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1、提升机是工业生产中一种常见的机械，具有悠久的开展历史，本次设计的提升机为用途专一的，专为在生产线上提升RM6机芯而设计，属于起重机范畴，提升重量和高度都有限，体积较大。提升机用于在生产过程中提升RM6机芯，RM6机芯重达600kg,需要提升的高度为300mm,本机主要用电机通过螺旋传动来提升机芯，工人可以通过手来沿导轨平行移动机芯，也可以通过手柄来旋转机芯，通过这些可以控机芯的位置。本机还有断电自锁功能，但本机体积大，只适于在生产线等固定地点工作。设计用SolidWOrkS建模，生产图纸用Cad编辑。关键词：提升机；起重机；SOlidWorks；CadAbstractHoistisacommo
2、nindustrialproductionofmachinery,Withalongistory,Thedesignofthemachineforpurposesofascensionspent,DesignedforintheproductionlineascensionRM6machinecoreanddesign,decensionweightandheightarelimited,Largesize.ThemachineusedtoascendintheprocessofproductionRM6ascensionmovement,Weighing600kgRM6movement,Th
3、eneedtoincreasetheheightis300mm,Thismachineismainlyusedtoascendthroughscrewtransmissionmotoracrylic,WorkerscanbyhandalongtheguideparallelmobilemovementAlsothroughthehandletorotatethemachine,throughthesecancontrolthepositionofthemovement,Italsohasthepowerfunctionlock,Butthemachineisbig,onlycomfortabl
4、einline,thefixedplacework.Designwithsolidworksmodeling,productiondrawingswithcadeditor.Keywords:1概述1.1 我国提升机开展概况国内提升机的开展经过了从开始的模仿设计，到现在的自主设计、自主制造，已经开展到皮带式、环链式、钢丝绳芯、板链型等一系列，多种类型、几十个型号的产品。近几年来，机械市场需求旺盛，2011年机械工业全累计完成工业总产值16.89亿元，同比增长25%。其中120种主要机械产品中，有102种产品产量完成增长，其中提升机机械行业增长速度最快。我国曾经进入机械消费、消费、出口大国的行列
5、，但大而不强。机械设备及关键零部件的研发和市场开辟步伐。进一步进步产质量量和强化效劳认识，进步全产业的综合竞争力。产品的创新才能是决议企业在全球化竞争中位置的首要要素，在进一步进步精度、效率、自动化、智能化、网络化的根底上，逐渐向加工单元和高端配备制造系统过渡。国外提升机机械局部和电气局部都得到了飞速的开展，而且两者相互促进，相互提高。起初的提升机是电动机通过减速器传动卷筒的系统，后来出现了直流慢速电动机和直流电动机悬臂安装直接传动的提升机。上世纪八十年代初，计算机又被用于提升机的监视和管理。1.2 起重机的分类(1)梁式起重机：梁式起重机主要包括单梁桥式起重机和双梁桥式起重机单梁桥式起重机桥
6、架的主梁多采用工字型钢或钢型与钢板的组合截面。起重小车常为手拉葫芦、电动葫芦或用葫芦作为起升机构部件装配而成。(2)桥式起重机：桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。(3)门式起重机一般根据门架结构形式、主梁形式、吊具形式来进行分类。按门框结构形式分(a)全门式起重机：主梁无悬伸，小车在主跨度内进行。(b)半门式起重机：支腿有上下差，可根据使用场地的土建要求而定。(c)双悬臂门式起重机：最常见的一种结构形
7、式，其结构的受力和场地面积的有效利用都是合理的。(d)单悬臂门式起重机：这种结构形式往往是因场地的限制而被选用。按主梁结构形式分1.3 起重机的开展趋势上个世纪70年代以来，随着生产和科学技术的开展，起重机械无论是产量上还是在品种及质量上都得到了极其迅速的开展。随着国民经济的快速开展，特别是国家加大根底工程建设规划的实施，建设工程规模日益扩大，起重机安装工程量越来越大，需要吊装和搬运的结构件和机器设备的重量也越来越大。特别是大型电站、石油、化工、路桥、冶炼、航天以及工用民用高层建筑的安装作业的迫切需要，极大地促进了起重机，特别是大型起重机的开展。物料搬运成了人类生产活动的重要组成局部，距今已有
8、五千多年的开展历史。随着生产规模的扩大，自动化程度的提高，作为物料搬运重要设备的起重机在现代化生产过程中应用越来越广，作用愈来愈大，对起重机的要求也越来越高。起重机正经历着一场巨大的变革。由于工业生产规模的不断扩大，生产效率日益提高，以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加，促使大型或高速起重机的需求量不断增长。起重量越来越大，工作速度越来越高，并对能耗和可靠性提出更高的要求。起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。起重机不但要容易操作，容易维护，而且平安性要好，可靠性要高，要求具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性。工业生产方式和用户需求的多样性，使专用起重机的市场不断扩大
9、，品种也不断更新,以特有的功能满足特殊的需要，发挥出最正确的效用。例如冶金、核电、造纸、垃圾处理的专用起重机，防爆、防腐、绝缘起重机和铁路、船舶、集装箱专用起重机的功能不断增加，性能不断提高，适应性比以往更强。德国德马格公司研制出一种飞机维修保养的专用起重机，在国际市场翻开了销路。用模块化设计代替传统的整机设计方法，将起重机上功能根本相同的构件、部件和零件制成有多种用途，有相同联接要素和可互换的标准模块，通过不同模块的相互组合，形成不同类型和规格的起重机。对起重机进行改良，只需针对某几个模块。设计新型起重机,只需选用不同模块重新进行组合。可使单件小批量生产的起重机改换成具有相当批量的模块生产，
10、实现高效率的专业化生产，企业的生产组织也可由产品管理变为模块管理。到达改善整机性能，降低制造本钱，提高通用化程度，用较少规格数的零部件组成多品种、多规格的系列产品，充分满足用户需求。有相当批量的起重机是在通用的场合使用，工作并不很繁重。这类起重机批量大、用途广，考虑综合效益，要求起重机尽量降低外形高度，简化结构，减小自重和轮压，也可使整个建筑物高度下降，建筑结构轻型化，降低造价。因此电动葫芦桥式起重机和梁式起重时机有更快的开展，并将大局部取代中小吨位的一般用途桥式起重机。德国德马格公司经过几十年的开发和创新，己形成了一个轻型组合式的标准起重机系列。起重量为1-63吨,工作级别为A1-A7,整个
11、系列由工字形和箱型单梁、悬挂箱形单梁、角形小车箱形单梁和箱形双梁等多个品种组成。主梁与端梁相接以及起重小车的布置有多种型式，可适合不同建筑物及不同起吊高度的要求。根据用户需要每种规格起重机都有三种单速及三种双速供任意选择，还可以选用变频调速。操纵方式有地面手电门自行移动、手电门随小车移动、手电门固定、无线遥控、司机室固定、司机室随小车移动、司机室自行移动等七种选择。大车及小车的供电有电缆小车导电、DVS系统两种方式。如此多的选择项，通过不同的组合，可搭配成百上千种起重机，充分满足用户不同的需求。这种起重机的另一最大优点是轻型化，自重轻、轮压轻、外形尺寸高度小，可大大降低厂房建筑物的建造本钱，同
12、时也可减小起重机的运行功率和运行本钱。起重机的更新和开展，在很大程度上取决于电气传动与控制的改良。将机械技术和电子技术相结合，将先进的计算机技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统，实现起重机的自动化和智能化。大型高效起重机的新一代电气控制装置已开展为全电子数字化控制系统。主要由全数字化控制驱动装置、可编程序控制器、故障诊断及数据管理系统、数字化操纵给定检测等设备组成。变压变频调速、射频数据通讯、故障自诊监控、吊具防摇的模糊控制、激光查找起吊物重心、近场感应防碰撞技术、现场总线、载波通讯及控制、无接触供电及三维条形码技术等将广泛得到应用。使起重
13、机具有更高的柔性，以适合多批次少批量的柔性生产模式，提高单机综合自动化水平。重点开发以微处理机为核心的高性能电气传动装置，使起重机具有优良的调速和静动特性，可进行操作的自动控制、自动显示与记录，起重机运行的自动保护与自动检测，特殊场合的远距离遥控等，以适应自动化生产的需要。在起重机单机自动化的根底上，通过计算机把各种起重运输机械组成一个物料搬运集成系统，通过中央控制室的控制，与生产设备有机结合，与生产系统协调配合。这类起重机自动化程度高，具有信息处理功能，可将传感器检测出来的各种信息实施存储、运算、逻辑判断、变换等处理加工，进而向执行机构发出控制指令。这类起重机还具有较好的信息输入、输出接口，
14、实现信息全部、准确、可靠地在整个物料搬运集成系统中的传输。起重机通过系统集成，能形成不同机种的最正确匹配和组合，取长补短，发挥最正确效用。目前重点开展的有工厂生产搬运自动化系统，柔性加工制造系统，商业货物配送集散系统,集装箱装卸搬运系统，交通运输和邮电部门行包货物的自动分拣与搬运系统等。结构方面采用薄壁型材和异形钢、减少结构的拼接焊缝，提高抗疲劳性能。采用各种高强度低合金钢新材料，提高承载能力，改善受力条件，减轻自重和增加外形美观。桥式起重机的桥架结构型式大多采用箱形四梁结构，主梁与端梁采用高强度螺栓联接，便于运输与安装。在机构方面进一步开发新型传动零部件，简化机构。三合一运行机构是当今世界轻
15、、中级起重机运行机构的主流，将电动机、减速器和制动器合为一体，具有结构紧凑、轻巧美观、拆装方便、调整简单、运行平稳、配套范围大等优点，国外已广泛应用到各种起重机运行机构上。为使中小吨位的起重小车结构尽量简化，同时降低起重机的尺寸高度,减小轮压，国外已大量采用电动葫芦作为起升机构。为了减轻自重，提高承载能力，改善加工制造条件，增加产品成品率，零部件尽量采用以焊代铸，如减速器壳体、卷简、滑轮等都用焊接结构。减速器齿轮都采用硬齿面，以减轻自重、减小体积、提高承载能力、增加使用寿命。液压推杆盘式制动器的应用范围也越来越大。此外，各机构采用的电动机都向高转速开展，从而减小电机基座号，减轻重量与减小外形尺
16、寸，并可配用制动力矩小的制动器。在电控方面开发性能好、本钱低、可靠性高的调速系统和电控系统，开展半自动和全自动操纵。采用机电仪液一体化技术，提高使用性能和可靠性，增加起重机的功能。今后会更加注重起重机的平安性，研制新型平安保护装置。重视司机的工作条件，应用人体工程学设计司机室，降低司机的劳动强度。德国近年为解决起重机吊钩的防摆控制，开发了模糊逻辑电路的控制技术，用神经信息和模糊技术来寻找开始加速的最正确时刻，将有经验司机防摆实际操作的数据输入系统，实现最优控制。模糊控制方式能确定实施自开工作的控制指令，将人们主观上的模糊量通过模糊集合进行数字化定量，再利用计算机。1.4 设计的背景1.5 提升
17、机主要功能与结构简介提升机是通过改变势能进行运输的大型机械设备，如矿井提升机、过坝提升机等。广义地说，电梯、天车、卷扬、稳车、吊车、启闭机等均可称为提升机。提升机一般指功率较大、提升能力较强的大型机械设备。RM6机芯提升机主要用于在生产中提升RM6机芯，其主要是通过双套筒结构，用丝杠将电动机的力传递给内套筒，内套筒与机械手相连，机械手抓住机芯，通过这样可以将机芯提升，双套筒的外套筒能够沿横梁的导轨移动，工人通过手来移动它，也可以通过手柄来旋转工件。本提升机包括起重局部、支撑局部、移动局部和旋转局部。起重局部包括丝杠、双套筒，移动局部包括导轨、轮子。旋转局部包括轴系、圆盘、手柄，支撑局部包括支架
18、、横梁。1.6 起重机总体设计方案本次设计的主要参数如下：本次设计的提升机为起重机的一种，用于在RM6机芯生产线中提升机芯，主要的运动过程是，机芯在一条生产线上，在经过提升机工序时，提升机将其提起并通过工人利用转为把手将其旋转90度，放在与第一条生产线并列的另一条生产线上，从而使得机芯能够进行下一道工序，再生产中需要将60Okg的机芯提升到30Omm的流水线上，通过这些得出要求，提升机提升局部需要沿着生产线移动，提升机需要旋转。通过这些设计的总体方案如下：支撑设计通过了一对门型立柱，在立柱上固定两根横梁，门型立柱上加两根小横梁加以固定，立柱低端用螺栓固定地角固定板，可以固定在地面上。X方向滑动
19、设计在横梁上焊接两条滑动导轨，通过X轴滑台上的滚轮可以在滑轨上滑动，滑动导轨两端有挡片，以免X轴滑台滑出，挡片上固定缓冲垫，减小滑台与挡片接触时的冲击力，滑台通过工人利用手柄滑动。Y方向提升设计采用螺旋式提升，以X轴滑台为母体，在X轴滑台里面设计Z轴滑台，Z轴滑台通过丝杠与母体X轴滑台链接，丝杠一端与Z轴滑台螺纹连接，一端固定在X轴滑台上，电机与丝杠通过联轴器链接，在电机的带动下能够将Z轴滑台提升与下降，Z轴滑台上有机械手，从而能够提升机芯。旋转设计机械手安装在滚轮支架上，转位把手能够旋转滚轮支架，两个限位转盘，带轴的限位转盘上固定滚轮支架，带孔的限位转盘与Z轴滑台固定，通过两个限位转盘可以限
20、制滚轮支架的旋转角度，通过转位手把来旋转带有机械手的滚轮支架，从而使得机械手能够随滚轮支架转动而将机芯放在旁边的生产线上。2提升机主要零部件的设计与校核2.1 电机的选择电机的选择一般包括选择电动机的类型、电动机的功率及额定转矩等。其具体思路如下：首先，选择电动机的类型，然后比拟电动机的机械特性与负载特性，看它们是否吻合,并在此根底上检查是否满足调速范围与精度，顺便考虑一下经济性的问题，如果以上各个方面均满足，接下来，我们便可以开始计算电动机功率，进行起动转矩过载倍数及加速转矩校验、发热校验等。如过发热校验不通过，可以减小功率数或改用FSN小的电机。或者,在满足加速度要求下，看能否通过减小加速
21、转矩来满足上述要求。最后，再作出具体决定。由于一般生产单位均用三相电源，顾非在特殊情况下都采用三相交流电动机，其中三相异步电动机应用最多，但是在经常启动、制动、正反转的场合时，要求电动机有较小的转动惯量和较大的过载能力，因此应选用冶金及起重用三相异步电动机，常用YZ型（鼠笼式）或YZR型（绕线式），此选YZR绕线式丝杠效率计算式中：为轴承效率;。为螺旋升角，度；p为当量摩擦角，度；=3.598p,=arctan=5.91acos27=0.990.95而滚动轴承效率能到0.99=0.99X,功率计算PnP工件被提升的功率为Pii=Fv=U0式中；Pq一一工件被提升的功率，W;F轴向力，N；n为电
22、机转速，r/min;P为螺距，mm；P4X0电机功率输出P=-I=1.29KW；联轴器效率取0.980.3716机座号16L功率(KW)6.3转速(rmin)750效率0.6根据查表选用YZ2系列起重机冶金用三线异步电动机2.1丝杠与螺母的设计计算丝杠和螺母材料螺杆材料要有足够的强度和耐磨性，一般用45钢，经调质处理，硬度220250HBS螺母材料除要有足够的强度外，还要求在与螺杆材料配合时摩擦因数小和耐磨，可用ZCuAl10Fe3ZCuAl10Fe3Mn2等。本次选用ZCuAlFeS耐磨性计算1滑动螺旋的磨损与螺纹工作面上的压力、滑动速度、出_螺纹外表粗糙度以及润滑状态等因素有关，其中最主要
23、的是螺纹工作外表上的压力，压力愈大，螺旋副间愈容(2)易形成过度磨损。因此，滑动螺旋的耐磨性计算，主要是限制螺纹工作外表上的压力P，使其小于材料的许用压力p。计算时，一般假设：螺杆上的轴向载荷F作用于螺纹工作承压外表A上。耐磨性条件校核计算式为：F7d1hud1hHp(1)式中，F-螺杆所受轴向载荷，/N；d?螺纹中径，/mm；h螺纹工作高度，/mm。h=0.5(d-D),d为螺杆大径，Di为螺母小径；u螺纹工作圈数，一般最大不宜超过10圈。Hu=-,H为螺母高度，P为螺纹螺距。p螺旋副材料的许用压力，MPao可取p=2MPao对梯形螺纹，h=0.5P,式(1)可演化为设计计算式：d22式中=
24、H/d2,一般可取。=1.22.5。根据丝杠强度计算起重时螺杆受压和受扭，按第四强度理论计算:起重力Q/KN起升高度H/mm600300取。=1.5Jp=2MPa=2+3r2=()2+3(2L)2NAWt式中A一丝杠螺纹段的危险截面面积，A=才，/mm?;WT丝杠螺纹段的抗扭截面系数，Wt=岑=A4,mm3;164d丝杠螺纹小径，mm；d=18.5mmQ起升载荷，/N；Ti丝杠所受扭矩，Tl=牛Qlana+pv),/Nmm;由4式得出;4x1.3x5x6000 V - X 300丝杠材料的许用应力，可取s=300MMPa。S为丝杠稳定性平安系数，对于传力螺旋，S=3.55.0,对于中小径T=小
25、5Q,=12.7m查表的公称尺寸d螺距P螺纹中径d2、D2螺纹小径d44840.536d?=40.5,螺母旋合高度：H=OXd2=L5X40.5=60.75mm螺纹工作圈数：符合u=60.75/8=7.59V10,取u=8P自锁性校核计算提升机必须保证可靠的自锁性，自锁的条件为：pv(3)-arctan,PV=arctand?cos/式中螺纹升角；f-螺旋副材料的摩擦因数，一般可取f=0.08-0.1；牙型半角(牙侧角)，梯形螺纹y=2=15.尸取f=0.I,n=l,=arctan=arctan(l83.1440.5)=3.598ld2fPV=arctan=arctan(0.Icosl5)=5
26、.910.cos/符合S,符合不失稳的条件。s,F60002.2键的校核平键链接强度计算假定载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键连接的强度条件为2T103kidA。导向平键连接和花键连接的强度条件为(8)27x10；P=F-式中：T传递的转矩(T=FYHFA,N.m；k健与轮毂键槽的接触高度，k=0.5h,此处h为键的高度，mm；1键的工作长度，mm,圆头平键l=Lb,平头平键I=L这里L为键的公称长度，mm；b为键的宽度，mm；d轴的直径，mm；p键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，MPa；p键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用应力，MPa：这里取?=100MPa,k=0.5h221032
27、T10工作长度l=L-b=100-10=90mm=0.37pkid0.589030P2.3碟簧的设计选择材料并确定载荷碟形弹簧，取弹性模量E=2.06X10“MPa,泊松比=0.3由于提升机在运动过程中几乎没有摆动，所以它对碟簧的平均压力大约在200-300N之间，现取其为300N。碟簧的计算碟形弹簧一般有叠合式、对合式和复合式三种组合使用方法，因为载荷力不大，所以采用对合式组合，弹簧没有叠合，使用组合碟簧必须考虑摩擦力对特性曲线的影响，考虑摩擦力影响时，碟簧载荷F按下式计算；n式中：F单个碟簧受到的载荷力，N；Fr组碟簧受到的载荷力，N；fwr一一碟簧锥间面的摩擦系数;fr承载边缘处的摩擦系
28、数；n叠合片数；Fr=300N叠合片数为1A系列碟簧取0.0050.03,现取0.02力取0.030.05,现取0.05F=300(1-0.02)(1-1)-0.05=285N碟形弹簧载荷计算公式：当弹簧压平时f=%,上式简化为:式中：F碟簧受到的载荷力，N；h0无支持面碟簧压平时变形量计算值;K K2计算系数;D1一一碟簧外径，mm；通过查表的A系列公共参数：y lA0.4 f = Hq - = 0.4r H0 =1.4/ = 0.94将条件带入的：/C1=7-K=17.8141高1374o4.3 地角固定板地角固定板，顾名思义用于将机器固定在地面上，地角固定板应该有减震的功能，将地角固定板
29、一端固定在提升机的立柱下端，另一端与地面固定，能够起到减震与固定的作用。4.3 电箱支架图-电箱支架用来固定用来控制提升机的电箱，安装在立柱的一侧。4.4 横梁图-横梁用来连接两边的立柱，并支撑提升机的提升局部，横梁有两根，上面带有滑轨，X轴滑台在其上面滑动，其主体局部用200X200X5的方钢管，滑轨为U型滑轨焊接在横梁上，横梁用螺栓固定在上横支架上。4.5 丝杠图丝杠工作时，主要是将电动机的回转运动转换为直线运动，其主要承受转矩及轴向拉力（或压力）的作用同时在螺杆螺母的旋合时螺纹间有较大的相对滑动。其失效形式主要是螺纹磨损，所以计算丝杠从耐磨性计算，由于丝杠在提升重物时是上下运动的,所以在
30、断电时需要螺纹有自锁功能，由于丝杠转动，丝杠上必须有用于定位轴承的轴肩，还需要有与电动机连接的键槽。4.5 定位把手图定位把手主要用于在提升机旋转工件时用于固定限位转盘，定位把手一面安装在限位转盘上。当转盘旋转时，提起定位把手，当定位转盘时，转盘上面有缺口，可以将定位把手放在缺口里，从而固定转盘，限制其运动。4.6 限位转盘图限位转盘用于连接工作局部与Z轴滑台，并且控制转盘的运动的最大限度。其主要由两局部：1、限位转盘的上部伸进Z轴滑台的里面，其盘部与X轴滑台连接，孔部用于安装轴承和安装转盘。2、它的盘部安有限制转盘转动凸台，为了减小两盘相撞时的冲击力，凸台上安装有减震垫，当转盘转动时转盘上的凸台与限位转盘上的凸台相撞，能够限制转盘的转动角度。4.7 端盖该端盖属于轴承端盖，本身质量很小，材料为45号钢，自身加工要求较高，但是强度不需要很高，所以它主要作用并不是支撑，而是：1：保证了轴承外圈的轴向定位。2：防尘密封，除了它本身的防尘密封以外，它常和密封件配合实用到达密封的作用。
