10T桥式起重机的设计（箱型梁设计及受力计算）【优秀机械毕业设计】【word+5张CAD图纸全套】

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10t小车.DWG

10t小车架.DWG

10t总图.DWG

10t桥架.DWG

10t运行机构.DWG

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开题报告.doc

毕业设计规定格式要求

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答辩提纲.doc

计算说明书.doc

附件参考图纸

开题报告

10T桥式起重机设计（箱型梁设计及受力计算）

一、论文资料的准备  

   1.桥式起重机简介

桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。这种起重机广泛用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机是生产车间中应用广泛的一种起重设备,起升机构是桥式起重机的重要组成部分,起重小车用以支撑整机的机械、电器设备以及被起升的重物,承受和传递作用在起重机上的各种较为复杂的载荷。为了全面了解小车架结构在多重载荷组合作用下的应力大小及其分布状况,找出结构承载的薄弱部位,对其进行结构分析是非常必要的。在对小车架结构进行分析时,传统的力学解析方法复杂,且不精确,很难反映小车架结构实际的承载状况。相比之下,利用有限元分析方法建立小车架的有限元模型,并按实际的载荷分布进行加载、求解,能得到实际的承载状况,具有快捷、方便、求解结果相对准确的优点。

起重机作为物料搬运、装卸或用于安装的机械设备可以减轻或代替人们的体力劳动提高劳动生产率。它被广泛应用于国民经济的各个领域之中。在冶金行业、机械制造工业、电力工业、煤炭工业、交通运输业、建筑工业、建材工业等国民经济支柱行业中起重运输机械都扮演着重要的角色。随着时代的发展制造工厂和装卸作业场所开始转向室内使桥式起重机占据了主导地位。桥式起重机主要应用于大型加工企业如钢铁、冶金和建材等行业完成生产过程中的起重和吊装等工作。其中用于生产车间的桥式起重机是起重机的一个主要类型，由于起重机行驶在高空，作业范围能扫过整个厂房的建筑面积，具有非常重要的不可替代的作用。因而深受用户欢迎，得到了极大发展。

   2.国内桥式起重机的发展现状

经过几十年的发展，我国桥式起重机行业已经形成了一定的规模，市场竞争也越发激烈。桥式起重机行业在国内需求旺盛和出口快速增长的带动下，依然保持高速发展，产品几近供不应求。

尽管我国起重机行业发展迅速，但是国内起重机仍缺乏竞争力。从技术实力看，与欧美日等发达地区相比，中国的技术实力还有一定差距。目前，过内大型起重机尚不具备大量生产能力。从产品结构看，由于技术能力所限，中国起重机在产品结构上也不完善，难以同国外匹敌。同时我国起重行业目前存在几个突出问题，归纳如下：

 （1）整体技术含量偏低，突出表现在产品的品种规格少，性能、可靠性等指标低于发达国家同类产品的水平。

（2）知名品牌寥寥无几，能打入国际市场并享有一定声誉的知名品牌几乎没有。

（3）产品低价恶性竞争严重，企业合理利润难保，已严重制约企业生产技术的持续发展。

    3.国外桥式起重机发展方向

近年来，随着国际合作的增加，国际起重机行业发展迅速。到目前为止，国际主要知名起重机制造厂商有德国的DEMAG?起重机，芬兰的Kone起重机，美国CM集团等。上述企业在起重机行业内较为知名。

桥式起重机的更新和发展，在很大程度上取决于电气传动与控制的改进。将机械技术和电子技术相结合，将先进的计算机技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统，实现起重机的自动化和智能化。大型高效桥式起重机新一代电气控制装置已发展为全电子数字化控制系统。主要由全数字化控制驱动装置、可编程序控制器、故障诊断及数据管理系统、数字化操纵给定检测等设备组成。变压变频调速、射频数据通讯、故障自诊监控、吊具防摇的模糊控制、激光查找起吊物重心、近场感应防碰撞技术、现场总线、载波通讯及控制、无接触供电及三维条形码技术等将广泛得到应用。使起重机具有更高的柔性，以适合多批次少批量的柔性生产模式，提高单机综合自动化水平。重点开发以微处理机为核心的高性能电气传动装置，使起重机具有优良的调速和静动特性，可进行操作的自动控制、自动显示与记录，起重机运行的自动保护与自动检测，特殊场合的远距离遥控等，以适应自动化生产的需要

随着现代科学技术的发展，各种新技术、新材料、新结构、新工艺在桥式起重机上得到广泛的应用。所有这些因素都有里地促进了桥式起重机的发展。根据国内外现有桥式起重机产品和技术资料的分析，近年来桥式起重机的发展趋势主要体现在以下几个方面：

（1）重点产品大型化，高速化和专用化

（2）系列产品模块化、组合化和标准化

（3）通用产品小型化、轻型化和多样化

（4）产品性能自动化、智能化和数字化

（5）产品组合成套化、集成化和柔性化

二、本课题的目的（重点及拟解决的关键问题）

起重机械用来对物料作起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备，它可以完成靠人力无法完成的物料搬运工作，减轻人们的体力劳动，提高劳动生产率，在工厂、矿山、车站、港口、建筑工地、仓库、水电站等多个领域部门中得到了广泛的使用，随着生产规模的日益扩大，特别是现代化、专业化的要求，各种专门用途的起重机相继产生，在许多重要的部门中，它不仅是生产过程中的辅助机械，而且已成为生产流水作业线上不可缺少的重要机械设备，它的发展对国民经济建设起着积极的促进作用。起重机械是起升，搬运物料及产品的机械工具。

本课程设计的目的在于巩固和扩大我们在校所学的基础知识和专业知识，训练综合运用所学知识分析和解决问题的能力。是培养、锻炼学生独立工作能力和创新精神的最佳手段。毕业设计要求每个学生在工作过程中，要独立思考，刻苦钻研，有所创新、解决相关技术问题。通过毕业设计，使学生掌握架桥机的总体参数的确定，工作吊臂的结构设计计算等内容，将课程中所学到的知识应用到毕业设计中去。 为今后步入社会、走上工作岗位打下良好的基础。

三、主要内容、研究方法、研究思路

主要内容：了解桥式起重机的发展和应用现状，设计一台满足要求的10t桥式起重机，并用AutoCAD绘图软件绘制出招标文件要求的图纸。对起重机大车行走机构和箱梁设计及受力计算时，采用经济梁法设计出起重机主梁最优截面，计算并校核截面几何尺寸。从而实现功能合理，结构简单适用，工作可靠的目标。

研究方法和思路：

本设计采用规范的设计计算对桥式起重机小车总体布置，箱型梁大车行走机构进行了分析。

首先，通过查阅相关书籍和资料，学习桥式起重机的相关知识，认真阅读参考资料，继承或借鉴前人的设计经验和成果，了解桥式起重机的发展和应用现状，掌握桥式起重机金属结构的设计方法，学习并掌握AutoCAD软件的使用，掌握一般的绘图方法和计算分析步骤；其次，根据现今国内外生产桥式起重机箱型梁采用的各种结构类型，结合课本知识和参考文献信息，设计小车总体布置，箱梁设计及和受力计算，大车行走机构等符合使用要求方面的设计；然后，根据参考文献，分析桥式起重机箱型梁的受力情况，计算各种载荷，并对桥式起重机的箱型梁强度稳定性，起重机的总体布置，起重机的稳定性计算进行校核；最后通过数据列表或绘制等值线图等方式查看并分析计算结果，检验结构的静刚度、强度和稳定性。此外，还对结构进行了CAD绘图，便于生产制造。

四、总体安排和进度（包括阶段性工作内容及完成日期）

2013.3.29-2013.4.11    熟悉整理资料

2013.4.12-2013.4.25    方案选择及总体设计

2013.4.26-2013.5.9     绘制总图

   2013.5.10-2013.5.23    小车结构总体布置设计

   2013.5.24-2013.6.13    箱型梁受力分析计算

2013.6.14-2013.6.22    绘制零件图纸

2013.6.23-2013.6.27    准备论文及答辩

五、主要参考文献

[1]   胡宗武，汪西应. 起重机设计与实例.北京,机械工业出版社,2008.  

[2]   赵健. 起重机结构设计的有限元分析,起重运输机械[J].北京，2007.

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[5]   黄大巍，李风，毛文杰.现代起重运输机械.北京,化学工业出版社,2006

[6]   张质文、王金诺. 起重机设计手册. 中国铁道出版社，1998.

[7]   张质文、刘全德. 起重运输机械. 西南交通大学，1982

[8]   王金诺、于兰峰. 起重运输机金属结构. 中国铁道出版社，2002

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[10]  黄雍.我国铁路起重机的发展历程和方向.中国铁路.10/2002

[11]  陈道南、过玉清、周培德、盛汉中．起重运输机械．冶金工业出版社，2005

[12]  吴宗泽、罗圣国．机械设计课程设计手册．高等教育出版社，2006.5

[13]  陈道南、盛汉中． 起重机课程设计． 冶金工业出版社，2002.6

[14]  濮良贵、纪名刚．机械设计．高等教育出版社，2000.12

[15]  陈国璋、孙桂林、金永懿、孙学伟、徐秉业．起重机计算实例．中国铁道出版社，1987

[16]  GB/T14405. 太原重型机器有限公司-通用桥式起重机. 北京: 机械工业出版社，1980.

[17]  吴宗泽主编. 机械设计师手册机械工业出版社，2002

[18]  北京钢铁学院编.起重机课程设计.冶金工业出版社，1982

摘要

双梁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，在桥架上运行起重小车，可起吊和水平搬运各类物件，它适用于机械加工和装配车间、仓库和料场等场合。

本设计采用许用应力法以及计算机辅助设计方法对桥式起重机桥架金属结构进行设计。设计了符合经济梁要求的桥架结构，并校核了起重机桥架在危险截面处的强度和刚度等力学性能参数。设计过程中，桥架采用正轨箱形主梁、箱形端梁的双梁结构。桥架刚性好，制作方便。考虑到起重机整机和各个机构零部件的合理布置，通过计算多组数据来选择最优结果。达到了起重机各机构布置紧凑性和合理性的目的，从而优化了起重机整机的性能。

本设计通过反复斟酌各种设计方案, 认真讨论, 不断反复校核, 力求设计合理;通过采取计算机辅助设计方法以及参考前人的先进经验, 力求有所创新;通过计算机辅助设计方法, 绘图和设计计算都充分发挥计算机的强大辅助功能, 力求设计高效。所设计的起重机整体安全、可靠。

关键词：桥式起重机 主梁 端梁 计算机辅助设计

Abstract

Pairs of 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.

The project designs metal framework of bridge crane in use of allowable stress method and CAD. The structure of the bridge was designed to achieve the requirement of economical efficiency, and also intensity and stiffness was checked to make sure its safety. The double beam bridge structure includes the Crane Girder and the end carriage. This kind of structure has better stiffness and manufacturability. Considering the disposal of crane and different parts, the author calculated through multiple data to select the optimal results. Finally, the goal of better crane performance and rationality and compactedness of all parts of crane was achieved.

The author considered various design projects, discussed earnestly, calculated time after time,  try hard for a reasonable design;via CAD and make reference advanced experiences, try hard for a innovatory design;via CAD, ploting and calculation can make good use of powerfull computer, try hard for a high efficiency design. I knew the various of design methods, newest machine design methods both here and abroad also found various of good data.In one words, the safety and reliability of this Crane can be confirmed.

Key words：bridge crane，main beam，end beam，CAD

目录

第1章  前言1

第2章 总体设计5

2.1总体参数5

2.2小车总体布置5

第3章 大车运行机构算8

3.1大车运行机构概述及设计要求8

3.2 选择车轮与轨道，并验算其强度9

3.3选择电动机12

3.4选减速器13

3.5选择制动器16

3.6选择联轴器17

3.7浮动轴的验算18

第4章 桥架计算20

4.1桥架概述及设计要求20

4.2主要尺寸的确定21

4.3主梁的计算24

4.4端梁的计算29

4.5主要焊缝的计算36

第5章 主梁和端梁的连接38

第6章 毕业设计小节40

参考文献42

毕业实习报告43

附录或后记46

附：英文翻译原文47

第1章 前言

桥式起重机是一种重要的物料搬运机械。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围﹐就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。桥式起重机可分为普通桥式起重机﹑简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机3种。

物料搬运成了人类生产活动的重要组成部分，距今已有五千多年的发展历史。随着生产规模的扩大，自动化程度的提高，作为物料搬运重要设备的起重机在现代化生产过程中应用越来越广，作用愈来愈大，对起重机的要求也越来越高。起重机正经历着一场巨大的变革。大型化和专业化、模块化和组合化、轻型化和多元化、自动化和智能化、成套化和系统化以及新型化和实用化是这场变革得主题。

经过几十年的发展，我国桥式起重机行业已经形成了一定的规模，市场竞争也越发激烈。桥式起重机行业在国内需求旺盛和出口快速增长的带动下，依然保持高速发展，产品几近供不应求。尽管我国起重机行业发展迅速，但是国内起重机仍缺乏竞争力。从技术实力看，与欧美日等发达地区相比，中国的技术实力还有一定差距。目前，过内大型起重机尚不具备大量生产能力。从产品结构看，由于技术能力所限，中国起重机在产品结构上也不完善，难以同国外匹敌。

桥式起重机可分为以下几类：

1.通用桥式起重机

1）抓斗桥式起重机

抓斗桥式起重机的装置为抓斗，以钢丝绳分别联系抓斗起升、起升机构、开闭机构。主要用于散货、废旧钢铁、木材等的装卸、吊运作业。这种起重机除了起升闭合机构以外，其结构部件等与通用吊钩桥式起重机相同。

2）电磁桥式起重机

电磁桥式起重机的基本构造与吊钩桥式起重机相同，不同的是吊钩上挂1个直流起重电磁铁(又称为电磁吸盘)，用来吊运具有导磁性的黑色金属及其制品。通常是经过设在桥架走台上电动发电机组或装在司机室内的可控硅直流箱将交流电源变为直流电源，然后再通过设在小车架上的专用电缆卷筒，将直流电源用挠性电缆送到起重电磁铁上。

3）通用吊钩桥式起重机

通用吊钩桥式起重机由金属结构、大车运行机构、小车运行机构、起升机构、电气控制系统及司机室组成。取物装置为吊钩。额定起重量为10t以下的多为1个起升机构；16t以上的则多为主、副两个起升机构。这类起重机能在多种作业环境中装卸和搬运物料及设备。

4）两用桥式起重机

两用桥式起重机有3种类型：抓斗吊钩桥式起重机、电磁吊钩桥式起重机和抓斗电磁桥式起重机。其特点是在一台小车上设有两套各处独立的起升机构，一套为抓斗用，一套为吊钩用(或一套为电磁吸盘用一套为吊钩用，或一套为抓斗用一套为电磁吸盘用)。

5）三用桥式起重机

三用桥式起重机是一种多用的起重机。其基本构造与电磁桥式起重机相同。根据需要可以用吊钩吊运重物，也可以在吊钩上挂一个马达抓斗装卸物料，还可以把抓斗卸下来再挂上电磁盘吊运黑色金属，故称为三用桥式(可换)起重机。这种起重机适用于经常变换取物装置的物料场所。

6）双小车桥式起重机

这种起重机与吊钩桥式起重机基本相同，只是桥架上装有两台起重量相同的小车。这种机型用于吊运与装卸长形物件。

2.电动葫芦型桥式起重机

其特点是桥式起重机的起重小车用自行式电动葫芦代替，或者用固定式电动葫芦作起重小车的起升机构，小车运行、大车运行等机构的传动装置也尽量与电动葫芦部件通用化。因此，与上述通用桥式起重机相比，电动葫芦型桥式起重机虽然一般起重量较小、工作速度较慢、工作级别较低，但其自重轻、能耗较小、易采用标准产品电动葫芦配套，对厂房建筑压力负载较小，建筑和使用经济性都较好。因此在中小起重量范围的一般使用场合使用越来越广泛，甚至有替代某些通用桥式起重机的趋势。

1）电动梁式起重机

其特点是用自行式电动葫芦替代通用桥式起重机的起重小车，用电动葫芦的运行小车在单根主梁的工字钢下翼缘上运行。跨度小时直接用工字钢作主梁，跨度大时可在主梁工字钢的上面再作水平加强，形成组合断面主梁。其主梁可以是单根主梁(电动单梁式起重机)，也可以是两根主梁(电动双梁式起重机)，其桥架可以是像通用桥式起重机那样通过运行装置直接支撑在高架轨道上，也可以通过运行装置悬挂在房顶下面的架空轨道上(悬挂式)。

2）电动葫芦桥式起重机

其特点是固定式电动葫芦装在小车上作起升机构，小车运采用行机构也多采用电动葫芦零部件作成简单的构造形式，小车也极为简便轻巧，其整体高度小，小车及桥架自重轻、重心低、有很广泛的使用适应性。

箱形双梁桥式起重机是由一个有两根箱形主梁和两根横向端梁构成的双梁桥架,在桥架上运行起重小车,可起吊和水平搬运各类物体, 它适用于机械加工和装配车间料场等场合。桥架的结构主要有箱形结构，空腹桁架式结构，偏轨空腹箱形结构及箱形单主梁结构等，5-80 吨中小起重量系列起重机一般采用箱形结构，且为保证起重机稳定，选择箱形双梁结构作为桥架结构。为了操纵和维护的需要，在传动侧走台的下面装有司机室。司机室有敞开式和封闭式两种，一般工作环境的室内采用敞开式的司机室，在露天或高温等恶劣环境中使用封闭式的司机室。箱形双梁桥架具有加工零件少，工艺性好，通用性好等优点。桥架结构应根据其工作类型和使用环境温度等条件，按照有关规定来选 用钢材。

桥式起重机一般由装有大车运行机构的桥架、装有起升机构和小车运行机构的起重小车、电气设备、司机室等几个大部分组成。外形像一个两端支撑在平行的两条架空轨道上平移运行的单跨平板桥。起升机构用来垂直升降物品，起重小车用来带着载荷作横向运动；桥架和大车运行机构用来将起重小车和物品作纵向移动，以达到在跨度内和规定高度内组成三维空间里作搬运和装卸货物用。

桥式起重机是使用最广泛、拥有量最大的一种轨道运行式起重机，其额定起重量从几吨到几百吨。最基本形式是通用吊钩桥式起重机，其他形式的桥式起重机基本上都是在通用吊钩桥式的基础上派生发展出来的。

通过本次设计学会对桥架金属结构的设计,加深对桥式起重机各部分功能和设计特点的掌握,学会使用许用应力法设计.设计中认真参考各种资料如<<起重机设计手册>>,运用各种途径如上网,采取计算机辅助设计AutoCAD2012努力对桥式起重机桥架金属结构进行合理设计；进一步提高机械设计能力和巩固所学过的起重机械及机械零件等课程的理论知识。在设计中不仅学会整部机器的设计方法，并且要熟悉零件的工艺性、机器的装配和安全技术等方面的知识，从而提高分析问题和解决问题的能力。

此外，本次起重机设计还具有所采用的零部件工艺性好，装拆检修容易，操作方便和使用安全，机器重量轻，成本低等特色，在学习和继承现有技术资料和典型结构的基础上进行了改造和大胆创新。

第2章总体设计

2.1总体参数

   通用桥式起重机一般由桥架、起升机构、大车运行机构、小车运行机构、电气设备、司机室等几大部分组成。本设计为某厂机械加工车间使用的电动双梁吊钩桥式起重机。

设计参数：起重量10t，起升高度15m，桥架跨度22.5m;起升速度；小车运行速度；大车运行速度；工作类型均为中级；机构运转持续率；小车轨距；小车轮距；起重机估计总重；估计小车重量。

2.2小车总体布置

   总体设计是起重机设计中极为关键部分，它是对起重机本身构思、设计的总体思路。总体设计关系到起重机出厂后的性能、经济性、环保性、操作的舒适性等等，所以总体设计直接决定了起重机设计的成败。

  同时对设计对象进行构想设计思路的过程，也至关重要。在拿到设计题目后，进行了具体的分析研究，参考同类型起重机的有关资料之后制定了总体设计原则。设计原则应当保证在满足使用要求的前提下，所设计的机型应结构合理并符合相关的性能、经济、环保等要求。

小车主要有起升机构、运行机构和小车架组成。

整台起重机与厂房建筑物的配合以及小车与桥架的配合要适当。小车与桥架的互相配合，主要在于小车轨距和桥架上的小车轨距应相同；其次，小车上的缓冲器与桥架上的挡铁位置要配合好，小车上的撞尺和桥架上的行程限位开关要配合恰当。小车的平面布置愈紧凑，小车到桥架的两端愈远，起重机工作范围也就愈大。小车的高度小，相应地可使起重机的高度减小，从而可降低厂房建筑物的高度。

小车上机构的布置及同一机构中各零部件间的配合要求适当。起升机构和小车运行机构在小车架平面上的布置要合理紧凑，但二者之间的距离不应太小，否则维修不便，或造成小车架难以设计。

小车车轮的轮压分布要求均匀。如能满足这个要求，则可以获得最小的车轮、轴承及轴承箱尺寸，并且使起重机桥架主梁受到均匀的轮压载荷。一般最大轮压不应超过平均轮压的20%。

小车架上的机构与小车架结构的配合要适当。为使小车上的起升、运行机构与小车架配合的好，要求二者之间的配合尺寸相符；联接零件要选择适当和安装方便。在设计原则上，要以机构为主，应尽量用小车架去配合机构；同时机构的布置也要尽量使钢结构的设计制造方便。因为小车架是用来安置与支撑起升机构和小车运行机构的，所以小车架要按照起升和运行机构的要求设计，但在不影响机构工作的条件下，机构的布置也应配合小车架的设计，使其构造简单、合理和便于制造。

在设计桥式起重机小车时，必须满足以下方面要求：

1）整台起重机与厂房建筑物的配合，以及小车与桥架的配合要适当；

2）小车上机构的布置及同一机构中各零件间的配合要求适当；

3）小车车轮的轮压分不要均匀；

4）小车架上的机构与小车架配合要适当；

5）尽量选择标准零部件，以提高设计与制造的工作效率，降低生产成本；

6）小车各部分的设计应考虑制造、安装和维护检修方便，尽可能保证各部件拆下修理时而不需移动邻近的部件。

对于具有四个车轮其中半数为主动轮的校车运行机构，其传动方案可分为两大类：即带有开式齿轮传动和全部为闭式齿轮传动。由于开式齿轮、轮齿的磨损严重，因此，一般用途的桥式起重机小车运行机构，大多采用闭式齿轮传动。  

参考文献

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