機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-十噸位橋式起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)【全套圖紙】

編編 號(hào)號(hào) 無錫太湖學(xué)院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)（論論文文） 題目：題目：十噸位橋式起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)十噸位橋式起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè) 計(jì)計(jì) 信機(jī) 系系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專專 業(yè)業(yè) 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： （職稱：講 師 ） （職稱： ） 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠(chéng)誠(chéng) 信信 承承 諾諾 書書 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 十噸位橋式 起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研 究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以 標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任 何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級(jí)： 機(jī)械 92 學(xué) 號(hào)： 0923087 作者姓名： 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2013 年 5 月 25 日 I 無無錫錫太太湖湖學(xué)學(xué)院院 信信 機(jī)機(jī) 系系 機(jī)機(jī)械械工工程程及及自自動(dòng)動(dòng)化化 專專業(yè)業(yè) 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)論論 文文 任任 務(wù)務(wù) 書書 一、一、題目及專題：題目及專題： 1、題目 十噸位橋式起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 、專題 二、課題來源及選題依據(jù)二、課題來源及選題依據(jù) 本次課程設(shè)計(jì)的課題來源于正常的生產(chǎn)實(shí)踐需求。 選題的相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)： 起重機(jī)的起重量 Q=10T， 橋架跨度 L=22.5m， 大車運(yùn)行速度 Vdc=43.8m/min，工作類型為中級(jí)，機(jī)構(gòu)運(yùn)行持續(xù)率為 JC%=25， 起重機(jī)的估計(jì)重量 G=168KN，小車的重量為 Gxc=40KN，橋架采用箱形結(jié) 構(gòu)。 3、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 1.了解橋式起重機(jī)的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的相關(guān)知識(shí)和工作原理。 2.完成 3 張 A0 圖紙（折合） 。 3.撰寫設(shè)計(jì)說明書，內(nèi)容包括：課題的目的、意義、國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)；研究 的主要內(nèi)容；總體方案的擬定和主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算；傳動(dòng)方案的確定及設(shè) 計(jì)計(jì)算，主要工作部件的設(shè)計(jì)；主要零件分析計(jì)算和校核；參考文獻(xiàn)。文字 在 30 頁(yè)左右，條理清楚，計(jì)算有據(jù)，格式按無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 II （設(shè)計(jì)）規(guī)范化要求。 四、接受任務(wù)學(xué)生：四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 92 班班 姓名姓名 五、開始及完成日期：五、開始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問）：六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 簽名簽名 簽名簽名 簽名簽名 教研室主任教研室主任 學(xué)科組組長(zhǎng)學(xué)科組組長(zhǎng) 簽名簽名 系主任系主任 簽名簽名 2012 年年 11 月月 12 日日 III 摘摘 要要 橋式起重機(jī)是一種工作性能比較穩(wěn)定，工作效率比較高的起重機(jī)。隨著我國(guó)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，流水在線的定點(diǎn)工作等都要用到起重機(jī)。在查閱相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ) 上，綜述了橋式起重機(jī)的開發(fā)和研究成果,重點(diǎn)對(duì)橋式起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、端梁、主梁、 焊縫及連接進(jìn)行設(shè)計(jì)并進(jìn)行強(qiáng)度核算,主要是進(jìn)行端梁的抗震性設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算和支承處 的接觸應(yīng)力分析計(jì)計(jì)算過程。設(shè)計(jì)包括電動(dòng)機(jī),減速器,聯(lián)軸器,軸承的選擇和校核。設(shè)計(jì) 中參考了許多相關(guān)數(shù)據(jù), 運(yùn)用多種途徑, 利用現(xiàn)有的條件來完成設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)通過反 復(fù)考慮多種設(shè)計(jì)方案, 認(rèn)真思考, 反復(fù)核算, 力求設(shè)計(jì)合理;通過采取計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方 法以及參考他人的經(jīng)驗(yàn), 力求有所創(chuàng)新;通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法, 繪圖和設(shè)計(jì)計(jì)算都充 分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大輔助功能, 力求設(shè)計(jì)高效。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：橋式起重機(jī),大車運(yùn)行機(jī)構(gòu),主梁，端梁，焊縫 IV Abstract Bridge crane is a kind of performance is stability, the working efficiency is relatively high crane. Along with the development of Chinas manufacturing industry,bridge crane is applied to industrial production more and more . Carrying heavy loads in factories , machine tool fluctuation pieces, shipping work on the assembly line for hoisting parts, the designated work with a crane.On the basis of literature review, summarized the bridge crane development and research results, focusing on bridge crane during operation organization, main beam,end beam weld and connection for design and the strength calculation; Mainly for the girders extent design and strength calculation and the support of contact stress analysis program in calculation. Design including motor, reducer, coupling, bearing choosing and checking. The design refer to many related information, reference to apply a variety of ways, make the existing conditions to complete design. By considering various design scheme repeatedly, thinking deeply,strive to design reasonable; By taking computer aided design method and reference the experience of others,strive to make innovation; Through computer aided design method, graphics and design calculations give fullplay to the powerful auxiliary function, computer to design efficient. Key words: bridge crane; during operation organization; main beam; end beam;weld V 目目 錄錄 摘 要.IV AbstractV 目 錄.VI 1 緒論.1 1.1 起重機(jī)背景及其理論.1 1.2 實(shí)際意義.1 1.3 研究現(xiàn)狀及存在問題.1 1.4 起重機(jī)國(guó)內(nèi)與國(guó)外發(fā)展動(dòng)向.2 1.4.1 國(guó)內(nèi)橋式起重機(jī)發(fā)展動(dòng)向.2 1.4.2 國(guó)外起重機(jī)的發(fā)展動(dòng)向.2 1.5 橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容.3 2 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)5 2.1 設(shè)計(jì)的基本原則和要求.5 2.1.1 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案.5 2.1.2 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)具體布置的主要問題：.5 2.2 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的計(jì)算.6 2.2.1 確定機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案.6 2.2.2 選擇車輪與軌道，并驗(yàn)算其強(qiáng)度.6 2.2.3 運(yùn)行阻力計(jì)算.8 2.2.4 選擇電動(dòng)機(jī).9 2.2.5 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率條件.9 2.2.6 減速器的選擇10 2.2.7 驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率10 2.2.8 驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間10 2.2.9 起動(dòng)工況下校核減速器功率11 2.2.10 驗(yàn)算啟動(dòng)不打滑條件11 2.2.11 選擇制動(dòng)器13 2.2.12 選擇聯(lián)軸器14 2.2.13 浮動(dòng)軸的驗(yàn)算14 2.2.14 緩沖器的選擇15 3 端梁的設(shè)計(jì)17 3.1 端梁的尺寸的確定17 3.1.1 端梁的截面尺寸 .17 3.1.2 端梁總體的尺寸17 3.2 端梁的計(jì)算17 3.3 主要焊縫的計(jì)算20 VI 3.3.1 端梁端部上翼緣焊縫20 3.3.2 下蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力驗(yàn)算21 4 端梁接頭的設(shè)計(jì)22 4.1 腹板和下蓋板螺栓受力計(jì)算.22 4.2 計(jì)算螺栓和焊縫的強(qiáng)度.24 4.2.1 螺栓的強(qiáng)度校核24 4.2.2 焊縫的強(qiáng)度校核24 5 焊接工藝設(shè)計(jì).26 6 結(jié)論與展望.30 致 謝.31 參考文獻(xiàn).32 十噸位橋式起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 1 緒論緒論 1.1 起重機(jī)背景及其理論起重機(jī)背景及其理論 橋式起重機(jī)是架設(shè)在高架軌道上運(yùn)行的一種橋架型起重機(jī)，又稱為天車。橋式起重 機(jī)的橋架沿著鋪設(shè)在兩側(cè)的高架軌道縱向運(yùn)行，起重小車沿著鋪設(shè)在橋架上的軌道橫向 運(yùn)行，構(gòu)成覆蓋一定面積的工作區(qū)域，這樣可以充分利用橋架下面的空間吊運(yùn)、裝卸貨 物，不受地面設(shè)施、貨物的阻礙。橋式起重機(jī)廣泛地應(yīng)用在室內(nèi)外倉(cāng)庫(kù)、廠房、機(jī)場(chǎng)、 港口和露天貨物場(chǎng)所等處。二十世紀(jì)以來，隨著鋼鐵、機(jī)械制造業(yè)和鐵路、港口、航空 運(yùn)輸及交通業(yè)的的發(fā)展，大大的促進(jìn)了起重運(yùn)輸機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。對(duì)起重運(yùn)輸機(jī)械的性 能也提出了更高的要求?，F(xiàn)代起重運(yùn)輸機(jī)械擔(dān)當(dāng)著繁重的貨物搬運(yùn)任務(wù)，是工廠、港口、 貨運(yùn)鐵路等工作部門實(shí)現(xiàn)貨物搬運(yùn)、裝卸現(xiàn)代化、機(jī)械化的關(guān)鍵。因而起重機(jī)的金屬結(jié) 構(gòu)都用質(zhì)量可靠的鋼材制造，并用焊接代替鉚接，不但簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，縮短了制造時(shí)間，而 且大大地減輕了自身的重量，焊接結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代金屬結(jié)構(gòu)的特征。我國(guó)是應(yīng)用起重機(jī)械最 早的國(guó)家之一，我們的祖先采用杠桿搬運(yùn)石料建造城墻，就是利用起重設(shè)備節(jié)省人力、 裝卸貨物的例子。幾千年的封建統(tǒng)治和近代革命戰(zhàn)爭(zhēng)的影響，我國(guó)工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，自行 設(shè)計(jì)制造的起重機(jī)械很少，絕大多數(shù)起重運(yùn)輸機(jī)械需要依靠進(jìn)口。新中國(guó)成立以來，隨 著冶金、鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，起重運(yùn)輸機(jī)械也獲得了很好的發(fā)展，全國(guó)剛解放就建立了全 國(guó)最大的大連起重機(jī)械廠，1949 年10月，在該廠試制成功我國(guó)第一臺(tái)起重量為50 噸， 跨度為22.5m 的橋式起重機(jī)。為培養(yǎng)起重運(yùn)輸機(jī)械專業(yè)的人才，多所高等工業(yè)學(xué)校，創(chuàng) 辦了起重運(yùn)輸機(jī)械專業(yè)。到目前為止，我國(guó)通用門式起重機(jī)和工程起重機(jī)已擺脫了仿制 進(jìn)口，完全有能力設(shè)計(jì)制造各種大型先進(jìn)的起重設(shè)備。無論從結(jié)構(gòu)形式，還是性能指針 都達(dá)到世界領(lǐng)先水平。 1.2 實(shí)際意義實(shí)際意義 我國(guó)起重運(yùn)輸機(jī)械行業(yè)從新中國(guó)成立后開始建立并逐步發(fā)展壯大，并已形成了各種 類型的產(chǎn)品范圍和龐大的企業(yè)群體，服務(wù)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)各個(gè)行業(yè)。改革開房以來，隨著我 國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的起重運(yùn)輸機(jī)械制造業(yè)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。目前起重機(jī)械銷 售應(yīng)用市場(chǎng)的前景非常廣闊，2011年度起重運(yùn)輸機(jī)械行業(yè)銷售額達(dá)到2730億元，“十一五” 期間平均每年超過15%，20112年度市場(chǎng)依然保持著持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。 70年代以來，起重機(jī)的類型、規(guī)格、性能和技術(shù)水平都獲得了極大的發(fā)展，除了滿 足國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)起重機(jī)日益增長(zhǎng)的需要外，還向國(guó)外出口各種類型的高性能、高水平 的起重機(jī)。由此可見，起重機(jī)的設(shè)計(jì)制造，也能從一個(gè)方面反映出一個(gè)國(guó)家的工業(yè)現(xiàn)代 化水平。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 1.3 研究現(xiàn)狀及存在問題研究現(xiàn)狀及存在問題 上個(gè)世紀(jì)70年代以來，隨著生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，起重機(jī)械無論在類型及質(zhì)量 上都得到了極其迅速的發(fā)展。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，特別是國(guó)家加大基礎(chǔ)工程建設(shè) 的結(jié)構(gòu)部件和機(jī)械設(shè)備的重量也越來越大，特別是大型水電站、石油、化工、港口、冶 金、航天以及公用民用高層建筑的安裝作業(yè)的迫切需要，極大的促進(jìn)了起重機(jī)、特別是 大型起重機(jī)的發(fā)展，起重機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)得到了迅速發(fā)展。隨著起重機(jī)的使用頻率、 起重量的增大，對(duì)其安全性能、經(jīng)濟(jì)性能、效率以及耐久性能等問題，也越來越引起人 們的重視，并對(duì)設(shè)計(jì)理念、方法及手段的探討也日趨深入。由于在起重機(jī)設(shè)計(jì)中采取常 規(guī)設(shè)計(jì)方法時(shí)，許多構(gòu)件存在不合理性，進(jìn)而影響整個(gè)設(shè)備性能。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng) 用，在很大范圍內(nèi)解決了起重機(jī)的設(shè)計(jì)中遇到的一些問題，尤其是有限元分析方法與計(jì) 算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，為起重機(jī)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確分析提供了強(qiáng)力的有效手段，在實(shí)際工程已日益 普及，且今后的結(jié)構(gòu)分析從孤立的單個(gè)構(gòu)件轉(zhuǎn)變到整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的整體空間分析。 1.4 起重機(jī)起重機(jī)國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi)與與國(guó)外國(guó)外發(fā)展動(dòng)向發(fā)展動(dòng)向 起重機(jī)作為一種古老的機(jī)械，時(shí)至今日，在其承載方式、驅(qū)動(dòng)裝置、取物機(jī)構(gòu)、控 制方法及安全等方面上都有了完善的發(fā)展，其設(shè)計(jì)理念、制造工藝、檢測(cè)方法等都日趨 規(guī)范、完善，已經(jīng)成為安全可靠的機(jī)械。隨著生產(chǎn)力發(fā)展，起重機(jī)的種類、形式也需要 相應(yīng)地發(fā)展和創(chuàng)新，性能也需要不斷加強(qiáng)與完善。隨著現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方法的建立，以及計(jì) 算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段的廣泛應(yīng)用，起重機(jī)設(shè)計(jì)理念和方法得到了進(jìn)一步的發(fā)展， 其它技術(shù)領(lǐng)域和相鄰工業(yè)部門不斷取得的新科技成果在起重機(jī)上不斷的滲透、推廣應(yīng)用 等，使得起重機(jī)的各方面都不斷地發(fā)得到展。因此，起重機(jī)向現(xiàn)代化、智能化、數(shù)字化、 更安全可靠方便的方向不斷發(fā)展。 1.4.1 國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi)橋式起重機(jī)發(fā)展動(dòng)向橋式起重機(jī)發(fā)展動(dòng)向 加入世貿(mào)組織后，雖然國(guó)內(nèi)市場(chǎng)(特別是配件)將受到較大沖擊，但同時(shí)也給我們帶來 了大量的新技術(shù)，使國(guó)內(nèi)主要起重機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)更深刻認(rèn)識(shí)到差距，更深刻地了解國(guó)產(chǎn) 起重機(jī)械存在的致命問題，引導(dǎo)主要起重機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的進(jìn)行進(jìn)一步的技術(shù)創(chuàng)新。 隨著機(jī)械起重產(chǎn)品十多年來隨著技術(shù)的引進(jìn)、消化、吸收，有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，產(chǎn)品性能、 可靠性、外觀都有較大幅度的改善和提升，但同國(guó)外同類型產(chǎn)品比較來看，仍然存在較 大差距，就工程起重機(jī)而言，今后的發(fā)展主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面： （1）整機(jī)性能，隨著先進(jìn)技術(shù)和新型材料的應(yīng)用,同種型號(hào)的產(chǎn)品，整機(jī)重量將要比現(xiàn)在 輕15%左右。隨著結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用和先進(jìn)設(shè)備的使用,使得起重機(jī)的結(jié)構(gòu)形式更加合理 （2）高性能、高可靠性的配件,零部件選擇范圍大、適應(yīng)性能好,使得起重機(jī)性能得到充 分發(fā)揮 （3）智能數(shù)字控制顯示系統(tǒng)的推廣應(yīng)用和電液比例控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用 十噸位橋式起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 （4）完善操作方法，使得起重機(jī)更方便、舒適、安全 （5）向吊重量大、起升高度、幅度更大的大噸位方向發(fā)展。 1.4.2 國(guó)國(guó)外起重機(jī)的發(fā)展動(dòng)向外起重機(jī)的發(fā)展動(dòng)向 （1）重點(diǎn)產(chǎn)品大型化，高速化和專用化。 由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)效率日益提高，以及產(chǎn)品生產(chǎn)過程中物料將卸搬 運(yùn)費(fèi)用所占比例逐漸增加，促使大型或高速起重機(jī)的需求量不斷增長(zhǎng)，起重量越來越大， 工作速度越來越高，并對(duì)能耗和可靠性提出更嚴(yán)格的要求。目前世界上最大的履帶起重 機(jī)起重量3000t，最大的橋式起重機(jī)起升重量200t，集裝箱岸連裝卸橋小車的最大運(yùn)行速 度已達(dá)350m/min，堆垛起重機(jī)級(jí)最大運(yùn)行速度240m/min，垃圾處理用起重機(jī)的起升速度 達(dá)100m/min。 （2）系列產(chǎn)品模塊化、組合化和標(biāo)準(zhǔn)化 用模塊化設(shè)計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機(jī)設(shè)計(jì)方法，將起重機(jī)上功能基本相同的構(gòu)件、部件和零件 制成有多種用途的標(biāo)準(zhǔn)件，有相同連接方法和可互換的標(biāo)準(zhǔn)模塊，通過不同模塊的相互 組合，形成不同功能和規(guī)格的起重機(jī)。 （3）通用產(chǎn)品小型化、輕型化和多樣化 絕大部分的起重機(jī)是在通用的場(chǎng)合使用，工作重量不是很重。這類起重機(jī)生產(chǎn)批量大、 用途廣，考慮到綜合效益，要求起重機(jī)重量降低高度，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減小自重和輪壓，使 得整體建筑物高度下降，建筑結(jié)構(gòu)輕型化，降低造價(jià)，降低成本。 （4）產(chǎn)品性能自動(dòng)化、智能化和數(shù)字化 起重機(jī)的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展。將機(jī)械技術(shù)和電 子技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、電力技術(shù)、光纜技術(shù)、液壓技術(shù)、模 糊控制技術(shù)等技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的自動(dòng)化和智能化。大型 高效起重機(jī)新一代電氣控制裝置已發(fā)展為全電子數(shù)字化控制系統(tǒng)。 （5）產(chǎn)品組合成套化、集成化和柔性化 在起重機(jī)單機(jī)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)把各種起重運(yùn)輸機(jī)械組成一個(gè)物料搬運(yùn)集成 系統(tǒng)，通過中央控制室的控制，與生產(chǎn)設(shè)備有機(jī)結(jié)合，與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合。 （6）產(chǎn)品構(gòu)造新型化、美觀化和實(shí)用化 結(jié)構(gòu)方面采用薄壁型材和異形鋼、減少結(jié)構(gòu)的拼接焊縫，提高抗疲勞性能。采用各種高 強(qiáng)度低合金鋼新材料，提高承載能力，改善受力條件，減輕自重和增加外形美觀。 1.5 橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)的橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容主要內(nèi)容 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)： 了解設(shè)計(jì)的基本原則和要求，確定機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案， 解決大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)具體布置的主要問題， 計(jì)算大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的相關(guān)計(jì)算， 通過計(jì)算結(jié)果選擇車輪與軌道，驗(yàn)算校核其強(qiáng)度。 選擇電動(dòng)機(jī)，驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率條件 選擇合適的減速器 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率 驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間，并驗(yàn)算啟動(dòng)不打滑條件 選擇制動(dòng)器、聯(lián)軸器 驗(yàn)算浮動(dòng)軸 選擇緩沖器 端梁的設(shè)計(jì)： 焊縫的計(jì)算，選擇合適的焊接方法， 端梁端部上翼緣焊縫， 驗(yàn)算下蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力， 設(shè)計(jì)端梁接頭 計(jì)算腹板和下蓋板螺栓受力 計(jì)算校核螺栓和焊縫的強(qiáng)度 設(shè)計(jì)焊接工藝 十噸位橋式起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 2 2 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)的基本原則和要求設(shè)計(jì)的基本原則和要求 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)通常和橋架的設(shè)計(jì)一起考慮，兩者的設(shè)計(jì)工作要交叉進(jìn)行，一 般的設(shè)計(jì)步驟： 1）確定橋架結(jié)構(gòu)的形式和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳方式 2）布置橋架的結(jié)構(gòu)尺寸 3）安排大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的具體位置和尺寸 4）綜合考慮二者的關(guān)系和完成部分的設(shè)計(jì) 對(duì)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求是： 1）機(jī)構(gòu)要緊湊，重量要輕 2）和橋架配合要合適，這樣橋架設(shè)計(jì)容易，機(jī)構(gòu)好布置 3）盡量減輕主梁的扭轉(zhuǎn)載荷，不影響橋架剛度 4）維修檢修方便，機(jī)構(gòu)布置合理 2.1.1 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案 大車機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，基本分為兩類：主要分為集中驅(qū)動(dòng)和分別驅(qū)動(dòng)。 集中驅(qū)動(dòng)又分為高速和低速兩種。高速集中驅(qū)動(dòng)的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，由電動(dòng)機(jī)通過制 動(dòng)輪與聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸直接連接，減速器安裝在主梁走臺(tái)的兩端。采用這種運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳 動(dòng)方案的傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較高，傳遞轉(zhuǎn)矩小，而傳動(dòng)軸和軸系零件尺寸也較小、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的 重量輕。低速集中驅(qū)動(dòng)的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，由電機(jī)通過制動(dòng)輪直接與減速器聯(lián)接，減速器 安裝在主梁走臺(tái)的中間。采用這種傳動(dòng)方案?jìng)鲃?dòng)軸轉(zhuǎn)速低，比較安全，但傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩大， 因而一些零件的尺寸較大，使得整個(gè)機(jī)構(gòu)較重。 分別驅(qū)動(dòng)是在橋式起重機(jī)上裝兩套相同，但互不相連的驅(qū)動(dòng)裝置。其特點(diǎn)是省去了 傳動(dòng)軸而使運(yùn)行機(jī)構(gòu)自重減輕，由于分組性能好，使得安裝和維護(hù)保養(yǎng)都很方便。 分別傳動(dòng)和集中傳動(dòng)，橋式起重機(jī)常用的跨度（10.5-32M）范圍均可用分別傳動(dòng)的 方案本設(shè)計(jì)采用分別傳動(dòng)的方案。 2.1.2 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)具體布置的主要問題大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)具體布置的主要問題： （1）聯(lián)軸器的選擇 （2）軸承位置的安排 （3）軸長(zhǎng)度的確定 這三著是互相聯(lián)系的。在具體布置大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的零部件時(shí)應(yīng)該注意以幾點(diǎn)： （1）因?yàn)榇筌囘\(yùn)行機(jī)構(gòu)要安裝在起重機(jī)橋架上，橋架的運(yùn)行速度很高，而且受載之后 向下?lián)锨?，機(jī)構(gòu)零部件在橋架上的安裝可能不十分準(zhǔn)確，所以如果單從保持機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng) 性能和補(bǔ)償安裝的不準(zhǔn)確性著眼，凡是靠近電動(dòng)機(jī)、減速器和車輪的軸，最好都用浮動(dòng) 軸。 （2）為了減少主梁的扭轉(zhuǎn)載荷，應(yīng)該使機(jī)構(gòu)零件盡量靠近主梁而遠(yuǎn)離走臺(tái)欄桿；盡量 靠近端梁，使端梁能直接支撐一部分零部件的重量。 （3）對(duì)于分別傳動(dòng)的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該參考現(xiàn)有的資料，在浮動(dòng)軸有足夠的長(zhǎng)度的條 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 件下，使安裝運(yùn)行機(jī)構(gòu)的平臺(tái)減小，占用橋架的一個(gè)節(jié)間到兩個(gè)節(jié)間的長(zhǎng)度，總之考慮 到橋架的設(shè)計(jì)和制造方便。 （4）制動(dòng)器要安裝在靠近電動(dòng)機(jī)，使浮動(dòng)軸可以在運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動(dòng)時(shí)發(fā)揮吸收沖擊動(dòng)能的 作用。 2.2 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的計(jì)算大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的計(jì)算 已知數(shù)據(jù)： 起重機(jī)的起重量 Q=10T， 橋架跨度 L=22.5m， 大車運(yùn)行速度 Vdc=43.8m/min，工作類型為中級(jí)，機(jī)構(gòu)運(yùn)行持續(xù)率為 JC%=25， 起重機(jī)的估計(jì)重量 G=168KN，小車的重量為 Gxc=40KN，橋架采用箱形結(jié)構(gòu)。 計(jì)算過程如下： 2.2.1 確定機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案確定機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案 本起重機(jī)采用分別傳動(dòng)的方案如圖 2.1 1電動(dòng)機(jī) 2制動(dòng)器 3高速浮動(dòng)軸 4聯(lián)軸器 5減速器 6聯(lián)軸器 7 低速浮動(dòng)軸 8聯(lián) 軸器 9車輪 圖 2.1 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 2.2.2 選擇車輪與軌道，并驗(yàn)算其強(qiáng)度選擇車輪與軌道，并驗(yàn)算其強(qiáng)度 按照如圖所示的重量分布，計(jì)算大車的最大輪壓和最小輪壓： 滿載時(shí)的最大輪壓： Pmax = L eLQ 2 Gxc 4 Gxc-G （2.1） = 5 .22 5 . 1 5 . 22 2 40100 4 40-168 =95.6KN 空載時(shí)最大輪壓： Pmax= L eL 2 Gxc 4 Gxc-G 十噸位橋式起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 = 5 .22 5 . 1 5 . 22 2 40 4 40-168 =50.2KN 空載時(shí)最小輪壓： Pmin = L e 2 Gxc 4 Gxc-G （2.2） = 5 .22 5 . 1 2 40 4 40-168 =33.8KN 式中的 e 為主鉤中心線離端梁的中心線的最小距離 e=1.5m 載荷率：Q/G=100/168=0.595 由1表 19-6 選擇車輪：當(dāng)運(yùn)行速度為 Vdc=30-60m/min，Q/G=0.595 時(shí)工作類型為中 級(jí)時(shí)，車輪直徑 Dc=500mm，軌道為 P38 的許用輪壓為 150KN，故可用。 （1）疲勞強(qiáng)度的計(jì)算 疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的等效載荷： Qd=2Q=0.6*100000=60000N 式中 2等效系數(shù)，由1表 4-8 查得 2=0.6 車論的計(jì)算輪壓： Pj= KCI r Pd （2.3） =1.050.8977450 =72380N 式中：Pd車輪的等效輪壓 Pd = L LQd5 . 1 2 Gxc 4 Gxc-G = 5 . 22 5 . 1 5 . 22 2 4060 4 40-168 =77450N r載荷變化系數(shù)，查1表 19-2，當(dāng) Qd/G=0.357 時(shí)，r=0.89，Kc1沖擊系數(shù)， 查1表 19-1。第一種載荷當(dāng)運(yùn)行速度為 V=1.5m/s 時(shí)，Kc1=1.05 根據(jù)點(diǎn)接觸情況計(jì)算疲勞接觸應(yīng)力： j=4000 3 2 12 rDc Pj （2.4） =40003 2 30 1 50 2 72380 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 =13555Kg/cm2 j =135550N/cm2 式中 r軌頂弧形半徑，由3附錄 22 查得 r=300mm，對(duì)于車輪材料 ZG55II，當(dāng) HB320 時(shí)，jd =160000-200000N/cm2，因此滿足疲勞強(qiáng)度計(jì)算。 （2）強(qiáng)度校核 最大輪壓的計(jì)算： Pjmax=KcIIPmax （2.5） =1.195600 =105160N 式中 KcII沖擊系數(shù)，由3表 2-7 第 II 類載荷 KcII=1.1 按點(diǎn)接觸情況進(jìn)行強(qiáng)度校核的接觸應(yīng)力：4 jmax= 3 2 12 max rDc Pj （2.6） =3 2 30 1 50 2 105160 =15353Kg/cm2 jmax =153530N/cm2 車輪采用 ZG55II，查1表 19-3 得，HB320 時(shí)， j=240000-300000N/cm2， jmax N,故所選減速器功率合適。 2.2.10 驗(yàn)算啟動(dòng)不打滑條件驗(yàn)算啟動(dòng)不打滑條件 由于起重機(jī)室內(nèi)使用,故坡度阻力及風(fēng)阻力不考慮在內(nèi).以下按三種情況計(jì)算. （1）兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)同時(shí)驅(qū)動(dòng)： n=nz 2 ) 2 ( 60 12 / 1 c q dc D kp d kp t v g G fp （2.18） 式中 p1= / max / min pp =33.8+50.2=84KN主動(dòng)輪輪壓 p2= p1=84KN從動(dòng)輪輪壓 f=0.2粘著系數(shù)(室內(nèi)工作) nz防止打滑的安全系數(shù).nz1.051.2 n = 2 5 . 0 0006 . 0 10845 . 1) 2 14 . 0 02 . 0 0006. 0 (1084 7 . 560 56.88 10 1010 8 . 16 2 . 01084 33 3 3 =2.97 nnz,故兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)空載啟動(dòng)不會(huì)打滑 （2）事故狀態(tài) 當(dāng)只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置工作,而無載小車位于工作著的驅(qū)動(dòng)裝置這一邊時(shí),則 n=nz 2 ) 2 ( 60 12 / 1 c q dc D kp d kp t v g G fp 式中 p1=50.2KN主動(dòng)輪輪壓 / max p p2=2+ / min p / max p =233.8+50.2=117.8KN從動(dòng)輪輪壓 一臺(tái)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)空載啟動(dòng)時(shí)間 / q t 十噸位橋式起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 = / q t 24 . 4 375 705 95 . 0 5 . 12 5 . 016800 645 . 0 15 . 1 2 2 =13.47 s n= =2.94 2 5 . 0 0006 . 0 2 . 505 . 1 )07 . 0 02 . 0 0006. 0 ( 8 .117 47.1360 56.88 10 168 2 . 0 2 . 50 nnz,故不打滑. （3）事故狀態(tài) 當(dāng)只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置工作,而無載小車遠(yuǎn)離工作著的驅(qū)動(dòng)裝置這一邊時(shí),則 n=nz 2 ) 2 ( 60 12 / 1 c q dc D kp d kp t v g G fp 式中 P1=33.8KN主動(dòng)輪輪壓 / min P P2 =2=33.8+2*50.2=134.2KN從動(dòng)輪輪壓 / min p / max p = 13.47 S 與第(2)種工況相同 / q t n= 2 5 . 0 0006. 0 8 . 335 . 1 ) 2 14. 0 02. 00006. 0 ( 2 .134 47.1360 56.88 10 168 2 . 0 8 . 33 =1.89 故也不會(huì)打滑 結(jié)論:根據(jù)上述不打滑驗(yàn)算結(jié)果可知,三種工況均不會(huì)打滑 2.2.11 選擇制動(dòng)器選擇制動(dòng)器 由1中所述,取制動(dòng)時(shí)間 tz=5s 按空載計(jì)算動(dòng)力矩,令 Q=0,得: Mz= 2 0 2 1 21/ )( *375 1 i GD GDmc t n M m C z j （2.19） 式中 / 0 min / 2 )( i Dpp M cmp j = 5 .122 95 . 0 5 . 01344336 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 =-19.2Nm Pp=0.002G=1680000.002=336N Pmin=G 2 1 ) 2 ( c D d =1344N 2 5 . 0 ) 2 14 . 0 02 . 0 0006 . 0 (168000 M=2制動(dòng)器臺(tái)數(shù).兩套驅(qū)動(dòng)裝置工作 Mz= 95. 0 5 .12 5 . 0168000 645. 015 . 1 2 5375 705 2 . 19 2 1 2 2 =41.2 Nm 現(xiàn)選用兩臺(tái) YWZ-200/25 的制動(dòng)器，查1表 18-10 其制動(dòng)力矩 M=200 Nm，為避免 打滑，使用時(shí)將其制動(dòng)力矩調(diào)制 3.5 Nm 以下。 2.2.12 選擇聯(lián)軸器選擇聯(lián)軸器 根據(jù)傳動(dòng)方案,每套機(jī)構(gòu)的高速軸和低速軸都采用浮動(dòng)軸. （1）機(jī)構(gòu)高速軸上的計(jì)算扭矩： =110.61.4=154.8 Nm / js M IIn M （2.20） 式中 MI連軸器的等效力矩. MI=255.3=110.6 Nm el M 1 等效系數(shù) 取=2 查2表 2-7 1 1 Mel=9.75*=55.3 Nm 705 4000 由2表 33-20 查的:電動(dòng)機(jī) Y160M1-8,軸端為圓柱形,d1=48mm,L=110mm;由219-5 查 得 ZLZ-160-12.5-iv 的減速器,高速軸端為 d=32mm,l=58mm,故在靠電機(jī)端從由表2選聯(lián)軸 器 ZLL2（浮動(dòng)軸端 d=40mm;MI=630Nm,(Gd2ZL=0.063Kgm,重量 G=12.6Kg） ；在靠 近減速器端，由2選用兩個(gè)聯(lián)軸器 ZLD，在靠近減速器端浮動(dòng)軸端直徑為 d=32mm;MI =630 Nm, (Gd2)L=0.015Kgm, 重量 G=8.6Kg. 高速軸上轉(zhuǎn)動(dòng)零件的飛輪矩之和為： (Gd2)ZL+(Gd2)L=0.063+0.015=0.078 Kgm 與原估算的基本相符，故不需要再算。 （2）低速軸的計(jì)算扭矩： 0 iMM jsjs 十噸位橋式起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 =154.815.750.95=2316.2 Nm 2.2.13 浮動(dòng)軸的驗(yàn)算浮動(dòng)軸的驗(yàn)算 （1）疲勞強(qiáng)度的計(jì)算 低速浮動(dòng)軸的等效力矩： MI=1Meli =1.455.312.50.95=919.4Nm 式中 1等效系數(shù)，由2表 2-7 查得 1=1.4 由上節(jié)已取得浮動(dòng)軸端直徑 D=40mm，故其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為： N/cm2 2128 62 . 0 91940 3 W MI n （2.21） 由于浮動(dòng)軸載荷變化為循環(huán)（因?yàn)楦?dòng)軸在運(yùn)行過程中正反轉(zhuǎn)矩相同），所以許用 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為： 4 . 192 . 1 132001 1 1 I k nk （2.22） =4910 N/cm2 式中，材料用 45 號(hào)鋼，取b=60000 N/cm2; s=30000N/cm2,則- 1=0.22b=0.2260000=13200N/cm2；s=0.6s=0.630000=18000N/cm2 K=KxKm=1.61.2=1.92 考慮零件的幾何形狀表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù) Kx=1.6，Km=1.2，nI=1.4安全系 數(shù)，由2表 2-21 查得n-1k 故疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算通過。 （2）靜強(qiáng)度的計(jì)算 計(jì)算強(qiáng)度扭矩： Mmax=2MelI （2.23） =2.555.312.50.95=1641.7 Nm 式中 2動(dòng)力系數(shù)，查2表 2-5 的 2=2.5 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： =3800N/cm2 3 62 . 0 164170 W MII 許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力： 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 N/cm2 12860 4 . 1 18000 II S II n II,故強(qiáng)度驗(yàn)算通過。 高速軸所受扭矩雖比低速軸小，但強(qiáng)度還是足夠，故高速軸驗(yàn)算省去。 2.2.14 緩沖器的選擇緩沖器的選擇 （1）碰撞時(shí)起重機(jī)的動(dòng)能 W動(dòng)= g Gv 2 2 0 （2.24） G帶載起重機(jī)的重量 G=168000+1000000.1 =178000N V0碰撞時(shí)的瞬時(shí)速度，V0=（0.30.7）Vdx g重力加速度取 10m/s2 則 W動(dòng)= 102 5 . 15 . 0178000 2 22 0 g Gv =5006.25 N m （1）緩沖行程內(nèi)由運(yùn)行阻力和制動(dòng)力消耗的功 W阻=（P摩+P制）S 式中 P摩運(yùn)行阻力，其最小值為 Pmin=Gf0min=1780000.008=1424N f0min最小摩擦阻力系數(shù)可取 f0min=0.008 P制制動(dòng)器的制動(dòng)力矩?fù)Q算到車輪踏面上的力，亦可按最大制動(dòng)減速度計(jì)算 P制 =178000.5=9790N max 制 a g G =0.55 m /s2 max 制 a S緩沖行程取 S=140 mm 因此 W 阻=（1424+9790）0.14=1569.96Nm （3）緩沖器的緩沖容量 一個(gè)緩沖器要吸收的能量也就是緩沖器應(yīng)該具有的緩沖容量為： n W-W 阻動(dòng) 緩 W 十噸位橋式起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 （2.25） =5006.25-1569.96 =3436.29Nm 式中 n緩沖器的個(gè)數(shù) 取 n=1 由1表 22-3 選擇彈簧緩沖器彈簧 D=120mm，d=30mm 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 3 端梁的設(shè)計(jì)端梁的設(shè)計(jì) 3.1 端梁的尺寸的確定端梁的尺寸的確定 3.1.1 端梁的截面尺寸端梁的截面尺寸 （1）端梁截面尺寸的確定： 上蓋板1=10mm, 中部下蓋板1=10 mm 頭部下蓋板2=12mm 按照1表 19-4 直徑為 500mm 的車輪組尺寸，確定端梁蓋板寬度和腹板的高度時(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 25mm;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；并且端梁中部下蓋板與軌道便的距離為 55 mm。如圖示 3.1 圖 3.1 端梁的截面尺寸 3.1.2 端梁總體的尺寸端梁總體的尺寸 大車輪距的確定：K=（）L=（）22.5=2.063.3m 8 1 5 1 8 1 5 1 取 K=3300 端梁的高度 H0=（0.40.6）H 主取 H0=500 確定端梁的總長(zhǎng)度 L=4100 3.2 端梁的計(jì)算端梁的計(jì)算 （1）計(jì)算載荷的確定 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： RA= K aLxc )2(Q 2 P)(Q max （3.1） 式中 K大車輪距，K=330cm 十噸位橋式起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 Lxc小車輪距，Lxc=200cm a2傳動(dòng)側(cè)車輪軸線至主梁中心線的距離，取 a2=70 cm =114237N P)(Q max Q 因此 RA= =117699N 330 )702200(114237 （2）端梁垂直最大彎矩 端梁在主梁支反力作用下產(chǎn)生的最大彎矩為： Q PG)( max Mzmax=RAa1=11769960=7.06106N a1導(dǎo)電側(cè)車輪軸線至主梁中心線的距離，a1=60 cm。 （3）端梁的水平最大彎矩 端梁因車輪在側(cè)向載荷下產(chǎn)生的最大水平彎矩： =Sa1 Mp max （3.2） 式中：S車輪側(cè)向載荷，S=P； 側(cè)壓系數(shù)，查得，=0.08； P車輪輪壓，即端梁的支反力 P=RA 因此： =RAa1 Mp max =0.0811769960=564954Ncm 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： =a1 Mp max K aLP xcxg )2( 2 （3.3） 式中小車的慣性載荷：= P1=37000/7=5290N PxgPxg 7 1 因此： =327018Ncm Mp max 60 330 )702200(5290 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。 Mp maxMp max (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)： 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 hB h Wx ) 3 ( 1 （3.4） =2380.848) 140 3 6 . 048 ( cm 3 端梁中間截面對(duì)水平重心線 X-X 的慣性矩： 2 h WI xx （3.5） =2380.8 =59520 2 50 cm 4 端梁中間截面對(duì)垂直重心線 Y-Y 的截面模數(shù)： bh B Wy ) 3 ( 1 （3.6） =1154.4 4 . 27)6 . 048 3 140 ( cm 2 端梁中間截面對(duì)水平重心線 X-X 的半面積矩： 242 2 1 1 h B hh Sx （3.7） =1325.6 2 148 140126 . 048 cm 3 端梁中間截面的最大彎曲應(yīng)力： W M y p x z W M max max max （3.8） =2965+489=3454N/cm2 4 . 1154 564954 8 .2380 1006. 7 6 端梁中間截面的剪應(yīng)力： 2 )( max x x PQ I SQ （3.9） =2120 N/cm2 6 . 0259520 6 .1325114237 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： 首先求水平重心線的位置 十噸位橋式起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 21 水平重心線距上蓋板中線的距離： C1= =5.74 cm 2 . 11126 . 0 7 . 122140 )6 . 0 7 . 125 . 0(2 . 1112)5 . 07 .125 . 0( 7 . 122 . 1 水平重心線距腹板中線的距離： C2=5.74-0.5-0.512.7 =-1.11 cm 水平重心線距下蓋板中線的距離： C3=（12.7+0.5+0.6）-5.74 =8.06cm 端梁支承截面對(duì)水平重心線 X-X 的慣性矩： =4013+4015.742+212.730.6+212.70.61.112+2111.23+2111 Ix 0 12 1 12 1 .28.062=3297cm4 端梁支承截面對(duì)水平重心線 X-X 的最小截面模數(shù)： = Wx 0 Ix 0 2 1 2 3 C （3.10） =3297 6 . 006. 8 1 =406.1 cm3 端梁支承截面水平重心線 X-X 下部半面積矩： =2111.28.06+（8.06-0.6）0.6（8.06-0.6）/2 Sx 0 =229.5 cm3 端梁支承截面附近的彎矩： =RAd=11769914=1647786Ncm Mz 端梁支承截面的彎曲應(yīng)力： 1 . 406 1647786 0 W M x Z （3.11） =4057.6N/cm2 端梁支承截面的剪應(yīng)力： 6 . 032972 5 .229117699 0 0 I SR x xA n （3.12） 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 =6827.4 N/cm2 端梁支承截面的合成應(yīng)力： 22 22 4 . 68273 6 . 40573 （3.13） =12501.5 N/cm2 端梁材料的許用應(yīng)力： dII=(0.800.85) II =(0.800.85)16000=1280013600 N/cm2 dII=(0.800.85) II = (0.800.85)9500 =76008070 N/cm2 驗(yàn)算強(qiáng)度結(jié)果，所有計(jì)算應(yīng)力均小于材料的許用應(yīng)力，故端梁的強(qiáng)度滿足要求。 3.3 主要焊縫的計(jì)算主要焊縫的計(jì)算 3.3.1 端梁端部上翼緣焊縫端梁端部上翼緣焊縫 端梁支承截面上蓋板對(duì)水平重心線 X-X 的截面積矩： =4015.74=229.6 cm3 S 1 端梁上蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力： 6 . 07 . 032974 6 . 229117699 70 01 2 hIn SR f x A . =4878.8 N/cm2 式中 n1上蓋板翼緣焊縫數(shù)； Hf焊肉的高度，取 hf=0.6 cm 3.3.2 下蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力驗(yàn)算下蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力驗(yàn)算 端梁支承截面下蓋板對(duì)水平重心線 X-X 的面積矩： =2121.28.06=232.128 cm3 S 1 端梁下蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力： 6 . 07 . 032974 128.232117699 7 . 0 0 2 2 2 hI n SR fx A =4929.8 N/cm2 由1表查得=9500 N/cm2，因此焊縫計(jì)算應(yīng)力滿足要求。 十噸位橋式起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 23 4 端梁接頭的設(shè)計(jì)端梁接頭的設(shè)計(jì) 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。 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。同時(shí)在下蓋板與連接板鉆孔 是應(yīng)該同時(shí)鉆孔。 如下圖為接頭的安裝圖 圖 4.1 接頭安裝 圖 4.2 接頭安裝 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。 4.1 腹板和下蓋板螺栓受力計(jì)算腹板和下蓋板螺栓受力計(jì)算 （1）腹板最下一排螺栓受力最大，每個(gè)螺栓所受的拉力為： 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 24 N拉= 2 1 22 1 2 1 2 0 2 0 4)(2 5 . 2 )( n i i aabHn d dHn MbH （4.1） = )45115185(4)250500(12 16 18 5 . 2 50012 1006 . 7 )65500( 2222 2 22 7 =12500N （2）下腹板每個(gè)螺栓所受的剪力相等，其值為： N剪= 1 2 1 2 0 5 . 2)( N d d bH H （4.2） =12500 16 18 5 . 2)65500( 500 2 2 =7200N 式中 n0 下蓋板一端總受剪面數(shù)；n0=12 N剪下蓋板一個(gè)螺栓受剪面所受的剪力： N一側(cè)腹板受拉螺栓總數(shù)；n=12 d1腹板上連接螺栓的直徑（靜截面） d0下腹板連接螺栓的直徑；d1=16mm H梁高；H=500 mm M連接處的垂直彎矩；M=7.06106 其余的尺寸如圖 4.3 示 十噸位橋式起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 25 圖 4.3 腹板其余尺寸 4.1.2 上蓋板和腹板角鋼的連接焊縫受力計(jì)算 （1） 上蓋板角鋼連接焊縫受剪，其值為： Q= 拉 N d d bH Hn bH abHn )(5 . 2 )(2 2 1 2 001 （4.3） =172500N12500 16 18 )65500(5 . 2 50012 65500 25012 2 2 （2）腹板角鋼的連接焊縫同時(shí)受拉和受彎，其值分別為： N腹= 拉 N bH abHn )( 1 = =43100N12500 65500 )18565500(6 M腹= 拉 N bH a n i i 2 1 2 2 =2843000Nmm12500 65500 )45115185(2 222 4.2 計(jì)算螺栓和焊縫的強(qiáng)度計(jì)算螺栓和焊縫的強(qiáng)度 4.2.1 螺栓的強(qiáng)度校核螺栓的強(qiáng)度校核 （1）精制螺栓的許用抗剪承載力： N剪= （4.4） 4 2 dn 剪 = =103007.7N 4 135008 . 114. 33 2 （2）螺栓的許用抗拉承載力 N拉= 4 2 d 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 26 （4.5） =27129.6N 4 135006 . 114 . 3 2 式中=13500N/cm2 =13500N/cm2 由1表 25-5 查得。由于 N拉N拉 , N剪 N剪 則有所選的螺栓符合強(qiáng)度要求 4.2.2 焊縫的強(qiáng)度校核焊縫的強(qiáng)度校核 （1）對(duì)腹板由彎矩 M 產(chǎn)生的焊縫最大剪應(yīng)力： M=15458.7N/ cm2 I Mb 2 4 . 3952 43284300 式中I) 6 43 7( 2 436 . 0 ) 6 ( 2 22 h l hb =395.4 焊縫的慣性矩 其余尺寸見圖 4.4 圖 4.4 焊縫其余尺寸 （2）由剪力 Q 產(chǎn)生的焊縫剪應(yīng)力： Q= bh Q =4427.7N/ cm2 6 . 043 114237 折算剪應(yīng)力： = 22 QM 22 7 . 4427 7 . 15458 =16079.6 N/ cm2=17000 N/ cm2 由1表 25-3 查得 式中 h焊縫的計(jì)算厚度取 h=6mm 3.對(duì)上角鋼的焊縫 =211.5 N/ cm2 lh N 26 . 072 8 . 1776 由上計(jì)算符合要求。 十噸位橋式起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 27 5 焊接工藝設(shè)計(jì)焊接工藝設(shè)計(jì) 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機(jī)的力學(xué)性能和壽命。 角焊縫常用的確定焊角高度的方法 圖 5.1 圖 5.1 焊角高度 角焊縫最小厚度為：a0.3max+1，max 為焊接件的較大厚度，但焊縫最小厚度不 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。 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: a1.2min 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. 在端梁橋架連接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 5.2