手动式简易吊车(1).doc

河南机电高等专科学校

毕业设计说明书（论文）

手动式简易吊车

系 部： 机械工程系
专 业： 计算机辅助设计与制造
班 级： 机计122班
学生姓名： 潘星霖
学 号： 120115230
指导教师： 田长留

2015年4月20日
目录
绪论----------------------------------------------1
第1章 吊车的历史------------------------------------2
1.1吊车的历史-----------------------------------------------2
1.2吊车国内外的研究现状-------------------------------------2
1.3吊车的发展趋势-------------------------------------------3
第二章工作机构的设计---------------------------------------5
2.1钢丝绳的选择---------------------------------------------5
2.1.1钢丝绳的种类-----------------------------------------5
2.1.2 钢丝绳的型号----------------------------------------6
2.1.3钢丝绳的直径选择-------------------------------------7
2.2卷筒和滑轮的选择-----------------------------------------7
第三章传动装置的设计与计算---------------------------9
3.1计算卷筒的功率-------------------------------------------9
3.2计算卷筒的转速-------------------------------------------9
3.3.1 电动机类型的选择--------------------------------------10
3.3.2 电动机转速的选择-----------------------------------10
3.3.3 电动机功率的选择-----------------------------------10
3.4计算总传动比---------------------------------------------11
3.5 确定传动方案，画出传动示意图-----------------------------12
3.6 分配传动比-----------------------------------------------12
3.7 计算效率、验算电动机的功率------------------------------13
3.8 计算各轴的转速、功率和转矩------------------------------14
3.9 制动器的选择--------------------------------------------16
3.10 传动机构的设计和计算-----------------------------------17
3.10.1 带传动--------------------------------------------17
3.10.2 齿轮传动------------------------------------------20
3.11 画出总体结构方案图----------------------------------21 
第四章 结构设计--------------------------------------23
4.1初算各轴的最小直径--------------------------------------23 
4.2 带轮的结构---------------------------------------------23
4.3齿轮的结构----------------------------------------------25
4.4 卷筒的结构----------------------------------------------26
4.5 滑轮的结构----------------------------------------------27
4.6 升臂杆和支撑杆的结构------------------------------------27
4.6.1 升臂杆和支撑杆的尺寸-------------------------------27
4.6.2 根据强度条件、决定升臂杆的材料和断面尺寸-----------29
4.6.3 根据强度条件，决定支撑杆的材料和断面尺寸—--------32
4.7 画制动轮装置和卷同装置的结构图-------------------------34
4.8 绘制吊车的总装配图-------------------------------------34
4.9 拆画重要零件图-----------------------------------------35
第五章 设计小结---------------------------------------------36
5.1 小结---------------------------------------------------36
5.2 设计心得-----------------------------------------------36 
致谢-----------------------------------------------------------38
参考文献-----------------------------------------39

  绪论

起重机是在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械，又称吊车。它主 要用来吊运成件物品，配备适当吊具后也可吊运散状物料和液态物料。起重机的工作特点 是作间歇性运动，即在一个工作循环中取料、运移、卸载等动作的相应机构是交替工作的。 各机构经常处于起动、制动和正反方向运转的工作状态。起重机通常按结构分为臂架型起 重机和桥架型起重机。臂架型起重机包括塔式起重机、门座起重机、浮游起重机、自行式 起重机、由桅杆和臂架组成的桅杆起重机、沿墙壁运行的壁行起重机和装在船舶甲板上的 甲板起重机等；桥架型起重机包括桥式起重机、龙门起重机、运载桥和缆索起重机等。随 着我国机械化的发展，中、大型机械设备越来越多的运用于各行各业。由于人力资源有限 以及人力的局限性，在很多人力无法完成搬运的时候，我们更多的会想起用一种机器代替 人力，起重设备就孕育而出。吊车作为起重设备的一种，它具有操作简单、易于移动、使 用灵活方便、适应性强等优点，简易吊车由电动机经常传动和一对开式齿轮传动，将运动 和动力传给卷筒，再通过钢丝绳和滑轮组提升重物。但如何发展大起重量的起重机、提高 电气设备的可靠性和使用寿命逐步成为研究热点。 

第1章 吊车的历史
1.1 吊车的历史 

中国古代灌溉农田用的桔槔是臂架型起重机的雏形；14世纪，西欧出现人力和畜力驱动的转动臂架型起重机；19世纪前期，出现了桥式起重机；起重机的重要磨损件如轴、齿轮和吊具等开始采用金属材料制造，并开始采用水力驱动；到了19世纪后期，蒸汽 驱动的起重机逐渐取代了水力驱动的起重机；20世纪20年代开始，由于电气工业和内燃机工业的迅速发展，以电动机或内燃机为动力装置的各种起重机基本形成。到如今，吊车的种类、外形和结构越来越多样化，用途越来越细化，已经形成了一个单独的产业。

1.2 吊车国内外的研究现状

目前，在工程起重机械领域，欧洲、美国和日本处于领先地位。 
欧洲作为工程起重机的发源地，轮式起重机生产技术水平最高。该地区的工程起重机械业主要生产全地面起重机、履带式起重机和紧凑型轮胎起重机，也生产少量汽车起重机。其中，全路面起重机、履带起重机以中大吨位为主；紧凑型轮胎起重机则以小吨位为主；汽车起重机一般为通用底盘组装全地面上车，即以改装为主。其产品技术先进、性能高、可靠性高，产品销往全球。 
美国工程起重机行业的技术水平相对落后于欧洲。不过近年来，美国工程起重机 械业通过收购和合并手段，得以蓬勃发展。目前该地区主要生产轮胎起重机、履带式起重 机、全路面起重机和汽车起重机。主性能较高、可靠性能高，其中汽车底盘技术和全路面技术领先于欧洲，产品主要销往美洲 地区和亚太地区。 
日本作为二战后崛起的经济强国，轮式起重机开发生产虽然起步较晚（起步于20 世纪70年代），但是发展速度很快，很受亚太市场欢迎。此外，日本还通过收购手段更新 生产技术。如日本多田野通过收购德国法恩底盘公司，发展全路面技术。日本工程起重机 械业主要生产汽车起重机、履带起重机、越野轮胎起重机和全路面起重机。其中，越野轮 胎起重机的产量最大，汽车起重机的产量次之，呈减少趋势，全路面起重机的产量最少， 呈上升趋势。主要生产企业包括多田野、加藤、神钢、日立和小松等。产品特点是技术水 平和性能较高，但可靠性落后于欧美。 

1.3 吊车的发展趋势

随着科技化进程的逐步推进，高科技的运用越来越多，大型设备、高精度、高要求的 机器的需求量也逐步上升。以前的吊车也已经满足不了工厂和社会的要求了，为此，吊车 业的改革和技术创新势在必行。 
吊车创新设计的理论、方法与工具是基于现代设计理论和方法，应用微电子、信息、 管理等现代科学技术，以提高产品质量、用户满意的价格和造型、提高产品的功能、缩短 产品开发周期为目的而进行的相应工作。吊车创新理论、方法与技术研究的宗旨是从吊车 作为特种设备所要求的安全性和可靠性的工作目标出发，在特定技术性、经济性约束条件 下，创造性地完成吊车的创新设计，使其在满足用户交货期和性能要求的前提下做到技术 性与经济性最佳搭配。 
吊车运输（物料搬运）机械随着国际市场竞争加剧的驱动，其科技含量明显提高，近 年来主要工业国家的发展趋势如下： 
（1）采用新理论、新技术和新手段。进一步开展物料搬运机械的载荷变化规律、 
动态特性、疲劳特性和可靠性的试验研究；推广采用优化设计、可靠性概率设计、极限状 态设计、虚拟样机设计、CAD/CAE设计等现代设计方法。 
（2）向自动、智能和信息化，向成套、系统和规模化发展。将各种物料搬运机械 单机组合为成套系统，使生产设备与物料搬运机械有机结合，即通过计算机对物料搬运系要生产企业为马尼托瓦克公司，特点是技术较先进、统进行动态模拟仿真，寻求最佳匹配组合，并将这类自动、智能的设备纳入到系统的多级 计算机信息控制与管理网络，并配有自监测、自诊断维护装置。 
中国的吊车设计的发展经历了一个曲折的过程。以前多是以模仿原苏联的设计为主， 凭借设计者的经验，产品设计的局限性很大。从 60 年代起，开始了新产品、新部件的开 发设计与实验研究工作，从而使设计从仿制和经验设计逐渐走向实验研究和计算分析阶 段。到了 80 年代，随着宝钢等一些超大型企业对国外起重机的引进及与国外进行联合设 计、国内制造等形式的采用，开始在国内引入了一些国际上的先进技术与设计方法。同时 将计算机应用技术引入设计领域，对吊车设计工作的发展起了很大的推动作用。 
但是，中国吊车设计领域仍存在不少问题，主要是大多中小企业对设计研究分析不够，资金投入少，人员培训工作跟不上发展的需要，一直没形成开发新产品或更新老产品的设计和应变能力，对引进的先进技术和产品，没有从设计的角度进行消化，更没有能力进行再创新工作。没有形成合理的设计人员梯队，产品仍然是几十年不变样，目前仍以照抄照搬为生存方式，没有自己的知识产权，只是在应付低价拿来的合同。为数不多的几个大型企业则在创新设计中快速发展，使得国内吊车设计能力和水平逐步与国外的先进设计缩短了距离。这些企业已大量采用新的计算机新技术，二维CAD早已普及，三维设计已推广。电气设计采用ED等先进设计手段，引入定子调压和变频调速，PLC参与系统控制，采用了大量高新传感元器件，实现了定位准确，操控方便，其安全可靠性也逐步提高。通过专家系统的应用，极大地推进了创新设计的进程，并且利用系统论和信息论等现代计算机应用技术研究成果，使得吊车的创新设计开始向智能化方向发展。

第二章工作机构的设计

2 工作机构的设计 

这里的工作机构是指吊车的起升机构，即包括卷筒、滑轮和钢丝绳。

2.1 钢丝绳的选择

2.1.1 钢丝绳的种类 

钢丝绳又叫钢索，是用优质高强度碳素钢丝制成的。钢丝绳拉力强度高，耐磨损，是起重工作中最常用的绳索之一。它的种类有很多： 
（1）按钢丝绳绳股数量的不同可分为单股和多股。单股钢丝绳刚性较大，不易挠曲。多股钢丝绳是先由钢丝拧成股，再由股拧成绳，随着股数的增加，股内的钢丝愈细愈多，加上中间有个柔软的芯子，挠曲性也就愈好。这种钢丝绳可以通过直径较小的滑轮或卷筒工作。在其重机械中，以六股和八股的钢丝绳应用较多。 
（2）按钢丝绳绳芯材料的不同可分为纤维芯（如用剑麻、棉纱等制成）、石棉芯和金属芯三种。它们各有其优缺点：用油浸的纤维芯钢丝绳，比较柔软，容易弯曲，绳芯中含油较多，能润滑钢丝并能起到防止锈蚀的作用，但不能在较高的温度下工作，不能承受横向重压（如在卷筒上缠绕多层钢索）。用石棉芯的钢丝绳，除了比较柔软，容易弯曲外，还可适应在较高温度下工作，但是也不能承受横向重压。金属芯钢丝绳，强度较大，能承受横向重压，并可在较高温度下工作，但是钢丝绳太硬，不易弯曲。 
（3）按钢丝绳的搓捻方向不同可分为右同向捻，左同向捻，右交互捻，左交互捻和混合捻等几种。在钢丝绳中，钢丝搓捻方向和钢丝股搓捻方向一致的称为同向捻，不一致的称为交互捻。相邻两股钢丝的捻向相反，则称为混合捻。 
同向捻钢丝绳表面平整，比较柔软，易于弯曲。它与滑轮槽接触面积大，单位面积的压力小，磨损也小，比交互捻钢丝绳耐用。但由于绳股与钢丝都以相同方向扭转一定角度，使钢丝绳在受力后具有一个反向回捻的趋势，吊重物时会使重物旋转。其次，同向捻钢丝绳还易于扭结、纠缠，给工作带来不便，故一般只用于拖拉绳和牵引装置上，不宜用于起重机和滑轮组的吊装工作。交互捻钢丝绳性能与同向捻钢丝绳相反，虽然耐用程度较差，但使用比较方便，故多用于起重机和滑轮组上的吊装工作。 
综上所述，此例决定采用纤维芯的交互捻钢丝绳。

2.1.2 钢丝绳的型号 

国产标准钢丝绳品种型号较多，按抗拉强度分为 140 公斤 / 2 毫米 、155 公斤/ 2 毫米 、 170公斤/ 2 毫米 、185公斤/ 2 毫米 、200公斤/ 2 毫米 五个等级。 
标记示范为：

2.2 卷筒和滑轮的选择 

卷筒在吊车中起到省力的作用。在此简易吊车中，运用了一组简单的滑轮组装置：一 个定滑轮和一个动滑轮。动滑轮可以省一半的力，而定滑轮可以改变力的方向。而当他们 同时使用时，既可以省力，又可以改变力的方向。
人民经过长期的实践，对于卷筒和滑轮直径的计算，现已总结成了经验公式：

式中 
D------卷筒和滑轮的名义直径，即槽底直径，毫米； d------钢丝绳直径，即绳的外接圆直径，毫米； e------由钢丝绳用途和工作类型决定的系数。 
现已知d=6.2毫米， 由冶金工业出版社出版的 《机械零件设计手册》 第二版中册表24-7 查得，属于轻级的，取e=16， 则 

 取滑轮的直径 120  毫米 。考虑到提升速度和传动比的要求，取卷筒的直径为 200  毫米。

第三章传动装置的设计与计算

3 传动装置的设计和计算 

手动绞车是以人力做动力，但对于起重量大的起重机械，人的力量是有限的，且效率 很低，于是就出现了机动绞车，它的动力一般是电动机。要设计这种机动绞车，就要知道 工作机构在提升最大重量时所需要的功率，并由此选择电动机，设计传动装置。

3.1 计算卷筒的功率 

卷 N =PV
式中 P———卷筒钢丝绳的拉力，此例为 最大 P =3910N； 
u———卷筒钢丝绳的线速度，此例为吊钩运动速度的2倍u=046米/秒。 
则 
卷 N =3910´0.46KW=1.8KW

3.2 计算卷筒的转速

3.3.1 电动机类型的选择 

电动机是已经系列化了的标准产品。在设计中，主要根据所需电动机的输出功率、工 作条件及经济要求，从产品目录中选择其类型、结构形式、容量（功率）和转速、并确定 其型号。 
因为三相交流异步电动机（特别是鼠笼式感应电动机）具有结构简单，工作可靠，价 格便宜和维护方便等优点，所以应用广泛。尤其在中小功率，无须调速而又长期带动稳定 或变动载荷的设备中用得较多。 
在选择电动机的类型时，主要考虑的是：静载荷或惯性载荷的大小，工作机械长期连续工作还是重复短时工作，工作环境是否多灰尘或水土飞溅等方面。 
对于一般用途，无特殊要求的工作机械（如机床，鼓风机，水泵等）通常选用 J2 或 JO2 型电动机。对于灰尘较多或水土飞溅的地方（如磨粉机，碾米机，农用机械，矿山机 械等）则必须选用JO2型封闭自冷式电动机。 
对于起动载荷或惯性载荷较大的机械（如连续运输机械，压缩机，锤击机，柱塞式泵 等），则宜选用JO3或JO2型电动机。 
对于各种型式的起重机，牵引机和冶金机械设备等，必须选用JZ，JZR型起重及冶金 用三相异步电动机。

3.3.2 电动机转速的选择 

同一功率的异步电动机有每分钟转速为3000，1500，1000，750的几种。当工作机械 （如鼓风机，压缩机等）转速较高时，一般选用同步转速为3000转/分的电动机较为经济。 如果工作机械的转速太低（即传动装置的总传动比太大），将导致传动装置机构复杂，价 格较高，所以需要全面考虑。 
在一般机械中1500和1000转/分的电动机用得最多。它们适应性大，供应普遍。同步 转速为 750 转/分的电动机，只有要求低转速，在功率较大，起动次数频繁等情况下才使 用。 

3.3.3 电动机功率的选择 

从类型来讲，此例宜选用 JZ 型三相异步电动机，因为这类电动机具有较高的机械强 度及过载能力，能承受经常的机械冲击及振动，转动惯量小，过载能力大，适用于经常快 速起动及机械制动的场合；从转速来讲，为了使传动装置不至于太复杂，电动机的转速不 宜太高；从功率来讲，若考虑机械传动的总效率在 0.8 h = 总 左右，则所需要电动机的功率 为 19.6 i = 总 。根据以上分析，查《机械设计手册》知，选择 JZ-11-6 型电动机，其额定功 率N 电 =2.2千瓦，满载转速n 电 =837转/分。 
据以上选择所得的电动机型号查得相应的机座型号，从而可得相关的安装尺寸和电动 机的尺寸参数，电动机选用B3式的机座，型号为JZ-11-6，相关尺寸参数如下： A=190，B=140，C=70，D=28，E=60，F=8，G=24，H=112，K=12，AB=245，AC=230，AD=190， HD=265，L=400，单位为mm。 

3.4计算总传动比 

图 3.1 电动机的安装及外形尺寸

3.5 确定传动方案，画出传动示意图

为了获得 19.6 i = 总 的降速比，可以采用标准的两级圆柱齿轮减速器，按冶金工业出版 社出版的《机械零件设计手册》第二版中册表17-25查得，比较接近的只有名义传动比为 20，减速器高速轴许用功率 1 N =2.68千瓦，总中心距为250毫米，属于重型减速器。其标
记为：

画出传动示意图得到第一个传动方案，由于减速器的实际传动比为 20.17，比要求的 偏大，但又找不到其它更合适的减速器，因此决定自行设计一个传动装置的方案，由带传 动和开式齿轮传动组成，其传动示意图如图3.2所示。

3.6 分配传动比

根据冶金工业出版社出版的《机械设计自学入门》表 19-2 推荐的各类传动机构单级 传动比的范围，可将总传动比i 总 =19.6 分配为i 带 =4，i 齿 =4.9 或i 带 =3.4，i 齿 =5.76，使齿轮 的传动比稍大于带轮的传动比，这样可经济一些。一对啮合齿轮的传动比最好不是整数，这样有利齿轮均匀磨损。同时考虑到要增加小 带轮的包角，最后决定采用第二组传动比。

3.2传动示意图

3.7 计算效率、验算电动机的功率 

推荐的各类传动机构效率和其它资料，可以得到： 

则

因此

 这说明前面所选的电动机的功率是足够的。

3.8 计算各轴的转速、功率和转矩 

则
各轴的转速为；

各轴的功率为；

因此能保证正常工作。

各轴的转矩为；
吊车在起重时，卷筒的受力情况如图 3.3 所示，在钢丝绳最大拉力P的作用下产生的最打转矩为；

方向为顺时针。
但是吊车要提升重物，卷筒应该逆时针转动才行。因此必须使小齿轮给大齿轮施加一 个作用力 F，使大齿轮产生逆时针方向的转矩，并且还要使M 扭大齿轮 大于M 扭卷 ，才能提升 起重物。而这个F力是由电动机的额定功率N 电 =2.2千瓦传递来的，即电动机轴转矩

卷筒轴转矩

计算结果表明，M 扭大齿轮 大于M 扭卷 ，能够使卷筒得到逆时针方向的转动，达到提升起的目的。
现将以上计算所得数值列于下表，以备后面进行结构设计和计算时使用。

3.9 制动器的选择 

此吊车是靠电动机的正反转来实现提升和卸下重物的。考虑到工作中的必要停止，应 设有一个制动装置（包括制动器及其附件）。制动装置是用来对运动着的轴产生阻力矩， 并使轴很快地减速或停止转动的装置。 
制动器的选择是根据吊车提升最大重物时的制动力矩要大于轴上的最大转矩的原则 进行的。即

表 3.2 制动安全系数

那么被制动的轴要选哪一根好呢？本例中有三根轴，可有三个不同的方案。它们的优 缺点比较，见表3.3
通过表3.3三种方案分析，决定采用第三种方案，即以小齿轮轴作为被制动的轴，此 轴的转矩表3.1可以知道 M 小齿轮等于81.93J ，其制动力矩为：

按冶金工业出版社出版的《机械零件设计手册》第二版中册表24-44查得，可选用电 磁闸瓦制动器JWZ—200。其产生的制动力矩，当负荷持续率为JC=25%时，为M 制 =156.8J， 正好大于 122.9J，完全能够达到制动的目的。这个制动器的标记为：JWZ-200 制动器 ZB112-62。

3.10 传动机构的设计和计算 

3.10.1 带传动

已知带所传递的名义功率N 电 =2.2 千瓦，参考冶金工业出版社出版的《机械设计自学 入门》表7-4，其具体计算步骤如下： 
选取工作情况系数K 工 =1.3，则计算功率为：

表 3.3 方案比较 
序 号 方 案 优 缺 点  
1电动机转速高，转矩小，制动 力矩也小，可选用小型电磁闸瓦制 动器，制动轮能和小带轮做成一体， 但缺点是电动机轴悬重较大，更主 要的是制动轮表面线速度较高，在 制动过程中发热严重，会降低制动 轮带面的摩擦系数，影响制动轮的 寿命。

2 卷筒轴转速低，转矩大， 制动力矩也大，高达 M 制≥1.5 ×4484≥6726 公斤·厘米，要 选用较大的电磁闸瓦制动器， 所需 
的制动轮直径（400 毫米）和宽度 （190 毫米）也都较大，装配时受到 相邻两轴空间位置的限制，结构上 可能无法实现。

3 小齿轮轴转速介于上面两 者之间，位置也足够，且布置 均匀，结构紧凑。

三角胶带计算长度为

选取A型带相近的计算长度L 计 =2533毫米，其内周长L 内 =2500毫米； 实际中心距a 应为：

验算小带轮包角 a1

大于120 ° ，故合用 。
计算三角胶带根数 z.,当u=5.48 米/秒，A 型胶带小带轮直径 1 d =125 毫米时，查得单 根胶带所能传递的功率 0 N =0.95 千瓦；当 1 a = 159.1 ° 时，查得 0.95 K = 包角 ；再查得 1.09 K = 带长 ， 从而得到

取z =3根

3.10.2 齿轮传动

再确定模数。已知 1 Z =22， 2 n =246.2转/分， 2 N =2.1千瓦，若大，小齿轮选用材料为 45号钢，调质处理。查冶金工业出版社出版的《机械设计自学入门》表8-7得当 1 Z =22时， 齿形系数为 Y=0.270 ； 再查表 8-6 得双向工作的许用弯曲应

取开式齿轮传 动齿宽系数  载荷系数K=1.4，计算模数为：

 而按冶金工业出版社出版的《机械设计自学入门》图8-24查得m=3.25毫米，为安全 起见，决定取标准模数为m=3.5毫米。

计算齿轮的几何尺寸如下：

3.11 画出总体结构方案图 

总体结构方案图如图3.4所示

图3.4 总体结构方案图

第四章 结构设计 

4.1初算各轴的最小直径 

轴是组成机器的主要零件之一。一切作回转运动的传动零件（例如齿轮、蜗轮等）， 都必须安装在轴上才能进行运动及动力传递。因此轴的主要功用是支承回转零件及传递运 动和动力。 
小齿轮轴的直径：该轴选用材料为 45 号钢，调质处理。由于小齿轮齿根到键槽底部 的距离e<2 t m ,所以齿轮和轴得做成一体，叫做齿轮轴。 
卷筒轴的直径：该轴选用材料为45号钢，调质处理，取A=12。则

取标准直径为 3 d =45毫米。

4.2 带轮的结构 

已知选用 A 型胶带，查冶金工业出版社出版的《机械设计自学入门》中表 7-10 计算 得：

带轮材料选为HT20-40灰铸铁； 带轮结构型式查得为实心轮。
当大带轮计算直径d 2 =425 毫米时， 都和小带轮一样；

孔径d等于和它装配的轴头直径，由前面计算得。应为28毫米，因带轮较大，而孔径 较小，结构上不相称，故取d 轴 =38毫米； 大带轮材料也选HT20-40灰铸铁； 大带轮结构型式查得为四椭圆轮辐；

对于四椭圆轮辐的带轮，

式中 N ————胶带所传递的功率，此例 2 N =2.1千瓦；
n————带轮的转速，此例 2 n =246.2转/分。

代入上式得到：

然后计算得到：

4.3齿轮的结构

小齿轮，由于 1 d 顶 〈160毫米，做成实心结构，材料用45号钢，正火处理。
大齿轮，由于 160 毫米〈d 顶2 〈500 毫米，做成腹板式结构，材料用 45 号钢，正火处 理。
轮缘内径

齿轮孔径d等于与其相配的轴径，由轴的结构设计决定，现确定d 轴 =55毫米；

轮缘外径

轮缘宽度

辐板厚度

辐板上的孔数由齿轮的结构尺寸决定。考虑到大齿轮要和卷筒卷体组装，不能按一般 的经验公式计算，只好初步确定孔数为八个，孔径 0 30 d = 毫米， 孔的圆周定位尺寸至少要 大于卷筒挡板的直径，故确定为355毫米。

4.4 卷筒的结构

通常采用圆柱形卷筒，可以做成整体铸造的、焊接的或组合的三种型式。
焊接卷筒与铸造卷筒相比，能减轻重量30%~40%，特别是单件生产时，用焊接卷筒可不 用木模，还能降低成本。此例采用组合卷筒，沿卷筒轴向联接的结构。
在大多数情况下，钢丝绳在卷筒上只绕一层。为了引导绳索，以免钢丝绳缠绕时互相 摩擦，卷筒的表面做成螺旋槽面。只有用手驱动的卷筒或因结构上的原因，而必须用多层 缠绕时才允许用光面卷筒。
卷筒的绳槽面如图所示。其几何尺寸可参照冶金工业出版社出版的《机械零件设计手 册》第二版中册表 24-19 进行设计计算。此例，d=6.2 毫米，D 卷 =200 毫米， D 0 =206.2 毫米，h=2.5毫米，p=8毫米，R=4毫米，r=0.5毫米。由于此吊车要求不高，为简化工艺 也可做成光面卷筒。
工作时，钢丝绳在卷筒表面的偏斜角不能太大，否则缠绕的钢丝绳将发生疏密不均或 乱扣的现象。为此，当钢丝绳绕到卷筒两侧时，对于光面卷筒偏斜角不得大于1度30分，即

也就是卷筒前面安装的第一个转向滑轮中心线到卷筒中心线的距离A要大于卷筒长度 L的5倍。

式中 L 0 ————卷筒上有螺旋槽部分的有效长度，毫米；

H 最大 ————最大提升高度，H 最大 =2500毫米；
P————卷筒绳槽节距，P=8毫米；
L 1 ————卷筒端部无绳槽部分的长度，可有结构需要决定L 1 =59毫米；
L 2 ————附加长度， 包括固定钢丝绳所需要的长度和为减少钢丝绳末端 在卷筒上固定处（接头）的作用力的必要长度。L 2 =81毫米。 将具体数据代入上式。得到：

卷筒的壁厚按下列公式确定：

此例确定为铸造卷筒，

钢丝绳末端在卷筒上的固定要求牢固可靠，便于装拆，检查。其中最常用的方法是用 压板和螺栓进行固接。
考虑到卷筒一端和大齿轮作轴向联接，另一端和端盖作轴向联接，故把卷筒设计成所 示结构形式，其材料为ZG35。

4.5 滑轮的结构

此例做成实体轮。
D 滑 ————滑轮的名义直径，D 滑 =120毫米；
D0————滑轮的计算直径是指从钢丝绳横截面中心量得的直径，

a ————滑轮的绳槽角，一般为 a = 30~50°

4.6 升臂杆和支撑杆的结构

4.6.1 升臂杆和支撑杆的尺寸

如图4.1所示，由于起升最大高度 2500 H = 最大 毫米，再考虑活动滑轮装置对起升高度 的影响，估计升臂杆顶端离地面的高度约为3230毫米，若升臂杆的倾斜角为60 ° ，则在直 角三角形ACM中，

这个长度，经校核，也使A超过卷筒长度的五倍以上。 支撑杆的顶端B点约位于AC的2/3处，现取AB=2250毫米，图中20 ° 为BA、BD的投影 角度，即BA与BN夹角。在DABN中，可利用正弦定理求出:

图4.1求升臂杆、支撑杆的长度
在直角三角形中

4.6.2 根据强度条件、决定升臂杆的材料和断面尺寸

根据力学常识，由图 4.2 可以分析出升臂杆的受力情况。这里为分析问题的方便，我 们将升臂杆放平画出，A 点和 B 点画成固定支座，如图所示。此处的升臂杆相当于二支座 悬臂梁，为平面任意力系。作用在上面的外力，已知的有G、P 最大 ，若取XOY直角坐标系， 就可以利用平衡条件。求出杆件A点和 B点的支反力。 为了求 b F ，可设各力对A点的力矩之和为零，见图4.3 即：

图 4.2 升臂杆的受力分析

式中L1,L2,L3,为A点到G、P 最大 、F各力作用线的距离，也就是力臂之长。

现按XOY直角坐标系，将各力分解为 X和 Y坐标的分力，得到：

根据X方向分力的和为零的平衡条件，可得：

根据Y方向分力的和为零的平衡条件，可得：

负号说明 Fay 与图上假设的方向相反。
从图4.3可以看出，升臂杆AC在外力作用下，将同时承受拉压、剪切和弯矩，但是以 弯矩为主。其最大弯矩及相应的截面位置，根据材料力学相关知识可知，最大弯矩在B之 座处：

若升臂杆选用热扎方钢，其材料为A3，参考冶金工业出版社出版的《机械设计自学入 门》表2-5，查得许用弯曲应力 2 []1500/ s = 公斤 厘米 ，考虑到提升重物开始和停止的瞬间 有冲击载荷，应适当降低许用弯曲应力，现取 2 []1000/ s = 公斤 厘米 ，根据强度条件

式中 
W 弯 ————抗弯断面系数，立方厘米 ，与断面形状和中性轴的位置有关。对于热方 钢，若边长为a,
则 

所以

按冶金工业出版社出版的《机械零件设计手册》第二版上册表 2-22，选取边长a=65 毫米，长度为3550毫米的热扎方钢。

4.6.3 根据强度条件，决定支撑杆的材料和断面尺寸 

由于支撑杆受到一个与 b F 大小相等，方向相反的作用力 / b F 作用，利用平行四边形法 则，将 / b F 分解为相等的 /d F 和 / e F 两个力，即两个支撑杆受到两个相等的压力。已知二支撑 杆的夹角为30 ° ，根据余弦定理得到：

因

则