L型门式起重机设计.doc

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1、学校代码：10904 学 士 学 位 论 文L型门式起重机设计姓 名：尤林学 号：201115120261指导教师：张姗学 院：机电工程学院专 业：机械设计制造及其自动化完成日期：2015年4月20日 学 士 学 位 论 文L型门式起重机设计姓 名：尤林学 号：201115120261指导教师：张姗学 院：机电工程学院专 业：机械设计制造及其自动化完成日期：2015年4月20日5们老出有谢后后得序更工业我帮们，和老我谢础实打作工社走，助文我了，匪使养的是师一我不离么学年四了苦师感的，为路计我度工负真，题方多做道知议很给计对中设。的业对感要验了研作后这主度疲，设起级工白明导老。应的板主以疲验强问

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15、精确校核计算。若未通过，再重复上述步骤，直到通过。由于门架的初校是在草稿中列出，在设计说明书中不予记录，仅记载桥架的精校过程。设计中参考了各种资料, 运用各种途径, 努力利用各种条件来完成此次设计. 本设计通过反复斟酌各种设计方案, 认真讨论, 不断反复校核, 力求设计合理;通过采取计算机辅助设计方法以及参考前人的先进经验, 力求有所创新;通过计算机辅助设计方法, 绘图和设计计算都充分发挥计算机的强大辅助功能, 力求设计高效。关键词: L型门式起重机; 校核; 许用应力iAbstractThis design uses a design by stress method and compute

16、r aided design method of gantry crane metal structure. Design process to use estimates of gantry crane structure size data of crane strength, fatigue strength, stability and stiffness of rough calculation, these factors have to be reached Materials Xu requirements, draw bridge structure. Then calcul

17、ate the main beam and side beam weight load, and then load the bridge this exact strength and stiffness calculation. If not passed, repeat the above steps, until the. The door frame is first listed in the draft, no record in the design manual, sizing process only records the bridge. Design reference

18、 all kinds of information, using various means, to use a variety of conditions to complete the design. This design by repeatedly considering various design options, serious discussion, repeatedly check, and strive to design reasonable; by taking the advanced experience of the computer aided design m

19、ethod and with reference to the former, and strive to innovate; through computer aided design method, design calculation and drawing can give full play to the computers powerful auxiliary function, and strive to design efficient.Key Words: L type gantry crane; check; allowable stressii目 录第1章 总体方案设计1

20、.1 基本参数和已知条件21.2 材料选择及许用应力2第2章 门架的设计计算2.1 门架主要尺寸确定32.1.1 主梁几何尺寸和特性32.1.2 主梁几何特性32.1.3支腿总体尺寸3第3章：载荷计算3.1门架的计算载荷：8第4章：内力计算4.1主梁的内力计算124.1.1垂直面内的内力124.1.2水平载荷引起的主梁内力164.2支腿的内力计算184.2.1 门架平面内的支腿内力计算184.2.2 支腿平面内的支腿内力计算22第5章 强度计算5.1 主梁的强度验算275.1.1弯曲应力验算275.1.2 主梁剪应力的验算275.1.3主梁扭转剪应力的验算285.2 支腿的强度验算29第6章

21、门架的刚度计算6.1主梁的刚度计算316.2支腿静刚度计算316.3主梁动刚度计算39第7章 门架的稳定性计算7.1 主梁的稳定性387.2 支腿的稳定性417.3 支腿上下法兰盘上的螺栓计算42第8章 主梁的拱度和翘度第9章 整机抗倾覆稳定性校核9.1非工作状态下空载制动459.2工作状态下空制动459.2.1工作状态下大车满载制动469.3 工作状态下小车满载制动46参考文献47致谢48目录字号改IIL型门式起重机设计引 言L型门式起重机是桥式起重机的一种变形，它的金属结构像门形框架，承载主梁下安装两个L型支腿，可以直接在地面轨道上行走，主梁两端可以有外伸悬臂梁。门式起重机具有场地利用率高

22、，作业范围大，适应面广，通用性强等特点门式起。L型门式起重机的制造安装方便，受力情况好，自身质量较小，但是，调运货物通过支腿处的空间相对小一些。本次毕业设计的题目是32吨的单梁门式起重机结构设计，本次设计是为了配合专业课的教学工作而进行的，是对起重机金属结构的设计一次良好的实践和学习的机会，也是对起重机完整认识的一个学习过程。通过此次毕业设计，要求我们毕业生对起重机的金属结构的设计、焊接、制造工艺流程、技术要求等有一定的了解和掌握。本设计书编写时引用了教材机械装备金属结构设计（第一版，徐格宁主编，机械工业出版社，2008）的有关内容。第1章 总体方案设计1.1 基本参数和已知条件起重量：32/

23、5t跨 度：30m起升高度：11/12m工作级别：A5起升速度：7.4/19.8m/min大车运行速度：45.9m/min小车运行速度：39m/min小车自重：11.87t臂长（右悬臂长度）：10006mm大车轮距：8500mm小车轮距：3500mm吊钩左极限：5000/6950mm（主/副）吊钩右极限：5000/3050mm（主/副）1.2 材料选择及许用应力根据总体结构采用箱形梁，主要采用板材及型材。主梁、端梁均采用Q235钢，二者的联接采用螺栓连接。材料许用应力及性质： 取= (1-1) 取= (1-2) 取= (1-3)第2章 门架的设计计算2.1 门架主要尺寸确定门架的主要构件有主梁

24、、支腿和下横梁，皆采用箱形结构。主梁截面如图所示，其几何尺寸如下：16001850224015402010图2-1 主梁的截面尺寸2.1.1 主梁几何尺寸和特性高度H=(1/151/25)S=(1/151/25)30=1200mm2000mm取腹板高度H=2270mm ,宽度=(0.60.8)2270mm=13621816mm取Bs=1850mm，Bx=1600mm,腹板厚度 其他板厚 其余尺寸 h = 2240mm b = 1540mm2.1.2 主梁几何特性 截面积：A= 93320 形心：732.0 mm 880.5mm 惯性矩： 2.1.3支腿总体尺寸支腿几何图形如图2-2所示，参考同

25、类型起重机，采用“L”型支腿，确定总体几何尺寸如下：图2-2 支腿的计算简图；m；m；m；m；H5 = 13800m；l1=1.60m；l = 7m；B = 8.53m;计算门架内力时，取计算高度： 计算支腿平面内力时，取支腿界面尺寸及几何特性支腿截面尺寸如图2-3所示，其几何特性为： 15121400131281416（a） A-A截面(b) B-B截面图2-3 支腿界面尺寸截面：； ； ； 截面：； ； ； 折算惯性矩：； 下横梁截面尺寸如图所示，其截面几何特性为：75012555501010121275y(c) CC图编号？截面 图2-4 支腿界面尺寸截面：； ； ； 系数： (2-1)

26、式中 主梁绕轴惯性矩；支腿折算惯性矩；第3章载荷计算3.1门架的计算载荷： (3-1)有悬臂通用门式起重机支腿总质量约为mt=(0.70.9)mGmG为有悬臂的主梁总质量66.34t=(0.70.9) mG+mG=34.91t39.02t取36t主梁的单位长度质量：q=(360009.8)/50012=7.5N/mm3.2小车轮压：单主梁小车有两个垂直车轮轮压 (3-2)计算轮压： 由第二章，动力系数可按下式计算：取，则2= 486511.69N=243255.845N3.3小车制动引起的惯性力小车制动时的惯性力受限于小车车轮与轨道的粘着力，即 (3-3)式中 粘着系数， 主动车轮轮压带入数据

27、得32866.995N。3.4大车制动时的惯性力大车制动时的惯性力也受限于车轮与轨道的粘着力主梁自重引起的惯性力 (3-4) ？N在本设计中，大车车轮总数为8，主动车轮数为2货物自动和小车自重引起的惯性力 若取作用在处： (3-5)=40679N支腿自重引起的惯性力支腿自重： (3-6)主梁自重引起惯性力化成均布载荷 (3-7)3.5风载荷1）作用于货物的风载荷当Q=32t时 A=18 (3-8)=1.7525018=78575N2）作用在小车上的风载荷 (3-9)可知=3000N式中小车的迎风面积，由小车防雨罩的尺寸确定， 3）作用在主梁上的风载荷 (3-10)式中主梁长度方向的迎风面积：将

28、主梁上的风载荷化为均布载荷4）作用在之腿上的风力式中化为均布载荷第4章 内力计算4.1主梁的内力计算4.1.1垂直面内的内力计算主梁的内力时，将门架当做平面静定结构分析(1) 主梁均布自重引起的内力：支反力 (4-1)剪力 (4-2) 弯矩跨中=由主梁自重引起的内力由下图所示图4-1 主梁内力载荷图移动载荷引起的主梁内力取小车轮压：分别计算小车位于跨中和悬臂端时的主梁内力：小车位于跨中图4-2主梁内力 最大弯矩作用位置求得支反力剪力：小车位于悬臂端图4-3 支反力剪力弯矩小车制动惯性力引起的主梁内力当小车制动时，惯性力顺主梁方向引起的主梁内力。图4-4支反力剪力弯矩支座处跨中4.1.2水平载荷

29、引起的主梁内力当大车制动时，由惯性力和风载荷引起的主梁内力。在主梁水平面内，大车制动时产生的惯性力顺大车轨道方向，其中由主梁自重引起的和由满载小车自重引起的的计算值已于前述，顺大车轨道方向的风载荷为，（其值也列在前面）。他们引起的主梁内力见下图图4-5 主梁内力图 小车在跨中弯矩 小车在悬臂端弯矩=现分别将主梁垂直面和水平面内的弯矩列表如下表头？： 4-1主梁弯矩表：主梁面内弯矩（NM）产生弯矩的外力小车的位置主梁均布质量q移动载荷p小车在跨中小车在悬臂产生弯矩的外力小车的位置小车制动时产生惯性力外力合成小车在跨中小车在悬臂主梁水平面内弯矩（NM）产生弯矩的外力小车的位置 等小车在跨中小车在悬

30、臂4.2支腿的内力计算因为跨度只有30m，没有超过35m，所以采用支腿均为刚性。4.2.1 门架平面内的支腿内力计算(1) 由主梁均布自重产生的内力图4-6 主梁均布自重产生的内力图有悬臂时的侧推力为： (4-3)为了安全起见，现将有悬臂门架当作无悬臂门架计算，即弯矩：(2) 由移动载荷产生的内力（由小车轮压产生的主梁内力），分为小车在跨中和小车在悬臂端进行。：小车在跨中图4-7 支腿由移动载荷产生的内力图当，时，侧推力为：弯矩：B：小车在悬臂端，主钩在左极限位置，侧推力为：=弯矩： 图4-8支腿由移动载荷引起的内力图（在跨中）图4-9支腿由移动载荷引起的内力图（在悬臂端）(3) 作用在支腿上

31、的风载荷产生的支腿内力图4-10 支腿内力图侧推力：弯矩：(4) 由顺小车轨道方向的小车制动惯性力和风载荷产生的支腿内力图4-11支腿由小车惯性力引起的内力图侧推力：弯矩：小车在跨中的支腿合成弯矩:小车在悬臂端的支腿合成弯矩：4.2.2 支腿平面内的支腿内力计算计算支腿平面内的内力时，可按小车运行到只退位置时计算，此时垂直载荷: (4-4)式中各符号的意义见前述1 有垂直载荷引起的支腿内力 在垂直载荷作用下引起的支腿内力得支反力： (4-5) (4-6)弯矩 图4-12 支腿的内力计算图2.由水平载荷引起的支腿内力在水平载荷和作用下引起的支腿内力由；作用在支腿顶部的水平载荷: (4-7)-作用

32、在支腿中部分的水平载荷： (4-8)支反力 (4-9)3.支腿承受从主梁传递扭矩作用引起的支腿内力已知 (4-10)支反力： 1. 支腿自重引起的支腿内力 已知一根支腿自重化为均布载荷：弯矩支反力： (4-11)弯矩：5.下横梁自重引起的下横梁内力在计算支腿平面内的门架内力时，可同时求出支腿上的弯矩和下横梁中的弯矩及除此之外，下横梁自重在下载和产生的弯矩：下横梁自重，化为均布载荷支反力：弯矩在支腿与下横梁连接处得下横梁C-C截面处的弯矩； (4-12)支腿平面内支腿和下横梁承受的弯矩（）：4-2支腿承受弯矩表：表的表头？、构件 外力支腿104124477484767184130182.40下横5652472200015356439670.4=24000下横16064926425351827769854.4=16934.4第五章 强度计算5.1 主梁的强度验算5.1.1弯曲应力验算由上表可知，主梁在垂直面和水平面内的合成弯矩：小车在跨中时，跨中弯矩最大。小车在悬臂端时，支承处弯矩最大。现分别验算主梁跨中和支腿D处的弯曲应力。由课本P299增大1015由金属结构第七章P224以及起重机设计手册P5