开题报告固定卷扬式闸门启闭机的设计
学生：
指导老师：
教学单位：三峡电力职业学院
三峡电力职业学院
毕业设计（论文）课题任务书
（ 2010---- 2011学年）
课题名称
水电站用检修门启闭门式起重机
学生姓名陈佳落专业工程机械运用
班号2008305201
与维护
指导教师江俊龙指导人数26
目录概述：
第一部分：设计目的、内容和要求
一、设计目的
二、设计内容
三、设计要求
第二部分：设计的方法和步骤
一、熟悉题目、收集有关资料；
二、分析并确定各机构部件结构型式和尺寸；
三、进行主要构件的强度或刚度计算；
四、绘制零件工作图
五、编制设计计算说明书
第三部分：固定卷扬式启闭机设计计算
一、设计参数；
二、总体方安案设计
三、零部件机构的设计
1、钢丝绳选择
2、卷筒尺寸与转速
3、起升静功率与初选电动机
4、确定减速装置传动比
5、静力矩的计算
6、选择减速器
7、计算开式齿轮
8、选择联轴器
9、计算制动力矩及制动器选择卷筒轴的设计
概述
启闭机是一种专门用于启闭水工建筑物、发电厂与排灌站的检修门和拦污栅用的起重机械与通用起重机一样，是一种循环间隔吊运机械。固定卷扬式启闭机用于一机一门单独操作或集中操作，是广泛用于平面闸门的水电工程中的主要型式。目前，共有单吊点和双吊点两种类型。其吊点数是由闸门结构尺寸确定的。当闸门宽、高比大于1时宜采用双吊点；目前已开始系列化。在我国已投入使用的有QPK系列和OPQ系列，其最大容量已达2×400KN，最大扬程为80M－120M。固定卷扬式启闭机的设计计算是在给定了设计参数，并将机构布置方案基本确定之后进行的。通过计算，选用机构中所需要的标准零部件（如：电动机、制动器、减速器、联轴器与钢丝绳等）对非标准零部件，须进行结构设计及尺寸计算，并进行主要零构件的强度或刚度验算。
第一部分设计目的、内容和要求
一、设计目的：
结合水电工程实际，选择启闭机为工程机械专业毕业设计的课题，其目的是通过整部机器的设计使学生拟定总体方案，零件部件和构件的结构设计与计算，加工和装配工艺等方面都得到综合训练。并对已学过的基础理论和专业知识进行一次综合运用。以培养具有从事一般技术的能力。使学生树立理论联系实际和实事求是的工作作风。
二、固定卷扬式启闭机设计内容:
固定卷扬式启闭机设计内容主要包括：
总体方案设计，基本参数的选择、工作机构的设计（选择）计算，另部件的结构设计（选择）计算，部分构件强度或刚度计算。
三、具体要求：
1、对图纸的具体要求：
（1）总装配图和另件工作图图面清晰、整洁、线条深浅和标注等均符合国家标准。
（2）总装配图要正确反映各部件装配情况和主要结构；
（3）另件工作图要完整表达其另件形状、大小和要求。
2、对设计计算说明书具体要求：
（1）说明书的内容应包括以下几部分：
1）、设计目的和启闭机用途性能及特征；
2）、总体方案的确定包括：启闭机型式及结构，工作机构的传动方案的分析与比较，各机构部件结构形式及联系尺寸等；
3）、标准另部件的选择；
4）、非标准另部件结构设计与计算；
5）对所设计的机型分析评价。
（2）说明书书写干净、整齐、字迹要工整、不允许了草和涂改；
（3）在设计中所用的参考资料和书籍、说明书中要注明书名、编著和出版单位及日期。
（4）编写设计计算说明书要按统一要求和规格，不准随心所欲。
3、设计态度要求端正。整个设计过程要求独立思考。通过毕业设计锻炼和培养独立工作能力和勇于创的精神。防止懒惰，严禁照搬和抄袭他人的现象发生。
4、对毕业设计工作量的一般要求为：
（1）设计装配图一号一张；
（2）零件图：2张（图面大小按零件结构确定）；
（3）设计计算说明书一份，其中包括若干机构布置简图和计算简图。
5、时间分配：（共七份）
（1）设计计算（参数选择、标准件选择、非标准件设计）
1．5周
（2）画图
4周
（3）资料整理（设计计算说明书、答辨准备）
1周
（4）答辩
2天
第二部分：设计方法和步骤
一、熟悉设计题目，收集资料，明确设计任务；
首先明确题目的内容及要求，认真分析和研究 指导书 ，然后收集有关技术资料（包括书籍、手册、图纸等）。最后针对设计题目对有关资料进行消化、理解、力求在设计中有所创新。
二、分析并确定各机构部件的结构形式和尺寸；其内容包括以下几部分
1、分析和拟定工作机构、传动方案；
2、初步选择机构部件结构形式尺寸和主要参数（包括：电机、减速器、联轴器、制动器、钢丝绳等）。
3、金属结构和非标准零件构件的设计计算；（包括：开式齿轮和卷筒组等）通过计算确定启闭机外形尺寸、工作尺寸和工作装置尺寸，确定零部件、尺寸与结构。
三、绘制启闭机装配蓝图：
总装配草图其大小比例尽量取1：1，使绘制总图有良好的直观性，总中图视图、剖面应尽量少，以清晰为准。
四、主要构件的强度或刚度计算。
（包括：开式齿轮、卷筒轴及卷筒压板，联接剪力销等）。
五、根据上述设计计算修改草图，审查后按国标加深总图。
六、绘制零件工作图：
主要零件有：卷筒及开式齿轮。绘制零件工作图一定注意与装配图中相关尺寸和公差配合一致。
七、编写设计计算说明书：
说明书 应边设计边编写，并及时分段整理；待设计完工后，再稍加整理和修改即可成文
参考文献
（1）<<起重机设计手册>> 机械工业出版社
1980年3月
（2）<<机械工程手册>> 机械出版社
（3）<<起重机设计规范>> 国家标准局
（4）<<起重机设计计算>> 北京科技出版社
1982年
（5）<<超重运输机械>> 李铮主编
（6）<<机械零件设计手册>> 国家出版社
1986年
（7）<<机原与机零>>下册
（8）<<工程力学>>下册
（9）<<金属工艺学>>
设计项目计算及说明主要结果
（5）卷筒转速n
（6）卷筒强度与稳定性计算由公式N=
60
D
aV
π
（r/min）
式中：Do——卷筒名义直径（m）；
V——起升速度（m/s)；
a——倍率。
N=73
.5
60
5.0
14
.3
25
.2
4
60
=
?
?
?
?
（r/min）
由公式得：
t
S
y?
=
δ
λmax
max
=
5.
16
18
19825
?
=66.752
/mm
N
对于HT200许用应力yλ=400Mpa其许用应力：
[yλ]=94
25
.4
=
y
λ
MPa＞
m ax
y
λ故强度足够
由于卷筒的长度L<3D所以只需要进行压应力校
核。
N=5.73（r/min）
m ax
y
λ=66.75
2
/mm
N
8、选择联轴器
9、计算制动力矩及
制动器选择卷筒轴
的设计
（M Z）和制动器选择1）制动安全系数
2）动力矩（M Z）
和制动器选择
10、卷筒轴的设计计
算
（1）确定轴径d
1）求轴支座反力
Ra、Rb 根据电动机外伸端轴径d=65mm L=105mm以及
制动轮直径D=200mm选择6号带制动轮联轴器
[M]=5600N·m
[n]=2000r/min然后按下式验算其可靠性：
K=
M
M]
[
max≥2
式中：[Mmax]——联轴器许用最大转矩（N·m）；
M——作用在联轴器上的工作转矩（N·m）
K=
2331
5600
=2.4＞2
由公式得：K Z =1.5～1.75
K Z =1.75
M Z=
总
总
η
ai
D
Q
Q
K
Z2
)
'
(
?
+=
9.0
221
3
2
516
.
150675
?
?
?
?=92
（N·m）
式中：K Z——制动安全系数
选择制动器型号JWZ-200其中制动器额定制动力
矩
M Z =160 N·m制动轮直径D=200mm
采用定轴滑动轴承带开式打齿轮卷筒组轴轴径
d=90mm
齿轮啮合圆周力P0=N
m
Z
Mt
6.
32568
8
102
1000
13288
2
2
=
?
?
?
=
?
卷筒自动g1=8200N 大齿轮自重g2=1800N
钢丝绳拉力S=25495N
6号带制动轮联轴
器
K Z =1.75
JWZ-200制动器
D=200mm
d=90mm
设计项目计算及说明主要结果
3)验算合成应
力，危险断面
弯曲应力
4）验算卷筒（滑动轴套比压）由公式得Ra =
L
b
p
g
l
g
S)0
2
(
)1
2(-
+
+
1409
100
)
32568
1800
(
1209
)
8200
25495
2(?
-
+
?
+
?
==48605N
Rb=2S- Ra=2×25795-48605=2385N
由公式得=
?
?
=
?
?
=
2
390
1.0
100
6.
32568
1.0
d
b
P
w
σ52.95MPa
剪应力0.2
90
14
.3
48605
2
=
?
=
=
F
Ra
τMpa
验算其强度
2
23τ
σ
σ+
=
w
=2
22
3
95
.
52?
+=53.06Mpa
轴选用：45号钢调质MPa
S
355
=
σ[σ]=
5.2
S
σ=142Mpa
轴套采用：ZQSn6-3青铜[p]=8 Mpa
齿轮上轴套：内径Φ100mm 长145mm
卷筒轴套：内径Φ115 mm长130 mm
轴套压力：R=（2S+g1）/2=(2×
25495+8200)/2=29595N
比压力：P1max=
1
1l
d
R
?
=
145
100
29595
?
=2.04<[p]
Ra=48605N
Rb=2385N
=
w
σ52.95Mp
a
=
τ 2.0Mpa
σ=53.06Mpa
45号钢调质