畢業(yè)設(shè)計---200t-31.5m八梁橋式鑄造起重機(jī)

1、<p><b>　　前言</b></p><p>　　本設(shè)計為200t/31.5m八梁橋式鑄造起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)部分。由于此起重機(jī)的起重量大，工作級別高，用于冶金鑄造車間，故采用橋式結(jié)構(gòu)是合理的。</p><p>　　橋式起重機(jī)是生產(chǎn)車間、料場電站廠房和倉庫中為實現(xiàn)生產(chǎn)過程機(jī)械化和自動化，減輕體力勞動，提高勞動生產(chǎn)率的重要物品搬運設(shè)備。它通常用來搬運物品，也可

2、用于設(shè)備的安裝與檢修等其他用途。</p><p>　　建國以來，我國先后試制成功了許多橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)。其主要型式有：箱形結(jié)構(gòu)、偏軌箱形結(jié)構(gòu)、偏軌空腹箱形結(jié)構(gòu)、箱形單主梁結(jié)構(gòu)、空腹桁架式結(jié)構(gòu)、四桁架式結(jié)構(gòu)、三角形桁架式結(jié)構(gòu)、單腹板開式結(jié)構(gòu)、曲腹板梁結(jié)構(gòu)、管形桁構(gòu)式單梁和雙梁結(jié)構(gòu)、橢圓形結(jié)構(gòu)以及蒙皮結(jié)構(gòu)等十幾種型式。目前生產(chǎn)較多的有箱形結(jié)構(gòu)、空腹桁架式結(jié)構(gòu)、偏軌空腹箱形結(jié)構(gòu)及箱形單主梁結(jié)構(gòu)等。</p>

3、<p>　　從橋式起重機(jī)的出現(xiàn)到現(xiàn)在，它的結(jié)構(gòu)型式、設(shè)計方法均不斷改進(jìn)，各項性能指標(biāo)不斷提高，因此在國民經(jīng)濟(jì)中有廣泛的應(yīng)用。橋式起重機(jī)的類型較多，常見的有下面三種型式：通用橋式起重機(jī)、抓斗式橋式起重機(jī)和電磁橋式起重機(jī)。它們按用途又可分為梁式起重機(jī)、普通橋式起重機(jī)和特種橋式起重機(jī)。按梁的截面形式又可分為工字鋼、箱型等多種。其中箱型又分中軌、偏軌、半偏軌以及實腹、空腹等多種形式。根據(jù)基本參數(shù)及起重機(jī)的使用條件，本結(jié)構(gòu)采用八梁的特種

4、結(jié)構(gòu)型式，各梁均采用箱形截面。</p><p>　　設(shè)計中本著滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的前提下，盡可能節(jié)約材料的原則，采用大截面，薄鋼板，從而達(dá)到省材料，重量輕的要求。同時采用大截面又提高了梁的剛度和穩(wěn)定性。</p><p>　　主主梁采用偏軌形式，不僅可減小小車外形尺寸，同時也增大了起升空間，有利于鑄造廠空間的應(yīng)用。</p><p>　　在選材上既考慮性能要求又兼顧

5、經(jīng)濟(jì)性，對于蓋板、腹板等主要受力件采用性能好的A3鋼而對于其它不重要的構(gòu)件采用A3F鋼，以降低起重機(jī)成本。</p><p>　　設(shè)計過程中，全部采用國家標(biāo)準(zhǔn)，并參考了太原重型機(jī)械集團(tuán)和大連重工·起重集團(tuán)同類產(chǎn)品的設(shè)計，在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了改進(jìn)，對橋架的受力也進(jìn)行了較詳盡的分析，因而整個設(shè)計安全可靠，節(jié)材耐用，滿足了設(shè)計要求。</p><p>　　橋式起重機(jī)是橋架型起重機(jī)的一種，它依靠起

6、升機(jī)構(gòu)和在水平面內(nèi)的兩個相互垂直方向移動的運行機(jī)構(gòu)，能在矩形場地及其上空作業(yè)，是工礦企業(yè)廣泛使用的一種起重運輸機(jī)械。它具有承載能力大，工作可靠性高，制造工藝相對簡單等優(yōu)點。</p><p>　　橋式起重機(jī)一般有大車運行機(jī)構(gòu)的橋架、裝有起升機(jī)構(gòu)和小車運行機(jī)構(gòu)的起重小車、電氣設(shè)備、司機(jī)室等幾大部分組成。外形像一個兩端支承在平行的兩條架空軌道上平移運行的單跨平板橋。起升機(jī)構(gòu)用來垂直升降物品，起重小車用來帶著載荷作橫向移

7、動，以達(dá)到在跨度內(nèi)和規(guī)定高度內(nèi)組成的三維空間里做搬運和裝卸貨物用。</p><p>　　橋式起重機(jī)是使用最廣泛、擁有量最大的一種軌道運行式起重機(jī)，其額定起重量從幾噸到幾百噸。最基本的形式是通用吊鉤橋式起重機(jī)，其他形式的橋式起重機(jī)都是在通用吊鉤橋式起重機(jī)的基礎(chǔ)上派生發(fā)展出來的。</p><p>　　起重機(jī)的產(chǎn)品型號表示為：</p><p>　　類、組、型代號 特征代

8、號 主參數(shù)代號 更新代號</p><p>　　例如：QD70/20橋式起重機(jī)表示為，吊鉤橋式起重機(jī)，主鉤70t，副鉤20t。</p><p>　　當(dāng)前，國外橋式起重機(jī)發(fā)展有四大特征：</p><p>　　1．簡化設(shè)備結(jié)構(gòu)，減輕自重，降低生產(chǎn)成本</p><p>　　法國Patain公司采用了一種以板材為基本構(gòu)件的小車架結(jié)構(gòu)，其重量輕，加工

9、方便，適應(yīng)于中、小噸位的起重機(jī)。該結(jié)構(gòu)要求起升采用行星——圓錐齒輪減速器，小車架不直接與車架相連接，以此來降低對小車架的剛度要求，簡化小車架結(jié)構(gòu)，減輕自重。Patain公司的起重機(jī)大小車運行機(jī)構(gòu)采用三合一驅(qū)動裝置，結(jié)構(gòu)比較緊湊，自重較輕，簡化了總體布置。此外，由于運行機(jī)構(gòu)與起重機(jī)走臺沒有聯(lián)系，走臺的振動也不會影響傳動機(jī)構(gòu)。</p><p>　　2．更新零部件，提高整機(jī)性能</p><p>

10、　　法國Patain公司采用窄偏軌箱形梁作主梁，其高、寬比為4～3.5左右，大筋板間距為梁高的2倍，不用小筋板，主梁與端梁的連接采用搭接的方式，使垂直力直接作用于端梁的上蓋板，由此可以降低端梁的高度，便于運輸。</p><p><b>　　3．設(shè)備大型化</b></p><p>　　隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，起重機(jī)械設(shè)備的體積和重量越來越趨于大型化，起重量和吊運幅度也有所增

11、大，為節(jié)省生產(chǎn)和使用費用，其服務(wù)場地和使用范圍也隨之增大。</p><p>　　國內(nèi)橋式起重機(jī)發(fā)展有三大特征：</p><p>　　1．改進(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)，減輕自重</p><p>　　國內(nèi)橋式起重機(jī)多已經(jīng)采用計算機(jī)優(yōu)化設(shè)計，以此提高整機(jī)的技術(shù)性能和減輕自重，并在此前提下盡量采用新結(jié)構(gòu)。如5～50t通用橋式起重機(jī)中采用半偏軌的主梁結(jié)構(gòu)。與正軌箱形相比，可減少或取消加筋板，

12、減少結(jié)構(gòu)重量，節(jié)省加工工時。</p><p>　　2．充分吸收利用國外先進(jìn)技術(shù)</p><p>　　起重機(jī)大小車運行機(jī)構(gòu)采用了德國Demang公司的“三合一”驅(qū)動裝置，吊掛于端梁內(nèi)側(cè)，使其不受主梁下?lián)虾驼駝拥挠绊?，提高了運行機(jī)構(gòu)的性能和壽命，并使結(jié)構(gòu)緊湊，外觀美觀，安裝維修方便。</p><p>　　遙控起重機(jī)的需要量隨著生產(chǎn)發(fā)展頁越來越大，寶鋼在考察國外鋼廠起重機(jī)

13、之后，提出大力發(fā)展遙控起重機(jī)的建議，以提高安全性，減少勞動力。</p><p><b>　　3．向大型化發(fā)展</b></p><p>　　由于國家對能源工業(yè)的重視和資助，建造了許多大中型水電站，發(fā)電機(jī)組越來越大。特別是長江三峽的建設(shè)對大型起重機(jī)的需求量迅速提升。三峽電廠已擁有1200t橋式起重機(jī)。</p><p>　　第1章 總體設(shè)計方案&l

14、t;/p><p><b>　　1.1 基本參數(shù)</b></p><p>　　起重量：Q=200/80t； 跨度：L=31.5m； 起重機(jī)重量：230t</p><p>　　工作級別: A8； 起升高度(主/副):H=20/22m</p><p>　　起升速度(主/副):3.8/5.34m/min； 運行速度(主/副):28

15、.1/29.1m/min</p><p>　　輪距(主/副/大車):3010/1750/9500mm； 軌距(主/副):7500/2500mm</p><p>　　小車輪壓(主/副):50460/10640kg； 大車輪壓:56000kg</p><p>　　1.2 總體結(jié)構(gòu)及尺寸</p><p>　　根據(jù)已知參數(shù),此橋式冶金鑄造起重機(jī)采用

16、八粱框架結(jié)構(gòu)比較合理,如圖1.1所示</p><p>　　圖1.1 八梁橋架框架結(jié)構(gòu)</p><p>　　1.3 材料的選擇及許用應(yīng)力</p><p>　　根據(jù)總體結(jié)構(gòu),采用箱形梁,主要用板材主梁、端梁均采用A3鋼,二者聯(lián)接均采用高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接。</p><p>　　材料許用應(yīng)力及性能常數(shù)見表1.1、表1.2</p><

17、;p>　　表1.1 材料的許用應(yīng)力</p><p>　　表1.2 材料性能常數(shù)表</p><p>　　1.4 各部件尺寸及截面性質(zhì)</p><p>　　1.4.1 主主梁</p><p><b>　　主主梁尺寸:</b></p><p>　　圖1.2 主主梁跨中截面尺寸<

18、/p><p><b>　　圖1.3 主主梁</b></p><p>　　圖1.4 主主梁跨端截面尺寸</p><p><b>　　截面性質(zhì):</b></p><p><b>　　跨中:</b></p><p>　　圖1.5 跨中截面尺寸</p&g

19、t;<p>　　建立如圖示坐標(biāo)系，由組合圖形形心坐標(biāo)計算公式(,)得形心位置</p><p><b>　　=</b></p><p>　　=1436.43 </p><p><b>　　=</b></p><p>　　=1610.07 </p>

20、<p>　　故形心坐標(biāo)C為(1436,1610)</p><p>　　由平行移軸公式 可得慣性矩:</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>&l

21、t;b>　　=</b></p><p><b>　　計算彎心位置：</b></p><p><b>　　跨端:</b></p><p>　　由圖1.4，建立如圖所示的x軸、y軸，由公式(,)得形心位置:</p><p>　　=1568.44mm </p><p

22、><b>　　=525mm</b></p><p>　　由平行移軸公式 可得慣性矩:</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>&

23、lt;b>　　=</b></p><p>　　1.4.2 主端梁及副主梁</p><p><b>　　截面尺寸及性質(zhì): </b></p><p>　　截面尺寸如圖1.6所示,同上,慣性矩計算如下:</p><p>　　圖1.6 截面尺寸</p><p><b>　　

24、副主梁慣性矩:</b></p><p><b>　　跨中:</b></p><p><b>　　跨端:</b></p><p>　　則副主梁和主端梁的慣性矩列于表1.4中, 副主梁和主端梁的截面尺寸見表1.3</p><p>　　表1.3 單位:mm</p><

25、p>　　表1.4 慣性矩 單位:mm</p><p><b>　　副主梁總體尺寸:</b></p><p><b>　　圖1.7 副主梁</b></p><p><b>　　主端梁總體尺寸:</b></p><p><b>　　圖1.8 主端梁</

26、b></p><p><b>　　1.4.3副端梁</b></p><p><b>　　截面尺寸:</b></p><p>　　為了便于與主主梁的連接，副端梁截面形狀如圖1.9所示 </p><p>　　圖1.9 副端梁截面</p><p><b>　　截面

27、性質(zhì):</b></p><p>　　如圖1.9建立坐標(biāo)，求解其形心由組合圖形形心坐標(biāo)計算公式(,)知：</p><p>　　易知。 故形心坐標(biāo)為（310.6, 750）</p><p>　　由平行移軸公式 可得慣性矩:</p><p><b>　　+=</b></p><p>&l

28、t;b>　　+</b></p><p><b>　　其扭矩:</b></p><p>　　式中: 為梁封閉截面腹板中線之間的距離和蓋板中線之間的距離;為腹板和蓋板之間的距離。</p><p><b>　　副端梁總體尺寸:</b></p><p>　　圖1.10 副端梁</p

29、><p><b>　　附:</b></p><p>　　表1.5 各梁截面性質(zhì)匯總表</p><p>　　注：1.形心坐標(biāo)系如圖1.5(或圖1.9)所示</p><p>　　2.在以后的計算中,由于各公式中的符號不統(tǒng)一,截面性質(zhì)的值均按公式中的實際意義根據(jù)此表代入,而與公式中的符號無關(guān)。</p><p&

30、gt;<b>　　第2章 橋架分析</b></p><p>　　2.1 載荷組合的確定</p><p>　　2.1.1 動力系數(shù)的計算</p><p>　　起升沖擊系數(shù):1.01.1</p><p><b>　　起升動載系數(shù)</b></p><p><b>　

31、　主主梁: </b></p><p>　　式中: =，其中m為結(jié)構(gòu)在其物品懸掛點的換算質(zhì)量，對于橋式起重機(jī)，取在跨中橋架（不含端梁）質(zhì)量的與小車質(zhì)量之和；為額定起升質(zhì)量，=。</p><p><b>　　=； =2.0</b></p><p><b>　　；</b></p><p>

32、　　(起升速度);(操作系數(shù))</p><p><b>　　副主梁:</b></p><p><b>　　式中: </b></p><p><b>　　=；</b></p><p><b>　　;；</b></p><p>&l

33、t;b>　　==</b></p><p>　　=1+0.75=1.063, </p><p>　　此值符合實際,取; </p><p>　　式中: 軌道高度差; 大車運行速度</p><p>　　=1.10+0.058。</p><p>　　2.1.2 確定載荷組合</p>&l

34、t;p>　　根據(jù)此起重機(jī)的工作情況,動載荷適宜用組合II進(jìn)行計算,應(yīng)用運行沖擊系數(shù);但是由于原始參數(shù)只給了輪壓而沒有給小車的自重,所以小車自重?zé)o法確定，且小車各部分重量的偏心距也是未知量，為了安全起見選用、、中最大者來計算動載荷。</p><p>　　由以上計算知最大，按組合考慮由代替計算小車自重的動載荷，可不計算偏斜側(cè)向力，這樣計算偏安全。</p><p><b>　　2

35、.2 橋架假定</b></p><p>　　為了簡化八梁橋架的計算，特作如下假定：</p><p>　　1. 以主、副小車單獨工作為最不利載荷情況。</p><p>　　2.在垂直載荷下,主端梁對橋架工作沒有影響。</p><p>　　3.計算副梁時,可認(rèn)為主主梁剛度相對于副端梁無限大，因而副端梁的端頭是剛性嵌固，不能轉(zhuǎn)動。&l

36、t;/p><p>　　4.計算主梁時，則認(rèn)為主、副梁的剛度都是有限的，所有節(jié)點都可轉(zhuǎn)動。</p><p>　　5.計算偏心扭矩時，認(rèn)為主、副端梁同時受彎，且彎矩按慣性矩正比例分配。</p><p>　　6.副端梁的扭轉(zhuǎn)按自由扭轉(zhuǎn)計算。</p><p>　　7.認(rèn)為副梁的水平和垂直載荷不對主梁產(chǎn)生作用。</p><p>　　

37、8.主、副端梁認(rèn)為在同一平面內(nèi)。</p><p>　　9.橋架垂直剛度只計算靜輪壓作用，水平剛度則考慮全部水平載荷作用。</p><p>　　10.所有靜載荷（橋架自重、設(shè)備重等）都換算成均布載荷。</p><p>　　2.3 載荷計算</p><p>　　2.3.1 主主梁（滿載時）</p><p><b

38、>　　自重:</b></p><p>　　主梁重: 32.67(由主主梁圖確定); 欄桿導(dǎo)電架重: 2.0</p><p>　　(40.34+2.0)1.18=42.7； =</p><p><b>　　集中載荷:</b></p><p>　　靜載荷(靜輪壓): =50.46； =48.46

39、</p><p><b>　　動載荷: </b></p><p>　　= =50.461.18=59.54； ==48.461.18=57.18</p><p><b>　　水平慣性力:</b></p><p><b>　　橋架自重:</b></p><p

40、>　　式中: 半個橋架重=36.43+3.45=39.88; 主動輪個數(shù)=4; 全部車輪個數(shù)=8</p><p><b>　??； </b></p><p>　　輪壓產(chǎn)生的慣性力(靜輪壓):</p><p><b>　　跨中扭矩:</b></p><p>　　圖2.1（單位：mm）<

41、;/p><p><b>　　由圖2.1可知:</b></p><p>　　=59.541.227+3.61.694=79.51</p><p>　　57.181.227+3.461.694=76.02</p><p>　　2.3.2 主主梁（空載時）</p><p><b>　　主主梁:&

42、lt;/b></p><p><b>　　靜載荷:</b></p><p><b>　　;</b></p><p>　　輪壓產(chǎn)生的水平慣性力: </p><p><b>　　扭矩:</b></p><p>　　=0.461.227+0.0331.6

43、94=0.62;</p><p>　　1.541.227+0.111.694=2.076 </p><p><b>　　副主梁:</b></p><p><b>　　靜載荷: </b></p><p><b>　　水平慣性力: </b></p><p&g

44、t;　　2.3.3 主端梁</p><p><b>　　自重: </b></p><p>　　2.3.4 副主梁(滿載時)</p><p>　　自重: 副主梁重12.38; 欄桿、導(dǎo)電架重1.32; </p><p>　　(12.38+1.32)=16.17; </p><p>

45、<b>　　集中載荷:</b></p><p><b>　　靜輪壓: </b></p><p>　　動輪壓: = =1.1810.64=12.56;==1.189.64=11.38</p><p><b>　　水平慣性力:</b></p><p>　　橋架自重產(chǎn)生的水平慣性力

46、: =13+3.5=16.5</p><p><b>　　; </b></p><p>　　小車輪壓產(chǎn)生的水平慣性力: </p><p>　　2.3.5 副端梁</p><p><b>　　自重: </b></p><p>　　2.4 求解框架</p>

47、<p>　　根據(jù)本章第二節(jié)假定的條件,將計算模型簡化如圖2.2所示</p><p>　　圖2.2 計算模型簡化圖</p><p>　　2.4.1 兩主梁垂直載荷對橋架的影響</p><p>　　根據(jù)假定條件,副主梁在主主梁上為固定端支承,當(dāng)主主梁、副主梁上同時有輪壓作用時,可得到如下的受力圖。</p><p>　　圖2.3 副

48、主梁載荷圖</p><p>　　圖2.4 副端梁受扭圖</p><p>　　圖2.5 主主梁載荷圖2</p><p>　　以上三圖中,、分別為副端梁對副主梁的約束彎矩，、分別為副端梁對主主梁的約束彎矩，、分別為副主梁在A、B支點的轉(zhuǎn)角， 、分別為主主梁在C、D支點的轉(zhuǎn)角。</p><p>　　設(shè)使副端梁產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角為，則可得

49、 ………(1) </p><p>　　同理 ………(2) </p><p>　　因為副端梁距主主梁支點的距離與跨度相比非常小(>>,所以取主主梁支點的轉(zhuǎn)角與副端梁兩端產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角、分別相等。</p><p>　　即

50、 ………(3) </p><p>　　= ………(4) </p><p>　　而 ………(5) </p><p>　　式中： 為副主梁在均

51、布載荷下簡支梁在端部的轉(zhuǎn)角（端）；</p><p>　　為副主梁在集中載荷作用下的轉(zhuǎn)角；</p><p>　　為副主梁在作用下端的轉(zhuǎn)角； </p><p>　　為副主梁在作用下端的轉(zhuǎn)角；</p><p>　　根據(jù)材料力學(xué)知識可得：</p><p><b>　?。?；；；</b></p>

52、;<p><b>　　其中</b></p><p><b>　　………(6)</b></p><p>　　同理 ………(7) </p><p><b>　　；；；；</b></p><p>&

53、lt;b>　　其中</b></p><p><b>　　………(8)</b></p><p>　　聯(lián)立（1）（2）（5）（5）（7）（8）式得</p><p>　??； ………(9)</p><p><b>　　對于主主梁，同理有</b></

54、p><p>　?。?………(10)</p><p>　??； ………(11)</p><p><b>　　式中 ；</b></p><p><b>　　；</b></p><p>　　但當(dāng)主主梁受、作用時，副主梁

55、同時也受到此二力的作用。故（3）式中的包括兩項，一項是對副端梁產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角，一項是、對副主梁</p><p><b>　　支點產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角。</b></p><p>　　=+ ………(12)</p><p>　　式中 =； =；</p><p>　　

56、同理有： ………(13) </p><p>　　式中 =； =；</p><p>　　聯(lián)立（3）（4）（10）（11）（12）（13）式得</p><p>　??； ………(14)</p><p><b>　　將<

57、/b></p><p><b>　??； ； ；；</b></p><p>　　代入式（9）（14）得：</p><p>　　2.4.2 偏心扭矩對橋架的影響</p><p>　　根據(jù)假定條件，同時考慮由于橋架變形很小，主主梁的扭矩對副主梁不產(chǎn)生影響，把橋架簡化成如圖2.6所示的形式。</p>&

58、lt;p>　　圖2.6 橋架簡化圖</p><p>　　1.規(guī)定：.彎矩畫在受拉一側(cè)</p><p>　　扭矩方向用右手定則判定，與其所在平面的法線方向一致的扭矩畫在框架內(nèi)側(cè)，反之，則畫在外側(cè)。</p><p>　　2.畫彎矩圖,用力法解此框架</p><p>　　如圖2.7,在點將框架斷開,增加約束力、、</p>&l

59、t;p><b>　　圖</b></p><p><b>　　圖</b></p><p><b>　　圖</b></p><p><b>　　圖</b></p><p><b>　　圖</b></p><p&g

60、t;<b>　　圖2.7 彎矩圖</b></p><p><b>　　列典型方程</b></p><p><b>　　;;</b></p><p><b>　　;</b></p><p><b>　　由內(nèi)力圖可知: </b><

61、/p><p>　　代入典型方程得：； ………… (*)</p><p><b>　　總彎矩圖為</b></p><p><b>　　圖1.8 總彎矩圖</b></p><p><b>　　圖中:</b></p>

62、;<p>　　(*)式中,為主主梁的扭矩:</p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　10；</b></p><p>　　當(dāng)小車在左極限（即滿載時：</p><p>　　主、副端梁上受到主梁扭矩的作用最大：</p><p>　　主端梁上

63、分到的彎矩：</p><p>　　副端梁上分到的彎矩：</p><p>　　當(dāng)小車在右極限時（空載）有，此時，</p><p><b>　　=</b></p><p>　　主端梁上分到的彎矩：</p><p>　　副端梁上分到的彎矩：</p><p>　　2.4.3 水平

64、慣性力的影響（見后面的計算）</p><p>　　第3章 主主梁計算</p><p><b>　　3.1 內(nèi)力分析</b></p><p><b>　　3.1.1 彎矩</b></p><p><b>　　垂直方向:</b></p><p>　　圖

65、3.1 主主梁受力圖</p><p>　　查文獻(xiàn)知：司機(jī)室重；運行機(jī)構(gòu)重；</p><p><b>　　電氣設(shè)備重</b></p><p>　　固定載荷產(chǎn)生的彎矩（跨中）:</p><p><b>　　取</b></p><p>　　而主主梁兩端鉸支，跨端彎矩為：</

66、p><p><b>　　集中載荷:</b></p><p>　　當(dāng)滿載動作用于跨中時，產(chǎn)生跨中最大彎矩</p><p>　　圖3.2 主主梁跨中彎矩示意圖</p><p>　　當(dāng)滿載靜作用于左極限位置時，產(chǎn)生跨中最小彎矩</p><p>　　分析：根據(jù)橋架分析，副端梁對主梁作用的彎矩最大，</

67、p><p>　　其占主梁的百分比：，可見、 對主梁影響很小，可忽略不計。</p><p><b>　　水平方向:</b></p><p>　　跨端水平彎矩很?。ò淬q支處理），忽略不計，主梁自重 q 產(chǎn)生的水平彎矩（跨中）為，集中載荷P產(chǎn)生的水平跨中彎矩為，式中，如圖3.3所示</p><p>　　圖3.3 主梁自重產(chǎn)生的水

68、平彎矩圖</p><p>　　同理，當(dāng)滿載動作用于跨中時，有水平最大彎矩：</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　當(dāng)在左極限空載時，有同種工況下的最小水平彎矩</p><p><b>　　=</b

69、></p><p><b>　　剪力</b></p><p>　　當(dāng)滿載作用于跨中或空載作用于跨端時，在跨中截面產(chǎn)生的垂直、水平剪力很小，因而對跨中截面校核產(chǎn)生的影響可忽略不計，這里著重求跨端的最大剪力。</p><p><b>　　垂直方向:</b></p><p>　　自重產(chǎn)生（見圖3.1

70、）A端剪力</p><p>　　當(dāng)滿載作用于左極限時，A端由集中載荷產(chǎn)生的剪力最大</p><p>　　忽略副端梁的影響，主主梁端部的最大剪力為</p><p><b>　　水平方向:</b></p><p>　　主主梁仍按鉸支簡化，同時忽略司機(jī)室等的影響，主主梁自重產(chǎn)生：</p><p>　　水

71、平慣性力產(chǎn)生（同垂直剪力時的工況）：</p><p><b>　　扭矩</b></p><p>　　詳細(xì)計算過程見第2章2.3節(jié)</p><p><b>　　強(qiáng)度校核</b></p><p><b>　　跨中</b></p><p>　　跨中截面主要受彎

72、矩、扭矩作用，根據(jù)應(yīng)力圖可確定截面上的危險點</p><p>　　圖3.4 主主梁跨中截面危險點</p><p>　　1點： </p><p>　　式中 ：擠壓應(yīng)力；最大動輪壓；主腹板厚；，為軌頂?shù)津炈泓c的距離。</p><p>　　式中：為主、副腹板總厚；為兩蓋板厚；、為靜矩；為截面中線圍成的面積；為截面

73、中最薄的板厚；；為約束扭轉(zhuǎn)附加剪應(yīng)力（忽略）。</p><p>　　故 </p><p><b>　　1點應(yīng)力校核合格</b></p><p>　　2點：；2點應(yīng)力校核合格</p><p><b>　　3點：</b></p><p&g

74、t;<b>　　跨端</b></p><p>　　主主梁跨端主要受剪力作用，偏軌箱形梁受剪力作用時的危險點為副腹板角點，如圖3.5</p><p>　　圖3.5 跨端截面危險點圖</p><p><b>　　4點：</b></p><p><b>　　式中：</b></

75、p><p><b>　　；</b></p><p><b>　　；；</b></p><p><b>　　合成</b></p><p><b>　　疲勞強(qiáng)度校核</b></p><p>　　疲勞強(qiáng)度驗算點如圖3.6所示，1點為跨中截面的

76、上翼緣板與腹板交接處的主體金屬，此處為受壓區(qū)，2點為跨中截面隔板底部與腹板的交接處，此處為受拉區(qū)。</p><p>　　圖3.6 跨中截面危險點圖</p><p><b>　　時，；另鋼，</b></p><p><b>　　；；</b></p><p><b>　??；而由前所述，<

77、;/b></p><p><b>　　1點疲勞強(qiáng)度合格</b></p><p>　　2點：查規(guī)范知，受拉區(qū)</p><p><b>　　由于無擠壓應(yīng)力，故</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>　　2點疲

78、勞強(qiáng)度合格</b></p><p><b>　　剛度校核</b></p><p><b>　　靜剛度</b></p><p><b>　　垂直方向:</b></p><p><b>　??； 合格</b></p><p>

79、;<b>　　水平方向:</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　主主梁靜剛度合格</b></p><p>　　式中：（本章3.1節(jié)已算出）</p><p><b>　　動剛度</b></p><p&

80、gt;<b>　　主主梁動剛度合格</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　； ；</b></p><p>　　其中：查文獻(xiàn)表12-10知式中鋼絲繩分支數(shù)；鋼絲繩斷面直徑；</p><p>　　鋼絲繩縱向彈性模量；</p>

81、<p><b>　　；</b></p><p><b>　??；</b></p><p>　　3.5 穩(wěn)定性校核</p><p><b>　　整體穩(wěn)定性校核:</b></p><p>　　由于，故整體穩(wěn)定性已保證。</p><p><b&

82、gt;　　局部穩(wěn)定性校核:</b></p><p>　　主主梁中隔板間距2800mm,其它加勁尺寸如圖3.7所示</p><p>　　圖3.7 主主梁加勁</p><p><b>　　框架穩(wěn)定性:</b></p><p>　　故主主梁框架剛度合格</p><p><b>　

83、　上蓋板區(qū)格驗算:</b></p><p>　　取距離跨中最近的區(qū)格為驗算對象，如圖3.8所示</p><p>　　圖3.8 上蓋板區(qū)格</p><p><b>　　式中：嵌雇系數(shù)；；</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b&g

84、t;　　此區(qū)格中</b></p><p><b>　　故</b></p><p><b>　　；跨中</b></p><p><b>　　故上蓋板區(qū)格合格。</b></p><p><b>　　主腹板區(qū)格:</b></p><

85、;p>　　較危險的區(qū)格在跨中靠近上蓋板處，取區(qū)格如圖3.9所示</p><p>　　圖3.9 主腹板區(qū)格及受力圖</p><p><b>　　；；；</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>　??；；；</b></p><

86、;p><b>　??；</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　合成臨界應(yīng)力為：</b></p>&

87、lt;p><b>　　合成應(yīng)力</b></p><p>　　主主梁局部穩(wěn)定性驗算合格</p><p>　　此處的計算忽略了板厚的變化影響，計算偏安全。</p><p><b>　　焊縫驗算</b></p><p>　　如前所述，主腹板與上蓋板之間的焊縫所受應(yīng)力最復(fù)雜，這里只驗算此處焊縫強(qiáng)度。&

88、lt;/p><p>　　圖3.10 焊縫受力</p><p><b>　　跨中；跨端</b></p><p><b>　　跨中： </b></p><p><b>　　跨端： </b></p><p><b>　　焊縫驗算合格</b

89、></p><p>　　由于采用的焊縫厚度同板厚的強(qiáng)度相同，焊縫可不驗算，下同。</p><p>　　第4章 主端梁計算</p><p>　　4.1 內(nèi)力分析（端部）</p><p><b>　　垂直方向：</b></p><p>　　主主梁扭矩分到主端梁上的彎矩為：</p>

90、<p>　　自重產(chǎn)生的跨端垂直剪力：；</p><p>　　若將主端梁簡化為兩端固定支撐（偏安全）</p><p>　　跨端垂直彎矩： </p><p>　　對跨端垂直方向： ；</p><p><b>　　；</b></p><p><b>　　

91、水平方向：</b></p><p>　　水平慣性力產(chǎn)生的跨端剪力及彎矩：</p><p>　　圖4.1 水平載荷計算簡圖</p><p>　　由公式： </p><p>　　當(dāng)主小車在跨中滿載時，產(chǎn)生、</p><p><b>　?。?lt;/b></p

92、><p>　　當(dāng)主小車反向運行時有：；；</p><p><b>　　4.2 強(qiáng)度校核</b></p><p>　　主端梁受力不嚴(yán)重，只需驗算一點的強(qiáng)度即可。</p><p>　　圖4.2 主端梁強(qiáng)度驗算點</p><p>　　4.3 疲勞強(qiáng)度校核</p><p>　　圖

93、4.3 主端梁疲勞強(qiáng)度驗算點</p><p>　　圖中2點受拉，3點受壓，且兩點應(yīng)力大小相同。</p><p><b>　?。ㄆ踩?lt;/b></p><p><b>　??；</b></p><p>　　對2點： </p><p><b>　　；

94、故2點合格</b></p><p>　　對3點： </p><p><b>　　； 故3點合格</b></p><p>　　4.4 主端梁連接計算</p><p>　　采用高強(qiáng)度螺栓，布置形式如圖所示</p><p>　　腹板

95、 蓋板</p><p>　　圖4.4 主端梁連接布置</p><p><b>　　；</b></p><p><b>　　向蓋板、腹板分配：</b></p><p><b>　　向蓋板、腹板分配：</b></p><p>　　可見

96、，主端梁的受力主要由蓋板承擔(dān)，而腹板、蓋板螺栓布置數(shù)目相同，所以只要蓋板的連接驗算合格，腹板的連接也一定合格。</p><p>　　4.4.1 驗算蓋板</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　??；</b>&l

97、t;/p><p><b>　??；</b></p><p>　　兩夾角余弦： </p><p><b>　　=</b></p><p>　　查文獻(xiàn)，若選的高強(qiáng)螺栓有：</p><p>　　安全系數(shù)；摩擦系數(shù)；螺栓預(yù)拉力；傳力摩擦面數(shù)</p><

98、;p>　　顯然 選用螺栓時連接合適。</p><p>　　注： 計算中用到的、為主端梁端部的外力，實際連接處的外力比計算值要小，所以連接計算偏安全。</p><p>　　4.4.2 連接計算</p><p><b>　　=</b></p><p>　　式中 為桿件驗算截面上的高強(qiáng)螺栓數(shù)目；n為桿件一邊的

99、高強(qiáng)螺栓數(shù)目</p><p><b>　　；</b></p><p><b>　??； 故合格</b></p><p>　　第5章 副主梁計算</p><p>　　5.1 內(nèi)力分析 （同主主梁類似）</p><p><b>　　5.1.1 彎矩</b&g

100、t;</p><p>　　圖5.1 副主梁受力圖</p><p><b>　　跨中最大彎矩：</b></p><p><b>　　垂直方向：</b></p><p><b>　　輪壓： </b></p><p><b>　　自重： <

101、;/b></p><p>　　主主梁承受部分彎矩： ;</p><p>　　占副主梁總彎矩的百分比：</p><p>　　其中 </p><p>　　可見，對副主梁來說，主豬梁分擔(dān)的彎矩占其總彎矩左右，不可忽略，在對副主梁及副端梁進(jìn)行校核時，要考慮、的影響。</p><p>&

102、lt;b>　　水平方向：</b></p><p>　　式中 </p><p><b>　　跨中最小彎矩：</b></p><p>　　小車空載左極限（）時，</p><p>　　水平方向： </p><p>　　注：跨中剪力忽略不計。

103、</p><p><b>　　跨端剪力</b></p><p><b>　　垂直方向：</b></p><p>　　自重： </p><p>　　輪壓：（小車滿載位于左極限）</p><p><b>　　水平方向：</b&g

104、t;</p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　扭矩</b></p><p>　　副主梁所受扭矩主要為輪壓水平慣性力產(chǎn)生</p><p>　　圖5.2 副主梁受扭圖</p><p>　　由于此值很小，計算時可忽略不計。</p><

105、;p><b>　　強(qiáng)度校核 </b></p><p>　　圖5.3 副主梁跨中驗算點</p><p><b>　　跨中正應(yīng)力</b></p><p>　　1點： </p><p>　　式中：輪壓上蓋板厚隔板間距；查附表21知：軌道慣性矩上蓋板慣性矩</p&g

106、t;<p><b>　　； 式中</b></p><p><b>　　2點：</b></p><p><b>　　3點：</b></p><p><b>　　跨端剪力</b></p><p>　　圖5.4 副主梁剪力驗算點</p>

107、;<p><b>　　4點：</b></p><p><b>　　合格</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　??；</b></p>

108、;<p><b>　　疲勞強(qiáng)度校核</b></p><p>　　圖5.5 副主梁疲勞強(qiáng)度驗算點</p><p><b>　　1點（壓縮）：</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　；</b></p&

109、gt;<p><b>　??；；</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　故1點疲勞強(qiáng)度驗算合格。</p><p><b>　　2點（拉伸）：</b></p><p><b>　??； </b></p>

110、<p><b>　　此時</b></p><p><b>　　;</b></p><p>　　故2點疲勞強(qiáng)度驗算合格。</p><p><b>　　5.4 剛度校核</b></p><p>　　5.4.1 靜剛度</p><p><b

111、>　　垂直方向：</b></p><p><b>　　水平方向：</b></p><p><b>　　動剛度</b></p><p><b>　??；；</b></p><p>　　式中：查文獻(xiàn)表12-10知鋼絲繩分支數(shù)；鋼絲繩斷面直徑；</p>

112、<p>　　鋼絲繩縱向彈性模量；</p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　故副主梁動剛度合格</b></p><p>　　5.5 穩(wěn)定性校核</p><p><b>　　整體穩(wěn)定性已保證。</b></p><p>

113、　　上蓋板局部穩(wěn)定性：取跨中的區(qū)格如圖38所示</p><p>　　圖5.6 副主梁上蓋板跨中區(qū)格</p><p><b>　　此時 </b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　??；； 合格</b></p><p>&

114、lt;b>　　腹板區(qū)格：</b></p><p>　　圖5.7 腹板區(qū)格的受力</p><p>　　由于值很小，在這里可忽略。</p><p><b>　　；</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　??；；；&l

115、t;/b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　合成臨界應(yīng)力為：</b></p><p><b>　　； 合格</b></p><p>　　第6章 副端梁計算</p><p><b>　　6.1 內(nèi)力

116、分析</b></p><p>　　自重產(chǎn)生的內(nèi)力（垂直）:</p><p>　　根據(jù)前述假定條件，副端梁按兩端固定考慮</p><p>　　圖6.1 副端梁自重載荷圖</p><p>　　副主梁產(chǎn)生的內(nèi)力（垂直）</p><p>　　圖6.2 副端梁外加載荷圖</p><p>　

117、　當(dāng)副小車滿載且在近極限位置時有：</p><p>　　同時，根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)知識有：</p><p>　　當(dāng)副小車空載且位于遠(yuǎn)極限位置時有：</p><p>　　主梁扭矩產(chǎn)生的彎矩： </p><p>　　扭矩： </p><p>　　綜上所述，副端梁在C截面受力最嚴(yán)重，C截面（均忽略自重）：<

118、/p><p><b>　??； </b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　水平慣性力：</b></p><p>　　鑒于副框架的水平慣性力對副端梁的影響很小，而且其計算又很煩瑣，這里忽略不計，其誤差不超過5%。</p><p&g

119、t;<b>　　強(qiáng)度校核</b></p><p>　　圖6.3 副端梁強(qiáng)度驗算點</p><p><b>　　1點：</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><

120、b>　　=；</b></p><p><b>　　故； 合格</b></p><p><b>　　2點：</b></p><p><b>　??； 合格</b></p><p>　　6.3 疲勞強(qiáng)度校核</p><p>　　圖6

121、.4 副端梁疲勞驗算點</p><p><b>　　1點（壓縮）：</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　=；；</b></p><p><b>　　故 ； 合格</b></p><p>

122、　　2點（拉伸）： 其受力情況同1點</p><p><b>　　故 ； 合格</b></p><p>　　6.4 副端梁連接計算</p><p>　　腹板連接 蓋板連接</p><p>　　圖6.5 副端梁螺栓連接布置</p><p>　

123、　用C截面上的內(nèi)力來計算跨中連接面的強(qiáng)度，可簡化計算，結(jié)果偏安全。</p><p><b>　　6.4.1 螺栓</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　?。?；</b></p><p>　　假設(shè)：剪力都有腹板承擔(dān) </p>&l

124、t;p>　　則： ；</p><p><b>　??；</b></p><p>　　由于蓋板、腹板在分載相同的情況下，蓋板受力較大，而且腹板上的螺栓比蓋板還多六個，可見只要蓋板的連接合格，腹板一定合格。</p><p><b>　　；；</b></p><p>　　當(dāng)選用高強(qiáng)螺栓時

125、，；</p><p>　　6.4.2 連接件</p><p>　　圖6.6 連接板</p><p><b>　　X方向：</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　Y方向：</b></p><

126、p><b>　??；</b></p><p><b>　　合成：； 合格</b></p><p>　　第7章 結(jié)論與展望</p><p>　　通過近三個月的畢業(yè)設(shè)計，我在許多方面都有了很大的提高，了解到了很多方面知識。首先，此次畢業(yè)設(shè)計次設(shè)計是我們大學(xué)四年來進(jìn)行的最綜合、最大型、最全面且用時最長的一次設(shè)計，它幾乎匯

127、聚了我們大學(xué)期間所學(xué)科目的所有知識點，是把大學(xué)四年來的理論知識復(fù)習(xí)、總結(jié)并應(yīng)用于實踐當(dāng)中，是對大學(xué)所學(xué)課的一次大總結(jié)，讓我們對起重機(jī)械有了更深入的了解，從整體結(jié)構(gòu)到各個部件都有了一個全面的認(rèn)識，進(jìn)而使所學(xué)知識得到鞏固與提高。此次設(shè)計不但是對我們以前學(xué)習(xí)的一種深入，更是我們今后工作的一種理論基礎(chǔ)。</p><p>　　通過做本次設(shè)計，我得出如下結(jié)論：與一般的雙梁橋式起重機(jī)相比，八梁橋式鑄造起重機(jī)大部分具有工作級別高

128、，其起重量大等特點，故設(shè)計時需要考慮的因素也較多，如此次設(shè)計就應(yīng)該把平時較易忽略的疲勞強(qiáng)度驗算作為強(qiáng)度驗算的主要方面，其主要原因就是其工作級別提高了，疲勞破壞是導(dǎo)致其破壞的主要原因?，F(xiàn)在工廠里多用雙梁橋式起重機(jī)，因此我們所能接觸到的關(guān)于此類設(shè)計方面的資料較多，而本次設(shè)計的八梁橋式鑄造起重機(jī)，其設(shè)計過程則主要是先估算各截面的尺寸，然后再對其進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性以及疲勞強(qiáng)度的驗算，通過反復(fù)修改，直至滿足為止，但是，通過本次設(shè)計我對此類起重

129、機(jī)設(shè)計時各梁截面尺寸的選取有了一個大的范圍，希望對大家以后的設(shè)計能有所幫助。除此之外，對于偏軌箱形梁來說，主腹板與上翼緣板連接處的應(yīng)力是比較復(fù)雜的，在一些大型企業(yè)中為了避免此處的應(yīng)力驗算采用進(jìn)口的T型鋼，但是對于大多數(shù)企業(yè)來說只能用增加主腹板板厚來解決這一問題，但同時帶來了自重大，應(yīng)力集中等問題。鑒于此，此次設(shè)計中采用了對主腹板加厚的方法，這樣既可解決上述問題，又無需進(jìn)口T型鋼，而且工藝上也同使用T型鋼類似，從而節(jié)約了成本，適合一般企業(yè)

130、使用，。</p><p>　　通過此次設(shè)計，我不但有了很大的收獲，豐富了自己的理論知識，提高了實踐的能力，為今后在工作崗位中從事設(shè)計行業(yè)打下了堅實的基礎(chǔ)，更讓我深刻感覺到相互協(xié)作的團(tuán)體精神和老師指導(dǎo)的重要性。由于我的經(jīng)驗比較缺乏，理論知識不夠全面和深入，設(shè)計中還存在許多的缺點和不足，希望能夠得到各位老師的批評和指正,為以后的工作積累經(jīng)驗。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)&l

131、t;/b></p><p>　　[1] 《起重機(jī)設(shè)計手冊》編寫組編.起重機(jī)設(shè)計手冊[S] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1980. </p><p>　　[2] 陳道南，盛漢中主編.起重機(jī)課程設(shè)計[M] .北京：冶金工業(yè)出版社，1993.</p><p>　　[3] 徐格寧主編.機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計[M] .太原科技大學(xué)內(nèi)部資料，2008</p>

132、<p>　　[4] 嚴(yán)大考，鄭蘭霞主編.起重機(jī)械[M] .鄭州：鄭州大學(xué)出版社，2003</p><p>　　[5] 起重機(jī)械[M] . 太原科技大學(xué)內(nèi)部資料，2008</p><p>　　[6] 倪慶興，王殿臣主編.起重輸送機(jī)械圖冊（上冊）[M] . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992</p><p>　　[7] 李廉錕主編.結(jié)構(gòu)力學(xué)（上冊）[M]

133、 .第4版, 北京：高等教育出版社，2004</p><p>　　[8] 大連理工大學(xué)工程畫教研室編.機(jī)械制圖[M].第五版, 北京：高等教育出版社，2003</p><p>　　[9] 殷玉楓主編.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[10] 劉鴻文主編.材料力學(xué)I[M].第4版, 北京：高等教育出版社，2006<

134、;/p><p>　　[11] 濮良貴，紀(jì)名剛編.機(jī)械設(shè)計 [M].第八版,北京：高等教育出版社，2006</p><p>　　[12] 施平主編.機(jī)電工程專業(yè)英語 [M].第七版, 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2007</p><p>　　[13] 李發(fā)海，王巖主編.電機(jī)與拖動基礎(chǔ)[M].第三版, 北京：清華大學(xué)出版社，2005</p><p>

135、;　　[14] 李喜華等主編.AutoCAD實用教程（2006中文版）[M]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2007</p><p>　　[15] 王伯平主編.互換性與技術(shù)測量[M].第2版, 北京；機(jī)械工業(yè)出版社，1999</p><p>　　[16] 第一機(jī)械工業(yè)部編.起重機(jī)械產(chǎn)品樣本[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1978</p><p><b>