【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 

　　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。 

　　由于大车行走是非工作性机构，有间歇工作的特点，一般电机不配置风机，但要求良好的起动性能和大的过载能力，必须适应于户外环境和高温环境。岸桥门框下的每套行走总成的车轮数量通常有8轮，10轮和12轮。 

　　1 驱动机构的设计 

　　1.1 驱动原理 

　　开式齿轮的布置如图1所示，齿轮1为主动轮，通过中间齿轮2把转速传给齿轮3，使齿轮3带动车轮成为主动轮，齿轮3和齿轮1应设计成同一尺寸，减速比为1，保证齿轮通过轴传给车轮的速度一致。 

　　1.2 开式齿轮的设计 

　　现根据用户需求，在保证主动轮数量的情况下，减少电机维护，节省成本，根据机械设计手册及机械原理相关知识，进行齿轮的设计校核，布置一台12轮的大车，设计一套开式齿轮，已知条件为大车行走速度V=45.07m/s，车轮直径D=650mm，车轮轮距L=900mm，电机转速n=1600rmp，减速器传动比i1=72.486，电机额定功率P=22kW，表1中，过载系数k是输入设计参数，考虑到实际情况，如起动和制动时所需要的功率比额定功率高，在实际设计过程中，可选取不同的过载系数，使电机实际运行功率随过载系数变化，从而得到比较可靠的设计结果，如本次设计输入k=2，则电机功率P=44kW。 

　　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。 

　　根据机械设计手册上的公式，在Excel表格中，通过相关设计参数及公式的选取计算，最后进行齿面接触疲劳强度校核和齿根弯曲疲劳强度校核，所取接触强度最小安全系数SHlim=1.1，弯曲强度最小安全系数SFlim=1.25，计算结果如表4所示，计算安全系数均符合要求，设计工作者根据实际经验择优选取，对于本例而言，模数m=12时，齿轮宽度b可选取较小值，齿轮较轻，更受青睐，后续设计按m=12的设计结果进行。 

　　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