25吨桥式起重机大车机构设计含6张CAD图带开题
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25吨桥式起重机大车机构设计含6张CAD图带开题,25,桥式起重机,大车,机构,设计,CAD,开题
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25吨桥式起重机大车机构设计摘 要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，它可以减轻体力劳动、提高劳动生产率和在生产过程中进行某些特殊的工艺操作，实现机械化和自动化。随着现代科学技术的迅速发展，工业生产规模的扩大和自动化程度的提高，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。尤其是计算机技术的广泛应用，许多跨学科的先进设计方法出现，这些都促使起重机的技术进入崭新的发展阶段。起重机械运送的物料可以是成件物品，也可以是散料或者是液态的。起重机受的载荷是变化的，它是一种间歇动作的机械。起重机一般由机械、金属结构和电气等三大部分组成，机械方面是指起升、运行、变幅和旋转等机构，即起重机一般是多动作的。本设计通过对桥式起重机的大车运行机构部分的总体设计计算，以及电动机、联轴器、缓冲器、制动器的选用；运行机构减速器的设计计算和零件的校核计算及结构设计，完成了桥式起重机的大车运行机构机械部分的设计。通过一系列的设计，满足了25t起重量、桥跨度为20 米的设计要求，并且整个传动过程比较平稳，且大车运行机构结构简单，拆装方便，维修容易，价格低廉。 关键词：起重机；桥式起重机；大车运行机构；减速器ABSTRACTCrane is a kind of mechanical equipments used for lifting, moving, loading/unloading, and installing. It can lower the manual workload and upgrade productivity. With fast developments of the modern technology, the expansion of industrial production and the growth of the automatic level, applications of the carnes in the modern manufacture has been more and more extensive, the effect has been bigger and bigger. Higher and higher requirement has been caused. Especially, with the broad application of computer technology and the appearance of the advanced design method of a lot of interdiscipline, which urge the technology of the carne into a brand-new seedtime.It can be operated in some special environment, too, and work with high automatic level. Crane can operate whole objects, disintegrated materials, or liquid substances. The crane loads vary from time to time, so it is a periodic operational machine. A crane contains three major parts, mechanic components, a metal structure, and electrical devices. A cranes mechanical movements are multi-actions, such as raising, running, and rotating.This paper is main deal with mechanical design for the moving mainframe of bridge crane, including all design calculation selection of electrical motors, clutch, buffer, and brakes, the design and calculation of the mainframe reducer, calibration and verification of the calculation for the parts, and structure designs. Through a series of work, the design is satisfied with the functional requirments, 25ton lifting power and 20 metre bridge span. The course of drive is quite smooth. The mechanical structure of the mainframe is simple, easy to install/disassemble, and maintain. And it has low cost.Key words: carne；bridge crane；the moving mainframe；the reducer42目录前言1第1章 概述21.1 起重机的介绍21.2 桥式起重机桥架简介21.3 大车运行机构的设计21.4 箱形梁桥式起重机桥架简介31.5 箱形梁桥式起重机桥架主梁优化设计5第2章 桥式起重机大车运行机构设计62.1大车运行机构的计算62.2确定机构的传动方案62.3 选择车轮与轨道，并验算其强度62.4 运行阻力计算82.5选择电动机92.6 验算电动机的发热功率条件92.7 减速器的选择102.8 验算运行速度和实际所需功率102.9 验算起动时间102.10起动工况下校核减速器功率122.11 验算启动不打滑条件122.12选择制动器142.13 选择联轴器152.14 浮动轴的验算16第3章 桥式起重机主梁的计算183.1 大车轮距183.2 主梁高粱183.3 主梁腹板高度183.4 确定主梁截面尺寸183.6 主梁计算载荷确定193.7主梁垂直最大弯矩213.8 主梁水平最大弯矩213.9 主梁的强度验算223.10 主梁的垂直刚度验算233.11主梁的水平刚度验算24第4章 桥式起重机端梁的计算254.1 端梁高度254.2 桥架端部梯形高度254.3 端梁计算载荷的确定254.4 端梁垂直最大弯矩264.5 端梁水平最大弯矩264.6 端梁截面尺寸的确定274.7 端梁的强度验算28第5章 桥式起重机主要焊缝的计算315.1端梁端部上翼焊缝315.2 端梁端部下翼缘焊缝315.3 主梁与端梁的连接焊缝325.4 主梁上盖板焊缝32第6章 桥式起重机端梁接头的设计336.1 端梁接头的确定及计算336.2 计算螺栓和焊缝的强度35第7章 桥式起重机焊接工艺设计37总结40参考文献42致谢43前言起重机是减轻笨重体力劳动，提高作业效率，实现安全生产的起重运输设备。它能在一定范围内垂直起升和水平移动物品，具有动作间歇性和作业循环性特点。起重机可按主要用途和构造分类。按主要用途可分为通用起重机、建筑起重机、冶金起重机、铁路起重机、港口起重机、造船起重机及甲板起重机等。按构造特征可分为桥式类型起重机和臂架式类型起重机；旋转式起重机和非旋转式起重机；固定式起重机和运行式起重机等。在国民经济各部门的物质生产和物资流通中，起重机作为关键的工艺设备或重要的辅助机械，应用十分广泛。 起重机特别是桥式起重机主要用于大型加工企业，如钢铁、冶金、建材等行业。因此在物流机械设备中起重机自然占了非常重要的、不可替代的作用。长期以来，桥式起重机设计制造大都是参考老一辈设计人员所提供的图纸进行，而老一辈设计人员由于一些条件的限制和对起重机过多安全方面的考虑，所设计的起重机均具有太大的安全系数，致使其浪费许多材料，并增加了许多基建费用。随着社会技术水平的不断提高和一些现代设计方法的出现，桥式起重机在此方面的问题越来越突出。不断提高桥式起重机的技术含量，减轻桥式起重机的重量是起重机械研究的主要方向，是不可抗拒的技术潮流。桥式起重机主要由桥架、大车运行机构、起重小车等组成。桥架是一种移动的金属结构，它一方面承受着满载的起重小车的轮压作用，另一方面又通过支撑桥架的运行车轮，将满载起重机的全部重量传给了厂房的轨道和建筑结构。桥架的重量往往占起重机自重的60以上。有时在一些现有厂房中，通过换用自重较轻的桥架结构来代替原来的起重机，便可以在不必加固厂房的情况下提高起重量，以满足生产发展的需要。当然，自重是桥架结构的质量优劣的一个重要指标，但是在桥架结构选型时还应该考虑到其它方面的要求：如有足够的强度，垂直和水平刚性较好，外形尺寸紧凑，运行机构安装维护方便，以及桥架结构的制造省工等。箱形桥架是箱形粱桥式起重机的主要承载构件，它的设计参数取值优劣决定了攘个起重机的设计成败。主梁跨度20m ,是由上、下盖板和两块垂直的腹板组成封闭箱形截面实体板梁连接，主梁横截面腹板的厚度为6mm,翼缘板的厚度为8mm，主梁上的走台的宽度取决于端梁的长度和大车运行机构的平面尺寸，主梁跨度中部高度取H=L/17 ，主梁和端梁采用搭接形式，主梁和端梁连接处的高度取H0=0.4-0.6H，腹板的稳定性由横向加劲板和，纵向加劲条或者角钢来维持，纵向加劲条的焊接采用连续点焊，主梁翼缘板和腹板的焊接采用贴角焊缝，主梁通常会产生下挠变形，但加工和装配时采用预制上拱。端梁部分在起重机中有着重要的作用，它是承载平移运输的关键部件。端梁部分是由车轮组合端梁架组成，端梁部分主要有上盖板，腹板和下盖板组成；端梁是由两段通过连接板和角钢用高强螺栓连接而成。在端梁的内部设有加强筋，以保证端梁架受载后的稳定性。端梁的主要尺寸是依据主梁的跨度，大车的轮距和小车的轨距来确定的；大车的运行采用分别传动的方案。在装配起重机的时候，先将端梁的一段与其中的一根主梁连接在一起，然后再将端梁的两段连接起来。 第1章 概述1.1 起重机的介绍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。1.2 桥式起重机桥架简介桥式起重机基本工作原理桥式起重机是减轻笨重体力劳动，提高作业效率，实现安全生产的起重运输设备。它能在一定范围内垂直起升和水平移动物品，具有动作间歇性和作业循环性的特点。起重机可按主要用途和构造特征分类。按主要用途可分为通用起重机、建筑起重机、冶金起重机、铁路起重机、港口起重机、造船起重机、甲板起重机等。桥式起重机主要适用于工矿企业的车间、库房以及铁路、港口等货场固定跨间物料的装卸与搬运。构成桥式起重机的主要金属结构部分是桥架，它横架在车间两侧由立柱支撑起来的轨道上，并能在其上作前后运行。除桥架外的组成部分，还有小车，小车上有起升机构和运行机构，可以带着吊起的物品沿桥架上铺设的轨道左右运行。小车的左右运行，桥架的前后运行以及起升机构的升降动作，这三者所构成的立体空间范围是桥式起重机吊运物品的服务空间。图21即是桥式起重机简图。图2.1 箱形梁桥式起重机1起重机总电源导电装置 2桥架 3小车4小车导电装置 5操纵室 6大车运行机构1.3 大车运行机构的设计(1).设计的基本原则和要求大车运行机构的设计通常和桥架的设计一起考虑，两者的设计工作要交叉进行，一般的设计步骤： 1).确定桥架结构的形式和大车运行机构的传方式。 2).布置桥架的结构尺寸。 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部分的设计。 对大车运行机构设计的基本要求是：1).机构要紧凑，重量要轻。2).和桥架配合要合适，这样桥架设计容易，机构好布置。3).尽量减轻主梁的扭转载荷，不影响桥架刚度。4).维修检修方便，机构布置合理。(2).机构传动方案大车机构传动方案，基本分为两类：分别传动和集中传动，桥式起重机常用的跨度（10.5-32M）范围均可用分别传动的方案本设计采用分别传动的方案。(3).大车运行机构具体布置的主要问题：1).联轴器的选择。2).轴承位置的安排。3).轴长度的确定。这三着是互相联系的。在具体布置大车运行机构的零部件时应该注意以几点：1).因为大车运行机构要安装在起重机桥架上，桥架的运行速度很高，而且受载之后向下挠曲，机构零部件在桥架上的安装可能不十分准确，所以如果单从保持机构的运动性能和补偿安装的不准确性着眼，凡是靠近电动机、减速器和车轮的轴，最好都用浮动轴。2).为了减少主梁的扭转载荷，应该使机构零件尽量靠近主梁而远离走台栏杆；尽量靠近端梁，使端梁能直接支撑一部分零部件的重量。3).对于分别传动的大车运行机构应该参考现有的资料，在浮动轴有足够的长度的条件下，使安装运行机构的平台减小，占用桥架的一个节间到两个节间的长度，总之考虑到桥架的设计和制造方便。4).制动器要安装在靠近电动机，使浮动轴可以在运行机构制动时发挥吸收冲击动能的的作用。1.4 箱形梁桥式起重机桥架简介桥式起重机桥架型式繁多，按主梁数日来分，可分为单梁桥架和双梁桥架。按其结构可分为型钢梁式桥架、箱形结构桥架、桁架式桥架。型钢梁式结构一般主梁采用工字钢或加强了的工字钢，它的运行小车一般采用电动葫芦。此结构简单，起重量一般较小。箱形结构桥架是应用广泛的一种结构型式，它具有制造工艺简单，组装方便、通用性强、利于自动焊、抗扭刚度好等优点。缺点是自重大，主梁易下挠，桥架水平剐度较差，箱形内部施焊条件差，上翼缘板与腹板之间连接焊缝寿命低，上翼缘板与横向加劲板之间焊缝易开裂等。随着新结构、新工艺和现代设计方法的应用，这些缺点正逐步得以改善。桁架式结构又分为三角形桁架式、四桁架式及空腹桁架式结构。桁架式结构较箱形结构制造工艺复杂，费工时，难以保证各构件按规定的形心要求组装，焊接变形大，优点是迎风面积小，自重较轻。在设计桥式起重机的桥架结构时，必须满足以下基本要求：1）桥架的强度和刚度要足够。2）桥架和大、小车运行机构要配合好，确保运行机构正常运转。3）桥架的自重要尽可能减轻，桥架重量的减轻具有很大的经济意义。4）要便于成批生产和尽量使得桥架外型美观。典型的双梁桥式起重机的桥架主要由主梁1、端梁2、栏杆3、走台4、轨道5和操纵室6等构件组成(图22)。图2.2 桥式起重机桥架桥架的构造型式主要取决于主梁的结构型式。目前国内外采用的桥架主梁型式繁多，其中比较典型的是四桁架式和箱形截面的双腹板梁式两种，其它型式都是这两种基本型式发展的结果。四桁架式桥架主要由主桁架(或实腹工字形梁)、辅助桁架及上、下水平桁架以及箱形截面的端梁所组成。它的两根主粱都是由四个平面桁架组合成的封闭空间结构。桁架中各杆件在节点处通常采用节点板来连接。箱形截面的板梁式桥架是我国生产的桥式起重机桥架结构的基本型式。其主梁由上下盖板和两块垂直腹板组成封闭的箱形截面。起重小车的轨道固定在主梁上盖板上，桥架结构的强度和刚性均由箱形主梁来保证。箱形梁式桥架虽然自重大些，但是从制造省工省场地，结构总高度小，运行机构安装维修方便，以及对结构的疲劳强度有利等条件考虑，作为大批量生产的起重机桥架结构的主要型式是合理的。箱形桥架结构常采用薄壁箱形构件，为满足稳定性的要求，一般都设纵向和横向加强筋。加强筋对构件的强度和刚度的影响较小，主要表现如下：1）纵向加强筋产生的影响：纵向加强筋沿构件的长度方向连续改变构件的横截面特性，显然对构件的强度和刚度都有一定的影响。但经过研究，可求得由于纵向加强筋引起的正应力与挠度减小量小于10，纵向加强筋对剪应力的影晌较小，可不必考虑。2）横向加强筋产生的影响：从分析梁在承受拉压、弯曲与扭转应力与位移计算的公式不难看出，由于横向加强筋仅在其自身所在的截面内改变梁的截面性质，对强度和刚度的影响不大。通过专用的加强筋箱形梁有限元程序分析后可以得出金属结构构件横向加强筋对其强度与刚度影响很小，可以忽略。箱形结构双梁桥架根据小车轨道在主梁上的布置可分为：中轨箱形双梁桥架、半偏轨箱形双梁桥架和全偏轨箱形双梁桥架(图23)。图2.3 箱形结构双梁桥架主梁型式a）正轨箱形梁 b）偏规箱形体 c）半偏规箱形体1.5 箱形梁桥式起重机桥架主梁优化设计桥架的结构设计是整个起重机工程系统设计的重要环节。在结构设计的传统方法中，除最简单的构件外，都是首先凭借经验和判断，选择和确定结构方案，初选构件的截面尺寸，然后进行强度、刚度和稳定性的校核验算。对方案的修改或对为数不多的方案进行比较，同样是校核性的。由于计算工作量的庞大，事实上只可能做少量的方案比较，结构设计的优劣过大地依赖于设计者的水平和经验，即使是优秀的设计者亦难达到很满意的设计。在现代设计理论和方法中，优化设计无疑占有重要地位。最早，人们在结构设计中只是寻找一个“可用解”，即人们预先想到一个可行方案，然后通过分析计算检查是否满足要求。若是，即可作为设计结果。这种设计方法至今在许多单位仍然沿用。60年代中期以来，人们开始在工程结构设计中寻找“最优解”，即采用优化的手段，借助于电子计算机的在无数个“可用解”中找出一个“最优解”。结构设计只有到这个水平，才真正开始所谓“设计”。 第2章 桥式起重机大车运行机构设计2.1大车运行机构的计算已知数据：起重机的起重量Q=25t，桥架跨度L=20m，大车运行速度Vdc=60m/min，工作类型为中级，机构运行持续率为JC%=25，起重机的估计重量G=50t，小车的重量为Gxc=10t，桥架采用箱形结构。2.2确定机构的传动方案本起重机采用分别传动的方案如图（2.1）图2.1大车运行机构1电动机；2制动器；3高速浮动轴；4联轴器；5减速器；6联轴器；7-低速浮动轴；8联轴器；9车轮2.3 选择车轮与轨道，并验算其强度按照如图所示的重量分布，计算大车的最大轮压和最小轮压：Gg=G-Gxce图2.2轮压计算图满载时的最大轮压：= =26.25t （2-1）空载时最大轮压： = =14.64t （2-2）空载时最小轮压： = =10.36t （2-3）式中的e为主钩中心线离端梁的中心线的最小距离e=2m载荷率：Q/G=25/50=0.5由2表19-6选择车轮：当运行速度为，Q/G=0.5时工作类型为中级时，车轮直径Dc=500mm，轨道为的许用轮压为150KN，故可用。1）.疲劳强度的计算疲劳强度计算时的等效载荷： （2-4） 式中等效系数，有1第五章第三节查得=0.6车轮的计算轮压：=1.050.9021610=20421N （2-5）式中：Pd车轮的等效轮压 = =21610N （2-6） 载荷变化系数，查1表5-3，当=15000/50000=0.3时，r=0.9冲击系数，查1表5-2。第一种载荷当运行速度为V=1.0m/s时，=1.05根据点接触情况计算疲劳接触应力： =4127N/ （2-7）式中r-轨顶弧形半径，由7表2-32查得r=300mm，对于车轮材料，由1表5-4查得，接触许用应力，因此,满足疲劳强度计算。2）.强度校核最大轮压的计算：=1.1262500=288750N （2-8）式中-冲击系数，由1表第II类载荷，当V=1.0m/s时，=1.1按点接触情况进行强度校核的接触应力： = =4274 （2-9） 车轮采用，查1表5-4得，j=2000-6000N/mm2，,故强度足够。2.4 运行阻力计算摩擦总阻力距：由2表19-4 Dc=500mm车轮的轴承型号为：7520，轴承内径和外径的平均值为：（100+180）/2=140mm由1中表7-1-表7-3查得：滚动摩擦系数K=0.0006m，轴承摩擦系数=0.02，附加阻力系数=1.5，代入上式中：当满载时的运行阻力矩： =2250N （2-10）运行摩擦阻力：=9000N （2-11）空载时： =1500N (2-12) (2-13) 2.5选择电动机电动机静功率：=4.64KW (2-14) 式中 满载运行时的静阻力()，m=2（驱动电动机的台数）初选电动机功率： （2-15）式中电动机功率增大系数，由1表7-6查得 =1.3查2表33-6选用电动机，动机的重量。2.6 验算电动机的发热功率条件等效功率： （2-16）式中工作类型系数，由1表6-4查得当JC%=25时，由1按照起重机工作场所得，查得由此可知：,故初选电动机发热条件通过。选择电动机：2.7 减速器的选择车轮的转数： （2-17）机构传动比： （2-18）查10附表10及附表13，选用两台ZQ-400-23.34-IV减速器；，当输入转速为，可见中级。(电动机发热条件通过,减速器：ZQ-400-23.34-IV )2.8 验算运行速度和实际所需功率实际运行的速度： （2-19）误差： 合适 （2-20）实际所需的电动机功率： （2-21）由于 ,故所选的电动机和减速器都合适。2.9 验算起动时间起动时间：式中 驱动电动机台数=61.2 （2-22）满载时运行静阻力矩： =101.5 （2-23）空载运行时静阻力矩：=67.6 （2-24）初步估算高速轴上联轴器的飞轮矩： （2-25）机构总飞轮矩:=9.93 （2-26）满载起动时间: （2-27）空载启动时间: （2-28）由2知，起动时间在允许范围（8-10s）之内，故合适。2.10起动工况下校核减速器功率起动工况下减速器传递的功率: （2-29）运行机构中,同一级传动减速器的个数, =2.因此所以减速器的,故所选减速器功率合适。2.11 验算启动不打滑条件由于起重机室内使用,故坡度阻力及风阻力不考虑在内,以下按三种情况计算.1).两台电动机空载时同时驱动：式中主动轮轮压 从动轮轮压轮 粘着系数(室内工作)防止打滑的安全系数， （2-30）,故两台电动机空载启动不会打滑。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,则式中 主动轮轮压 从动轮轮压台电动机工作时空载启动时间 =1.48 （2-31）,故不打滑。3).事故状态：当只有一个驱动装置工作,而无载小车远离工作着的驱动装置这一边时,则式中 主动轮轮压从动轮轮压与第(2)种工况相同 =1.57 (2-32) 故也不会打滑。讨论：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。结论:根据上述不打滑验算结果可知,三种工况均不会打滑。2.12选择制动器由1中所述,取制动时间按空载计算动力矩,1（7-16）式，令Q=0,得:式中 （2-33）=400N （2-34）制动器台数，两套驱动装置工作。=148 Nm现选用两台YWZ-200/25的制动器，查7表23-32其制动力矩，为避免打滑，使用时将其制动力矩调制以下。2.13 选择联轴器根据传动方案,每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： （2-35）式中 连轴器的等效力矩. （2-36）等效系数 查10表2-7取 （2-37）由2表33-6及图33-1查得：电动机,轴端为圆柱形,;由2表21-15查得ZQ-400-23.34-IV的减速器,高速轴端为,故在靠电机端从由 10附表17中两个带制动轮的半齿选联轴器S196（靠电动机一侧为圆柱形孔，浮动轴端）;,重量。在靠减速器端，由10附表19选用两个半齿轮联轴器S193（靠减速器端为圆锥形，浮动轴端直径为）；其, ；重量 。 高速轴上转动零件的飞轮矩之和为： （2-37）与原估算的基本相符，故有关计算则不需要重复再算。2).低速轴的计算扭矩：=4966 （2-38）由10附表12查得ZQ-400减速器低速轴端为圆柱形，。故从7表21-11中选用4个联轴节：其中两个为：另两个为：所有的；重量G=25.5kg2.14 浮动轴的验算1）.疲劳强度的计算低速浮动轴的等效力矩：=1902.9 （2-39）式中等效系数，由10表2-7查得=1.4由上节已取得浮动轴端直径d=60mm，故其扭转应力为： （3-40）由于浮动轴载荷变化为循环（因为浮动轴在运行过程中正反转矩相同），所以许用扭转应力为： （3-41）式中，材料用45号钢，取；所以， 考虑零件的几何形状，表面状况的应力集中系数。由10第二章第五节及2第四章查得：，,安全系数，由10表2-21查得， 故疲劳强度验算通过。2）.静强度验算：计算强度扭矩： =3398 （3-42）式中动力系数，查得10表2-5得=2.5扭转应力： （3-43）许用扭转剪应力： （3-44）,故强度验算通过。高速轴所受扭矩虽比低速轴小，但强度还是足够的，故此处高速轴验算省去。 第3章 桥式起重机主梁的计算3.1 大车轮距 （3-1）取K=4m3.2 主梁高粱（理论值） （3-2）3.3 主梁腹板高度根据主梁计算高度H=1.11m，最后选定腹板高度h=1.11m3.4 确定主梁截面尺寸主梁中间截面各构件板厚根据10表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： （3-3） （3-4）因此取b=450mm。 盖板跨度：取B=500mm主梁的实际高度：同理，主梁支承截面的腹板高度去，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（3.1）和图（3.2）图（3.1）主梁中间截面的尺寸简图图（3.2）主梁支承截面的尺寸简图 3.5 加劲板的布置尺寸为了保证主梁截面中受压构件的局部稳定性，需要设置一些加劲构件。主梁端部大加劲板的间距：，取 (3-5)主梁端部（梯形部分）小加劲板的间距： （3-6）主梁中部（矩形部分）大加劲板的间距：，取 （3-7）主梁中部小加劲板的间距：若小车钢轨采用P15轻轨，其对水平中心线x-x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劲板间距（此时连续梁的支点即加劲板所在位置；使一个车轮轮压作用在两加劲板间距的中央）： （3-8）式中 P小车的轮压，取平均值，并设小车自重为； 动力系数，由10图2-2曲线查得=1.15； 钢轨的许用应力，=1900kgf/因此，根据布置方便，取得由于腹板的高厚比；所以要设置水平加劲杆，以保证腹板局部稳定性。采用角钢作水平加劲杆。3.6 主梁计算载荷确定查10图7-11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(参考图3.3，图3.4)：图3.3 主梁垂直方向载荷计算简图图3.4 主梁水平方向弯矩的计算简图 （3-9）查10表7-3得主梁由于集中驱动大车运行机构的长传动轴系引起的均布载荷：，取由10表7-3查得运行机构中央驱动部件重量引起的集中载荷为：主梁的总均布载荷： （3-10）主梁的总计算均布载荷： （3-11）式中 冲力系数，由10图2-6中查得。作用在一根主梁上的小车两个车轮的轮压值可根据10表7-4中所列数据选用： 考虑动力系数的小车车轮的计算压轮值为： （3-12） （3-13）式中 动力系数，由10图2-2中曲线查得。3.7主梁垂直最大弯矩 由10公式（7-11）计算主梁垂直最大弯矩： 设敞开式司机操作室的重量为，其重心距支点的距离为将各已知数值代入上式计算可得： （3-14）3.8 主梁水平最大弯矩由10公式（7-15）计算主梁水平最大弯矩：式中 作用在主梁上的集中惯性载荷为： （3-15） 作用在主梁上的均布惯性载荷： （3-16） 计算系数时，取近似比值；并且已知K=400cm，。因此可得： （3-17） （3-18）3.9 主梁的强度验算主梁中间截面的最大弯曲应力由10公式（7-16）计算：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： =6820 （3-19）主梁中间截面对垂直重心轴线的抗弯截面模数，其近似值： （3-20） 因此可得： （3-21） 由10表2-24查得A3钢的许用应力为，故 主梁支承截面的最大剪应力由10公式（7-17）计算： 式中 主梁支承截面所受的最大剪力，由10公式（7-12）计算： = （3-22） 主梁支承截面对水平重心轴线的惯性力矩，其近似值： （3-23） S主梁水承截面半面积对水平重心轴线的静距： （3-24）因此可得： 由10表2-24查得A3钢许用剪应力为，故由上面的计算可知，强度足够。3.10 主梁的垂直刚度验算主梁在满载小车压轮作用下，在跨中所产生的最大垂直挠度可按照10公式(7-20)进行计算：式中 （3-25） （3-26） （3-27）因此可得： （3-28）允许的挠度值由10公式（7-22）得： （3-29）因此 3.11主梁的水平刚度验算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可按10公式（7-23）计算：式中 （3-30）由此可得： （3-31）水平挠度的许用值： （3-32） 因此 由上面计算可知，主梁的垂直和水平刚度均满足要求，当起重机工作无特殊要求时，可以不必进行主梁的动刚度验算主梁的局部稳定性验算从略。第4章 桥式起重机端梁的计算4.1 端梁高度 （4-1）取4.2 桥架端部梯形高度 （4-2）取4.3 端梁计算载荷的确定设两根主梁对端梁的作用力相等，则端梁的最大支反力由10公式（7-28）计算（参看图4.1）：）MzA）11）11SS 图4.1 端梁的计算简图式中 K大车轮距，K=400cm； 小车轮距，=200cm； 传动侧车轮轴线至主梁中心线的距离，取=110cm，因此可得： （4-3）4.4 端梁垂直最大弯矩端梁在主梁支反力作用下产生的垂直最大弯矩由10公式（7-27）计算： （4-4）式中 导电侧车轮轴线至主梁中心线的距离，=90cm。4.5 端梁水平最大弯矩端梁因车轮在侧向载荷作用下而产生的最大水平弯矩由10公式（7-29）计算：式中 车轮侧向载荷，由10公式（2-5）计算：； 侧压系数，由10图2-3查得，； 车轮轮压，即端梁的支反力。因此 （4-5）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由10公式（7-30）计算：式中 小车惯性载荷，由10公式（7-8）计算： （4-6）因此 = （4-7）比较和两值可知，应取其中较大值进行强度计算。4.6 端梁截面尺寸的确定上盖板中部下盖板头部下盖板腹板按照2表19-4600车轮组的尺寸，确定端梁盖板跨度和腹板高度时，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（图4.2）。如10（图7-24）配置的结果，车轮轮缘距上盖板底面25mm；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面。最后，要检查端梁中部下盖板与轨道的距离，此距离为55mm，合适。图4.2 端梁的尺寸截面图4.7 端梁的强度验算 端梁中间截面对水平重心线的截面模数： =3000 （4-8） 端梁中间截面对水平重心线的惯性矩： （4-9） 端梁中间截面对垂直重心线的截面模数： （4-10）端梁中间截面的最大弯曲应力由10公式（7-32）计算得： （4-11）端梁中间截面的剪应力： （4-12）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如下：首先求水平重心线的位置，水平重心线距上盖板中线的距离：水平重心线距腹板中心线的距离：水平重心线距下盖板中线的距离：端梁支承截面对水平重心线的惯性矩： 端梁支承截面对水平重心线的最小截面模数： （4-13）端梁支承截面水平重心线下部半面积矩：端梁支承截面附近的弯矩： （4-14）式中 即图（4.2）中的156的尺寸。端梁支承截面的弯曲应力由10公式（7-34）计算： （4-15） 端梁支承截面的剪应力由10公式（7-35）计算： （4-16）端梁支承截面的合成应力由10公式（7-36）计算： （4-16）端梁材料的许用应力：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。第5章 桥式起重机主要焊缝的计算5.1端梁端部上翼焊缝端梁支承截面上盖板对水平重心线的截面积矩：端梁上盖板翼缘焊缝的剪应力（参看图5.1）由10公式（7-38）得：图5.1 端梁支承部分的计算1 上盖板；2下盖板；3主腹板；4加强板；5调整垫板 （5-1）式中 上盖板翼缘焊缝数 焊肉高度，取。5.2 端梁端部下翼缘焊缝 端梁支承截面下盖板对水平重心线的面积： 端梁下盖板翼缘焊缝的剪应力由10公式（7-39）计算得： （5-2）5.3 主梁与端梁的连接焊缝主梁与端梁腹板的连接焊缝的剪应力（参看图5.2）由10公式（7-40）计算得：AA231AA图5.2 主梁和端梁的连接焊缝 （5-3）式中 连接处焊缝计算高度， （5-4）5.4 主梁上盖板焊缝主梁在支承处最大剪切力作用下，上盖板焊缝剪应力由10公式（7-41）计算得： 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：焊缝的许用应力由10第二章查得，因此各焊缝计算应力均满足要求。第6章 桥式起重机端梁接头的设计6.1 端梁接头的确定及计算端梁的安装接头设计在端梁的中部，根据端梁轮距K大小，则端梁有一个安装接头。端梁的街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。如下图为接头的安装图下盖板与连接板的连接采用M18的螺栓，而角钢与腹板和上盖板的连接采用M16的螺栓。 图（6.1a）连接板和角钢连接 图（6.2b）连接板和角钢连接（1）腹板和下盖板螺栓受力计算1）.腹板最下一排螺栓受力最大，每个螺栓所受的拉力为： =12500N （6-1）2）.下腹板每个螺栓所受的剪力相等，其值为： = （6-2）式中 n0下盖板一端总受剪面数；n0=12 下盖板一个螺栓受剪面所受的剪力： n一侧腹板受拉螺栓总数；n=12 d1腹板上连接螺栓的直径（静截面） d0下腹板连接螺栓的直径；d1=16mm H梁高；H=500 mm M连接处的垂直弯矩；M=7.06106（2）上盖板和腹板角钢的连接焊缝受力计算1）.上盖板角钢连接焊缝受剪，其值为： （6-3）2）.腹板角钢的连接焊缝同时受拉和受弯，其值分别为： （6-4） (6-5) 6.2 计算螺栓和焊缝的强度(1)螺栓的强度校核1）.精制螺栓的许用抗剪承载力：= (6-6) 2）.螺栓的许用抗拉承载力 = (6-7) 式中 t=13500N/cm2 s=13500N/cm2 ；由1表25-5查得由于 ,则有所选的螺栓符合强度要求。(2)焊缝的强度校核1）.对腹板由弯矩M产生的焊缝最大剪应力：= (6-8) 式中 =395.4 焊缝的惯性矩 (6-9) 2）.由剪力Q产生的焊缝剪应力： = (6-10) 折算剪应力：= (6-11) t由1表25-3查得式中 h焊缝的计算厚度取h=6mm3）.对上角钢的焊缝= (6-12) 由上计算符合要求。 第7章 桥式起重机焊接工艺设计对桥式起重机来说，其桥架结构主要是由很多钢板通过焊接的方法连接在一起，焊接的工艺的正确与否直接影响桥式起重机的力学性能和寿命。角焊缝常用的确定焊角高度的方法（图7.1）图(7.1) 焊角高度角焊缝最小厚度为：a0.3dmax+1dmax为焊接件的较大厚度，但焊缝最小厚度不小于4mm，当焊接件的厚度小于4mm时，焊缝厚度与焊接件的厚度相同。角焊缝的厚度还不应该大于较薄焊接件的厚度的1.2倍，即:a1.2dmin，按照以上的计算方法可以确定端梁桥架焊接的焊角高度a=6mm.在端梁桥架连接过程中均采用手工电弧焊，在焊接的过程中焊缝的布置很关键，桥架的焊缝有很多地方密集交叉在设计时应该避免如图7.2a、7.2b示 7.2a 7.2b定位板和弯板的焊接时候，由于定位板起导向作用，在焊接时要特别注意，焊角高度不能太高，否则车轮组在和端梁装配的时，车轮组不能从正确位置导入，焊接中采用E5015（J507）焊条，焊条直径d=3.2mm,焊接电流160A,焊角高度最大4mm。如图(7.3)位弯板和定位板的焊接图7.3位弯板和定位板的焊接角钢和腹板、上盖板的焊接采用的是搭接的方法，在焊好后再将两段端梁拼在一块进行钻孔。由于所用的板材厚度大部分都小于10mm ,在焊接过程中都不开坡口进行焊接。主要焊缝的焊接过程如下表：焊接顺序焊接名称焊接方法接头形式焊接工艺1小筋板腹板手工电弧焊双面角接不开坡口，采用E5015（J507）焊条，焊条直径d=4mm,焊接电流160210A2筋板腹板手工电弧焊双面角接同上3端面板腹板手工电弧焊双面角接同上4定位板弯板手工电弧焊搭接不开坡口，采用E5015（J507）焊条，焊条直径d=3.2mm,焊接电流160A弯板腹板手工电弧焊双面角接不开坡口，采用E5015（J507）焊条，焊条直径d=4mm,焊接电流160210A5角钢腹板手工电弧焊搭接同上角钢上盖板手工电弧焊搭接同上6腹板大筋板手工电弧焊角接同上7下盖板腹板手工电弧焊双面角接同上8大筋板下盖板手工电弧焊角接同上9上盖板腹板手工电弧焊角接同上10大筋板上盖板手工电弧焊角接同上总结我的论文题目是“桥式起重机大车机构设计”，刚一拿到这个题目。我真的是很茫然，不知道怎么着手去弄，有时候感觉自己就快坚持不下去了，感觉很辛苦，但是我还是坚持下来了，因为我知道它对我来说具有很大的挑战性，我要去克服我的薄弱环节，我选择了拼搏，后来就慢慢的进入了状态，思路也逐渐的清晰了，历经了几个月的奋战，紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。开始是搜集资料。在指导老师的指点下，通过各种渠道开始准备工作通过网络、图书馆搜集相关学术论文、核心期刊、书籍等。通过一个月的深入学习，搜集了一大堆与毕业设计相关的资料，在杨老师的指导下，摒弃了一些无关紧要的内容，保留了有参考价值的资料作为备用。在这段时期，我整天出入图书馆。在学校图书馆搜集资料，还在网上查找各类相关资料，在中国知网上，我搜索了一些学术论文和期刊文章；在Springer上，我搜索了外文文献资料；在常见的搜索引擎中，我了解到一些相关的知识，同时特意浏览了大量的外文网站，并将这些内容列成提纲，全部记在笔记本上，尽量使我的资料完整、精确、数量多，这有利于论文的撰写。然后我将收集到的资料仔细整理分类，及时拿给导师进行沟通。接下来，我开始对所搜集的资料进行整理、分析研究，对比，并制作了课题研究的方案，开题报告完成之后随即进入紧张而有序的写作之中。并进行相关图形的绘制工作和机构的设计工作。为了画出自己满意的cad图，我又仔细复习和学习了autoCAD的绘图技术。掌握了许多的细节问题。这次毕业论文的制作过程是我的一次再学习，再提高的过程。在论文中我充分地运用了大学期间所学到的知识。在设计初期，由于没有设计经验，觉得无从下手，空有很多设计思想，却不知道应该选哪个，后来经过仔细的对比，我的设计渐渐有了头绪，通过查阅资料，逐渐确立系统方案。最后根据取其精华，去其糟粕的原则，我撰写了初稿，并加入了自己新颖的见解，特别是在实际制作的过程中，我吸取其它外文网站的优点，并加入自己的创新点。在此期间，我多次与杨老师电话或短信以及利用E-mail进行沟通，听取老师好的建议，积极采纳。感觉自己做的差不多的时候，我就将初稿拿给了我的老师，老师对我的设计进行了仔细的研究，一项一项的对我讲解，每一个部分都讲解的很详细透彻，对我提出了宝贵的意见，后来史老师将初稿修改后及时反馈给我，看了之后才发现论文中的论文漏洞很多，老师给了我很好的建议，如不要全盘覆盖课本上的知识，用一个章节作为典型来表达你的创新点就可以了。至此，我发现，要干好一件事并非那么简单，但也不是很难，敷衍了事是万万不可的，对待任何事情都要认真去思考，用思想来完成任务。一篇优秀的毕业论文不是写出来的，而是修改出来的，这需要的是耐心，还要用心。在制图过程中，我遇到的问题很多，有些是在自己技术所在范围之外，每当无法实现自己的想法或者运行不下去的时候，我就会出现浮躁的情绪，但是我没有放弃，而是适时地调节自己的心态，在同学老师的帮助下，完成了初次的设计。越是不懂的东西才要去学，在学习的过程中你会收获很多，其中一点就是互相学习是最好的
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