畢業(yè)設(shè)計（論文）-3T立柱式旋臂起重機設(shè)計（含全套CAD圖紙）

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1、全全日日制制普普通通本本科科生生畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計 3T3T 立柱式旋臂起重機設(shè)計立柱式旋臂起重機設(shè)計 THE DESIGN OF 3-TON COLUMN ROTARY BEAM CRANE 由于部分原因，說明書已刪除大部分，完整版說明書，由于部分原因，說明書已刪除大部分，完整版說明書， CAD 圖紙等，聯(lián)系圖紙等，聯(lián)系 153893706 學(xué)生姓名學(xué)生姓名： 學(xué)學(xué) 號：號： 年級專業(yè)及班級：年級專業(yè)及班級：2008級級機械機械設(shè)計設(shè)計制造及其制造及其 自自 指導(dǎo)老師及職稱：指導(dǎo)老師及職稱： 學(xué)學(xué) 部：部：理工學(xué)部理工學(xué)部 提交日期：2012 年 05 月 全日制普通本科生 畢業(yè)設(shè)計誠信聲明

2、本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo) 下，進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。除文 中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā) 表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體 在文中均作了明確的說明并表示了謝意。同時，本論文的著作權(quán)由 本人與湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院、指導(dǎo)教師共同擁有。本人完全 意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計作者簽名： 2012年 月 日 目 錄 摘要1 關(guān)鍵字1 1 前言 2 1.1 設(shè)計的背景及意義2 1.2 起重機的分類 2 1.3 旋臂起重機介紹 3 2 起升機構(gòu)的設(shè)計3 2.1 確定起升機構(gòu)的

3、方案 3 2.2 選擇電動葫蘆 5 2.3 選擇鋼絲繩5 2.4 確定滑輪的主要尺寸6 2.5 確定卷筒尺寸并驗算其強度 7 2.6 卷筒心軸計算8 2.6.1 支座反力9 2.6.2 疲勞計算 9 2.6.3 靜強度計算10 2.7 選擇軸承 10 2.8 繩端固定裝置計算12 3 變幅機構(gòu)的設(shè)計 13 3.1 選電動機 13 3.2 驗算電動機發(fā)熱條件 14 3.3 選擇減速器 14 3.4 驗算起升速度和實際所需功率 14 3.5 校核減速器輸出軸強度 15 3.6 選擇制動器 16 3.7 驗算啟動時間 16 3.8 驗算制動時間16 3.9 變幅機構(gòu)設(shè)計17 4 回轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計17 4

4、.1 回轉(zhuǎn)支承裝置 18 4.2 回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置 19 4.3 回轉(zhuǎn)機構(gòu)驅(qū)動裝置計算 19 4.3.1 電動機選擇 20 4.3.2 極限力矩聯(lián)軸器 21 4.3.3 制動器的選擇 22 4.3.4 減速器的選擇 23 4.4 螺栓組的設(shè)計24 4.5 強度的校核 25 5 起重機金屬結(jié)構(gòu) 26 5.1 立柱計算 28 5.2 起重機旋臂梁的設(shè)計計算29 5.2.1 計算條件 29 5.2.2 受力計算30 結(jié)論 31 參考文獻 32 致謝33 附錄 33 1 3T3T 立柱式旋臂起重機設(shè)計立柱式旋臂起重機設(shè)計 摘 要：本文主要對 3 噸立柱式旋臂起重機進行設(shè)計，分析了該起重機所要求實現(xiàn) 的功能

5、和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，了解了起重機的工作原理，基本結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組成及功能。本研究主 要是對該起重機的旋臂梁的設(shè)計及旋轉(zhuǎn)功能部分的機構(gòu)設(shè)計及參數(shù)的選擇。起重機是一種 循環(huán)、間歇運動的機械，包括了起升、回轉(zhuǎn)、變幅、及金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計，所以該設(shè)計主要 是針對回轉(zhuǎn)機構(gòu)選擇相應(yīng)的零部件及其技術(shù)參數(shù)，使其既能很好地實現(xiàn)起重機的運行而且 互不干涉且配合良好。設(shè)計主要包括起重機的起升機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)，變幅機構(gòu)及金屬結(jié)構(gòu) 的選擇。在本設(shè)計中，起重機的總體、部件圖，都有詳細的說明。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：起重機；回轉(zhuǎn)機構(gòu)；變幅機構(gòu) The Design of 3-Ton Column Rotary Beam Crane Abstrac

6、t: This article put its emphasis on designing 3-ton column rotary beam crane, analyzing the functional and relative structure that the crane required, thus acquiring a knowledge of the principle, basic structure, composition and function of the system. It mainly researched the design of the rotary a

7、rm and the design of the mechanism of the rotary part and the selection of the parameter. Crane is a sort of cycle, intermission motion of machine, including the design of lifting, revolving, variable rate, and metal structure, as a result it is in the view of choosing the appropriate spare parts an

8、d technical parameters for slewing mechanism in order to be good for crane operation and non-interference. There are hoisting mechanism of crane, slewing mechanism, the luffing mechanism and metal structure selection in this article. The overall crane and the drawing of the assembly unit, are also d

9、escribed in the article in detail. Keywords: Crane; Slewing mechanism ; luffing mechanism 2 1 前言 1.1 設(shè)計的背景及意義 起重機是一種循環(huán)、間歇運動的機械，主要用于物品的裝卸。一個工作循 環(huán)一般包括：取物裝置從取物地點由起升機構(gòu)把物品提起，運行、旋轉(zhuǎn)或變幅 機構(gòu)把物品移位，然后物品在指定地點下降；接著進行反向運動，使取物裝置 回到原位，以便進行下一次的工作循環(huán)。在兩個工作循環(huán)之間，一般有短暫的 停歇。由此可見，起重機械工作時，各機構(gòu)經(jīng)常是處于起動、制動以及正向、 反向等相互交替的運動狀態(tài)中的。起重

10、機是各種工程建設(shè)廣泛應(yīng)用的重要起重 設(shè)備，它對減輕勞動強度，節(jié)省人力，降低建設(shè)成本，提高勞動生產(chǎn)率，加快 建設(shè)速度，實現(xiàn)工程施工機械化起著十分重要的作用。 1.2 起重機的分類 起重機根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同分類15 18。 1）梁式型起重機。可在長方形場地及其上空作業(yè)，多用于車間、倉庫、露 天堆場等處的物品裝卸，有梁式起重機、橋式起重機、龍門起重機、纜索起重 機、運載橋等。梁式起重機：梁式起重機主要包括單梁橋式起重機和雙梁橋 式起重機。橋式起重機：橋式起重機是橋架在高架軌道上運行的一種橋架型 起重機，又稱天車。橋式起重機可分為普通橋式起重機、簡易梁橋式起重機和 冶金專用橋式起重機三種。 2）懸臂起重機

11、（旋臂起重機）。懸臂起重機有立柱式、壁掛式、平衡起重 機三種形式。 立柱式懸臂起重機是懸臂可繞固定于基座上的定柱回轉(zhuǎn)，或者 是懸臂與轉(zhuǎn)柱剛接，在基座支承內(nèi)一起相對于垂直中心線轉(zhuǎn)動的由立柱和懸臂 組成的懸臂起重機。它適用于起重量不大，作業(yè)服務(wù)范圍為圓形或扇形的場合。 一般用于機床等的工件裝卡和搬運。壁掛起重機是固定在墻壁上的懸臂起重 機，或者可沿墻上或其他支承結(jié)構(gòu)上的高架軌道運行的懸臂起重機。壁行起重 機的使用場合為跨度較大、建筑高度較大的車間或倉庫，靠近墻壁附近處吊運 作業(yè)較頻繁時最適合。平衡起重機俗稱平衡吊，它是運用四連桿機構(gòu)原理使 載荷與平衡配重構(gòu)成一平衡系統(tǒng)，可以采用多種吊具靈活而輕松地

12、在三維空間 吊運載荷。平衡起重機輕巧靈活，是一種理想的吊運小件物品的起重設(shè)備，被 廣泛用于工廠車間的機床上下料，工序間、自動線、生產(chǎn)線的工件、砂箱吊運、 零部件裝配，以及車站、碼頭、倉庫等各種場合平衡吊。 3 3）門式起重機。門式起重機一般根據(jù)門架結(jié)構(gòu)形式、主梁形式、吊具形式 來進行分類。按門框結(jié)構(gòu)形式分：全門式起重機：主梁無懸伸，小車在主跨 度內(nèi)進行。半門式起重機：支腿有高低差，可根據(jù)使用場地的土建要求而定。 雙懸臂門式起重機：最常見的一種結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)的受力和場地面積的有 效利用都是合理的。單懸臂門式起重機：這種結(jié)構(gòu)形式往往是因場地的限制 而被選用。按主梁結(jié)構(gòu)形式分：單主梁門式起重機：單

13、主梁懸臂門式起重機 結(jié)構(gòu)簡單，制造安裝方便，自身質(zhì)量小，主梁多為偏軌箱形架結(jié)構(gòu)。與雙主梁 門式起重機相比，整體剛度要弱一些。因此，當(dāng)起重量 Q50t、跨度 S35m 時,可采用這種形式. 雙梁橋式起重機：雙梁橋式起重機承載能力強，跨度大、 整體穩(wěn)定性好，品種多，但自身質(zhì)量與相同起重量的單主梁門式起重機相比要 大些，造價也較高。根據(jù)主梁結(jié)構(gòu)不同，又可分為箱形梁和桁架兩種形式。目 前一般多采用箱形結(jié)構(gòu)。 1.3 旋臂起重機介紹 Cantilever jib crane 旋臂起重機。一種可以移動的鏟車起重機，用于將笨重 貨物裝入敞頂集裝箱。懸臂為安在鏟車上的，通常帶有吊鉤的很長的起重臂。 按構(gòu)造分，

14、有立柱式懸臂起重機和壁式懸臂起重機。 旋臂起重機是參照西德引進設(shè)備研制的新產(chǎn)品根據(jù)用戶需要設(shè)計的專用起 重設(shè)備。具有結(jié)構(gòu)新穎、合理、簡單、操作使用方便、回轉(zhuǎn)靈活、作業(yè)空間大 等優(yōu)點，是節(jié)能高效的物料吊運裝備?？蓮V泛利用于廠礦、車間的生產(chǎn)線、裝 配線和機床的上下工件及倉庫、碼頭等場合的重物吊運。本機由立柱、回轉(zhuǎn)旋 臂及電動葫蘆等組成。立柱下端固定于混泥土基礎(chǔ)上，旋臂回轉(zhuǎn)，可根據(jù)用戶 需求進行回轉(zhuǎn)。回轉(zhuǎn)部分分為手動和電動回轉(zhuǎn)（擺線針輪減速劑安裝與上托板 或者下托板上帶動轉(zhuǎn)管旋臂回轉(zhuǎn)）。電動葫蘆安裝在旋臂軌道上，用于起吊重 物10。 2 起升機構(gòu)設(shè)計 2.1 確定起升機構(gòu)的傳動方案 根據(jù)設(shè)計要求參數(shù)

15、，起重量 Q=3t，屬于小起重量旋臂起重機，鑒于目前我 國的生產(chǎn)經(jīng)驗及生產(chǎn)出現(xiàn)的機型，決定采用開式傳動。 根據(jù)設(shè)計所給的參數(shù)我們可以有如下方案，如圖 a 所示。顯然，a 方案結(jié) 構(gòu) 表 1 起重機主要技術(shù)參數(shù) 4 Tab1 Crane Main Technical Parameters 起重量 Q 起升高度 H 跨度 L 起升速度 V 3t 12m 7.5m 8m/min 圖 1 第一種傳動方案 Map1 The first transmission 圖 2 第二種傳動方案 Map2 The first transmission 簡單，安裝及維修都比較方便，但是由于軸兩端的變形較大使得兩齒輪沿

16、齒寬 5 方 向受力不均勻，易產(chǎn)生磨損。針對這一缺點，b 方案都對起進行了完善，使兩 齒輪的受力均勻，而且從結(jié)構(gòu)上看，該方案不但可以使兩齒輪受力均勻，而且 結(jié)構(gòu)緊湊簡單，又考慮我國現(xiàn)有的生產(chǎn)經(jīng)驗故采用 b 方案。 2.2 選擇電動葫蘆 電動葫蘆的選擇：由額定起重量為 3 噸，起升高度為 7.5 米，我通過查閱 金牛起重表 4 選擇電動葫蘆的型號為 MD1，其技術(shù)性能和為下表所示： 表 2 MD1 電動葫蘆技術(shù)參數(shù) Table 2 Electric hoist technical parameters MD1 技術(shù)性能 單位 參數(shù) 起重量 噸 3 起升高度 米 12 運行速度 米/分 8 鋼絲直

17、徑 毫米 0.22 鋼絲繩直徑 GB1102-75 D-637-13-170-I-右 鋼絲繩結(jié)構(gòu)形式 D-637-13-170-I-右 工字梁軌道型號（GB706-65 I 20a-32c 環(huán)形軌道最小半徑 米 1.2 起升電動機型號 Z21-61D 容量 千瓦 4.5 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)/分 1380 相數(shù) 3 電壓 伏 380 電流 安培 2.4 頻率 HZ 50 運行電動機型號 ZD1Y11-4 容量 千瓦 0.4 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)/分 1380 相數(shù) 3 電壓 伏 380 電流 安培 0.72 頻率 HZ 50 工作類型及機構(gòu)級別 中級 M5 2.3 選擇鋼絲繩 此處已刪除此處已刪除 6 算得： F=M

18、/12iR=3629.6N。 （57） 對于一般的聯(lián)接，工作載荷穩(wěn)定時(剩余預(yù)緊力)=(0.2-0.6)F,取 1F=0.2F，因此總拉力： 2F=F+1F=1.2F=4355.52N， （58） 進行強度計算: =1.342F/dp。 （59） 查機械設(shè)計第四篇第十五章表 15-2 選螺栓、螺釘、螺釘?shù)男阅艿燃墳?12.9，其屈服點 s=1080MPa6 7。 查表 15-4 得其許用應(yīng)力： p=s/S，S=8.5，p=127MPa 由上述可算得 d7.5mm，因此選擇 d=12 選擇 M12 的螺栓。 4.5 強度的校核 4.5.1.旋臂強度校核 旋臂所受彎矩 M 產(chǎn)生的應(yīng)力: 選用旋臂根

19、部為危險截面，截面承受剪組合應(yīng)力，最大彎矩由均布載荷和 集中載荷共同作用產(chǎn)生： MQ=G1*(L1-E/2)=29667500N.mm Mq=G2*（L1-E/2）/2=8695986.296 N.mm Mmax=MQ+Mq=38363486.3N.mm w=Mmax/W=51.724Mpa (60) 旋臂截面所受反力 R 產(chǎn)生的應(yīng)力： R=G1+G2=7931.149 N =R/A=1.246 Mpa (61) 7 以上兩對旋臂產(chǎn)生的合應(yīng)力： =w2+3*2-0.5=51.769Mpa 強度滿足 旋臂的撓度 f1: 旋臂的撓度由均布載荷和集中載荷共同作用產(chǎn)生 fQ=G1*(L1-E/2)3/

20、(3*E*I)= 12.1015703mm fq=G2*（L1-E/2）3/(8*E*I)= 2.66036292mm (62) 圖 5 旋臂的撓度 Figure 5 Arm deflections 旋臂總撓度：f1=fQ+fq=14.7619332mm H 型鋼翼緣強度校核 說明：旋臂主要受移動葫蘆和起吊載荷力，所以最大載荷 F=G3+G1=5500N 按照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB50017 的規(guī)定，當(dāng)梁的翼緣受有沿腹板平面作用的 集中荷載、且該荷載處又未設(shè)置支承加勁肋時，腹板計算高度邊緣處的局部壓 應(yīng)力驗算公式為: = *F/(tw*lz) (63) 其中：-集中荷載增大系數(shù)，對重級工作制吊車

21、梁?。?.35 其他梁取 1.00 F-集中荷載，對動力載荷應(yīng)考慮動力系數(shù)，現(xiàn)取: F=5500N tw-腹板厚度 (由型材截面中測量） tw=7mm(如圖所示) lz-翼緣計算長度，對下翼緣受集中而言為，lz = a+2.5hy;按照 GB50017 規(guī)定，a=50mm, hy 為翼緣厚度和圓弧部分高度(如圖所示,由型材截面中測量)現(xiàn)取: hy=27mm 所以 lz=a+2.5hy=117.5mm =*F/(tw*lz)=9.027Mpa 強度滿足 4.5.2 銷軸強度校核(材料選用 45#鋼） 所有外力對回轉(zhuǎn)中心軸的力矩總和如下: MQ=G1*L1=30000000N.mm Mq=G2*L

22、1/2=8793447N.mm 則銷軸承受的剪力 F1 和 F2 為: F1=F2=(MQ+Mq)/H2=46739.093N (64) 8 圖 6 型材截面 Figure 6 Profile sections 則銷軸承受的剪應(yīng)力 =F/A=4*F/(*A2)=23.816Mpa 強度滿足 4.5.3 定柱頂部連接板強度校核 作用力 F1 可認為直接作用在連接板截面，截面受力產(chǎn)生拉應(yīng)力（如圖）： 已知： h1=222.42mm h2=60mm b=20mm 由上得截面面積 A=（h1-h2)*b=3248.4mm2 則 =F1/A=14.388Mpa 強度滿足 (65) 圖 7 連接板截面 F

23、igure 7 Connection panel sections 4.5.4 頂部連接板和定柱焊縫強度校核 頂板和立柱之間采用焊接方式，焊縫為貼角焊縫，焊縫的高度根據(jù)圓管的壁厚 現(xiàn)?。篕=9mm 沿著立柱外徑 426mm 滿焊，焊條采用 J422，焊縫的許用剪切應(yīng)力 為: =0.8/20.5=0.8*235/20.5=132.936Mpa =F/(a*l)=F/(K*20.5*D1*)= 2.745Mpa 強度滿足 (66) 4.5.5 定柱強度校核 由已知條件得定柱的外徑： D1=426mm 定柱的壁厚 t=9mm 定柱材料的抗彎模數(shù)：W=/32*D14-(D1-2*t)4/D1=1204

24、050.78mm （67） 定柱材料的慣性矩：I=/32*D14-(D1-2*t)4=256462816mm (68) 定柱上承受的最大彎矩：Mmax=(G1+G3)*(L1+L2)+G2*(L1/2+L2) =44783152.6N.mm 則 w = Mmax/W=37.194Mpa 強度滿足 9 定柱受力產(chǎn)生的撓度 f2： （見上圖左）受力 F1和反作用力 F2作用風(fēng)別產(chǎn)生 fF1=F1*(H1+H3)3/(3*E*I)= 75.194mm 圖 8 定柱受力撓度圖 Figure 8 Column load deflection graphs fF2=F2*(H1+H3-H2)3/(3*E*

25、I)= 49.507mm (69) f2=fF2-fF1=25.688mm f2=(L1-E/2)*sinarcsin(f2/(H1+H3)=24.418mm 旋臂總撓度 f 總：（見上圖右） f總=f2+f1= 39.180mm 旋臂的許用撓度 f 許用=(H1+L1+L2)/250=49.76mm(工作級別：A4) f 總f 許用 撓度滿足 4.5.6 軸承強度校核 設(shè)備有上下兩個滑動軸承，底部的滑動軸承既承受擠壓還有止推作用，故校核 該軸承的強度即可。 (a)軸承的徑向擠壓應(yīng)力： =F2/(A*H5)=23.36954639Mpa 140Mpa （樣本中查出） 強度滿 足 (b)軸承的軸

26、向擠壓應(yīng)力： =4*(G1+G2+G3)/*(C2-B2)*0.8=4.38881873Mpa 140 Mpa 強 度滿足 4.5.7 地腳連接螺栓強度校核 1）地腳連接螺栓有兩種布置方式，圓形排列計算如下： 已知： 地腳螺栓法蘭直徑 D2=580mm 地腳螺栓數(shù)量 n=8 地腳螺栓孔 D3=30mm 10 采用 M28 地腳螺栓連接,查資料得螺栓小徑 H=25.825mm 圖 9 地腳螺栓示意圖 Figure 9 Bolts diagram 圓周排列時螺栓承受最大的載荷 P: P=(Ko+Kc)*Mmax*D2/2/Xi2 (70) 式中：Ko：螺栓的預(yù)緊系數(shù) Kc：剛度系數(shù) 查資料得：Ko

27、+Kc=2.5 Xi2：所有螺栓距軸心的距離平方和（圖中測量后算出） Xi2=336400mm2 P=96515.415N =P/A=4*P/(*H2）=184.351Mpa 800Mpa(8.8 級螺栓） 強度滿足 2）矩形排列計算如下： 已知： 地腳螺栓間距 a=580mm 地腳螺栓數(shù)量 n=8 地腳螺栓孔 D3=30mm 圖 10 地腳螺栓矩形排列 Figure 10 Anchor bolt rectangular arrangement 采用 M28 地腳螺栓連接,查資料得螺栓小徑 H=25.825mm 圓周排列時螺栓承受最大的載荷 P: 11 P=(Ko+Kc)*Mmax*D2/2/

28、Xi2 式中：Ko：螺栓的預(yù)緊系數(shù) Kc：剛度系數(shù) 查資料得：Ko+Kc=2.5 Xi2：所有螺栓距軸心的距離（此時采用 a/2 計算）平方和 Xi2=504600mm2 P=64343.61N =P/A=4*P/(*H2）=122.901Mpa 800Mpa(8.8 級螺栓） 強度滿足 由以上計算數(shù)據(jù)得：設(shè)備地腳螺栓在螺栓數(shù)量相同、跨度間距相同且都滿 足強度時，采用矩形布置受力會更為合理，所以采用矩形布置設(shè)計。 5 起重機金屬結(jié)構(gòu) 立柱式旋臂起重機的金屬結(jié)構(gòu)由立柱與回轉(zhuǎn)旋臂組成，立柱下端固定在混 凝土基礎(chǔ)上，旋臂回轉(zhuǎn)。 5.1 立柱計算 1）定柱為無縫鋼管，材料為 45 號鋼 定柱受到的扭轉(zhuǎn)

29、力矩為： T=Me=51.6Nm(該數(shù)與小齒輪的轉(zhuǎn)矩有關(guān)，詳細會在 66 中計算) 在這個扭轉(zhuǎn)力矩下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)強度應(yīng)滿足所選材料的扭轉(zhuǎn)強度。設(shè)該鋼管 的內(nèi)外徑之比 =0.8，材料的許用應(yīng)力為=60MPa。 因為有公式得： max=T/Wt，其中 Wt=D/16（1-） （a=4） （71） 因此： 51.6Nm16/3.14D(1-0.8)60MPa 算得： D19.5mm,q 取 D=260mm，d=0.8D=208mm。 選定柱高為 12m。 選擇立柱的直徑之后，對其進行驗算。 圖 11 立柱受力分析 Figure 11 Stress analysis of column 立柱產(chǎn)生壓縮和彎

30、曲變形。已知該材料的許用壓應(yīng)力為 c=160MPa。 12 可求得該立柱的橫截面上的一些基本參數(shù): A=19 3 10 2 m ,yI=13237 4 cm 圖 12 立柱內(nèi)力圖 Fig. 12 Internal force chart of mast 則最大壓應(yīng)力： maxc =F/A+Mz/yI =4900/19 3 10 +19.6 3 10 /13237 8 10 =148MPa c （72） 因此立柱不會被壓彎。 2）立柱強度校核 立柱整體穩(wěn)定校核 計算 r =, =, 查表1 ,得到穩(wěn)定系數(shù) .則 N0=RA+, NE= , (73) 立柱局部穩(wěn)定校核 (74) 5.2 起重機懸臂

31、梁的設(shè)計計算 5.2.1 計算條件 吊重為 3 噸，懸臂梁為工字鋼，長度為 7.5 米。選擇工字鋼材料為 Q235， 13 其許用應(yīng)力=100MPa。 5.2.2 受力計算 求出 cd 桿的長度為 L= 22 4500500=4527.7mm ac 桿的受力分析簡圖如圖 3.1 所示。 圖 13 ac 桿受力分析圖 Figure 13 Stress analysis of AC diagram 設(shè) cd 桿拉力為 F,由平衡方程AM =0，得 F 2 2 500 4500500 4500mm-49004000=0 F=39441N 把 F 分解為沿 ac 桿軸線的分量xF和垂直于 ac 桿軸線

32、的分量yF,可見 ac 桿 在 ab 段內(nèi)產(chǎn)生壓縮與彎曲的組合變形。 xF=F4500/4527.7=39200N yF=F500/4527.7=4355N 作 ac 桿的彎矩圖和 ab 段的軸力圖如 3.2 所示。從圖中可以看出，在 b 點 左側(cè)的截面上彎矩為最大，而軸力與其他截面相同，故為危險截面。 14 圖 14 ac 桿彎矩圖和 ab 段軸力圖 Figure 14 AC bar bending moment diagram and AB axis is trying to 開始計算時，可以先不考慮軸力NF發(fā)熱影響，只根據(jù)彎曲強度條件選取工字 鋼。 W maxM =19.6 3 10/1

33、00 6 10=196 3 cm （75） 查型鋼表，選取 20a 號工字鋼，W=237 3 cm，A=35.5 2 cm。選定工字鋼后， 同時考慮軸力NF及彎矩的影響，再進行強度校核。在危險截面 b 的下邊緣各點 上發(fā)生最大壓應(yīng)力，且為：結(jié)果表明，最大壓應(yīng)力小于許用應(yīng)力，故無需重新 選擇截面的型號。 max max N c FM AW = 3 4263 490019.6 10 35.5 10237 10 NNm mm =84MPa （76） 橫梁變形計算 算法 1 : 按整體橫梁計算載荷吊點變形 Y21 = (Q+G) g(L1+L2+L3+L4)3/3EIHL 算法 2 : 按橫梁前段計算

34、載荷吊點變形 Y22 = (Q+G) gL31/3EIHL 按橫梁后段計算橫梁載荷吊點變形 Y3 = RA (L2+L3+L4)3L1/ (3 EIHL ( L2 +L3 +L4) ) 圖 15 旋臂起重機結(jié)構(gòu)變形圖 Fig. 15 Structure displacement chart of slewing jib crane 結(jié)論 這次起重機設(shè)計讓我學(xué)到了很多，是對大學(xué)四年來所學(xué)知識的整體運用與 15 掌握，是對我學(xué)習(xí)能力及實踐能力的培養(yǎng)和檢驗。在設(shè)計過程中，所設(shè)計的起 重機是一個新的領(lǐng)域，雖然涉及的都是一些熟悉的機械結(jié)構(gòu)，所運用的計算也 是學(xué)過的知識，但其中要考慮的問題也不少，比如一些

35、機構(gòu)可以有很多種方式 來達到其功能，具體選的話就要考慮現(xiàn)實因素等等。在設(shè)計過程中，我翻閱了 大量的資料，鞏固了本學(xué)科的理論知識，也對起重機設(shè)計這一新領(lǐng)域有所了解。 通過這次比較完整的機械系統(tǒng)設(shè)計，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實 際設(shè)計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際工程問題的 能力，同時也提高我查閱文獻資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及電腦制圖等其他 專業(yè)能力水平。 這次設(shè)計主要是對該起重機整體機械機構(gòu)的設(shè)計，我了解了國內(nèi)外起重機 的發(fā)展及趨勢，起重機的類型及用途，起重機的組成和結(jié)構(gòu)，以及相應(yīng)的零部 件設(shè)計和選擇，并在設(shè)計計算和查閱有關(guān)資料、選擇有關(guān)零件時又加深了對起 重機

36、的認識，并在繪圖時基本掌握了起重機結(jié)構(gòu)的布置和傳動，既提高了繪圖 能力而且在空間立體上對設(shè)計有了具體生動的認識。在設(shè)計計算中，對對象的 受力分析和公式的選擇與運用有了深一步的掌握，提高了自己的邏輯思維能力。 在設(shè)計過程中還有許多不足之處，如旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面等。這 次實踐是對大學(xué)四年來所學(xué)知識的匯總、檢驗，使我明白自己所學(xué)的還遠遠不 夠，還要更加努力地學(xué)習(xí)實踐，使自己的根基更穩(wěn)，在以后的工作中能更好地 進行設(shè)計，為社會作貢獻。 參考文獻 1 呂明，機械制造技術(shù)基礎(chǔ)M.武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2010 2 全臘珍，張淑娟.畫法幾何與機械制圖.中國農(nóng)業(yè)出版社，2007 3 倪慶興，王殿臣

37、 （等）.起重輸送機械圖冊.機械工業(yè)出版社，1991. 4 夏榮海，郝王琛 （等）.礦井提升機械設(shè)備.中國礦業(yè)學(xué)院出版社，1987. 5 楊文柱 （等）.起重吊裝簡易計算.機械工業(yè)出版社，2007. 6 成大先 （等）.機械設(shè)計手冊.化學(xué)工業(yè)出版社，2004 7 潘英 （等）.礦山提升機械設(shè)計.中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001. 8 陸友琪，馬二恩，郭鐵成，王毅昌 （等）.鋼材實用手冊.中國科學(xué)技術(shù)出版社，1991. 9 王榮祥，李捷，任效乾 （等）.礦山工程設(shè)備技術(shù).冶金工業(yè)出版社，2005. 16 10 陳道南，盛汗中.起重機課程設(shè)計.冶金工業(yè)出版社，1993. 11 虞和謙，包起帆 （等）.

38、起重機設(shè)計手冊.中國鐵道出版社，1998.8 12張質(zhì)文等，起重機設(shè)計手冊M.北京：中國鐵道出版社，1997 13石殿均，工程起重機械M.北京：水利電力出版社。1987.11 14GB3811-83.起重機設(shè)計規(guī)范S.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1984 15陳道南，盛漢中，起重機課程設(shè)計M.北京：冶金工業(yè)出版社，1983 16大連起重機廠，起重機設(shè)計手冊M，沈陽：遼寧人民出版社 1979 17 樊兆馥 （等）. 重型設(shè)備吊裝手冊.冶金工業(yè)出版社，2001. 18 袁化臨 （等）.起重與機械安全.首都經(jīng)濟貿(mào)易大學(xué)出版社，2000. 19 Sangchul Won，Sang-un Kim，Seung-

39、Gap Choi and Chintae Choi. POSCO YARD CRANE AUTOMATION.Metallurgist,Volume34,Number 5/1990 20 Zhixin Wang,Xiong Hu,Zhaoneng Chen. Study of Remote Condition Monitoring and Assessing on Quayside-Container-Cranes. Engineering Asset Management. Number 11/2006 致 謝 即將告別充實的四年大學(xué)生活，緊張的畢業(yè)設(shè)計也將結(jié)束，接下來就是跨 入另一個生活圈

40、，在這四年里，我得到很多老師，同學(xué)的關(guān)心與幫助，使我能 夠順利的完成學(xué)業(yè)，以一個充滿自信、理想的我跨入社會。我感謝他們給我?guī)?來了這一切，為我可以開創(chuàng)自己的人生之路做了一個無形的鋪墊。 本論文是在翁偉老師的悉心指導(dǎo)下完成的。翁老師淵博的專業(yè)知識，嚴(yán)謹 的治學(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待 人的崇高風(fēng)范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅使我樹立 了遠大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為 人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾 注了導(dǎo)師大量的心血。在此，謹向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！愿導(dǎo)師 合家歡樂， 一生平安。同時， 也將祝福送給每一位幫助我的師長。 再次感謝與我共同走過大學(xué)的朋友們、同學(xué)們，每個在我脆弱、困難的時 候，扶過我一把的你，我都記得。感謝上天，感謝命運，能有機會在彼此的生 命中出現(xiàn)，并共同走過這短暫的四年。感謝所有幫助過我的老師、朋友、同學(xué)， 17 感謝你們，即將面臨分離了，希望你們在以后的日子里，開心、快樂，希望你 們像航行在大海上的帆船一樣永往直前，直到抵達你們理想的彼岸。 最后感謝各位老師和同學(xué)，希望你們以后工作順利、事事順心。謝謝！ 附錄 附錄 1(起重機總圖 A01) 附錄 2(部件圖 A12) 附錄 3(零件圖 A33) 附錄 4(零件圖 A42)