橋式起重機(jī)畢業(yè)論文

1、<p>　　內(nèi)容摘要： 該文主要對(duì)橋式起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)以及起升機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。</p><p>　　金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)包括其主要尺寸的確定，主梁的設(shè)計(jì)、強(qiáng)度驗(yàn)算，以及剛度驗(yàn)算等，端梁的計(jì)算載荷的確定、主要焊縫的計(jì)算、接接頭的設(shè)計(jì)，焊接工藝設(shè)計(jì)等等。</p><p>　　起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)包括起升方案的選擇，鋼絲繩卷筒的直徑確定，吊鉤的選擇，螺母的計(jì)算，以及電動(dòng)機(jī)和減速器的選擇等。<

2、;/p><p>　　關(guān) 鍵 詞： 橋式起重機(jī)，金屬結(jié)構(gòu)，主梁。</p><p>　　Abstract： This thesis mainly to the bridge crane metal structure and design for hoisting mechanism.</p><p>　　Metal structure design including

3、 the main girder, the size of the design, to determine the intensity, and stiffness checking computations, calculation of girders load determination, main calculation, after welding joint design, welding process design,

4、etc.</p><p>　　Lifting mechanism design including lifting scheme selection, the diameter of wire rope drum, hook choice, determined, and the calculation of the nut electric motors and reducer choice, etc.<

5、/p><p>　　Key words： Bridge Crane, metal structure，main beam。</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　橋式起重機(jī)是應(yīng)用非常廣泛的起重機(jī)械。隨著社會(huì)主義建設(shè)的發(fā)展, 橋式起重機(jī)的需要與日俱增, 我國每年的橋機(jī)產(chǎn)量在10萬噸以上。橋式起重機(jī)的橋架結(jié)構(gòu)是起重機(jī)的重要

6、組成部分, 它的重量占起重機(jī)自重的40%~60% , 要使用大量的鋼材。橋架自重也直接影響廠房建筑承重結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)的土建費(fèi)用與材料消耗。在確保產(chǎn)品使用安全及正常使用年限的前提下, 盡最減輕橋架自重是節(jié)約金屬材料的重要途徑。</p><p>　　我國生產(chǎn)的橋式起重機(jī), 不論是通用橋式起重機(jī)或是冶金工廠用特種橋式類型起重機(jī),在1958年以前由于設(shè)計(jì)力量薄弱, 基本上是沿用國外的設(shè)計(jì), 橋架結(jié)構(gòu)以箱型和四桁架型等傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)

7、型式為主。一直到1958年大躍進(jìn)以后, 由于破除迷信, 在群眾性的技術(shù)革新運(yùn)動(dòng)推動(dòng)下, 才試制了一些新型橋架結(jié)構(gòu)的橋式起重機(jī), 其中主要的如偏軌箱型、單主梁結(jié)構(gòu)、三角桁架結(jié)構(gòu)等等。但是由于沒有及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn), 研究試驗(yàn)工作也做得不夠, 沒有在改進(jìn)與提高以后進(jìn)行推廣, 因此橋架選型工作仍然是我們當(dāng)前迫切要做的工作, 應(yīng)該比較系統(tǒng)的有組織的研究適合我國各個(gè)產(chǎn)業(yè)部門采用的橋架結(jié)構(gòu)型。</p><p>　　我國在橋式起重機(jī)

8、的產(chǎn)品系列化、通用化和標(biāo)誰化方面雖然也做了一些工作, 但為了使橋架結(jié)構(gòu)定型, 還要做大量的工作。目前生產(chǎn)的基本情況是5~50噸小起重量橋式起重機(jī)仍以箱型結(jié)構(gòu)為主,箱型結(jié)構(gòu)是應(yīng)用最為廣泛的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。它具有制造簡(jiǎn)便、生產(chǎn)工效高、通用性強(qiáng)等一系列的優(yōu)點(diǎn), 因而迄今仍然是國內(nèi)外橋式起重機(jī)的常用橋架形式。在國內(nèi), 在50年代和60年代初期, 5~50噸的小起重量系列產(chǎn)品和75~250噸的大起重量系列產(chǎn)品都采用箱型結(jié)構(gòu)。</p>&l

9、t;p><b>　　緒 論 </b></p><p>　　橋式起重機(jī)是橋架在高架軌道上運(yùn)行的一種橋架型起重機(jī)，又稱天車。橋式起重機(jī)的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運(yùn)行，起重小車沿鋪設(shè)在橋架上的軌道橫向運(yùn)行，構(gòu)成一矩形的工作范圍，就可以充分利用橋架下面的空間吊運(yùn)物料，不受地面設(shè)備的阻礙。 本次起重機(jī)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)如下:</p><p>　　起重量10t,

10、跨度34m，起升高度為9m起升速度8m/min小車運(yùn)行速度V=1.6~40m/min大車運(yùn)行速度V=50m/min大車運(yùn)行傳動(dòng)方式為分別傳動(dòng)；橋架主梁型式為箱形梁。</p><p>　　根據(jù)上述參數(shù)確定的總體方案如下：</p><p><b>　　主梁的設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　主梁跨度34m ,是由上、下蓋板和兩塊垂直的腹板組成封閉

11、箱形截面實(shí)體板梁連接，主梁橫截面腹板的厚度為6mm,翼緣板的厚度為10mm，主梁上的走臺(tái)的寬度取決于端梁的長(zhǎng)度和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的平面尺寸，主梁跨度中部高度取H=L/17 ，主梁和端梁采用搭接形式，主梁和端梁連接處的高度取H0=0.4~0.6H，腹板的穩(wěn)定性由橫向加勁板和，縱向加勁條或者角鋼來維持，縱向加勁條的焊接采用連續(xù)點(diǎn)焊，主梁翼緣板和腹板的焊接采用貼角焊縫，主梁通常會(huì)產(chǎn)生下?lián)献冃?，但加工和裝配時(shí)采用預(yù)制上拱。</p>&

12、lt;p><b>　　端梁的設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　端梁部分在起重機(jī)中有著重要的作用，它是承載平移運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵部件。端梁部分是由車輪組合端梁架組成，端梁部分主要有上蓋板，腹板和下蓋板組成；端梁是由兩段通過連接板和角鋼用高強(qiáng)螺栓連接而成。在端梁的內(nèi)部設(shè)有加強(qiáng)筋，以保證端梁架受載后的穩(wěn)定性。端梁的主要尺寸是依據(jù)主梁的跨度，大車的輪距和小車的軌距來確定的；大車的運(yùn)行采用分別傳動(dòng)的方

13、案。</p><p>　　在裝配起重機(jī)的時(shí)候，先將端梁的一段與其中的一根主梁連接在一起，然后再將端梁的兩段連接起來。 </p><p>　　本章主要對(duì)箱形橋式起重機(jī)進(jìn)行介紹，確定了其總體方案并進(jìn)行了一些簡(jiǎn)單的分析。箱形雙梁橋式起重機(jī)具有加工零件少，工藝性好、通用性好及機(jī)構(gòu)安裝檢修方便等一系列的優(yōu)點(diǎn)，因而在生產(chǎn)中得到廣泛采用。我國在5噸到10噸的中、小起重量系列產(chǎn)品中主要采用這種形式，但這

14、種結(jié)構(gòu)形式也存在一些缺點(diǎn)：自重大、易下?lián)?，在設(shè)計(jì)和制造時(shí)必須采取一些措施來防止或者減少。</p><p><b>　　主要尺寸的確定 </b></p><p><b>　　2.1大車輪距 </b></p><p>　　K=（～）L=（～）×34=4.25～6.8m</p><p><

15、;b>　　取K=5m</b></p><p><b>　　2.2主梁高度</b></p><p>　　H= 錯(cuò)誤！未找到引用源。 = 錯(cuò)誤！未找到引用源。 =1.89m(理論值)</p><p><b>　　2.3端梁高度</b></p><p>　　H0=（0.4～0.6）H

16、=0.76~1.13m</p><p><b>　　取H0=0.8m</b></p><p>　　2.4橋架端部梯形高度</p><p>　　C=（～）L=（～）×34=3.4~6.8</p><p><b>　　取C=2m</b></p><p><b>

17、;　　2.5主梁腹板高度</b></p><p>　　根據(jù)主梁計(jì)算高度H=1.89m，最后選定腹板高度h=1.9m</p><p>　　2.6確定主梁截面尺寸</p><p>　　主梁中間截面各構(gòu)件板厚推薦確定如下：</p><p>　　腹板厚： 錯(cuò)誤！未找到引用源。=6mm；上下蓋板厚： 錯(cuò)誤！未找到引用源。=8mm</p

18、><p>　　主梁腹板內(nèi)壁間距根據(jù)下面關(guān)系式來決定：</p><p>　　因此取b=700mm</p><p>　　蓋板寬度：B=b++40=700+26+40=752mm</p><p><b>　　取B=750mm</b></p><p>　　主梁的實(shí)際高度：H=h+=1900+2 錯(cuò)誤！未找到引

19、用源。8=1916mm</p><p>　　同理，主梁支承截面的腹板高度取，這時(shí)支承截面的實(shí)際高度。</p><p>　　2.7加勁板的布置尺寸</p><p>　　為了保證主梁截面中受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定性，需要設(shè)置一些加勁構(gòu)件。</p><p>　　主梁端部大加勁板的間距：</p><p><b>　　，取=

20、2m</b></p><p>　　主梁端部（梯形部分）小加勁板的間距：</p><p>　　主梁中部（矩形部分）大加勁板的間距：若小車鋼軌采用輕軌。其對(duì)水平重心軸線的最小抗彎截面模數(shù)，則根據(jù)連續(xù)梁由鋼軌的彎曲強(qiáng)度條件求得加勁板間距（此時(shí)連續(xù)梁的支點(diǎn)即加勁板所在位置；使一個(gè)車輪輪壓作用在兩加勁板間距的中央）：</p><p>　　式中 P——小車的輪壓，

21、取平均值，并設(shè)小車自重為=40000N</p><p>　　——?jiǎng)恿ο禂?shù)，查得=1.16</p><p>　　——鋼軌的許用應(yīng)力，=170MPa</p><p>　　因此，根據(jù)布置方便，取=1.5m</p><p>　　由于腹板的高厚比，所以要設(shè)置水平加勁桿，以保證腹板局部穩(wěn)定性。采用角鋼做水平加勁桿。</p><p>

22、;<b>　　3.主梁的計(jì)算 </b></p><p><b>　　3.1計(jì)算載荷確定</b></p><p>　　查得半個(gè)橋架（不包括端梁）的自重，則主梁由于橋架自重引起的均布載荷：</p><p>　　查表查得主梁由于集中驅(qū)動(dòng)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)傳動(dòng)軸系引起的均布載荷：</p><p>　　，取=6

23、.7N/cm</p><p>　　由表查得運(yùn)行機(jī)構(gòu)中央驅(qū)動(dòng)部件重量引起的集中載荷為：</p><p><b>　　主梁的總均布載荷：</b></p><p>　　=32+6.7=28.7N/cm</p><p>　　主梁的總計(jì)算均布載荷：</p><p>　　式中 ——沖擊系數(shù)，查得=1.1

24、</p><p>　　作用在一根主梁上的小車兩個(gè)車輪輪壓值可選用:</p><p>　　考慮動(dòng)力系數(shù)=1.15——?jiǎng)恿ο禂?shù)。</p><p>　　3.2主梁垂直最大彎矩</p><p>　　由下式計(jì)算主梁垂直最大彎矩：</p><p>　　設(shè)敞開式司機(jī)操縱室的重量為其重心距支點(diǎn)的距離-為</p><

25、p>　　將已知數(shù)值代入上式并計(jì)算可得：</p><p>　　3.3主梁水平最大彎矩</p><p>　　由下式計(jì)算主梁的水平最大彎矩:</p><p>　　式中 g——重力加速度,</p><p>　　——大車起動(dòng)、制動(dòng)加速度平均值，查得，則</p><p>　　——不計(jì)沖擊系數(shù) 錯(cuò)誤！未找到引用源。和動(dòng)載系數(shù)

26、 錯(cuò)誤！未找到引用源。時(shí)主梁垂直最大彎矩，由下式計(jì)算得：</p><p>　　因此得主梁水平最大彎矩：</p><p><b>　　取</b></p><p>　　3.4主梁的強(qiáng)度驗(yàn)算</p><p>　　主梁中間截面的最大彎曲應(yīng)力根據(jù)下式計(jì)算：</p><p>　　式中 ——主梁中間截面對(duì)水平

27、重心軸線x-x的抗彎截面模數(shù)，其近似值：</p><p>　　——主梁中間截面對(duì)水平重心軸線x-x的抗彎截面模數(shù)， </p><p><b>　　其近似值：</b></p><p><b>　　因此可得</b></p><p>　　由表查得Q235鋼的許用應(yīng)力為：</p><p&

28、gt;<b>　　故</b></p><p>　　主梁支承截面的最大剪應(yīng)力由下式計(jì)算：</p><p>　　式中 ：——主梁支承截面最大剪力，由下式計(jì)算得：</p><p><b>　　=2453.72N</b></p><p>　　——主梁支承截面對(duì)水平重心軸線x-x的慣性矩，其近似值：</

29、p><p>　　S——主梁支承截面半面積對(duì)水平重心線X-X的靜距：</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=3841</b></p><p><b>　　因此可得</b></p><p>　　由表查得A3鋼的許用剪應(yīng)力為，故&l

30、t;/p><p>　　由上面的計(jì)算可知，強(qiáng)度足夠。</p><p>　　3.5主梁的垂直剛度驗(yàn)算</p><p>　　主梁在滿載小車輪壓作用下，在跨中所產(chǎn)生的最大垂直撓度可按下式進(jìn)行計(jì)算：</p><p><b>　　式中 </b></p><p><b>　　因此可得：</b>

31、;</p><p><b>　　=0.376cm</b></p><p>　　允許的撓度值由下式可得：</p><p><b>　?。ˋ3級(jí)）</b></p><p><b>　　因此 </b></p><p>　　3.6主梁的水平剛度驗(yàn)算<

32、/p><p>　　式中 ——作用在主梁上的集中慣性載荷</p><p><b>　　=</b></p><p>　　——作用在主梁上的均布慣性載荷</p><p>　　=0.32~0.64N/cm</p><p><b>　　由此可得：</b></p><p

33、><b>　　=0.165cm</b></p><p><b>　　水平撓度的許用值：</b></p><p><b>　　因此 </b></p><p>　　由上面計(jì)算可知，主梁的垂直和水平剛度均滿足要求。</p><p>　　當(dāng)起重機(jī)工作無特殊要求時(shí)，可以不必進(jìn)

34、行主梁的動(dòng)剛度驗(yàn)算。</p><p><b>　　4.端梁的計(jì)算 </b></p><p><b>　　4.1計(jì)算載荷確定</b></p><p>　　設(shè)兩根主梁對(duì)端梁的作用力Q(G+P)max相等，則端梁的最大支反力：</p><p><b>　　RA=</b></p&

35、gt;<p>　　式中 K——大車輪距，K=400cm</p><p>　　Lxc——小車輪距，Lxc=200cm</p><p>　　a2——傳動(dòng)側(cè)車輪軸線至主梁中心線的距離，取a2=110cm</p><p><b>　　因此可得：</b></p><p>　　RA= =257593.8N </p

36、><p>　　4.2端梁垂直最大彎矩</p><p>　　端梁在主梁支反力作用下產(chǎn)生的最大彎矩為：</p><p>　　Mzmax=RAa1=257593.8×90=23.18×106N.cm</p><p>　　式中 a1——導(dǎo)電側(cè)車輪軸線至主梁中心線的距離，a1=90 cm。</p><p>

37、　　4.3端梁水平最大彎矩</p><p>　　1）端梁因車輪在側(cè)向載荷下產(chǎn)生的最大水平彎矩：</p><p>　　式中：S——車輪側(cè)向載荷，S=P；</p><p>　　——側(cè)壓系數(shù)，查得，=0.08；</p><p>　　P——車輪輪壓，即端梁的支反力P=RA</p><p><b>　　因此：</

38、b></p><p>　　=0.08×257593.8×90=1854675.36N·cm</p><p>　　2）端梁因小車在起動(dòng)、制動(dòng)慣性載荷作用下而產(chǎn)生的最大水平彎矩：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　式中 ——小車的慣性載荷：由下式計(jì)算：</

39、p><p>　　= P1=37000/7=5290N</p><p><b>　　因此：</b></p><p>　　==666540N·cm</p><p>　　比較和兩值可知，應(yīng)該取其中較大值進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。</p><p>　　4.4端梁截面尺寸的確定</p><p

40、>　　選定端梁各構(gòu)件的板厚如下：</p><p>　　上蓋板1=10mm,</p><p>　　中部下蓋板1=10 mm</p><p>　　頭部下蓋板2=12mm</p><p><b>　　腹板=6mm</b></p><p>　　直徑為600mm的車輪組尺寸，確定端梁蓋板寬度和腹板的高

41、度時(shí)，首先應(yīng)該配置好支承車輪的截面，其次再確定端梁中間截面的尺寸。配置的結(jié)果，車輪輪緣距上蓋板底面為30mm;車輪兩側(cè)面距離支承處兩下蓋板內(nèi)邊為10 mm，因此車輪與端梁不容易相碰撞；同時(shí)腹板中線正好通過車輪軸承箱的中心平面。最后，要檢查端梁中部下蓋板與軌道的距離。</p><p>　　4.5端梁的強(qiáng)度驗(yàn)算</p><p>　　端梁中間截面對(duì)水平重心線X-X的截面模數(shù)：</p>

42、<p><b>　　=</b></p><p>　　端梁中間截面對(duì)水平重心線X-X的慣性矩：</p><p><b>　　= </b></p><p>　　端梁中間截面對(duì)垂直重心線Y-Y的截面模數(shù)：</p><p><b>　　=</b></p>&

43、lt;p>　　端梁中間截面對(duì)水平重心線X-X的半面積矩： </p><p><b>　　=</b></p><p>　　端梁中間截面的最大彎曲應(yīng)力： </p><p><b>　　=</b></p><p>　　端梁中間截面的剪應(yīng)力：</p><p><b>

44、　　=</b></p><p>　　端梁支承截面對(duì)水平重心線X-X的慣性矩、截面模數(shù)及面積矩的計(jì)算如下： </p><p>　　首先求水平重心線的位置 </p><p>　　水平重心線距上蓋板中線的距離： </p><p><b>　　= 8.15cm</b></p><p>　　水

45、平重心線距腹板中線的距離：</p><p>　　C2=8.15-0.5-0.5×18.2</p><p>　　= -1.45 cm</p><p>　　水平重心線距下蓋板中線的距離：</p><p>　　C3=（18.2+0.5+0.6）-8.15</p><p><b>　　=11.15cm<

46、;/b></p><p>　　端梁支承截面對(duì)水平重心線X-X的慣性矩： </p><p><b>　　=6954cm4</b></p><p>　　端梁支承截面對(duì)水平重心線X-X的最小截面模數(shù)：</p><p><b>　　=×</b></p>

47、;<p><b>　　=6954×</b></p><p><b>　　=561 cm3</b></p><p>　　端梁支承截面水平重心線x-x下部半面積矩：</p><p>　　=2×11×1.2×11.15+（11.15-0.6）×0.6×（1

48、1.15-0.6）/2</p><p><b>　　=328 cm3</b></p><p>　　端梁支承截面附近的彎矩：</p><p>　　=RAd=144000×14=2016000Ncm</p><p>　　端梁支承截面的彎曲應(yīng)力：</p><p><b>　　=35.

49、9MPa</b></p><p>　　端梁支承截面的剪應(yīng)力：</p><p><b>　　=59.7MPa</b></p><p>　　端梁支承截面的合成應(yīng)力：</p><p><b>　　=109.4MPa</b></p><p>　　端梁材料的許用應(yīng)力：<

50、;/p><p>　　=(0.80～0.85) </p><p>　　=(0.80～0.85)16.54=132.3～140.6 MPa</p><p>　　=(0.80～0.85) </p><p>　　= (0.80～0.85)95.6 =76.5～81.3 MPa</p><p>　　驗(yàn)算強(qiáng)度結(jié)果，所有計(jì)算應(yīng)力均小于材

51、料的許用應(yīng)力，故端梁的強(qiáng)度滿足要求。</p><p><b>　　5.主要焊縫的計(jì)算</b></p><p>　　5.1端梁端部上翼緣焊縫</p><p>　　端梁支承截面上蓋板對(duì)水平重心線X-X的截面積矩：</p><p>　　=40×1×8.15=326 cm3</p><p&

52、gt;　　端梁上蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力：</p><p><b>　　=42.4MPa </b></p><p>　　式中 n1——上蓋板翼緣焊縫數(shù)；</p><p>　　hf——焊肉的高度，取hf=0.6 cm。</p><p>　　5.2下蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力驗(yàn)算</p><p>　　端梁支承

53、截面下蓋板對(duì)水平重心線x-x的面積矩：</p><p>　　=2×12×1.2×11.15=321 cm3</p><p>　　端梁下蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力：</p><p><b>　　=41.7MPa</b></p><p>　　5.3主梁與端梁的連接焊縫</p><p

54、>　　主梁與端梁腹板的連接焊縫的剪應(yīng)力由下式計(jì)算：</p><p><b>　　=29.5MPa</b></p><p>　　式中 h0——連接處焊縫計(jì)算高度，取h0=0.95h=74.1 cm。</p><p>　　5.4主梁上蓋板焊縫</p><p>　　主梁支承處最大剪應(yīng)力作用下，上蓋板焊縫剪應(yīng)力由下式計(jì)算

55、得：</p><p>　　式中 Ix0——主梁在支承處截面對(duì)水平重心線x-x的慣性矩Ix0=95500 錯(cuò)誤！未找到引用源。</p><p>　　S——主梁上蓋板對(duì)截面水平重心線的面積矩：</p><p><b>　　因此計(jì)算得：</b></p><p>　　焊縫的許用應(yīng)力由表查得[]=95MPa，因此焊縫計(jì)算應(yīng)力滿足

56、要求。</p><p>　　6. 端梁接頭的設(shè)計(jì)</p><p>　　6.1 端梁接頭的確定及計(jì)算</p><p>　　端梁的安裝接頭設(shè)計(jì)在端梁的中部，根據(jù)端梁輪距K大小，則端梁有一個(gè)安裝接頭。</p><p>　　端梁的街頭的上蓋板和腹板焊有角鋼做的連接法蘭，下蓋板的接頭用連接板和受剪切的螺栓連接。頂部的角鋼是頂緊的，其連接螺栓基本不受力。

57、同時(shí)在下蓋板與連接板鉆孔是應(yīng)該同時(shí)鉆孔。</p><p>　　下蓋板與連接板的連接采用M18的螺栓，而角鋼與腹板和上蓋板的連接采用M16的螺栓。</p><p>　　6.1.1 腹板和下蓋板螺栓受力計(jì)算</p><p>　　1.腹板最下一排螺栓受力最大，每個(gè)螺栓所受的拉力為：</p><p><b>　　N拉=</b>&

58、lt;/p><p><b>　　=</b></p><p>　　=222126.7N</p><p>　　2.下腹板每個(gè)螺栓所受的剪力相等，其值為：</p><p><b>　　N剪=</b></p><p><b>　　=</b></p>&

59、lt;p><b>　　=12621.5N</b></p><p>　　式中 n0 ——下蓋板一端總受剪面數(shù)；n0=16</p><p>　　N剪——下蓋板一個(gè)螺栓受剪面所受的剪力：</p><p>　　N ——側(cè)腹板受拉螺栓總數(shù)；n=16</p><p>　　d1 ——腹板上連接螺栓的直徑（靜截面）

60、 </p><p>　　d0 ——下腹板連接螺栓的直徑；d1=16mm</p><p>　　H ——梁高；H=500 mm</p><p>　　M ——連接處的垂直彎矩；M=7.06×106</p><p>　　6.1.2 上蓋板和腹板角鋼的連接焊縫受力計(jì)算</p><p>　　1.上蓋板角鋼連接焊縫

61、受剪，其值為：</p><p><b>　　Q=</b></p><p>　　==412147.8N</p><p>　　2.腹板角鋼的連接焊縫同時(shí)受拉和受彎，其值分別為：</p><p><b>　　N腹=</b></p><p>　　= =99725.8N</p&g

62、t;<p><b>　　M腹=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=10159560.42Nmm</p><p>　　6.2 計(jì)算螺栓和焊縫的強(qiáng)度</p><p>　　6.2.1 螺栓的強(qiáng)度校核</p><p>　　1.精制螺栓

63、的許用抗剪承載力：</p><p><b>　　[N剪]= </b></p><p><b>　　= </b></p><p>　　=137343.6N </p><p>　　2.螺栓的許用抗拉承載力</p><p><b>　　[N拉]= </b>&l

64、t;/p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=27129.6N</b></p><p>　　式中[]=13500N/cm2 []=13500N/cm2 由[1]表25-5查得</p><p>　　由于N拉<[N拉] ,N剪<[N剪] 則有所選的螺栓符合強(qiáng)度要

65、求</p><p>　　6.2.2 焊縫的強(qiáng)度校核</p><p>　　1.對(duì)腹板由彎矩M產(chǎn)生的焊縫最大剪應(yīng)力：</p><p>　　M===7753.02N/ cm2</p><p><b>　　式中 I≈</b></p><p>　　=5115.06 ——焊縫的慣性矩</p>

66、<p>　　2.由剪力Q產(chǎn)生的焊縫剪應(yīng)力：</p><p><b>　　Q=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=3931.5N/ cm2</p><p><b>　　折算剪應(yīng)力：</b></p><p>&

67、lt;b>　　==</b></p><p>　　=7572.1 N/ cm2<[]=17000 N/ cm2</p><p><b>　　[]由表查得</b></p><p>　　式中 h——焊縫的計(jì)算厚度取h=6mm</p><p><b>　　3.對(duì)上角鋼的焊縫</b>

68、</p><p>　　===138.8N/ cm2<[]</p><p><b>　　由上計(jì)算符合要求。</b></p><p><b>　　7.焊接工藝設(shè)計(jì)</b></p><p>　　對(duì)橋式起重機(jī)來說，其橋架結(jié)構(gòu)主要是由很多鋼板通過焊接的方法連接在一起，焊接的工藝的正確與否直接影響橋式起重

69、機(jī)的力學(xué)性能和壽命。</p><p>　　角焊縫常用的確定焊角高度的方法</p><p><b>　　圖7-1</b></p><p><b>　　角焊縫最小厚度為：</b></p><p>　　a≥0.3max+1</p><p>　　max為焊接件的較大厚度，但焊縫最小厚

70、度不小于4mm，當(dāng)焊接件的厚度小于4mm時(shí)，焊縫厚度與焊接件的厚度相同。</p><p>　　角焊縫的厚度還不應(yīng)該大于較薄焊接件的厚度的1.2倍，即:</p><p><b>　　a≤1.2min</b></p><p>　　按照以上的計(jì)算方法可以確定端梁橋架焊接的焊角高度a=6mm.</p><p>　　在端梁橋架連接

71、過程中均采用手工電弧焊，在焊接的過程中焊縫的布置很關(guān)鍵，橋架的焊縫有很多地方密集交叉在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該避免如圖7-2（a）、7-2（b）所示</p><p>　　圖7-2（a） 圖7-2（b）</p><p>　　定位板和彎板的焊接時(shí)候，由于定位板起導(dǎo)向作用，在焊接時(shí)要特別注意，焊角高度不能太高，否則車輪組在和端梁裝配的時(shí)，車輪組不能從正確位置導(dǎo)入，焊接中

72、采用E5015（J507）焊條，焊條直徑d=3.2mm,焊接電流160A,焊角高度最大4㎜。如圖7-3位彎板和定位板的焊接</p><p><b>　　圖7-3</b></p><p>　　角鋼和腹板、上蓋板的焊接采用的是搭接的方法，在焊好后再將兩段端梁拼在一塊進(jìn)行鉆孔。</p><p>　　由于所用的板材厚度大部分都小于10mm ,在焊接過程

73、中都不開坡口進(jìn)行焊接。</p><p>　　主要焊縫的焊接過程如下表：</p><p><b>　　表7-1</b></p><p>　　8.起升機(jī)構(gòu)方案的選擇</p><p>　　起升機(jī)構(gòu)一般由驅(qū)動(dòng)裝置(包括電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒等)、鋼絲繩卷繞裝置(包括鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動(dòng)滑輪)、取物裝置和安全保護(hù)

74、裝置組成。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)是起升機(jī)構(gòu)的主要驅(qū)動(dòng)方式。當(dāng)起重量在50t以下時(shí)，常見的橋式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)布置方式如下圖所示；</p><p>　　圖8-1起升機(jī)構(gòu)配置方案</p><p>　　1-電動(dòng)機(jī)；2-聯(lián)軸器；3-傳動(dòng)軸；4-制動(dòng)器；5-減速器；6-卷筒；</p><p>　　7-軸承座；8-平滑滑輪；9-鋼絲繩；10-滑輪組；11-吊鉤</p><

75、;p>　　8.1 鋼絲繩、滑輪和卷筒直徑的確定</p><p>　　8.1.1 鋼絲繩的計(jì)算與確定</p><p>　　采用雙聯(lián)滑輪組，按，查取滑輪組倍率m =3；</p><p>　　鋼絲繩所受最大拉力（載荷）：</p><p>　　式中 ——最大載荷，</p><p><b>　　其中 ；</

76、b></p><p>　　Z——懸掛吊重的鋼絲繩分支數(shù)，；</p><p>　　——滑輪組效率，=0.98；</p><p>　　所選鋼絲繩的直徑應(yīng)滿足： </p><p>　　式中 ——鋼絲繩直徑；</p><p>　　——鋼絲繩最大靜工作拉力；</p><p>　　C——選擇系數(shù)，根據(jù)

77、《起重機(jī)械》表2-4，；</p><p>　　取鋼絲繩直徑，捻向：交互捻；選擇鋼絲繩型號(hào)為：</p><p>　　8.1.2 滑輪和卷筒直徑的確定 </p><p>　　按鋼絲繩中心來計(jì)算滑輪與卷筒的最小直徑：</p><p>　??； </p><p>　

78、　式中 ——按鋼絲繩中心計(jì)算的滑輪和卷筒的最小直徑；</p><p><b>　　——鋼絲繩直徑；</b></p><p>　　——與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，根據(jù)《機(jī) 械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表8.1-61，對(duì)滑輪=24，對(duì)卷筒=24；</p><p><b>　　滑輪 ；</b></p><p>

79、;　　取動(dòng)滑輪直徑(滑輪槽底直徑)，平衡滑輪。取。</p><p><b>　　卷筒 ；</b></p><p>　　8.2 吊鉤滑輪組的選擇和驗(yàn)算</p><p>　　8.2.1.吊鉤的選擇</p><p>　　吊鉤尾部螺紋直徑的確定,</p><p>　　式中 ——最大起重載荷；</p&

80、gt;<p>　　——起動(dòng)動(dòng)載系數(shù)，由《起重機(jī)械》表1-9確定 ；</p><p><b>　　——螺紋根部面積；</b></p><p><b>　　——螺紋根部直徑；</b></p><p>　　——許用應(yīng)力，，；選等級(jí)強(qiáng)度為，則，；</p><p>　　采用短型吊鉤組，根據(jù)額定起

81、重量和工作類型M5來選擇直柄單鉤LM16 —MGB/T10051.1—1988，吊鉤材料為DG20,螺紋外徑，螺紋根部直徑。</p><p>　　8.2.2 吊鉤螺母的計(jì)算</p><p>　　螺母高度不得小于H，</p><p>　　式中 t=10mm——螺距</p><p>　　——許用擠壓應(yīng)力，鋼對(duì)鋼（螺母材料45 號(hào)

82、鋼）；</p><p><b>　　公制螺母的高度:</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　考慮放止動(dòng)墊片的尺寸取螺母高度：；</p><p><b>　　螺母外徑：。</b></p><p><b>　　取D=1

83、20mm</b></p><p>　　8.2.3止推軸承的計(jì)算</p><p>　　對(duì)于頸部直徑的吊鉤選輕系列單列止推軸承8317，取靜負(fù)荷容量： </p><p>　　軸承的計(jì)算載荷應(yīng)等于或小于其靜負(fù)荷容量：</p><p>　　8.2.4 吊鉤橫梁的計(jì)算</p><

84、p>　　圖8-2吊鉤橫梁計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　　采用45號(hào)鋼制造，強(qiáng)度極限，屈服極限，耐久極限 。</p><p>　　假設(shè)橫梁上作用集中載荷，計(jì)算彎曲應(yīng)力，此外還認(rèn)為剪切力對(duì)彎曲應(yīng)力影響不大，按結(jié)構(gòu)布置確定計(jì)算尺寸，即靠邊兩個(gè)滑輪軸線間的距離，橫梁中間寬度，拉板厚度，橫梁的計(jì)算載荷（也是止推軸承的計(jì)算載荷）。</p><p>　　中間截面A-A的最大彎

85、曲應(yīng)力</p><p><b>　　=</b></p><p>　　式中 ——橫梁高度；</p><p><b>　　——軸孔直徑，</b></p><p><b>　　取 。</b></p><p><b>　　軸孔的平均擠壓應(yīng)力</b

86、></p><p>　　式中 ——許用擠壓應(yīng)力，</p><p><b>　　——拉板厚度，</b></p><p><b>　　取。</b></p><p>　　8.2.5 滑輪及滑輪軸承的選擇</p><p>　　由鋼絲繩直徑，動(dòng)滑輪直徑，選擇滑輪的型號(hào)為滑輪。&l

87、t;/p><p>　　選用平衡滑輪為d=14mm，D=225mm，滑輪軸直徑45mm的F型滑輪標(biāo)記為：</p><p>　　滑輪用內(nèi)軸套和隔環(huán):</p><p><b>　　內(nèi)軸套：；</b></p><p><b>　　隔環(huán)；；</b></p><p>　　滑輪軸承：46216

88、；</p><p><b>　　滑輪擋蓋：。</b></p><p><b>　　8.3 卷筒的計(jì)算</b></p><p>　　8.3.1 卷筒的基本尺寸</p><p>　　取卷筒（按槽底計(jì)算）直徑；</p><p>　　卷筒的計(jì)算直徑（按纏繞鋼絲繩的中心計(jì)算）；<

89、/p><p><b>　　卷筒長(zhǎng)度</b></p><p>　　取卷筒長(zhǎng)度為3000mm</p><p>　　式中 ——卷筒上有螺旋槽部分長(zhǎng)</p><p>　　——無繩槽卷筒端部尺寸，；</p><p>　　——固定鋼絲繩區(qū)段的長(zhǎng)度，；</p><p>　　——左右螺旋槽之間

90、的距離，查表選185mm。</p><p>　　其壁厚按經(jīng)驗(yàn)公式確定</p><p><b>　　取壁厚為15mm。</b></p><p>　　8.3.2 驗(yàn)算卷筒強(qiáng)度</p><p>　　卷筒的材料采用HT200，抗壓強(qiáng)度為。</p><p><b>　　卷筒所受壓應(yīng)力</b&

91、gt;</p><p>　　式中 ——對(duì)吊鉤起重機(jī)的安全系數(shù)，=1.5</p><p><b>　　故抗拉強(qiáng)度通過。</b></p><p>　　卷筒的最大彎矩產(chǎn)生在鋼絲繩位于卷筒中央時(shí)，</p><p>　　式中 ——卷筒全長(zhǎng)；</p><p>　　——左右螺旋槽之間的距離；</p>

92、<p><b>　　卷筒斷面系數(shù)</b></p><p>　　式中 ——卷筒直徑，；</p><p><b>　　——卷筒內(nèi)徑，；</b></p><p><b>　　彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力：</b></p><p><b>　　滿足受拉強(qiáng)度要求；</b

93、></p><p><b>　　合成應(yīng)力： </b></p><p>　　式中許用拉應(yīng)力為39MPa</p><p>　　8.3.3 卷筒轉(zhuǎn)速</p><p>　　8.4 電動(dòng)機(jī)的確定</p><p>　　8.4.1 電動(dòng)機(jī)的確定</p><p><b>　

94、　起升機(jī)構(gòu)靜功率：</b></p><p>　　式中 ——最大起升載荷；</p><p><b>　　——起升機(jī)構(gòu)總效率</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率：</b></p><p>

95、　　由于起重機(jī)的工作級(jí)別M5，可以由《工程起重機(jī)》標(biāo)3—19中得到：</p><p>　　根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè)》選定型電動(dòng)機(jī)，主要指標(biāo)為：</p><p>　　轉(zhuǎn)速 ,額定功率 ,</p><p><b>　　轉(zhuǎn)速 。</b></p><p>　　8.4.2 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱及過載驗(yàn)算</p><p>

96、;<b>　　等效功率：</b></p><p>　　查表3—52起升機(jī)構(gòu)曲線1得r=0.87，查表得K=0.75，</p><p>　　，電動(dòng)機(jī)滿足不過熱條件。</p><p>　　8.5 減速器的選用</p><p>　　8.5.1 減速器的確定</p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)的

97、轉(zhuǎn)速：</b></p><p><b>　　傳動(dòng)比：</b></p><p>　　根據(jù)《減速器選用手冊(cè)》選定 ，需用功率為12KW，傳動(dòng)比為40.17。</p><p>　　8.6 制動(dòng)器的選擇</p><p>　　根據(jù)物體下降時(shí)的扭矩:</p><p>　　式中 ——最大載荷量，；&

98、lt;/p><p>　　——卷筒計(jì)算直徑，；</p><p><b>　　——滑輪組倍率，；</b></p><p>　　——減速器傳動(dòng)比，；</p><p><b>　　——總效率，；</b></p><p><b>　　制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 ，</b></p&

99、gt;<p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè)》選擇制動(dòng)器，制動(dòng)輪直徑，額定轉(zhuǎn)矩</p><p>　　8.7 聯(lián)軸器的選擇</p><p>　　根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出軸的直徑和變速器輸入直徑選用聯(lián)軸器型齒輪聯(lián)軸器和帶制動(dòng)輪的直徑為300mm的半齒聯(lián)軸器S124。</p><p>　　的主要參數(shù)：公稱轉(zhuǎn)矩,許用轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。</p><p>　

100、　的主要參數(shù)：公稱轉(zhuǎn)矩，許用轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。</p><p><b>　　聯(lián)軸器力矩的校核：</b></p><p>　　式中 ——傳扭矩的計(jì)算值；</p><p>　　——按第類載荷計(jì)算的軸傳最大扭矩，175.53N </p><p>　　——聯(lián)軸器重要參數(shù)，對(duì)于起升機(jī)構(gòu)=1.75；</p><p&

101、gt;　　——角度偏差系數(shù)，；</p><p><b>　　聯(lián)軸器符合要求。</b></p><p>　　8.8 起制動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算</p><p>　　8.8.1 起動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算</p><p><b>　　起動(dòng)時(shí)間：</b></p><p><b>　　=0.708

102、S</b></p><p>　　式中 ——電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速，；</p><p>　　——電動(dòng)機(jī)平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　——電動(dòng)機(jī)靜阻力矩</b></p><p><b>　??；</b>

103、</p><p>　　——機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量換算到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：</p><p><b>　　=4.558</b></p><p>　　，起動(dòng)時(shí)間符合要求。</p><p>　　8.8.2 制動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算</p><p><b>　　滿載下降制動(dòng)時(shí)間：</b></p

104、><p>　　式中 ——滿載下降時(shí)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，；</p><p>　　——制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，；</p><p>　　—電動(dòng)機(jī)靜阻力矩，；</p><p>　　—機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量換算到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，。</p><p><b>　　=4.48</b></p><p>　　許

105、用減速度a<0.2，故</p><p>　　，制動(dòng)時(shí)間符合要求。</p><p><b>　　9.主要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　大車輪距：</b></p><p><b>　　主梁高度：</b></p><p><b>

106、;　　端梁高度：</b></p><p><b>　　腹板高度：</b></p><p><b>　　主梁實(shí)際高度：</b></p><p><b>　　加勁板間距：</b></p><p>　　主梁的垂直最大彎矩：</p><p>　　主梁

107、的水平最大彎矩：</p><p>　　主梁中間截面的最大彎曲應(yīng)力：</p><p>　　主梁支承截面的最大彎曲應(yīng)力：</p><p>　　端梁的垂直最大彎矩：</p><p>　　端梁的水平最大彎矩：</p><p><b>　　滑輪組的倍率：</b></p><p>&l

108、t;b>　　卷筒直徑：</b></p><p><b>　　吊鉤尾部螺紋直徑：</b></p><p><b>　　吊鉤最小高度：</b></p><p><b>　　卷筒長(zhǎng)度：</b></p><p><b>　　卷筒轉(zhuǎn)速：</b>&l

109、t;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) 《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組，機(jī)械工業(yè)出版社，1980</p><p>　　[2] 機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè) 吳宗澤主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2002</p><p>　　[3] 起重機(jī)課程設(shè)計(jì) 北京鋼鐵學(xué)院編，冶金工業(yè)出版社，1982</p&g

110、t;<p>　　[4] 焊接手冊(cè) 中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)編，機(jī)械工業(yè)出版社，1992</p><p>　　[5] 機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 太原科技大學(xué)徐格寧編，機(jī)械工業(yè)出版社，2009</p><p>　　[6] Gordon S．G，Beveridge and Robert S．Schechter．Optimization Theory andPractics[M]．MeG

111、raw-Hi ll Book Company，1970</p><p>　　[7] S．K． Method Of moving asymptotes—a new method for Structural optimization[Ⅱ]．Int．J．N．Meth．Eng。1987，24：359-373</p><p>　　[8] 劉云峰．橋式起重機(jī)箱形主梁腹板新型結(jié)構(gòu)研究[D]．昆明：昆明

112、理工大學(xué)，2001</p><p>　　[9] 倪慶興，王煥勇．起重機(jī)械嘲．上海：上海交通大學(xué)出版社，1990</p><p>　　[10] 陳道南，盛漢中．起重機(jī)課程設(shè)計(jì)[M]．北京：北京鋼鐵學(xué)院，1982</p><p>　　[11] 堂增寶等主編，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（第二版）。華中科技大學(xué)出版社，1998</p><p>　　[12] 《

113、材料力學(xué)》劉鴻文主編 高等教育出版社 2003</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　首先向機(jī)電工程學(xué)院的全體老師表示衷心的感謝，在這四年的時(shí)間里，他們?yōu)槲覀兊某砷L(zhǎng)和進(jìn)步做出了貢獻(xiàn)。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，有許多老師給予了指導(dǎo)和幫助,尤其是劉老師和肖老師，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中，給了我們很大幫助,做為我們的輔導(dǎo)老師，盡職盡責(zé)，一絲不茍。<

114、/p><p>　　至此，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也將告以段落，但老師的教誨卻讓人終生難忘，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不但使我學(xué)到了知識(shí)，也讓我學(xué)到了許多的道理，總之是受益匪淺。</p><p>　　盡管我在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中做出了很多的努力，但由于我的水平有限，設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤和不當(dāng)之處仍在所難免，望老師提出寶貴的意見。</p><p>　　最后，向文中引用到其學(xué)術(shù)論著及研究成果的學(xué)術(shù)前輩與同行們