机械毕业设计（论文）-5t桥式起重机的设计【全套图纸】 .doc

目 录摘 要1abstract2第1章 桥式起重机设计参数3第2章 起升机构计算42.1确定传动方案，选择滑轮组和吊钩组42.2选择钢丝绳52.3确定滑轮主要尺寸52.4确定卷筒主要尺寸并验算强度62.5 选用电动机82.6验算电动机的发热条件92.7选用减速器92.8验算起升速度和实际所需功率92.9校核减速器输出轴强度102.10选用起升制动器10第3章 小车运行机构计算123.1确定机构传动方案123.2选择车轮与轨道并验算其强度123.3运行阻力计算133.4选电动机143.5验算电动机发热条件153.6选择减速器153.7验算运行速度和实际所需功率15第4章 大车运行机构计算174.1确定传动机构方案174.2选择车轮与轨道并验算其强度174.3运行阻力计算194.4选电动机204.5验算电动机发热条件204.6选择减速器204.7验算运行速度和实际所需功率21第5章 结构设计225.1初始尺寸225.2桥架尺寸的确定225.2.1大车轴距225.2.2梁尺寸22第6章 主、端梁截面几何性质246.1主梁246.2端梁25第7章 载荷267.1固定载荷267.2小车轮压267.3动力效应系数277.4惯性载荷277.5偏斜运行侧向力287.5.1满载小车在主梁跨中央287.5.2 满载小车在主梁左端极限位置29第8章 主梁计算308.1内力308.1.1垂直载荷308.1.2水平载荷318.2强度328.3主梁稳定性35第9章 端梁载荷与内力计算369.1垂直载荷369.2水平载荷37第10章 刚度计算4110.1桥架的垂直静刚度4110.2桥架的水平惯性位移4110.3垂直动刚度41参考文献43致谢44新乡学院本科毕业设计摘 要桥式起重机械是一种循环，间歇运动的机械，它是由两根箱形主梁和两根横向端梁构成的双梁桥架，在说明书主要对端梁部分进行设计，它包括对大车运行机构，端梁的桥架和内部各个零部件的设计、装配以及焊接结构。在设计过程中参考有关资料：大车采用分别传动方案，端梁采用钢板焊接成箱形结构，端梁的安装接头设在端梁的中部，并通过连接板和角钢用高强度螺栓连接。端梁桥架设计，主要涉及焊接结构及工艺，这就要求对焊接知识有充分的了解，并把所学的灵活、正确的运用到设计当中去。 关 键 词:起重机；端梁；驱动装 全套图纸，加153893706abstractpairs of the beam bridge hoist tool instrument a circulation, intermittence machinery of sport, it is a pairs of beam bridge formed by two case shaped bright beam bridge and two horizontal end pairs of beam bridge .operate the jack-up car and can get up, hang and carry all kinds of things with the level .it is suitable for all the occasions, such as machining and assembly shop、warehouse and material. this instruction is mainly to design the roof bean part, including running mechanism of the cart, the design of bridge shelf and each part of the inside parts accessory, assembly store and welding structure. during the course of designing ,consult some relevant materials: the cart adopts different drive scheme ,the end roof beam adopts case shape structure welding by stencil plates ,the connecting end installation of roof beam sets up in the end middle part of the roof beam ,connected by high strength bolted joint through the connecting plate and angle steel .the design of beam bridge shelf mainly refers to weld structure and craft ,and this requires to know something about weld sufficiently and apply the knowledge studied flexibly and correctly . key words: the hoist；end roof beam；the drive第1章 桥式起重机设计参数桥式起重机是作为生产车间最常用的基础设备，也是在各类起重机中，需求量最大的。一般桥式起重机有以下几部分组成。有起升机构，小车运行机构，大车运行机构，控制电路，金属框架结构等主要机构组成。在现在的桥式起重机机械制造中，还是传统的用大的钢构成本，还有沉重的运行机构，来超大的满足需要，在制造工艺中还存在着种种问题，对于材料有很多的浪费情况，为了极大的节省成本，故要精确的计算受力及选择配件。在原有的基础上进行改进，符合实际工作场合,本次设计参数如下:起重量: 跨度: 工作级别: 起升高度: 小车轮距: 小车轨距: 起升速度: min小车运行速度: 大车运行速度: 第2章 起升机构计算2.1确定传动方案，选择滑轮组和吊钩组按照构造宜紧凑的原则,决定采用下图的传动方案。如图所示，采用了双联滑轮组.按，查文献1徐克晋主,金属结构(第2版)m,北京:机械工业出版社,1993.表查取滑轮组倍率，因而承载绳分支数为。主起升机构布置：图2-1钢丝绳卷绕方式图2-2 主起升机构简图查文献1表图号为吊钩组，得其质量，选吊钩组两边滑轮组间距。2.2选择钢丝绳若滑轮组采用滚动轴承，当，查文献2表得滑轮组效率。 钢丝绳所受最大拉力: 查文献2表，工作级别为时，安全系数，钢丝绳计算破断拉力查文献1徐克晋主,金属结构(第2版)m,北京:机械工业出版社,1993.表选用，纤维新钢丝绳，钢丝绳公称抗拉强度，光面钢丝，右交互捻，直径，钢丝绳最小破断拉力选用钢丝绳标记如下：2.3确定滑轮主要尺寸滑轮的许用最小直径：式中系数是由文献3表查取。由文献3起重机设计手册表，根据滑轮直径与钢丝绳直径的匹配关系查取滑轮直径取平衡滑轮直径，选用滑轮的绳槽部分尺寸可由文献起重机设计手册表查得。钢丝绳直径，滑轮轴直径的型滑轮标记为：滑轮 。平衡滑轮直径，滑轮轴直径的型滑轮标记为：滑轮 2.4确定卷筒主要尺寸并验算强度卷筒直径：由文献3起重机设计手册表选用，卷筒槽尺寸：查得槽距，槽底半径，表面精度为1级的标准槽形标记为：槽形 卷筒长度：式中最大起升高度滑轮组倍率卷筒计算直径，由钢丝绳中心算起的卷筒直径绳槽槽距固定钢丝绳的安全圈数 无绳槽卷筒端部尺寸，由结构需要决定固定钢丝绳所需长度中间光滑部分长度，根据钢绳允许偏角确定，取其等于吊钩组动滑轮间距卷筒壁厚:取卷筒转速卷筒壁压应力验算：式中钢丝绳的最大拉力 绳槽节距 卷筒材料的壁厚卷筒许用压应力, ，对钢（为屈服极限）铸钢,故抗压强度足够图2-3卷筒弯矩图卷筒拉应力验算：由于卷筒长度尚应校验有弯矩产生的拉应力。卷筒的最大弯矩(图)：卷筒断面系数： 式中卷筒外径，卷筒内经，于是合成应力：式中许用拉应力则 卷筒强度验算通过。故选卷筒直径，长度 卷筒槽形的槽底半径，标准形槽距，起升高度，滑轮倍率，靠近减速器一端的卷筒，槽向为右的a形的卷筒标记为： 卷筒 右2.5 选用电动机式中起升时总机械效率，取电动机计算功率：式中系数查文献3表得对于级机构：，取根据电动机手册，查得选用电动机，其中，电机质量2.6验算电动机的发热条件按照等效功率法，求 时所需的等效功率：式中工作级别系数，对级系数查表得由以上计算结果，故初选电动机能满足发热条件。2.7选用减速器减速器总传动比：根据文献4表选取减速器，当工作级别为中级时，许用功率，质量。入轴直径，轴端长。2.8验算起升速度和实际所需功率实际起升速度：误差实际所需等效功率：2.9校核减速器输出轴强度输出轴最大径向载荷：式中卷筒上卷绕钢丝绳引起的载荷卷筒及轴自重减速器输出轴允许径向载荷输出轴的最大扭矩：式中电动机额定力矩当时电动机最大力矩倍数，由表33查出减速器传动效率减速器输出轴最大容许转矩故减速器输出轴强度足够有以上计算，所选减速器能满足要求。2.10选用起升制动器所需静制动器：式中制动器安全系数，有第六章查得选用制动器，其制动转矩，制动轮直径，制动器质量。第3章 小车运行机构计算3.1确定机构传动方案经比较后,确定采用如图3-1所示的传动方案。图3-1运行机构简图3.2选择车轮与轨道并验算其强度车轮的最大轮压：小车自重估计取为假定轮压均布，有车轮最小轮压：初选车轮：由文献3起重机设计手册可知，当运行速度，工作级别中级时，车轮直径，轨道型号为的许用轮压为。根据规定直径系，,故初步选定，而后校核强度。车轮踏面疲劳计的算载荷:车轮材料：采用（调质），查表得选取车轮直径，查得轨道型号为，按车轮与轨道为点接触和线接触来验算车轮的接触强度点接触局部挤压强度验算式中许用点接触应力常数曲率半径 由轨顶和车轮的曲率半径之比所确定的系数轨道系数，车轮转速工作级别系数，当级，故验算通过线接触局部挤压强度式中许用线接触应力常数， 车轮与轨道有效接触强度，对于轨道，轨道系数，工作级别系数，当级，故通验算过3.3运行阻力计算摩擦力矩： 由表知车轮的轴承型号为调心滚子轴承，轴承内径和外径的平均值。由表查得：滚动轴承摩擦系数；轴承摩擦系数 ，附加阻力系数。代入上式得：当满载时运行阻力矩：=运行摩擦阻力：当无载时运行阻力矩： 运行摩擦阻力：=3.4选电动机电动机静功率:：式中满载运行时静阻力；驱动电动机台数。初选电动机功率： 式中电动机功率增大系数，表查得=1.15。查表选用电动机,，电机质量；3.5验算电动机发热条件等效功率：式中-工作类型系数,由表查得；-根据值查得。由此可知， 故初选电动机发热条件通过。3.6选择减速器车轮转速： 机构传动比： 查表选用一台减速器：；，可见，故初选电动机发热条件通过。3.7验算运行速度和实际所需功率实际运行速度： 误差：，合适。实际所需电动机等效功。 故所选电动机和减速器均合适。 第4章 大车运行机构计算4.1确定传动机构方案于本起重机由跨度为，在起重机的常用跨度（）,大车运行机构的传动方案采用分别驱动。其大车运行机构的布置方式如图所示图4-1分别传动的大车运行机构布置方式1-电动机；2-制动器；3-带制动轮的半齿轮联轴器；4-浮动轴；5半齿轮联轴器；6-减速器；7-全齿轮联轴器；8-车轮4.2选择车轮与轨道并验算其强度按如图所示的质量分布，计算大车轮的最大轮压和最小轮压，起重机估计质量总重（包括小车质量），小车自重，桥架采用箱形梁式结构。满载时，最大轮压空载时，最小轮压车轮踏面疲劳计算载荷车轮材料：采用（调质），查表得选取车轮直径，查得轨道型号为，按车轮与轨道为点接触和线接触来验算车轮的接触强度点接触局部挤压强度验算式中许用点接触应力常数曲率半径 由轨顶和车轮的曲率半径之比所确定的系数，轨道系数，车轮转速时，工作级别系数，当级，故验算通过线接触局部挤压强度式中许用线接触应力常数， 车轮与轨道有效接触强度，对于轨道，按计算轨道系数，工作级别系数，当级，故通验算过4.3运行阻力计算摩擦力矩： 由文献表知车轮的轴承型号为调心滚子轴承，轴承内径和外径的平均值；由文献3表查得：滚动轴承摩擦系数；轴承摩擦系数 ，附加阻力系数。代入上式得：当满载时运行阻力矩：=运行摩擦阻力：当无载时运行阻力矩： 运行摩擦阻力：=4.4选电动机电动机静功率:：式中满载运行时静阻力；驱动电动机台数。初选电动机功率： 式中电动机功率增大系数，表查得=1.3。查表选用电动机，电机质量；4.5验算电动机发热条件等效功率：式中-工作类型系数,由表查得；-根据值查得。由此可知，故初选电动机发热条件通过。4.6选择减速器车轮转速：机构传动比：查表选用两台减速器：；，可见n，故初选电动机发热条件通过。4.7验算运行速度和实际所需功率实际运行速度： 误差：，合适。实际所需电动机静功率。故所选电动机和减速器均合适。第5章 结构设计5.1初始尺寸原始数据：起重量:主起升起升高度:主起升主梁跨度:起重机工作级别:5.2桥架尺寸的确定5.2.1大车轴距根据小车轨距和正轨箱形梁宽度以及大车运行机构的设置，取.端梁总长.5.2.2梁尺寸主梁高度取腹板高度 .端梁高度应略大于车轮直径，查文献起重设计手册中大车运行机构参数，桥式起重机跨度为的桥式起重机大车车轮直径为。故取端梁高度为。主、端梁翼缘板厚度，取值见表。主梁腹板厚度为 ，端梁梁腹板厚度为梁宽与梁的水平刚度和焊接工艺有关，主梁，且由此可得主梁宽度为。端梁为。主梁腹板间距取为。 表2-1梁尺寸设计参数主梁（mm）端梁(mm)腹板高度腹板厚度 7.45翼缘板厚度梁总高度梁宽度腹板内侧间距 b翼缘板主梁端部变截面长，取. 第6章 主、端梁截面几何性质图6-1主梁截面图6-2端梁截面6.1主梁主梁形心6.2端梁第7章 载荷7.1固定载荷主梁自重载荷为：小车轨道重量：查起重机课程设计，表 轨道选用轻轨。栏杆等重量半桥架总重量,主梁的均布载荷7.2小车轮压根据主、副起升机构和运行机构的设计布置，主钩铅垂线中心通过小车中心线的点，小车重心点的位置为:.按受载大梁计算小车轮压起升载荷为小车重量为满载小车静轮压为空载小车静轮压为 7.3动力效应系数起升动载系数：式中；，起升速度；运行冲击系数：式中，大车运行速度；，轨道接头处两轨面高度差；7.4惯性载荷大小车都是四个车轮，其中主动轮各占一半，按车轮打滑条件确定大、小车轮的惯性力一根主梁上的小车惯性力为大车运行起、制动惯性力（一根主梁上）为小车质量和总起升质量产生的水平惯性力式中动力效应载荷系数，查文献1表3-4得；由半桥架质量引起的水平惯性力主梁跨端设备惯性力影响小，忽略.7.5偏斜运行侧向力7.5.1满载小车在主梁跨中央左侧端梁总静轮压按图计算由，查得侧向力为7.5.2 满载小车在主梁左端极限位置左侧端梁总静轮压为（应稍大于小车轴距，取为)侧向力为图7-1端梁总轮压计第8章 主梁计算8.1内力8.1.1垂直载荷计算大车传动侧的主梁.在固定载荷与移动载荷作用下，主梁按简支梁计算，如图所示.图8-1主梁垂直方向载荷计算简图固定载荷作用下主梁跨中的弯距为跨端剪切力为8.1.2水平载荷1）水平惯性载荷.在水平载荷及作用下，桥架按钢架计算。 小车在跨中.钢架的计算系数为小车在跨端.跨端水平剪切力为2）偏斜侧向力.在偏斜侧向力作用下，桥架也按水平钢架分析这时，计算系数为小车在跨中.侧向力为超前力为端梁中点的轴力为端梁中点的水平剪切力为主梁跨中的水平弯距为主梁跨端的水平剪切力为主梁跨端总的水平剪切力为小车在跨端时，主梁跨中水平弯距与惯性载荷下的水平弯距组合值较小，不需计算。8.2强度需要计算主梁跨中截面（参阅图）危险点的强度。（1）主腹板上边缘的应力为式中 ，为安全系数（2）主腹板上边缘点的应力为主腹板边至轨顶距离为主腹板边的局部压应力为垂直弯距产生的应力为水平弯距产生的应力为惯性载荷与侧向力对主梁产生的轴向力较小且作用方向相反，应力很小，故不计算.主梁上翼缘的静距为主腹板上边的切应力为点的折算应力为（3）点的应力为腹板对y轴的静距为： （4）点处的局部弯曲应力：翼缘板的实际载荷：根据轨道与翼缘板在力作用点处位移相等的变形协调条件，得接触支撑力式中为主梁小隔板间距为主梁腹板间距 为主梁翼缘板厚度为计算系数，从文献表查取则主梁跨端截面变小，为便于主端梁链接，取腹板高度等于端梁高度。箱形梁翼缘板上表面还受整体弯曲应力：翼缘板受双向弯曲作用，应验算复合应力：轨道与翼缘板之间的接触压应力不大，一般不需演算。横隔板是轨道的支承，当小车轮位于横隔板顶上时，隔板受最大轮压，轨道的接头应尽量位于横隔板处。8.3主梁稳定性（1）整体稳定性主梁高宽比（2）局部稳定性翼缘板，稳定；翼缘板最大外伸部分 ，稳定 主腹板需要设置横向加劲肋，加劲肋布置见第二章；不需要计算其截面惯性矩。第9章 端梁载荷与内力计算端梁截面已初步选定，现进行载荷与内力计算。端梁计算工况取满载小车位于主梁跨端，大、小车同时运行起、制动及桥架偏斜。9.1垂直载荷端梁按修改的钢架尺寸计算,。主梁最大支承力.因作用点的变动引起的附加力矩为零.端梁自重载荷为.端梁在垂直载荷作用下按简支梁计算，如表图所示.图9-1 垂直载荷下端梁的计算端梁支反力为截面弯矩剪力,截面弯矩剪力截面弯矩,剪力9.2水平载荷端梁的水平载荷有、等，亦按简支梁计算，如图所示.图9-2 水平载荷下端梁的计算截面因作用点外移引起的附加水平力矩为弯矩为支反力为剪切力轴力为截面在、及水平力作用下，端梁的水平反力为水平剪切力弯矩截面水平剪切力其他内力小，不计算.2.强度截面的应力计算需待端梁拼接设计合格后方可进行（按静截面计）截面截面角点截面端梁支承处为安装大车轮角形轴承座而切成缺口并焊上两块弯板（）.端部腹板两边都采用双面贴角焊缝取，弯板两个垂直面上都焊有车轮组定位垫板,弯板参与端梁承载工作，支承处截面如图所示9-3图9-3端梁支承处截面形心惯性矩中轴以上截面静距上翼缘静距下翼缘（弯板）静距腹板中轴处的切应力为上翼缘板切应力为端梁支承处的翼缘焊缝截面计算厚度（20.78mm）比腹板厚度（8mm）大。第10章 刚度计算10.1桥架的垂直静刚度满载小车位于主梁跨中产生的静挠度为符合要求10.2桥架的水平惯性位移 符合要求10.3垂直动刚度起重机垂直动刚度以满载小车位于桥架跨中的垂直自振频率来表征，计算如下主梁质量全桥架中点换算质量为起升载荷起升钢丝绳滑轮组的最大下放长度为桥架跨中静位移起升绳钢丝绳滑轮组的静伸长为结构质量影响系数为桥式起重机的垂直自振频率为合格参考文献1徐克晋主,金属结构(第2版)m,北京:机械工业出版社,1993.2徐格宁,起重机金属结构设计m,北京:机械工业出版社,1995.3大连起重机器厂等,起重机设计手册m,北京:机械工业出版社,1978. 4纪名刚等,机械设计m,北京:高等教育出版社m,2001.5gb4457.4等,机械制图s,北京: 中国标准出版社,2005.6gb/t14405-93,通用桥式起重机s,北京:中国标准出版社,1993.7吴宗泽等,机械设计课程设计m,北京:高等教育出版社,1999.8大连理工大学工程画教研室,画法几何学m,