择电动机 16
4.2.6 验算电动机发热条件 16
4.2.7 选择减速器 17
4.2.8 验算起升速度和实际所需功率 17
4.2.9 校核减速器输出轴强度 17
4.2.10 选择制动器 18
4.2.11 选择联轴器 19
4.2.12 验算起动时间 19
4.2.13 验算制动时间 20
4.2.14 高速浮动轴计算 21
4.3 本章小结 23
5 卷筒部件的设计 24
5.1 卷筒 24
5.2 联接盘 24
5.3 卷筒轮毂 25
5.4 卷筒轴、轴承及轴承座 26
5.5 钢丝绳在卷筒上的固定装置 26
5.6 卷筒部件设计计算 29
5.6.1 卷筒轴设计计算 29
5.6.2 选择轴承 30
5.6.3 绳端固定装置计算 32
5.7 本章小结 33
6 小车架及卷筒的三维零件库、装配体 34
6.1 小车架的建模 34
6.2 卷筒部件的三维零件库、装配体 36
6.3 本章小结 39
7 小车架和卷筒心轴的有限元分析 40
7.1 有限元分析技术 40
7.1.1 有限元法基本原理 40
7.1.2 有限元法求解问题的基本步骤 40
7.2 小车架基于COSMOSWORKS的有限元分析 41
7.2.1 小车架的受力分析计算 41
7.2.2 小车架的有限元分析 43
7.3 卷筒心轴基于COSMOSWORKS的有限元分析 47
7.3.1 卷筒心轴的受力分析计算 47
7.3.2 卷筒心轴的有限元分析 47
7.4 本章小结 50
8 结论与致谢 51
8.1 结论 51
8.2 致谢 51
参考文献 52
附录 53