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內(nèi)容摘要 1
關(guān)鍵詞 1
Abstract. 1
Key words 1
1.緒 論 3
1.1橋式起重機(jī)的介紹 3
1.2橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)的總體方案 3
1.3主梁和橋架的設(shè)計(jì) 3
1.4端梁的設(shè)計(jì) 4
2.選型計(jì)算部分 4
2.1主起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4
2.2副起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8
2.3小車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 11
2.4大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 16
3.結(jié)構(gòu)計(jì)算部分 20
3.1橋架尺寸的確定 20
3.2主梁尺寸 21
3.3主端梁界面 22
3.4端梁截面尺寸的確定 23
3.5主.端梁截面幾何性質(zhì) 24
3.6載荷 25
3.7扭轉(zhuǎn)載荷 28
3.8主梁的計(jì)算 28
3.9端梁的計(jì)算 38
3.10穩(wěn)定性 39
3.11總功率 41
總結(jié) 42
參考文獻(xiàn) 43
致謝 44
44
內(nèi)容摘要：這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是針對畢業(yè)實(shí)習(xí)中橋式起重機(jī)所做的具體到噸位級別的設(shè)計(jì)。隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，橋式起重機(jī)越來越多的應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。在工廠中搬運(yùn)重物，機(jī)床上下件，裝運(yùn)工作吊裝零部件，流水線上的定點(diǎn)工作等都要用到起重機(jī)。起重機(jī)中種數(shù)量最多，在大小工廠之中均有應(yīng)用的就是小噸位的起重機(jī)，小噸位的橋式起重機(jī)廣泛的用于輕量工件的吊運(yùn)，在我國機(jī)械工業(yè)中占有十分重要的地位。但是，我國現(xiàn)在應(yīng)用的各大起重機(jī)還是仿造國外落后技術(shù)制造出來的，而且已經(jīng)在工廠內(nèi)應(yīng)用了多年，有些甚至還是七八十年代的產(chǎn)品，無論在質(zhì)量上還是在功能上都滿足不了日益增長的工業(yè)需求。如何設(shè)計(jì)使其成本最低化，布置合理化，功能現(xiàn)代化是我們研究的課題。本次設(shè)計(jì)就是對小噸位的橋式起重機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)內(nèi)容是50t/10t橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行機(jī)構(gòu)，其中包括橋架結(jié)構(gòu)的布置計(jì)算及校核，主梁結(jié)構(gòu)的計(jì)算及校核，端梁結(jié)構(gòu)的計(jì)算及校核，主端梁連接以及大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)零部件的選擇及校核。
關(guān)鍵詞：起重機(jī) 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 橋架 主端梁 小噸位
Abstract：The graduation project is a bridge crane for the graduation field work done by the tonnage level specific to the design. As China's manufacturing industry, more and more applications crane to which industrial production. Carry a heavy load in the factory, machine parts up and down, the work of lifting parts of shipment, assembly line work should be fixed on the crane is used. The largest number of species of cranes, both in the size of the factory into the application is small tonnage cranes, bridge cranes small tonnage of lightweight parts for a wide range of lifting, in China's machinery industry plays a very important position. However, our current application, or copy large crane behind the technology produced abroad, and has been applied in the factory for many years, and some 70 to 80 years of products, both in quality or functionality are not growing to meet the industrial demand. How to design it the lowest cost, rationalize the layout, function modernization is the subject of our study. This design is for small tonnage bridge crane design, the main design elements are 50t/10t crane structure and operation of institutions, including the bridge structure, calculation and checking the layout, the main beam structure calculation and checking , end beams calculation and checking, the main end beam connect and run the cart and checking body parts of choice.
Key words：Crane The moving mainframe Bridge Main beam and end beam Small tonnage
1.緒 論
1.1橋式起重機(jī)的介紹
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。橋式起重機(jī)廣泛地應(yīng)用在室內(nèi)外倉庫、廠房、碼頭和露天貯料場等處。
橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法可以簡單地劃分為傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和未來設(shè)計(jì)方法三類。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法指的是以古典力學(xué)和數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的類比法、直覺法、經(jīng)驗(yàn)法等設(shè)計(jì)方法，該法仍用于我國部分起重機(jī)的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)法指的是近30年發(fā)展起來的設(shè)計(jì)方法，如CAD、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、有限元分析、反求工程設(shè)計(jì)、動態(tài)仿真設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)、工業(yè)藝術(shù)造型設(shè)計(jì)等等，這些方法在起重機(jī)的設(shè)計(jì)中都有應(yīng)用。橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)模塊化和組合化達(dá)到改善整機(jī)性能，降低制造成本， 提高通用化程度，用較少規(guī)格數(shù)的零部件組成多品種、 多規(guī)格的系列產(chǎn)品， 充分滿足用戶需求。同時(shí)，橋式起重機(jī)的并行工程的目標(biāo)在于縮短產(chǎn)品投放市場的時(shí)間，提高產(chǎn)品的質(zhì)量以及降低產(chǎn)品在整個(gè)生命周期中的消耗。并行工程應(yīng)使產(chǎn)品及其相關(guān)過程設(shè)計(jì)工作集成，產(chǎn)品開發(fā)過程中各階段工作交叉并行進(jìn)行，以盡早發(fā)現(xiàn)并解決產(chǎn)品整個(gè)生命周期中的問題，達(dá)到多項(xiàng)工作的協(xié)調(diào)一致?？梢韵嘈牛贿h(yuǎn)的將來智能設(shè)計(jì)會取得更大的突破，從而使起重機(jī)的智能設(shè)計(jì)成為可能。
1.2橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)的總體方案
主要技術(shù)參數(shù)：中級工作級別，吊運(yùn)金屬工件，起重機(jī)設(shè)操縱室。
起重量主鉤50t，副鉤10t，跨度28.5m，起升高度為主鉤12m，副鉤14m起升速度主鉤7.8m/min,副鉤13.2m/min；小車運(yùn)行速度v=38.5m/min，大車運(yùn)行速度V=87.3m/min。
1.3主梁和橋架的設(shè)計(jì)
主梁跨度28.5m ,主要構(gòu)件是上蓋板、下蓋板和兩塊垂直腹板，主梁和端梁采用搭接形式，走臺的寬度取決于端梁的長度和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的平面尺寸，司機(jī)室采用閉式一側(cè)安裝，腹板上加橫向加勁板和縱向加勁條或者角鋼來固定，縱向加勁條的焊接采用自動焊，主梁翼緣板和腹板的焊接采用貼角焊縫，腹板的下邊和下蓋板硬做成拋物線形。
1.4端梁的設(shè)計(jì)
端梁采用箱型的實(shí)體板梁式結(jié)構(gòu)，是由車輪組合端梁架組成，端梁的中間截面也是由上蓋板，下蓋板和兩塊腹板組成；通常把端梁制成制成三個(gè)分段，端梁是由兩段通過連接板和角鋼用高強(qiáng)螺栓連接而成。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)行采用分別驅(qū)動的方案。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。
2.選型計(jì)算部分
2.1主起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.1.1確定起升機(jī)構(gòu)傳動方案，選擇滑輪組和吊鉤組
按照布置宜緊湊的原則，采用閉式傳動起升機(jī)構(gòu)構(gòu)造型式，如圖2-1所示，采用了雙聯(lián)滑輪組，按，查起重機(jī)械課本表5-5：取滑輪組倍率。
承載繩分支數(shù)：
圖2-1 起升機(jī)構(gòu)文字簡圖
2.1.2選擇鋼絲繩
若滑輪組采用滾動軸承，當(dāng)時(shí)，課本起重機(jī)械表（67頁）5-6得滑輪組效率：，鋼絲繩所受最大拉力：
（只有當(dāng)起升高度大于50米時(shí)q才計(jì)入所以此處只記Q）
查課本起重機(jī)械表（59頁）5-3得，工作級別為M6時(shí)，安全系數(shù)n=6，鋼絲繩計(jì)算破斷拉力。
N=312.48KN
由已知要求讓選擇破斷拉力1670的纖維芯鋼絲繩，
由課本公式直徑 。
2.1.3確定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度
卷筒直徑：由設(shè)計(jì)參數(shù)要求知：。
卷筒尺寸：（注:t為槽距；H為主起升高度；d為鋼絲繩直徑；l1為固定繩尾所需的長度；l2為卷筒兩端空余部分的長度l3為允許偏差度決定）
n為附加安全圈數(shù)為使繩尾受力減小偏于固定通常取n為1.5到3圈。
mm
l13t=78mm；l2根據(jù)設(shè)計(jì)手冊232頁公式p=d+（24）mm及結(jié)構(gòu)需要定為26mm ； 具課本68頁鋼絲繩允許偏斜度為1:10（） 取L3=500mm
卷筒轉(zhuǎn)速：
2.1.4選電動機(jī)
計(jì)算靜功率：=(0.0180.04)Q=934kg
選自起重機(jī)計(jì)算實(shí)例P238頁
：
查大連伯頓YZR電機(jī)資料選用電動機(jī)： YZR-315s-8
2.1.5選擇減速器
由上算得:
減速器總傳動比：
又查參考資料得ZQ-1000型號減速器參數(shù):
2.1.6驗(yàn)算起升速度和實(shí)際所需功率
實(shí)際起升速度：
誤差：
=×100%=×100%=1.9%＜[]=10%
實(shí)際所需等效功率：
===48.57KW＜=52.5KW
2.1.7校核減速器輸出軸強(qiáng)度
由起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范書中公式(6-16)得輸出軸最大徑向力：
由起重機(jī)計(jì)算實(shí)例239頁得輸出軸最大扭矩為：
由以上計(jì)算知，所選減速器能滿足要求。
2.1.8選擇制動器
所需靜制動力矩：
制動安全系數(shù)，由課本起重機(jī)械運(yùn)輸?shù)诹虏榈?，由選用YWZ-400/90制動器，其制動轉(zhuǎn)矩，制動輪直徑制動質(zhì)量。
2.2副起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.2.1確定起升機(jī)構(gòu)傳動方案，選擇滑輪組和吊鉤組
按照布置宜緊湊的原則，采用閉式傳動起升機(jī)構(gòu)構(gòu)造型式，如圖2-2所示，采用了雙聯(lián)滑輪組，按，查起重機(jī)械課本表5-5：取滑輪組倍率。
承載繩分支數(shù)：
圖2-2起升機(jī)構(gòu)計(jì)算簡圖
起重機(jī)課程設(shè)計(jì)附表8 P237頁選圖號為G15吊鉤組，得其質(zhì)量：G0=219kg，兩動滑輪間距為A=185mm。
2.2.2選擇鋼絲繩
若滑輪組采用滾動軸承，當(dāng)時(shí)，查起重機(jī)械課本67頁表5-6得滑輪組效率：，鋼絲繩所受最大拉力：
課本起重機(jī)械59頁表5-3，工作級別為時(shí)，安全系數(shù)n=5，鋼絲繩計(jì)算破斷拉力。
由上知選擇6x19破斷拉力1670的纖維繩芯鋼絲繩，由課本公式直徑得d為13mm，鋼絲繩最小破斷拉力。
2.2.3確定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度
已知卷筒直徑：D=400mm
卷筒尺寸：
，
2.2.4選電動機(jī)
計(jì)算靜功率：
：
查大連伯頓YZR系列選用電動機(jī)： YZR250M1-8
2.2.5選擇減速器
卷筒轉(zhuǎn)速：已經(jīng)求得
減速器總傳動比：由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊P237查得
2.2.6驗(yàn)算起升速度
實(shí)際起升速度：
誤差：
=×100%=×100%=0.25%＜[]=10%
2.2.7校核減速器輸出軸強(qiáng)度
由起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范書公式(6-16)得輸出軸最大徑向力：
由以上計(jì)算知，所選減速器能滿足要求。
2.2.8選擇制動器
所需靜制動力矩
2.3小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)
2.3.1確定機(jī)構(gòu)傳動方案
小車的傳動方式有兩種．即減速器位于小車主動輪中間或減速器位于小車主動輪一側(cè)。減速器位于小車主動輪中間的小車傳動方式．使小車減速器輸出軸及兩側(cè)傳動軸所承受的扭矩比較均勻。減速器位于小車主動輪一側(cè)的傳動方式，安裝和維修比較方便，但起車時(shí)小車車體有左右扭擺現(xiàn)象。
對于雙梁橋式起重機(jī)，小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用圖2-3減速器位于小車主動輪中間的傳動方案：
圖2-3小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動簡圖
先對運(yùn)行阻力計(jì)算：
小車質(zhì)量估計(jì)取
摩擦阻力矩：
查得，由Dc=500mm車輪組的軸承型號為7524，據(jù)此選出Dc=500車輪組軸承亦為7524.軸承內(nèi)徑和外徑的平均值，由起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范書中表7-1表7-3查得滾動摩擦系數(shù)K=0.0009，軸承摩擦系數(shù)μ=0.02，附加阻力系數(shù)β=2.0（采用導(dǎo)輪式電纜裝置導(dǎo)電），代入上式得
滿載時(shí)運(yùn)行阻力矩：
運(yùn)行摩擦阻力：
無載時(shí)運(yùn)行阻力矩：
運(yùn)行摩擦阻力：
2.3.2選電動機(jī)
電動機(jī)靜功率：
式中 ——滿載時(shí)靜阻力；
η=0.9——機(jī)構(gòu)傳動效率
m=1——驅(qū)動電機(jī)臺數(shù)
初選電動機(jī)功率：
式中
——電動機(jī)功率增大系數(shù)，由起重運(yùn)輸機(jī)械表7-6得，=1.15
由大連伯頓系列電機(jī)選用電動機(jī)YZR160L-8，Ne=16kW，n1=705/min,,電機(jī)質(zhì)量172kg
2.3.3選擇減速器
車輪轉(zhuǎn)速：
機(jī)構(gòu)傳動比：
查泰隆ZQ系列軟齒面減速器表：選用ZQ-500減速器，，[N]中級=12.8kW。
2.3.4驗(yàn)算運(yùn)行速度
實(shí)際運(yùn)行速度：
誤差：
故合適。
起動時(shí)間：
式中
n1=715r/min；
m=1——驅(qū)動電動機(jī)臺數(shù)；
其中
滿載運(yùn)行時(shí)折算到電動機(jī)軸上的運(yùn)行靜阻力矩：
空載運(yùn)行時(shí)折算到電動機(jī)軸上的運(yùn)行靜阻力矩：
初步估算制動輪和聯(lián)軸器的飛輪矩：
本機(jī)構(gòu)總飛輪矩：
式中
C由起重機(jī)械運(yùn)輸表4-1查得及其他傳動飛輪矩影響系數(shù)，折算到電動機(jī)軸上可取C=1.15
滿載起動時(shí)間：
無載起動時(shí)間：
由起重運(yùn)輸機(jī)械表5-1查，當(dāng)時(shí)，推薦值為5.5s，
（Q=Q）<，故所選電動機(jī)能滿足快速起動要求。
2.3.5按起動工況校核減速器功率
起動狀況減速器傳遞的功率：
（）
——運(yùn)行機(jī)構(gòu)中同一級傳動的減速器個(gè)數(shù)，=1
2.3.6選擇制動器
通常起重機(jī)的起動時(shí)間為1～5s,取=3s
所需制動轉(zhuǎn)矩：
由焦作金箍制動器附表15選用YWZ4 315/23，其制動轉(zhuǎn)矩=180Nm
考慮到所取制動時(shí)間=3s與起動時(shí)間=0.729s差距不大，故可省略制動不打滑驗(yàn)算。
2.4大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.4.1確定機(jī)構(gòu)的傳動方案
跨度為28.5m為中等跨度，為減輕重量，決定采用圖2-4的傳動方案。
圖2-4集中傳動的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)布置方式
1—電動機(jī)；2—制動器；3—帶制動器的半齒輪聯(lián)軸器；4—浮動軸；5—半齒輪聯(lián)軸器；6—減速器；7—車輪
2.4.2輪壓
按圖4.2所示的重量分布，計(jì)算大車車輪的最大輪壓和最小輪壓。
滿載時(shí)，最大輪壓：
空載時(shí)，最小輪壓：
車輪踏面疲勞計(jì)算載荷：
圖2-5輪壓計(jì)算圖
2.4.3運(yùn)行阻力計(jì)算
摩擦總阻力矩：
由起重機(jī)課程設(shè)計(jì)查得車輪的軸承型號為，軸承內(nèi)徑和外徑的平均值為：；由起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范書中表7-1～7-3查得：滾動摩擦系數(shù)，軸承摩擦系數(shù)；附加阻力系數(shù)代人上式得：
當(dāng)滿載時(shí)的運(yùn)行阻力矩：
運(yùn)行摩擦阻力：
當(dāng)空載時(shí)：
2.4.4選擇電動機(jī)
電動機(jī)靜功率：
式中：
初選電動機(jī)功率：
式中：
由參考資料YZR系列大連伯頓選用電動機(jī)為：
2.4.5選擇減速器
車輪轉(zhuǎn)速：
機(jī)構(gòu)傳動比：
查泰隆資料表，選用兩臺減速器，其型號為：
可見。
2.4.6起動工況下校核減速器功率
起動工況下減速器傳遞功率：
式中：
因此：
，所以減速器合適。
2.4.7選擇制動器
由焦作金箍系列的YWZ4系列電力液壓筷式制動器的制動時(shí)間，
按空載計(jì)算制動力矩，即代人起重運(yùn)輸機(jī)械的（7-16）式
：
；
現(xiàn)選用兩臺制動器,由焦作金箍制動器資料得其額定制動力矩，為避免打滑，使用時(shí)需將其制動力矩調(diào)至以下。
考慮到所取的制動時(shí)間，在驗(yàn)算起動不打滑條件時(shí)，已知是足夠安全的，故制動不打滑驗(yàn)算從略。
3.結(jié)構(gòu)計(jì)算部分
3.1橋架尺寸的確定
大車軸距的大小直接影響大車運(yùn)行狀況，常?。?
3.2主梁尺寸
主梁在跨度中部的高度h:
由金屬結(jié)構(gòu)課本
當(dāng)小跨度時(shí)取較大值，反之取較小值。
求得的梁高通常作為腹板高度，為下料方便，腹板高度一般取尾數(shù)為0的值。取腹板高度。
3.2.1腹板和翼緣板厚度
腹板厚度通常按起重重量決定：
主、端梁翼緣板厚度:
由課本機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)P195公式(7-32)翼緣板厚度
?。?
端梁頭部下翼緣板板厚；
上翼緣板與中部下翼緣板板厚；
端梁腹板厚度。由課本機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)P194公式（7-27）。
3.2.2兩腹板內(nèi)壁間距b:
b=（0.40.8）=（0.40.8）1800=7201440mm
取b=900mm 驗(yàn)算：
3.2.3上下翼緣板的寬度B1
3.2.4端梁高度H2
主梁總高度
端梁高度H2應(yīng)略大于車輪直徑
3.2.5主梁端部變截面長
d=
3.3主端梁界面
主、端梁采用焊接連接，端梁為拼接長。橋架結(jié)構(gòu)與主。端梁界面圖如下
圖3-1雙梁橋架結(jié)構(gòu)
圖3-2主梁與主梁支撐截面的尺寸簡圖
3.4端梁截面尺寸的確定
3.4.1起重機(jī)的總質(zhì)量
（包括主梁端梁小車大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、司機(jī)室和電氣設(shè)備等），可由下式估算：
由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊3-8-12知：
而
由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊P358表3-8-10，選
為15t。
對較大起重量得起重機(jī)，為增大端梁水平剛度和便于主端梁連接，通常B2比B3大50100mm左右，但給制造帶來不便。
B2
3.4.2端梁中部上下翼緣板寬度B4
3.5主.端梁截面幾何性質(zhì)
3.5.1截面尺寸
主梁截面面積：
3.5.2端梁截面
端梁截面積：
圖3-3端梁與端梁支撐面處的尺寸簡圖
3.6載荷
3.6.1自重載荷
a.主梁自重均勻載荷：
小車軌道重量由課本金屬結(jié)構(gòu)P453表20得，軌道理論質(zhì)量60.8N/m
欄桿等重量：
b.主梁均布載荷：
3.6.2小車輪壓：
起升載荷為：
小車自重:
假定輪壓均布，課本起重機(jī)械表4-2距K=2400mm
滿載小車輪壓：
3.6.3動力效應(yīng)系數(shù)
3.6.4慣性載荷
大小車都是四個(gè)車輪，其中主動輪各占一半，按車輪打滑條件確定大小車運(yùn)行的慣性力。
一根主梁上的小車慣性力為：
大車運(yùn)行起.制動慣性力（一根主梁上）為：
3.6.5偏斜運(yùn)行側(cè)向力
小車左輪至跨度極限位置C1=1.2m，
一根主梁的重量力為：
一根端梁單位長度的重量為：
考慮大車車輪直徑以及其他相關(guān)零件，取。
一根端梁的重量為：
一組大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的重量（分別驅(qū)動兩組對稱配置）為：起重機(jī)課程設(shè)計(jì)表7-3中得，重心作用位置
司機(jī)室及設(shè)備的重量為：
重心作用位置到主梁一端的距離大約取2.8m。
3.6.6滿載小車在主梁跨中央
一側(cè)端梁總靜輪壓為：
由及課本機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)53頁圖3-9用插值法求得：
3.6.7滿載小車在主梁左端極限位置
3.7扭轉(zhuǎn)載荷
中軌梁扭轉(zhuǎn)載荷較小，且方向相反，可忽略。故在此不用計(jì)算。
7端梁總輪壓計(jì)算簡圖見圖3-4
圖3-4 端梁總輪壓計(jì)算
3.8主梁的計(jì)算
3.8.1內(nèi)力
垂直載荷:計(jì)算大車傳動側(cè)的主梁。在固定載荷與移動載荷作用下，主端梁按簡支梁計(jì)算，如圖3-5所示
圖3-5 主梁計(jì)算模型
固定載荷作用下主梁跨中的彎矩
3.8.2跨端剪切力
移動載荷作用下主梁的內(nèi)力
輪壓合力與左輪的距離為：
a.滿載小車在跨中:
跨中E點(diǎn)彎矩為：
跨中E點(diǎn)剪切力為：
跨中內(nèi)扭矩為：
b.滿載小車在跨端極限位置（z=C1）:
端梁剪切力：
主梁跨中總彎矩為：
主梁跨端總剪切力（支撐力）為：
3.8.2水平載荷
a.水平慣性力載荷
在水平載荷
水平鋼架計(jì)算模型如圖3-6
圖3-6 水平剛架計(jì)算模型
小車在跨端，鋼架的計(jì)算系數(shù)為：
跨中水平彎矩為：
跨中水平剪切力為：
跨中軸力為：
小車在跨端，跨端水平剪切力為：
b.偏斜側(cè)向力
在偏斜側(cè)向力作用下，橋架也按水平鋼架分析如圖3-7
圖3-7 側(cè)向力作用下剛架的分析
這時(shí)，計(jì)算系數(shù)為：
小車在跨中。側(cè)向力為：
超前力為：
端梁中點(diǎn)的軸力：
端梁中點(diǎn)的水平剪切力：
主梁跨中的水平彎矩為：
主梁軸力為：
主梁跨中總的水平彎矩為：
小車在跨端,側(cè)向力為：
超前力為：
端梁中點(diǎn)的軸力為：
端梁中點(diǎn)水平剪切力為：
主梁跨端的水平彎矩為：
主梁跨端的水平剪切力為：
主梁跨端總的水平剪切力為：
小車在跨端時(shí)。主梁跨中水平彎矩與慣性載荷的水平彎矩組合值較小，不需計(jì)算。
3.8.3強(qiáng)度
需要計(jì)算主梁跨中截面如圖2危險(xiǎn)點(diǎn)（1）（2）（3）的強(qiáng)度。
a.翼緣板上邊緣與軌道接觸點(diǎn)（1）的應(yīng)力
主腹板邊至軌頂距離為：
集中載荷對腹板邊緣產(chǎn)生的局部壓力為：
垂直彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力為：
水平彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力為：=0
慣性載荷與側(cè)向力對主梁產(chǎn)生的軸向力較小且作用方向相反應(yīng)力痕小，故不用計(jì)算。
假定剪力由腹板承受，彎矩由翼緣板和腹板共同承受且按慣性矩分配。
點(diǎn)（1）的折算應(yīng)力為：
點(diǎn)（2）的折算應(yīng)力為：
點(diǎn)（3）的折算應(yīng)力為：
b.主梁上翼緣板的靜矩：
c.主腹板下邊的切應(yīng)力為：
d.主梁疲勞強(qiáng)度:
橋架工作級別為A7，應(yīng)按載荷組合1計(jì)算主梁跨中的最大彎矩截面（E）的疲勞強(qiáng)度。由于水平慣性載荷產(chǎn)生的應(yīng)力很小，為了計(jì)算簡明而忽略慣性力。求截面E的 最大彎矩和最小彎矩，滿載小車位于跨中（輪壓P1在E點(diǎn)上），則
空載小車位于右側(cè)跨端時(shí)如圖3-8
圖3-8 主跨梁中（E）最小彎矩的計(jì)算
左端支反力為：
驗(yàn)算腹板受拉翼緣板焊縫（4）的疲勞強(qiáng)度（見圖3-9）
圖3-9 主梁截面疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算
應(yīng)力循環(huán)特性
根據(jù)工作級別E4應(yīng)力集中等級k1及材料Q235，查得
e.因后面要用需驗(yàn)算橫隔板下端焊縫與主腹板連接處（5）
顯然，相同工況下的應(yīng)力循環(huán)特性是一致的。據(jù)E4及Q235橫隔板采用雙面連續(xù)焊縫連接，板底與受拉翼緣板間隙為50mm，應(yīng)力集中等級為K3，查的=103.7MPa
拉伸疲勞許用應(yīng)力為：
3.9端梁的計(jì)算
由端梁截面已經(jīng)初步確定，現(xiàn)進(jìn)行具體計(jì)算：取滿載小車位于主梁跨端，大小車同時(shí)運(yùn)行起，制動及橋架偏斜。
截面3-3及4-4.
端梁支撐處兩個(gè)截面很近，只計(jì)算受力稍大的截面4-4。
端梁支撐處為安裝大車輪角軸承箱座而切成缺口并焊上兩塊彎板(16mm185mm)。端部腹板兩邊都采用雙面貼角焊縫，取=8mm，支撐處高度400mm，彎板參與端梁承載工作，并承處截面（3-3及4-4）如圖所示3-10。
圖3-10 端梁支承處截面
形心：
慣性矩為：
3.10穩(wěn)定性
3.10.1整體穩(wěn)定性
局部穩(wěn)定性
翼緣板:
腹板:
故只需對著主梁腹板位置設(shè)置四塊橫隔板，隔板厚度
隔板間距
3.10.2橋架的剛度計(jì)算
a.滿載小車位于主梁跨中產(chǎn)生的靜撓度：
橋架的水平慣性位移：
b.垂直動剛度
起重機(jī)動剛度以滿載小車位于橋架跨中的垂直振頻率來表征，計(jì)算如下：主梁質(zhì)量：
全橋架中點(diǎn)換算質(zhì)量為：
起升質(zhì)量為：
起升載荷：
起升鋼絲繩滑輪組的最大下放長度：
橋架跨中靜位移：
起升鋼絲繩滑輪組的靜伸長：
c.水平動剛度
起重機(jī)水平動剛度以物品高度懸掛，滿載小車位于橋架跨中的水平自振頻率來表征。
半主梁跨中在單位水平作用下產(chǎn)設(shè)個(gè)的水平位移：
3.11總功率
整車電機(jī)功率之和
總結(jié)
通過這次雙梁橋式起重機(jī)的畢業(yè)設(shè)計(jì)，對起重機(jī)的起升和金屬結(jié)構(gòu)，加工，裝配等一系列過程有了更多的認(rèn)識，從中學(xué)到了很多。在設(shè)計(jì)過程中，培養(yǎng)了我分析零件結(jié)構(gòu)，運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動機(jī)構(gòu)的能力，對書本的知識做進(jìn)一步的了解與學(xué)習(xí)，對資料進(jìn)行查詢與合理的應(yīng)用。并熟悉了相關(guān)設(shè)計(jì)手冊和繪圖軟件，從而對我們所學(xué)專業(yè)知識更加深刻了解。
完成此次設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多專業(yè)與非專業(yè)的知識，真是獲益匪淺。箱體的加工很復(fù)雜，相信隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在以后起重機(jī)設(shè)計(jì)的加工會日益優(yōu)化，精度和質(zhì)量會更得進(jìn)一步的提高。這次設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多的東西。
參考文獻(xiàn)
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[3] 老師提供 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊編寫組．起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊[M]．
[4] 須雷．起重機(jī)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，起重運(yùn)輸機(jī)械[M]（學(xué)校內(nèi)部課本）P119-275
[5] 王小明，盧志強(qiáng) 國內(nèi)外大型起重機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新1002-6673 （2009）02-006-03
[6]徐格寧 主編。08級課本機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M] 第二版 太原科技大學(xué) 2009.9：17-348
[7] 陳國章等 起重機(jī)計(jì)算實(shí)例 1984版
[8] 通用橋式起重機(jī)[M] GB/T14405-2011 1993： P100-150
[9]ZQ系列減速器泰隆減速器股份有限公司提供
[10]大連伯頓有限公司的YZR系列起重專用電機(jī)提供
[11]焦作金箍的YWZ4系列的制動器提供
致謝
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書
題目名稱 50/10t雙梁中軌箱型橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)
-機(jī)械部件造型及金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
所學(xué)專業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
班級
指導(dǎo)教師姓名
所學(xué)專業(yè)
職稱
完成期限
2012年4月
一、論文（設(shè)計(jì)）主要內(nèi)容及主要技術(shù)指標(biāo)
1、對起重機(jī)的介紹及雙梁橋式起重機(jī)機(jī)構(gòu)組成和工作原理的說明。
2、起重機(jī)結(jié)構(gòu)方案的比較與確定確定橋架結(jié)構(gòu)的型式和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動方式。
3、工程力學(xué)、金屬機(jī)構(gòu)學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇與計(jì)算。
4、主要零部件選擇方案的比較與確定。
5、綜合考慮完成各部分的設(shè)計(jì)。
二、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要求
1、進(jìn)行廣泛的資料查詢和文獻(xiàn)檢索等前期準(zhǔn)備工作，并完成符合要求的開題報(bào)告和任務(wù)書。
2、開題報(bào)告、任務(wù)書經(jīng)指導(dǎo)教師審核通過后進(jìn)行論文的撰寫工作。
3、論文寫作要求符合新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文排版規(guī)范。
4、按時(shí)、保質(zhì)、保量完成論文撰寫，并按標(biāo)準(zhǔn)格式裝訂成冊。
三、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度安排
（1）2012年4月上旬，查閱與題目有關(guān)的報(bào)告，填好論文開題報(bào)告，經(jīng)指導(dǎo)老師及指導(dǎo)小組初審再經(jīng)教研室集體討論通過后，開始畢業(yè)論文寫作提綱的編寫。4月中旬向指導(dǎo)老師提交論文寫作提綱，待指導(dǎo)老師批準(zhǔn)后，正式開始論文寫作。
（2）2012年4月下旬完成論文初稿，經(jīng)指導(dǎo)老師審閱提出修改意見后進(jìn)行修改。
（3）2012年5月上旬前完成論文第二稿，再經(jīng)指導(dǎo)老師進(jìn)行修改，最后定稿。
（4）2012年5月上旬，進(jìn)行論文答辯資格審查。
擬選
題目
50t/10t雙梁中軌箱型橋式起重機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)
—機(jī)械部件造型及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
選題依據(jù)及研究意義
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。橋式起重機(jī)廣泛地應(yīng)用在室內(nèi)外倉庫、廠房、碼頭和露天貯料場等處。
起重機(jī)械是用來對物料進(jìn)行期中、運(yùn)輸、裝卸或安裝等作業(yè)的機(jī)械設(shè)備。它在國民經(jīng)濟(jì)各部門都有廣泛的應(yīng)用，起著減輕體力勞動、節(jié)省人力、提高勞動生產(chǎn)率和促進(jìn)生產(chǎn)過程機(jī)械化的作用。起重機(jī)械在現(xiàn)代化的生產(chǎn)過程中絕不是可有可無的輔助工具，而是合理組織生產(chǎn)的必不可少的生產(chǎn)設(shè)備。
選題的研究現(xiàn)狀
我國的起重機(jī)械制造行業(yè)起步較晚，原有的基礎(chǔ)比較薄弱，與工業(yè)先進(jìn)國家相比，差距不小，近年來盡管機(jī)械工業(yè)的綜合技術(shù)水平近幾年有了大幅度提高，但與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，仍存在著階段性的差距。主要問題在于：
1．科技進(jìn)步對機(jī)械工業(yè)增長的貢獻(xiàn)率目前僅為34%，先進(jìn)國家高達(dá)70%以上。
2．產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)、制造工藝及裝備、制造過程自動化技術(shù)、管理技術(shù)落后，是制約機(jī)械產(chǎn)品水平的主要因素。
3．機(jī)械產(chǎn)品技術(shù)水平不高，達(dá)到80年代末、90年代初國際先進(jìn)水平的僅占18%，達(dá)到80年代中期國際水平的占27%，其余產(chǎn)品均在80年代以前的水平線上。
縱觀世界各國起重機(jī)械發(fā)展的現(xiàn)狀，對今后的動向，可歸納如下：
1. 大型化
由于石油、化工、冶金、造船以及電站等的工程規(guī)模越來越大，所以吊車起吊物品的重量也越來越大。如海上采油平臺的超大型結(jié)構(gòu)件重達(dá)3000t，所以目前世界上起重量最大的起重機(jī)是3000t的浮式起重機(jī)。
2. 重視“三化”，逐步采用國際標(biāo)準(zhǔn)
所謂“三化”，是指起重機(jī)械的標(biāo)準(zhǔn)化，系列化和通用化。貫徹“三化”可以縮短設(shè)計(jì)周期，保證產(chǎn)品制造質(zhì)量，便于管理和提高經(jīng)濟(jì)效益。
3.實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的機(jī)電一體化
在當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)、自控技術(shù)及數(shù)顯技術(shù)大發(fā)展的年代里，更新?lián)Q代的重要標(biāo)志是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的機(jī)電一體化。再起重機(jī)械上應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以提高作業(yè)性能，增加安全性，以至實(shí)現(xiàn)無人自動操作。
4.人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用
起重機(jī)械一般應(yīng)用在沉重和繁忙的、環(huán)境比較惡劣的場合。為了減少司機(jī)的工作強(qiáng)度，保持旺盛的注意力，應(yīng)根據(jù)人機(jī)工程學(xué)的理論，設(shè)計(jì)駕駛室，改善震動和噪聲的影響，防止廢氣污染，使其符合健康規(guī)范的要求。
擬研究的主要內(nèi)容和思路
1、 主要內(nèi)容
1. 計(jì)算說明部分
1.1 選型計(jì)算
1.1.1 鋼絲繩
計(jì)算鋼絲繩拉力，根據(jù)工作級別選擇鋼絲繩安全系數(shù)，選擇合適的鋼絲繩直徑。
1.1.2 卷筒
根據(jù)卷筒直徑確定卷筒轉(zhuǎn)速和卷筒長度。
1.1.3 起升電機(jī)
計(jì)算起升靜功率，根據(jù)工作級別確定電機(jī)機(jī)座號和額定功率。
1.1.4 起升減速器
計(jì)算速比、選擇減速器型號，驗(yàn)算承載力、低速軸扭矩、徑向載荷。
1.1.5 起升制動器
計(jì)算制動力矩，根據(jù)不同的工作級別選擇制動器。
1.1.6 大小車運(yùn)行電機(jī)
計(jì)算運(yùn)行電機(jī)功率、選擇運(yùn)行電機(jī)。
1.1.7 大小車運(yùn)行減速器
計(jì)算速比，選擇型號。
1.2 機(jī)構(gòu)計(jì)算
1.2.1 確定主端梁截面（正軌箱型梁）
1.2.2 計(jì)算主端梁截面幾何性質(zhì)
形心、垂直慣性矩、水平慣性矩。
1.2.3 載荷
自重載荷、起升載荷。
1.2.4 載荷系數(shù)
起升動載荷系數(shù)，突然卸載動力效應(yīng)系數(shù)，運(yùn)行沖擊系數(shù)。
1.2.5 小車輪壓
滿載小車輪壓，空載小車輪壓。
1.2.6 主梁強(qiáng)度校核
跨中截面3個(gè)危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力，合成應(yīng)力，小車滿載在極限位置時(shí)跨端剪切應(yīng)力。
1.2.7 剛度校核
滿載小車在跨中時(shí)主梁的垂直靜剛度。
1.2.8 大車輪壓
最大輪壓和最小輪壓。
1.2.9 總功率
整車電機(jī)功率之和。
2. 圖紙部分
2.1 總圖
整車外形示意圖，包括界限尺寸（長、寬、高），性能尺寸（軌距、輪距），極限尺寸（主副鉤左右極限），性能參數(shù)表，標(biāo)題欄。
2.2 小車圖示意圖
起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)布局，鋼絲繩纏繞方式，下車平面布局，小車性能參數(shù)表，標(biāo)題欄。
2.3 主梁工程圖
外形，主要截面，重要焊縫的焊接方式，序號，標(biāo)題欄，明細(xì)表。
2.4 端梁工程圖
外形，主要截面，重要焊縫的焊接方式，序號，標(biāo)題欄，明細(xì)表。
2、 設(shè)計(jì)參數(shù)
起重量（t）
跨度(m)
起升高度(m)
速度(m/min)
主起升
副起升
主起升
副起升
主起升
副起升
大車
小車
50
10
28.5
12
14
7.8
13.2
38.5
87.3
工作級別
車輪直徑(mm)
卷筒直徑(mm)
起升倍率
主起升
副起升
大車
小車
大車
小車
主起升
副起升
主起升
副起升
M6
M5
M6
M5
800
500
800
400
5
3
主要思路：
1. 鋼絲繩選用6X19破斷拉力1670的纖維芯鋼絲繩。
2. 卷筒采用鑄造卷筒，直徑已知。
3. 起升減速器為ZQ系列軟齒面減速器（泰?。?。
4. 制動器為YWZ4系列電力液壓塊式制動器（焦作金箍）。
5. 小車運(yùn)行減速器為ZSC(L)系列軟齒面立式減速器（泰隆）。
6. 小車運(yùn)行減速器為ZQ系列軟齒面減速器（泰?。?
7. 電動機(jī)選用YZR起重專用電機(jī)（大連伯頓）。
8. 圖紙格式為autoCAD2004版本，計(jì)算書用WORD編寫。
主要參考文獻(xiàn)
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[4]08級課本起重機(jī)械[M].P119-275.
[5] 徐格寧.機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009：第二章到第十章.
[6]起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊編寫組編.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊.北京：機(jī)械出版社，1980：P120-P200.
[7]大連起重機(jī)廠，起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊編寫組編.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊.沈陽：遼寧人民出版社。1988：P320-500.
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