橋式單梁起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)及行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

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A cycle of work including: fetching device from the extract ground to bring up the product, then move to the designated drop items, then the reverse movement, fetching device back in situ, so as to carry out the next cycle. The main task of this graduation design is the design of mono beam overhead bridge crane metal structure and its running mechanism, metal structure mainly includes the main beam, end beam of metal structure design, small frame. The walking mechanism design is the main vehicle and the running mechanism. By calculating and checking the main beam, end beam, small frame strength design of a simple structure, light weight, safe and reliable mono beam overhead bridge crane. Keywords:main beam,metal structure,walk mechanism 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 第1章 緒論 5 1.1 起重機(jī)的發(fā)展概況 5 1.2 起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì) 5 第2章 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 6 2.1箱型主梁結(jié)構(gòu)形式 6 2.2端梁結(jié)構(gòu)型式 7 2.3小車(chē)架結(jié)構(gòu)型式 7 第3章 起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 9 3.1起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 3.1.1 起升機(jī)構(gòu)計(jì)算 9 3.1.2 選擇鋼絲繩 9 3.1.3確定卷筒尺寸 9 3.1.4選減速器 11 3.1.5 選電動(dòng)機(jī) 11 3.1.6 選擇聯(lián)軸器 12 第4章 起重機(jī)小車(chē)架的設(shè)計(jì)計(jì)算 13 4.1小車(chē)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 4.1.1小車(chē)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 4.1.2小車(chē)架金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 4.1.3小車(chē)架車(chē)輪與軌道選擇 14 4.2小車(chē)架傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算 14 4.2.1小車(chē)架傳動(dòng)方案選擇 14 4.2.2電動(dòng)機(jī)的選型 16 4.2.3聯(lián)軸器的選用 18 第5章 主梁和端梁的設(shè)計(jì)與計(jì)算 19 5.1主梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 5.1.1主梁結(jié)構(gòu) 19 5.1.2主梁的尺寸以及截面結(jié)構(gòu) 19 5.2主梁計(jì)算與校核 21 5.2.1主梁垂直最大彎矩 21 5.2.2主梁的水平最大彎矩 23 5.2.3主梁的強(qiáng)度驗(yàn)算 24 5.2.4主梁的垂直剛度驗(yàn)算 25 5.2.5主梁的水平剛度驗(yàn)算 26 5.2.6主梁局部穩(wěn)定性計(jì)算 26 5.3端梁的結(jié)構(gòu)計(jì)算 28 5.3.1端梁結(jié)構(gòu) 28 5.3.2端梁的尺寸以及截面結(jié)構(gòu) 29 5.4端梁的計(jì)算 30 5.4.1計(jì)算載荷的確定 30 5.4.2端梁的垂直最大彎矩 30 5.4.3端梁水平最大彎矩 30 5.4.4端梁的強(qiáng)度驗(yàn)算 31 5.5小車(chē)反滾輪軌道和懸臂支撐座計(jì)算 32 5.6主端梁的連接方式 35 第6章 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu) 37 6.1大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組成和特性 37 6.2驅(qū)動(dòng)方案的選擇 37 6.3選擇車(chē)輪與軌道，并驗(yàn)算其強(qiáng)度 39 6.3選擇減速電機(jī) 40 6.4選擇聯(lián)軸器 41 6.5 緩沖器的選擇 41 第7章 主要部件的校核 43 7.1焊縫的連接計(jì)算 43 7.1.1端梁車(chē)輪支承處的翼緣焊縫 43 7.1.2 主梁和端梁的連接焊縫 43 7.1.3 主梁蓋板焊縫的剪切應(yīng)力 44 7.2主要焊縫的校核驗(yàn)算 44 7.2.1端梁端部上翼緣焊縫 44 7.2.2端梁端部下翼緣焊縫 44 7.2.3主梁與端梁的連接焊縫 45 7.2.4主梁上蓋板焊縫 45 結(jié) 論 46 參考文獻(xiàn) 47 致 謝 - 48 - IV 第1章 緒論 1.1 起重機(jī)的發(fā)展概況 近些年來(lái)，工程起重機(jī)行業(yè)發(fā)展快速，起重機(jī)械正處于市場(chǎng)高速發(fā)展期，具有較大的市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿?。作為落?shí)十二五規(guī)劃各項(xiàng)工作目標(biāo)的關(guān)鍵一年，2014年，國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展處于重要戰(zhàn)略機(jī)遇期，城鎮(zhèn)化、新型工業(yè)化、國(guó)際化建設(shè)都已進(jìn)入關(guān)鍵階段，工程起重機(jī)企業(yè)開(kāi)始理性分析市場(chǎng)，整裝待發(fā)，通過(guò)積極的技術(shù)創(chuàng)新，尋找最佳發(fā)展路徑。去年全年，我國(guó)起重機(jī)械行業(yè)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)可觀。 　　然而當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)較為嚴(yán)峻，各個(gè)行業(yè)景氣度一直處于偏冷的狀態(tài)，受?chē)?guó)內(nèi)房地產(chǎn)宏觀調(diào)控和貨幣緊縮政策影響，市場(chǎng)需求較為低迷。我國(guó)工程起重機(jī)行業(yè)正經(jīng)歷著不平凡的發(fā)展階段，整個(gè)行業(yè)在實(shí)現(xiàn)高速增長(zhǎng)的同時(shí)，也承受著著國(guó)際國(guó)內(nèi)激烈競(jìng)爭(zhēng)的考驗(yàn)和金融危機(jī)的挑戰(zhàn)。 1.2 起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì) 中國(guó)現(xiàn)起重機(jī)行業(yè)以中聯(lián)和三一兩大工程機(jī)械行業(yè)巨頭為主，產(chǎn)品種類(lèi)繁多，而且主要以履帶式起重機(jī)和輪胎式起重機(jī)為主。橋式起重機(jī)分為單梁和雙梁兩種形式?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)的單梁橋式起重機(jī)主要以電動(dòng)葫蘆形式的為主。目前我國(guó)各行業(yè)的發(fā)展都較以前緩慢，但隨著金融危機(jī)的影響慢慢消退，中國(guó)中小型公司發(fā)展迅猛。因此，隨著廠房的增加，對(duì)單梁和雙梁起重機(jī)的需求都在增加。因此無(wú)疑是給起重機(jī)行業(yè)又帶來(lái)了春天，但是中國(guó)本身龐大的工程機(jī)械公司，加劇了行業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)。所以，怎樣能在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，對(duì)單梁橋式起重機(jī)的設(shè)計(jì)就提出了更高的要求。智能化，小型化，輕量化將是將來(lái)起重機(jī)的發(fā)展方向。這樣對(duì)起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)都有了新的要求和標(biāo)準(zhǔn)，在盡量降低成本的情況下，還須滿(mǎn)足客戶(hù)的要求。 第2章 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 2.1箱型主梁結(jié)構(gòu)形式 常見(jiàn)的雙主梁截面形式如圖2-1所示 圖2.1 通用橋式起重機(jī)半橋架截面型式 1）中軌箱型梁橋架（圖2.1-a）是將小車(chē)軌道安裝在主梁上翼緣板寬度中心線上，梁內(nèi)設(shè)置大、小橫向隔板，與上翼緣板頂緊以支撐軌道[6]。 2）預(yù)應(yīng)力箱型梁橋架（圖2.1b）是在主梁受拉翼緣板附近（一般在外側(cè)）加設(shè)高強(qiáng)度預(yù)拉鋼索或鋼筋，以提高梁的承載能力。 3)半偏軌箱型梁橋架（圖2.1c）是目前國(guó)內(nèi)外采用的新結(jié)構(gòu)型式，其小車(chē)軌道設(shè)置在主梁寬度中心線至腹板之間的上翼緣板上，以減小輪壓對(duì)梁產(chǎn)生的偏心扭矩并減小上翼緣板的局部彎曲和腹板的局部壓應(yīng)力，從而改善梁的受力。 4）偏軌箱型梁橋架（圖2.1d）是把小車(chē)軌道置于主腹板頂上，梁內(nèi)可省去小隔板，上翼緣板寬度延至主腹板外側(cè)，并設(shè)有三角形加勁肋板。 5）四桁架橋架（圖2.1e）是由四片桁架組成半橋架，其結(jié)構(gòu)輕，剛度大。 6）三角形截面橋架(圖2.1f)是有三片桁架組成半橋架，半橋架必須與端梁連接牢固，否則扭轉(zhuǎn)剛度差會(huì)使受力惡化。 橋式單梁橋架與橋式雙梁橋架基本相同，只是以單根寬箱型梁代替兩根窄箱型梁，端梁仍為兩段。起重小車(chē)騎跨子啊單梁上運(yùn)行。 根據(jù)運(yùn)行小車(chē)的位置，分為對(duì)稱(chēng)軌道單梁橋架（圖2.2a、d）和非對(duì)稱(chēng)軌道單梁橋架。對(duì)稱(chēng)軌道單梁橋架多用于大起重量的起重機(jī)，后者又分為垂直反滾輪式（圖2.2c、f）、水平反滾輪式單梁橋架（圖2.2b）和傾斜滾輪單梁橋架（圖2.2e）。 圖2.2橋式單梁橋架截面型式 由于本次設(shè)計(jì)采用的是小車(chē)架結(jié)構(gòu)型式的單梁起重機(jī)，所以采用偏軌箱型梁橋架，在根據(jù)小車(chē)架的設(shè)計(jì)，來(lái)確定軌道的安裝位置。 2.2端梁結(jié)構(gòu)型式 橋架端梁多采用鋼板焊接箱型結(jié)構(gòu)，并在水平面內(nèi)與主梁剛性連接。主梁主要分為拼接式端梁和整體式端梁，由于起重量是5t所以采用整體式端梁。 2.3小車(chē)架結(jié)構(gòu)型式 小車(chē)架的結(jié)構(gòu)型式主要分為兩種，1）二支點(diǎn)單主梁小車(chē)，2）三支點(diǎn)單主梁小車(chē)。如圖2.3所示 (a)二支點(diǎn)單主梁小車(chē)（b）三支點(diǎn)單主梁小車(chē) 1-減速器 2-安全鉤 3-水平輪 4-垂直反滾輪 5-水平反滾輪 圖2.3單主梁小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和參數(shù)考慮，本次小車(chē)架的結(jié)構(gòu)型式采用二支點(diǎn)單主梁小車(chē)型式。 第3章 起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1.1 起升機(jī)構(gòu)計(jì)算 如圖3.1按照結(jié)構(gòu)緊湊的原則，起升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)采用的驅(qū)動(dòng)方案如下，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動(dòng)，聯(lián)軸器與減速器連接后帶動(dòng)減速器的運(yùn)動(dòng)最后帶動(dòng)卷筒的滾動(dòng)實(shí)現(xiàn)起升運(yùn)動(dòng)。 1-電動(dòng)機(jī) 2-減速器 3-卷筒 4-聯(lián)軸器 圖3.1驅(qū)動(dòng)方案 3.1.2 選擇鋼絲繩 若滑輪組采用滾動(dòng)軸承，當(dāng)，參考文獻(xiàn)[1]中表2-1得滑輪組效率鋼絲繩所受最大拉力： 參考文獻(xiàn)[1]中表2-3得中級(jí)工作類(lèi)型時(shí)，安全系數(shù)K=5.5.鋼絲繩選用6X31（1+6+12+12）GB1102-74型號(hào)的鋼絲繩。 3.1.3確定卷筒尺寸 卷筒直徑： （3.1） 式中 e-筒繩直徑比 d-鋼絲繩直徑 參考文獻(xiàn)[1]中表3-3-2得e=18，又因?yàn)閐=9.3，故D=158mm 故選用繩槽螺距 根據(jù)卷筒所選直徑以及鋼絲繩直徑和起重量以及最大提升高度參考文獻(xiàn)[1]中表3-3-6得卷筒選用圖號(hào)為143-2。 筒壁的應(yīng)力計(jì)算： 對(duì)于HT15-33鑄鐵材料，抗壓強(qiáng)度極限 抗拉強(qiáng)度極限為 故許用壓應(yīng)力： 故強(qiáng)度足夠。由于卷筒的長(zhǎng)度,尚應(yīng)計(jì)算由彎曲矩長(zhǎng)生的拉應(yīng)力（彎矩圖示于圖）： 圖3.2卷筒彎矩圖 卷筒的最大彎矩發(fā)生在鋼絲繩位于卷筒中央時(shí)： 卷筒斷面系數(shù)： （3.2） 式中 D——卷筒外徑，取值; ——卷筒內(nèi)徑。由此; 可得： 合成應(yīng)力： 式中許用應(yīng)力： 3.1.4選減速器 根據(jù)卷筒的選擇參考文獻(xiàn)[1]表3-3-6得減速器選用大傳動(dòng)比ZQ型減速器，ZQ400型號(hào)。傳動(dòng)比選 3.1.5 選電動(dòng)機(jī) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求起升速度為，滑輪組倍率取，則卷筒的圓周速度為 則卷筒的轉(zhuǎn)速：，取 計(jì)算靜功率 因此選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為,額定功率 3.1.6 選擇聯(lián)軸器 高速軸的計(jì)算力矩： （3.3） 式中 效系數(shù)查表2—7 ——安全系數(shù)查表2—21 --相應(yīng)于機(jī)構(gòu)值的電動(dòng)機(jī)額定力矩?fù)Q算到高速軸上的力矩 根據(jù)以上計(jì)算選擇聯(lián)軸器型號(hào)為CL4，其最大允許扭矩--。 第4章 起重機(jī)小車(chē)架的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1小車(chē)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1.1小車(chē)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 前面第二章已經(jīng)選用小車(chē)架為二支點(diǎn)結(jié)構(gòu)型式的小車(chē)架。 4.1.2小車(chē)架金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小車(chē)架作為起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)，并且是起升機(jī)構(gòu)的安裝部件，所以金屬結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，并且整個(gè)的受力情況也涉及到不靜定受力分析。根據(jù)主梁和軌道以及車(chē)輪組的選型，對(duì)小車(chē)架的整個(gè)金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及受力分析提出了很高的要求。小車(chē)架的傳動(dòng)方案的選擇，都對(duì)小車(chē)架的結(jié)構(gòu)有不同的影響。因?yàn)樾≤?chē)架的輪距以及傳動(dòng)方式開(kāi)始時(shí)都沒(méi)有確定，所以對(duì)小車(chē)架金屬機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)陷入了困難中，之后翻閱資料，查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)，在根據(jù)起升機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)方式以及輪距和小車(chē)輪組的結(jié)構(gòu)，確定了最后的小車(chē)架的金屬結(jié)構(gòu)如圖4.1所示 1-導(dǎo)向輪安裝座 2-小車(chē)輪 3-減速電機(jī) 4-起升機(jī)構(gòu)布局 圖4.1小車(chē)架鋼結(jié)構(gòu) 小車(chē)架主要由箱型梁和加強(qiáng)筋焊接而成，箱型梁是小車(chē)架的主要的承載件，加強(qiáng)筋的分布主要是加強(qiáng)局部的承載能力。 4.1.3小車(chē)架車(chē)輪與軌道選擇 車(chē)輪的最大輪壓：小車(chē)自重估計(jì)取為.假定輪壓均勻分布： 載荷率，參考文獻(xiàn) [2]中選擇車(chē)輪：當(dāng)運(yùn)行速度,載荷率，工作類(lèi)型為中級(jí)時(shí)，車(chē)輪直徑,軌道選擇型號(hào)為. 4.2小車(chē)架傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算 4.2.1小車(chē)架傳動(dòng)方案選擇 經(jīng)過(guò)搜集和查閱各種資料，雙梁起重機(jī)小車(chē)的傳動(dòng)方式有如下2種 方式1 （a）減速器位于小車(chē)架中心線 （b）減速器偏向一側(cè) 圖4.2雙梁小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 方式2 1-帶制動(dòng)器電機(jī) 2-減速器 3-彈性支撐 4-傳動(dòng)軸 5-車(chē)輪 圖4.3三合一運(yùn)行機(jī)構(gòu) 圖4.2和圖4.3都是適用于雙梁起重機(jī)的小車(chē)運(yùn)行方案，因?yàn)殡p梁起重機(jī)的小車(chē)架是雙軌的，所以采用這幾種方案都是可行和合理的。但是我的設(shè)計(jì)是單梁橋式起重機(jī)，所以傳動(dòng)方案與圖4.2和4.3的方案就有所差別?？紤]到小車(chē)架的結(jié)構(gòu)和空間以及自重的原因，參考圖4.3傳動(dòng)方案，所以我的設(shè)計(jì)采用了三合一電機(jī)，并且電機(jī)安裝在小車(chē)架的箱型梁上，以此減小小車(chē)架的空間和自重。本設(shè)計(jì)采用的方案如圖4.4所示： 1-車(chē)輪 2-聯(lián)軸器 3-減速電機(jī) 4-小車(chē)架 圖4.4小車(chē)驅(qū)動(dòng)方式 如圖4.4所示，采用三合一電機(jī)即減小了所需要的空間也減小了小車(chē)自重。如圖4.4，減速電機(jī)3輸出動(dòng)力經(jīng)過(guò)聯(lián)軸器傳遞到車(chē)輪組，主動(dòng)輪帶動(dòng)從動(dòng)輪，從而驅(qū)使小車(chē)作橫向移動(dòng)。 4.2.2電動(dòng)機(jī)的選型 運(yùn)行阻力 （4.1） 式中 ——起重機(jī)（小車(chē)）運(yùn)行靜阻力（公斤）； ——起重機(jī)（小車(chē)）運(yùn)行摩擦阻力（公斤）； ——起重機(jī)（小車(chē)）在有坡度軌道上運(yùn)行時(shí)須克服由起重機(jī)重量分力引起的阻力（公斤）。 1、 運(yùn)行摩擦阻力 起重機(jī)（小車(chē)）滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)的最大摩擦阻力 (4.2) 式中 ——起升載荷重量（公斤）； ——起重機(jī)（小車(chē)）自重（公斤）； ——滾動(dòng)摩擦系數(shù)（厘米），見(jiàn)[2]表9-2； ——軸承內(nèi)徑； ——軸承摩擦系數(shù)，見(jiàn)[2]表9-3； ——附加摩擦阻力系數(shù)； ——車(chē)輪直徑（厘米）； ——摩擦阻力系數(shù) 對(duì)于單主梁的垂直反滾輪式小車(chē)，滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)的最大摩擦阻力 （4.3） 式中 ——垂直反滾輪的輪壓（公斤） ——由載荷和小車(chē)自重引起的對(duì)垂直軌道中心線的力矩（公斤?米）； ——垂直軌道至反滾輪軌道中心線之間距離； ——垂直反滾輪的直徑； ——垂直反滾輪的軸承內(nèi)徑。 因?yàn)? 帶入式4.4得到 。 由于本次設(shè)計(jì)的起重機(jī)是在廠房里工作的，所以不涉及風(fēng)載荷。則 （4.4） 式中 ——坡度阻力系數(shù)，見(jiàn)[2]表9-5，取，則 （二）選電動(dòng)機(jī) 1、滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)的靜功率 （4.5） 式中 ——起重機(jī)（小車(chē)）滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)的靜阻力； ——起重機(jī)（小車(chē)）的運(yùn)行速度（米/分）； ——機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率； 大車(chē)如果選用臥式齒輪減速器時(shí)取0.95， 小車(chē)如果選用立式齒輪減速器時(shí)取0.90； ——電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù) 小車(chē)運(yùn)行速度選取為35m/min,則電動(dòng)機(jī)的 參考文獻(xiàn)[3]表16-7選取減速電機(jī)機(jī)座號(hào)為YCJ132，電機(jī)100L1F3-4，功率為2.2kw，輸出扭矩為222nm，輸出轉(zhuǎn)速為89r/min.。 4.2.3聯(lián)軸器的選用 機(jī)構(gòu)高速軸上全齒聯(lián)軸器的計(jì)算扭矩： 式中 —等效系數(shù)，由表2-7查到； 安全系數(shù)，由[11]表2-21查得； ——相應(yīng)于機(jī)構(gòu)值的電動(dòng)機(jī)額定力矩折算到高速軸上的力矩。 參考文獻(xiàn)[2]圖33-1查電動(dòng)機(jī)兩端伸出軸為圓柱形, ；參考文獻(xiàn)[2]表21-15查減速器高速軸端為圓柱形，。故從[2]表17-5中選一個(gè)齒輪聯(lián)接器：聯(lián)軸器，其最大允許扭矩 ;飛輪矩重量。 第5章 主梁和端梁的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5.1主梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1.1主梁結(jié)構(gòu) 1-小車(chē)軌道 2-主梁上翼緣板 3-角鋼 4-隔板 5-下翼緣板 圖5.1主梁的結(jié)構(gòu)型式 主梁主要是由一定數(shù)量的薄板通過(guò)較高的焊接工藝將一塊快薄板焊接起來(lái)的箱型梁，這種主梁是由翼板與腹板焊接而成的，在結(jié)構(gòu)上比桁架式的梁穩(wěn)定性更高，還能夠減少更多的材料。主梁的翼緣板和腹板的焊接主要是幾塊相錯(cuò)開(kāi)來(lái)焊接，不能在同一個(gè)位置既焊接翼緣板又焊接腹板，錯(cuò)開(kāi)能夠增加主梁的抗彎剛度。 在各種載荷作用下，梁的彎矩沿著梁長(zhǎng)總是變化的。簡(jiǎn)支梁跨中彎矩最大，沿著梁向支撐方向逐漸減小。變截面梁常用改變梁的高度或改變翼緣截面的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。如圖5.1所示，改變梁高是將梁做成中間為等截面的而向兩端逐漸減小的折線形，梁端的高度根據(jù)支撐處的連接決定。所以本設(shè)計(jì)采用變截面的箱型梁。 5.1.2主梁的尺寸以及截面結(jié)構(gòu) （一）主梁的尺寸 主梁跨度 大車(chē)輪距取 暫取 主梁中間高度 暫取 主梁兩端高度 則 端部變截長(zhǎng)度 取 主端梁翼緣板厚度，通常上下翼緣板厚度相等，起重量大時(shí)，上翼緣板承受壓應(yīng)力大，板厚較大，這是根據(jù)強(qiáng)度決定；腹板厚度依起重量而定： 腹板取 根據(jù)計(jì)算尺寸參考文獻(xiàn)[2]表26-14，根據(jù)起重量和跨度以及計(jì)算所得尺寸選取截面尺寸為 =的截面尺寸。 （二）截面結(jié)構(gòu) 起重機(jī)的主梁截面是箱型梁，在工作時(shí)受到的載荷由起重量和起重機(jī)構(gòu)的重量所決定，因?yàn)槭窃谑覂?nèi)的起重機(jī)，所以不受風(fēng)載荷的影響。但為了使其工作時(shí)能夠承受高強(qiáng)載荷，提高薄板的臨界應(yīng)力，因此在腹板和翼緣板之間設(shè)置加勁板與角鋼來(lái)增強(qiáng)整機(jī)在橫向和縱向抗彎強(qiáng)度。如圖5.2 1- 角鋼 2-軌道 3-上翼緣板 4-加強(qiáng)筋 5-隔板 6-腹板 7-下翼緣板 圖5.2主梁截面結(jié)構(gòu) 因此該起重機(jī)主梁和端梁總體結(jié)構(gòu)形式為翼緣板、腹板作為其基本骨架，角鋼與加勁板在其內(nèi)部起加強(qiáng)抗彎和支撐作用，各部分通過(guò)焊接形式拼接而成。在梁中點(diǎn)附近不同距離處通過(guò)改變梁截面的尺寸來(lái)增強(qiáng)不同點(diǎn)的抗彎和傾覆強(qiáng)度。 5.2主梁計(jì)算與校核 5.2.1主梁垂直最大彎矩 （1） 參考文獻(xiàn)[5]圖7-11曲線得半個(gè)橋架（不包括端梁）的自重 = 40000 N 則主梁由于橋架自重引起的均布載荷 = = = 24.24 由于大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用分別驅(qū)動(dòng)，主梁所受的全部均布載荷就是橋架自重引起的均布載荷 參考文獻(xiàn)[5]表7-3 得由于大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用分別驅(qū)動(dòng)時(shí)一套機(jī)構(gòu)重量 ，重心作用位置 主梁的總計(jì)算均布載荷 q = =1.1×24.24 = 26.67 = 1.1 ----沖擊系數(shù) 作用在一根主梁上的小車(chē)的兩個(gè)輪壓值可根據(jù) [5] 表7-4 選取 = 21000 N = 18000 N = 2150 mm 考慮動(dòng)力系數(shù)的影響（由 [5] 圖2-2曲線查得 = 1.15 ）小車(chē)車(chē)輪的計(jì)算輪壓為 = = 1.15×21000 = 24150 N = =1.15×18000 = 20700 N 則主梁垂直受載荷圖如圖5.2 圖5.3 主梁垂直受載荷圖 根據(jù)主梁垂直載荷圖分別算出主梁左右兩端的約束力為： 其剪力圖為 圖5.4主梁剪力圖 其彎矩圖為 圖5.5 主梁彎矩圖 由 [5] 公式 （7-14）計(jì)算主梁垂直最大彎矩 = （5.1） 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)不設(shè)有操作室，故操作室的重量 = 0 N其重心距支點(diǎn)的距離為 = 0 cm 計(jì)算 = =26.14× 5.2.2主梁的水平最大彎矩 由 [5] 公式7-18 計(jì)算主梁最大水平彎矩 = 0.8 （5.2） 式中 g----重力加速度，g = 9.81 ---大車(chē)起動(dòng)、制動(dòng)加速度平均值 s 則 ----不計(jì)沖擊系數(shù)和動(dòng)載系數(shù)時(shí)主梁垂直最大彎矩，由下式計(jì)算得 = = = 23.12× 因此得主梁水平最大彎矩為 =（3.45～5.76）× 取 5.2.3主梁的強(qiáng)度驗(yàn)算 主梁中間截面的最大彎曲應(yīng)力， 根據(jù) [5] 公式7-19 得 （5.3） 式中 ----主梁中間截面對(duì)水平重心軸線x-x 的抗彎截面模數(shù)近似值 =12366.67 ---- 主梁中間截面對(duì)垂直重心軸線 y-y 的抗彎截面模數(shù)近似值 = = 8425 因此可得 由 [5] 表2-19查得Q235 鋼的許用應(yīng)力 = 故 主梁支承截面的最大剪應(yīng)力根據(jù) [5] 公式7-20 計(jì)算 （5.4） 式中 ----主梁支承截面所受的最大剪力，由 [5] 公式7-15 計(jì)算 = ----主梁支承截面對(duì)水平重心軸線x-x的慣性矩，其近似值 ---- 主梁支承截面半面積矩對(duì)水平重心軸線x-x 的靜矩 因此可知 查得鋼的許用應(yīng)力為 所以 ，由上面的計(jì)算可知強(qiáng)度足夠。 5.2.4主梁的垂直剛度驗(yàn)算 主梁在滿(mǎn)載小車(chē)輪壓作用下，在跨中所產(chǎn)生的最大垂直撓度按照 [ 5] 公式7-23 計(jì)算 （5.5） 式中 因此得 允許的撓度值由 [5] 公式7-22 計(jì)算得 因此 5.2.5主梁的水平剛度驗(yàn)算 主梁在大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)起動(dòng)、制動(dòng)慣性載荷作用下，產(chǎn)生的水平最大撓度可按 [5] 公式7-25 計(jì)算（略去第三項(xiàng)，簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁） （5.6） 式中 ----作用在主梁上的集中慣性載荷 -----作用在主梁上的均布慣性載荷 由此可得 水平撓度許用值 所以 起重機(jī)工作無(wú)特殊性要求時(shí)，可以不必進(jìn)行主梁的動(dòng)剛度驗(yàn)算。 5.2.6主梁局部穩(wěn)定性計(jì)算 由薄鋼板制成的工字梁和箱型梁，在載荷作用下梁的腹板和翼緣板受有正應(yīng)力和切應(yīng)力作用，有的還受有局部壓應(yīng)力作用。這些應(yīng)力除產(chǎn)生強(qiáng)度問(wèn)題外，還會(huì)讓板發(fā)生波浪式翹曲，使板喪失穩(wěn)定。 如果要提高薄板的臨界應(yīng)力，可以增加板厚或者使用加強(qiáng)筋。多數(shù)情況下是采用增加加強(qiáng)筋[6]。 （一）梁的翼緣板極限寬厚比和加強(qiáng)筋的設(shè)置 箱型梁在兩腹板間的受壓翼緣板?。? （5.7） 式中 ——兩腹板間距： ——腹板板厚： ——鋼材的屈服點(diǎn)： 則 所以箱型梁梁腹板間的翼緣寬厚比不符合要求，這時(shí)應(yīng)在受壓翼緣板內(nèi)側(cè)等間距設(shè)置一條或多條縱向加強(qiáng)筋，被加強(qiáng)筋分隔開(kāi)的翼緣區(qū)格寬厚比仍需滿(mǎn)足上述要求，為翼緣板被加強(qiáng)筋分隔的區(qū)個(gè)數(shù)。 則，當(dāng)設(shè)置一條角鋼加強(qiáng)筋時(shí)即時(shí)， 符合加強(qiáng)筋設(shè)置的要求。如圖5.3 圖5.6 受壓翼緣板的加強(qiáng)方法 （二）梁腹板的極限寬厚比和加強(qiáng)筋的設(shè)置 1）當(dāng) （5.8） 不需設(shè)置任何加強(qiáng)筋，不需要驗(yàn)算腹板穩(wěn)定性。 式中 ——腹板寬度：即 ——腹板厚度：即。下同 2）當(dāng) 需設(shè)置橫向加強(qiáng)筋，其間距不得小于，且不大于。為制造方便和安全，橫向加強(qiáng)筋常取等間距布置，其間距取，且不大于2m。 當(dāng) 需設(shè)置橫向加強(qiáng)筋，且取間距為。如圖5.4 圖5.7 腹板的加強(qiáng)方法 加勁板采用橫向加勁板，且用剛性加勁板時(shí)，查參考文獻(xiàn)[6]，加勁板的歐拉應(yīng)力，按如下公式計(jì)算: （5.9） 式中 ——板的厚度，??； ——板寬，??； ——鋼材的彈性模量，； ——泊松比，鋼材。 也就是加勁板的臨界應(yīng)力，因此，局部穩(wěn)定性滿(mǎn)足。 5.3端梁的結(jié)構(gòu)計(jì)算 5.3.1端梁結(jié)構(gòu) 橋架端梁多采用鋼板焊接箱型結(jié)構(gòu)，并在水平面內(nèi)與主梁剛性連接。主梁主要分為拼接式端梁和整體式端梁，由于起重量是5t所以采用整體式端梁。如圖5.5 1-端梁上翼緣板 2-隔板 3-端梁下翼緣板 4-車(chē)輪組 圖5.8端梁結(jié)構(gòu) 考慮到本次設(shè)計(jì)的起重量以及端梁的尺寸大小，所以端梁部分只加隔板增強(qiáng)局部的受載荷情況。 5.3.2端梁的尺寸以及截面結(jié)構(gòu) （一）端梁的尺寸 由式（5.1）知大車(chē)的輪距 參考文獻(xiàn)[2]表19-4選用車(chē)輪組規(guī)格為，則根據(jù)車(chē)輪組的安裝要求選用端梁寬，端梁長(zhǎng)，根據(jù)主梁變截面要求端梁高 （二）端梁截面 端梁截面型式同樣是采用上下翼緣板和腹板經(jīng)過(guò)焊接所形成的型式，在端梁中間部分增加隔板增強(qiáng)局部的受載荷能力。參考同類(lèi)產(chǎn)品，得端梁的上下翼緣板和腹板板厚。則端梁的截面如圖5.6. 圖5.9端梁截面結(jié)構(gòu) 5.4端梁的計(jì)算 5.4.1計(jì)算載荷的確定 設(shè)主梁對(duì)端梁的作用力為，則端梁的最大支反力由 [5] 公式7-30 計(jì)算。 （5.10） 式中 K---- 大車(chē)輪距 ---- 小車(chē)輪距 ---- 傳動(dòng)側(cè)車(chē)輪軸線至主梁中心線的距離 取 因此得 5.4.2端梁的垂直最大彎矩 端梁在主梁支反力作用下產(chǎn)生的垂直最大彎矩由 [5] 公式 7-29計(jì)算 式中 ---- 導(dǎo)電側(cè)車(chē)輪軸線至主梁中心線的距離，取 5.4.3端梁水平最大彎矩 端梁因車(chē)輪在側(cè)向載荷作用下而產(chǎn)生的最大水平彎矩由 [5] 公式7-31 計(jì)算 （5.12） 式中 S----車(chē)輪側(cè)向載荷，由[5] 公式2-6 計(jì)算 ---- 側(cè)壓系數(shù)，由 [5] 圖2-3 查得 P---- 車(chē)輪輪壓，由端梁的支反力 因此 端梁因小車(chē)在起動(dòng)、制動(dòng)慣性載荷作用下而產(chǎn)生的最大水平彎矩由[5] 公式7-32計(jì)算 （5.13） 式中 ---- 小車(chē)慣性載荷，由[5] 公式7-8 計(jì)算 因此 比較和的大小，應(yīng)選擇其中較大者（）進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算 5.4.4端梁的強(qiáng)度驗(yàn)算 端梁中間截面對(duì)水平重心線x-x 的截面模數(shù) 端梁中間截面對(duì)水平重心線x-x 的慣性矩 端梁中間截面對(duì)水平重心線y-y的截面模數(shù) 端梁中間截面對(duì)水平重心線x-x 的半面積矩 端梁中間截面的最大彎曲應(yīng)力由[5] 公式7-34 計(jì)算 端梁中間截面的剪應(yīng)力 端梁支承截面對(duì)水平重心線x-x的慣性矩、截面模數(shù)及面積矩計(jì)算如下：首先計(jì)算水平重心線的位置 水平重心線距上蓋板中線的距離 = 8.9 cm 水平重心線距腹板中線的距離 水平重心線距下蓋板中線的距離 端梁支承截面對(duì)水平重心線xx的慣性矩 端梁支承截面對(duì)水平重心線x-x的最小截面模數(shù) 端梁支承截面水平重心線x-x下部半面積矩 端梁支承截面附近的彎矩 式中d 為圖（5）中的H 尺寸 端梁支承截面的彎曲應(yīng)力由 [5] 公式7-36 計(jì)算 端梁支承截面的剪應(yīng)力由[5]公式7-37計(jì)算 端梁支承截面的合成應(yīng)力由[5]公式7-38 計(jì)算 端梁材料的許用應(yīng)力 強(qiáng)度驗(yàn)算結(jié)果，所有計(jì)算應(yīng)力都在材料的允許范圍內(nèi)，故端梁強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。 5.5小車(chē)反滾輪軌道和懸臂支撐座計(jì)算 對(duì)垂直反滾輪式小車(chē)，主梁一側(cè)設(shè)置懸臂支座來(lái)支撐反滾輪的軌道，支座設(shè)置在主梁的橫隔板處梁內(nèi)有短隔板相對(duì)應(yīng)，支座間距即為隔板間距a。反滾輪軌道采用工字鋼制成。 圖5.10 主梁截面尺寸 當(dāng)反滾輪位于軌道支撐中間位置時(shí)，軌道中間截面的彎矩為 （5.14） 式中 ——反滾輪計(jì)算輪壓 ——軌道支撐間距 （5.15） ——由載荷和小車(chē)自重引起的對(duì)垂直軌道中心線的力矩（公斤?米）； ——垂直軌道至反滾輪軌道中心線之間距離； 由圖知 軌道中間截面的彎曲強(qiáng)度為 （5.16） 式中 ——軌道的截面模量 ——軌道的許用應(yīng)力 當(dāng)工字鋼型號(hào)為14時(shí)， 因?yàn)椋?，軌道許用應(yīng)力符合。 懸臂支座承受很大的彎矩和剪力及變載荷，驗(yàn)算支座根部截面。 支座正應(yīng)力為 （5.17） 式中 ——有效翼緣板和支座的截面模量； ——垂直反滾輪軌道與副腹板的距離； ——焊縫疲勞的許用正應(yīng)力。 參考文獻(xiàn)[2]表25-3知，所以，支座設(shè)計(jì)符合要求。 支座焊縫強(qiáng)度為 （5.18） 式中 ——焊縫的計(jì)算高度 ——角焊縫的有效長(zhǎng)度 ——焊縫的許用疲勞應(yīng)力 取，， 則，，支座的焊縫符合要求。 跨中的支座根部的翼緣板處的這算應(yīng)力為 （5.19） 式中 ——分別為主梁和懸臂支座在連接處的翼緣板中算得的正應(yīng)力。 ， 所以，小車(chē)反滾輪軌道和懸臂支座的設(shè)計(jì)符合強(qiáng)度要求。 5.6主端梁的連接方式 主梁與端梁的連接方式有兩種：一種為主梁與端梁焊接，橋架安裝接頭設(shè)置子啊端梁上，所以端梁要做成兩段（或三段），現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼接；另一種主梁與端梁的連接方式，采用螺栓連接。如圖5.8所示 圖5.11 主端梁的連接型式 綜合考慮后，本次設(shè)計(jì)的端梁與主梁的連接方式采用焊接的連接方式，如圖5.9所示 1-主梁上翼緣板 2-端梁上翼緣板 3-端梁腹板 4-端梁下翼緣板 5-主梁下翼緣板6-主梁腹板 7加強(qiáng)筋 圖5.12主梁與端梁連接方式 如圖，主梁端梁采用焊接方式，主梁的上下翼緣板和端梁的上下翼緣板通過(guò)開(kāi)坡口的角焊縫連接，主端梁的腹板通過(guò)7-加強(qiáng)筋連接，根據(jù)腹板的寬，設(shè)立四塊加強(qiáng)筋，使主梁和端梁的水平彎矩以及垂直剪力得到很好的傳遞。 第6章 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu) 6.1大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組成和特性 運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要用作水平運(yùn)移物品以及調(diào)整起重機(jī)的工作位置。通用橋式起重機(jī)和龍門(mén)式起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的用途往往屬于前者，而門(mén)座式起重機(jī)和裝卸橋的運(yùn)行機(jī)構(gòu)往往是屬于后者。 一般的運(yùn)行機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、制動(dòng)器和車(chē)輪組組成。參考文獻(xiàn)[2]表9-1選取運(yùn)行速度為 6.2驅(qū)動(dòng)方案的選擇 （一）分別驅(qū)動(dòng) 由一個(gè)電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸帶動(dòng)兩邊車(chē)輪。分別驅(qū)動(dòng)方式對(duì)橋架水平剛性要求不高，但對(duì)走臺(tái)剛性要求較高，因?yàn)槠渖弦贾脗鲃?dòng)部件。低速軸驅(qū)動(dòng)工作可靠，但自重較大。高速軸驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸雖輕，但對(duì)安裝要求高。中速軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，分組性差。如圖6.1所示 1-低速軸集中驅(qū)動(dòng) 2-高速軸集中驅(qū)動(dòng) 3-中速軸集中驅(qū)動(dòng) 圖6.1集中驅(qū)動(dòng)布置圖 （二）分別驅(qū)動(dòng) 由兩套獨(dú)立的無(wú)機(jī)械聯(lián)系的運(yùn)行機(jī)構(gòu)組成，省去了中間傳動(dòng)軸，自重輕、部件的分組性好，安裝和維修方便。與集中驅(qū)動(dòng)相比，分別驅(qū)動(dòng)起重機(jī)運(yùn)行較穩(wěn)定。如圖6.2 圖6.2分別驅(qū)動(dòng)布置圖 結(jié)合搜索的資料以及對(duì)端梁的設(shè)計(jì)，并且主梁的跨度達(dá)到16.5米，所以采用分別驅(qū)動(dòng)的方式，作為大車(chē)的驅(qū)動(dòng)方式。并且在設(shè)計(jì)過(guò)程中，查閱到資料可以使用三合一減速電機(jī)，這樣不但減小了安裝空間，并且還可以省去電機(jī)與減速器之間連接的聯(lián)軸器，而且電機(jī)是自帶制動(dòng)器的，所以采用三合一減速電機(jī)作為大車(chē)運(yùn)行的動(dòng)力。如圖6.3 1-車(chē)輪組 2-聯(lián)軸器 3-減速電機(jī) 4-端梁 5-安裝支撐座 圖6.3大車(chē)運(yùn)行結(jié)構(gòu)傳動(dòng)方式 如圖6.3所示，減速電機(jī)通過(guò)從端梁腹板引出的5-安裝支撐座安裝在端梁上，使減速電機(jī)輸出軸的中心線和車(chē)輪組的中心線重合，通過(guò)2-聯(lián)軸器傳遞動(dòng)力到車(chē)輪組。 6.3選擇車(chē)輪與軌道，并驗(yàn)算其強(qiáng)度 圖6.4 重量分布 按照?qǐng)D6.4的重量分布，計(jì)算大車(chē)車(chē)輪的最大輪壓和最小輪壓 滿(mǎn)載時(shí)最大輪壓 空載時(shí)最小輪壓 車(chē)輪踏面疲勞強(qiáng)度計(jì)算載荷 車(chē)輪材料：采用ZG50MnMo(調(diào)質(zhì)) 由[5]附表18選取車(chē)輪直徑 ，由[1] 查得軌道型號(hào)P38(鐵路軌道)或QU70(起重機(jī)專(zhuān)用軌道) 按車(chē)輪直徑與軌道為點(diǎn)接觸或線接觸兩種情況來(lái)驗(yàn)算車(chē)輪的接觸強(qiáng)度 點(diǎn)接觸局部擠壓強(qiáng)度驗(yàn)算 （6.1） 式中 ---- 許用點(diǎn)接觸應(yīng)力常數(shù) （），由[1]表5-2取 R---- 曲率半徑，由車(chē)輪和軌道兩者的曲率半徑中取較大者，取QU70的軌道曲率半徑R= 400mm m---- 由軌頂和車(chē)輪的曲率半徑之比（）所確定的系數(shù),由[1] 表5-5查得 m= 0.46 ---- 轉(zhuǎn)速系數(shù)，由[1]表5-3查得，車(chē)輪轉(zhuǎn)速時(shí)， ---- 工作系數(shù)，由[1]表5-4查得級(jí)別時(shí)， 故 故驗(yàn)算通過(guò) 線接觸局部擠壓強(qiáng)度驗(yàn)算 （6.2） 式中 ----許用線接觸應(yīng)力常數(shù)（）由[1]表5-2查得 ---- 車(chē)輪與軌道的有效接觸長(zhǎng)度，P38軌道的，而QU70軌道的，按后者計(jì)算 ---- 車(chē)輪直徑（mm） ---- 同上 則 故驗(yàn)算通過(guò) 6.3選擇減速電機(jī) 初選大車(chē)運(yùn)行速度，參考文獻(xiàn)[2]表圖3-1得起重機(jī)自重 根據(jù)式（4.3）且 代入式（4.3）得 根據(jù)式（4.6）算的電機(jī)靜功率 參考文獻(xiàn)[3]知選用機(jī)座號(hào)為YCJ132，電機(jī)型號(hào)為90SF2-4，的減速電機(jī)，功率為1.1kw，輸出轉(zhuǎn)速為，輸出扭矩為141。則大車(chē)的實(shí)際運(yùn)行速度 6.4選擇聯(lián)軸器 1> 機(jī)構(gòu)高速軸上的計(jì)算扭矩 式中----聯(lián)軸器的等效力矩 ----等效系數(shù)，見(jiàn)[5]表2-7取 參考文獻(xiàn)[3]附表31查得減速電動(dòng)機(jī)，軸端為圓柱形，參考文獻(xiàn)[2]附表19-4查得車(chē)輪組軸端為圓形，故參考文獻(xiàn)[2]表17-5得選用聯(lián)軸器型號(hào)為CL3，，，重量G = 20kg 。 6.5 緩沖器的選擇 緩沖器主要用于吸收運(yùn)行中的碰撞的動(dòng)能，以減少對(duì)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的沖擊。其類(lèi)型主要有：橡膠緩沖器，彈簧緩沖器和液壓緩沖器。 （一）碰撞瞬時(shí)小車(chē)（或起重機(jī)）的動(dòng)能 （6.3） 式中 ——帶載小車(chē)（或起重機(jī)）的重量（kg） 載荷撓性懸掛時(shí)： 載荷剛性懸掛時(shí)： ——小車(chē)（或起重機(jī)）自重（kg） ——起升載荷重量（kg） ——碰撞時(shí)的速度（米/分） 對(duì)通用橋式類(lèi)型起重機(jī)，可取 對(duì)高速運(yùn)行的裝卸橋小車(chē)或全部是驅(qū)動(dòng)輪的起重機(jī)，可取（——額定運(yùn)行速度） ——重力加速度， 則當(dāng)剛性懸掛時(shí) （二）緩沖行程內(nèi)由運(yùn)行阻力和制動(dòng)力消耗的功 （6.4） 式中 ——運(yùn)行阻力，其最小值為 ——制動(dòng)器的制動(dòng)力矩?fù)Q算到車(chē)輪踏面上的力，亦可按最大制動(dòng)減速度計(jì)算 （6.5） S——緩沖行程（米） （三） 緩沖容量 一個(gè)緩沖器要吸收的能量即緩沖器應(yīng)具有的緩沖容量為 （6.6） 式中 ——緩沖器個(gè)數(shù)。 則根據(jù)上面公示計(jì)算 參考文獻(xiàn)[4]表8.1-124選取橡膠緩沖器型號(hào)為，緩沖容量， 緩沖力,重量。 第7章 主要部件的校核 7.1焊縫的連接計(jì)算 參考文獻(xiàn)閱[2]表25-3根據(jù)第Ⅱ載荷情況時(shí)，當(dāng)采用角焊縫焊接方法時(shí)，并且結(jié)構(gòu)鋼材為Q235時(shí)，采用自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊和用T42X型焊條的手工焊時(shí)的許用應(yīng)力 箱形橋架結(jié)構(gòu)的主梁和端梁都是由鋼板構(gòu)件焊接的組合箱形梁，除構(gòu)件的拼接用對(duì)接焊縫外，構(gòu)件之間連接焊縫大多數(shù)是貼角焊縫。下面分別列出一些重要焊縫的強(qiáng)度計(jì)算公式，以便設(shè)計(jì)時(shí)加以校核。 7.1.1端梁車(chē)輪支承處的翼緣焊縫 上蓋板與腹板連接的翼緣焊縫的剪切應(yīng)力： （7.1） 下蓋板與腹板連接的翼緣焊縫的剪切應(yīng)力為： （7.2） 式中 —端梁車(chē)輪支承截面對(duì)水平重心軸線x-x的慣性矩； —上蓋板面積對(duì)截面水平重心軸線x-x的靜矩，； —下蓋板面積對(duì)截面水平重心軸線x-x的靜矩，； —分別為上下翼緣焊縫的數(shù)目； —焊縫的厚度； []—焊縫的許用應(yīng)力。 7.1.2 主梁和端梁的連接焊縫 主梁和端梁較常用的連接方式圖7.2所示，這時(shí)主梁與端梁腹板接連焊縫的剪切應(yīng)力應(yīng)滿(mǎn)足： （7.3） 式中 —主梁在垂直載荷作用下的最大支反力； —連接焊縫的數(shù)目 h0—連接處計(jì)算高度，h0=0.95h，h為腹板高度。 7.1.3 主梁蓋板焊縫的剪切應(yīng)力 主梁在支承處所受剪力所達(dá)到最大值（即等于主梁的最大支反力）時(shí)，由于施工工藝條件的限制，上下蓋板與腹板都是用單面貼面焊縫進(jìn)行焊接，因此連接焊縫的剪切應(yīng)力應(yīng)滿(mǎn)足： （7.4） 式中 Ix0—主梁在端梁支承處截面對(duì)水平重心軸線x-x慣性矩； S —主梁上蓋板面積對(duì)截面水平重心軸線x-x的靜矩； —焊縫的焊肉高度，取 。 7.2主要焊縫的校核驗(yàn)算 7.2.1端梁端部上翼緣焊縫 端梁支撐截面上蓋板對(duì)水平重心線的截面積矩： 端梁上蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力，由公式7.1得： 式中 ——上蓋板翼緣焊縫數(shù)； ——焊肉高度，取。 7.2.2端梁端部下翼緣焊縫 端梁支撐截面下蓋板對(duì)水平重心線的截面積矩： 端梁下蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力，由公式7.2計(jì)算得： 式中 ——下蓋板翼緣焊縫數(shù)； 7.2.3主梁與端梁的連接焊縫 主梁與端梁腹板的連接焊縫的剪應(yīng)力由公式7.3計(jì)算得： 式中 ——連接焊縫的計(jì)算高度； ——腹板高度。 7.2.4主梁上蓋板焊縫 主梁在支撐處最大剪應(yīng)力作用下，上蓋板焊縫的剪應(yīng)力由公式7.4計(jì)算得： 式中 ——主梁在支撐處對(duì)水平重心線的慣性矩； ——主梁上蓋板對(duì)截面水平中心線的面積矩： 因此，計(jì)算得 焊縫的許用應(yīng)力由（1）第三章查得，因此各焊縫的計(jì)算應(yīng)力滿(mǎn)足要求。 結(jié) 論 這次任務(wù)是單梁橋式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)及運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，需要用到一系列大學(xué)所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，如材料力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、互換性以及CAD繪圖軟件等。本次設(shè)計(jì)的小車(chē)行走機(jī)構(gòu)，采用的是垂直反滾輪式小車(chē)架，與現(xiàn)在市場(chǎng)上的電動(dòng)葫蘆作為小車(chē)和起升機(jī)構(gòu)有所不同。小車(chē)架主要是由鋼板焊接而成，所以整個(gè)小車(chē)架的鋼板結(jié)構(gòu)非常的多。正式如此，使我對(duì)鋼結(jié)構(gòu)有了進(jìn)一步的了解。小車(chē)和大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力裝置都是采用的三合一減速電機(jī)，選用減速電機(jī)是為了更好的節(jié)省橋架的重量以及空間，采用三合一電機(jī)，可以節(jié)省掉安裝減速器和制動(dòng)器以及聯(lián)軸器的空間，這樣使得整個(gè)橋架更加的緊湊。大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用分別驅(qū)動(dòng)，能夠使整個(gè)橋架運(yùn)行時(shí)更加的平穩(wěn)，同時(shí)也減少了對(duì)主梁產(chǎn)生的載荷。 本次設(shè)計(jì)還有較多的不足，比如小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)中起升機(jī)構(gòu)的安裝和減速電機(jī)的安裝，以及整個(gè)小車(chē)架鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)都不夠理想，小車(chē)架主梁與端梁沒(méi)有進(jìn)行有限元分析。限于水平有限，有些設(shè)計(jì)仍需最優(yōu)化設(shè)計(jì)。 46 參考文獻(xiàn) [1] 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[10] 趙大興.工程制圖[M].第2版.高等教育出版社.2009 [11] 劉鴻文.材料力學(xué)Ⅰ[M].第5版.高等教育出版社.2011 [12] 劉鴻文.材料力學(xué)Ⅱ[M].第5版.高等教育出版社.2011 [13] 羅宗澤，高志等主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).第4版.高等教育出版社.2012 [14] 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].第8版.高等教育出版社.2006 [15] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室編.理論力學(xué)Ⅰ[M].第7版.高等教育出版社.2009 [16] 孫桓，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理[M].第7版.高等教育出版社.2006 47 致 謝 四年的大學(xué)學(xué)習(xí)的時(shí)間過(guò)的非?？?，在這個(gè)學(xué)習(xí)的過(guò)程中我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造方面的知識(shí)有了一個(gè)系統(tǒng)而又全面的認(rèn)識(shí)。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是我們學(xué)習(xí)中一個(gè)重要的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的設(shè)計(jì)任務(wù)，與此同時(shí)也檢驗(yàn)了我們的學(xué)習(xí)成果。它為我們以后從事技術(shù)工作打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)，對(duì)我們掌握所學(xué)知識(shí)情況進(jìn)行了全面而又非常直觀的檢測(cè)。 首先，我先針對(duì)畢業(yè)課題來(lái)考慮，在指導(dǎo)老師楊老師的指點(diǎn)和幫助下，對(duì)所需的資料進(jìn)行搜集和整理，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，再對(duì)資料做一個(gè)簡(jiǎn)單的歸類(lèi)。同時(shí)非常感謝楊老師在我考研期間對(duì)我的幫助。 其次，根據(jù)指導(dǎo)老師給出的設(shè)計(jì)任務(wù)要求，先制定設(shè)計(jì)的總體方案，按照指導(dǎo)老師要求的設(shè)計(jì)進(jìn)度，一步步的完成此次的設(shè)計(jì)任務(wù)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)雖已結(jié)束，但想想我在其中所學(xué)到的知識(shí)，所遇到的困難，仍記憶猶新。它讓我明白了無(wú)論是設(shè)計(jì)新產(chǎn)品，還是改造老產(chǎn)品，都是一個(gè)復(fù)雜的技術(shù)過(guò)程，容不的半點(diǎn)含糊。設(shè)計(jì)人員應(yīng)先明白設(shè)計(jì)的目的，了解產(chǎn)品的價(jià)值和實(shí)用性。其次，要對(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行構(gòu)思，確定總體方案，查閱資料，最后編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，進(jìn)行繪圖。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)我獨(dú)立設(shè)計(jì)思考的和分析解決問(wèn)題的能力，拓寬了我的知識(shí)面，是一次很好的鍛煉機(jī)會(huì)。 我的指導(dǎo)老師是位認(rèn)真、負(fù)責(zé)的好老師。我感謝指導(dǎo)老師在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給我的莫大幫助，在此我也非常的感謝四年來(lái)在我學(xué)習(xí)和生活中幫助過(guò)我的所有的老師和同學(xué)。 學(xué)生簽名： 日 期： 48