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10T桥式起重机设计（箱型梁设计及受力计算）【5张CAD图纸+毕业论文】

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关键词：: 10T 桥式起重机设计箱型梁受力计算 cad图纸毕业论文

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10T桥式起重机设计（箱型梁设计及受力计算）

43页 13000字数+说明书+实习报告+开题报告+5张CAD图纸【详情如下】

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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7

3.1大车运行机构概述及设计要求7

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19

4.1桥架概述及设计要求19

4.2主要尺寸的确定21

4.3主梁的计算23

4.4端梁的计算28

4.5主要焊缝的计算35

第5章主梁和端梁的连接36

第6章毕业设计小节37

参考文献40

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

参考文献

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[6]GB/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],北京:高等教育出版社,2003

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[16]北京希望电脑公司等　中文版Office2000三合一，北京：北京希望电子出版社，2002

内容简介：: 河北建筑工程学院毕业设计（论文）开题报告课题名称10T桥式起重机设计（箱型梁设计及受力计算）系别：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化班级：学生姓名：学号：指导教师：课题来源导师课题课题类别工程设计一、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. 3 吴庆鸣何小新工程机械设计武汉武汉大学出版社,2006. 4 杨国平现代工程机械技术北京机械工业出版社,2006. 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 9 田景亮. 桥式起重机构造与检修. 化学工业出版社，2008 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指导教师意见：指导教师签名：日期：教研室意见：教研室主任签名：日期：系意见：系领导签名：日期：系盖章课题来源：导师课题、社会实践、自选、其他课题类别：工程设计、施工技术、新品开发、软件开发、科学实验、毕业论文。河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：设计题目：10t桥式起重机设计设计人：设计项目计算与说明结果第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,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。43河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：设计题目：10t桥式起重机设计设计人：设计项目计算与说明结果确定机构传动方案运行阻力计算验算电机发热验算运行速度和实际所需功率验算起动时间起动工况下校核减速器功率验算起动不打滑条件大车轮距主梁高度端梁高度桥架端部梯形高度主梁腹板高度确定主梁截面尺寸加筋板的布置尺寸计算载荷确定主梁垂直最大弯矩主梁水平最大弯矩主梁的强度验算主梁的垂直刚度验算主梁的水平刚度验算计算载荷的确定端梁垂直最大弯矩端梁水平最大弯矩端梁截面尺寸的确定端梁的强度验算端梁端部上翼缘焊缝端梁端部下翼缘焊缝主梁与端梁的连接焊缝主梁上盖板焊缝第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。起升系统的传动原理。起升机构的动力来源，是由电动机发生，经齿轮联轴器，补偿轴，制动轴联轴器，将动力传递给减速器的高速轴端，最终减速器把电动机的高转数降低到所需的转数之后，由减速器低速轴输出经卷筒上的内齿圈，把动力传递给卷筒组，再经过钢丝绳和滑轮组使吊钩进行升降，从而完成升降重物的目的。起升机构采用闭式传动方案，电动机轴与二级圆柱齿轮减速器的高速轴之间采用两个半齿联轴器和一中间浮动轴联系起来，减速器的低速轴与卷筒之间采用圆柱齿轮传动。布置起升机构的各零部件时，应使机构总重心接近小车架的纵向中心线，以便能最后得道比较均匀的小车轮压。起重小车运行系统的传动原理：动力由电动机发出，经制动轮联轴器，补偿轴和半齿联轴器，将动力传递给立式三级减速器的高速轴端，并经立式三级减速器把电动机的高转数降低到所需要的转数之后，再由低速轴端输出，又通过半齿联轴器补偿轴，半齿联轴器与小车主动车轮轴联接，从而带动了小车主动轮的旋转，完成小车的横向运送重物的目的。运行机构采用全部为闭式齿轮传动，小车的四个车轮固定在小车架的四周，车轮采用带有角形轴承箱的成组部件，电动机装在小车架的台面上，由于电动机轴和车轮轴不在同一个平面上，所以运行机构采用立式三级圆柱齿轮减速器，在减速器的输入轴与电动机轴之间采用全齿联轴器直接连接；减速器的两个输出轴端与车轮轴之间均采用带浮动轴的半齿联轴器的连接方式。第3章大车运行机构计算3.1大车运行机构概述及设计要求大车运行机构的设计通常是和桥架的设计一起考虑，两者的设计工作要交叉进行。一般的设计包括：1）确定桥架结构的形式和大车运行机构的传动方式；2）布置桥架的尺寸；3）安排大车运行机构的具体位置和尺寸；4）综合考虑二者的关系和完成各部分的设计。大车运行机构的传动方案，基本分两类，即：分别传动和集中传动。在桥式起重机常用的跨度（10.532m）范围内，均可用分别传动的方案。若采用集中传动时，对于大跨度（16.5m），宜采用高速集中传动方案，而对于小跨度（13.5m），可采用低速集中传动方案。分别驱动省去了中间部分的传动轴，使得质量减轻，尺寸减小。分别驱动的结构不因主梁的变形而在大车传动性机能方面受到影响，从而保证了运行机构多方面的可靠性。所以，大车运行机构采用分别驱动。大车运行系统的传动原理。动力由电动机发出，经制动轮联轴器，补偿轴和半齿联轴器将动力传递给减速器的高速轴端，并经减速器把电动机的高转数降低到所需要的转数之后，由低速轴传出，又经全齿联轴器把动力传递给大车的主动车轮组，从而带动了大车主动车轮的旋转，完成桥架纵行吊运重物的目的。大车两端的驱动机构是一样的。对大车运行机构的设计基本要求是：1）机构要紧凑，重量要轻；2）和桥架的配合要合适，这样，桥架容易设计，机构好布置，并且使走台不致过大；3）尽量减轻主梁的扭转载荷，不影响桥架的刚度；4）维护检修方便，机构布置合理，使司机上下走台方便，便于装拆零件及操作。1562跨度22.5m为中等跨度，为减轻重量，决定采用电动机与减速器间、减速器与车轮间均有浮动轴的布置传动方案如图3-1所示。图3-1 分别传动大车运行机构布置图3475 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-半齿联轴器；6-减速器；7-车轮3.2选择车轮与轨道，并验算其强度按图3-2所示的重量分布，计算大车车轮的最大轮压和最小轮压图3-2 轮压计算图满载时，最大轮压：空载时，最大轮压：空载时，最小轮压：载荷率：（3-4）由2中表19-6选择车轮：当运行速度时，；工作类型为中级时，车轮直径；轨道为Qu70的许用轮压为18.9t，故可用：疲劳计算时的等效载荷：式中：等效系数，查1第五章第三节可得车轮的计算轮压：（3-6）式中：车轮的等效轮压载荷变化系数，查1表5-3可得，当时，；冲击系数，查1表5-2可知，第一种载荷，当运行速度时，根据点接触情况计算疲劳接触应力：式中：r轨顶弧形半径，由7查表2-32得对于车轮材料ZG55，由1表5-4得，接触许用应力，因此，故疲劳计算通过计算最大轮压： (3-9)式中：冲击系数，由表1第类载荷，当时，按点接触情况进行强度校核的接触应力：车轮材料采用ZG55，查1表5-4得：，故强度足够摩擦总阻力矩： (3-11)由2表19-4得车轮的轴承型号为7520，轴承内径和外径的平均值为：；由1中表表7-3查得：滚动摩擦系数k=0.0006m；轴承摩擦系数；附加阻力系数=1.5。代入上式得：运行摩擦阻力： (3-13)当空载时： (3-15)3.3选择电动机电动机静功率： (3-16)式中：满载运行时的静阻力m=2（驱动电机台数）初选电动机功率： (3-17)式中：电动机功率增大系数，由1表中7-6查得查2表33-6选用电动机JZR2-12-6；电动机重量等效功率： (3-18)式中：工作类型系数，由1表6-4查得当时，；由1按起重机工作场所得查得。由此可知，故初选电动机发热条件通过3.4选减速器车轮转数： (3-19)机构传动比： (3-20)查8中附表10及附表13，选用两台ZQ-350-V-1Z减速器；（当输入转数为1000rpm时）。可见中级实际运行速度： (3-21)误差： (3-22)实际所需电动机功率： (3-23)由于，故所选电动机与减速器均合适起动时间： (3-24)式中： m=2（驱动电动机台数）满载时运行静阻力矩： (3-26)空载运行时的静阻力矩： (3-27)初步估算高速轴上联轴器的飞轮矩： (3-28)机构总飞轮矩： (3-29)满载起动时间： (3-30)空载起动时间： (3-31)由2知，起动时间在允许范围（8-10sec）之内，故合适。起动工况下减速器传递的功率： (3-32)式中：计算载荷运行机构中，同一级传动减速器的个数，=2 因此所选减速器的,所以所选减速器功率合适。由于起重机系室内使用，故坡度阻力及风阻力矩不考虑在内。以下按三种工况进行验算：1. 二台电动机空载时同时驱动： (3-34)式中：主动轮轮压从动轮轮压f=0.2粘着系数（室内工作）防止打滑的安全系数，，故两台电动机空载起动不会打滑2. 事故状态：当只有一个驱动装置工作，而无载小车位于工作着的驱动装置这一边时，则 (3-35)式中：主动轮轮压从动轮轮压一台电动机工作时的空载起动时间；，故不打滑根据上述不打滑验算结果可知，三种工况均不会打滑。而其中防止打滑安全系数最大的是第（2）种工况（）；最小的是第（3）种工况（）。因此，由计算结果分析，应按第（3）种工况验算。3.5选择制动器由1取制动时间，按空载计算制动力矩，令Q=0得： (3-36)式中： m=2制动器台数，两套驱动装置工作现选用两台YWZ-200/25制动器，查7表23-32其额定制动力矩，为避免打滑，使用时需将其制动力矩调到2.8kgm以下。考虑到所取的制动时间,在验算起动不打滑条件时是足够安全的。3.6选择联轴器根据机构传动方案，全套机构的高速轴和低速轴都采用浮动轴。1.机构高速轴上的计算扭矩：（3-37）式中：联轴器的等效力矩：等效系数，查8表2-7得取=2由2表33-6查得：电动机-6,轴端为圆柱形，；l=80mm；由2表21-15ZQ-350减速器高速轴端为圆锥形d=40mm，l=60mm，故在8中附表17中靠电动机端选两个带制动轮的半齿联轴器S196（靠电动机一侧为圆柱形孔，浮动轴端d=40mm）；;；重量G=15kg。在靠减速器端，选用两个半齿轮联轴器S193（靠减速器端为圆锥形，浮动轴端直径d=40mm）；其；重量G=8.36kg高速轴上转动零件的飞轮矩之和为：（3-38）与原估计基本相符，故有关计算则不需要重复1.低速轴的计算扭矩查8中附表12得ZQ-350减速器低速轴端为圆柱形，d=55mm，l=85mm查2表19-4中表得的主动车轮的伸出轴为圆柱形，d=75mm，l=105mm从7表21-11中选用4个联轴节：其中两个为：(靠减速器端）另两个为：(靠车轮端）所有的；重量G=25.5kg3.7浮动轴的验算1.疲劳强度的验算：低速浮动轴的等效扭矩：（3-40）式中：等效系数，查8表2-7得由上节已取浮动轴端直径d=60mm，故其扭转应力为：（3-41）由于浮动轴载荷变化为对称循环（因为浮动轴在运行过程中正反转之扭矩相同），所以许用扭转应力为：（3-42）式中：材料用45号钢，取；。所以，考虑零件几何形状，表面状况的应力集中系数。查8中第二章第五节及2第四章表可得：；安全系数，由8中表2-21查得。，故疲劳强度验算通过。 1.静强度验算：计算静强度扭矩：（3-43）式中：动力系数，查8中2-5表可得=2.5扭转应力：（3-44）许用扭转剪应力：（3-45），故静强度验算通过第4章桥架计算4.1桥架概述及设计要求箱形梁式桥架结构乃是国内外桥式起重机中应用最普遍的一种桥架结构型式，因为箱形梁式桥架结构（特别是小车轨道正中铺设的正轨型）具有设计简单、制造工艺性好等优点，而这些有利条件对于尺寸规格多、生产批量大的桥式起重机标准化系列产品来说，就显得更加重要。所以正轨箱形梁式桥架结构至今仍然是我国成批生产的、最常用的、典型的一种桥架。主梁结构目前有两类形式。第一类：主梁是桁架结构。大车传动机构采用开始齿轮传动结构，大车车轮采用滑动轴承支撑在两端梁的下面，制动装置采取短行程和长行程交流电磁铁瓦块式制动器，传动轴相互之间采用弹性联轴器或刚性联轴器进行连接，主要的传动零件都不进行热处理，如车轮，齿轮和传动轴，各机构都是单件形式进行装配的，如车轮采用滑动轴承，减速装置采用开始齿轮等，组合精度比较低。此类起重机为过去的产品，现已不生产。第二类：主梁是箱形结构。变速装置采用减速器，所有车轮部分的支撑，都采用滚动轴承，制动装置增添了液压推杆瓦块式制动器和液压电磁瓦块式制动器，主要传动零件，如车轮，齿轮，齿轮轴等，均采用较好的钢材并进行热处理；尽可能采用组合机构进行装配，如角型轴承箱和减速器等，因此提高了装配精度，传动轴之间的联接采用半齿联轴器和全齿联轴器的结构形式。箱形梁式桥架结构主要是由两根主梁和两根端梁组成的。主梁是由上下盖板和两块垂直腹板组成封闭的箱形截面的实体板梁结构。如果为了减轻重量做成等强度梁，则腹板的下边和下盖板应做成抛物线形，但通常为制造方便，腹板中部为矩形而两端做成梯形，同时使下盖板两端向上倾斜。小车运行的轨道铺设在主梁上盖板的正中间，因此两根主梁的间距便取决于小车的轨距。安装大车运行机构和小车输电滑触线用的走台通常是悬臂固定在主梁的外侧。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。一般工作环境在室内使用敞开式司机室，露天或者高温等恶劣工作环境中使用封闭式司机室。设计桥架时，必须满足以下基本要求：1）桥架的强度和刚度要足够；要保证桥架的整体刚性，就不仅要求主、端梁的刚度必须大些外，而且要求主、端梁之间的连接十分牢固；2）桥架和大车运行机构要配合好，以保证运行机构正常运转。这就要求支承传动机构的走台要和运行机构配合好，并且使走台撑处由足够的刚度；3）桥架和起重小车要配合好；4）桥架自重要尽可能减轻，因为桥架是起重机最沉重的一部分，桥架重量的减轻具有很大的经济意义；5）尽量减少桥架各部分组装件的规格数量，以求最大限度的通用性；6）在满足使用可靠，制造容易以及维修操作方便的前提下，设计时还应尽量做到造型美观。4.2 主要尺寸的确定取（理论值）取取根据主梁计算高度，最后选定腹板高度。主梁中间截面各构件板厚度根据表8中7-1推荐确定如下：腹板厚；上下盖板厚主梁两腹板内壁间距根据下面的关系式来决定：因此取盖板宽度：（4-1）取主梁的实际高度：（4-2）同理，主梁支承截面的腹板高度取，这时支承截面的实际高度。主梁中间截面和支承截面的尺寸简图分别示于图4-1和图4-2。图4-1 主梁中间截面尺寸简图图4-2 主梁支承截面尺寸简图为了保证主梁截面中受压构件的局部稳定性，需要设置一些加筋构件如图4-3所示。图4-3 主梁截面图主梁端部大加筋板的间距：主梁端部（梯形部分）小加筋板的间距：（4-3）主梁中部（矩形部分）大加筋板的间距：主梁中部小加筋板的间距：若小车钢轨采用轻轨，其对水平重心轴线的最小抗弯截面模数，则根据连续梁由钢轨的弯曲强度条件求得加筋板间距（此时连续梁的支点即加筋板所在位置；使一个车轮轮压作用在两加筋板间距的中央）：（4-4）式中：P小车的轮压，取平均值，并设小车自重为；动力系数，由图曲线查得；钢轨的许用应力，因此，根据布置方便，取由于腹板的高度比，所以要设置水平加筋杆，以保证腹板局部稳定性。采用角钢作水平加筋杆。4.3主梁的计算查8中7-11图曲线得半个桥架（不包括端梁）的自重，则主梁由于桥架自重引起的均布载荷：（4-5）对于箱形主梁的受载而言，主梁，轨道，走台和栏杆等组成的半个桥架的结构自重，均属于均布载荷。大车运行机构采用分别驱动，主梁所受的全部均布载荷就是桥架自重引起的均布载荷。（4-6）主梁的总均布载荷：（4-7）主梁的总计算均布载荷：（4-8）式中：冲击系数，查8中表2-6可得。作用在一根主梁上的小车两个车轮的轮压值可根据8中表7-4中所列数据选用：考虑动力系数的小车车轮的计算轮压值为：（4-9）（4-10）式中：动力系数司机操控室的重量为固定的集中载荷，重心作用位置到主梁一端的距离大约取。属于固定载荷的还有大车运行机构的电动机和减速器等较沉的部件重量。主梁垂直方向载荷计算简图如下图4-4所示：图4-4 主梁垂直方向载荷计算简图由公式计算主梁垂直最大弯矩：（4-11）设敞开式司机操控室的重量为，其重心距支点的距离为。将各已知数值带入上式计算可得：主梁水平方向载荷计算简图如图4-5所示：图4-5 主梁水平方向载荷计算简图主梁水平方向弯矩图如图4-6所示：图4-6 主梁水平方向弯矩图由公式计算主梁水平最大弯矩：（4-12）式中：作用在主梁上的集中惯性载荷为：（4-13）作用在主梁上的均布惯性载荷为：（4-14）计算系数时，取近似比值；并且已知，。因此可得：（4-15）主梁中间截面的最大弯曲应力计算：（4-17）式中：主梁中间截面对水平重心轴线的抗弯截面模数，其近似值：主梁中间截面对垂直重心轴线的抗弯截面模数，其近似值：因此可得：查8中表得Q235钢的许用应力为。故主梁支承截面的最大剪力计算：（4-18）式中：主梁支承截面所受的最大剪力主梁支承截面对水平重心轴线的惯性矩，其近似值：（4-20）主梁支撑截面半面积对水平重心轴线的静矩：因此可得：查8中表2-24可知Q235钢的许用剪应力为,故，由上面的计算可知强度足够。主梁在满载小车轮压作用下，在跨中产生的最大垂直挠度计算：（4-22）式中：因此可得：允许的挠度值为：因此主梁在大车运行机构起、制动惯性载荷作用下，产生的水平最大挠度计算：（4-23）式中：由此可得：水平挠度的许用值：因此由上面计算可知，主梁的垂直和水平刚度均满足要求。4.4端梁的计算端梁的间距，即桥架的跨度。沿端梁下面最外侧两车轮轴线间的距离，叫做桥架的轴距。它起保证桥架水平刚度和稳定性的作用。端梁的上翼缘板做成平直的，在两端，为了安装可以推出的车轮部件，与起重小车架相似，将其下翼缘板做成两块弯成直角的钢板。在两端折弯的下翼缘板的直角板边上焊接有垫板，用这些垫板使车轮部件两侧的角形轴承定位。端梁腹板的间距，按车轮两侧的轴承箱的位置来决定，使两腹板的中心正好通过车轮轴承箱的中心面。端梁的中部截面的高度，主要取决于主梁和端梁的连接情况。端梁头部上翼缘板的下面高于车轮的轮缘，端梁中部的下翼缘板也要离开大车轨道面一定的距离，因为在端梁内要安装螺旋千斤顶，作装拆车轮之用，而千斤顶的螺母要伸出下翼缘板，但不能与轨道磨碰。在端梁的两端上翼缘板上要安装缓冲器。为了保证桥架和端梁的强度和刚度足够，在运行时不致因歪斜过大而发生啃轨现象，除了主梁和端梁本身结构之外，主梁和端梁的连接方式保证牢固可靠。因为端梁是在沿厂房侧壁铺设的轨道上运行，所以它要受到工作方式的很大制约。因此，从使用上考虑，轮距要尽可能小；与此相反，从起重机性能方面考虑，则希望轮距大一些。在小起重量的情况下，端梁主要构件采用槽钢，当起重量超过一定值时，就采用钢板焊接成的槽型截面或箱形截面。箱形梁式桥架结构的端梁一般也采用箱形的的实腹板梁式结构。端梁的中部截面也是由上、下盖板和两块垂直腹板所组成。由于运输和安装的需要，通常把端梁制成两个（或三个）分段。在制造厂施工时，都是先把一根主梁和端梁的一个分段焊接在一起形成半个桥架，然后在使用地点安装时再将两个半桥架在端梁接头处用螺栓连接在一起，成为一台完整的桥架。端梁的安装接头国内一般都采用普通螺栓连接，而在国外也有采用高强度螺栓连接。在国产的550t系列桥式起重机桥架结构中，端梁原来的安装接头，腹板和上下盖板均利用连接板及受剪切的普通螺栓连接，这种连接方式给制造和安装带来许多不便。因此近年来已做了设计改进。改进后的端梁安装接头采用受剪切螺栓和受拉伸螺栓混合连接的方式。这种接头的上盖板和腹板焊有角钢做的连接法兰，下盖板的接头仍用连接板和受剪切螺栓连接。设两根主梁对端梁的作用力相等，则端梁的最大支反力如图4-7计算：图4-7 端梁支反力计算简图（4-24）式中：大车轮距，；小车轨迹，；传动侧车轮轴线至主梁中心线的距离，取由此可得：端梁在主梁支反力作用下产生的垂直最大弯矩计算：（4-25）式中：导电侧车轮轴线至主梁中心线的距离，。端梁因车轮在侧向载荷作用下而产生的最大水平弯矩计算：（4-26）式中：车轮侧向载荷，由公式计算：；侧压系数，查8中图2-3可得,；车轮轮压，即端梁的支反力因此端梁因小车在起、制动惯性载荷作用下而产生的最大水平弯矩计算：（4-27）式中：小车惯性载荷，由公式计算：因此比较和两值可知，取其中较大值进行强度计算。根据8中表7-2中推荐，选定端梁各构件的板厚如下：上盖板中部下盖板头部下盖板腹板按照表中车轮组的尺寸，确定端梁梁盖板宽度和腹板高度时，首先应配置好支承车轮的截面，其次再决定端梁中间截面尺寸。如图配置的结果，车轮轮缘距上盖板底面30mm；车轮两侧面距支承处两下盖板内边为10mm因此车轮与端梁不致磨碰。同时腹板中线正好通过车轮轴承箱的中心平面。最后，要检查端梁中部下盖板与轨道面的距离。如图4-8所示，此距离为60mm，合适。端梁中间截面对水平重心线的截面模数：（4-28）端梁中间截面对水平重心线的惯性矩：（4-29）端梁中间截面对垂直重心线的截面模数：（4-30）端梁中间截面对水平重心线的半面积距：（4-31）端梁中间截面的最大弯曲应力计算：（4-32）端梁中间截面的剪应力：（4-33）端梁支承截面对水平重心线的惯性矩、截面模数及面积矩的计算：水平重心线的位置水平重心线距上盖板中线的距离：（4-34）水平重心线距腹板中线的距离：（4-35）水平重心线距下盖板中线的距离：（4-36）端梁支撑截面对水平重心线的惯性矩：（4-37）端梁支承截面对水平重心线的最小截面模数：（4-38）端梁支承截面水平重心线下部半面积矩：端梁支撑截面附近的弯矩：（4-40）式中：d即图中H尺寸。端梁支承截面的弯曲应力计算：（4-41）端梁支承截面的剪应力计算：（4-42）端梁支承截面的合成应力计算：（4-43）端梁材料的许用应力（4-44）（4-45）强度验算结果，所有计算应力均小于材料的许用应力，故端梁的强度满足要求。4.5主要焊缝的计算箱形桥架结构的主梁和端梁都是由钢板构件焊接的组合箱形梁，除构件的拼接用对接焊缝外，构件间连接焊缝大多数是贴角焊缝。端梁支承截面上盖板对水平重心线的截面积矩：（4-46）端梁上盖板翼缘焊缝的剪应力：（4-47）式中：上盖板翼缘焊缝数；焊肉高度，取。端梁支承截面下盖板对水平重心线的面积矩：（4-48）端梁下盖板翼缘焊缝的剪应力计算：（4-49）主梁与端梁腹板的连接焊缝的剪应力计算：（4-50）式中：连接处焊缝计算高度，主梁在支承处最大剪切力作用下，上盖板焊缝剪应力计算：（4-51）式中：主梁在支承处截面对水平重心线的惯性矩，前面已计算；主梁上盖板对截面水平重心线的面积矩：因此计算得：焊缝的许用应力，因此各焊缝计算应力均满足要求。第5章主梁和端梁的连接主梁与端梁的材料均选为碳素结构钢Q235B，可焊性好，强度、韧性较高。主、端梁采用连接板贴角焊缝连接。主梁两侧各采用一块连接板与主、端梁的腹板焊接，连接板厚度8mm,高度h10.95hd=0.95900mm855mm，取h1=850mm，主梁腹板与端梁腹板之间留有2050mm的间隙，在组装桥架时用来调整跨度。主梁翼缘板伸出梁端套装在端梁翼缘板外侧，并用贴角缝（取hj=8mm）周边焊住。必要时可在主梁端部内侧主、端梁的上、下翼缘处边焊上三角板，以增强连接的水平风度，承受水平内力，连接构造如图5-1所示：图5-1 主端梁连接构造图端梁的安装接头设计在端梁的中部，根据端梁轮距大小，则端梁有一个安装接头。端梁的接头的上盖板和腹板焊有角钢做的连接法兰，下盖板的接头用连接板和受剪切的螺栓连接。顶部的角钢是顶紧的，其连接螺栓基本不受力。同时在下盖板与连接板钻孔是应该同时钻孔。如下图5-2为接头的安装图。图5

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