行走机构开式齿轮驱动的设计

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翻新时间：2015-09-10

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行走机构开式齿轮驱动的设计

【摘要】本文通过利用Excel表格就一个具有普遍性的起重机行走机构开式齿轮驱动装置的设计，结合材料力学、机械设计的相关知识，完成了从齿轮到轴承，再到轴的一套设计思路，根据从业者的相关经验交流，完成了一个标准化设计计算，提高了工作效率。

【关键词】起重机行走机构；开式齿轮装置；标准化

【Abstract】Through the use of MS Excel， a universal crane traveling mechanism with open gear driving device was designed.Using the relevant knowledge of material mechanics and mechanical design，this paper completed a set of design from gear to bearing， to the axis .According to some exchange with the experienced practitioners ，the paper demenstrates a standardized design calculation，which can improve the working efficiency.

【Key words】Crane traveling mechanism； Open gear device； Standardized

0 引言

在岸桥上，大车行走机构的作用是实现整机沿着码头前沿轨道作水平运动。大车行走机构由设在海陆侧门框下的4组行走总成组成。为使每个行走车轮受力均匀，各台车通过中间平衡梁，大平衡梁再与门框下横梁铰接。岸桥每个腿的压力通过相应的支座法兰或铰轴耳板传给大平衡梁，再通过中平衡梁，使重量均布到行走轮上。

每个大车行走总成，由一套或多套驱动装置驱动。电机经减速器或开式齿轮传动驱动车轮，从而实现起重机沿轨道行驶。大车行走机构一般要求主动轮数一般应为车轮总数的一半，否则应进行起制动车轮的打滑验算。在大风地区有些用户要求主动轮数甚至达到总轮数的2/3，以便可以逆风将岸桥行驶到锚定位置。

1 驱动机构的设计

1.1 驱动原理

选用的开式齿轮为直齿圆柱齿轮，7级精度，材料45钢，调质处理，表面淬火。本次设计还专门选取两组模数进行设计，通过对比不同的模数所得到的设计校核结果，选出合适的齿轮设计参数。模数m和齿轮宽度b是设计输入参数在齿轮的设计中，要考虑齿轮的罩壳，齿轮套在车轮上，所以齿轮的离地间隙要大于等于60mm；中间齿的顶端不能超过耳板，以免与其他机构发生干涉，在满足条件的情况下，尽量选小一些的齿轮。

1.3 轴承的选用

设计并校核了齿轮之后，根据中间齿轮来选择轴承型号，根据以往经验，选用深沟球轴承6224，但在实际使用过程中产生了疲劳断裂，结合实际经验反馈，本次设计选用性能更好的圆柱滚子轴承，型号为N224E，查表得轴承的基本额定载荷Cr=322kN，预期计算寿命Lh0=30000h。由齿轮的设计算得齿轮2的转速n2=18.714rmp选用载荷系数fp=1.8，轴承是内嵌在齿轮里面，受力分析可知，轴承主要受来自齿轮的径向力，当量载荷P=fpFr，由公式

1.4 轴的设计

要根据轴承的承力情况，来设计计算中间轴，在轴的设计校核中，对于中间轴，它上面的齿轮将转矩传给了下一级齿轮，轴本身不转动，是固定轴，所以，主要是考虑其剪切应力，挤压应力，并对各轴段分别进行设计校核，希望在受力较大的部位加大轴径，在受力较小的部位减小轴径，以便最大限度的利用材料，达到设计优化的目的。中间轴材料选用45钢，调质处理。

2 标准化设计过程

3 结论

本次设计利用Excel表格不仅完成了单个开式齿轮的设计，还根据同一原理，完成了不同车轮直径，不同车轮间距，不同功率情况下整套开式齿轮的设计，即常用车轮情况下整个标准化的设计。由于各项参数变了之后，几乎所有的设计参数都要重新选择，Excel表格的强大功能，可以帮助解决这个问题，只要带入设计公式，在下次遇到同样的问题时，可以利用此表格，减少工作量。此表格可以通过选用多组参数来设计齿轮，对比数据，确定设计的最佳方案。

【参考文献】

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[4]濮良贵，主编.机械设计[M].7版.西安：西北工业大学出版社.

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