畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）箱形雙梁橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)

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1、焦作大學(xué)機(jī)電系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第一章 緒論 1緒 論 1.1 起重機(jī)的介紹 箱形雙梁橋式起重機(jī)是由一個(gè)有兩根箱形主梁和兩根橫向端梁構(gòu)成的雙梁橋架,在橋架上運(yùn)行起重小車,可起吊和水平搬運(yùn)各類物體,它適用于機(jī)械加工和裝配車間料場等場合。 1.2 起重機(jī)設(shè)計(jì)的總體方案 本次起重機(jī)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)如下: 起重量10t,跨度16.5m，起升高度為10m起升速度8m/min小車運(yùn)行速度v=40m/min大車運(yùn)行速度V=90m/min大車運(yùn)行傳動(dòng)方式為分別傳動(dòng);橋架主梁型式,箱形梁

2、.小車估計(jì)重量4t，起重機(jī)的重量16.8t .工作類型為中級(jí)。 根據(jù)上述參數(shù)確定的總體方案如下： 主梁的設(shè)計(jì)： 主梁跨度16.5m ,是由上、下蓋板和兩塊垂直的腹板組成封閉箱形截面實(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。 小車

3、的設(shè)計(jì)： 小車主要有起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架組成。 起升機(jī)構(gòu)采用閉式傳動(dòng)方案，電動(dòng)機(jī)軸與二級(jí)圓柱齒輪減速器的高速軸之間采用兩個(gè)半齒聯(lián)軸器和一中間浮動(dòng)軸聯(lián)系起來，減速器的低速軸魚卷筒之間采用圓柱齒輪傳動(dòng)。 運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用全部為閉式齒輪傳動(dòng)，小車的四個(gè)車輪固定在小車架的四周，車輪采用帶有角形軸承箱的成組部件，電動(dòng)機(jī)裝在小車架的臺(tái)面上，由于電動(dòng)機(jī)軸和車輪軸不在同一個(gè)平面上，所以運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用立式三級(jí)圓柱齒輪減速器，在減速器的輸入軸與電動(dòng)機(jī)軸之間以及減速器的兩個(gè)輸出軸端與車輪軸之間均采用帶浮動(dòng)軸的半齒聯(lián)軸器的連接方式。 小車架的設(shè)計(jì)，采用粗略的計(jì)算方法，靠現(xiàn)有資料和經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行，采用鋼板沖壓成型的

4、型鋼來代替原來的焊接橫梁。 端梁的設(shè)計(jì)： 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。 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

5、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。 34 焦作大學(xué)機(jī)電系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.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 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.

6、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 大車機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，基本分為兩類： 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： 1. 聯(lián)軸器的選擇 2. 軸承位置的安排 3. 軸長度的確定 這三著是互相聯(lián)系的

7、。 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)軸有足夠的長度的條件下，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)間的長度，總之考慮到橋架的設(shè)計(jì)和制造方便。

8、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 已知數(shù)據(jù)： 起重機(jī)的起重量Q=100KN，橋架跨度L=16.5m，大車運(yùn)行速度Vdc=90m/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 本起重機(jī)采用分別傳動(dòng)的方案如圖（2-1） 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)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

9、輪 2.2.2 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= = =95.6KN 空載時(shí)最大輪壓： P‘max= = =50.2KN 空載時(shí)最小輪壓： P‘min= = =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=60-90m/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1

10、50KN，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=Φ2Q=0.6*100000=60000N 式中Φ2—等效系數(shù)，有[1]表4-8查得Φ2=0.6 車論的計(jì)算輪壓： Pj= KCI r Pd =1.050.8977450 =72380N 式中：Pd—車輪的等效輪壓 Pd= = =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：

11、sj=4000 =4000 =13555Kg/cm2 sj =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)HB>320時(shí)，[sjd] =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 =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： jmax= = =15353Kg/cm2 jmax =153

12、530N/cm2 車輪采用ZG55II，查[1]表19-3得，HB>320時(shí)， [j]=240000-300000N/cm2， jmax < [j] 故強(qiáng)度足夠。 2.2.3 運(yùn)行阻力計(jì)算 摩擦總阻力距 Mm=β（Q+G）（K+μ*d/2） 由[1]表19-4 Dc=500mm車輪的軸承型號(hào)為：22220K， 軸承內(nèi)徑和外徑的平均值為：（100+180）/2=140mm 由[1]中表9-2到表9-4查得：滾動(dòng)摩擦系數(shù)K=0.0006m，軸承摩擦系數(shù)μ=0.02，附加阻力系數(shù)β=1.5，代入上式中： 當(dāng)滿載時(shí)的運(yùn)行阻力矩： Mm（Q=Q）= Mm(Q=Q)=b(Q

13、+G)( k +m) =1.5（100000+168000）（0.0006+0.020.14/2） =804Nm 運(yùn)行摩擦阻力： Pm（Q=Q）== =3216N 空載時(shí)： Mm（Q=0）=βG（K+μd/2） =1.5168000（0.0006+0.020.14/2） =504N P m（Q=0）= Mm（Q=0）/（Dc/2） =5042/0.5 =2016N 2.2.4選擇電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)靜功率： Nj=PjVdc/（60m ） =321690/60/0.95/2=2.54KW

14、 式中Pj=Pm（Q=Q）—滿載運(yùn)行時(shí)的靜阻力 (P m（Q=0）=2016N) m=2驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的臺(tái)數(shù) 初選電動(dòng)機(jī)功率： N=Kd*Nj=1.3*2.54=3.3KW 式中Kd-電動(dòng)機(jī)功率增大系數(shù)，由[1]表9-6查得Kd=1.3 查[2]表31-27選用電動(dòng)機(jī)YR160M-8；Ne=4KW，n1=705rm，（GD2）=0.567kgm2，電動(dòng)機(jī)的重量Gd=160kg 2.2.5 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率條件 等效功率： Nx=K25rNj =0.751.32.54 =2.48KW 式中K25—工作類型系數(shù)，由[1]表8-16查得當(dāng)JC%=25時(shí)，K25=0

15、.75 r—由[1]按照起重機(jī)工作場所得tq/tg=0.25，由[1]圖8-37估得r=1.3 由此可知：Nx

16、2.7 驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率 實(shí)際運(yùn)行的速度： V‘dc=Vdc i。/ i。‘ =9012.3/12.5=88.56m/min 誤差： ε=（Vdc- V‘dc）/ Vdc =（90-88.56）/90100%=1.6%<15%合適 實(shí)際所需的電動(dòng)機(jī)功率： N‘j=NjV‘dc/ Vdc =2.5488.56/90=2.49KW 由于N‘j

17、靜阻力矩： Mj（Q=Q）= ==67.7Nm 空載運(yùn)行時(shí)靜阻力矩： Mj（Q=0）= ==42.4Nm 初步估算高速軸上聯(lián)軸器的飛輪矩： (GD2)ZL+(GD2)L=0.78 Nm 機(jī)構(gòu)總飛輪矩: (GD2)1=(GD2)ZL+(GD2)L+(GD2)d =5.67+0.78=6.45 Nm 滿載起動(dòng)時(shí)間: t= = =8.91s 空載啟動(dòng)時(shí)間: t= = =5.7s 起動(dòng)時(shí)間在允許范圍內(nèi)。 2.2.9 起動(dòng)工況下校核減速器功率 起動(dòng)工況下減速器傳遞的功率: N= 式中Pd=Pj+Pg=Pj+ =3216+

18、=7746.2N m/--運(yùn)行機(jī)構(gòu)中,同一級(jí)傳動(dòng)減速器的個(gè)數(shù),m/=2. 因此N= =5.89KW 所以減速器的[N]中級(jí)=9.1KW>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 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 式中p1= =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).nz1.05~1.2 n = =2.97 n>

19、nz,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 式中p1==50.2KN----主動(dòng)輪輪壓 p2=2+ =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 = =13.47 s n= =2.94 n>nz,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 式中P1==33.8KN---主動(dòng)輪輪壓 P2=2=33.8+2*50.2=134.2KN---從動(dòng)輪輪壓 = 13.47

20、S —與第(2)種工況相同 n= =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 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= 式中 = =-19.2Nm Pp=0.002G=1680000.002=336N Pmin=G ==1344N M=2----制動(dòng)器臺(tái)數(shù).兩套驅(qū)動(dòng)裝置工作 Mz= =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

21、調(diào)制3.5 Nm以下。 2.2.12 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 式中MI—連軸器的等效力矩. MI==255.3=110.6 Nm —等效系數(shù) 取=2查[2]表2-7 Mel=9.75*=55.3 Nm 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[2]19-5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=40m

22、m;[MI]=630Nm,(GD2)ZL=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： =154.815.750.95=2316.2 Nm 2.2.13 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=Ψ

23、1?Mel?i =1.455.312.50.95=919.4N?m 式中Ψ1—等效系數(shù)，由[2]表2-7查得Ψ1=1.4 由上節(jié)已取得浮動(dòng)軸端直徑D=60mm，故其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為： N/cm2 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： =4910 N/cm2 式中，材料用45號(hào)鋼，取sb=60000 N/cm2; ss=30000N/cm2,則t-1=0.22sb=0.2260000=13200N/cm2；ts=0.6ss=0.630000=18000N/cm2 K=KxKm=1.61.2=1.92 考

24、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tn<[t-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=Ψ2?Mel?i =2.555.312.50.95=1641.7 N?m 式中Ψ2—?jiǎng)恿ο禂?shù)，查[2]表2-5的Ψ2=2.5 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： t==3800N/cm2 許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力： N/cm2 t<[t]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 1.碰撞時(shí)起重機(jī)的動(dòng)能 W動(dòng)=

25、 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=（0.3～0.7）Vdx g—重力加速度取10m/s2 則W動(dòng)= =5006.25 N m 2. 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

26、 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==178000.55=9790N =0.55 m /s2 S—緩沖行程取S=140 mm 因此W阻=（1424+9790）0.14=1569.96N m 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： =5006.25-1569.96 =3436.29 N m 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=120 mm，d=30

27、 mm 焦作大學(xué)機(jī)電系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 端梁的設(shè)計(jì) 3.端梁的設(shè)計(jì) 3.1 端梁的尺寸的確定 3.1.1端梁的截面尺寸 1.端梁截面尺寸的確定： 上蓋板d1=10mm, 中部下蓋板d1=10 mm 頭部下蓋板d2=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

28、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） 端梁的截面尺寸圖（3-1） 3.1.2 端梁總體的尺寸 大車輪距的確定：K=（～）L=（～）16.5=2.06～3.3m 取K=3300㎜ 端梁的高度 H0=（0.4～0.6）H主 取H0=500㎜ 確定端梁的總長度L=4100㎜ 3.2 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= 式中 K—大車輪距，K=330cm Lxc—小車輪距，Lxc=200cm

29、 a2—傳動(dòng)側(cè)車輪軸線至主梁中心線的距離，取a2=70 cm =114237N 因此RA= =117699N 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： 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 1）. 端梁因車輪在側(cè)向載荷下產(chǎn)生的最大水平彎矩： =Sa1 式中：S—車輪側(cè)向載荷，S=lP； l—側(cè)壓系數(shù)，由圖2-3查得，l=0

30、.08； P—車輪輪壓，即端梁的支反力P=RA 因此： =lRAa1 =0.0811769960=564954Ncm 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： =a1 式中—小車的慣性載荷：= P1=37000/7=5290N 因此： ==327018Ncm 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。 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)： ==2380.8 端梁中間截面

31、對(duì)水平重心線X-X的慣性矩： =2380.8 =59520 端梁中間截面對(duì)垂直重心線Y-Y的截面模數(shù)： =1154.4 端梁中間截面對(duì)水平重心線X-X的半面積矩： ==1325.6 端梁中間截面的最大彎曲應(yīng)力： ==2965+489=3454N/cm2 端梁中間截面的剪應(yīng)力： ==2120 N/cm2 端梁支承截面對(duì)水平重心線X-X

32、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 水平重心線距上蓋板中線的距離： C1= =5.74 cm 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+21

33、11.23+2111.28.062=3297cm4 端梁支承截面對(duì)水平重心線X-X的最小截面模數(shù)： = =3297 =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 =229.5 cm3 端梁支承截面附近的彎矩： =RAd=11769914=1647786Ncm 式中— 端梁支承截面的彎曲應(yīng)力： =4057.6N/cm2

34、 端梁支承截面的剪應(yīng)力： =6827.4 N/cm2 端梁支承截面的合成應(yīng)力： =12501.5 N/cm2 端梁材料的許用應(yīng)力： [sd]II=(0.80～0.85) [s]II =(0.80～0.85)16000=12800～13600 N/cm2 [td]II=(0.80～0.85) [t]II = (0.80～0.85)9500 =7600～8070 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

35、滿足要求。 3.3 主要焊縫的計(jì)算 3.3.1 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 端梁上蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力： =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 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 端梁下蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力： =4929.8 N/cm2 由[1]表 查得[t]=9500

36、N/cm2，因此焊縫計(jì)算應(yīng)力滿足要求。 焦作大學(xué)機(jī)電系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第四章 端梁接頭的設(shè)計(jì) 4 端梁接頭的設(shè)計(jì) 4.1 端梁接頭的確定及計(jì)算 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 下蓋板與連

37、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。 （a） 連接板和角鋼連接圖4-1(b) 4.1.1 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： N拉= = =12500N 2.下腹板每個(gè)螺栓所受的剪力相等，其值為： N剪= = =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

38、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 其余的尺寸如圖示 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= ==172500N 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= = =43100N M腹= ==2843000Nmm 4.2 計(jì)算螺栓和焊縫的強(qiáng)度 4.2.1 螺栓的強(qiáng)度校核 1.精

39、制螺栓的許用抗剪承載力： [N剪]= = =103007.7N 2.螺栓的許用抗拉承載力 [N拉]= ==27129.6N 式中[t]=13500N/cm2 [s]=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 1.對(duì)腹板由彎矩M產(chǎn)生的焊縫最大剪應(yīng)力： tM===15458.7N/ cm2 式中—I≈ =395.4 ——焊縫的慣性矩 其余尺寸見圖 2.由剪力Q產(chǎn)生的焊縫剪應(yīng)力： tQ=

40、 ==4427.7N/ cm2 折算剪應(yīng)力： t== =16079.6 N/ cm2<[t]=17000 N/ cm2 [t]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 t===211.5 N/ cm2<[t] 由上計(jì)算符合要求。 焦作大學(xué)機(jī)電系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第五章 焊接工藝設(shè)計(jì) 5 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。

41、角焊縫常用的確定焊角高度的方法 5-1 角焊縫最小厚度為： a≥0.3dmax+1 dmax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: a≤1.2dmin 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5-1（a）、5-1（b）示 5-2（a） 5-2（b） 定位板和彎板的焊接時(shí)候，由于定位板起導(dǎo)向

42、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5-2位彎板和定位板的焊接 5-3 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。 由于所用的板材厚度大部分都小于10mm ,在焊接過程中都不開坡口進(jìn)行焊接。 主要焊縫的焊接過程如下表： 焊接順序 焊接名稱 焊接方法 接頭形式 焊接工藝 1 小筋板—腹板 手工電弧焊 雙面 角接 不開坡口，采用E5015（J507

43、）焊條，焊條直徑d=4mm,焊接電流160～210A 2 筋板—腹板 手工電弧焊 雙面 角接 同上 3 端面板—腹板 手工電弧焊 雙面 角接 同上 4 定位板—彎板 手工電弧焊 搭接 不開坡口，采用E5015（J507）焊條，焊條直徑d=3.2mm,焊接電流160A 彎板—腹板 手工電弧焊 雙面 角接 不開坡口，采用E5015（J507）焊條，焊條直徑d=4mm,焊接電流160～210A 5 角鋼—腹板 手工電弧焊 搭接 同上 角鋼—上蓋板 手工電弧焊 搭接 同上 6 腹板—大筋板 手工電弧焊 角接 同上 7 下蓋板—

44、腹板 手工電弧焊 雙面 角接 同上 8 大筋板—下蓋板 手工電弧焊 角接 同上 9 上蓋板—腹板 手工電弧焊 角接 同上 10 大筋板—上蓋板 手工電弧焊 角接 同上 焦作大學(xué)機(jī)電系畢業(yè)設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn) [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 [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 [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

45、 [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 焦作大學(xué)機(jī)電系畢業(yè)設(shè)計(jì) 致謝 致謝 首先向機(jī)電工程系的全體老師表示衷心的感謝，在這三年的時(shí)間里，他們?yōu)槲覀兊某砷L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,尤其是盧杉老師和張曙靈老師，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。 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。 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。 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)前輩與同行們致謝！ 再次向敬愛的老師表示衷心的感謝！