1481-橋式起重機

1481-橋式起重機,橋式起重機 焦作大學機電系畢業(yè)設計 第一章 緒論1本設計已經(jīng)通過答辯，如果需要圖紙請聯(lián)系 QQ 251133408 另專業(yè)團隊代做畢業(yè)設計，質(zhì)量速度有保證。1 緒 論1.1 起重機的介紹箱形雙梁橋式起重機是由一個有兩根箱形主梁和兩根橫向端梁構(gòu)成的雙梁橋架,在橋架上運行起重小車,可起吊和水平搬運各類物體,它適用于機械加工和裝配車間料場等場合。1.2 起重機設計的總體方案 本次起重機設計的主要參數(shù)如下:起重量 10t,跨度 16.5m，起升高度為 10m 起升速度 8m/min 小車運行速度v=40m/min 大車運行速度 V=90m/min 大車運行傳動方式為分別傳動;橋架主梁型式,箱形梁.小車估計重量 4t，起重機的重量 16.8t .工作類型為中級。根據(jù)上述參數(shù)確定的總體方案如下：主梁的設計：主梁跨度 16.5m ,是由上、下蓋板和兩塊垂直的腹板組成封閉箱形截面實體板梁連接，主梁橫截面腹板的厚度為 6mm,翼緣板的厚度為 10mm，主梁上的走臺的寬度取決于端梁的長度和大車運行機構(gòu)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，主梁和端梁連接處的高度取 H0=0.4-0.6H，腹板的穩(wěn)定性由橫向加勁板和，縱向加勁條或者角鋼來維持，縱向加勁條的焊接采用連續(xù)點焊，主梁翼緣板和腹板的焊接采用貼角焊縫，主梁通常會產(chǎn)生下?lián)献冃危庸ず脱b配時采用預制上拱。小車的設計：小車主要有起升機構(gòu)、運行機構(gòu)和小車架組成。起升機構(gòu)采用閉式傳動方案，電動機軸與二級圓柱齒輪減速器的高速軸之間采用兩個半齒聯(lián)軸器和一中間浮動軸聯(lián)系起來，減速器的低速軸魚卷筒之間采用圓柱齒輪傳動。焦作大學機電系畢業(yè)設計 第一章 緒論2運行機構(gòu)采用全部為閉式齒輪傳動，小車的四個車輪固定在小車架的四周，車輪采用帶有角形軸承箱的成組部件，電動機裝在小車架的臺面上，由于電動機軸和車輪軸不在同一個平面上，所以運行機構(gòu)采用立式三級圓柱齒輪減速器，在減速器的輸入軸與電動機軸之間以及減速器的兩個輸出軸端與車輪軸之間均采用帶浮動軸的半齒聯(lián)軸器的連接方式。小車架的設計，采用粗略的計算方法，靠現(xiàn)有資料和經(jīng)驗來進行，采用鋼板沖壓成型的型鋼來代替原來的焊接橫梁。端梁的設計：端梁部分在起重機中有著重要的作用，它是承載平移運輸?shù)年P(guān)鍵部件。端梁部分是由車輪組合端梁架組成，端梁部分主要有上蓋板，腹板和下蓋板組成；端梁是由兩段通過連接板和角鋼用高強螺栓連接而成。在端梁的內(nèi)部設有加強筋，以保證端梁架受載后的穩(wěn)定性。端梁的主要尺寸是依據(jù)主梁的跨度，大車的輪距和小車的軌距來確定的；大車的運行采用分別傳動的方案。在裝配起重機的時候，先將端梁的一段與其中的一根主梁連接在一起，然后再將端梁的兩段連接起來。 本章主要對箱形橋式起重機進行介紹，確定了其總體方案并進行了一些簡單的分析。箱形雙梁橋式起重機具有加工零件少，工藝性好、通用性好及機構(gòu)安裝檢修方便等一系列的優(yōu)點，因而在生產(chǎn)中得到廣泛采用。我國在 5 噸到 10 噸的中、小起重量系列產(chǎn)品中主要采用這種形式，但這種結(jié)構(gòu)形式也存在一些缺點：自重大、易下?lián)?，在設計和制造時必須采取一些措施來防止或者減少。焦作大學機電系畢業(yè)設計 第二章 大車運行機構(gòu)的設計32.大車運行機構(gòu)的設計2.1 設計的基本原則和要求大車運行機構(gòu)的設計通常和橋架的設計一起考慮，兩者的設計工作要交叉進行，一般的設計步驟：1. 確定橋架結(jié)構(gòu)的形式和大車運行機構(gòu)的傳方式2. 布置橋架的結(jié)構(gòu)尺寸3. 安排大車運行機構(gòu)的具體位置和尺寸4. 綜合考慮二者的關(guān)系和完成部分的設計 對大車運行機構(gòu)設計的基本要求是：1. 機構(gòu)要緊湊，重量要輕2. 和橋架配合要合適，這樣橋架設計容易，機構(gòu)好布置3. 盡量減輕主梁的扭轉(zhuǎn)載荷，不影響橋架剛度4. 維修檢修方便，機構(gòu)布置合理2.1.1 機構(gòu)傳動方案大車機構(gòu)傳動方案，基本分為兩類：分別傳動和集中傳動，橋式起重機常用的跨度（10.5-32M）范圍均可用分別傳動的方案本設計采用分別傳動的方案。2.1.2 大車運行機構(gòu)具體布置的主要問題：1. 聯(lián)軸器的選擇2. 軸承位置的安排3. 軸長度的確定這三著是互相聯(lián)系的。在具體布置大車運行機構(gòu)的零部件時應該注意以幾點：1. 因為大車運行機構(gòu)要安裝在起重機橋架上，橋架的運行速度很高，而且受載之后向下?lián)锨瑱C構(gòu)零部件在橋架上的安裝可能不十分準確，所以如果單從保持機構(gòu)的運動性能和補償安裝的不準確性著眼，凡是靠近電動機、減速器和車輪的軸，最好都用浮動軸。2. 為了減少主梁的扭轉(zhuǎn)載荷，應該使機構(gòu)零件盡量靠近主梁而遠離走臺欄焦作大學機電系畢業(yè)設計 第二章 大車運行機構(gòu)的設計4桿；盡量靠近端梁，使端梁能直接支撐一部分零部件的重量。3. 對于分別傳動的大車運行機構(gòu)應該參考現(xiàn)有的資料，在浮動軸有足夠的長度的條件下，使安裝運行機構(gòu)的平臺減小，占用橋架的一個節(jié)間到兩個節(jié)間的長度，總之考慮到橋架的設計和制造方便。4. 制動器要安裝在靠近電動機，使浮動軸可以在運行機構(gòu)制動時發(fā)揮吸收沖擊動能的作用。2.2 大車運行機構(gòu)的計算已知數(shù)據(jù)：起重機的起重量 Q=100KN，橋架跨度 L=16.5m，大車運行速度 Vdc=90m/min，工作類型為中級，機構(gòu)運行持續(xù)率為 JC%=25，起重機的估計重量 G=168KN，小車的重量為 Gxc=40KN，橋架采用箱形結(jié)構(gòu)。計算過程如下：2.2.1 確定機構(gòu)的傳動方案本起重機采用分別傳動的方案如圖（2-1）大車運行機構(gòu)圖（2-1）1電動機 2制動器 3高速浮動軸 4聯(lián)軸器 5減速器 6聯(lián)軸器 7 低速浮動軸 8聯(lián)軸器 9車輪2.2.2 選擇車輪與軌道，并驗算其強度按照如圖所示的重量分布，計算大車的最大輪壓和最小輪壓：滿載時的最大輪壓：Pmax= LeQ2Gxc4-= 5.160168焦作大學機電系畢業(yè)設計 第二章 大車運行機構(gòu)的設計5=95.6KN空載時最大輪壓：Pmax= Le2Gxc4-= 5.160168=50.2KN空載時最小輪壓：Pmin= Le2Gxc4-= 5.160168=33.8KN式中的 e 為主鉤中心線離端梁的中心線的最小距離 e=1.5m載荷率：Q/G=100/168=0.595由1表 19-6 選擇車輪：當運行速度為 Vdc=60-90m/min，Q/G=0.595 時工作類型為中級時，車輪直徑 Dc=500mm，軌道為 P38的許用輪壓為 150KN，故可用。1）.疲勞強度的計算疲勞強度計算時的等效載荷：Qd= 2Q=0.6*100000=60000N 式中 2等效系數(shù)，有1表 4-8 查得 2=0.6車論的計算輪壓：Pj= KCI r Pd=1.050.8977450=72380N式中：P d車輪的等效輪壓Pd= LQ5.12Gxc4c-= .60618=77450Nr載荷變化系數(shù)，查1表 19-2，當 Qd/G=0.357 時，r=0.89Kc1沖擊系數(shù)，查1表 19-1。第一種載荷當運行速度為 V=1.5m/s 時，焦作大學機電系畢業(yè)設計 第二章 大車運行機構(gòu)的設計6Kc1=1.05根據(jù)點接觸情況計算疲勞接觸應力：j=4000321rDcPj=40003230578=13555Kg/cm2j =135550N/cm2式中 r-軌頂弧形半徑，由3附錄 22 查得 r=300mm，對于車輪材料ZG55II，當 HB320 時， jd =160000-200000N/cm2，因此滿足疲勞強度計算。2）.強度校核最大輪壓的計算：Pjmax=KcIIPmax=1.195600=105160N式中 KcII-沖擊系數(shù)，由3表 2-7 第 II 類載荷 KcII=1.1按點接觸情況進行強度校核的接觸應力：jmax=321maxrDcPj=32305106=15353Kg/cm2jmax =153530N/cm2車輪采用 ZG55II，查1表 19-3 得，HB320 時， j=240000-300000N/cm2，jmax N,故所選減速器功率合適。2.2.10 驗算啟動不打滑條件由于起重機室內(nèi)使用,故坡度阻力及風阻力不考慮在內(nèi).以下按三種情況計算.1.兩臺電動機空載時同時驅(qū)動：n= nz2)(601/1cqdcDkpdkptvgGf式中 p1= /max/in=33.8+50.2=84KN-主動輪輪壓p2= p1=84KN-從動輪輪壓f=0.2-粘著系數(shù)(室內(nèi)工作)nz防止打滑的安全系數(shù).n z 1.051.2n = 25.006.184)6.(10847.56108. 333 =2.97nnz,故兩臺電動機空載啟動不會打滑2.事故狀態(tài)當只有一個驅(qū)動裝置工作,而無載小車位于工作著的驅(qū)動裝置這一邊時,則n= nz2)(601/1cqdcDkpdkptvgGf式中 p1= =50.2KN-主動輪輪壓/maxp2=2 +/in/a焦作大學機電系畢業(yè)設計 第二章 大車運行機構(gòu)的設計12=233.8+50.2=117.8KN-從動輪輪壓-一臺電動機工作時空載啟動時間/qt=/qt24.375095.012685.012=13.47 sn= =2.9425.06.)76.(8147.36018nnz,故不打滑.3.事故狀態(tài)當只有一個驅(qū)動裝置工作,而無載小車遠離工作著的驅(qū)動裝置這一邊時,則n= nz2)(601/1cqdcDkpdkptvgGf式中 P1= =33.8KN-主動輪輪壓/minP2= 2 =33.8+2*50.2=134.2KN-從動輪輪壓/ip/ax= 13.47 S 與第(2)種工況相同/qtn= 25.006.831)46.(21347.60581.8=1.89 故也不會打滑結(jié)論:根據(jù)上述不打滑驗算結(jié)果可知,三種工況均不會打滑2.2.11 選擇制動器由1中所述, 取制動時間 tz=5s按空載計算動力矩,令 Q=0,得:Mz= 20121/ )(3751iGDmctnCzj焦作大學機電系畢業(yè)設計 第二章 大車運行機構(gòu)的設計13式中 /0min/2)(DpMcj =5.19.346=-19.2NmPp=0.002G=1680000.002=336NPmin=G 21)(cDd= =1344N5.0)14.6(68M=2-制動器臺數(shù).兩套驅(qū)動裝置工作Mz= 95.0.126845.012537.192=41.2 Nm現(xiàn)選用兩臺 YWZ-200/25 的制動器，查1表 18-10 其制動力矩 M=200 Nm，為避免打滑，使用時將其制動力矩調(diào)制 3.5 Nm 以下。2.2.12 選擇聯(lián)軸器根據(jù)傳動方案,每套機構(gòu)的高速軸和低速軸都采用浮動軸.1.機構(gòu)高速軸上的計算扭矩：= =110.61.4=154.8 Nm/jsMIn式中 MI連軸器的等效力矩.MI= =255.3=110.6 Nmel1等效系數(shù) 取 =2 查2表 2-71Mel=9.75* =55.3 Nm7054由2表 33-20 查的:電動機 Y160M1-8,軸端為圓柱形,d 1=48mm,L=110mm;由2焦作大學機電系畢業(yè)設計 第二章 大車運行機構(gòu)的設計1419-5 查得 ZLZ-160-12.5-iv 的減速器,高速軸端為 d=32mm,l=58mm,故在靠電機端從由表2選聯(lián)軸器 ZLL2（浮動軸端 d=40mm;MI=630Nm,(GD2)ZL=0.063Kgm,重量 G=12.6Kg） ；在靠近減速器端，由2選用兩個聯(lián)軸器 ZLD，在靠近減速器端浮動軸端直徑為 d=32mm;MI=630 Nm, (GD2)L=0.015Kgm, 重量 G=8.6Kg. 高速軸上轉(zhuǎn)動零件的飛輪矩之和為： (GD2)ZL+(GD2)L=0.063+0.015=0.078 Kgm與原估算的基本相符，故不需要再算。2.低速軸的計算扭矩： 0 iMjsjs=154.815.750.95=2316.2 Nm2.2.13 浮動軸的驗算1）.疲勞強度的計算低速浮動軸的等效力矩：MI= 1Meli=1.455.312.50.95=919.4Nm式中 1等效系數(shù)，由2表 2-7 查得 1=1.4由上節(jié)已取得浮動軸端直徑 D=60mm，故其扭轉(zhuǎn)應力為：N/cm21862.0943WMIn由于浮動軸載荷變化為循環(huán)（因為浮動軸在運行過程中正反轉(zhuǎn)矩相同） ，所以許用扭轉(zhuǎn)應力為：4.192301Ikn=4910 N/cm2式中，材料用 45 號鋼，取 b=60000 N/cm2; s=30000N/cm2,則 -1=0.22b=0.2260000=13200N/cm2； s=0.6s=0.630000=18000N/cm2焦作大學機電系畢業(yè)設計 第二章 大車運行機構(gòu)的設計15K=KxKm=1.61.2=1.92考慮零件的幾何形狀表面狀況的應力集中系數(shù) Kx=1.6，K m=1.2，n I=1.4安全系數(shù)，由2表 2-21 查得 n-1k 故疲勞強度驗算通過。2）.靜強度的計算計算強度扭矩：Mmax= 2Meli=2.555.312.50.95=1641.7 Nm式中 2動力系數(shù)，查2表 2-5 的 2=2.5扭轉(zhuǎn)應力：= =3800N/cm2362.0147WMI許用扭轉(zhuǎn)剪應力：N/cm218604.ISInII,故強度驗算通過。高速軸所受扭矩雖比低速軸小，但強度還是足夠，故高速軸驗算省去。2.2.14 緩沖器的選擇1.碰撞時起重機的動能W 動 = gGv20G帶載起重機的重量 G=168000+1000000.1焦作大學機電系畢業(yè)設計 第二章 大車運行機構(gòu)的設計16=178000NV0碰撞時的瞬時速度，V 0=（0.30.7）V dxg重力加速度取 10m/s2則 W 動 = 105.7820Gv=5006.25 N m2. 緩沖行程內(nèi)由運行阻力和制動力消耗的功W 阻 =（P 摩 +P 制 ）S式中 P 摩 運行阻力，其最小值為Pmin=Gf0min=1780000.008=1424Nf0min最小摩擦阻力系數(shù)可取 f0min=0.008P 制 制動器的制動力矩換算到車輪踏面上的力，亦可按最大制動減速度計算P 制 = =178000.55=9790Nmax制gG=0.55 m /s2ax制S緩沖行程取 S=140 mm因此 W 阻 =（1424+9790）0.14=1569.96N m3. 緩沖器的緩沖容量一個緩沖器要吸收的能量也就是緩沖器應該具有的緩沖容量為：n-阻動緩 =5006.25-1569.96 =3436.29 N m式中 n緩沖器的個數(shù) 取 n=1由1表 22-3 選擇彈簧緩沖器彈簧 D=120 mm，d=30 mm焦作大學機電系畢業(yè)設計 第三章 端梁的設計173.端梁的設計3.1 端梁的尺寸的確定3.1.1 端梁的截面尺寸1.端梁截面尺寸的確定：上蓋板 1=10mm,中部下蓋板 1=10 mm頭部下蓋板 2=12mm按照1表 19-4 直徑為 500mm 的車輪組尺寸，確定端梁蓋板寬度和腹板的高度時，首先應該配置好支承車輪的截面，其次再確定端梁中間截面的尺寸。配置的結(jié)果，車輪輪緣距上蓋板底面為 25mm;車輪兩側(cè)面距離支承處兩下蓋板內(nèi)邊為 10 mm，因此車輪與端梁不容易相碰撞；并且端梁中部下蓋板與軌道便的距離為 55 mm。如圖示（3-1）端梁的截面尺寸圖（3-1）3.1.2 端梁總體的尺寸大車輪距的確定：K=（ ）L=（ ）16.5=2.063.3m815815取 K=3300 端梁的高度 H 0=（0.40.6）H 主 取 H0=500確定端梁的總長度 L=41003.2 端梁的計算焦作大學機電系畢業(yè)設計 第三章 端梁的設計181.計算載荷的確定設兩根主梁對端梁的作用力 Q(G+P)max相等，則端梁的最大支反力：RA= KaLxc)2(QP)ma式中 K大車輪距，K=330cmLxc小車輪距，L xc=200cma2傳動側(cè)車輪軸線至主梁中心線的距離，取 a2=70 cm=114237NP)(Qmx因此 RA= =117699N 30)72(1472.端梁垂直最大彎矩端梁在主梁支反力 作用下產(chǎn)生的最大彎矩為：PG)(maxMzmax=RAa1=11769960=7.06106Na1導電側(cè)車輪軸線至主梁中心線的距離，a 1=60 cm。3.端梁的水平最大彎矩1）. 端梁因車輪在側(cè)向載荷下產(chǎn)生的最大水平彎矩：=Sa1pmx式中：S車輪側(cè)向載荷，S=P；側(cè)壓系數(shù)，由圖 2-3 查得，=0.08；P車輪輪壓，即端梁的支反力 P=RA因此：=RAa1Mpmx=0.0811769960=564954Ncm2）.端梁因小車在起動、制動慣性載荷作用下而產(chǎn)生的最大水平彎矩：= a1pmaxKLPxcg)2(式中 小車的慣性載荷： = P1=37000/7=5290Nxg xg7因此：焦作大學機電系畢業(yè)設計 第三章 端梁的設計19= =327018NcmMpmax 603)720(59比較 和 兩值可知，應該取其中較大值進行強度計算。 pmax4.端梁的強度驗算端梁中間截面對水平重心線 X-X 的截面模數(shù)：hBWx)3(1 = =2380.84806.48c3端梁中間截面對水平重心線 X-X 的慣性矩：2 hIx=2380.8 =5952050cm4端梁中間截面對垂直重心線 Y-Y 的截面模數(shù)：bhBWy)3(1 = 1154.44.276.048c2端梁中間截面對水平重心線 X-X 的半面積矩： 24211hBhSx= =1325.6806.8cm3端梁中間截面的最大彎曲應力： WMypxzmaxama= =2965+489=3454N/cm24.15698.2307端梁中間截面的剪應力：2)(maxPQIS= =2120 N/cm26.0591347焦作大學機電系畢業(yè)設計 第三章 端梁的設計20端梁支承截面對水平重心線 X-X 的慣性矩、截面模數(shù)及面積矩的計算如下：首先求水平重心線的位置 水平重心線距上蓋板中線的距離： C1= =5.74 2.16.071240 )6.075()5.(72. cm水平重心線距腹板中線的距離：C2=5.74-0.5-0.512.7=-1.11 cm水平重心線距下蓋板中線的距離：C3=（12.7+0.5+0.6）-5.74=8.06cm端梁支承截面對水平重心線 X-X 的慣性矩： = 4013+4015.742+2 12.730.6+212.70.61.112+21Ix012111.23+2111.28.062=3297cm4端梁支承截面對水平重心線 X-X 的最小截面模數(shù)：= Wx0I 213C=3297 6.08=406.1 cm3端梁支承截面水平重心線 X-X 下部半面積矩：=2111.28.06+（8.06-0.6）0.6（8.06-0.6）/2Sx0=229.5 cm3端梁支承截面附近的彎矩：=RAd=11769914=1647786NcmMz式中焦作大學機電系畢業(yè)設計 第三章 端梁的設計21端梁支承截面的彎曲應力：1.40678WMxZ=4057.6N/cm2端梁支承截面的剪應力：6.03297510 ISRxAn=6827.4 N/cm2端梁支承截面的合成應力：222 4.6873.40573=12501.5 N/cm2端梁材料的許用應力：dII=(0.800.85) II=(0.800.85)16000=1280013600 N/cm 2dII=(0.800.85) II= (0.800.85)9500 =76008070 N/cm 2驗算強度結(jié)果，所有計算應力均小于材料的許用應力，故端梁的強度滿足要求。3.3 主要焊縫的計算3.3.1 端梁端部上翼緣焊縫端梁支承截面上蓋板對水平重心線 X-X 的截面積矩：=4015.74=229.6 cm3S1端梁上蓋板翼緣焊縫的剪應力： 6.07329417.012hInRfxA=4878.8 N/cm2 式中 n1上蓋板翼緣焊縫數(shù)；焦作大學機電系畢業(yè)設計 第三章 端梁的設計22hf焊肉的高度，取 hf=0.6 cm3.3.2 下蓋板翼緣焊縫的剪應力驗算端梁支承截面下蓋板對水平重心線 X-X 的面積矩：=2121.28.06=232.128 cm3S1端梁下蓋板翼緣焊縫的剪應力：6.0732941817.022hInRfxA=4929.8 N/cm2由1表 查得=9500 N/cm 2，因此焊縫計算應力滿足要求。焦作大學機電系畢業(yè)設計 第三章 端梁的設計23焦作大學機電系畢業(yè)設計 第四章 端梁接頭的設計244 端梁接頭的設計4.1 端梁接頭的確定及計算端梁的安裝接頭設計在端梁的中部，根據(jù)端梁輪距 K 大小，則端梁有一個安裝接頭。端梁的街頭的上蓋板和腹板焊有角鋼做的連接法蘭，下蓋板的接頭用連接板和受剪切的螺栓連接。頂部的角鋼是頂緊的，其連接螺栓基本不受力。同時在下蓋板與連接板鉆孔是應該同時鉆孔。如下圖為接頭的安裝圖下蓋板與連接板的連接采用 M18 的螺栓，而角鋼與腹板和上蓋板的連接采用M16 的螺栓。（a）焦作大學機電系畢業(yè)設計 第四章 端梁接頭的設計25連接板和角鋼連接圖 4-1(b)4.1.1 腹板和下蓋板螺栓受力計算1.腹板最下一排螺栓受力最大，每個螺栓所受的拉力為：N 拉 = 2112100 4)(5. niabHndnM= )458()50(68.216.722227=12500N2.下腹板每個螺栓所受的剪力相等，其值為：N 剪 = 1205.)(NdbH= 568.)(2=7200N式中 n0下蓋板一端總受剪面數(shù)；n 0=12N 剪 下蓋板一個螺栓受剪面所受的剪力：n一側(cè)腹板受拉螺栓總數(shù)；n=12焦作大學機電系畢業(yè)設計 第四章 端梁接頭的設計26d1腹板上連接螺栓的直徑（靜截面） d0下腹板連接螺栓的直徑；d 1=16mmH梁高；H=500 mmM連接處的垂直彎矩；M=7.0610 6其余的尺寸如圖示4.1.2 上蓋板和腹板角鋼的連接焊縫受力計算1. 上蓋板角鋼連接焊縫受剪，其值為：Q= 拉NdbHnban)(5.2)(2 21001= =172500N568)(.650 22.腹板角鋼的連接焊縫同時受拉和受彎，其值分別為：N 腹 = 拉NbHan)(1= =43100N2506508M 腹 = 拉NbHani21= =2843000Nmm1250650)48(2焦作大學機電系畢業(yè)設計 第四章 端梁接頭的設計274.2 計算螺栓和焊縫的強度4.2.1 螺栓的強度校核1.精制螺栓的許用抗剪承載力：N 剪 = 42dn剪= =103007.7N 13508.322.螺栓的許用抗拉承載力N 拉 = 42d= =27129.6N13506.32式中=13500N/cm 2 =13500N/cm2 由1表 25-5 查得由于 N 拉 N 拉 ,N 剪 N 剪 則有所選的螺栓符合強度要求4.2.2 焊縫的強度校核1.對腹板由彎矩 M 產(chǎn)生的焊縫最大剪應力：M= = =15458.7N/ cm2Ib24.39580式中I )6437()6(2hl=395.4 焊縫的慣性矩其余尺寸見圖焦作大學機電系畢業(yè)設計 第四章 端梁接頭的設計282.由剪力 Q 產(chǎn)生的焊縫剪應力：Q=bh= =4427.7N/ cm26.043127折算剪應力：= =2QM227.4.58=16079.6 N/ cm2=17000 N/ cm2由1 表 25-3 查得式中 h焊縫的計算厚度取 h=6mm3.對上角鋼的焊縫= = =211.5 N/ cm2lN26.0781由上計算符合要求。焦作大學機電系畢業(yè)設計 第五章 焊接工藝設計295 焊接工藝設計對橋式起重機來說，其橋架結(jié)構(gòu)主要是由很多鋼板通過焊接的方法連接在一起，焊接的工藝的正確與否直接影響橋式起重機的力學性能和壽命。角焊縫常用的確定焊角高度的方法5-1角焊縫最小厚度為：a0.3max+1max 為焊接件的較大厚度，但焊縫最小厚度不小于 4mm，當焊接件的厚度小于4mm 時，焊縫厚度與焊接件的厚度相同。角焊縫的厚度還不應該大于較薄焊接件的厚度的 1.2 倍，即:a1.2min按照以上的計算方法可以確定端梁橋架焊接的焊角高度 a=6mm.在端梁橋架連接過程中均采用手工電弧焊，在焊接的過程中焊縫的布置很關(guān)鍵，橋架的焊縫有很多地方密集交叉在設計時應該避免如圖 5-1（a） 、5-1（b）示焦作大學機電系畢業(yè)設計 第五章 焊接工藝設計305-2（a）5-2（b）定位板和彎板的焊接時候，由于定位板起導向作用，在焊接時要特別注意，焊角高度不能太高，否則車輪組在和端梁裝配的時，車輪組不能從正確位置導入，焊接中采用 E5015（J507）焊條，焊條直徑 d=3.2mm,焊接電流 160A,焊角高度最大4。如圖 5-2 位彎板和定位板的焊接焦作大學機電系畢業(yè)設計 第五章 焊接工藝設計315-3角鋼和腹板、上蓋板的焊接采用的是搭接的方法，在焊好后再將兩段端梁拼在一塊進行鉆孔。由于所用的板材厚度大部分都小于 10mm ,在焊接過程中都不開坡口進行焊接。主要焊縫的焊接過程如下表：焊接順序焊接名稱 焊接方法接頭形式焊接工藝1 小筋板腹板 手工電弧焊雙面角接不開坡口，采用E5015（J507）焊條，焊條直徑d=4mm,焊接電流160210A2 筋板腹板 手工電弧焊雙面角接同上3 端面板腹板 手工電弧焊雙面角接同上焦作大學機電系畢業(yè)設計 第五章 焊接工藝設計32定位板彎板 手工電弧焊 搭接不開坡口，采用E5015（J507）焊條，焊條直徑d=3.2mm,焊接電流160A4彎板腹板 手工電弧焊雙面角接不開坡口，采用E5015（J507）焊條，焊條直徑d=4mm,焊接電流160210A角鋼腹板 手工電弧焊 搭接 同上5 角鋼上蓋板 手工電弧焊 搭接 同上6 腹板大筋板 手工電弧焊 角接 同上7 下蓋板腹板 手工電弧焊雙面角接同上8 大筋板下蓋板 手工電弧焊 角接 同上9 上蓋板腹板 手工電弧焊 角接 同上10 大筋板上蓋板 手工電弧焊 角接 同上焦作大學機電系畢業(yè)設計 參考文獻33參考文獻1 起重機設計手冊 起重機設計手冊編寫組，機械工業(yè)出版社，19802 機械設計師手冊 吳宗澤主編，機械工業(yè)出版社，20023 起重機課程設計 北京鋼鐵學院編，冶金工業(yè)出版社，19824 焊接手冊 中國機械工程學會焊接學會編，機械工業(yè)出版社，1992焦作大學機電系畢業(yè)設計 致謝34致謝首先向機電工程系的全體老師表示衷心的感謝，在這三年的時間里，他們?yōu)槲覀兊某砷L和進步做出了貢獻。在這次畢業(yè)設計中，有許多老師給予了指導和幫助,尤其是盧杉老師和張曙靈老師，在這次畢業(yè)設計的整個過程中，給了我們很大幫助,做為我們的輔導老師，盡職盡責，一絲不茍。至此，這次畢業(yè)設計也將告以段落，但老師的教誨卻讓人終生難忘，通過這次畢業(yè)設計，不但使我學到了知識，也讓我學到了許多的道理，總之是受益匪淺。盡管我在畢業(yè)設計過程中做出了很多的努力，但由于我的水平有限，設計中的錯誤和不當之處仍在所難免，望老師提出寶貴的意見。最后，向文中引用到其學術(shù)論著及研究成果的學術(shù)前輩與同行們致謝！再次向敬愛的老師表示衷心的感謝！焦作大學機電系畢業(yè)設計 第一章 緒論1本設計已經(jīng)通過答辯，如果需要圖紙請聯(lián)系 QQ 251133408 另專業(yè)團隊代做畢業(yè)設計，質(zhì)量速度有保證。1 緒 論1.1 起重機的介紹箱形雙梁橋式起重機是由一個有兩根箱形主梁和兩根橫向端梁構(gòu)成的雙梁橋架,在橋架上運行起重小車,可起吊和水平搬運各類物體,它適用于機械加工和裝配車間料場等場合。1.2 起重機設計的總體方案 本次起重機設計的主要參數(shù)如下:起重量 10t,跨度 16.5m，起升高度為 10m 起升速度 8m/min 小車運行速度v=40m/min 大車運行速度 V=90m/min 大車運行傳動方式為分別傳動;橋架主梁型式,箱形梁.小車估計重量 4t，起重機的重量 16.8t .工作類型為中級。根據(jù)上述參數(shù)確定的總體方案如下：主梁的設計：主梁跨度 16.5m ,是由上、下蓋板和兩塊垂直的腹板組成封閉箱形截面實體板梁連接，主梁橫截面腹板的厚度為 6mm,翼緣板的厚度為 10mm，主梁上的走臺的寬度取決于端梁的長度和大車運行機構(gòu)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，主梁和端梁連接處的高度取 H0=0.4-0.6H，腹板的穩(wěn)定性由橫向加勁板和，縱向加勁條或者角鋼來維持，縱向加勁條的焊接采用連續(xù)點焊，主梁翼緣板和腹板的焊接采用貼角焊縫，主梁通常會產(chǎn)生下?lián)献冃?，但加工和裝配時采用預制上拱。小車的設計：小車主要有起升機構(gòu)、運行機構(gòu)和小車架組成。起升機構(gòu)采用閉式傳動方案，電動機軸與二級圓柱齒輪減速器的高速軸之間采用兩個半齒聯(lián)軸器和一中間浮動軸聯(lián)系起來，減速器的低速軸魚卷筒之間采用圓柱齒輪傳動。焦作大學機電系畢業(yè)設計 第一章 緒論2運行機構(gòu)采用全部為閉式齒輪傳動，小車的四個車輪固定在小車架的四周，車輪采用帶有角形軸承箱的成組部件，電動機裝在小車架的臺面上，由于電動機軸和車輪軸不在同一個平面上，所以運行機構(gòu)采用立式三級圓柱齒輪減速器，在減速器的輸入軸與電動機軸之間以及減速器的兩個輸出軸端與車輪軸之間均采用帶浮動軸的半齒聯(lián)軸器的連接方式。小車架的設計，采用粗略的計算方法，靠現(xiàn)有資料和經(jīng)驗來進行，采用鋼板沖壓成型的型鋼來代替原來的焊接橫梁。端梁的設計：端梁部分在起重機中有著重要的作用，它是承載平移運輸?shù)年P(guān)鍵部件。端梁部分是由車輪組合端梁架組成，端梁部分主要有上蓋板，腹板和下蓋板組成；端梁是由兩段通過連接板和角鋼用高強螺栓連接而成。在端梁的內(nèi)部設有加強筋，以保證端梁架受載后的穩(wěn)定性。端梁的主要尺寸是依據(jù)主梁的跨度，大車的輪距和小車的軌距來確定的；大車的運行采用分別傳動的方案。在裝配起重機的時候，先將端梁的一段與其中的一根主梁連接在一起，然后再將端梁的兩段連接起來。 本章主要對箱形橋式起重機進行介紹，確定了其總體方案并進行了一些簡單的分析。箱形雙梁橋式起重機具有加工零件少，工藝性好、通用性好及機構(gòu)安裝檢修方便等一系列的優(yōu)點，因而在生產(chǎn)中得到廣泛采用。我國在 5 噸到 10 噸的中、小起重量系列產(chǎn)品中主要采用這種形式，但這種結(jié)構(gòu)形式也存在一些缺點：自重大、易下?lián)?，在設計和制造時必須采取一些措施來防止或者減少。焦作大學機電系畢業(yè)設計 第二章 大車運行機構(gòu)的設計32.大車運行機構(gòu)的設計2.1 設計的基本原則和要求大車運行機構(gòu)的設計通常和橋架的設計一起考慮，兩者的設計工作要交叉進行，一般的設計步驟：1. 確定橋架結(jié)構(gòu)的形式和大車運行機構(gòu)的傳方式2. 布置橋架的結(jié)構(gòu)尺寸3. 安排大車運行機構(gòu)的具體位置和尺寸4. 綜合考慮二者的關(guān)系和完成部分的設計 對大車運行機構(gòu)設計的基本要求是：1. 機構(gòu)要緊湊，重量要輕2. 和橋架配合要合適，這樣橋架設計容易，機構(gòu)好布置3. 盡量減輕主梁的扭轉(zhuǎn)載荷，不影響橋架剛度4. 維修檢修方便，機構(gòu)布置合理2.1.1 機構(gòu)傳動方案大車機構(gòu)傳動方案，基本分為兩類：分別傳動和集中傳動，橋式起重機常用的跨度（10.5-32M）范圍均可用分別傳動的方案本設計采用分別傳動的方案。2.1.2 大車運行機構(gòu)具體布置的主要問題：1. 聯(lián)軸器的選擇2. 軸承位置的安排3. 軸長度的確定這三著是互相聯(lián)系的。在具體布置大車運行機構(gòu)的零部件時應該注意以幾點：1. 因為大車運行機構(gòu)要安裝在起重機橋架上，橋架的運行速度很高，而且受載之后向下?lián)锨?，機構(gòu)零部件在橋架上的安裝可能不十分準確，所以如果單從保持機構(gòu)的運動性能和補償安裝的不準確性著眼，凡是靠近電動機、減速器和車輪的軸，最好都用浮動軸。2. 為了減少主梁的扭轉(zhuǎn)載荷，應該使機構(gòu)零件盡量靠近主梁而遠離走臺欄焦作大學機電系畢業(yè)設計 第二章 大車運行機構(gòu)的設計4桿；盡量靠近端梁，使端梁能直接支撐一部分零部件的重量。3. 對于分別傳動的大車運行機構(gòu)應該參考現(xiàn)有的資料，在浮動軸有足夠的長度的條件下，使安裝運行機構(gòu)的平臺減小，占用橋架的一個節(jié)間到兩個節(jié)間的長度，總之考慮到橋架的設計和制造方便。4. 制動器要安裝在靠近電動機，使浮動軸可以在運行機構(gòu)制動時發(fā)揮吸收沖擊動能的作用。2.2 大車運行機構(gòu)的計算已知數(shù)據(jù)：起重機的起重量 Q=100KN，橋架跨度 L=16.5m，大車運行速度 Vdc=90m/min，工作類型為中級，機構(gòu)運行持續(xù)率為 JC%=25，起重機的估計重量 G=168KN，小車的重量為 Gxc=40KN，橋架采用箱形結(jié)構(gòu)。計算過程如下：2.2.1 確定機構(gòu)的傳動方案本起重機采用分別傳動的方案如圖（2-1）大車運行機構(gòu)圖（2-1）1電動機 2制動器 3高速浮動軸 4聯(lián)軸器 5減速器 6聯(lián)軸器 7 低速浮動軸 8聯(lián)軸器 9車輪2.2.2 選擇車輪與軌道，并驗算其強度按照如圖所示的重量分布，計算大車的最大輪壓和最小輪壓：滿載時的最大輪壓：Pmax= LeQ2Gxc4-= 5.160168焦作大學機電系畢業(yè)設計 第二章 大車運行機構(gòu)的設計5=95.6KN空載時最大輪壓：Pmax= Le2Gxc4-= 5.160168=50.2KN空載時最小輪壓：Pmin= Le2Gxc4-= 5.160168=33.8KN式中的 e 為主鉤中心線離端梁的中心線的最小距離 e=1.5m載荷率：Q/G=100/168=0.595由1表 19-6 選擇車輪：當運行速度為 Vdc=60-90m/min，Q/G=0.595 時工作類型為中級時，車輪直徑 Dc=500mm，軌道為 P38的許用輪壓為 150KN，故可用。1）.疲勞強度的計算疲勞強度計算時的等效載荷：Qd= 2Q=0.6*100000=60000N 式中 2等效系數(shù)，有1表 4-8 查得 2=0.6車論的計算輪壓：Pj= KCI r Pd=1.050.8977450=72380N式中：P d車輪的等效輪壓Pd= LQ5.12Gxc4c-= .60618=77450Nr載荷變化系數(shù)，查1表 19-2，當 Qd/G=0.357 時，r=0.89Kc1沖擊系數(shù)，查1表 19-1。第一種載荷當運行速度為 V=1.5m/s 時，焦作大學機電系畢業(yè)設計 第二章 大車運行機構(gòu)的設計6Kc1=1.05根據(jù)點接觸情況計算疲勞接觸應力：j=4000321rDcPj=40003230578=13555Kg/cm2j =135550N/cm2式中 r-軌頂弧形半徑，由3附錄 22 查得 r=300mm，對于車輪材料ZG55II，當 HB320 時， jd =160000-200000N/cm2，因此滿足疲勞強度計算。2）.強度校核最大輪壓的計算：Pjmax=KcIIPmax=1.195600=105160N式中 KcII-沖擊系數(shù)，由3表 2-7 第 II 類載荷 KcII=1.1按點接觸情況進行強度校核的接觸應力：jmax=321maxrDcPj=32305106=15353Kg/cm2jmax =153530N/cm2車輪采用 ZG55II，查1表 19-3 得，HB320 時， j=240000-300000N/cm2，jmax N,故所選減速器功率合適。2.2.10 驗算啟動不打滑條件由于起重機室內(nèi)使用,故坡度阻力及風阻力不考慮在內(nèi).以下按三種情況計算.1.兩臺電動機空載時同時驅(qū)動：n= nz2)(601/1cqdcDkpdkptvgGf式中 p1= /max/in=33.8+50.2=84KN-主動輪輪壓p2= p1=84KN-從動輪輪壓f=0.2-粘著系數(shù)(室內(nèi)工作)nz防止打滑的安全系數(shù).n z 1.051.2n = 25.006.184)6.(10847.56108. 333 =2.97nnz,故兩臺電動機空載啟動不會打滑2.事故狀態(tài)當只有一個驅(qū)動裝置工作,而無載小車位于工作著的驅(qū)動裝置這一邊時,則n= nz2)(601/1cqdcDkpdkptvgGf式中 p1= =50.2KN-主動輪輪壓/maxp2=2 +/in/a焦作大學機電系畢業(yè)設計 第二章 大車運行機構(gòu)的設計12=233.8+50.2=117.8KN-從動輪輪壓-一臺電動機工作時空載啟動時間/qt=/qt24.375095.012685.012=13.47 sn= =2.9425.06.)76.(8147.36018nnz,故不打滑.3.事故狀態(tài)當只有一個驅(qū)動裝置工作,而無載小車遠離工作著的驅(qū)動裝置這一邊時,則n= nz2)(601/1cqdcDkpdkptvgGf式中 P1= =33.8KN-主動輪輪壓/minP2= 2 =33.8+2*50.2=134.2KN-從動輪輪壓/ip/ax= 13.47 S 與第(2)種工況相同/qtn= 25.006.831)46.(21347.60581.8=1.89 故也不會打滑結(jié)論:根據(jù)上述不打滑驗算結(jié)果可知,三種工況均不會打滑2.2.11 選擇制動器由1中所述, 取制動時間 tz=5s按空載計算動力矩,令 Q=0,得:Mz= 20121/ )(3751iGDmctnCzj焦作大學機電系畢業(yè)設計 第二章 大車運行機構(gòu)的設計13式中 /0min/2)(DpMcj =5.19.346=-19.2NmPp=0.002G=1680000.002=336NPmin=G 21)(cDd= =1344N5.0)14.6(68M=2-制動器臺數(shù).兩套驅(qū)動裝置工作Mz= 95.0.126845.012537.192=41.2 Nm現(xiàn)選用兩臺 YWZ-200/25 的制動器，查1表 18-10 其制動力矩 M=200 Nm，為避免打滑，使用時將其制動力矩調(diào)制 3.5 Nm 以下。2.2.12 選擇聯(lián)軸器根據(jù)傳動方案,每套機構(gòu)的高速軸和低速軸都采用浮動軸.1.機構(gòu)高速軸上的計算扭矩：= =110.61.4=154.8 Nm/jsMIn式中 MI連軸器的等效力矩.MI= =255.3=110.6 Nmel1等效系數(shù) 取 =2 查2表 2-71Mel=9.75* =55.3 Nm7054由2表 33-20 查的:電動機 Y160M1-8,軸端為圓柱形,d 1=48mm,L=110mm;由2焦作大學機電系畢業(yè)設計 第二章 大車運行機構(gòu)的設計1419-5 查得 ZLZ-160-12.5-iv 的減速器,高速軸端為 d=32mm,l=58mm,故在靠電機端從由表2選聯(lián)軸器 ZLL2（浮動軸端 d=40mm;MI=630Nm,(GD2)ZL=0.063Kgm,重量 G=12.6Kg） ；在靠近減速器端，由2選用兩個聯(lián)軸器 ZLD，在靠近減速器端浮動軸端直徑為 d=32mm;MI=630 Nm, (GD2)L=0.015Kgm, 重量 G=8.6Kg. 高速軸上轉(zhuǎn)動零件的飛輪矩之和為： (GD2)ZL+(GD2)L=0.063+0.015=0.078 Kgm與原估算的基本相符，故不需要再算。2.低速軸的計算扭矩： 0 iMjsjs=154.815.750.95=2316.2 Nm2.2.13 浮動軸的驗算1）.疲勞強度的計算低速浮動軸的等效力矩：MI= 1Meli=1.455.312.50.95=919.4Nm式中 1等效系數(shù)，由2表 2-7 查得 1=1.4由上節(jié)已取得浮動軸端直徑 D=60mm，故其扭轉(zhuǎn)應力為：N/cm21862.0943WMIn由于浮動軸載荷變化為循環(huán)（因為浮動軸在運行過程中正反轉(zhuǎn)矩相同） ，所以許用扭轉(zhuǎn)應力為：4.192301Ikn=4910 N/cm2式中，材料用 45 號鋼，取 b=60000 N/cm2; s=30000N/cm2,則 -1=0.22b=0.2260000=13200N/cm2； s=0.6s=0.630000=18000N/cm2焦作大學機電系畢業(yè)設計 第二章 大車運行機構(gòu)的設計15K=KxKm=1.61.2=1.92考慮零件的幾何形狀表面狀況的應力集中系數(shù) Kx=1.6，K m=1.2，n I=1.4安全系數(shù)，由2表 2-21 查得 n-1k 故疲勞強度驗算通過。2）.靜強度的計算計算強度扭矩：Mmax= 2Meli=2.555.312.50.95=1641.7 Nm式中 2動力系數(shù)，查2表 2-5 的 2=2.5扭轉(zhuǎn)應力：= =3800N/cm2362.0147WMI許用扭轉(zhuǎn)剪應力：N/cm218604.ISInII,故強度驗算通過。高速軸所受扭矩雖比低速軸小，但強度還是足夠，故高速軸驗算省去。2.2.14 緩沖器的選擇1.碰撞時起重機的動能W 動 = gGv20G帶載起重機的重量 G=168000+1000000.1焦作大學機電系畢業(yè)設計 第二章 大車運行機構(gòu)的設計16=178000NV0碰撞時的瞬時速度，V 0=（0.30.7）V dxg重力加速度取 10m/s2則 W 動 = 105.7820Gv=5006.25 N m2. 緩沖行程內(nèi)由運行阻力和制動力消耗的功W 阻 =（P 摩 +P 制 ）S式中 P 摩 運行阻力，其最小值為Pmin=Gf0min=1780000.008=1424Nf0min最小摩擦阻力系數(shù)可取 f0min=0.008P 制 制動器的制動力矩換算到車輪踏面上的力，亦可按最大制動減速度計算P 制 = =178000.55=9790Nmax制gG=0.55 m /s2ax制S緩沖行程取 S=140 mm因此 W 阻 =（1424+9790）0.14=1569.96N m3. 緩沖器的緩沖容量一個緩沖器要吸收的能量也就是緩沖器應該具有的緩沖容量為：n-阻動緩 =5006.25-1569.96 =3436.29 N m式中 n緩沖器的個數(shù) 取 n=1由1表 22-3 選擇彈簧緩沖器彈簧 D=120 mm，d=30 mm焦作大學機電系畢業(yè)設計 第三章 端梁的設計173.端梁的設計3.1 端梁的尺寸的確定3.1.1 端梁的截面尺寸1.端梁截面尺寸的確定：上蓋板 1=10mm,中部下蓋板 1=10 mm頭部下蓋板 2=12mm按照1表 19-4 直徑為 500mm 的車輪組尺寸，確定端梁蓋板寬度和腹板的高度時，首先應該配置好支承車輪的截面，其次再確定端梁中間截面的尺寸。配置的結(jié)果，車輪輪緣距上蓋板底面為 25mm;車輪兩側(cè)面距離支承處兩下蓋板內(nèi)邊為 10 mm，因此車輪與端梁不容易相碰撞；并且端梁中部下蓋板與軌道便的距離為 55 mm。如圖示（3-1）端梁的截面尺寸圖（3-1）3.1.2 端梁總體的尺寸大車輪距的確定：K=（ ）L=（ ）16.5=2.063.3m815815取 K=3300 端梁的高度 H 0=（0.40.6）H 主 取 H0=500確定端梁的總長度 L=41003.2 端梁的計算焦作大學機電系畢業(yè)設計 第三章 端梁的設計181.計算載荷的確定設兩根主梁對端梁的作用力 Q(G+P)max相等，則端梁的最大支反力：RA= KaLxc)2(QP)ma式中 K大車輪距，K=330cmLxc小車輪距，L xc=200cma2傳動側(cè)車輪軸線至主梁中心線的距離，取 a2=70 cm=114237NP)(Qmx因此 RA= =117699N 30)72(1472.端梁垂直最大彎矩端梁在主梁支反力 作用下產(chǎn)生的最大彎矩為：PG)(maxMzmax=RAa1=11769960=7.06106Na1導電側(cè)車輪軸線至主梁中心線的距離，a 1=60 cm。3.端梁的水平最大彎矩1）. 端梁因車輪在側(cè)向載荷下產(chǎn)生的最大水平彎矩：=Sa1pmx式中：S車輪側(cè)向載荷，S=P；側(cè)壓系數(shù)，由圖 2-3 查得，=0.08；P車輪輪壓，即端梁的支反力 P=RA因此：=RAa1Mpmx=0.0811769960=564954Ncm2）.端梁因小車在起動、制動慣性載荷作用下而產(chǎn)生的最大水平彎矩：= a1pmaxKLPxcg)2(式中 小車的慣性載荷： = P1=37000/7=5290Nxg xg7因此：焦作大學機電系畢業(yè)設計 第三章 端梁的設計19= =327018NcmMpmax 603)720(59比較 和 兩值可知，應該取其中較大值進行強度計算。 pmax4.端梁的強度驗算端梁中間截面對水平重心線 X-X 的截面模數(shù)：hBWx)3(1 = =2380.84806.48c3端梁中間截面對水平重心線 X-X 的慣性矩：2 hIx=2380.8 =5952050cm4端梁中間截面對垂直重心線 Y-Y 的截面模數(shù)：bhBWy)3(1 = 1154.44.276.048c2端梁中間截面對水平重心線 X-X 的半面積矩： 24211hBhSx= =1325.6806.8cm3端梁中間截面的最大彎曲應力： WMypxzmaxama= =2965+489=3454N/cm24.15698.2307端梁中間截面的剪應力：2)(maxPQIS= =2120 N/cm26.0591347焦作大學機電系畢業(yè)設計 第三章 端梁的設計20端梁支承截面對水平重心線 X-X 的慣性矩、截面模數(shù)及面積矩的計算如下：首先求水平重心線的位置 水平重心線距上蓋板中線的距離： C1= =5.74 2.16.071240 )6.075()5.(72. cm水平重心線距腹板中線的距離：C2=5.74-0.5-0.512.7=-1.11 cm水平重心線距下蓋板中線的距離：C3=（12.7+0.5+0.6）-5.74=8.06cm端梁支承截面對水平重心線 X-X 的慣性矩： = 4013+4015.742+2 12.730.6+212.70.61.112+21Ix012111.23+2111.28.062=3297cm4端梁支承截面對水平重心線 X-X 的最小截面模數(shù)：= Wx0I 213C=3297 6.08=406.1 cm3端梁支承截面水平重心線 X-X 下部半面積矩：=2111.28.06+（8.06-0.6）0.6（8.06-0.6）/2Sx0=229.5 cm3端梁支承截面附近的彎矩：=RAd=11769914=1647786NcmMz式中焦作大學機電系畢業(yè)設計 第三章 端梁的設計21端梁支承截面的彎曲應力：1.40678WMxZ=4057.6N/cm2端梁支承截面的剪應力：6.03297510 ISRxAn=6827.4 N/cm2端梁支承截面的合成應力：222 4.6873.40573=12501.5 N/cm2端梁材料的許用應力：dII=(0.800.85) II=(0.800.85)16000=1280013600 N/cm 2dII=(0.800.85) II= (0.800.85)9500 =76008070 N/cm 2驗算強度結(jié)果，所有計算應力均小于材料的許用應力，故端梁的強度滿足要求。3.3 主要焊縫的計算3.3.1 端梁端部上翼緣焊縫端梁支承截面上蓋板對水平重心線 X-X 的截面積矩：=4015.74=229.6 cm3S1端梁上蓋板翼緣焊縫的剪應力： 6.07329417.012hInRfxA=4878.8 N/cm2 式中 n1上蓋板翼緣焊縫數(shù)；焦作大學機電系畢業(yè)設計 第三章 端梁的設計22hf焊肉的高度，取 hf=0.6 cm3.3.2 下蓋板翼緣焊縫的剪應力驗算端梁支承截面下蓋板對水平重心線 X-X 的面積矩：=2121.28.06=232.128 cm3S1端梁下蓋板翼緣焊縫的剪應力：6.0732941817.022hInRfxA=4929.8 N/cm2由1表 查得=9500 N/cm 2，因此焊縫計算應力滿足要求。焦作大學機電系畢業(yè)設計 第三章 端梁的設計23焦作大學機電系畢業(yè)設計 第四章 端梁接頭的設計244 端梁接頭的設計4.1 端梁接頭的確定及計算端梁的安裝接頭設計在端梁的中部，根據(jù)端梁輪距 K 大小，則端梁有一個安裝接頭。端梁的街頭的上蓋板和腹板焊有角鋼做的連接法蘭，下蓋板的接頭用連接板和受剪切的螺栓連接。頂部的角鋼是頂緊的，其連接螺栓基本不受力。同時在下蓋板與連接板鉆孔是應該同時鉆孔。如下圖為接頭的安裝圖下蓋板與連接板的連接采用 M18 的螺栓，而角鋼與腹板和上蓋板的連接采用M16 的螺栓。（a）焦作大學機電系畢業(yè)設計 第四章 端梁接頭的設計25連接板和角鋼連接圖 4-1(b)4.1.1 腹板和下蓋板螺栓受力計算1.腹板最下一排螺栓受力最大，每個螺栓所受的拉力為：N 拉 = 2112100 4)(5. niabHndnM= )458()50(68.216.722227=12500N2.下腹板每個螺栓所受的剪力相等，其值為：N 剪 = 1205.)(NdbH= 568.)(2=7200N式中 n0下蓋板一端總受剪面數(shù)；n 0=12N 剪 下蓋板一個螺栓受剪面所受的剪力：n一側(cè)腹板受拉螺栓總數(shù)；n=12焦作大學機電系畢業(yè)設計 第四章 端梁接頭的設計26d1腹板上連接螺栓的直徑（靜截面） d0下腹板連接螺栓的直徑；d 1=16mmH梁高；H=500 mmM連接處的垂直彎矩；M=7.0610 6其余的尺寸如圖示4.1.2 上蓋板和腹板角鋼的連接焊縫受力計算1. 上蓋板角鋼連接焊縫受剪，其值為：Q= 拉NdbHnban)(5.2)(2 21001= =172500N568)(.650 22.腹板角鋼的連接焊縫同時受拉和受彎，其值分別為：N 腹 = 拉NbHan)(1= =43100N2506508M 腹 = 拉NbHani21= =2843000Nmm1250650)48(2焦作大學機電系畢業(yè)設計 第四章 端梁接頭的設計274.2 計算螺栓和焊縫的強度4.2.1 螺栓的強度校核1.精制螺栓的許用抗剪承載力：N 剪 = 42dn剪= =103007.7N 13508.322.螺栓的許用抗拉承載力N 拉 = 42d= =27129.6N13506.32式中=13500N/cm 2 =13500N/cm2 由1表 25-5 查得由于 N 拉 N 拉 ,N 剪 N 剪 則有所選的螺栓符合強度要求4.2.2 焊縫的強度校核1.對腹板由彎矩 M 產(chǎn)生的焊縫最大剪應力：M= = =15458.7N/ cm2Ib24.39580式中I )6437()6(2hl=395.4 焊縫的慣性矩其余尺寸見圖焦作大學機電系畢業(yè)設計 第四章 端梁接頭的設計282.由剪力 Q 產(chǎn)生的焊縫剪應力：Q=bh= =4427.7N/ cm26.043127折算剪應力：= =2QM227.4.58=16079.6 N/ cm2=17000 N/ cm2由1 表 25-3 查得式中 h焊縫的計算厚度取 h=6mm3.對上角鋼的焊縫= = =211.5 N/ cm2lN26.0781由上計算符合要求。焦作大學機電系畢業(yè)設計 第五章 焊接工藝設計295 焊接工藝設計對橋式起重機來說，其橋架結(jié)構(gòu)主要是由很多鋼板通過焊接的方法連接在一起，焊接的工藝的正確與否直接影響橋式起重機的力學性能和壽命。角焊縫常用的確定焊角高度的方法5-1角焊縫最小厚度為：a0.3max+1max 為焊接件的較大厚度，但焊縫最小厚度不小于 4mm，當焊接件的厚度小于4mm 時，焊縫厚度與焊接件的厚度相同。角焊縫的厚度還不應該大于較薄焊接件的厚度的 1.2 倍，即:a1.2min按照以上的計算方法可以確定端梁橋架焊接的焊角高度 a=6mm.在端梁橋架連接過程中均采用手工電弧焊，在焊接的過程中焊縫的布置很關(guān)鍵，橋架的焊縫有很多地方密集交叉在設計時應該避免如圖 5-1（a） 、5-1（b）示焦作大學機電系畢業(yè)設計 第五章 焊接工藝設計305-2（a）5-2（b）定位板和彎板的焊接時候，由于定位板起導向作用，在焊接時要特別注意，焊角高度不能太高，否則車輪組在和端梁裝配的時，車輪組不能從正確位置導入，焊接中采用 E5015（J507）焊條，焊條直徑 d=3.2mm,焊接電流 160A,焊角高度最大4。如圖 5-2 位彎板和定位板的焊接焦作大學機電系畢業(yè)設計 第五章 焊接工藝設計315-3角鋼和腹板、上蓋板的焊接采用的是搭接的方法，在焊好后再將兩段端梁拼在一塊進行鉆孔。由于所用的板材厚度大部分都小于 10mm ,在焊接過程中都不開坡口進行焊接。主要焊縫的焊接過程如下表：焊接順序焊接名稱 焊接方法接頭形式焊接工藝1 小筋板腹板 手工電弧焊雙面角接不開坡口，采用E5015（J507）焊條，焊條直徑d=4mm,焊接電流160210A2 筋板腹板 手工電弧焊雙面角接同上3 端面板腹板 手工電弧焊雙面角接同上焦作大學機電系畢業(yè)設計 第五章 焊接工藝設計32定位板彎板 手工電弧焊 搭接不開坡口，采用E5015（J507）焊條，焊條直徑d=3.2mm,焊接電流160A4彎板腹板 手工電弧焊雙面角接不開坡口，采用E5015（J507）焊條，焊條直徑d=4mm,焊接電流160210A角鋼腹板 手工電弧焊 搭接 同上5 角鋼上蓋板 手工電弧焊 搭接 同上6 腹板大筋板 手工電弧焊 角接 同上7 下蓋板腹板 手工電弧焊雙面角接同上8 大筋板下蓋板 手工電弧焊 角接 同上9 上蓋板腹板 手工電弧焊 角接 同上10 大筋板上蓋板 手工電弧焊 角接 同上焦作大學機電系畢業(yè)設計 參考文獻33參考文獻1 起重機設計手冊 起重機設計手冊編寫組，機械工業(yè)出版社，19802 機械設計師手冊 吳宗澤主編，機械工業(yè)出版社，20023 起重機課程設計 北京鋼鐵學院編，冶金工業(yè)出版社，19824 焊接手冊 中國機械工程學會焊接學會編，機械工業(yè)出版社，1992焦作大學機電系畢業(yè)設計 致謝34致謝首先向機電工程系的全體老師表示衷心的感謝，在這三年的時間里，他們?yōu)槲覀兊某砷L和進步做出了貢獻。在這次畢業(yè)設計中，有許多老師給予了指導和幫助,尤其是盧杉老師和張曙靈老師，在這次畢業(yè)設計的整個過程中，給了我們很大幫助,做為我們的輔導老師，盡職盡責，一絲不茍。至此，這次畢業(yè)設計也將告以段落，但老師的教誨卻讓人終生難忘，通過這次畢業(yè)設計，不但使我學到了知識，也讓我學到了許多的道理，總之是受益匪淺。盡管我在畢業(yè)設計過程中做出了很多的努力，但由于我的水平有限，設計中的錯誤和不當之處仍在所難免，望老師提出寶貴的意見。最后，向文中引用到其學術(shù)論著及研究成果的學術(shù)前輩與同行們致謝！再次向敬愛的老師表示衷心的感謝！