[工学]200815820319毕业设计原文.doc

临沂大学2010届本科毕业设计说明书2012届 分 类 号：TH215 单位代码：10452本科毕业设计我的机械工程师之路80吨跨度20米造桥龙门起重机设计姓 名 学 号 年 级 2008 专 业机械设计制造及其自动化 系（院）机械工程学院 指导教师 2012年 4月 2日IV目 录第一部分1我的机械工程师之路11机械行业及机械专业12起重机械在国民经济中的地位和作用13起重机械的发展方向与前景24自我评估35毕业设计内容相关内容5第二部分880吨跨度20米造桥用龙门起重机设计8摘 要8Abstract92龙门起重机的总体设计102.1龙门起重机设计选题102.2龙门起重机结构造型及技术参数102.2.1结构造型102.2.2主要技术参数112.3各个构件的选择112.3.1起升机构112.3.2主梁112.3.3支腿122.3.4地梁122.3.5大车运行机构122.3.6驾驶室的设计132.3.7驾驶室支承平台的设计132.3.8爬梯的设计132.3.9大车滑线装置设计132.3.10小车行走滑线装置的设计142.3.11轨道基础的设计142.3.12安全装置设计142.3.13电器设备位置的确定143 载荷计算153.1固定载荷153.2活动载荷153.3惯性力153.3.1电动葫芦水平惯性力153.3.2主梁桁架水平惯性力163.3.3刚性腿与柔性腿的惯性力忽略不计163.4风载荷163.4.1货物风载163.4.2工字钢风载173.4.3主梁桁架风载174金属结构184.1主梁桁架内力计算及校核184.1.1龙门起重机横梁内力计算184.1.2工字钢40b的强度校核194.1.3刚度校核234.1.4抗剪强度校核244.1.5 龙门起重机横梁稳定性计算244.2刚性腿主支承梁内力计算及强度校核254.2.1支腿的几何尺寸254.2.2主梁受对称单位力作用时的内力分析254.2.3电动葫芦位于支腿处的应力校核264.2.4电动葫芦位于悬臂端处刚性支腿校核275机构设计305.1大车运行机构的设计计算305.1.1电动机的选取305.1.2、制动器选择365.1.3减速器选择375.2地梁的设计计算385.2.1地梁结构尺寸简图385.2.2强度计算395.2.3刚度计算406龙门起重机整体稳定性验算416.1龙门起重机沿大车运行方向的整体稳定性验算416.1.1龙门起重机沿大车运行方向的受力简图416.1.2稳定性计算416.2龙门起重机沿小车运行方向的稳定性计算426.2.1龙门起重机沿小车运行方向的受力简图426.2.2龙门起重机沿小车运行方向稳定性验算43总 结43参 考 文 献44致 谢45第一部分我的机械工程师之路1机械行业及机械专业中国的机械行业早期在前苏联的帮助下，主要在东北地区比较繁荣，经过改革开放三十多年的发展，先在已经成为了世界制造的工厂，虽然成为世界的制造中心不是我们的最终目的。但是这是要达到最终目标必须要走的阶段，毕竟中国现在还是发展中国家。美国、德国、日本、韩国等国家已经进入工业化发展的高技术密集时代与微电子时代，钢铁、机械、化工等重工业正逐渐向发展中国家转移。我国目前经济发展已经过了发展初期，正处于重化工业发展中期。美国、德国的重化工业发展期延续了18年以上，美国、德国、日本、韩国四国重化工业发展期平均延续了12年，由此来看，中国的重化工业发展期将至少延续10年。因此，在未来10年内，国产机械产品的国际竞争力将不断增强，逐步替代进口，并加速出口。目前，中国机械行业中的一些子行业，如，船舶、铁路、集装箱及集装箱起重机制造等已经受益于国际间的产业转移，并将持续受益；电站设备、工程机械、机床等将受益于产业转移，加快出口进程。在工科院校的各个院系中，机械系学生的队伍颇为庞大。这是因为机械专业学科方向比较多，机械类专业下设有机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程、工业设计、过程装备与控制工程、机械工程及自动化、车辆工程、机械电子工程、汽车服务工程、制造自动化与测控技术、微机电系统工程、制造工程等专业，列“家族谱系”的话会是长长的一串。“机械工程”是教育部划定的一级学科，它的基本定义是这样的：机械工程的主要研究领域包括机械的基本理论，各类机械产品及系统的统计方法、制造技术检测与控制、自动化及性能分析与实验研究等。机械类专业日新月异的变化，这个定义没有涵盖。由于应用行业不同，实际上的研究方法也会有很大差别。有些院校以汽车研究见长，有的则在航空航天领域有着不可撼动的地位，还有的院校在机器人制造方面实力超群。机械类专业学生在本科阶段主要接触以下课程：机械制图、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、机械振动、工程材料、制造技术基础、电工学、电子学、计算机硬件技术、机械控制技术等。由于机械类专业的实用性和可操作性很强，在学习过程中各校都会很重视培养学生的动手能力，大家需要参加课程试验设计、金工实习，包括机械基础实验、电工电路设计、机械原理课程设计、机械设计课程设计等。2起重机械在国民经济中的地位和作用 使用起重机械有巨大的市场需求和良好的经济性，近几年起重机械制造行业发展迅速，年均增长约20%。因为从原材料到产品的生产过程中，利用起重运输机械对物料的搬运量常常是产品重量的几十倍，甚至数百倍。据统计，机械加工行业每生产1吨产品，在加工过程中要装卸、搬运50吨物料，在铸造过程中要搬运80吨物料。在冶金行业每冶炼1吨钢，需要搬运9吨原料，车间之间的转运量为63吨，车间内部的转运量达160吨。 起重运输费用在传统行业中也占有较高比例，如机械制造业用于起重运输的费用占全部生产费用的1530%，冶金行业用于起重运输的费用占全部生产费用的3545%，交通运输行业货物的装卸储存都要依靠起重运输机械，据统计海运费用中装卸费用占总运费的3060%。3起重机械的发展方向与前景起重机械的概述起重机械是指用于垂直升降或者垂直升降并水平移动重物的机电设备，其范围规定为额定起重量大于或者等于0.5t的升降机；额定起重量大于或者等于1t，且提升高度大于或者等于2m的起重机和承重形式固定的电动葫芦等。多数起重机械在吊具取料之后即开始垂直或垂直兼有水平的工作行程，到达目的地后卸载，再空行程到取料地点，完成一个工作循环，然后再进行第二次吊运。一般来说，起重机械工作时,取料、运移和卸载是依次进行的,各相应机构的工作是间歇性的。起重机械主要用于搬运成件物品，配备抓斗后可搬运煤炭、矿石、粮食之类的散状物料，配备盛桶后可吊运钢水等液态物料。有些起重机械如电梯也可用来载人。在某些使用场合，起重设备还是主要的作业机械，例如在港口和车站装卸物料的起重机就是主要的作业机械。按结构不同可分为轻小型起重设备、升降机、起重机和架空单轨系统等几类。轻小型起重设备主要包括起重滑车、吊具、千斤顶、手动葫芦、电动葫芦和普通绞车，大多体积小、重量轻、使用方便。除电动葫芦和绞车外，绝大多数用人力驱动，适用于工作不繁重的场合。它们可以单独使用，有的也可作为起重机的起升机构。有些轻小型起重设备的起重能力很大，如液压千斤顶的起重量已达 750吨。升降机主要作垂直或近于垂直的升降运动，具有固定的升降路线，包括电梯、升降台、矿井提升机和料斗升降机等。起重机是在一定范围内垂直提升并水平搬运重物的多动作起重机械。架空单轨系统具有刚性吊挂轨道所形成的线路，能把物料运输到厂房各部分，也可扩展到厂房的外部。各种起重机械的用途不同，构造上有很大差异，但都具有实现升降这一基本动作的起升机构。有些起重机械还具有运行机构、变幅机构、回转机构或其他专用的工作机构。物料可以由钢丝绳或起重链条等挠性件吊挂着升降，也可由螺杆或其他刚性件顶举。表征起重机械基本工作能力的最主要的性能参数是起重量和工作级别。起重量是指在规定工作条件下允许起吊的重物的最大重量，即额定起重量。一般带有电磁吸盘（见起重吸盘）或抓斗的起重机，其起重量还应包括电磁吸盘或抓斗的重量。臂架型起重机的起重量还包括吊钩组的重量。工作级别是反映起重机械总的工作状况的性能参数，是设计和选用起重机械的重要依据。它由起重机械在要求的使用期间内需要完成的工作循环总次数和载荷状态来决定。国际标准化组织(ISO)规定将起重机械工作级别划分为8级。中国只规定将起重机划分为8级,轻小型起重设备、升降机、架空单轨系统还没有划分级别。对于作业程序规律性强、重复性大的起重机械，例如码头上装卸船舶货物的起重机、高架仓库用的堆垛起重机和为高炉送料的料斗升降机，工作周期也是一个重要参数。工作周期指完成一个工作循环所需要的时间，它取决于机构的工作速度，并与搬运距离有关。上述起重机有时也用生产率作为重要参数，通常以每小时完成的吊运量来表示。 起重机械的工作特点有：（1）起重机械通常结构庞大，机构复杂，能完成起升运动、水平运动。例如，桥式起重机能完成起升、大车运行和小车运行3个运动；门座起重机能完成起升、变幅、回转和大车运行4个运动。在作业过程中，常常是几个不同方向的运动同时操作，技术难度较大。 （2）起重机械所吊运的重物多种多样，载荷是变化的。有的重物重达几百吨乃至上千吨，有的物体长达几十米，形状也很不规则，有散粒、热融状态、易燃易爆危险物品等，吊运过程复杂而危险。 （3）多数起重机械，需要在较大的空间范围内运行，有的要装设轨道和车轮（如塔吊、桥吊等）；有的要装上轮胎或履带在地面上行走（如汽车吊、履带吊等）；有的需要在钢丝绳上行走（如客运、货运架空索道），活动空间较大，一旦造成事故影响的范围也较大。 （4）有的起重机械需要直接载运人员在导轨、平台或钢丝绳上做升降运动（如电梯、升降平台等），其可靠性直接影响人身安全。 （5）起重机械暴露的、活动的零部件较多，且常与吊运作业人员直接接触（如吊钩、钢丝绳等），潜在许多偶发的危险因素。 （6）作业环境复杂。从大型钢铁联合企业，到现代化港口、建筑工地、铁路枢纽、旅游胜地，都有起重机械在运行；作业场所常常会遇有高温、高压、易燃易爆、输电线路、强磁等危险因素，对设备和作业人员形成威胁。 （7）起重机械作业中常常需要多人配合，共同进行。一个操作，要求指挥、捆扎、驾驶等作业人员配合熟练、动作协调、互相照应。作业人员应有处理现场紧急情况的能力。多个作业人员之间的密切配合，通常存在较大的难度。 4自我评估性格随和开朗、待人诚恳、具有良好的人际关系；思维敏捷、勤奋好学、勇于接受挑战、充满激情、对环境有很强的适应能力；有团队精神和敬业精神、对待工作认真负责；工作积极、责任心强、考虑问题周密细致。在思想上积极要求上进，团结同学，尊敬师长，乐于助人，能吃苦耐劳，为人诚恳老实，性格开朗善于与人交际，工作上有较强的组织管理和动手能力，集体观念强，具有团队协作精神，创新意识。大学的生活给了我许多机会来锻炼自己，使自己的能力得到全面的提高。但是从自己对专业知识的掌握情况来说，我觉得自己的专业知识不是很扎实，知识面很窄，没有自己很专业、很精通的一科，还有自己虽然喜欢动手，可是动手能力却很有限。实习及实践计划生产实习是我们机械专业学习的一个重要环节，是将课堂上学到的理论知识与实际相结合的一个很好的机会，对强化我们所学到的知识和检测所学知识的掌握程度有很好的帮助，为我们以为的学习和工作打下坚实的基础。（1）实习期间，要努力工作，增加技能，使自己的动手能力得到提高，从实习中获得在课本上永远学不到的实践经验和知识，并且在实习期间，要多运用自己的理论知识去解决实际问题，是自己在学校所学的知识得到充分的运用。(2）要学习怎样与同事、领导相处，使自己的社交能力得到提高。(3）在实习期间，还要学习企业的管理方法，并且注意这个企业的企业文化，为将来更好的发展积累一点经验。(4）在实习的过程中，提高自己对机械制造技术的认识，加深机械设计制造在工业各个领域应用的感性认识，开阔视野，了解相关设备及技术资料，熟悉典型零件的加工工艺。通过实习，争取为自己扩大就业的机会。我要在实习的时候努力做到：在把技术搞好的同时，我安心的学习，虚心向别人请教，耐心的对待每一个问题，不放过任何一个自己遇到的问题，要善于发现问题。我不断的学习新知识，完善自己的知识结构，活到老学到老!在学习当中，我能很好的和同学之间和睦相处，相互理解,增进了解,达到谅解。在生活上我不断上进,有认真一致的心态，有那种追求的锲而不舍的精神,它将指引着我意气风发,更好走好自己的每一步。当代大学生要努力将书本知识和实际行动密切联系起来，塑造“知行统一、脚踏实地”的良好形象。“知行统一”式和道德人格紧密结合在一起的。一个人能否做到言行一致，是他能否在立身处世等方面取得成功的重要条件。在任何人的相处中，既要重视言，更要重视行。要看他能否做到言行一致。同学们在日常的学习和生活中，要时时提醒自己，比如应该做的事情，认识到了，但是是否做到了；应该改正的错误，认识到了，但是否改正了。一个大学生如果能够从身边的事情做起，做到言行一致，老老实实做人，踏踏实实做事，他的道德人格必然会不断完善。税变的转间，在孕育的岁月当中在花絮般的征途里慕然闪过一些领悟，只要生命 乃延续，只要信念还在脑海拨动心神，只要还能打开残翼浅薄的天幕终究阻挡不住腾空的激情，梦的精灵也就不会被时光的泥水而淹没，我的梦想更不会因为时间的流逝而定基础，哪怕失败我也不会后悔，即使能力不能光耀大地也要化着小星闪耀天空。走过逆道的泥泞，走出天空的狭小， 青春尽情潇洒在一曲漫长的演释里，我们要不断的超越不断进取 5毕业设计内容相关内容起重机械的先进技术极其发展趋势近年来，起重机行业市场日益火爆，从目前的规模、未来的成长空间以及现在的增长速度来看，起重机械行业的规模正在壮大。那么起重机技术水平也在不断推进，起重机械自动化市场趋势越来越明显。据统计，近年来起重运输设备制造业保持了年均30%以上的增长速度，即使在2008年受到金融危机的重创之后，2009年也得到了快速的恢复。同时，起重机械产业的快速发展也极大地促进了自动化产品在该行业的应用。尽管我国起重机械行业的自动化应用总体水平还不高，但无论是起重机械生产厂商还是起重机械用户都逐渐认识到应用自动化产品的优势所在。中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院技术中心主任罗文龙在采访中表示，自动化产品在起重机械行业的应用潜力非常巨大，前景也十分广阔，所以国内起重机械自动化市场的发展也将随之“一触即发”。尽管中国起重运输机械制造业发展较快，产能快速扩张，规模空前，但产品总体上与国外还是有较大差距。陆秘书长就此客观分析了这种差距的原因并提出了宝贵的建议。就发展趋势来看，今后全自动、高效率、大型化的起重运输机械会有一个飞速的增长，其技术的关键之一是自动化控制设备。但目前控制系统和关键配件很大程度依赖进口，现在很多配件国内能够自主生产，但其耐久性及可靠性与国外先进水平相比差距较大。因此国内企业做产品的时候必须先要进行反复试验，经过长时间的耐久性测试之后再投入市场。另一方面，很多起重机用户在产品采购时会指定配件品牌和供应商，阻碍了配件国产化的进程。将起重机上功能基本相同的构件、部件和零件制成有多种用途的模块，当对起重机进行改进，只需针对某几个模块，设计新型起重机，只需选用不同模块重新进行组合。产品的模块化不仅可以实现高效率的专业化生产，还将改善整机性能，降低制造成本，提高通用化程度。如今，德国、英国、法国、美国和日本的著名起重机公司都已采用起重机模块化设计，并取得了显著的效益。德国德马格公司的标准起重机系列改用模块化设计后，比单件设计的设计费用下降12，生产成本下降45，经济效益十分可观。实现系列产品模块化、组合化和标准化是我国起重机与相关配件生产企业的发展方向。1. 塔式起重机推动变频器发展 塔式起重机是动臂装在高耸塔身上部的旋转起重机，其作业空间大，主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平输送及建筑构件的安装。塔机的主要机构有起升机构、变幅机构、小车牵引机构、回转机构和大车走行机构。自20世纪80年代以来，我国塔机行业得到快速发展，近年来，塔机销量持续攀高。但不可忽视的是国内的型号比较集中，市场竞争压力大，不利于行业的发展，这需要进行一系列的改革。同时，产品质量参差不齐，市场准入限制也不严格。作为塔式起重机GB/T50312008标准主编的罗文龙主任对此深有感触，他说：“在新标准中，扩大了标准的使用范围，便于与国际接轨。同时还增加了部分机构要求、安全装置的技术资料要求等内容。这将在一定程度上为国内产品在国际竞争中加重筹码。”2. 起重机械电气控制系统进入“PLC时代” 继电器的发展已有上百年的历史，这种电磁式的信号控制开关给故障的查找带来了诸多困难，大量时间的浪费直接影响了生产情况，而PLC正是为了改进继电器控制系统而产生和发展起来的。由于PLC具有编程方法简单易学、功能强大、性价比高、可靠性高、维修方便等优点，起重机械行业用户对于PLC的接受度也在逐年提高。在PLC的使用与改造中不能忽视以下几个问题：首先，在满足工艺条件的前提下，建议选用已经用过的PLC，这样便于以后维修，还可以做到资源共享；在一般情况下，限位开关与接近开关等外接电气部件提供的开关量信号对电缆并无严格要求，所以可以选用一般的电缆。在信号传输较远的情况下，可选用屏蔽电缆；绝大部分的PLC控制系统故障率是由外接传感器故障引起的，特别是一些机械型的行程开关、限位开关的故障率往往比PLC本身故障率高得多，所以在设计控制系统时应采取相应的措施，如选用高性能的接近开关来代替机械型的行程限位开关等措施。对于在起重机械行业中PLC产品的发展方向，PLC应向高性能、大容量的方向发展，这必将简化控制电路，进而降低故障率。同时，随着技术的不断成熟，PLC的价格将不断下降，这将更快地加速PLC在起重机械行业的普及。PLC的联网通讯能力有待加强，这会使PLC与个人计算机或与其他智能控制设备之间交换数字信息，形成一个统一的整体，实现分散控制和集中管理。3. 起重机械制造信息化为自动化企业打开新市场 据了解，目前我国起重机械制造企业只有少数大型企业有较好的中长期生产经营计划，许多中小企业没有很好的中长期生产经营计划，这在一定程度上制约了起重机械企业的发展。在起重机械制造企业中，信息化的内容大致包括管理信息化、工程设计信息化、制造自动化、质量保证信息化等内容。在工程设计方面，我国起重机械制造企业中以振华港机为代表的大型起重机制造企业在工程设计信息化方面起步较早，有的已经成立了专门的研发团队，他们采用先进的计算机技术进行起重机设计、绘图及虚拟装配等。目前，起重机械制造中小企业正逐渐将这些技术运用到起重机械产品开发、制造和试验等环节，这就在很大程度上提高了工程设计的信息化程度。对于目前自动化产品在中国起重机械市场的发展前景，需要加强以下三个方面的认识：首先，不能让技术标准限制了起重机械产品的设计以及自动化产品的应用。国外企业是按照客户需求设计多样化的产品，适应市场需求，灵活多变。但国内的诸多规定过于具体，让产品类型过于单一；其次，国内的应用技术人员相对缺乏，对于技术要求较高的起重机械电控系统等需要企业来完成培训，所以前期的市场培养还需要进一步加大力度；最后，国内的起重机械价格相对较低，但不能为了控制成本，而降低了自动化产品应用的比例，这种方法往往得不偿失。第二部分80吨跨度20米造桥用龙门起重机设计摘 要随着建桥业的兴起，各作业厂对龙门起重机的要求也朝着大型化、轻型化、高速化、自动化和智能化的方面快速发展。设计中如何在保证安全和使用要求的前提下有效减轻自重，对整机造价的节省显得尤为重要。而传统的大吨位建桥龙门起重机的设计方法存在方案设计周期长，误差大，设计不充分不系统，不能反映整个结构的应力分布，且受设计者经验限制，细节设计、方案优化复杂等不足，很难高效的进行起重机设计满足客户需求。本文首先简要介绍了课题，及建桥龙门起重机的总体设计；然后列出了80t-20m造桥龙门起重机设计的基本的参数，完成80t-20m造桥龙门起重机总体的设计；计算了该造桥龙门起重机受到的静载荷、动载荷、风载荷、偏斜运行时的水平侧向力、碰撞力等等；校核了起重机的稳定性、正常工作状态和非正常工作状态的防风抗滑安全性。本文的设计思路与方法，对于今后同类机型的设计开发工作具有一定的指导性意义。关键字：龙门起重机；造船；设计8AbstractWith the rise of the bridgebuilding industry, the demand of shipyard to the gantry crane is developed rapidly with the aspect of large-scale, light-duty, high speed, automation and intelligence. It is obvious important for cost savings of the overall machine that how to lighten the weight effectively on condition that ensuring the safety and operating requirements in the process of design. While the design method of the traditional large-tonnage gantry crane exists much shortcomings such as long design cycle, big error, inefficient and unsystematic design, not reflecting the stress distribution of the whole structure, restricting by the designers experience, complex design details and scheme optimization, it is difficult to design the gantry crane efficiently to meet the customers needs.Firstly, the research were introduced, and the design method of the gantry crane discussed briefly in the paper; The 80t-20m gantry crane was designed with its basic parameters; The static load, dynamic load, wind load, horizontal side force, collision force and so on were computed, and stability and safty checked.Desigan thought and method in the paper has guiding significance to develop the same type of machine.Key words: Gantry crane; Bridgebuilding; Design92龙门起重机的总体设计2.1龙门起重机设计选题本课题设计参数跨度为20米，悬臂长度为13.5米，起升高度为13.5米，额定起重量为80吨。本课题设计采用单梁桁架式结构，小车选用电动葫芦，电动葫芦在主梁下面的工字钢上工作，这类起重机构造简单，自重轻，制造与安装容易。2.2龙门起重机结构造型及技术参数2.2.1结构造型它的主梁截面采用三角桁架结构，上弦由两根的角钢组成，下弦也采用的角钢，电动葫芦轨道采用工字钢。支腿是用角钢组成的钢架结构，一侧是刚性支腿，另一侧是柔性支腿。因为这种结构对于轨道的安装误差以及可能发生的沉陷、制造时起重机跨度偏差都能较好的适应，支腿尺寸见图1。图1支腿尺寸图这种龙门起重机结构简单、制造方便，适用于各种堆场装卸和搬运，而且安装容易。2.2.2主要技术参数1、 起重量80t2、 起升高度13.5m3、 跨度20m4、 悬臂长度13.5m5、 大车运行速度30m/min6、 大车行走启动或制动时间3s7、 电动葫芦最大起升高度18m8、 起升速度3.5m/min9、 运行速度20m/mnin10、最大轮压78KN2.3各个构件的选择2.3.1起升机构起升机构选用电动葫芦起升机构。由于电动葫芦是标准件，查标准手册选择。型号：CD1型质量：2450kg工作类型：FC=25%运行速度：20m/min运行电机：ZDY121-4/0.8KW起升速度：3.5m/min起升电机：ZD151-4/13KW2.3.2主梁(1）主梁选择的思想根据桁架式龙门起重机的起重量、总体尺寸、工作速度和工作级别设计计算它的主梁桁架，选取合理的桁架截面形式和腹杆体系，确定相应的节点构造等。一般用途的桁架龙门起重机采用单跨简支的轻型桁架结构。桁架的主要参数有：桁架高度h（或水平桁架的宽度H），桁架的节间数与节间长度a，桁架腹杆体系的倾角和桁架的自重。(2）主梁的设计主梁设计成三角形结构形式，主梁下部焊接工字钢，工字钢选I40b。a、 主梁高度h的取值一般大于等于L/12L/15，并小于等于3.4米，以满足运输界限。取h=2m。b、 桁架主梁的宽度H是由主梁走台的通行宽度和保证起重机大车运行的刚度要求，通常取H=L/12L/20，且H大于等于0.7米。取H=2.3m。c、 腹杆体系中腹杆倾角取为45度。d、 桁架的节间数与节间长度a由a取50mm的倍数决定，a=1.5m3.5m，取a=2m。(3）主梁简图 图2主梁简图2.3.3支腿由于本课题设计为35米大跨度龙门起重机，故选用一刚一柔支腿结构，具体尺寸见支腿设计校核及图纸。2.3.4地梁地梁采用双槽钢焊接而成，其尺寸大小及具体外观大小见图纸及地梁的设计校核。2.3.5大车运行机构大车运行机构有两个，分别由一个电动机、一个制动器、一个减速器、一个联轴器、一个驱动轮以及一个自由轮组成 。其组成简图如下：图3大车运行机构组成简图a、车轮、轨道的选择根据最大轮压，选择车轮直径为600mm，轨道型号为Qu120型，轴承型号为3626。b、联轴器的选择选择联轴器型号为CLZ12。c、减速器的选择选择减速器的型号为ZSC-600，速比为60，运行速度为30m/min。d、制动器的选择选择制动器的型号为YWZ-200/25，制动轮直径为200mm，制动力矩200N/m,液压推动器型号YT1-25。e、电动机的选择YZR200L-6型电动机，N22kw，转速964r/min。2.3.6驾驶室的设计(1)、内部净高2000m；(2)、顶部承压2000N/m2；(3)、内部选用防火材料；(4)、面板厚度一般取11.2mm；(5)、司机视线好；(6)、椅子按照起重机司机用的国际标准选用；(7)、窗户可以开启；(8)、玻璃为钢化，厚度为5厘米；2.3.7驾驶室支承平台的设计(1)、驾驶室门口处有平台，有栏杆，度为1050mm，栏杆有踢脚板，高150mm(防重物坠下)；(2)、载重2500N/m2；(3)、驾驶室与平台的下方设计有一框架，框架由8号槽钢组成，框架中部有8号槽钢两根，用于插入支腿用；2.3.8爬梯的设计(1)、爬梯布置在刚性支腿上；(2)、爬梯宽为600mm;(3)、爬梯主肢：用3mm厚的板折成槽形，也可直接使用12号槽钢；(4)、爬梯踏步：用3mm厚网纹板折边制作，短边为5mm厚；(5)、爬梯两侧有防护栏，用电线管制作；(6)、爬梯与支腿接触处设计有高100150mm高的支座，支座用12号槽钢焊接而成，设计34个支座；(7)、进入司机室处无防护栏，爬梯另一侧主肢有防护栏，并一通到顶；(8)、进入司机室平台，向上16001800mm处，有一个拉手，用于司机由爬梯向司机室平台迈腿时，用手抓紧用，目的是为了安全；(9)、爬梯踏步的间隔按人体工程学的规定设计，一般为250300mm。2.3.9大车滑线装置设计(1)、选用380V光裸线，共三根；(2)、滑动装置设计：制作铜滑轮三个，直径约100150mm，铜滑轮支座上安装有带弹簧的铜拉杆两个，铜顶杆一端与铜滑轮侧壁利用弹簧压紧接触，铜顶杆另一端焊导线。2.3.10小车行走滑线装置的设计(1)、选用工字钢轨道橡套线结构；(2)、钢丝绳直径一般取9mm，橡套线在行走时不许承受拉力，所以需装尼龙绳或者细钢丝绳，细钢丝绳直径约为2mm，牵引时它们受力，钢丝绳安装在工字钢两端。用810号槽钢焊接在工字钢两端处。上面打两个孔，孔径28mm。做两个相符丝杠：M27，长约300mm，上面焊有绳环。用丝杠拉紧钢丝绳，钢丝绳卡子一端三个。2.3.11轨道基础的设计龙门起重机轨道一般长40100m，根据场地大小及需要而定。一般轨道基在两端容易出问题，所以轨道在基础端部应超出实际运行到达位置23m，并采用大车限位撞尺的控制和车挡的限制。地基应采用钢筋混凝土地基，并且上面铺有枕木。2.3.12安全装置设计(1)、大车运行缓冲器的设计：选用橡胶式缓冲器；(2)、安装位置在地梁两端，一般长度为400600mm，焊在大车运行扫轨板上；(3)、大车运行扫轨板的设计：距轨道10mm，板厚10mm，宽度与地梁等同，目的是将轨道上的物体扫掉；(4)、大车运行电器撞尺（限位）的设计：用扁铁或的角钢制作。总长度约15002000mm，两端做斜边，用于电器行程开关搬动用；(5)、轨道端部车挡的设计：大车运行缓冲器撞在此处，要满足强度要求。不得与铁轨焊接，因为铁轨是65Mn高碳合金钢，可焊性差，设计时参考标准图集；(6)、电动葫芦运行限位器的设计：选用橡胶式，安装在大梁两端的工字钢上。2.3.13电器设备位置的确定(1)、探照灯两个，安装在主梁的两侧；(2)、警铃安装在驾驶室处；(3)、电阻器安装在驾驶室的下方。453载荷计算3.1固定载荷固定载荷包括主桁架、刚性腿、柔性腿等质量，计算主梁时不计门腿质量。计算固定载荷时应考虑冲击系数，因大车运行速度小于60m/min，故取： (3.1)估算： 取 。其中起重量；龙门起重机的跨度。3.2活动载荷活动载荷包括电动葫芦自重、额定载荷的重量。 (3.2)其中： 电动葫芦自重额定起重量，重力加速度，=10m/动载系数，取=1.2因此， 。33惯性力3.3.1电动葫芦水平惯性力(1）、沿大车运行方向当大车运行机构起、制动时，由小车和货物重量引起的惯性力以一个集中力作用于跨中。沿大车行走方向水平惯性力为： (3.3)其中 电动葫芦和额定起重量之和 重力加速度， 平均加速度， 大车运行速度， 大车制动时间， 所以， 。(2）、沿电动葫芦行走方向的小车水平惯性力 (3.4)式中 电动葫芦的驱动轮数， 电动葫芦总轮数，所以， 取 ，即。3.3.2主梁桁架水平惯性力沿大车运行方向，当大车运行机构起、制动时，主桁架引起的水平惯性力作用在主梁上。 (3.5)3.3.3刚性腿与柔性腿的惯性力忽略不计3.4风载荷3.4.1货物风载 (3.6)式中 计算风压， 货物迎风面积，因此， 。3.4.2工字钢风载 (3.7)式中 计算风压， 因此， 3.4.3主梁桁架风载根据已有类似龙门起重机，选迎风面积系数。(1)、沿大车行走方向的主梁桁架风载 (3.8)式中 充满系数，取 高度修正系数，取 计算风压， 迎风面积，为每一片斜桁架的迎风面积。其中 上弦杆长度， 下弦杆长度， 主梁桁架高度，所以， 。(2)、沿小车行走方向的主梁桁架风载 (3.9)其中 主梁桁架截面迎风面积，其值为其中 主梁桁架截面宽度， 主梁桁架高度，则 所以， (3)、刚性腿风载 (3.10)式中 刚性腿迎风面积，所以 (4)、柔性腿风载因为本设计柔性支腿与刚性支腿的大小一样，只是与地梁的连接方式不同而已，所以 4金属结构4.1主梁桁架内力计算及校核4.1.1龙门起重机横梁内力计算(1）、起重横梁参数竖直方向：抗弯模量 面积水平方向：抗弯模量截面高度, 宽度 (2）、横梁竖直方向最大弯矩 当吊重在任一臂端时,最大弯矩在支腿上端的横梁中。其中吊重距离。当吊重在梁中时,最大弯矩在支腿 上端和横梁中部。支腿上部梁中弯矩：横梁中间部分弯矩（按最不利支撑计算，简支）：其中跨距，横梁长度。(3)、横梁水平方向最大弯矩当起重机带载启动或制动时，由惯性力引起横梁的水平方向变形，由于横梁水平方向抗弯能力较差，易产生大内力和变形。由惯性力引起的最大水平弯矩：(4)、横梁上主弦杆最大应力（由两根L16016010角钢构成）横梁主弦杆角钢 L16016010截面积 支腿上部横梁弦杆在两种工况下的应力分别是：应力超标！横梁跨中上部主弦杆的应力是：满足要求(5)、横梁下主弦杆最大应力（由两根L16016010角钢和40b工字钢构成）工字钢面积,加角钢面积，下主弦的总面积。满足要求。(6)、横梁主弦杆在惯性力影响下的应力惯性力主要考虑梁中，受惯性力作用的主弦杆为下主弦杆的两侧主角钢，应力主要由角钢承受。可见在启动速度小于的情况下，主弦杆强度满足。由于风载荷影响小于惯性力，因此，不对风载荷进行计算。4.1.2工字钢40b的强度校核对跨中下弦杆工字钢进行校核，下翼缘补焊厚的敷板。选定截面尺寸后，应校核主梁截面的弯曲正应力和跨端截面的剪应力。(1)、载荷引起的跨中弯曲应力跨中截面的弯曲正应力包括梁的整体弯曲应力和小车轮压在工字钢下翼缘引起的局部弯曲应力两部分，将它们合成后进行强度校核。计算简图如下：图4均布载荷引起的主梁弯矩图 图5集中载荷引起的主梁弯矩图上图中，为集中活荷载之和 为龙门吊恒载之和沿龙门吊20米跨径上的均布线载荷 载荷组合后跨中最大弯距： (4.1)根据刚度条件，主梁所需的截面惯性矩为：式中， 梁的跨度 主梁许用挠度，取 电动葫芦在额定起重量时的总轮压（不计动力系数） (4.2)其中， 额定起重量， 电动葫芦自重，因此， 则 表示梁的下表面距截面形心轴的距离：图6梁下表面截面图故 (2）、主梁下翼缘局部弯曲应力普通工字钢在电动葫芦小车轮压的作用下，工字钢下翼缘的局部弯曲应力按下式计算：图7工字钢下翼缘受力简图敷板跟部1点由翼缘在平面内及平面内弯曲引起的应力分别为： (4.3)作用点2下表面由翼缘在xoz平面内及xoy平面内弯曲引起的应力分别为： (4.4)靠近自由端的点3由翼缘在xoy平面内弯曲引起的应力为： (4.5)式中、由轮压作用点位置比值决定的系数，其中 故 所以 上面各式中， 电动葫芦一个车轮的最大轮压， 距边缘处的翼缘厚度加上敷板厚度，因此， 。(3）、合成应力由水平载荷引起的弯曲应力较小，可忽略不计。工字钢下翼缘下表面1点的合成应力为作用点2的合成应力 下翼缘下表面3点的合成应力 式