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沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院
本科畢業(yè)論文
題 目： 梁式起重機(jī)設(shè)計(jì)
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)： 機(jī)制1102班
學(xué)生姓名： 薛建軍
指導(dǎo)教師： 趙艷春
論文提交日期： 2015 年 6 月 1 日
論文答辯日期： 2015 年 6 月 5 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)
1102班
學(xué)生：薛建軍
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：
梁式起重機(jī)設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容：
1.設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份
2.CAD圖紙一套（包括總裝圖、零件圖 ）
3.文獻(xiàn)綜述（不少于3000字）
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分：
梁式起重機(jī)結(jié)構(gòu)
起止時(shí)間： 2015年3月6日至 2015年6月5日
指導(dǎo)教師： 簽字 2015年 3 月 6 日
摘要
隨著我國(guó)科技建設(shè)的不斷推進(jìn)，我國(guó)在生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域的建設(shè)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，同時(shí)促進(jìn)了我國(guó)機(jī)械化建設(shè)水平的提高。所以，先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備將會(huì)成為促進(jìn)施工速度的重要保障，同時(shí)也是保障工程質(zhì)量的物質(zhì)保證。起重機(jī)械在煤礦,碼頭等實(shí)現(xiàn)機(jī)械化,自動(dòng)化以及提高勞動(dòng)生產(chǎn)量方面發(fā)揮了重要作用。起重機(jī)械一般以間歇,重復(fù)的方法進(jìn)行工作，取物裝置的起升,下降或者平移等完成運(yùn)送貨物。在工作進(jìn)行中，工作范圍相對(duì)來(lái)說(shuō)較大，且危險(xiǎn)因素較多。
因此，在起重機(jī)的設(shè)計(jì)，制造過(guò)程中，設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)要素就相對(duì)重要，主要設(shè)計(jì)參考的幾個(gè)要素包括：起重繩索，絞車及錨碇，輪胎起重機(jī)和汽車起重機(jī)，纜索起重機(jī)，樁基，構(gòu)件裝卸運(yùn)輸與堆放等。
設(shè)備管理是企業(yè)經(jīng)營(yíng)的重要環(huán)節(jié)，通過(guò)各種技術(shù),經(jīng)濟(jì)和組織等措施，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行規(guī)劃,設(shè)計(jì)，使用,維修,改造,直至完全報(bào)廢等全過(guò)程的管理。
我國(guó)對(duì)安全生產(chǎn)方面一直都相當(dāng)重視，但是在執(zhí)行和客觀的條件方面都有許多不確定的不安全因素，尤其是在人為方面，由于生產(chǎn)者忽視安全生產(chǎn)的作用，往往會(huì)造成很大的安全事故。我們應(yīng)該從這些相當(dāng)重大的生產(chǎn)事故中吸取教訓(xùn)，防患于未然，最根本的最重要的就是從起重機(jī)械的設(shè)計(jì)和管理等一些方面做起，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，盡量減少事故的發(fā)生。
關(guān)鍵詞:起升機(jī)構(gòu)； 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)； 門式起重機(jī)
Abstract
With the continuous advance of China's economic construction, manufacturing and other areas of the building are getting bigger, while promoting improvement in the level of mechanization. Therefore, advanced machinery and equipment has become an important guarantee to promote the construction speed, but also ensure the quality of the material guarantee. Lifting machinery in the mines, docks and other mechanization, automation, and improve labor productivity has played an important role.
Lifting generally intermittent, repetitive approach to work, extract lifting devices, down or panning, etc. to achieve delivery of goods. In the course of their work, the scope of work is relatively large, and a lot of risk factors.
So, in crane design, manufacturing process, design parameters and design elements is quite important, the main design elements of reference include: lifting rope, all kinds of pulleys, winches and anchor, mast, truck crane stack components such as transportation and handling.
Device management is an important part of business, through a variety of technical, economic and organizational measures for existing equipment planning, design, manufacture, installation, use, maintenance, alteration, until the retirement of the whole process of management. Management objective is to obtain a better job running effect, that is, we
should give full play to the effectiveness of the device, but also the pursuit cycle cost of the most economical.
Our country has always attached great importance to production safety, but in the execution, command and objective conditions, there are many uncertain factors of insecurity, especially in human terms, because producers ignore the role of production safety, often cause significant security incidents. We should start with the production of these major accidents learn and take preventive measures, the most important of the most fundamental is from the crane design, manufacture, use and management to start a series of aspects, to ensure product quality, as far as possible reduce accidents.construction, mechanization and automation are also rising, with this adaptation of crane technology is developing rapidly, increasing product range, range more widely.
Key Words：Hoisting mechanism； Trolley run institutions； Gantry crane
目 錄
第一章 引言 1
1.1 門式起重機(jī)的用途以及工作特點(diǎn) 1
1.2 門式起重機(jī)分類及其應(yīng)用 1
1.3 門式起重機(jī)的主要參數(shù) 2
1.4 門式起重機(jī)的表示方法 3
1.5 門式起重機(jī)的選用 3
1.6 門式起重機(jī)的傳動(dòng)過(guò)程和工作原理 4
1.7 門式起重機(jī)國(guó)內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀 4
1.8 本次起重機(jī)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)圖 5
第二章計(jì)算 6
2.1 載荷情況 6
2.1.1 正常的載荷 6
2.1.2 工作最大載荷 7
2.1.3 非工作最大載荷 7
2.2 起重機(jī)設(shè)計(jì)算依據(jù) 8
2.2.1 起重機(jī)設(shè)計(jì)依據(jù) 8
2.2.2 起重機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù) 8
2.3 起重機(jī)截面特性設(shè)計(jì)計(jì)算 9
2.31 主梁截面幾何設(shè)計(jì) 9
2.3.2 支腿截面特性 10
2.4 主梁設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 12
2.4.1 主梁計(jì)算載荷與內(nèi)力 12
2.4.2 主梁強(qiáng)度計(jì)算 16
2.4.3 主梁工字鋼下翼緣局部集中應(yīng)力 16
2.4.4 合成應(yīng)力 17
2.5 支腿設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 19
2.5.1 支腿幾何參數(shù) 19
2.5.2 支腿強(qiáng)度計(jì)算 20
2.5.3 主梁剛度計(jì)算 23
結(jié)束語(yǔ) 24
致謝 25
參考文獻(xiàn) 26
附錄 27
沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言
第一章 引言
1.1 門式起重機(jī)的用途以及工作特點(diǎn)
門式起重機(jī)是通過(guò)改進(jìn)橋式起重機(jī)上所得。在港口上，門式起重機(jī)主要用在貨場(chǎng)的裝卸作業(yè)等。它的結(jié)構(gòu)跟門形框架相近，承載重力的主梁下面安裝兩條支腳，可以用于在地面的軌道上行動(dòng)，主梁兩側(cè)可以安裝外伸懸臂梁。門式起重機(jī)場(chǎng)地利用率較高，作業(yè)范圍大，通用性較強(qiáng)，在港口等得到廣泛使用。
起重機(jī)作為對(duì)物料進(jìn)行起重、裝卸等的機(jī)械設(shè)備,可以有效的減輕體力勞動(dòng)，提升勞動(dòng)生產(chǎn)率并且在生產(chǎn)過(guò)程中可以進(jìn)行一些特殊的工藝加工操作,實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。
1.2 門式起重機(jī)分類及其應(yīng)用
⑴ 單梁門式起重機(jī)
單梁門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)單，在生產(chǎn)單梁式起重機(jī)比較簡(jiǎn)易，自身重量偏低，安裝成本較低，主梁多用作偏軌箱形架式結(jié)構(gòu)。軌箱形架式結(jié)構(gòu)與雙主梁門式起重機(jī)相比，單主梁整體剛度要稍微弱一些，所以，當(dāng)起重量Q50t、跨度L35m時(shí),可采用單主梁形式。單主梁門式起重機(jī)門腿有C型和L型兩種結(jié)構(gòu)形式。L型結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)和安裝較簡(jiǎn)便，韌性好、抗壓，但是在吊運(yùn)貨物時(shí)貨物的運(yùn)動(dòng)范圍較小。C型的支腳常常做成傾斜或彎曲形，貨物有足夠的空間通過(guò)支腳。
⑵ 雙梁橋式起重機(jī)
雙梁橋式起重機(jī)承載量較多，跨度較大，并且整體支架的穩(wěn)定性比較好，品種多，但是起重機(jī)自身重量與同等起重的單主梁門式起重機(jī)相比要偏大，造價(jià)也相對(duì)較高，根據(jù)主梁結(jié)構(gòu)的不同，又可以分為桁架、箱梁橋兩種，現(xiàn)在大多采用箱形結(jié)構(gòu)。
⑶ 水電站龍門起重機(jī)
此類起重機(jī)主要用來(lái)吊運(yùn)和啟閉閘門，同時(shí)可以用于安裝作業(yè)。起重量高達(dá)80--500t，跨度小，一般在8--16米，起升速度較低，一般為1--5m／min。
這種類型的起重機(jī)并不經(jīng)常用于來(lái)回吊運(yùn)貨物，但使用時(shí)工作量卻非常多，所以需要適當(dāng)提高此起重機(jī)的工作級(jí)別。
⑷ 普通龍門起重機(jī)
這類起重機(jī)有很多采用箱型式和桁架式兩種結(jié)構(gòu)，可以搬運(yùn)散裝的貨物或者成品裝貨物，起重量一般在100t以下，跨度大多在4--39米，普通門式起重機(jī)主要指吊鉤、抓斗、葫蘆門式起重機(jī)，一般也包括半門式起重機(jī)等。
⑸ 集裝箱龍門起重機(jī)
此起重機(jī)主要用在碼頭，使用拖車把集裝箱搬運(yùn)到堆場(chǎng)后，由集裝箱龍門起重機(jī)堆疊起來(lái)或者直接裝車運(yùn)走，可以加速集裝箱運(yùn)載橋或者其他起重機(jī)的周轉(zhuǎn)及其利用率，一般來(lái)說(shuō)可以堆放3--4層的集裝箱的堆場(chǎng)，且一般用輪胎式，也有使用有軌式的結(jié)構(gòu)的，集裝箱龍門起重機(jī)與集裝箱跨車相比，跨度和門架兩側(cè)高度都比較大，為了適應(yīng)碼頭的需要，這類起重機(jī)的工作等級(jí)都較高，起升速度為8--10m／min。
⑹ 造船龍門起重機(jī)
此類起重機(jī)主要用于海岸的造船和大型船體的搬運(yùn)工作等。
1.3門式起重機(jī)的主要參數(shù)
門式起重機(jī)的主要參數(shù)是衡量起重機(jī)性能的主要指標(biāo)，同時(shí)也是設(shè)計(jì)起重機(jī)的最主要的依據(jù)與憑據(jù)，門式起重機(jī)的主要參數(shù)有：起重量、起升高度、機(jī)構(gòu)工作速度以及工作類型等，此外，起重機(jī)的軌距、基距等也都是作為設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。
門式起重機(jī)的參數(shù)應(yīng)該首先由使用單位根據(jù)自身需要來(lái)提出，具體值需要按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或者是工廠標(biāo)準(zhǔn)來(lái)最終規(guī)定，并且要考慮到制造廠的現(xiàn)實(shí)條件等約束因素，所以在確定最終參數(shù)時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行有效的研究。
1.4門式起重機(jī)的表示方法
門式起重機(jī)一般采用代號(hào)、額定起重量、跨度三個(gè)要素來(lái)表示門式起重機(jī)的相關(guān)型號(hào)。
M:表示門式類型,M后加的一個(gè)字符符號(hào)代表雙梁門式起重機(jī)，如:MG、ME、MZ、MC、MS,加兩個(gè)字符符號(hào)則表示單主梁門式起重機(jī),其如:MDG、MDZ、MDN、MDP、MDS等，如下：
MG—雙梁?jiǎn)涡≤嚨蹉^門式起重機(jī)；
ME—雙梁雙小車吊鉤門式起重機(jī)；
MDN—單主梁?jiǎn)涡≤囎ザ返蹉^門式起重機(jī)；
MDS—單主梁小車三用門式起重機(jī)。
1.5 門式起重機(jī)的選用
⑴ 單主梁和雙梁門式起重機(jī)的選用
一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)起重量在50t以下且跨度在35m以內(nèi)，并且無(wú)特殊使用要求時(shí)，一般選用單主梁式起重機(jī)，假如要求門腿寬度偏大，工作速度高，經(jīng)常吊運(yùn)重件、大件等時(shí)，需要選用雙梁門式起重機(jī)。
⑵ 輪距的確定原則
①需要滿足門架沿起重機(jī)軌道方向穩(wěn)定性的需求；
②要求貨物的外形尺寸能成功的平穩(wěn)的通過(guò)支腿平面鋼架；
③要求使輪距B與跨度S成一定比例關(guān)系，一般來(lái)說(shuō)取輪距B=（1/4—1/6）S
⑶ 跨度和懸臂長(zhǎng)度
門式起重機(jī)的跨度對(duì)起重機(jī)自身重量的要求比較大，設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足使用條件和符合跨度系列相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，應(yīng)該盡量減小起重機(jī)跨度。
⑷ 門式起重機(jī)間距尺寸確定
工作中，門式起重機(jī)的外部尺寸與貨物和運(yùn)輸車輛通道之間應(yīng)該留有一定的空間，以便于裝卸作業(yè)，運(yùn)輸車輛在跨度內(nèi)裝卸時(shí)，通常應(yīng)與門腿保持0.7m以上的間距，吊具不使用時(shí)也應(yīng)與運(yùn)輸車輛保持0.5m以上的間距，貨物通過(guò)門腿時(shí)，應(yīng)保持0.5m以上的間距。
⑸ 門式起重機(jī)電氣設(shè)備的選用
門式起重機(jī)的電氣設(shè)備應(yīng)符合通用門式起重機(jī)GB/T14406—1993的相關(guān)規(guī)定。在選取時(shí)應(yīng)參照相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)進(jìn)行型號(hào)選擇。
1.6門式起重機(jī)的傳動(dòng)過(guò)程和工作原理
主要組成結(jié)構(gòu)：電動(dòng)機(jī)、齒輪聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸帶、齒輪、聯(lián)軸器、減速器、齒輪聯(lián)軸器、卷筒、鋼絲繩、定滑輪組、吊鉤組
當(dāng)起升機(jī)構(gòu)接通電源后，制動(dòng)器自動(dòng)松閘，在控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)力就會(huì)通過(guò)聯(lián)軸器、制動(dòng)輪聯(lián)軸器傳遞給減速器，電動(dòng)機(jī)所輸出的高轉(zhuǎn)速通過(guò)減速器將迅速減速，在之后，就會(huì)出現(xiàn)低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩，然后就會(huì)拖動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)整條鋼絲繩兩端穿過(guò)裝有滑輪組的吊鉤后，分別固定在卷筒的兩端，隨著卷筒的正反轉(zhuǎn)動(dòng)吊鉤組就會(huì)達(dá)成升降，貨物就會(huì)實(shí)現(xiàn)上下降落。如果在工作過(guò)程中切斷電源，電動(dòng)機(jī)斷電從而失去動(dòng)力，進(jìn)而制動(dòng)器就會(huì)立刻制動(dòng)，抱緊閘門，貨物就會(huì)被懸吊在半空。電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器一般都實(shí)行電氣聯(lián)鎖裝置，只需要切斷電動(dòng)機(jī)電源，制動(dòng)器就會(huì)依靠自身彈簧的張力作用而發(fā)生制動(dòng)，以便于可以保證工作中的安全。
1.7門式起重機(jī)國(guó)內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀
門式起重機(jī)的發(fā)展歷史：
⑴ 14世紀(jì)西歐出現(xiàn)人力和畜力驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)臂架型起重機(jī)
⑵ 19世紀(jì)初出現(xiàn)橋式起重機(jī)
⑶ 19世紀(jì)中后期，蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)取代了水力驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)
⑷ 20世紀(jì)20年代，電氣工業(yè)和內(nèi)燃機(jī)工業(yè)的迅猛發(fā)展，以電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)為驅(qū)動(dòng)裝置的各種起重機(jī)逐漸成為發(fā)展趨勢(shì)。
我國(guó)起重機(jī)發(fā)展歷史：
我國(guó)的起重機(jī)行業(yè)發(fā)展是從建國(guó)初期開始初步進(jìn)行建設(shè)的，開始時(shí)大多采用蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)，改革開放后，隨著我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展，各個(gè)行業(yè)對(duì)起重機(jī)的需求和要求精度等也隨之提升。同時(shí)作為特殊設(shè)備來(lái)說(shuō)其檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求也是相當(dāng)嚴(yán)格的。起重機(jī)發(fā)展的同時(shí)，我國(guó)也逐漸設(shè)定了制造檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)傳統(tǒng)的接觸器控制也逐漸被自動(dòng)化控制相替代。可編程控制器PLG的技術(shù)也逐漸的被廣泛應(yīng)用于起重機(jī)。起重機(jī)的安全方面，為了確保操作人員的自身安全，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中引入了無(wú)線遠(yuǎn)程控制設(shè)備。在高精度、多速度行車方面，對(duì)于機(jī)械相關(guān)件的要求精度也相對(duì)較高、設(shè)計(jì)也更精確。
鋼絲繩起重機(jī)作為一種大型的起重設(shè)備，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用，但是現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的鋼絲繩起重機(jī)發(fā)展卻相對(duì)來(lái)說(shuō)落后。19世紀(jì)60年代到70年代，我國(guó)從前蘇聯(lián)引進(jìn)了TV型號(hào)的鋼絲繩式起重機(jī)設(shè)備，當(dāng)時(shí)有部分生產(chǎn)廠家曾引進(jìn)國(guó)外較為先進(jìn)的生產(chǎn)制造技術(shù), 但絕大多數(shù)都沒(méi)有得到廣泛的使用。
1.8本次起重機(jī)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)圖
圖1-1 門式起重機(jī)總裝圖
1-主梁 2-支腿 3-大車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 4-電氣設(shè)備及管子布置 5-電動(dòng)葫蘆 6-噸位牌安裝 13-遙控器
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沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 計(jì)算
第二章計(jì)算
2.1 載荷情況
起重機(jī)要安全穩(wěn)定的工作，必須對(duì)起重機(jī)及其零件來(lái)進(jìn)行高精度的設(shè)計(jì)以及校核，舉例來(lái)說(shuō)脆性材料制成的零件，當(dāng)零件承受最大應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限時(shí)就會(huì)出現(xiàn)裂痕致使零件斷裂，如采用韌性較好，不易斷裂的材料所制的零件，當(dāng)其應(yīng)力達(dá)到甚至超過(guò)屈服極限時(shí)就會(huì)產(chǎn)生塑性變形，如果零件產(chǎn)生的塑性變形過(guò)大時(shí)會(huì)影響起重機(jī)的正常工作。為了保證對(duì)這些破壞形式有一定的安全措施（也就是說(shuō)把破壞的幾率控制在一定范圍內(nèi)）需要一些相關(guān)的強(qiáng)度計(jì)算。對(duì)于一些受壓彎的細(xì)長(zhǎng)桿或者薄壁構(gòu)件等還需要檢查細(xì)桿或者薄壁構(gòu)建會(huì)不會(huì)產(chǎn)生局部失穩(wěn)的現(xiàn)象。另外，對(duì)于運(yùn)行式起重機(jī)來(lái)說(shuō)，為了保證其在風(fēng)險(xiǎn)載荷工作時(shí)不顛倒，還需要進(jìn)行起重機(jī)抗顛覆穩(wěn)定性的計(jì)算等。起重機(jī)在使用過(guò)程中，只要其全部零件發(fā)生任何形式的破壞或者出現(xiàn)一定的尖峰載荷時(shí)，事故就有可能發(fā)生。所以，在設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程中使用的計(jì)算載荷必須是在工作中所能產(chǎn)生的最大載荷而不是計(jì)算載荷所作用的時(shí)間及作用次數(shù)的多少等因素。另外，機(jī)器零件在反復(fù)應(yīng)力的作用下所產(chǎn)生的疲勞破壞以及電動(dòng)機(jī)或者渦輪減速器等部件因溫度過(guò)好而產(chǎn)生破壞，都會(huì)隨時(shí)間而累積。所以，此類效益引起事件的發(fā)生，與載荷的大小、作用時(shí)間以及作用次數(shù)有著密不可分的關(guān)系。此外，露天使用的起重機(jī)還必須能經(jīng)受的起強(qiáng)風(fēng)、暴雨、暴雪等的襲擊而不致于被損壞。因此，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)也要對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算和校核?？偟膩?lái)說(shuō)，起重機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須通過(guò)不同的計(jì)算類型，將其載荷進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆诸惡徒M合。通常分為三種載荷情況，如下：
2.1.1 正常的載荷
這類載荷一般用來(lái)計(jì)算零件的疲勞、磨損和發(fā)熱等。它需要考慮的因素通常是起重機(jī)在正常的工作情況下產(chǎn)生的載荷。對(duì)于起重機(jī)的零件所承受的載荷一般情況下都會(huì)在規(guī)定的范圍內(nèi)發(fā)生巨大的變化，所以需要運(yùn)用一定的方式來(lái)設(shè)定一個(gè)假想的載荷取代變化的載荷，并且對(duì)零部件產(chǎn)生的應(yīng)力效應(yīng)需要與實(shí)際載荷相當(dāng)。我們通常把這個(gè)假想的載荷稱為等效載荷。我們?cè)诖_定等效載荷時(shí)，作用次數(shù)相對(duì)很少的尖峰載荷可以不考慮。另外，除了計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率外，風(fēng)載荷我們也可以忽略不計(jì)。當(dāng)計(jì)算零件疲勞的等效載荷時(shí)，我們可以由載荷變化的特性載荷圖以及在整個(gè)工作中的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)等來(lái)計(jì)算載荷的等效值。
2.1.2 工作最大載荷
這種載荷一般用于設(shè)計(jì)計(jì)算零件的最大強(qiáng)度、構(gòu)件局部的穩(wěn)定性以及起重機(jī)抗傾倒穩(wěn)定性。我們需要考慮起重機(jī)在工作過(guò)程中可能發(fā)生的最不利的載荷組合，比如最大起升載荷、工作最大風(fēng)載荷、急劇起動(dòng)制動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)載荷、最大偏載荷等。同時(shí)考慮到安全性和經(jīng)濟(jì)性原則，我們對(duì)于個(gè)別最大值同時(shí)出現(xiàn)的概率非常小的載荷組合可以忽略不計(jì)。
我們?cè)诖_定計(jì)算載荷時(shí)有以下兩種常見的組合：
（1） 制動(dòng)以及劇烈起動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的載荷。例如，從地面突然起動(dòng)較重的貨物時(shí)產(chǎn)生的載荷組合；制動(dòng)或運(yùn)行起或者制動(dòng)之一的組合等。
（2）起重機(jī)機(jī)構(gòu)在較短時(shí)間發(fā)生的較大靜阻力的組合。比如突遇強(qiáng)風(fēng)、貨物擺動(dòng)較大幅度等。對(duì)于某些特殊用途的起重機(jī)，當(dāng)進(jìn)行一些特殊工藝工作時(shí)也可能出現(xiàn)較大的靜阻力。假如機(jī)構(gòu)中安裝有極限載荷限制的安全裝置，就可以將最大載荷限定在一定的安全范圍內(nèi)。
2.1.3 非工作最大載荷
這是載荷一般是用來(lái)計(jì)算起重機(jī)非工作安全性，比如暴風(fēng)將起重機(jī)吹翻倒或者吹走以及一些零件強(qiáng)度的一種計(jì)算載荷。
但不是每一個(gè)零部件都需要按照這三種載荷進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。一般情況下，對(duì)起重機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)所有受力零件進(jìn)行II類載荷的強(qiáng)度計(jì)算。需要做疲勞計(jì)算的零件一般來(lái)說(shuō)都是是應(yīng)力反復(fù)作用的次數(shù)超過(guò)某一值（一般大于10）的情況下，表2-1列舉了一部分需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的零件實(shí)例，我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)可以作為參考。如果用III類載荷驗(yàn)算強(qiáng)度的零件承受載荷時(shí)是在非正常工作情況下，比如說(shuō)運(yùn)行及旋轉(zhuǎn)支承的裝置以及變幅機(jī)構(gòu)等。一般來(lái)說(shuō)起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置在非工作時(shí)并不會(huì)受到較大的載荷作用或沖擊，另外，防風(fēng)夾軌器應(yīng)單獨(dú)按照III類載荷進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核
表2-1 需要進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算的零件
零件名稱
工作類型
每旋轉(zhuǎn)一周完成一次應(yīng)力循環(huán)的零件
齒輪、鍵輪、渦輪、車輪、
轉(zhuǎn)動(dòng)的心軸，主要承受彎曲載荷的轉(zhuǎn)軸。
輕級(jí)（n）轉(zhuǎn)/分，中級(jí)、 重級(jí)、特別級(jí)
機(jī)構(gòu)每開動(dòng)一次完成一次應(yīng)力循環(huán)的零件
運(yùn)行，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中主要承受扭轉(zhuǎn)載荷的轉(zhuǎn)軸及聯(lián)軸器
中級(jí)、重級(jí)、特別級(jí)
起重機(jī)每個(gè)工作循環(huán)完成一次應(yīng)力循環(huán)的零件
吊鉤及其它吊具，固定的心軸，起重機(jī)構(gòu)中主要承受扭轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸
重級(jí)、特別級(jí)
2.2 起重機(jī)設(shè)計(jì)算依據(jù)
2.2.1 起重機(jī)設(shè)計(jì)依據(jù)
本設(shè)計(jì)過(guò)程中主要用到的教材有：
本設(shè)計(jì)過(guò)程中主要用到的教材有：
《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》
《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》
中國(guó)鐵路出版社1998
GB3811-83
2.2.2起重機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)
(1) 起 重 量
（2）跨 度
（3）起升高度
（4）工作級(jí)別
（5）起升速度 起
大車速度 大
小車速度 小
（6）起重機(jī)最大風(fēng)壓
（7）地面操作
2.3起重機(jī)截面特性設(shè)計(jì)計(jì)算
2.31主梁截面幾何設(shè)計(jì)
圖2-1 主梁截面特性
⑴ 主梁截面積
⑵ 主梁截面對(duì)軸的靜炬
⑶ 主梁截面行心至軸距離
⑷ 主梁行心以上截面的靜炬
⑸
⑹
⑺
⑻
⑻
⑼
圖2-2 主梁受力圖
2.3.2 支腿截面特性
圖二
圖2-3 支腿小端截面
(1)支腿大端截面慣性矩
(2)支腿小端截面慣性矩
(3)支腿折算慣性矩
(4)上橫梁慣性矩
(5)下橫梁面積A
2.4 主梁設(shè)計(jì)計(jì)算及校核
2.4.1 主梁計(jì)算載荷與內(nèi)力
圖2-4 上橫梁截面
在門架平面內(nèi)
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
(14)
(15)
圖2-5 主梁內(nèi)力圖
由主梁自重產(chǎn)生的支反力及內(nèi)力
由計(jì)算載荷（移動(dòng)載荷）處于跨中產(chǎn)生的支反力及內(nèi)力
圖2-6 水平推力
代入式（2-1）得
滿載小車在起制動(dòng)時(shí)的慣性力產(chǎn)生的支反力及內(nèi)力
由風(fēng)載荷和起重機(jī)起制動(dòng)主梁自重產(chǎn)生的水平反力及內(nèi)力
圖2-7主梁水平反力
由滿載小車跨中時(shí)因起制動(dòng)產(chǎn)生的慣性力而引起的水平反力和內(nèi)力
圖2-8 水平支反力
總內(nèi)力（主梁）
（1）
（2）
2.4.2主梁強(qiáng)度計(jì)算
（1）
（2）
(3) 剪應(yīng)力忽略不計(jì)
2.4.3 主梁工字鋼下翼緣局部集中應(yīng)力
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
(2-2)--(2-6)式中系數(shù) 決定于
式中輪子與工字鋼踏面接觸點(diǎn)至腹板的距離=38.5mm
代入（2-7）式 得
根據(jù)起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)599頁(yè) 圖4-3-6 圖4-3-7
當(dāng)時(shí)
代入（2-2）--（2-6）式 得
式中每個(gè)輪子的輪壓
代入 得
2.4.4 合成應(yīng)力
(1)工字鋼下翼緣下表面的合成應(yīng)力
(2)工字鋼下翼緣下表面的合成應(yīng)力
(3)工字鋼下翼緣下表面處的合成應(yīng)力
主梁合格
圖2-9 支腿尺寸及受力圖
2.5 支腿設(shè)計(jì)計(jì)算及校核
2.5.1 支腿幾何參數(shù)
支腿的主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（8）
（9）
（10）
（11）
(12)
式中
代入 得
（13）
(14)
式中
（15）
（16）
(17)
(18)
（19）
圖2-10支腿受力圖
2.5.2支腿強(qiáng)度計(jì)算
(1)在門架平面內(nèi)
①由主梁自重產(chǎn)生的支反力及內(nèi)力
圖2-11支腿內(nèi)應(yīng)力
②由用于跨中時(shí)產(chǎn)生的支反力及內(nèi)力計(jì)
③由滿載小車處于端起制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的引起的支反力及內(nèi)力
圖2-12 小車支反力
④由風(fēng)載荷產(chǎn)生的支反力及內(nèi)力
(2)在支腿截面內(nèi)
①由（主梁自重和計(jì)算載荷）產(chǎn)生的反力和內(nèi)力
式中
②由滿載小車處于點(diǎn)時(shí)，大車起制動(dòng)慣性力產(chǎn)生的反力和內(nèi)力。
③
式中
圖2-13 大車支反力和內(nèi)力
（3）支腿總內(nèi)力
① 在門架平面內(nèi)支腿點(diǎn)的最大彎矩
由主梁自重引起的彎矩
由移動(dòng)載荷引起的彎矩
由滿載小車起制動(dòng)引起的彎矩
由風(fēng)載荷引起的彎矩
② 在支腿平面內(nèi)支腿點(diǎn)最大的彎矩
由移動(dòng)載荷和主梁自重點(diǎn)引起的最大彎矩
由起重機(jī)制動(dòng)產(chǎn)生的慣性引起的彎矩
由風(fēng)載荷引起的彎矩
③——支腿點(diǎn)的最大應(yīng)力 2.5.3 主梁剛度計(jì)算
主梁擾度：
許用擾度：
綜上所計(jì)算結(jié)果，主梁、支腿強(qiáng)度和剛度均滿足要求。
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沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 結(jié)束語(yǔ)
結(jié)束語(yǔ)
畢業(yè)設(shè)計(jì)寫到了尾聲，回想起在這之前寫畢業(yè)設(shè)計(jì)的期間，感覺(jué)自己是最認(rèn)真的一次，也是寫的最好的一次。設(shè)計(jì)即將完成，自己也就要離開學(xué)校，這份畢業(yè)報(bào)告也是自己在學(xué)校所學(xué)到的東西的一個(gè)總結(jié)。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)老師耐心的指導(dǎo)與指引，獨(dú)立的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，于是我們就開始了一段獨(dú)立自主的學(xué)習(xí)路途。
說(shuō)起畢業(yè)設(shè)計(jì)，也讓我想起了之前寫課程設(shè)計(jì)，與之相比，差距比較大，因?yàn)楫厴I(yè)設(shè)計(jì)涉及到的內(nèi)容，知識(shí)比較多，就比如零件的設(shè)計(jì)，比課程設(shè)計(jì)復(fù)雜難的多。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，相當(dāng)于又讓我鞏固了一遍數(shù)控，機(jī)械設(shè)計(jì)，自動(dòng)控制原理，在這之前沒(méi)有學(xué)習(xí)到的和不懂得知識(shí)讓我得到了理解，也對(duì)自己會(huì)的知識(shí)進(jìn)行加強(qiáng)。
本畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書，主要對(duì)起重機(jī)械的用途、歷史發(fā)展以及應(yīng)用的意義進(jìn)行了闡述，系統(tǒng)的分析了我國(guó)起重機(jī)的發(fā)展歷程，同時(shí)，在設(shè)計(jì)方面，對(duì)起重機(jī)的主梁、支腿、地橫梁、大車和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)等主要參數(shù)及部件進(jìn)行了相關(guān)的設(shè)計(jì)，并對(duì)主梁和支腿的剛度以及強(qiáng)度進(jìn)行了相關(guān)的校核，在抗顛覆方面也進(jìn)行了充分的、合理的模擬校核，保證起重設(shè)備在工作過(guò)程中不被大風(fēng)吹倒，保證設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定，在滿負(fù)荷工作時(shí)設(shè)備的強(qiáng)度以及剛度完全滿足需要并有一定的富余，不至于在運(yùn)行中剛度等的限制而導(dǎo)致工作受限或者無(wú)法進(jìn)行。另外，本次設(shè)計(jì)同時(shí)繪制了起重機(jī)的總裝、主梁、地橫梁、支腿等的截面圖以及裝配圖，直觀的展現(xiàn)了起重機(jī)的結(jié)構(gòu)和裝配方式以及運(yùn)行機(jī)構(gòu)的配合和運(yùn)行方式，有效的提高了對(duì)設(shè)計(jì)書的了解和對(duì)起重機(jī)的了解。
記住了，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)和以往的課程設(shè)計(jì)大不相同，一定要以以往更認(rèn)真對(duì)態(tài)度去對(duì)待這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，并且要認(rèn)真的態(tài)度對(duì)待接下來(lái)的畢業(yè)答辯，而說(shuō)明書記載著我們?cè)O(shè)計(jì)的步驟，也就是說(shuō)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書是在為畢業(yè)答辯而準(zhǔn)備。
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沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝
致謝
在趙艷春老師耐心的指導(dǎo)下完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在整個(gè)論文的寫作過(guò)程中，老師給了我全面，認(rèn)真，細(xì)心的指導(dǎo)，同時(shí)在畢業(yè)設(shè)計(jì)中我的好多同學(xué)也給我了支持和幫助，在完成制圖時(shí)CAD繪圖等方面都得到了很多同學(xué)的幫助和支持。因此在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之際，我曾向指導(dǎo)我、幫助我、鼓勵(lì)我的老師和同學(xué)表示由衷的感謝，感謝你們對(duì)我的耐心、感謝你們對(duì)我的指導(dǎo)、感謝你們對(duì)我的幫助。趙艷春老師以教我兩年了，在這兩年的時(shí)間里，感覺(jué)老師就像我們的父母一樣，對(duì)我無(wú)微不至，我也是一有啥不懂的就問(wèn)她，她都能在第一時(shí)間，細(xì)心的給我輔導(dǎo)，感覺(jué)她特別和藹可親，對(duì)我沒(méi)有言聲厲語(yǔ)，也感覺(jué)她的知識(shí)淵博，只要不懂得她都能給我講明白，講的特別細(xì)。尤其在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，這也是我如此能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要因素。趙老師不僅是我學(xué)習(xí)中的榜樣，也是我生活中的榜樣，她那種對(duì)工作不懈追求，認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度更使我受到了教育和啟發(fā)，我也相信，在接下來(lái)的工作中，我會(huì)以此為新的起點(diǎn)，以趙老師為學(xué)習(xí)的榜樣，在以后的工作中繼續(xù)發(fā)揚(yáng)趙老師的精神，這將會(huì)是我以后工作中的財(cái)富，更是我一生最珍貴的財(cái)富。
同時(shí)，我也感謝在我設(shè)計(jì)中幫助和鼓勵(lì)我的同學(xué)們，也正因?yàn)橛心銈兊臒o(wú)私的、耐心的幫助和支持，我才能在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)順順利利快速完成，我相信，你們對(duì)別人那么無(wú)私，你們自己也會(huì)順順利利完成自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)，并且在以后的答辯中取得優(yōu)異的成績(jī)，我堅(jiān)信，咱們這份友誼我們都會(huì)會(huì)刻骨銘心。當(dāng)然說(shuō)起感謝，我也要感謝在大學(xué)里教我的每一位任課老師，正因?yàn)橛心銈儾晦o辛苦的付出，我才能有今天的成就和知識(shí)，我會(huì)把你們教給我的知識(shí)用到實(shí)踐當(dāng)中，發(fā)揚(yáng)你們淵博的知識(shí)，更是完善自己！
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沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn)
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26
沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 附錄
附錄
表1制動(dòng)器型號(hào)表
制動(dòng)器示意圖
30
沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 附錄
表2YZR系列電動(dòng)機(jī)參數(shù)表
電動(dòng)機(jī)示意圖
表3 JB/ZQ4218-86
CLZ系列聯(lián)軸器示意圖