电动双梁起重机桥架结构设计（全套CAD图+设计说明书+翻译）
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电动
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电动双梁起重机桥架结构设计
摘要
本设计是在保证金属结构安全可靠、经济合理的前提下，选择起重机金属结构材料时，通过金属结构的形式、连接形式、承受的载荷的性质以及起重机的工作环境等因素来决定金属结构构件的许用应力。在设计过程中主要采用许用应力法来对桥式起重机桥架金属结构进行设计。首先用估计的桥式起重机各结构尺寸数据对起重机的强度、疲劳强度、稳定性、刚度进行粗略的校核计算，待以上因素都达到材料的许用要求后，画出桥架结构图。然后计算出主梁和端梁的自重载荷，再用此载荷进行桥架强度和刚度的精确校核计算。在设计过程中参考了多种资料并且进行了实地考察,尽量利用各种条件力求能够更好的来完成此次设计。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,力求设计经济合理;通过采取参考前人的先进经验,力求能够有所创新；通过计算机辅绘图和设计计算都充分发挥计算机的强大辅助功能,力求使设计更加高效精准。
关键词: 桥式起重机，校核，许用应力
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英文原文 ： of of a to a of of a A in in at a an of of is of a of a of to be in be by 999 . of of of in as in of in in at to a 2 000 of at of to to of 2. of or a at in a to or of A so A of is 1. 13509/$一 1999 S 1 3 5 0 一 6307(98) 00041 一 7 A of be of if of is a of a of a on an to on of of is to be a to of a is on k=1.4 of of t is is be as a of of of 3 to is by of an on of to be of in be in in in in 18 of it is to g(t) as of is as be to of an It be to of to is to of a of is we as on of (t) by q(t) is as is of a A is of in . , 00,000 m3 =10%, of by , 60,000 m3 ,. of he of as of a be as of As a to of a be by 1.5 .5 be of of as is a of of it is to of it is to as of a be by a a t) m3 ;一 3 of 5 of a a or it is to of of to of of 1. to a as 2 is of a of In of ， a -(t), as of of or of a ， th is as (t)=Pn t . -(t) is v(t) be of a t. In of a t is a it is of of As an of v to t on of t) of a is on of 4) of of m,. ,., . of 5 % of a 2,719 20 3. n to of to a of by a a of . As in in of 1 of is to by of of to of in of 一 70 of 5 of in of ). in of 5 of in to to to of to on he of of a of a At it of of is of is by of of is be of to an to is to in is of a s on an of in a in of s in of O. s. of a of on to of in s, in to in of up to -2 s an a is of in is as in of of a by .6 s, of of so of 3a it is of in of mm In of is of a of 4. at as , of a of a of a to a to to 1) 6 of an is At to a is a is to to on in of of of a of wo be of is of an 2 of to (1) of 1), (2) of 7), (3) of ). of by of . It be of to of of of of a of is of 24 6. of be by =34. of so it is to of or if is it is of k a k,. On be by ,. of a of of to If of a of of 23,096 50 of k as . 5. he of by of is by 3, .in of 4, of of 9an 20 a 50 of of S 一 l=41 is is by to by to 4, is as an of S 一 l=th e d s=An -N 4, o=5106 m=4.5 m=5.5 . of of to it is to as as 6. he of to we of 56. of we . 7. It is is . an of a is 2,719, it is of in is .5 , 11.5 , h . of of is is in 2. be of to of 7. he of of by of in (1) of in of (2) of a of (3) of (4) of by in a to 1 . An to 2. 3rd 1970. 2 . 987;9:119. 3 (i. of 1991 ( 4 D 50of of (1990 ( 5 A. 993;16:1041. 6 A. 997;26:169. 中文翻译 龙门式起重机金属材料的疲劳强度预测 摘要 内在的疲劳曲线应用到龙门式起重机金属材料的疲劳寿命预测问题。起重机，用于在森林工业中，在伐木林场对各种不同的工作条件进行研究，并且做出相应的应变测量。对载重的循环周期进行计算，下雨循环计数技术得到了使用。在一年内这些起重机运作的样本被观察为了得到运作周期的平均数。疲劳失效分析表明，一些元件的故障是自然 的系统因素，并且不能被一些随意的原因所解释。1999年 留所有权利。 关键词：起重机 ;疲劳评估 ;应变测量 频繁观测龙门式起重机 起疲劳裂纹的故障沿着起重机的桥梁焊接接头进行传播，并且能够支撑三到四年。这种起重机在森林工业的伐木林场被广泛使用，用来转移完整长度的原木和锯木到铁路的火车上，有一次装载 30吨货物的能力。 这种类型的起重机大约 1000 台以上工作在俄罗斯森林工业的企业中。限制起重机寿命的问题即最弱的要素被正式找到之后， 预测其疲劳强度，并给制造商建议，以提高起重机的寿命。 为了分析，在叶卡特琳堡地区的林场码头选中了一台被 毕业设计中英文翻译 学生姓名： 学号： 学 院： 专 业： 机械设计制造及其自动化 指导教师 : 年 6 月 * 学 院 毕业设计开题报告 学 生 姓 名： 学 号： 学 院、系 ： 专 业 ： 机械设计制造及其自动化 设 计 题 目 ： 电动双梁起重机桥架结构设计 指 导 教 师 : 年 月 日 毕 业 设 计 开 题 报 告 1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文献综述： 文 献 综 述 当今中国工业经济处于高速发展时期，建筑工业化和工业现代化的进程中起重机的使用是不可缺少的。 从古代，人们为了建造大型 建筑就发明了原始的起重设备，到了今天，起重机设计制造已经成为一个专门的产业。起重设备的应用给人们带来了很大的便利，小到仓库里的叉车，大到航天中心的吊装火箭的起重机械，建筑工地上随处可见的塔式起重机，港口码头的大型龙门吊，起重机的身影无处不在 1。 起重机械是现代工业生产中不可缺少的设备，被广泛的应用于各种物料的起重、运输、装卸、安装和人员输送中，从而大大减轻了体力劳动强度，提高了劳动生产率 2。 在现代建筑工程中，起重机成立标志性装备。纽约的帝国大厦可以在短短的 400 余天建成，并且在随后的几十年里保持世 界最高建筑的头衔，起重机械功不可没； 2006年德国世界杯场地建设，整个工作场地分为几个工作区域，划分的原则就是起重机械的工作覆盖范围，将整个工地都置于起重机械的工作范围内，大大提高建设速度和场地利用率。在中国，三峡大坝的建筑现场，最显眼的施工设备就是那些巨大的塔吊，它们日夜不停地忙碌着，为这个巨大的水利工程能够早日造福社会提供强有力的保障。 不仅仅在建筑工地上活跃着起重机的身影，港口、机场、车站或者各种各样的工车间，都有起重设备在工作。如果没有起重机的参与，那些巨大的港口可能会瘫痪，带来的经济损失或 许不会小于金融危机的冲击。可见起重机在建筑领域扮演者及其重要的角色 34。 正是由于起重机使用的普遍性，起重机设计制造具有广阔的前景 5。据数据显示，仅工程起重机一项，全球的年销售额就有 75 亿美元，但是这些大多是由欧美企业垄断。 近些年来，伴随着我国固定资产投资的飞速增长、基础设施建设和大型项目的不断上马，使得我国工程机械行业获得了空前的发展，也受到了人们越来越多的关注。我国 的起重机制造商与欧美的竞争对手相比在技术上还存在着差距，在产业链条，产品结构方面也存在着一定的劣势，但这并非遥 不可及。更主要的是，我国在这一领域从未放弃过自主研发，而且已经具备了相当大的产业规模，创造了几个蜚声全球的知名品牌 67。 起重机属于典型的机械产品，根据其使用环境的不同，起重机的设计又具有不同特性，作为毕业设计的选题不仅可以检验自己的机械专业能力还可以考察创新创造能力 8。 目前，国内专业生产大型起重机的厂家很多。其中以中联重科、三一重工、抚挖等公司产品系列较全，市场占有率较高。中联重科在 2007年 12月宣布实行品牌统一战略后。现已成功开发了 50t 600为中国起 重机行业的领跑者，徐州重型机械有限公司现在已经形成了以汽车起重机为主导，履带式起重机和全路面起重机为侧翼强势推进的庞大型谱群。国内最具历史的履带式起重机生产企业抚挖现已拥有35t 350007年推出的国产首台 350补了国内 350 目前，国外专业生产大型起重机厂家很多。其中利勃海尔、特雷克斯 尼托瓦克与神钢等公司产品系列较全，市场占有率较高。利勃海尔公司的产品技术先进、工作可靠，其生产的 列履带起重机 最大起重量已达 1200t。其桁架臂履带式起重机系列在 2007 年又喜添新品 ，使其产品型谱更加完善。 我们已经看到世界上工业发达国家已经开始进入新的技术革命时代。我国目前仍然处在设计、生产周期化阶段，起点低、设备落后，相对发达国家落后 20年左右。如果我国能从国外工业发展中得到启示，将可加快我国起重机械工业的发展 9。 正是基于中国起重机所处的现状以及起重机广阔的应用前景，展开对起重机的研究设计就具有重要的现实意义 1011。 图 1 双梁桥式起重机结构简图 起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动 ， 即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的 “ 三合一 ”驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。 起重机运行机构一般只用四个主动和从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办法来降低轮压。当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上 12。 桥架的金属结构 由主梁和端梁组成，分为单主梁桥架和双梁桥架两类。单主梁桥架由单根主梁和位于跨度两边的端梁组成，双梁桥架由两根主梁和端梁组成。 主梁与端梁刚性连接，端梁两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行。主梁上焊有轨道，供起重小车运行。桥架主梁的结构类型较多比较典型的有箱形结构、四桁架结构和空腹桁架结构 13。 箱形结构又可分为正轨箱形双梁、偏轨箱形双梁、偏轨箱形单主梁等几种。正轨箱形双梁是广泛采用的一种基本形式，主梁由上、 下翼缘板和两侧的垂直腹板组成，小车钢轨布置在上翼缘板的中心线上，它的结构简单，制造方便，适于成批生产，但自重较大 1415。 参考文献： 1 陈道南，过玉卿，周培德，盛汉中编 M金工业出版社 ,2005,652 杨长奎编 . 起重机械 M机械工业出版社 ,1984,993 张质文，虞和谦，王金诺，包起帆等主编 . 起重机设计手册 M国铁路出版社 ,2001,1044 张应立编 M人 民邮电出版社 ,2008,695 第一工业机械部 . 起重机械产品样本 M机械工业出版社 ,1978,2016 成大先主编 M.(第 2 版 )学工业出版社， 2002,1687 张守谦，郑建荣 ,黄凯 J2009（ 4）： 288 全国起重机械标准化技术委员会 中国标准化出版社 ,2008,559 陈道南，盛汉中编 程设计 M冶金工业出版社 ,1993,19810 胡宗武，顾迪民编，起重机设计计算 M科学技术出版社 ,1989,15911 张青编 M机械工业出版社 ,2008,7712 陈玮璋编 . 起重机械金属结构 M北京人民交通出版社 ,1988,7313 , A 14 . 15A. H. Z. N. N. A. A J). 毕 业 设 计 开 题 报 告 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 本课题要求熟悉电动双梁起重机的结构和工作原理，对电动双梁桥式起重机的桥架部分进行设计研究。并做必要的计算分析。具体的电动双梁桥式起重机的设计参数如下。 双梁起重机设计参数： 主起升起重量： 50t，起升高度： 18m，起升速度： 16m/作级别： 起升起重量： 10t，起升高度： 20m，起升速度： 18m/作级别： 车运 行机构：大车轨距 22m，运行速度 40m/作级别 车运行机构：小车轨距 行速度 40m/作级别 （ 1）查找相关的文献资料，了解现在电动双梁起重机的基本原理和结构，通过深入研究，了解起重机桥架的经典设计方案和前沿成果。提出对本起重机桥架的设计思路和方案。 （ 2）根据确定的方案以及具体的起重机设计参数，进行电动机等部件的选型或设计。同时进行粗略的设计计算。 （ 3）具体对选定的部件分别进行强度校核，最终确定合适的部件尺寸。使其在符合强度要求的条件下， 尽量减轻桥架自己的重量，提高起重机的效率。 （ 4）对起重机的桥身部分进行必要的三维建模以及二维工程图的绘制。 时间 完成的任务 2 月 25 日 3 月 23 日 进行前期的文献资料的查询工作。并对相关的软件如 及 对课题有了整体的了解以后，进行开题报告撰写。 3 月 24 日 5 月 09 日 确定设计方案，并根据相关参数进行进行起重机桥架的设计。完成对各零件的 设计和校核。以及进行三维模型和二维工程图的绘制工作。 5 月 10 日 5 月 25 日 撰写论文说明书， 5 月 25 日 6 月 10 日 提交论文，进行答辩 毕 业 设 计 开 题 报 告 指导教师意见 ： 该课题是以起重机桥架为主要设计内容的机械产品设计，具有一定的研究意义，该生通过查阅资料，对研究对象有了初步了解，并应用已学过的理论知识，确定了设计对象的主要结构，拟定了桥架的设计方案和设计步骤，采用经验计算法和计算机辅助设计，完成主要零部件的设计、三维建模和工程图绘制等。 拟采取的研究方法合理，可行。 同意开题。 指导教师： 年 月 日 所在系审查意见： 系主任： 年 月 日 毕业设计说明书 电动双梁起重机桥架结构设计 学生姓名： 学号： 学 院： 系 名： 专 业： 指导教师： 年 6 月 机械设计制造及其自动化 *学院 *届毕业设计说明书 电动双梁起重机桥架结构设计 摘要 本设计是在保证金 属结构安全可靠、经济合理的前提下，选择起重机金属结构材料时，通过金属结构的形式、连接形式、承受的载荷的性质以及起重机的工作环境等因素来决定金属结构构件的许用应力。在设计过程中主要采用许用应力法来对桥式起重机桥架金属结构进行设计。首先用估计的桥式起重机各结构尺寸数据对起重机的强度、疲劳强度、稳定性、刚度进行粗略的校核计算，待以上因素都达到材料的许用要求后，画出桥架结构图。然后计算出主梁和端梁的自重载荷，再用此载荷进行桥架强度和刚度的精确校核计算。在设计过程中参考了多种资料并且进行了实地考察 ,尽量利用各种条件力 求能够更好的来完成此次设计。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 ,力求设计经济合理 ;通过采取参考前人的先进经验 ,力求能够有所创新；通过计算机辅绘图和设计计算都充分发挥计算机的强大辅助功能 ,力求使设计更加高效精准。 关键词 : 桥式起重机 ， 校核 ， 许用应力 *学院 *届毕业设计说明书 of in of At I If up to If it on At its up to to of in of to of of to in I a AD a of a I of of *学院 *届毕业设计说明书 *学院 *届毕业设计说明书 第 页 共 页 目录 第一章 绪论 . 1 引言 . 1 课题研究的背景 . 1 课题研究的内容 . 2 课题研究的目的和意义 . 4 式起重机发展概述 . 6 内桥式起重机发展动向 . 6 外桥式起重机发展动向 . 6 第二章 主要部分的设计计算 . 8 本参数 . 8 荷 . 8 定载荷 . 8 力效应系数 . 8 性载荷 . 9 斜运行侧向力 . 9 转载荷 . 10 梁计算 . 11 力 . 11 度 . 16 梁疲劳强度 . 18 梁稳定性 . 20 端梁计算 . 25 荷与内力 . 25 度 . 28 劳强度 . 30 定性 . 33 梁拼接 . 33 梁与端梁的连接 . 37 *学院 *届毕业设计说明书 第 页 共 页 第三章 校核计算 . 39 架的垂直刚度 . 39 架的垂直静刚度 . 39 直动刚度 . 39 架的水平刚度 . 40 架的水平惯性位移 . 40 平动刚度 . 40 架拱度 . 41 第四章 建模及工程图的生成 . 43 梁桥架端梁设计 . 43 梁桥架主梁结构设计 . 46 梁起重机桥架整体设计 . 47 第五章 总结 . 49 参考文献 . 50 致 谢 . 51 学院 届 毕业设计说明书 第 1 页 共 51 页 第一章 绪论 引言 起重机 (于起重机械的一种，是一种作循环、间歇运动的机械。一个工作 循环包括：取物装置从取物地把物品提起，然后水平移动到指定地点降下物品，接着进行反向运动，使取物装置返回原位，以便进行下一次循环。 起重机是减轻体力劳动、提高作业效率、实现安全生产的起重运输设备。它作为关键的工艺设备或重要的辅助机械，广泛应用于国民经济各部门的物质生产和物资流通中。起重机的设计制造，从一个侧面反映了国家的工业现代化水平 1。 欧式起重机采用独特的设计理念，具有尺寸小，重量轻，轮压小的特点。与传统起重机相比，吊钩至墙面的极限距离最小，净空高度最低，科力起重机更能贴近前面作业，起升高度更高，实际 增加了现有厂房的有效工作空间。由于起重机具有重量轻，轮压小的特点，新厂房空间可以设计的更小，功能更齐全。较小的厂房意味着初期建设投资，以及长期供热、空调及其他维护费中可以节省一笔可观的资金。 通常起重机械由起升机构 (使物品上下运动 )、运行机构 (使起重机械移动 )、变幅机构和回转机构 (使物品作水平移动 )，再加上金属机构，动力装置，操纵控制及必要的辅助装置组合而成 2。 课题研究的背景 随着经济建设的发展，桥式起重机在国民经济建设中已经被广泛的应用，目前产品己经形成多个系列，用户对产品的个性要求越来越 多样化。但是目前国内的桥式起重机结构型式仍然比较落后，和国外同类产品相比还存在很大差距。与此同时，国外同行凭借雄厚的资本、先进的技术和管理优势抢占市场，对国内的起重机行业形成了巨大的冲击。因此，国内的起重机企业迫切需要先进、有效、快捷的产品设计方法来提高产品开发的速度和质量 3。 起重机设计制造需按用户的要求承担特殊的设计，即包括起重机的所有部件和起升高度、所必须移动物料的距离等，设计起重机的外形及确定其主要参数， 学院 届 毕业设计说明书 第 2 页 共 51 页 确认后，开始设计制造。这个过程，国内起重机制造厂与国外工业发达国家有很多相似之处。 但目前 国内起重机行业存在的问题己严重阻碍着自身的发展。设计手段不完善、工艺水平较低。长期以来，利用图板手工设计制图，需要较长的设计周期。虽然三维 应用水平却参差不齐，关键问题是由于“设计”上的差异。国内一些应用水平较高的部门已真正做到了计算机辅助设计，而还有相当一部分用户仍停留在传统型 一些重大非标准起重机产品设计，设计是在设计人员的头脑中完成，再利用计算机实现几何信息的处理，把 图的工具 5。对于起重机三维模型的二次开发，如起 重机方案设计和起重机械零部件辅助工艺规程设计还未完善。起重机方案图设计，只是把预先设计外形尺寸及主要参数输入到计算机内，显示并打印出所需起重机的图纸，不能对结构应力进行分析，不能进行设计计算和标准部件的选择。一些起重机厂家，对成系列、成批量的通用起重机产品，为了降低成本，简化生产管理，通用化设计也只能做到对车轮组、滑轮组、卷筒组和联轴器的通用化设计，对于运行机构、小车架，仍只能按不同起重量设计，桥架端梁则按不同起重量，不同小车轨距多款设计，对桥式起重机的设计不能使整机与机构、机构与部件、部件与零件之间的参数 匹配 4。 国内企业，普遍缺乏生产技术，工艺水平较低，一些起重机生产企业的工装设备、装配及检测手段比较落后，严重影响了起重机的质量。 新设计方法在起重机行业的应用越来越引起从业人员的重视。起重机市场的蓬勃发展给起重机的设计带来了更高层次的发展要求，新设计方法的运用已经成为各起重机企业提升竞争能力的主要手段和途径 7。现代计算机技术日新月异的发展，使得起重机的设计不能局限于常规的传统模式，客户对于操作的舒适性、机构及结构广义优化、控制系统安全可靠性等方面有了更高层次的要求，因此用新观点、新原理、新方法、新 技术、来适应新形势的新起重机产品的设计要求，切切实实的摆在了起重机设计人员的面前。 课题研究的内容 本课题是要通过把数量十分有限的主要参数输入计算机，由专用的程序控制 学院 届 毕业设计说明书 第 3 页 共 51 页 出其他所有结构尺寸和工艺参数，并经过强度和刚度验算合格后，自动生成产品三维模型和工程图纸，包括全部材料明细，设计计算书等，并可在三维，二维设计环境的人机交互进行局部修改设计。此系统能方便地设计出参数不同而结构相同的产品，能够改变某些零件的结构，运用三维设计软件完善的参数化设计功能，对系列件、通用件，完成其所有规格的系列设计；对相似件完 成主要参数控制的相似设计，形成大量模块化的快速设计。参数化技术是面向系列化产品设计的一种快速设计方法。参数化设计是指通过改动图形某一部分或某几部分的尺寸，自动完成对图形中相关部分的改动，从而实现尺寸对图形的驱动 3。参数化设计极大地改善了图形的修改手段，提高了设计的柔性，在概念设计、动态设计、实体造型、装配、公差分析与综合、机构仿真、优化设计等领域发挥着越来越大的作用。参数化为产品模型的可变性、可重用性和并行设计提供了丰富的技术手段，使设计人员可以利用以前的模型方便地建立新的模型，并可在遵循原设计意图的情 况下便捷地改动模型，生成系列产品。 参数化设计包括三维模型参数化驱动和生成二维工程图两部分，三维模型参数化驱动主要完成了机械产品各个零部件相关参数的变化，是为生成二维工程图服务的。目前，二维工程图参数化是参数化设计能够真正应用到生产实际的关键所在。参数化设计的最终目的是要将驱动后的产品参数准确无误地描述在二维工程图上，以供工程生产实际之用。参数化建模在三维参数化模型设计过程中有着至关重要的地位，如果建模不当或是与实际的设计思想不符，将会对后续的程序开发造成很大的困难，甚至会直接影响到设计结果。因此，为充分发 挥参数化设计的优势，在建模过程中，首先确定主梁各零部件的性能参数，几何尺寸系列，基本结构布局与各零部件之间的结合形式，确定模型上每一个特征可能的变化情况以及变化过程中可能对其他特征的影响。主梁是桥式起重机中的核心部件，包含的零部件也最多，零部件形式比较全面，首先对主梁进行参数化设计，以后对端梁或副主梁参数化设计的时候可以借鉴和共享主梁参数化设计中的模块。在整个参数化设计过程中，三维模型的参数化驱动设计是最重要的一部分，主要由零部件参数化建模，自定义属性链接，装配体设计，参数化驱动程序开发等几部分组成 4。 主梁的参数化建模包括单一零部件特征建模和装配体建模。利用板中预先设置好满足设计要求的单位，密度，材料属性等。 学院 届 毕业设计说明书 第 4 页 共 51 页 单一零部件特征建模主要注意一下几点： (1)桥式起重机金属结构大部分零件为板件，为了后续驱动方便，建模时应进行对称拉伸。 (2)分步建立特征，考虑到后续参数化驱动各个特征的变化情况，应结合工艺方法分步进行特征的建立，以便与程序设计驱动的灵活性。 (3)特征阵列时应该考虑所以可能的阵列变化情况，建立灵活的阵列源。 另外还应该考虑潜在的阵列情况， 有的时候在典型模型上可能只有一个特征，但是设计新模型的过程中这种特征有可能变成两个或两个以上，这时应先做阵列特征，然后把阵列压缩掉，在需要多个特征的时候通过压缩形成阵列，然后驱动阵列参数来实现多特征要求。本文结合工程实例，以三维软件 重讨论三维参数化技术在桥式起重机产品中的开发和应用。 课题研究的目的和意义 随着工业技术的不断发展，国内外各制造部门对桥式起重机的需求不断增加。为适应这种需要，根据各部门的不同需求，以最快的速度设计出与之相适应的桥式起重机，从而减少产品设计 过程中的重复劳动，缩短产品设计周期，适应市场经济的发展。因此，桥式起重机的 管国内一些科研院所已做了类似的研究工作，但是效果不是特别理想。主要原因如下 9： (1)大部分的桥式起重机 于引进和吸收国外新形式桥式起重机产品还较少涉及，而且这些设计系统都是针对给予桥式起重机的某一部分展开的，例如：太原重型机械集团公司的桥式起重机运行机构 汉钢铁学院的“起重机零件 ，目前还没有一种完善的桥式起重机整体 的 (2)多数桥式起重机制造企业没有发挥三维设计的优势，设计手段以 制工程图仍然是设计师的主要任务之一，先进的三维设计软(还没有真正深入到产品设计中； (3)没有针对目前的桥式起重机国内现状进行研究，三维模块化、参数化研发工作停留在三维模型上，基于 于此技术基础上的工程图自动调整研究也不太成熟，有待进一步研 学院 届 毕业设计说明书 第 5 页 共 51 页 究。因此，桥式起重机的三维 用上都有其必要性。它将把设计人员从大量的重复劳动中解放出来，投入主要精力到新产品的开发中去，充分发挥设计师的能力，同时也使前辈工程师的知识经验得到很好的继承，这对于提高桥式起重机的设计水平和设计效率，应用三维建模技术。增强企业对市场需求的响应速度，提升企业的竞争力具有重要的实际意义 5。 本课题的研究通过选择一种结构较为通用的机型作为样机，从而建立一套完整的零部件三维模型和与此相关连的、全面的工程设计详图，如此，大部分零部件的模型和工程图就可由计算机自动完成，设计人员只需做组装、特殊零部件的设计和局部修 改，即可完成产品设计。这样极大的简化了工程人员的工作量，从而提高了工作效率 6。 桥式起重机在重型机械产品中标准化、系列化程度较高，具备良好的参数化设计基础，对其主梁采用三维 对其主要参数完成程序控制 7。随着行业生产能力的提高，市场对起重机械需求量的不断增加，使得起重机发展呈大型化、模块化、智能化和信息化的趋势。为适应各部门的不同需求，应以最快的速度设计出与之相适应的起重机械产品，从而减少设计过程中的重复劳动，缩短产品 设计周期，适应市场经济的发展，因此，桥式起重机设计系统的开发变得尤为必要。随着 起重机设计中的计算机技术的应用提出了更高的目标 8。 桥式起重机的三维参数化设计系统研究无论在理论上还是工程实际应用上都有其必要性，针对起重机行业的专业软件系统的开发变得非常重要，起重机钢结构的参数化设计，减少了设计人员计算、绘图的重复性工作，缩短了设计周期，有利于缓解资源和任务间的矛盾，也能为更新结构留有随时添加的余地，充分考虑和发挥设计师的能力，使设计工程师们能够从繁重的 生产任务及重复劳动中解放出来，把主要精力放在新产品的研发当中，充分发挥设计师的创新设计能力，同时也使前辈工程师的知识经验得到很好的继承，这对于提高桥式起重机的设计水平和设计效率，应用现代技术增强企业对市场需求的响应速度，加速产品的更新，提高企业的核心竞争力具有重要的实际意义 9。本文采用的完全程序驱动参数化建模方法，为参数化设计技术提供了新的解决手段、积累了实践经验，对进一步提高设计效率和质量也具有极其重要的意义。 学院 届 毕业设计说明书 第 6 页 共 51 页 式起重机发展概述 内桥式起重机发展动向 国内桥式起重机发展有三大特 征： 1）改进机械结构，减轻自重 国内桥式起重机多已经采用计算机优化设计，以此提高整机的技术性能和减轻自重，并在此前提下尽量采用新结构。如 5 50正轨箱形相比，可减少或取消加筋板，减少结构重量，节省加工工时。 2）充分吸收利用国外先进技术 起重机大小车运行机构采用了德国 合一”驱动装置，吊挂于端梁内侧，使其不受主梁下挠和振动的影响，提高了运行机构的性能和寿命，并使结构紧凑，外观美观，安装维修方便。 遥控起重机的需要量随着生产发展页越来越大，宝钢在 考察国外钢厂起重机之后，提出大力发展遥控起重机的建议，以提高安全性，减少劳动力。 3）向大型化发展 由于国家对能源工业的重视和资助，建造了许多大中型水电站，发电机组越来越大。特别是长江三峡的建设对大型起重机的需求量迅速提升。三峡电厂需要1200000 外桥式起重机发展动向 当前，国外桥式起重机发展有四大特征： 1）简化设备结构，减轻自重，降低生产成本 法国 重量轻，加工方便，适应于中、小吨位的起重机。该结 构要求起升采用行星 圆锥齿轮减速器，小车架不直接与车架相连接，以此来降低对小车架的刚度要求，简化小车架结构，减轻自重。 构比较紧凑，自重较轻，简化了总体布置。此外，由于运行机构与起重机走台没有联系，走台的振动也不会影响传动机构。 学院 届 毕业设计说明书 第 7 页 共 51 页 2）更新零部件，提高整机性能 法国 高、宽比为 4 筋板间距为梁高的 2倍，不用小筋板，主梁与端梁的连接采用搭接的方式，使垂直力直接作用于端梁的上盖板，由此可以降低端梁的高 度，便于运输。 3）设备大型化 随着世界经济的发展，起重机械设备的体积和重量越来越趋于大型化，起重量和吊运幅度也有所增大，为节省生产和使用费用，其服务场地和使用范围也随之增大。 4）机械化运输系统的组合应用 国外一些大厂为了提高生产率，降低生产成本，把起重运输机械有机的结合在一起，构成先进的机械化运输系统。 学院 届 毕业设计说明书 第 8 页 共 51 页 第二章 主要部分的设计计算 本参数 双梁起重机设计参数： 主起升起重量： 50t，起升高度： 18m，起升速度： 16m/作级别： 起升起重量： 10t，起升高度： 20m，起升速度： 18m/作级别： 车运行机构：大车轨距 22m，运行速度 40m/作级别 车运行机构：小车轨距 行速度 40m/作级别 荷 定载荷 主梁自重载荷 F q=g=7850 1 m=m 小车轨道重量 F=81N/m 栏杆等重量 Fl=00 81N/m 主梁的均布 载荷 q+l=5031N/m 力效应系数 起升冲击系数 1=载系数 2=1+13/60=行冲击系数 4=h = h=1一取较大值 4=学院 届 毕业设计说明书 第 9 页 共 51 页 性载荷 大、小车都是 4个车轮，其中主动轮各占一半，按车轮打滑条件去确定大、小车运行的惯 性力。 一根主梁上的小车惯性力为 4P=16343N 大车运行起、制动惯性力（一根主梁上）为 4P=16343N 4145031N/m=m 主梁跨端设备惯性力影响小可以忽略。 斜运行侧向力 一根主梁的重量为 q（ =5031（ N=126278N 一根端梁单位长度的重量为 7850 m=m 一根端梁的重量为 2023N 一组大车运行机构的重量（两组对称配置）为 03 877N 司机室及设备的重量（按合力记）为 000 9620N （ 1） 满载小车在主梁跨中央 左侧端梁总静轮压 学院 届 毕业设计说明书 第 10 页 共 51 页 图 梁总轮压计算 1(21(2=21(323730+107910)+126278+19620(17877+21023N =379310N 由0 的 =向力为 1 21 379310 2） 满载小车在主梁左端极限位置 左侧端梁总静轮压为 1+21 (2向力为 1 21 8270N 故选取大车车轮直径为 800 道为 转载荷 偏轨箱型梁由 它载荷 生的扭矩较小且作用方向相反，故不计算。 学院 届 毕业设计说明书 第 11 页 共 51 页 图 转载荷计算 偏轨箱型梁弯心 考虑翼缘外伸部分）弯心至主腹板中线的距离为 12& (b )=146 (760-7)高 34小车轨道选用 h” =121H +21 1620+134)44 移动扭矩为 28800 3834N m =16343 944N 5428N m 梁计算 力 （ 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 学院 届 毕业设计说明书 第 12 页 共 51 页 图 梁计 算模型 固定载荷作用下主梁跨中的弯矩为 4 ）（2j2 = 6 2 7 78 225 0 3 1 2 ）（=530455N m 跨端剪切力为 4 21 (1 )2 q G j G s P P L = N)2231(19620787722503121 =动载荷作用下主梁的内力 1） 满载小车在跨中，跨中 214n )(4P 轮压合力 n 8 8 0 01 1 3 9 0 02 = 234 2 880 （N m =1557600N m 跨中 学院 届 毕业设计说明书 第 13 页 共 51 页 1 4中内扭矩为 1( 4H)=51645N m 2） 满载小车在跨端极限位置（ z=小车左轮距梁端距 离为 c1=端剪切力为 (P 11=80 0 ）（=端内扭矩为 4H)(1(73834+15428) ）（222m=95189N m 主梁跨中总弯矩为 q+530455+1557600)N m=2088055N m 主梁跨端总剪切力（支承力）为 c=356755N （ 2） 水平载荷 1） 水平惯性载荷。在水平载荷 架按刚架计算。因偏轨箱形梁与端梁连接面较宽，应采取两主梁轴线间距 K代替原小车轨距 样比较符合实际，因此 K=K+2 m b=21K=a=21(=平刚架计算模型如图所示： 学院 届 毕业设计说明书 第 14 页 共 51 页 图 平刚架计算模型 小车在跨中。刚架的计算系数为 +1223( )b =1+ 8 9109 2 02 2 =中水平弯矩（与单梁桥架公式相同） 21112( 1 ) ( 1 )4 2 8 3 F = ）（）（1 3 4 91 3 4 21 6 3 4 32N m =70299N m 跨中水平剪切
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