180T六梁桥式铸造起重机结构设计【全套CAD图纸+毕业答辩论文】

买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资 料 毕 业 设 计（论 文） 设计 (论文 )题目： 180T 六梁桥式铸造起重机 结构设计 姓 名 学院（系） 机械电子工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化（ 年 级 机自 051207 班 指导教师 2009 年 6 月 13 日 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资 料 大学毕业设计 (任务 )说明书 学院（直属系）：机械电子工程学院 时间： 2009 年 6 月 13 日 学 生 姓 名 指 导 教 师 设计（论文）题目 180 吨六梁桥式铸造起重机结构设计 主要 研 究内容 载荷分析及其组合；内力计算，按照不同的载荷组合计算各危险面的内力，简化计算模型是必须考虑主、端梁之间相互约束的影响；在此基础上进行各截面的静强度、静刚度、动刚度、疲劳强度、局部稳定性和整体稳定性的验算，以及主、端梁的连接计算，最后确定结构的截面工程尺寸。 研究方法 在满足结构的强度，刚度，稳定性以及疲劳强度的情况下，减小结构的尺寸，做到经济性安全性最优组合。 主要技术指标 (或研究目标 ) 工作级别为 ，且为六梁结构。 副主梁与副端梁的连接可采用焊接。 主要参考文献 1 徐克晋主编 金属结构 北京：机械工业出版社 1982. 2 徐格宁主编 起重运输机金属结构设计 北京：机械工业出版社 1995. 3 大连起重机器厂编 起重机设计手册 沈阳：辽宁人民出版社 1979. 4 徐格宁主编 机械装备金属结构设计 普通高等教育十一五国家级规划教材 5 起重机设计手册编写组 起重机设计手册 北京：机械工业出版社 1977. 6 倪庆兴、王殿臣主编 起重输送机械图册 北京 :机械工业出版社 1992. 7 张质文、王金诺主 编 起重机设计手册 北京：中国铁道出版社 1997. 8 陈道楠、盛汉中主编 起重机课程设计 冶金工业出版社 1982. 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 I 目录 摘要 . . 言 . 一章 总体方案设计 . - 1 - 始参数 . - 1 - 体结构及设计 . - 1 - 料选择及许用应力 . - 1 - 部件尺寸及截面性质 . - 2 - 第二章 桥架分析 . - 10 - 荷组合的确定 . - 10 - 架假定 . - 10 - 荷计算 . - 10 - 化模型 . - 18 - 直载荷 . - 19 - 平载荷 . - 22 - 第三章 主主梁计算 . - 27 - 度校核 . - 27 - 主梁疲劳强度校核 . - 28 - 梁的稳定性 . - 30 - 度计算 . - 35 - 第四章 副主梁校核 . - 38 - 度校核 . - 38 - 主梁疲劳强度校核 . - 39 - 主梁的稳定性 . - 41 - 度计算 . - 44 - 架拱度 . - 46 - 第五章 端梁校核 . - 48 - 主梁端部耳板设计 . - 48 - 主梁一侧端梁的校核 . - 51 - 致谢 . - 57 - 参考文献 . - 58 - 附录 A . - 59 - 附录 B . - 64 - 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 要 六梁铸造起重机是桥式起重机的重要组成部分，是中大型起重设备，由四根主梁和两根端梁组成。本设计采用偏轨箱型主梁，设计过程中从强度、刚度、稳定性三个方面来计算，对于 作级别的起重机来说还要进行疲劳强度校核，这就和 下工作级别的起重 机的设计有了很大的区别，在设计时会出现静强度有很大的富余，在计算局部稳定性的时候还要注意局部轮压的作用，这时候需要验算加劲肋的区格验算，很有可能需要再次验算。设计中在满足刚度、强度、稳定性的前提下，探讨了该机型金属结构受力的空间传递分配规律，推导出内力计算公式。本文针对空间桥架内力的传递进行探讨，在一定假定条件下，得出主、副梁及主、端梁间的传递规律。 关键词 ：铸造起重机 ,应力 , 疲劳强度 , 稳定性 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 V 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 an of by on 7 6 in of in of to of is to be of is of to of On of is At we is to of in to 文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 言 本设计为 180/50t 桥式铸造起重机金属结构设计，由于此桥式铸造起重机的起重量大、跨度大、工作级别高，在设计计算时疲劳强度为其首要约束条件。因此在选材时选用稳定性好，对应力集中情况不敏感的 低材料的成本。 为减少结构的超静定次数，改善受力，同时又方便运输，桥架采用六梁铰接式结构。主、副小车的起重量均偏大，故采用偏轨箱型梁桥架。偏轨箱型梁桥架不仅可减小小车的外形尺寸，同时也增大了起升空间，有利于铸造厂间的应用。 在设计时，本着满足疲劳强度、刚度、稳定性的前提下，尽可能节约材料。考虑铸造起重机主、副小车之间有一定得高度差，使副小车能自如地从主小车下面通过，故在设计主主梁时采用大截面、薄钢板，从而达到节省材料、重量轻的要求。同时采用大截面又提高了梁的刚度和稳定性。 根据梁的受力特点，偏轨 箱型梁主腹板上侧受局部压应力，将主腹板上侧的板加厚。而其它受力较小的地方则采用较薄的板，以节约材料。 在设计过程中，全部采用国家标准，并借鉴了在实习时所参观的太原重工、大连重工起重同类产品的设计。在结构上进行改进，对桥架的受力进行了较详尽的分析。整个设计安全、可靠、节材、耐用，满足了设计要求。 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 - 1 - 第一章 总体方案设计 始参数 起重量 Q(主 /副 ) 180/50t 跨度 S 22m 工作级别 升高度 H(主 /副 ) 20/22m 起升速度 V(主 /副 ) 1.4 m/行速度 (主 /副 /大车 ) 36/3.5 m/距 (主 /副 /大车 ) 4080/1850/9800 距 (主 /副 /大车 ) 8700/3000/22000 压 (主 /副 /大车 ) 34500/19640/87600 重机重量 220t 体结构及设计 根据已给参数，此桥式铸造起重机吨位、跨度较大，为减少结构的超静定次数，改善受力，方便运输，选用六梁铰接式结构。结构框架如图 (1) 图 (1) 料选择及许用应力 根据总体结构，铸造起重机工作级别 重级，工作环境温度较高，设计计算时疲买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 - 2 - 劳强度为其首要约束条件，选用 虑起重量较大，主 /副梁均采用偏轨箱型梁。 材料的许用应力及性能常数见表 1、表 2。 表 料许 用应力 板厚 正应力 2/N 剪应力 2/N mm b 16 370 6 370 料性能常数表 弹性模量 E 剪切弹性模量 G 密度 52 1 0 M 47 1 0 M 37850 /kg m 部件尺寸及截面性质 1. 主主梁尺寸 初选高度1111 4 1 7 :=12941571虑大车运行机构安装在主梁内，且主主梁与副主梁的高度差必须满足一定得要求，故将主主梁取为大截面薄钢板的形式，以达到节省材料、重量轻的要求。因此取腹板高度2400h 为了省去走台，对宽型偏轨箱型梁11/ 1 :，主主梁腹板内侧间距取1 2200B 0L=440 上下翼缘板厚度0 18 翼缘板长 2530翼缘板长 2326腹板厚度 1 14 腹板厚度 2 12 下翼缘板外伸部分长 不相同。有轨道一侧上翼缘板外伸长度01 5 2 7 050它翼缘外伸部分长度 1 7 0 18焊缝厚度 ) 取 0 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 - 3 - 轨道侧主腹板受局部压应力，应将板加厚，由局部压应力的分布长度，设计离上翼缘板 350一段腹板板厚取为 18 主主梁跨中截面尺寸如图 (2) 图 (2) 2主主梁跨端截面 尺寸 高度2111 2 4 3 6 1 2 1 822 确定主主梁跨端截面尺寸，只需确定其高度2H，取2H=1300端下翼缘板厚度为 18 主主梁跨端截面尺寸如图 (3) 3截面性质 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 - 4 - (1) 主主梁跨中 建立如图示的坐标系，计算形心位置 2 3 2 6 1 8 9 2 4 0 0 1 2 1 2 1 8 2 0 5 0 1 4 1 0 4 3 3 5 0 1 8 2 2 4 3 2 5 3 0 1 8 2 4 2 72 3 2 6 1 8 2 4 0 0 1 2 2 0 5 0 1 4 3 5 0 1 8 2 5 3 0 1 8ii =1257 2 4 0 0 1 2 5 6 2 3 2 6 1 8 1 1 6 3 2 5 3 0 1 8 1 2 6 5 2 0 5 0 1 4 2 2 6 9 3 5 0 1 8 2 2 6 92 4 0 0 1 2 2 3 2 6 1 8 2 5 3 0 1 8 2 0 5 0 1 4 3 5 0 1 8ii =1239算弯心位置 2 11212 1 0 2 1 . 3 8 1 0 2 11 2 1 4 心近似地在截面对称形心轴 x 上，其至主腹板中线的距离为 1021 净截面面积 22 5 3 0 2 3 2 6 1 8 2 4 0 0 1 2 2 0 5 0 1 4 3 5 0 1 8 1 5 1 2 0 8A m m 毛 截面面积 20 2 4 1 8 2 2 1 3 5 3 5 1 0 3 4A m m 计算惯性矩 对形心轴 x 的惯性矩 3 3 322332 2 21 0 42 5 3 0 1 8 2 3 2 6 1 8 1 2 2 4 0 02 5 3 0 1 8 1 1 7 0 2 3 2 6 1 8 1 2 5 7 91 2 1 2 1 21 8 3 5 0 1 4 2 0 5 01 2 2 4 0 0 3 9 3 5 0 1 8 9 8 6 2 0 5 0 1 4 2 1 41 2 1 21 . 5 9 0 1 0 对形心轴 y 的惯性矩 3 3 3223322 21 1 41 8 2 3 2 6 1 8 2 5 3 0 2 4 0 0 1 22 3 2 6 1 8 7 6 2 5 3 0 1 8 2 6 2 4 0 01 2 1 2 1 22 0 5 0 1 4 3 5 0 1 81 2 1 2 3 9 5 6 2 0 5 0 1 4 1 0 8 7 5 7 3 5 0 1 8 1 0 3 21 2 1 21 . 2 0 9 1 0 (2) 主主梁跨端截面性质 净截面面积 22 3 2 6 2 5 3 0 1 8 1 2 6 4 1 2 3 5 0 1 8 9 1 4 1 4 1 2 1 6 7 2A m m 毛截面面积 20 2 2 1 3 1 2 8 2 2 8 3 7 0 6 6A m m 建立图示的坐 标系，计算形心位置 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 - 5 - 2 3 2 6 1 8 9 2 5 3 0 1 8 1 2 9 1 1 2 6 4 1 2 6 5 0 9 1 4 1 4 4 7 51216723 5 0 1 8 1 1 0 7 6 7 4 . 6 6 7 5 2 5 3 0 1 8 1 2 6 5 2 3 2 6 1 8 1 1 6 3 1 2 6 4 1 2 5 6 9 1 4 1 4 2 2 6 91216723 5 0 1 8 2 2 7 1 1 2 3 6 . 8 6 1 2 3 7 计算惯性矩，对形心轴 x 的惯性矩 3 3 322332 2 21 0 42 5 3 0 1 8 2 3 2 6 1 8 1 2 1 2 6 42 5 3 0 1 8 6 1 6 2 3 2 6 1 8 6 6 61 2 1 2 1 21 4 9 1 4 1 8 3 5 01 2 1 2 6 4 2 5 9 1 4 1 4 2 0 0 1 8 3 5 0 4 3 21 2 1 24 . 0 5 2 1 0 对形心轴 y 的惯性矩 3 3 322332 2 21 0 41 8 2 3 2 6 1 8 2 5 3 0 1 2 6 4 1 21 8 2 3 2 6 7 4 1 8 2 5 3 0 2 8 1 2 6 41 2 1 2 1 29 1 4 1 4 3 5 0 1 81 2 1 1 8 1 9 1 4 1 4 1 0 3 2 3 5 0 1 8 1 0 3 41 2 1 28 . 4 9 7 1 0 二、副主梁尺寸 1. 初选梁高 1111 4 1 7 :=12941571取腹板高度 0 1500h 上下翼缘板厚度 0 16，腹板厚度：主腹板 1 10，副腹板厚度 2 8，副主梁总高 1 0 02 1 5 3 2H h m m 副主梁宽度 000 . 6 0 . 8 9 0 0 1 2 0 0b h m m， 取腹板内侧间距 0 1 1 0 0 4 4 050Lb m m m m 且 1100 1 5103H ，主腹板一侧上翼缘板外伸长度 015 ，取外伸长 121eb ，其余悬伸长大于 的焊缝厚度，取 31eb 。其尺寸如下图 4 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 - 6 - 图 (4) 2. 副主梁跨端截面尺寸的确定 确定其高度 2111 1 5 3 2 7 6 622H H m m ，取腹板高度为 800副主梁跨端截面尺寸如图 (5) 图 (5) 3. 截面性质 ( 1) 跨中 建立图示的直角坐标系，求形心位置 净截面面积 21 1 8 0 1 2 7 0 1 6 1 0 8 1 5 0 0 6 6 2 0 0A m m 毛截面面积 20 1 1 0 9 1 5 1 6 1 6 8 1 2 4 4A m m 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 - 7 - 1 1 8 0 1 6 8 1 2 7 0 1 6 1 5 2 4 1 0 8 1 5 0 0 7 6 6 7 8 2 . 4 9 7 8 266200m 1 1 8 0 1 6 5 9 0 1 2 7 0 1 6 6 3 5 1 5 0 0 8 3 5 1 5 0 0 1 0 1 1 4 4662006 2 8 . 7 4 6 2 9 计算弯心位置 A 2128 1 1 0 0 5 4 4 9 2 . 8 4 9 31 0 8e m m 弯心距主腹板板厚中线的距离为 493e 计算惯性矩 对形心轴 x 的惯性矩： 3332232 2 1 0 41 2 7 0 1 6 1 1 8 0 1 6 1 0 1 5 0 01 2 7 0 1 6 7 4 2 1 1 8 0 1 6 7 7 41 2 1 2 1 28 1 5 0 01 5 0 0 1 0 1 6 1 5 0 0 8 1 6 2 . 7 5 7 1 012 对形心轴 y 的惯性矩： 3 3 32232 2 1 0 41 5 0 0 1 0 1 5 0 0 8 1 6 1 1 8 01 5 0 0 1 0 5 1 5 1 5 0 0 8 5 9 4 1 1 8 0 1 61 2 1 2 1 21 6 1 2 7 03 9 1 6 1 2 7 0 6 1 . 3 1 6 1 012 2 副主梁跨端截面性质 建立图示的坐标系，求截面形心位置 净截面面积 21 2 7 0 1 1 8 0 1 6 1 0 8 8 0 0 5 3 6 0 0A m m 毛截面面积 20 1 1 0 9 8 1 6 9 0 4 9 4 4A m m 1 1 8 0 1 6 8 1 2 7 0 1 6 8 2 4 8 0 0 8 4 1 6 8 0 0 1 0 4 1 6 4 2 6 . 9 6 4 2 753600m 1 1 8 0 1 6 5 9 0 1 2 7 0 1 6 6 3 5 8 0 0 8 3 5 8 0 0 1 0 1 1 4 4 6 2 3 . 4 8 6 2 453600m 对形心轴 x 的 惯性矩： 3 3 32232 2 9 41 2 7 0 1 6 1 1 8 0 1 6 1 0 8 0 01 2 7 0 1 6 3 9 7 1 1 8 0 1 6 4 1 9 8 0 01 2 1 2 1 28 8 0 01 0 1 1 8 8 0 0 1 1 7 . 2 8 8 1 012 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 - 8 - 对形心轴 y 的惯性矩： 3 3 32232 2 9 41 6 1 1 8 0 1 6 1 2 7 0 8 0 0 1 01 6 1 1 8 0 3 4 1 6 1 2 7 0 1 1 8 0 0 1 01 2 1 2 1 28 0 0 85 2 0 8 0 0 8 5 8 9 9 . 3 3 1 012 三、端梁截面尺寸 考虑大车车轮的安装及台车的形状尺寸，端梁内宽取为 600初设截面尺寸如下图 6 图 (6) 形心即对称中心 330x 400y 对形心轴 x 的惯性矩： 33 2 9 46 6 0 1 2 1 0 7 7 66 6 0 1 2 3 9 4 2 2 3 . 2 3 8 1 01 2 1 2xI m m 2 9 47 7 6 1 0 1 2 6 6 07 7 6 1 0 3 0 5 2 1 . 7 3 1 1 01 2 1 2yI m m 净截面面积 26 6 0 1 2 2 7 7 6 1 0 2 3 1 3 6 0A m m 毛截面面积 20 6 1 0 7 8 8 4 8 0 6 8 0A m m 四、各截面尺寸及性质汇总表 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 - 9 - 3 412图 (7) 尺寸汇总表 单位： 2 3 4 a b c h 主主梁 跨中 18 18 14 12 2530 2326 2200 2400 跨端 18 18 14 12 2530 2326 2200 1264 副主梁 跨中 16 16 10 8 1270 1180 1100 1500 跨端 16 16 10 8 1270 1180 1100 800 端梁 12 12 10 10 660 660 600 776 截面性质汇总表 1.4 x y 净面积 毛面积 主主梁 跨中 1239 1257 0 0 151208 5351034 跨端 1237 675 0 0 121672 2837066 副主梁 跨中 629 782 0 0 66200 1681244 跨端 624 427 0 0 53600 904944 端梁 330 400 0 0 31360 480680 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 - 10 - 第二章 桥架分析 荷组合的确定 一、动力效应系数的计算 1起升冲击系数1对桥式铸造起重机 1 2起升动载系数2主主梁 2 2 m i n 2 4 . 51 . 1 5 0 . 5 1 1 . 1 8 860 副主梁 2 2 m i n 2 1 1 . 41 . 1 5 0 . 5 1 1 . 2 4 760 3运行冲击系数 4 7 3 . 51 . 1 0 . 0 5 8 1 . 1 0 . 0 5 8 1 1 . 1 7 160 h 为轨道街头处两轨面得高度差 1h ，根据工作级别，动载荷用载荷组合 进行计算，应用运行冲击系数4。 架假定 为了简化六梁铰结桥架的计算，特作如下假定： 1 根据起重机的实际工作情况，以主、副小车一起工作为最不利载荷工况。 2 主主梁、副主梁的端部与端梁在同一水平面内。 3 由于端梁用铰接分成 5 段，故副主梁的垂直载荷对相互间受力分析互不影响。 4 将端梁结构看作多跨静定梁，主主梁受力作为基本结构对副主梁无影响；副主梁受力作为附属部分对主主 梁有影响。 5 计算副主梁水平载荷时，将铰接点看成刚性连接。 荷计算 1主主梁自重 1 . 2 7 8 5 0 0 . 1 5 1 2 0 8 9 . 8 1 1 3 9 7 3 /qF k A g N m 由 设 计 给 出 的 主 小 车 轮 压34500用车轮材料 轮直径 600，轨道型号 用值38700轨道型号 得轨道理论重量 1 1 8 . 1 0 /gm k g m，主小车轨道重量 1 1 8 . 1 0 9 . 8 1 1 1 5 8 . 5 6 /m g N m 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 - 11 - 栏杆等重量 1 0 0 9 . 8 1 9 8 1 /m g N m 主梁的均布载荷 1 3 9 7 3 1 1 5 8 . 5 6 9 8 1 1 6 1 1 2 . 5 6 /q q g F F N m 2主小车布置，两侧起升机构对称布置，重心位于对称中心。 吊具质量 0 0 . 0 5 0 . 0 5 1 8 0 9Qm m t 起升载荷 30 1 8 0 9 9 . 8 1 1 0 1 8 5 4 0 9 0m m g N 小车重量 30 . 3 5 1 8 0 1 0 9 . 8 1 6 1 8 0 3 0G x xP m g N 因主小车吨位较大，采用台车形式八个车轮，可求实际主小车满载时的静轮压 12 / 8 3 0 9 0 1 5Q G P P N 一根主主梁上14 1 2 3 6 0 6 0P P N空载小车轮压 312 9 1 0 9 . 8 1 6 1 8 0 3 0 / 8 8 8 2 9 0P P N 3惯性载荷 一根主主梁上小车惯性力 主 小 车 上 主 动 轮 占 一 半 ， 按 主 动 车 轮 打 滑 条 件 确 定 主 小 车 的 惯 性 力 0 20 . 1 4 1 2 3 6 0 6 0 8 6 5 2 44xg 大车起、制动产生的惯性力 000 . 1 4 2 4 7 2 1 2 0 0 . 1 3 4 6 1 00 . 1 4 1 6 1 1 2 . 5 6 0 . 1 2 2 5 . 6 /H Q G P N 4偏斜运行侧向力 一根主主梁的重量为 1 3 9 7 3 2 2 3 0 7 4 0 6 S N 主主梁跨端焊 接上两块耳板，与副主梁端梁连接，在计算时，按假想端梁截面进行计算。 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 - 12 - 图 (8) 与主主梁连接的端梁部分（将超出轨距的一部分所假想而成的端梁截面尺寸） 其截面尺寸如下 形心 330x 632y 对形 心轴 x 的惯性矩： 33 2 9 46 6 0 1 2 1 0 1 2 4 06 6 0 1 2 6 2 6 2 2 9 . 3 8 5 1 01 2 1 2xI m m 对形心轴 y 的惯性矩： 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 - 13 - 33 2 9 41 2 4 0 1 0 1 2 6 6 01 2 4 0 1 0 3 0 5 2 2 2 . 8 8 2 1 01 2 1 2yI m m 端梁净截面积 26 6 0 1 2 2 1 2 4 0 1 0 2 4 0 6 4 0A m m 端梁毛截面积 20 6 1 0 1 2 5 2 7 6 3 7 2 0A m m 一根端梁单位长度重量 1 1 . 1 7 8 5 0 0 . 0 4 0 6 4 9 . 8 1 3 4 4 2 . 6 /qF k A g N m 一组大车运行机构重量 1 3 0 0 9 . 8 1 1 2 7 5 3G j jP m g N 司机室及其电气设备的重量 4 0 0 0 9 . 8 1 3 9 2 4 0G s sP m g N 主主梁侧假想端梁重 10 3 4 4 2 . 6 2 . 2 7 1 . 1 9 1 1 9 1 1 . 4G d s N (1) 满载小车在主主梁跨中 左侧端梁总静轮压由下图 (12)计算 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 - 14 - 21 11 2221 1 2 . 82 4 7 2 1 2 0 2 3 0 7 4 0 6 3 9 2 4 0 1 1 2 7 5 3 1 1 9 1 1 . 4 1 5 8 2 1 4 52 2 2 2R Q G x G G s G P P P 由 22 2 59 查图 3 ，侧向力为 1111 1 5 8 2 1 4 5 0 . 0 7 5 5 3 7 522 N 2 满载小车在主主梁左端极限位置 左侧端梁总静轮压为 22 1 221 2 . 82 4 7 2 1 2 0 0 . 9 0 9 2 3 0 7 4 0 6 3 9 2 4 0 1 1 2 7 5 3 1 1 9 1 1 .