毕业设计范例

1、湖南铁路科技职业技术学院毕业论文题目：龙门吊设计系部：机械工程系专业：机电一体化班级：308-2姓名：何斌指导教师：安红战摘要龙门吊是一种专用的起重机，因其形状像门而得其名。主要作业于露天 作业，并在固定轨道（双轨）上作业。门吊大多按导梁结构来划分可分为箱 梁结构式门吊和花架结构式门吊，也可按起重量来划分 15T 以下为轻型门 吊,15T-150T 为中型门吊 ，150T 以上为重型门吊。由于箱梁结构式门吊性 能稳定，但运输拆装等不便所以使用上为货场等固定场所使用。花架式结构 门吊，由其造价低廉，便于运输,操作方便，广泛适用于修公路铁路等建设 工程上。龙门吊的名称主要还是由于公路建设上所来的。

2、它是集机电于一体 的工程机械设备，广泛用于各行各业的操作中，其发展具有一定的厉史。在 我国生产龙门吊的公司有河南卫华起重，它在起重行业占有相当大的比率， 本文所设计的龙门是一种小型的吊车，设计制作简单，结构紧凑，自重轻， 体积小，使用方便，横梁和立柱的结构成“门”字形，它由葫芦起升机构、 支腿、大车运行机构、主梁 、操纵室、梯子、平台栏杆安装组成，具有减 速器密封性好，齿轮、齿轴均采用优质渗碳钢经热处理强化，齿面硬度高， 耐磨性好，机械效率高的优点。采用锥形转子制动电动机，简化制动机构。 本产品形式多样，适用性好，可广泛用于提升重物及各种形式（直的、弯曲 的、圆的）工字钢轨道上，也可用于单梁、

3、双梁、悬挂、旋臂及轻型龙门起 重机上。等特点，所以对它的设计改造是辅助生产制造的重要工具。关键字：龙门吊主梁结构调试目录摘要 . 1目录 . 21 概述 . 31.1 机械设计的发展. 31.2 龙门吊的应用与改进 . 31.3 龙门吊的类型. 42 龙门吊总体结构设计 . 52.1 总体设计步骤. 52.2 龙门吊总体结构方案 . 52.3 龙门吊主要技术参数 . 63 龙门吊关键部件的设计与校核 . 73.1 电动葫芦的选择. 73.2 主梁的设计与校核 . 74 龙门吊使用说明 .124.1 小型龙门吊的特点 .124.2 注意事项 .12结束语 .13致谢 .14参考文献 .151 概

4、述1.1 机械设计的发展为了适应现代科学技术的迅速发展，机械设计在近 30 年来发生了相当 大的变化。设计方法更趋于科学、完善，计算精度更高，计算速度更快。主 要有以下方面：一、基础理论不断深化和扩展。例如摩擦学研究摩擦表面间 的物理和化学性质，进一步探索薄层摩擦副的机理和计算问题；弹性流体动 力润滑研究计算重载点、线接触的最小油膜厚度、摩擦力和摩擦温度等问题， 以提高齿轮传动、滚动轴承等的寿命和可靠性等。疲劳断裂从无限寿命设计 发展到有限行命设计；从常规疲劳强度设计发展到用特环弹塑性解的局部应 力-应变法估算裂纹形成寿命，用裂纹扩展原理估算裂纹扩展寿命；并进一 步发展微裂纹、短裂纹、长裂纹用

5、微观-宏观结合的寿命估算理论等。二、 传统的机械设计偏重于零件、部件的静态设计，现正向以局部或整个机械系 统为对象的动态设计方法扩展。研究机械系统的动力学问题对发展高速机械 具有重要意义。三、为使产品设计更科学、更完善、更有市场竞争能力，新 的设计方法不断出现，如优化设计、可靠性设计、系统设计、模块化设计、 价值工程、造型设计、疲劳强度设计、蠕变设计、摩擦学设计、计算机辅助 设计等。四、由于电子计算机具有运转速度快、计算精度高、有记忆和逻辑 判断功能等特点，在机械设计的各个领域中，正在得到越来越广的应用。1.2 龙门吊的应用与改进 龙门吊的作用龙门吊是一种提高劳动生产率，改善劳动条件的大型装卸

6、机械，被广泛 应用于工业生产，一般应用在造船厂基地大型钢结构船段的吊装、铁路货场、 港口码头、工矿料场、机械加工车间、仓库机械制造、装配工厂、水电站车 间厂矿、企业中广泛使用。随着全球经济一体化，近几年机械制造业务逐渐 增加，对于工厂中生产的大批材料，如钢材、（成捆）木材等的搬运用人力非常困难，为此龙门吊的设计与研究迫在眉睫，把小型龙门吊的设计工作提 高到一个新的台阶，使之更加科学合理以减轻了工人的体力劳动，提高劳动 生产率。要保证生产的顺利进行，机械设备是关键，而龙门吊是其中创造财 富所必不可少的工具，它对生产起着举足轻重的作用。 龙门吊的改进中国工程起重机（龙门吊）行业在经历了 2003

7、年的高速发展后，虽然 在 2004 年起重机市场经历了上半年的大起、下半年的大落，但是各项经济 指标仍创历史新高，故 2004 年又称为超高速发展的一年。从 2005 年 1-10 月情况分析，应当说中国工程起重机行业已进入了平稳、可持续发展阶段。 据工程起重机分会对 23 个主机生产企业的统计，2005 年 1-10 月，产品销售 收入 55.7 亿元，同比增长-4.8%; 利润总额 2.83 亿元，同比增长-32.7%; 工 业增加值 8.8 亿元，同比增长-17.8%。销售各类起重机和其他工程机械 11368 台，同比增长-15%。1.3 龙门吊的类型LDA 型电动单梁LX 型电动单梁悬

8、挂式 LP 型电动单梁式DZ12A 型单梁抓斗式LH 型电动葫芦双梁桥式 QD 型电动双梁桥式QZ 型电动双梁抓斗桥式MH 型电动葫芦单梁门式 MHD 型电动双梁门式手动单梁、双梁BBD、BBS 型旋臂GMH 型固定式、YMH 型移动式葫芦门式2 龙门吊总体结构设计2.1 总体设计步骤合理选型根据使用要求、合理选择零件的类型及相应结构载荷分析分析计算零件和受的载荷选材概括工作条件、使用要求、选择适当的材料分析失效的形式、确定计算准则、判定主要失效形式、确定计算准则计算确定零件的基本尺寸、参数、尺寸数目多于计算准则数目、有些参数是选定的。2.2 龙门吊总体结构方案龙门吊的龙门架是由四条龙门腿组成

9、，两根纵梁和两根横梁组成龙门支 腿,龙门腿是一箱形结构,其外部为走行系统之链条传动箱,横梁亦是箱形结 构,为走行系统的安装基础.纵梁是组焊接工字型梁,为便于公路,铁路运输, 采用螺栓连接,纵梁为动力传动系统和液压系统安装基础。龙门吊总体结构如图 1 所示。图 1 龙门吊总体结构图2.3 龙门吊主要技术参数此次设计的龙门吊主要技术参数如下表所示。表 1 龙门吊主要技术参数起重量主提升重量15T副提升重量510T跨度6 米提升高度8 米工作级别A4 A3速度主钩提升速度0.5m5m/min天车运行速度6m15m/min大车运行速度3m30m/min副钩提升速度8m/min副钩运行速度20m/min

10、电动 机 功 率主钩提升1132kw副钩提升7.513kw副钩运行0.8kw天车运行618kw天车运行636kw起重机总重8T200T整机总功率10kw130kw最大轮压5KN500KN荐用钢轨P50/P43/P38电源三相交流电 50Hz 380V 3-phase3 龙门吊关键部件的设计与校核3.1 电动葫芦的选择电动葫芦简称电葫芦，由电动机，传动机构和卷筒或链轮组成。分钢丝 绳电动葫芦和环链电动葫芦两种。通常用自带制动器的鼠笼型锥形转子电动 机或另配电磁制动器的圆柱形转子电动机驱动，起重量一般为 0.180 吨， 起升高度为 330 米，多数电动葫芦由人用按钮跟随操作，也可在司机室内 操作

11、或采用有（无）线远程距离控制，电动葫芦除可单独使用外还同手动， 车动或电动小车装配在一起悬挂在建筑物的顶棚或起重机的梁上使用。LDA 型电动单梁起重机与 CDI，MDI 型电动葫芦配套使用。它可起升重物 并沿主梁纵向移动。选用 CDI 型的电动葫芦即可3.2 主梁的设计与校核 龙门吊载荷的确定贝雷片材料为 6Mn 钢，其拉、压、弯容许应力为=1.3×210.0=273.0MPa，容许剪应力 = 1.3×160.0 = 208.0 MPa，弦杆截面积 A0= 25.48 cm2, 惯性矩 I0= 396.6 cm4，每片重 270 kg。销子为 30CrMnTi 钢，直径 5

12、cm，容 许剪应力 =0.45×1300=585.MPa，每个重 3 kg。加强弦杆材料同贝雷片， 每根重 80kg。由贝雷片拼装的龙门吊均为多次超静定结构,计算非常繁杂。 由于其为临时结构，故一般都把它简化为静定结构计算。图 2 龙门吊载荷示意图龙门吊的载荷包括下面三种：(1)横梁均布荷载 q1 经计算为 3kN/m。包括桁架片、桁架支撑片。加强 弦杆、平车走行线等均近似均布,按均布荷载考虑。(2)风荷载 q2 经计算为0.4 kN/m。风荷载一般只考虑在支腿上。(3)集中荷载 p 经计算为 200 kN/m。集中力即为小车轮作用于钢轨上的力，严格讲，小车有 2 排轮子,应为 2

13、个 集中力，因其间距很小，为安全与方便起按 1 个集中力考虑。集中荷载包括T 梁、小车、滑轮组、卷扬机、钢丝绳等重量。弯矩-截面跨中弯矩 M-如图 3 所示，CD 杆为现场加工杆件，精 度不高，加工时孔偏大，所以 CD 杆对横梁上弦杆约束不是十分有力。严格讲,横梁与支腿之间是介于简支与刚构之间的一种结构,计算-弯矩时把它当成简支处理。这样偏于安全,经计算为 1215 kN·m。图 3 龙门吊应力计算示意图如上所述,CD 杆对横梁上弦杆有一定的约束，所以在计算-截面负弯 矩时把它当成“”形刚构处理。这样,如集中荷载在跨中时，加上风荷载 作用则在-截面产生最大负弯矩.经计算，均布荷载 q

14、1 对-截面产生 的负弯矩 M1 为-51.45 kN·m；集中荷载在-245kN·m；风荷载 q2 对-截 面产生的负弯矩 M3 为-49.98 kN·m；则-截面负弯矩 M=M1+M2+M3=-366.4。 主梁的设计计算涉及到：自重载荷、起升载荷、水平载荷、附加载荷的计算；不同点的剪切力、应力，弯矩；支反力、侧向力、约束弯曲、约束扭转、刚度计算；截面的惯性矩、断面模量、静矩和弯心的计算；计算结果 再 经主梁的限制条件（正应力、剪应力、水平和垂直静刚度刚度、动刚度、腹板的高度比值、翼缘板的宽厚比值、主梁的跨高比值和跨宽比值、设计变量的边界约束条件进行优化）。一

15、般来说,根据桥机生产厂家的规范，端梁不进 行强度、刚度等计算，端梁计算只是为了确定端梁形式及与主梁的连接方式（铰接还是刚性连接），根据主梁参数从端梁系列库中选择端梁型号,确定端 梁 的主要参数。首先根据任务书要求,选择主、副小车的起重量 4 吨和跨度7.5 米。 主梁设计指标刚度条件：容许挠度见3811 85 起重机械设计规范1/750。 强度条件：容许强度见J1788 钢结构设计规范=215/2=2194/2。 主梁的强度与刚度校核：刚度不足说明其主梁截面尺寸比较小，同时也反映其强度富裕量比较小，使用一段时间后，主梁原有的上拱会逐步消失， 这时加载以后，主梁下挠就发生在水平线以下 1L(L

16、为跨度)。主梁刚度校 核条件包括静刚度和动刚度，静刚度以静态弹性变形量表述。静刚度的校核即验算 额定载荷和小车自重在大跨度中引起的静挠度，经验算得：静挠度f=0.89动刚度以满载自振频率表征或验算空载自振周期。按照规定，一般起重 机不用校核动刚度。主梁的 Mmax、Qmax、Fmax,代入下列公式进行强度和刚度验算弯曲正应力强度条件max=Mmax/Wxw 弯曲剪应力强度条件max=Qmax/Ix 弯曲刚度条件：fmaxf 式中符号均为通号，其意义不在赘述，其中主梁的最大挠度（Fmax)发生在最大受力的跨中截面，由结构位移计算的常用方法可导出其计算式为Fmax=99/384EF(8-4a/ 式

17、中 E主梁所用材料的弹性模量I钢梁横截面对其中性轴的惯性矩 主梁结构设计最大剪应力max 所有销子受剪均为双剪状态,max=Q 中/2A= 109.2MPa(< = 585.0 MPa)。跨中挠度 fmax 按计算 M-进行简化,则 fmax=f集中+f 均= 38 mm(< f =L/500 = 42 mm)。 主要计算准则：（1）强度抵抗塑变、整体断裂、表层断裂的能力（2）刚度抵抗弹性变形的能力（3）耐磨性足够的寿命 条件性计算：pp、PVPV（4）温升计算正常工作 tt主梁截面由:=/=(1×1+22×2+3×3)/(1+22+3)=(79.2&

18、#215;54.4+2×65.9×15+20×94.1)/(54.4+2×15+94.1)=45.756。得:1=79.2-45.756=33.444, 2=65.9-45.756=20.144,3=20-45.756=-25.756。 由:=+2。2224得:=1+22+3+1 ×54.4+22 ×15+3 ×94.1=159817 。由:=/。得:=159817/45.756=3493。 主梁受力图(以下由主梁最大受力点分析)刚度校核由:=/48=0.65。考虑主梁动载系数为 1.1,则=×1.1=0.72。

19、结论:</750=1.27。强度校核由:=/ =(/4)/ =(12000×950/4)/3493=816/2。 结论:<=2194。挠度计算：跨中和有效悬臂点的挠度，分别等于该测点空载和重载时对应的拱度和 翘度的数值之差，用公式可表示为：跨中：F3f3 空f3 重悬臂：F1f1 空f1 重 F5f5 空f5 重几点说明：以上所有公式中“l”均是按两端有效悬臂相等计算的，若两端有效悬 臂长度不等时，则各式 f1，f5 中的“l”分别由对应的 l1，l代替进行计 算即可。4 龙门吊使用说明4.1 小型龙门吊的特点(1)结构简单，制造成本低，安装容易。 (2)操作简单，工人不

20、必经过专门训练。 (3)维护简单，不必制定严格的维护保养制度。 (4)安全性高，可以遥控远距离操作。4.2 注意事项(1)龙门吊应有专人开车，司机应经过专业培训，熟悉本机的结构特点 和操作方法，并经考试合格后发给合格证书，才允许开车。(2)严禁非司机开车。(3)司机工作时，只听地面上专门人员指挥（并且只能有 1 人指挥），但 是无论什么人发出停车信号时均应停车，查明情况再开车。(4)每日每次开车前，必须检查所有机械和电器设备是否良好，操作系统是否灵活，并按规定对设备进行保养和润滑。 (5)每班第一次吊运物品以使吊运接近额定负荷的物品时，司机应先将重物起重至不超过 0.5m 高度，然后下降到接近

21、地面时制动。(6)禁止超负荷使用。 (7)禁止倾斜吊运物品。 (8)龙门吊吊运物品时，应鸣铃让人躲开或绕开，禁止从人头顶通过，开车前必须发出开车警告信号。 (9)禁止人随物品一起升降。 (10)不允许长时间吊重于空中停留，龙门吊吊装重物时，司机和地面指挥人员不得离开。 (11)检查时应切断电源，且挂“有人检修”的牌子，以免误开车造成重大事故。结束语通过对小型龙门吊的设计，使我不仅了解起重设备中结构设计最重要是 要提高安全可靠度，满足技术要求，设计出的结构要经久耐用，而且使我掌 握了其状态，性能，同时揭示了对此类设备的管、用、修工作的重点，使安 全生产的可靠性意义。起重机的制造一直是工程机械中的一个亮点，在我公司就具有世界上最 大吨位的 1200 吨起重机，它的设计与制作离不开龙门吊的参与，龙门吊作为起重机的一种，它们用于不同的工种和作业中，在某些车间或小型行业应用极为普遍。本篇通过对龙门吊的受力与承载情况方面进行了全面的分析， 利用平衡方程对其梁进行强度的校核，结构的的设计以及许可载荷的确定，这样又进一步论证了它的使用与安全性能，加上一些保护装置后，可以应用到现实中。 设计制作简单，使用方便。由于考虑到不同的应用场合，因此对它的控制进行了多方面的规划，分为有（无）线摇控控制，直接操纵室操作，因此特别实用。 无论社会如何