起重机课程设计
第2章 小车副起升机构计算
确定传动方案选择滑轮组和吊钩组
按照构造宜紧凑的原则，决定采用下图的传动方案。如图图2-1所示，采用了单联
滑轮组.按Q=5t ，取滑轮组倍率h i =2，因而承载绳分支数为 Z=4。0G 吊具自重载荷，其
自重为：G=%?q P =?=4kN
图2-1 副起升机构简图
选择钢丝绳
若滑轮组采用滚动轴承， 当h i =2，查表得滑轮组效率h h =，钢丝绳所受最大拉力：
kN x i Q G S h 88.1297
.04198.049h h 0max =??+=??+= 按下式计算钢丝绳直径d ：
d=c ?max S =?88.12=10.895mm
c: 选择系数，单位mm/N ，选用钢丝绳b σ=1850N/mm 2，根据M5及b σ查表得c
值为。
选不松散瓦林吞型钢丝绳直径d=10mm ，
其标记为6W(19)-10-185-I-光-右顺(GB1102-74)。
确定卷筒尺寸并验算强度
卷筒直径：
卷筒和滑轮的最小卷绕直径
0D ：
m in 0D ≥h ?d 式中h 表示与机构工作级别和钢丝绳结构的有关系数；
查表得：卷筒1h =18；滑轮2h =20
卷筒最小卷绕直径
m in 0D =1h ?d=18?20=360
滑轮最小卷绕直径m in 0D =2h ?d=20?20=400 考虑起升机构布置及卷筒总长度不宜太长，滑轮直径和卷筒直径一致取D=400㎜。
卷筒长度：L=1500mm
卷筒壁厚δ=+(6~10)=[?+(6~10)]mm=14~18mm ，取δ=18mm ，应进行卷筒壁的压力计
算。 卷筒转速0D mv n n t π==41
.014.35.194??r/min=60r/min 。 计算起升静功率
η100060)(0?+=n j v G Q P =894
.010*******.19)98.049(3
????+= 式中η起升时总机械效率2
99.094.097.0??==t l ch z ηηηηη=
z η为滑轮组效率取；ch η为传动机构机械效率取；t η为卷筒轴承效率取；l η连轴器效率取。 初选电动机
JC P ≥G j P =?式中：在JC 值时的功率，单位为KW ；
G ：均系稳态负载平数,根据电动机型号和JC 值查表得G=。
选用电动机型号为YZR180L-6，JC P =17KW ，JC n =955r/min ，最大转矩允许过载倍数
λm=；飞轮转矩GD 2=。 电动机转速)]9551000(1717.18[1000)(00-?-=--
=JC JC j d n n P P n n =min 式中
d n :在起升载荷Q P =作用下电动机转速；
0n :电动机同步转速； JC P ,JC
n :是电动机在JC 值时额定功率和额定转速。 选用减速器
2.6.1 初选减速器 减速器总传动比：609.951==
i d n n i =取实际速比i =16。 起升机构减速器按静功率j P 选取，根据j P =，d n =min ，i =16，工作级别为M5，选
定减速器为ZQH50，减速器许用功率[nj P ]=31KW 。低速轴最大扭矩为M=。
减速器在min 时许用功率[nj P ']为[nj P ']=10009.95131?=>17kW 实际起升速度n v '=16
865.155.19?=min ； 实际起升静功率j P =16865.1517.18?=。 用Ⅱ类载荷校核减速器输出轴的径向载荷，最大力矩。
2.6.2 验算输出轴端最大容许径向载荷
用Ⅱ类载荷校核减速器输出轴的径向载荷，最大力矩。
查卷筒的产品目录可知卷筒的自重
2.6.3 验算输出轴的最大容许扭矩
输出轴容许最大扭矩，按大于电动机的最大力矩进行校验
式中 --------电动机实际最大力矩
---------------电动机最大力矩倍数
------------------传动比
---------------减速器传动效率，取
电动机过载验算和发热验算
过载验算按下式计算：
n P ≥n m G Q m H νη
λ?+?10000=60894.0100034.1910)98.049(5.211.23????+??= n P =17KW>，此题n P 恰好与jc P =25P 的功率相等。
式中n P :基准接电持续率时，电动机额定功率，单位为kW ；
H:系数，绕线式异步电动机，取H=；
λm:基准接电持续率时，电动机转矩允许过载倍数，查表得λm 取； m:电动机个数；
η:总机械效率η=。
发热验算按下式计算:
P ≥P з
式中 P:电动机在不同接电持续率JC 值和不同CZ 值时允许输出功率，单位为kW ，按CZ=150，JC 值=25%，查表得P=；
ηνm G Q G P n 1000)(0?+?=?=894
.01100034.1910)98.049(8.03????+?= P=>?P =
经计算过载验算和发热验算通过。
选择制动器
按下式计算，选制动器：
制M ≥制K 制静'M
式中制M :制动力矩,单位为；
制K :制动安全系数，查表1-5M5得zh K =；
制静'M :下降时作用在电动机轴上的静力矩，单位为。
j M '=1642894.041.010)98.049(2)(3'00?????+=+ηmi D G Q = η'：下降时总机械效率，通常取η'≈η≈
zh M =zh M j M '=?=根据选用=选用YWZ315/30制动器，其额定制动力矩； 安装时将制动力矩调整到所需的制动力矩=。
选择联轴器
根据电动机和减速器以及浮动轴的轴伸尺寸及形状选连轴器，使连轴器的许用应力矩[M]>计算的所需力矩M,则满足要求。
电动机的轴伸：d=55mm(锥形)，长度E=82±；
减速器轴伸：d=50mm(柱形)，长度E=85mm ；
浮动轴的轴头：d=45mm ， 长度E=84mm 。
选取梅花弹性连轴器：型号为MLL6-I-200，[M]=；GD 2=?=；型号为MLL6，[M]=；
GD 2=?=。 电动机额定力矩9551795509550?==jc jc n n P M =
计算所需力矩M=n ?8φ?n M =??式中 n ：安全系数取n=；
8φ：刚性动载系数，取
8φ＝；
[M]=630>M=
所选连轴器合格。 验算起动时间
起动时间：
32
223220022951.9(490.98)100.41[1.15(1.526.87.4)375(289179.07)1640.894
()10[()]375()=1.0s
q d q j t n Q G D c GD M M i m η
+??=??+++?-??+??=+- =
式中：()22221()()()d l z GD GD GD GD =++ =++=静阻力矩： ηmi D G Q M j 2)(00+==894
.0416241.010)98.049(3?????+=电动机启动力矩： q M =?n M =?= 平均起动加速度：
60'
?=q n q t a ν=600.134.19?=0.32m/s 2 q a =0.32 m/s 2<[a ]=0.4 m/s 2
经计算电动机启动时间合适。
验算制动时间
制动时间：
])([)(375222
002'ηm i D G Q GD C M M n t h j zh d zh ++??-= =]894
.041641.010)98.049()4.78.265.1(15.1[)143290(3759.951222
3????++++??-? =
'd n ：电机满载下降转速，单位为r/min ； 'd n =d n n -02=?=min
zh M =
j M '=
平均制动减速器速度
19.34=0.37m/s?<[a ]=0.4m/s?600.8560n zh zh V a t ==?
所以制动时间也合适。
高速轴计算
2.12.1疲劳计算
轴受脉动扭转载荷，其等效扭矩：
m
kgf M M e .8.339.16211=?==? m N n N M e e .172.166977
1795509550%)25(1%)
25(=?== 由上节选择联轴器中,已确定浮动轴端直径d=45㎜.
因此扭转应力为:
cm kgf W M n .4.1855
.42.08.3331=?==τ
许用扭转应力: 1112][n k oh ?+=
-ηττ 轴材料用45钢, 2/6000cm kgf b =σ，2
/3550cm kgf s =σ；
弯矩：2
1/132022.0cm kgf b ==-στ
扭矩：2/21306.0cm kgf s s ==στ 轴受脉动循环的许用扭转应力：
1112n ?+-=
ηκττακ m x k k K ?=-----考虑零件几何形状和零件表面状况的应力集中系数;
-----与零件几何形状有关,对于零件表面有急剧过度和开键槽及紧配合区段, =~；
-----与零件表面加工光洁度有关,对于;2.1~15.1,5=?m k 对于3, 1.25~1.35;m k ?=
此处取K=?=
-----考虑材料对应力循环不对称的敏感系数,对碳钢,低合金刚，取η=. 安全系数,查表得= 因此2/1.6116
.1)2.05.2(13202][cm kgf t ok =?+?=，故 通过。 1.12.2 强度验算
轴所受最大转矩：:
m kgf M M j c .14.35807.179222=×==
式中: 2c ?-----动力系数,由表查得 2c ?
=2；
j M 按照额定起重量计算轴受静力矩, m kgf M j .07.179= 最大扭转应力: 232max /5.1965.42.014.358cm kgf W M =?==τ 许用扭转应力: 222/25.13316.12130][cm kgf n s ===ττ 式中: 2n -----安全系数，由表查得2n =。 max []II t t <故合适.
浮动轴的构造如图（4）所示：
中间轴径1d 1(5~10)45(5~10)50~55,55d mm d mm =+=+==取,
图2-2 副起升高速传动轴构造图