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河 北 建 筑 工 程 學 院
本科畢業(yè)設計（論文）
題
目
QD20t-25.5m箱形雙梁橋式起重機
主梁及端梁設計
學 科 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
班 級 機094班
姓 名 孟令法
指 導 教 師 王占英 任玉燦
輔 導 教 師
摘要
橋式起重機的梁有多種結構，本設計采用箱形雙梁結構。主梁跨度25.5m ,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。因本設計的起重量比較大，故主梁內(nèi)部設置橫縱加勁板，以保證主梁橋架受載后的穩(wěn)定性。
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。
本設計大車運行機構部分采用分別驅(qū)動，分別驅(qū)動省去了中間部分的傳動軸，使得質(zhì)量減輕，尺寸減小。分別驅(qū)動的結構不因主梁的變形而在大車傳動性機能方面受到影響，從而保證了運行機構多方面的可靠性。所以，大車運行機構采用分別驅(qū)動。
設計中參考了各種資料, 運用各種途徑, 努力利用各種條件來完成此次設計。本設計通過反復斟酌各種設計方案, 認真討論, 不斷反復校核, 力求設計合理;通過采取計算機輔助設計方法以及參考前人的先進經(jīng)驗, 力求有所創(chuàng)新;通過計算機輔助設計方法, 繪圖和設計計算都充分發(fā)揮計算機的強大輔助功能, 力求設計高效。
關鍵詞:箱形雙梁 橋式起重機 主梁 端梁
ABSTRACT
The beam has a variety of structure of bridge crane，This design uses the box beam structure. Girder span 25.5 m, is composed of upper and lower cover plate and two vertical web form closed entity board box section beam connection. Because the weight is large since the design of main girder internal setting transverse and longitudinal stiffening plate, to ensure the stability of the main girder bridge frame after loading.
Beam section has an important role in the crane, it is the key of the carrying truck transportation parts. Beam section is made up by the wheels of side beams, beam of a cover plate, web plate and the lower cover plate; Beam is made up of two paragraphs by connecting plate and Angle iron with high strength bolt connection and into. In the end beam with internal stiffeners, to ensure the stability of side beams after loading.
This part adopts respectively drive design supporting institutions, respectively to drive out the middle part of the drive shaft, make the quality to reduce, reduce the size. Respectively drive structure is not due to deformation of the girder in cart driving function of sex is affected, thus ensuring the reliability of the operation aspects. So, cart running mechanism driven by respectively.
Reference in the design of various materials, using various channels, trying to use a variety of conditions to complete the design. This design through a premade each kind of design scheme of serious discussion, is repeated, strive to design reasonable; By adopting the computer aided design method and reference the advanced experience of predecessors, makes every effort to innovate; By the method of computer aided design, drawing and design calculation are powerful auxiliary function to give full play to the computer, to design high efficiency.
KEY WORDS: box double beam bridge crane main beam below beam
目錄
第1章 前言··········································································1
1.1 概述·············································································1
1.2我國的發(fā)展前景·································································2
第2章 總體設計····································································5
2.1起重機的總體設計······························································5
2.2選擇確定總體參數(shù)······························································6
2.3主要尺寸的確定·································································6
2.4 主、端梁的連接································································7
第3章 主要部分的計算··························································9
3.1 主梁的計算·····································································9
3.2 端梁的計算····································································18
3.3 主要焊縫的計算·······························································23
第4章 大車運行機構的計算···················································26
4.1 確定機構的傳動方案··························································26
4.2 車輪材料的選擇·······························································28
4.3 車輪強度驗算··································································29
4.4 運行阻力計算··································································30
4.5 電動機的計算··································································30
4.6 減速器的選擇··································································31
4.7 驗算啟動時間··································································32
4.8 選擇制動器·····································································34
4.9 疲勞強度驗算···································································35
第5章 畢業(yè)設計小節(jié)······························································37
參考文獻···············································································38
附：英文原文
英文翻譯
畢業(yè)實習報告
河北建筑工程學院
畢業(yè)設計計算書
指導教師：王占英 任玉燦
設計題目：QD20t-25.5m箱形雙梁橋式起重機主梁及端梁設計 設計人：孟令法
設計項目
計算與說明
結果
第1章 前言
1.1概述
起重機屬于起重機械的一種，是一種作循環(huán)、間歇運動的機械。一個工作循環(huán)包括：取物裝置從取物地把物品提起，然后水平移動到指定地點降下物品，接著進行反向運動，使取物裝置返回原位，以便進行下一次循環(huán)。
起重機械可以分為橋式起重機、門式起重機、塔式起重機、流動式起重機、鐵路起重機、門座起重機、升降機、纜索起重機、桅桿起重機、旋臂式起重機、輕小型起重機和機械式停車設備。
橋式起重機是橫架于車間、倉庫和料場上空進行物料吊運的起重設備。由于它兩端坐落在高大的水泥柱上或金屬支架上，形狀似橋，所以俗稱“天車”和“行車”。它是適用范圍最廣、數(shù)量最多的一種起重機械。
橋式起重機是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和起重運輸中實現(xiàn)生產(chǎn)過程機械化、自動化的重要工具和設備，可減輕操作者的勞動強度，提高生產(chǎn)率。橋式起重機在工礦企業(yè)、鋼鐵化工、鐵路交通、港口碼頭以及物流周轉等部門和場所均得到廣泛的運用，它是人們生產(chǎn)活動中不可缺少的一種設備。
橋式起重機的類型很多，其中通用橋式起重機和龍門起重機最為普遍，這兩種類型起重機的的結構和操作方法基本相同，不同之處在于大車運行軌道的位置，通用橋式起重機是在高空，龍門起重機是在地面，由此帶來支承結構的不同。
我們通常把橋式起重機的主梁與端梁等部件組成的結構稱為橋架。正軌箱型梁橋架由兩根主梁和兩根端梁構成。主梁外側分別設有走臺。該鋼架結構的特點是主梁與端梁通過連接板焊接在一起形成剛性結構，為了
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河北建筑工程學院
畢業(yè)設計計算書
指導教師：王占英 任玉燦
設計題目：QD20t-25.5m箱形雙梁橋式起重機主梁及端梁設計 設計人：孟令法
設計項目
計算與說明
結果
2.1.1主梁的設計
2.1.2端梁的設計
2.3.1大車輪距
2.3.2主梁高度
2.3.3端梁高度
2.3.4橋架端部梯形高度
2.3.5確定主梁截面尺寸
2.3.6加勁板的布置尺寸
3.1.1計算載荷確定
3.1.2計算主梁垂直最大彎矩
3.1.3計算主梁水平最大彎矩
3.1.4主梁的強度驗算
3.1.5主梁的垂直剛度驗算
3.1.6主梁的水平剛度驗算
3.1.7主梁穩(wěn)定性驗算
3.1.8加勁板端部表面擠壓應力計算
3.1.9小加勁板的彎曲計算
3.1.10 端梁斷面的選擇
3.2.1 端梁構造的確定
3.2.2端梁計算載荷的確定
3.2.3端梁垂直最大彎矩
3.2.4端梁水平最大彎矩
3.2.5端梁截面尺寸的確定
3.2.6端梁的強度驗算
3.3.1端梁端部上翼緣焊縫
3.3.2端梁端部下翼緣焊縫
3.3.3主梁與端梁的連接焊縫
3.3.4主梁上蓋板焊縫
4.1.1已知數(shù)據(jù)
4.1.2確定傳動方案
4.2.1選擇車輪與軌道
4.2.2 驗算其強度
4.4.1滿載運行時，最大摩擦阻力
4.4.2 起重機滿載時,最大坡度阻力
4.4.3 起重機滿載運行時最大靜阻力
4.4.4 空載：最小摩擦阻力
4.4.5坡度阻力
4.4.6靜阻力
4.7.1起動時間：
4.7.2兩臺電動機空載時同時起動
4.8.1取制動時間
4.8.2機構高速軸上的計算扭矩
4.9.1高速軸的等效扭矩
4.9.2靜強度驗算
運輸方便在端梁中間沒有接頭，通過連接板和角鋼使用螺栓連接，這種鋼結構運輸方便，安裝容易；小車軌道通過焊在主梁上的壓板固定于蓋板中央，故稱正軌箱型梁；工藝性好，主梁、端梁等部件可采用自動焊接，生產(chǎn)效率高。偏軌箱形橋架是由兩根偏軌箱型梁和兩根端梁構成。該鋼架結構的特點是小車軌道安裝在上蓋板邊緣主腹頂處，小車輪壓直接作用在主腹板上；偏軌箱型梁的高度與正軌箱型梁一樣，但高、寬比很接近H：B=1~1.2，這種結構形式主梁的剛度比正軌箱型梁大，主梁在制造過程中，焊接下?lián)献冃瘟恳脖容^小；由于偏軌箱型梁是寬形梁，可以省掉走臺，使制造簡化。單主梁橋架采用一根主梁。與小車輪的布置相應，主要有垂直反滾輪單主梁、水平反滾輪單主梁和梯形單主梁。垂直反滾輪單主梁，主梁制造工藝性同偏軌箱型梁一樣。用戶使用維修方便。但小車垂直輪壓較大，適用于起重量較小的起重機。水平反滾輪單主梁，小車的垂直輪壓始終等于小車及載荷重，適用于起重量較大的起重機。缺點是吊鉤一側的水平滾輪不便于維修和更換。對稱軌道的梯形主梁，由一根主梁代替兩根主梁的作用。雖然梁的截面大些，但比雙梁制造成本要低得很多。這種結構形式適用于起重量較大，跨度較大的門式起重機或裝卸橋。
1.2我國的發(fā)展前景
我國生產(chǎn)的橋式起重機, 不論是通用橋式起重機或是冶金工廠用特種橋式類型起重機,在1958年以前由于設計力量薄弱, 基本上是沿用國外的設計, 橋架結構以箱型和四桁架型等傳統(tǒng)結構型式為主。一直到1958年大躍進以后, 由于破除迷信, 在群眾性的技術革新運動推動下, 才試制了一些新型橋架結構的橋式起重機, 其中主要的如偏軌箱型、單主梁結構、三角桁架結構等等。但是由于沒有及時總結經(jīng)驗, 研究試驗工作也做得不夠, 沒有在改進與提高以后進行推廣, 因此橋架選型工作仍然是我們當前迫切要做的工作, 應該比較系統(tǒng)的有組織的研究適合我國各個產(chǎn)業(yè)部門采用的橋架結構型。
我國在橋式起重機的產(chǎn)品系列化、通用化和標誰化方面雖然也做了一些工作, 但為了使橋架結構定型, 還要做大量的工作。目前生產(chǎn)的基本情況是5～50噸小起重量橋式起重機仍以箱型結構為主,箱型結構是應用最為廣泛的傳統(tǒng)結構。它具有制造簡便、生產(chǎn)工效高、通用性強等一系列的優(yōu)點, 因而迄今仍然是國內(nèi)外橋式起重機的常用橋架形式。在國內(nèi), 在50年代和60年代初期, 5～50噸的小起重量系列產(chǎn)品和75～250噸的大起重量系列產(chǎn)品都采用箱型結構。
隨著工業(yè)的迅速發(fā)展和科學技術的不斷進步，橋式起重機在結構設計和自動化程度上相繼出現(xiàn)了一些新的變化和新的特點。例如，在結構上，國內(nèi)起重設備已采用計算機優(yōu)化設計，以及提高起重機的機械性能，降低自重。在性能上，不斷引進國外先進技術，采用了新穎的節(jié)能調(diào)速系統(tǒng)，如晶閘管串級開環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)，調(diào)速比可達1:30，隨著對調(diào)速要求的提高，變頻調(diào)速系統(tǒng)和微機控制技術也在起重機中得到應用，如三峽工程600t壩頂門式起重機采用了高頻調(diào)速系統(tǒng)、微機自動糾偏以及大揚程高精度微機監(jiān)測系統(tǒng)。許多單位還研制開發(fā)了遙控起重機。在起重量方面逐步向大型化發(fā)展，起重量為400t、600t的大型起重機正在鋼鐵、水利、發(fā)電等行業(yè)中出現(xiàn)，令人注目的三峽大壩發(fā)電工程，相繼安裝了2臺1200t/125t橋式起重機，2007年9月，起重量為2萬噸的“泰山”號橋式起重機，在山東煙臺萊佛士船業(yè)有限公司正式投入使用，這是全球起重量最大的起重機，它標志著我國起重機行業(yè)已達到了世界先進水平。
總之，隨著科技的飛速發(fā)展，國內(nèi)各種先進的電氣控制和機械技術正逐步應用到起重機上，起重機的自動化程度越來越高，結構日趨簡單，性能更加可靠，起重量越來越大，品種也越來越齊全。
第2章 總體設計
2.1 起重機的總體設計
1) 主梁跨度25.5m ,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。
2) 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。
主梁跨度25.5m ,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。
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。
本設計主要對單梁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。
2.2 選擇確定總體參數(shù)
橋架形式為雙梁橋架，軌道放置為偏軌
總體參數(shù)：1.主鉤額定起重量：20000kg
2.跨度：L=25.5m
3.工作級別：A5
4.起重機利用等級：U5
5.起升高度：12 m
6.工作速度：主起升速度：v=8m/min
小車運行速度：v=43m/min
大車運行速度：v=90m/min
7.小車軌距：2m
8.大車走輪：4只，其中2只為驅(qū)動輪
9.大車運行機構采用分別驅(qū)動方式
2.3 主要尺寸的確定
取
m（理論值）
取
取
根據(jù)起重機起重量為20t，跨度為25.5m，工作級別為查參考書【1】P620表4-3-13的主梁截面尺寸：
（單位：mm）
取
圖2-1 主梁中間截面的尺寸簡圖 圖2-2 主梁支撐截面的尺寸簡圖
為了保證主梁截面中受壓構件的局部穩(wěn)定性，需要設置一些加勁構件。
主梁端部大加勁板的間隔如圖2-3：
取
圖2-3 主梁縱橫筋板布置圖
主梁端部（梯形部分）小加勁板的間距：
主梁中部大加勁板的間距：
，取
采用角鋼作水平加勁桿
2.4 主、端梁的連接
主、端梁采用手工焊接連接，采用E4341焊條，端梁為拼接式。橋架結構與主、端梁截面示意圖。
圖2-4 雙梁橋架結構
圖2-5 主梁和端梁的截面圖
第3章 主要部分的計算
3.1 主梁的計算
查參考書【3】P140圖7-11的曲線得半個橋架（不包括端梁）的自重：
則主梁由于橋架自重引起的均布載荷：
查參考書【3】P140表7-3得主梁由于分別驅(qū)動全部均布載荷就是橋架自重引起的均布載荷即:
由參考書【3】P140表7-3查得運行機構的一套機構重量
主梁的總均布載荷：
主梁的總計算均布載荷：
—沖擊系數(shù)
作用在一根主梁上的小車兩個車輪的輪壓值可根據(jù)參考書【3】P141表7-4中所列數(shù)據(jù)選用：
考慮動力系數(shù)的小車車輪的計算輪壓值為：
式中=1.27—動力系數(shù)，由參考書【3】P12圖2-2中曲線查得。
由公式（7-12）計算主梁垂直最大彎矩：
參考書【3】P144公式7-12（【3】為參考書的編號）
設操縱室的重量為，其重心距支點的距離為，將各已知數(shù)值代入上式計算得：
由公式（7-18）計算主梁水平最大彎矩：
參考書【3】P140公式7-18
式中g—重力加速度，，
—大車起動、制動加速度平均值，
則；
—不計及沖擊系數(shù)和動載系數(shù)時主梁垂直最大彎矩，由下式算得：
因此得主梁水平最大彎矩：
取
主梁中間截面的最大彎曲應力根據(jù)公式（7-19）計算：
參考書【3】P146公式7-19
式中—主梁中間截面對水平重心軸線x-x的抗彎截面模數(shù)，其近似值：
—主梁中間截面對垂直重心軸線y-y的抗彎截面模數(shù)，其近似值：
由此可得：
由參考書【3】P25表2-19查得Q235鋼的作用應力為:
故
主梁支撐截面的最大剪力根據(jù)公式（7-20）計算：
參考書【3】P147公式7-20
式中—主梁支撐截面所受的最大剪力，由公式（7-13）計算：
參考書【3】P144公式7-13
—主梁支撐截面對水平重心軸線x-x的慣性矩，其近似值：
S—主梁支撐截面半面積對水平重心軸線x-x的靜距
由此可得：
由參考書【3】P25表2-19得鋼的許用剪應力
由上面的計算可知，主梁強度足夠。
主梁在滿載小車輪壓作用下，在跨中所產(chǎn)生的最大垂直撓度按公式（7-23）進行計算：
參考書【3】P148公式7-23
式中
由此可得：
允許的撓度值由公式（7-22）得：
參考書【3】P147公式7-22
因此
主梁在大車運行機構起、制動慣性載荷作用下，產(chǎn)生的水平最大撓度可按公式（7-25）計算得（略去第三項，簡化成簡支梁）：
參考書【3】P148公式7-25
式中：—作用在主梁上的集中慣性載荷
取
—作用在主梁上的均布慣性載荷
取
由此可得：
水平撓度的許用值：
因此
由上面計算可知：主梁的垂直和水平剛度均滿足要求
當起重機工作無特殊要求時，可以不必進行主梁的動剛度驗算。
箱形截面主梁抗扭的剛性比較大，而且在水平方向也有一定的抗彎剛性，所以可不驗算整體穩(wěn)定性。
腹板局部穩(wěn)定性計算：主梁（材料Q235鋼）筋板的布置原則：腹板只加垂直橫筋板；腹板應布置垂直橫筋板還要加一道水平縱向筋。
，此時采用縱向加勁板離腹板受壓邊緣高度
??；此時，橫向加勁板的間距a，按下式計算。
參考書【2】P132
式中—所計算區(qū)段內(nèi)腹板最大的平均剪應力（）；
式中
參考書【2】P132
參考書【2】P132
式中：— 考慮影響的增大系數(shù)，??；
因為a是負值，所以取
(見圖3-1)；
圖3-1主梁縱橫筋板布置圖
短的橫向加勁板間距：
橫向加勁板的設計：
彎身寬度：
厚度：
縱向加勁板的設計
對縱向加勁要求的慣性矩：
當時，
參考書【2】P133
式中 a—橫向大加勁板的間距，；
—腹板的高度，；
—腹板的厚度，；
圖3-2 角鋼計算示意圖
先選用角鋼，它對（如圖3-2）軸的慣性矩： ；
式中 —角鋼對x-x軸的慣性矩（）；
；
—角鋼的截面積（），=6.91；
—自軸之間的距離（）；
；
因為,所以安全。
參考書【2】P137
式中 —小車計算輪壓（），；
—加勁板斷面的計算面積（），
；
其中 —加勁板厚度（），
—加勁板斷面計算長度（）
其—軌道底面寬度對24軌道（），
—上蓋板厚度（），；
彎曲應力：
參考書【2】P137
中間小加勁板計算彎曲力矩：
參考書【2】P137
式中
—小加勁板長度，；
由于加勁板與上蓋板緊緊連接并焊牢，所以加勁板斷面系數(shù)計算時，取“T”字形斷面（圖3-3），在這一斷面中上蓋板寬度取為16（—蓋板厚度）。
圖3-3 加勁板斷面示意圖
符合要求。
3.2 端梁的計算
箱形結構橋架的端梁一般采用箱形斷面。端梁構造如圖3-4所示：
圖3-4 端梁構造圖
設兩根主梁對端梁的作用力相等，則端梁的最大支反力可按公式（7-30）計算（如圖3-5）：
圖3-5 端梁的計算簡圖
參考書【3】P150公式7-30
式中：K—大車輪距(cm)，K=500cm
（ 取K=5m）
—小車軌距(cm)，=200cm
—傳動側車輪軸線至主梁中心線的距離，取，由此可得：
端梁在主梁支反力作用下而產(chǎn)生的垂直最大彎矩由公式（7-29）計算：
參考書【3】P150公式7-29
端梁因車輪在側向載荷作用下而產(chǎn)生的最大水平彎矩由公式（7-31）計算：
參考書【3】P151公式7-31
式中S—車輪側向載荷，由參考書【3】P13公式（2-6）計算;
—側向系數(shù)，
P—車輪輪壓，即端梁的支反力
因此
端梁因小車在起、制動慣性載荷作用下而產(chǎn)生的最大水平彎矩由公式（7-32）計算：
參考書【3】P151公式7-32
式中—小車慣性載荷，由公式（7-8）計算
參考書【3】P141公式7-8
因此：
比較兩值，應取其中較大值進行強度計算
根據(jù)參考書【3】P139表7-2推薦，選定端梁各構件的板厚如下(見圖3-6）：
上蓋板
中部下蓋板
頭部下蓋板
腹板
查參考書【1】358表3-8-10得的車輪組的尺寸，確定端梁寬度和腹板高度時，首先應配置好支撐車輪的截面，其次再決定端梁中間截面尺寸，如下圖配置的結果，車輪輪緣距上蓋板底面30mm，車輪兩側面距支撐處兩下蓋板內(nèi)邊為10mm，因此車輪與端梁不致摩碰，同時腹板中線正好通過車輪軸承箱的中心平面，最后，要檢查端梁中部下蓋板與軌道面的距離。此距離為62mm，合適。
圖3-6 端梁截面尺寸簡圖
端梁中間截面對水平重心線x-x的截面模數(shù)：
端梁中間截面對水平重心線x-x的慣性矩：
端梁中間截面對垂直重心線y-y的截面模數(shù)：
端梁中間截面對水平重心線x-x的半面積距：
端梁中間截面的最大彎曲應力由公式（7-34）計算得：
參考書【3】P151公式7-34
端梁中間截面的剪應力：
端梁支撐截面對水平重心線x-x的慣性矩，截面模數(shù)及面積距的計算如下，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：
水平重心線距腹板中線的距離：
水平重心線距下蓋板中線的距離：
端梁支撐截面對水平重心線x-x的慣性矩：
端梁支撐截面對水平重心線x-x的最小截面模數(shù):
端梁支撐面水平重心線x-x下部半面積距：
端梁支撐截面附近的彎矩：
端梁支撐截面的彎曲應力由公式（7-36）計算：
參考書【3】P151公式7-36
端梁支撐截面的剪應力由公式（7-37）計算：
參考書【3】P151公式7-37
端梁支撐截面的合成應力由公式（7-38）計算：
參考書【3】P151公式7-37
端梁材料的許用應力：
強度驗算結果：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
端梁支撐截面上蓋板對水平重心線x-x的截面積距：
端梁上蓋板翼緣焊縫的剪應力由公式（7-40）計算：
參考書【3】P153公式7-40
式中 —上蓋板翼緣焊縫數(shù)
—焊肉厚度(cm)，取
端梁支撐截面下蓋板對水平重心線x-x的面積距：
端梁下蓋板翼緣焊縫的剪應力由公式（7-41）計算：
參考書【3】P153公式7-41
主梁與端梁腹板的連接焊縫的剪應力由公式（7-42）計算得（如圖3-7）：
圖3-7 主梁和端梁的連接焊縫
參考書【3】P154公式7-42
式中 連接處焊縫計算厚度(cm)
主梁在支撐處最大剪應力作用下，上蓋板焊縫剪應力由公式（7-43）計算得：
參考書【3】P154公式7-43
式中 —主梁在支撐處截面對水平重心線x-x的慣性矩，前面已計算得：
S—主梁上蓋板對截面水平重心線的面積距：
因此計算得：
焊縫的許用應力由第三章查得，因此各焊縫計算應力均滿足要求
第4章 大車運行機構的計算
4.1 確定機構的傳動方案
起重量，跨度，大車運行速度
大車走輪4只，其中2只為驅(qū)動輪
工作級別：，機構接電持續(xù)率。
起重機估計總重：
Q—額定起重量(t)
L—起重機跨度(m)
小車自重
大車驅(qū)動形式：分別驅(qū)動
大車輪距：
分別驅(qū)動省去了中間部分的傳動軸，使得質(zhì)量減輕，尺寸減小。分別驅(qū)動的結構不因主梁的變形而在大車傳動性機能方面受到影響，從而保證了運行機構多方面的可靠性。所以，大車運行機構采用分別驅(qū)動。
起重機沒有以單機存在的理由，而應結合生產(chǎn)、物流、維修、等因素作為整套設備的一環(huán)，以某種形式發(fā)揮其功能，所以應將起重機容量定的同其他設備相匹配，構成一個合適的系統(tǒng)。
但是，如果起重機各部分每次都構成一個完全任意的機組，那么它的效率和經(jīng)濟性都很差。起重機同其他工業(yè)設備樣，也有標準獨立部件，只要選擇互配的形式并根據(jù)需要改變其參數(shù)，那么它就能充分發(fā)揮其功能，提高其經(jīng)濟效益。
橋式起重機的運動，是由大車的縱向，小車的橫向及吊鉤的上下三種運動組成的。有時是單一的運動，有時是合成的動作。他們都有各自的傳動機構來保證其運動形式的實現(xiàn)。
大車運行機構的傳動原理：
(1)起升系統(tǒng)的傳動原理。起升機構的動力來源，是由電動機發(fā)生，經(jīng)齒輪聯(lián)軸器，補償軸，制動軸聯(lián)軸器，將動力傳遞給減速器的高速軸端，最終減速器把電動機的高轉數(shù)降低到所需的轉數(shù)之后，由減速器低速軸輸出經(jīng)卷筒上的內(nèi)齒圈，把動力傳遞給卷筒組，再經(jīng)過鋼絲繩和滑輪組使吊鉤進行升降，從而完成升降重物的目的。
(2)起重小車運行系統(tǒng)的傳動原理。動力由電動機發(fā)出，經(jīng)制動輪聯(lián)軸器，補償軸和半齒聯(lián)軸器，將動力傳遞給立式三級減速器的高速軸端，并經(jīng)立式三級減速器把電動機的高轉數(shù)降低到所需要的轉數(shù)之后，再由低速軸端輸出，又通過半齒聯(lián)軸器補償軸，半齒聯(lián)軸器與小車主動車輪軸聯(lián)接，從而帶動了小車主動輪的旋轉，完成小車的橫向運送重物的目的。
(3)大車運行系統(tǒng)的傳動原理。動力由電動機發(fā)出，經(jīng)制動輪聯(lián)軸器，補償軸和半齒聯(lián)軸器將動力傳遞給減速器的高速軸端，并經(jīng)減速器把電動機的高轉數(shù)降低到所需要的轉數(shù)之后，經(jīng)全齒聯(lián)軸器把動力傳遞給大車的主動車輪組，從而帶動了大車主動車輪的旋轉，完成橋架縱行吊運重物的目的。大車兩端的驅(qū)動機構是一樣的。
跨度為25.5m，為減輕重量，決定采用下圖傳動方案。
圖4-1 大車運行機構的布置方式
4.2 車輪材料的選擇
按照圖4-2所示的重量分布，計算大車車輪的最大輪壓和最小輪
圖4-2 最大輪壓受力簡圖
滿載時最大輪壓：
空載時，輪壓最?。?
車輪踏面疲勞計算載荷：
車輪材料：采用ZG340—640（調(diào)質(zhì)）。
，上面已選擇車輪直徑：
，由參考書【3】P125表5-1查得軌道型號為（起重機專用軌道）
按車輪與軌道為點接觸和線接觸兩種情況來驗算車輪的接觸強度:
點接觸局部擠壓強度驗算：
式中：—許用點接觸應力常數(shù)（）取
R—曲率半徑(mm)，車輪和軌道兩者曲率半徑中取大值，取Qu70軌道的曲率半徑為R=400mm
m—由軌頂和車輪的曲率半徑之比（）所確定的系數(shù)，查得m=0.46
—轉速系數(shù)，由表5-3查得，車輪轉速
—工作級別系數(shù)，由表5-4查得：當時，
因為 故驗算通過
4.3 車輪強度驗算
線接觸局部擠壓強度驗算：
式中—許用線接觸應力常數(shù)（）查表5-2得：，而Qu70軌道的，按后者計算；
—車輪直徑（mm）
—同前
故驗算通過
4.4 運行阻力計算
—起重機運行靜阻力(N)
—起重機運行摩擦阻力(N)
—起重機在有坡度的軌道上運行時須克服的由起重機重量分力引起的阻力(N)
式中：—起重機總重(KN)，
—起升載荷重量(KN)，
K—滾動摩擦系數(shù)，
—軸承摩擦系數(shù)，
—附加摩擦阻力系數(shù)，
—車輪直徑(cm)，
d—軸承直徑(cm)，
—坡度阻力系數(shù)，
4.5 電動機的計算
電動機靜功率：
—滿載運行時的靜阻力
m=2—驅(qū)動電動機臺數(shù)
—機構傳動效率
初選電動機功率：
—電動機功率增大系數(shù)，由表（7-6）查得：
查電動機產(chǎn)品目錄選擇型電動機，功率，轉速，轉子飛輪矩，最大扭矩倍數(shù)，電動機質(zhì)量115kg
等效功率：
式中：—工作級別系數(shù)，當時，
—按起重機工作場所得，
滿足不發(fā)熱條件
4.6 減速器的選擇
車輪轉速：
機構傳動比：
查參考書【1】P413表3-10-5選用兩臺型減速器
可見
實際運行速度：
誤差：
實際所需電動機靜功率：
由于，故所選減速器合適。
4.7 驗算啟動時間
式中：
（驅(qū)動電動機臺數(shù)）
—時電動機額定轉矩
滿載運行時的靜阻力矩：
空載運行時的靜阻力矩：
初步估算高速軸上聯(lián)軸器的飛輪矩：
機構總飛輪矩（高速軸）：
滿載起動時間：
空載起動時間：
起動時間在允許范圍（7~10s）之內(nèi)，故合適
起動工況下減速器傳遞功率：
式中：
—運行時間中同一級減速器的個數(shù)，
因此，
所選用的減速器的所以合適
由于起重機是在室內(nèi)使用，故風阻力不予考慮。
打滑系數(shù)的計算：
式中：—主動輪輪壓和
—從動輪輪壓和
—室內(nèi)工作的黏著系數(shù)
—防止打滑的安全系數(shù)
=3.52
，故兩臺電動機空載起動不會打滑
4.8 選擇制動器
制動時間：
按空載計算制動力矩，即Q=0代入下式：
式中：
—坡度阻力
—制動器臺數(shù)，兩套驅(qū)動裝置工作
現(xiàn)選用兩臺型制動器（起重機設計手冊），制動輪直徑400mm，質(zhì)量78.4kg，將制動力矩調(diào)至以下。
考慮到所取的制動時間，在驗算起動不打滑條件時已知是足夠安全的，故制動不打滑驗算從略。
根據(jù)機構傳動方案，每套機構的高速軸采用浮動軸。
式中：—聯(lián)軸器的等效力矩
—等效系數(shù)，見表2-6取
由表31查得：電動機軸端為圓柱形，
；由參考書【1】P413表3-10-5查得QJ—335—Ⅳ型減速器高速軸端為圓錐形，故在靠近電動機端從參考書【1】P451表3-12-10中選兩個帶制動輪的彈性套柱銷聯(lián)軸器TLL4（靠電動機一側為圓柱形孔，浮動軸端），
，重量。在靠近減速器端，由參考書【1】P451表3-12-10選用兩個彈性套柱銷聯(lián)軸器TLL8(靠減速器端為圓錐形，浮動軸直徑)，其
重量。
高速軸上轉動零件的飛輪矩之和為：
與原估計基本相符，故有關計算不需要重復。
4.9 疲勞強度驗算
式中：—等效系數(shù)，由參考書【3】P16表2-6查得
由上節(jié)已取浮動軸端直徑，故其扭矩應力為：
式中：材料用45號鋼，取，所以
—考慮零件幾何形狀，表面狀況的集中系數(shù)，由第二章第五節(jié)及第四章查得
—安全系數(shù)
故疲勞強度驗算通過。
計算靜強度扭矩：
—動力系數(shù)，查表2-5的=2.5，扭轉應力：
許用扭轉剪應力：
故靜強度驗算通過
第5章 畢業(yè)設計小節(jié)
通過3個月的金屬結構畢業(yè)設計學習，使我學到了許多非常重要的知識和技術。馬上就要結束了現(xiàn)對在3個月的學習進行以下總結：
首先，在前期的設計計算過程中，溫習了以前所學的所有知識，并對其進行了鞏固。在計算過程中，發(fā)現(xiàn)了一些疑難問題和自己以前沒有注意的知識點和方法，通過老師的指導和講解，自己的復習對其進行了理解和掌握。在規(guī)定的時間內(nèi)完成了前期計算過程。
其次，通過應用CAD技術繪圖，使我掌握了CAD的使用方法，同時也從中學到了許多繪圖方法和技巧，特別是快捷鍵的應用。使我在比較短的時間內(nèi)能夠完成所要畫的圖紙。在寫設計說明書的過程中，掌握了word和公式編輯器的應用。雖然在編寫過程中遇到的難題，通過向自己的摸索和同學的幫助都的到了解決。
在這次設計過程中，我查閱了大量的相關資料。掌握了許多新方法和新知識。使自己的專業(yè)知識的到了大大補充。特別是一些自己平時所學課本上沒有介紹的知識。例如：翼緣板和腹板加勁肋的選用、計算和校核。同時還了解了目前的起重機的發(fā)展情況以及以后的發(fā)展，并掌握一些最新技術和設計理論。
針對此次的設計，隨著對整機的不斷深入了解，也發(fā)現(xiàn)了設計存在的一些問題。一方面，由于缺乏必要的生產(chǎn)實踐知識，我們的設計還局限于一定的想象空間上，實際中不生產(chǎn)或加工比較困難。另一方面，在設計的過程中，缺乏對細節(jié)的考慮，只抓住了其中大的框架，后續(xù)的工作還有很多。
通過這次畢業(yè)設計，使我感覺收獲頗多。在設計中培養(yǎng)了大家的團隊合作精神，遇到問題大家集體討論進行解決，還有CAD技術的應用，這些對于我們即將走向工作崗位的新人是一個很好的培訓和鍛煉，同時也是平時所學的理論和實踐的一次結合。這次設計將對我們的以后工作和學習奠下重要的理論知識基礎和實踐經(jīng)驗。