1、優(yōu)秀完整畢業(yè)設(shè)計資料，歡迎下載借鑒！太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書（由指導(dǎo)教師填寫發(fā)給學(xué)生）學(xué)院（直屬系）：機(jī)電學(xué)院 時間： 2009 年 月 日學(xué) 生 姓 名指 導(dǎo) 教 師設(shè)計（論文）題目20t/35m u型雙梁門式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計主要研究內(nèi)容研究方法要求運用所學(xué)知識完成畢業(yè)設(shè)計要求通過各種渠道收集資料,包括圖書館,網(wǎng)絡(luò),實習(xí),并且完成計算繪圖等待工程訓(xùn)練,并通過翻譯了解國際發(fā)展最新動態(tài)。主要技術(shù)指標(biāo)(或研究目標(biāo))主要參考文獻(xiàn)【1】徐格寧 機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計 太原科技大學(xué)，2008【2】王金諾 起重運輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu) 中國鐵道出版社，2002【3】陳道南，盛漢中 起重機(jī)課程設(shè)計 冶金工業(yè)

2、出版社，2000【4】張質(zhì)文 起重機(jī)設(shè)計手冊 中國鐵道出版社，1997【5】起重機(jī)設(shè)計手冊編寫組.起重機(jī)設(shè)計手冊.機(jī)械工業(yè)出版社,1980【6】倪慶興，王殿臣 起重輸送機(jī)械圖冊 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992【7】陳國章等編，起重機(jī)計算實例，中國鐵道出版社，1985說明：一式兩份，一份裝訂入學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)，一份交學(xué)院（直屬系）。目 錄摘要iabstractii第1章：計算參數(shù)- 1 -1.1基本參數(shù)- 1 -1.2：選用參數(shù)- 1 -第2章：總體設(shè)計- 2 -2.1:主梁- 2 -2.2:支腿- 5 -2.3：下橫梁- 7 -2.4：上橫梁- 8 -2.5：結(jié)構(gòu)總圖- 9 -第3章：載

3、荷計算- 10 -3.1：自重- 10 -3.2：動力系數(shù)- 12 -3.3：水平慣性力- 12 -3.4：偏斜側(cè)向力- 14 -3.5:風(fēng)載荷- 15 -第4章：內(nèi)力計算- 17 -4.1：門架平面的計算內(nèi)力- 18 -第5章：承載能力校核- 23 -5.1：強度驗算- 23 -5.2:剛度計算- 26 -5.3:支腿整體穩(wěn)定性- 27 -5.4:支腿整體穩(wěn)定性- 28 -第6章：承載能力校核- 29 -6.1：主梁的拼接- 29 -6.2：主梁與支腿的法蘭連接- 32 -第7章：整機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性校核- 34 -7.1：抗傾覆穩(wěn)定性校核條件- 34 -7.2：門機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性計算- 36 -

4、致 謝- 39 -附錄1：英文部分- 40 -附錄2：中文部分- 44 -摘要 本次設(shè)計為20t/35m u型雙梁門式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計。在設(shè)計過程中，主要考慮結(jié)構(gòu)的強度、穩(wěn)定性。對于主梁受力主要有自重、起重量、風(fēng)載、偏斜側(cè)向力以及慣性力，并分別考慮跨中和懸臂端的強度計算。在支腿的設(shè)計過程中，主要受力主要是主梁對其的作用力、風(fēng)載、慣性力及制動力等，并驗算其強度和穩(wěn)定性。另外下橫梁、各部件間的連接、整機(jī)的抗傾覆穩(wěn)定性、整機(jī)的動靜剛度都要進(jìn)行必要的計算。關(guān)鍵詞 主梁,支腿,下橫梁,跨中,懸臂,強度,剛度,穩(wěn)定性,連接20t/35m u portal hoist crane metal struct

5、ure designabstractthis design is 20t/35m u type metal structural of double bridge portal type crane . during the design process, the main considerations is structural strength and stability. force on the main beams are mainly the weight of its own, the wind load, the lateral deflection, as well as i

6、nertia force, and we should take the calculation of the strength of cross and cantilever-end respectively . during the design process of the outrigger , the main intensity is the force of the main beams, wind load, inertial force and the braking force, meanwhile checking its strength and stability i

7、s very important . whats more , the under the beams, the connections between the components, the whole anti-overturning stability of the dynamic and static stiffness of the machine must be carried out.key word middle of span，cantilever，strength，stiffness， stability第1章：計算參數(shù)1.1基本參數(shù)（1） 結(jié)構(gòu)形式：u型（2） 起重量：2

8、0t（3） 工作級別：a5（4） 跨度;35m（5） 懸臂有效長度：7m（6） 起升高度：15m（7） 起升速度：10ms（8） 運行速度：60ms（9） 小車輪距：2.4m（10） 小車軌矩：7m（11） 小車總重：10t（12） 主吊鉤滑輪自重：467kg（13） 工作風(fēng)壓：250nm2（14） 非工作風(fēng)壓：600nm21.2：選用參數(shù)（1） 鋼材彈性模量：2.06×105nmm2（2） 鋼材剪切模量：7.496×104nmm2（3） 泊松比：0.3（4） 鋼材比重：7850kgm3（5） 鋼材線膨脹系數(shù)：1.2×10-6（6） 重力加速度：9.8ms2（7）

9、 車輪與軌道之間粘著系數(shù)：0.14（8） 鋼絲的平均彈性模量：1.0×105nmm2（9） 小車輪數(shù)：4（10） 支腿結(jié)構(gòu)形式：一剛一撓支腿（11） 下橫梁結(jié)構(gòu)形式：拆線式有臺車（12） 上橫梁結(jié)構(gòu)形式：梯形截面（13） 大車集電總重：390kg 14 檢修平臺總重：608kg 15 走臺欄桿總重：4000kg 16 梯子平臺：1304kg 17 司機(jī)操縱室總重：2046kg第2章：總體設(shè)計2.1:主梁2.1.1主梁截面高度： h1=h=114117×35m=2.062.5m， 取h1=h=2m。主梁兩腹板外側(cè)間距：b13h=0.690.83m， 取b=850mm這樣選取的

10、主梁截面尺寸偏大，采用較薄的翼緣板和腹板亦可以滿足強度要求，取翼緣板厚：1=10mm,腹板厚：2=8mm,2=6mm。截面尺寸如圖示（見下一頁）： 圖2.1 考慮到梁及其設(shè)備布置情況，取上蓋板有軌一側(cè)外伸：s1=150mm,無軌一側(cè)外伸：s2=100mm,下蓋板兩側(cè)外伸均為：x=25mm。懸臂合理長度： (a)：在自重條件下，懸臂合理長度：l=0.35l=12.25m; (b):在活動載荷作用下，懸臂合理長度：l0=0.25l=8.75m。綜上所述：懸臂長度可?。簂=8.7512.25m。取l=10m。主梁全長：l0=l+2l=55m。2.1.2:截面幾何性質(zhì)：a=2000×(6+8

11、)+1114×10+914×10=48280mm2,形心計算：y1=(1114×10×2015+914×10×5+2000×6×1010+2000×8×1010)÷a=1051.6mm，y2=2020-1051.6=968.4mm。x1=1114×10×482+914×10×457+2000×6×28+2000×8×885÷a=498mm，x2=914-498=416。慣性矩計算：i=ab312+

12、a'd2,ix=2.93×1010mm10,iy=2.015×109mm4.2.1.3:主梁自重：根據(jù)金屬結(jié)構(gòu)課本中式：718得：mg=my'+mj's=2ay+h×s=1114+9.4×10×7850+1.3×6+8×2000×7850×10-6×55=24475kg,g主=mg×g=2.40×105n.小車輪壓：滿載時： p1=14g小車+q0+q1=14×10000+467+20×103×9.8=74644n空載時

13、p2=14×10000+467×9.8=2546n式中：g小車:表示小車自重； q0:表示吊鉤滑輪組自重； q1：表示起重量。沖擊力：自重載荷與小車載荷還應(yīng)考慮起重機(jī)工作時的動力效應(yīng)，分別乘以起升沖擊系數(shù)、起升動載系數(shù)或運行沖擊系數(shù)。起升沖擊系數(shù)：1=1.1；起升動載系數(shù)：2=min+2vq=1.235式中：min=1.15： 與起升狀態(tài)級別相應(yīng)的起升動載系數(shù)最小值 2=0.51：按起升狀態(tài)級別設(shè)定的系數(shù)，（表3-1） vq=10mmin=0.167ms：穩(wěn)定起升速度。運行沖擊系數(shù)：4=1.1+0.058vyh=1.16,式中：vy=60mmin=1ms:運行速度， h=1

14、mm：軌道接頭處兩軌面高度差。內(nèi)力：當(dāng)滿載輪壓作用于中間位置時，車輪下梁截面mmp=p2×12l=14×100288.3×35=877522.6nm 式中：p=12mq+mxg=100288.3n， mq=20t：起重量， mx=467kg：吊鉤滑輪組自重。當(dāng)滿載輪壓作用于極限位置時： mcr=p1×7+p1×7-2.4=1127124.4nm梁自重產(chǎn)生的彎矩： q=g主l0=2.40×10555=4.36×103nm，m1=18ql2=667625nm。 跨中強度：=1.15×mp+m1y1ix=31.4mpa。

15、剛度：y=pl348ei=100288.3×35348×2.06×1011×2.93×10-2=14.84mml800=43.75mm端梁強度：=1.15×mcr+m1y1ix=61.25mpa。剛度：y=p1×l-2.42×l3ei=16.86mml350=20mm，初步估計通過，各數(shù)據(jù)暫定為此。2.2:支腿支腿各部分尺寸如圖示：由于跨度大于30m，所選用一剛一柔支腿。在支腿平面內(nèi)：支腿上端寬度?。篵1=11.2h，h為主梁高度。b1=11.2×2000=20002400mm, 取b1=2300mm。c

16、上c下0.7，c上=2300mm，c下=690mm取c下=700mm。 圖2.2上圖是剛性支腿。下圖是柔性支腿： 圖2.32.3：下橫梁下橫梁各部分尺寸如圖示： 圖2.42.4：上橫梁上橫梁各部分尺寸如下圖示：(見下一頁) 圖2.5上橫梁各部分尺寸如上圖示。2.5：結(jié)構(gòu)總圖結(jié)構(gòu)總圖見下頁所示。 圖2.6第3章：載荷計算3.1：自重3.1.1：結(jié)構(gòu)自重1：主梁：g=2.4×105n（前已算出）。2：支腿：a：剛性支腿 a1=12×2000+700×13000×10-6=17.55mm2 a2=12×850+1500×2500+850&#

17、215;13000-2500=11.86m2a=a1+a2=29.41m2。g剛支=kalg=1.3×7850×2×29.14×13000×10-6×9.8=78531.77n。上端面形心：由于對稱性：y1=y2=435mm，x1=x2=1150mm,慣性矩：ix=9.53×109mm4，iy=3.74×1010mm4。下端面形心：由于對稱性：x1=x2=500mm，y1=y2=760mm，慣性矩：ix=1.7×1010mm4,iy=3.56×109mm4。b:柔性支腿 a1=700×

18、13000×10-6=9.1m2a2=11.86m2,a=a1+a2=20.96m2.g柔支=kalg=1.3×7850×2×20.96×13000×10-6×9.8=55968.24n。3：下橫梁a=770×12+1160×10×2×10-6=0.04168m2。l折算為9m。g下=kalg=1.3×7850×0.04168×9×9.8=37515.38n。截面形心：由于對稱性：x1=x2=385mm，y1=y2=592mm。慣性矩：ix=8.

19、95×109mm4，iy=3.84×109mm4。4：上橫梁：a=620×10+850×8×2×10-6=0.026m2，l=7m，g上=kalg=1.3×7850×0.026×7×9.8=18201.64n。3.1.2：附加自重 1：大車集電：390kg, 2:司機(jī)室：2046kg 3:梯子平臺：1304kg 4:主梁上集電電氣：1260kg 5:檢修平臺：608kg 6:走行臺車：10476kg 7:走臺欄桿：4200kg3.2：動力系數(shù)1=1.1：起升沖擊系數(shù)， 2=2min+2q=1.2

20、35，2min=1.15,與起升狀態(tài)級別有關(guān)的起升動載系數(shù)最小值，查課本表3-1；2=0.51，按起升狀態(tài)級別設(shè)定的系數(shù)，查課本表3-1； q=16ms,穩(wěn)定起升速度。4=1.1+0.58yh=1.15，運行沖擊系數(shù)， y:運行速度h:軌道接頭處兩軌面高度差。3.3：水平慣性力3.3.1：小車起制動：為了減小慣性力，限制起、制動時間在58秒的范圍內(nèi)，通常慣性力可按主動輪與軌道之間的粘著力計算。ph=px=pq+pgxn0n式中：車輪與軌道的動摩擦系數(shù)：=0.1417。 px:小車主動輪靜輪壓之和， pq：額定起升載荷與吊具重力之和， pgx:小車重力， n：小車車輪總數(shù)， n0：小車主動輪數(shù)。

21、滿載時：ph=×pq+pgxn0n=22727n， 空載時：ph=8727n。3.3.2：大車起、制動：大車起、制動運行時，由結(jié)構(gòu)自重和小車質(zhì)量產(chǎn)生的水平慣性力，與大車主動輪的輪數(shù)及其分布有關(guān)，其計算公式如下：pg=pgbb0=1-hb0式中：pg:設(shè)備重量，b0,b,h：機(jī)架尺寸見各圖示：車輪與軌道的滑動摩擦系數(shù)，=0.14171:主梁 圖3.1fa=g主1-hb0=2.4×1051-0.14×168.5=326087npg=fa=0.14×326087=45652.18n2:支腿a剛性支腿:fa=g支1-h2b=92198.9npg=fa=12907

22、.8nb柔性支腿：fa'=g支'1-h2b=65708.57npg'=fa'=9199.20n3:上橫梁fa=g上1-hb=23160.77npg=fa=3742.51n4:下橫梁fa=g下1-hb=18776.83npg=fa=2628.26n5:貨物fa=g貨1-hb=220741.25npg=fa=30903.77n6:小車：fa=g小1-hb=79840.26npg=fa=11177.64n3.4：偏斜側(cè)向力 門式起重機(jī)偏斜運行時，車輪的輪緣與軌道接觸面接觸并產(chǎn)生水平側(cè)向力，其方形垂直于起重機(jī)運行方向，通常側(cè)向力僅作用于一側(cè)支腿架底部，具有柔性支腿的門式

23、起重機(jī)，側(cè)向力作用在剛性支腿架下面。側(cè)向力與起重機(jī)的輪壓及跨度和有效軸距之比lb有關(guān)，對主梁應(yīng)考慮小車位于跨中和位于懸臂端兩種工況來計算，對兩種工況分別計算出支腿下橫梁的靜輪壓之和prc=g總+p2=494196.8npri，然后按下式計算側(cè)向力：psi=12pri，式中：psi:計算的側(cè)向力，小車位于跨中時為psc,小車位于懸臂端時為pslpri:分別按兩種工況算出的下橫梁最不利的靜輪壓之和，小車在跨中時為prc，小車在懸臂端時為prl:側(cè)向力系數(shù)，=0.16位于跨中時：psc=prc=79071.5n式中：g總=g主×2+g剛支+g柔支+g下+g上=670217.03np=(mq

24、+mz)g=20×103+12×103+467=318176.6n位于懸臂端時：prl=g總2+52.535p=335108.5+477264.9=812373.4npsl=prl=129979.74n3.5:風(fēng)載荷風(fēng)載荷由風(fēng)壓和受風(fēng)物體的體型尺寸所決定，風(fēng)壓是風(fēng)載荷基本量，風(fēng)壓與風(fēng)速和空氣的密度有關(guān)。按照起重機(jī)在風(fēng)力作用下是否能正常工作，把風(fēng)載pw 分為工作狀態(tài)風(fēng)載荷pwi和非工作狀態(tài)風(fēng)載荷pwo兩類。起重機(jī)或物品所受的風(fēng)載荷統(tǒng)一按下式計算：pw=ckh1pia式中：pw:起重機(jī)或物品的風(fēng)載荷kn，c:風(fēng)力系數(shù)（見課本中表3-11）kh:風(fēng)壓高度變化系數(shù)，取kh=1,1:

25、風(fēng)振系數(shù)，取1=1,pi:計算風(fēng)壓，見課本中表3-7，a：起重機(jī)或物品垂直于風(fēng)向的迎風(fēng)面積，取決于結(jié)構(gòu)的類型和類型尺寸，按最不利的迎風(fēng)方位計算其垂直風(fēng)向平面上的投影面積。工作狀態(tài)參數(shù)：kh=1,1=1,pi=250pa非工作狀態(tài)參數(shù)：kh=1.23,1=1,pi=600pa3.5.1平行小車軌道方向：1：主梁：迎風(fēng)面積：a=1100×10+900×10+2000×6+8+2000×850=1.748m2pwi=ckh1pia=1.55×1×1×250×1.748=677npwo=1.55×1×1

26、×600×1.748=1625.64n2:支腿迎風(fēng)面積：a1=9.1m2pwi=3526.25npwo=8463n3:下橫梁：迎風(fēng)面積：a2=10.67m2式中：pw:起重機(jī)或物品的風(fēng)載荷kn，c:風(fēng)力系數(shù)（見課本中表3-11）kh:風(fēng)壓高度變化系數(shù)，取kh=1,1:風(fēng)振系數(shù)，取1=1,pi:計算風(fēng)壓，見課本中表3-7，a：起重機(jī)或物品垂直于風(fēng)向的迎風(fēng)面積，取決于結(jié)構(gòu)的類型和類型尺寸，按最不利的迎風(fēng)方位計算其垂直風(fēng)向平面上的投影面積。工作狀態(tài)參數(shù)：kh=1,1=1,pi=250pa非工作狀態(tài)參數(shù)：kh=1.23,1=1,pi=600pa3.5.1平行小車軌道方向：1：主梁：

27、迎風(fēng)面積：a=1100×10+900×10+2000×6+8+2000×850=1.748m2pwi=ckh1pia=1.55×1×1×250×1.748=677npwo=1.55×1×1×600×1.748=1625.64n2:支腿迎風(fēng)面積：a1=9.1m2pwi=3526.25npwo=8463n3下橫梁：迎風(fēng)面積：a2'=0.0326m2pwi=7556.25npwo=33.67n4上橫梁：迎風(fēng)面積：a3'=0.026m2pwi=10.075npwo=2

28、4.18n5小車：迎風(fēng)面積：a4'=6m2pwi=2350npwo=5880n6貨物：迎風(fēng)面積：a5'=12m2pwi=4650npwo=11160n第4章：內(nèi)力計算4.1：門架平面的計算內(nèi)力4.1.1：計算簡圖 圖4.1g上和q作用時支反力為fa'和fb',gd，gj，gs和gr作用時支反力為fa''和fb''。所以可得下式：fa''+fb''=gd+gj+gs+gr1g d×10.550+gj×8.950-gs×3-gr×5+fb''

29、15;35=02解得：fa''=32974.7n fb''=1776.04n。fa'=fb'=12g上+12q2l+l=129000.82n以上式中：q=2.4×10555=4360nm12g上=18201.642=9100.82ngd=200kggj=300kggs=2046kggr=1000kgfa=fa'+fa''=161975.52nfb=fb'+fb''=130776.86n跨中彎矩：m=-12ql+2l×14l+2l+fb×l2-g上2×l+2l2

30、=-1498727.5n剪力：n=ql+2l2+g上2-fb=-1766.04n支腿內(nèi)側(cè)主梁：m=fa×1+ql+122+gj×8.95+1+gd×10.55+1×9.8=477646.52nmn=-ql+1-gj×9.8-gd×9.8+fa=109115.52n支腿外側(cè)（主梁）;m=12ql-12+gj10.55-1×9.8+gd×8.95-1×9.8=220239nm,n=ql-12+gj×9.8+gd×9.8=24520n4.1.2:端部：受力見下圖示： 圖4.2輪壓：p1=74

31、644na-a截面：ma=p×7+1.2-1+p×7-1.2-1=1156982nmn=2p=149288n。b-b截面:fa+fb=2p12p×7=fb×352得：fa=111966nfb=37322nmb=fb×35-1=1268948nmn=fb=37322n內(nèi)力圖如下圖示： 圖4.34.1.3：跨中位置: 圖4.4fa+fb=2p12p×17.5=fb×352得：fa=fb=p=74644nm=fa×17.5=1306270nm。4.1.4：受力圖如下圖示： 圖4.5r=pf主+pf主+pf上2+pf下2+

32、p小慣+pf貨+p小風(fēng)=677+3526.25+2470.32+4134.62+2325+4650+22727=37207.7nm支上=rh=37207.7×15=558115.5n求支反力：fa×35-pf支×16-9.56-p下風(fēng)2×16-0.68-pf貨×2.0=0fa=1667.67nfb=1667.67m中=fa×l2=1667.67×17.5=29184.23nm支內(nèi)=1073.4nm4.1.5:下橫梁如下圖示受力圖示（下一頁）： 圖4.6f=220000n,qs1=pg剛+pf支=12907.8+7556.25

33、=20464.05nqs2=pg柔+pf支=9199.20+7556.25=16755.45np主=pg主+pf主2=45652.18+413732=43512.59npx=pgx+pf下2=2628.26+14.032=1321.145ng2=g上2=0.5×18201.64=9100.82nm=pg小×2+pf小×2+p輪×0.427+pg貨×1=144803.7nmqx=g下b=37515.389=4168.38nmva=vb=g2+f+12qxbr=9100.82+220000+12×4168.38×9=247858

34、.51n支腿與下橫梁連接處：m=va×0.42=104100.57nm下橫梁中截面彎矩：mx中=va×4.5-g2+f×4.5-0.42-12q×br×br2=114553.2nmm支下=m+qs×7.43=256148.46nm 圖4.7q主=pf主+pf小+pf貨=41373+2350+4650=48373npqx=pg主+pg小+pg貨=45652.18+0.5×11177.64+0.5×30903.77=66692.88nva=vb=12q主+pqx=57532.94nmls=va×12l-12p

35、f主+pq主×14l=626091.29nm第5章：承載能力校核5.1：強度驗算5.1.1：主梁靜強度主梁跨中截面：最大彎矩：ml2=1498727.5+1306270+29184.23=2834181.73nmml2s=626091.29nm=1.15×wl2wx+ml2swy=132mpa<小車位于懸臂端：支腿內(nèi)側(cè)：ml=477646.52+1268948+1073.4=1747667.92nmml2s=12ph×0.85+qf主×10+0.852×10+0.854=12×22727×0.85+4137355

36、15;10.852×10.854=20728.37nm支腿外側(cè)：ml'=220239+1156982=1377221nmms'=ph2×0.85+q主×12×10+0.85×1210-0.85=18670.04nm按支腿內(nèi)側(cè)主梁截面為危險截面： =1.15×1747667.92×1.05162.93×10-2+20728.37×0.4982.015×10-3=67.7mpa<,所以合格，強度滿足。q=1766.04+24520+37322=63608.04na=47400m

37、m2=4.74×10-2m2所以：=qa=63608.044.74×10-2=1.34mpa故強度滿足。5.1.2：主梁的疲勞強度危險截面：跨中最近大隔板截面。危險點：大隔板下端焊縫起點。只考慮基本載荷組合（載荷組合1），即只考慮垂直載荷影響。max和max由滿載小車位于跨中時求得：max=mcyminix=2834181.73×1051.6×10-32.93×1010×10-12=101.57mpamax=5.32mpamax由小車（空載）位于懸臂極限位置：min=mcyminix=8.13mpa則：=minmax=8.13101.

38、57=0.08>0由參考文獻(xiàn)，e5工作級別，取-1=90mpart=1.67-11-1-10.45b=278.055mpa式中：b=370mpar=rt2=196.64mpamax<rt且有：maxrt2+maxr=0.16<1.1故疲勞強度滿足。5.1.3：支腿強度a 支腿上端面：=5.58×105×1000×10-33.74×1010×10-12+1.45×105×410×10-39.53×109×10-12+43512.5964740×10-6=22.0mpa&

39、lt;=176.92mpab 支腿下端面：=mr下支×xiy+m支×yix+na=172103.89×350×10-33156×109×10-12+144803.7×750×10-31.7×1010×10-12+35715.7250000×10-6=24mpa<=176.92mpa由于支腿剪應(yīng)力較小，故不予計算。5.1.4：下橫梁靜強度：下橫梁跨中彎矩：mc中=114553.2nm=mc中wy=mc中×yiy=114553.2×540×10-33.8

40、4×109×10-12=16.1mpa<支腿與下橫梁連接處：mx=104100.57nm=mxyiy+myxix+qa=104100.57×540×10-33.84×109×10-12+256148.46×350×10-38.95×109×10-12+57532.94+4168.38×4.51500×10×2+1000×10×2×10-6=40mpa<剪力較小，不予計算，且車輪軸線與支腿中心線較近，忽略扭矩不計。5.2:剛度

41、計算5.2.1：主梁跨中垂直靜剛度：y=pl348ei=74644×2×35248×2.06×1011×2.93×10-2=22.09mmy=35000850=41.18mm y<y,故得安全。5.2.2：主梁有效懸臂處境撓度y=p1×l2×l3ei+p1×(l-2.4)2×l3ei=16.86mmy=7000350=20mm y<y, 故得安全。5.2.3：主梁在門架平面的縱向水平位移=p×lc×l×h12ei=74644×2×7&

42、#215;35×1.3412×2.06×1011×2.93×10-2=0.85mm=h1000=35mm <, 故得安全。支腿底端0.72h處的慣性矩： i=870×10312+10×850312+880×10×10-6×4102=1.9×109mm4,k=i×16i1×35=6.17門架水平慣性位移：xg=pxglh22k+112ei=17.6mm式中：pxg=74644×214=10663.4nxg=17.6mm<=35mm5.2.3：主梁

43、在門架平面的縱向水平位移主梁跨中的滿載垂直自振頻率：fv=15.7635y0+01+=2.25hz>fr=2hz5.3:支腿整體穩(wěn)定性5.3.1：門架平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性：計算支腿整體穩(wěn)定性時，必須先把變截面支腿變?yōu)榈刃У冉孛鏄?gòu)件，按其等效（或最大）的慣性矩來計算單位剛度比i和支腿的長細(xì)比。通常采用長度換算法，即用支腿的最大截面慣性矩作為等效構(gòu)件的截面慣性矩，而將構(gòu)件長度li放大，非對稱變截面支腿的長度換算系數(shù)2，根據(jù)支腿的變截面類型（n次）和支腿兩端慣性矩之比iminimax。門架平面支腿的計算長度為：l0=12l支=2.917×1.75×13000×10-

44、3=66.36m支腿長細(xì)比：=l0=4.55式中：-支腿回轉(zhuǎn)半徑，=imaxamax=14.585nd=fa+fa'=161975.52+111966=273941.52nimax=2×850×10312+10×870312+2×4252×2000×10×10-6=6.67×109mm4,imin=2×850×10312+10×870312+2×4252×700×10×10-6=2.86×108mm4,imaximin=0.12

45、=1.45=ndaed=83.9mpa故合格。5.3.2：支撐平面內(nèi)的穩(wěn)定性：在支腿平面內(nèi)按等截面構(gòu)件計算整體穩(wěn)定性，在支腿截面的加勁每個截面的區(qū)格都滿足：b60。故：支撐平面內(nèi)的穩(wěn)定性滿足。5.4:支腿整體穩(wěn)定性54.1：主梁加勁設(shè)置及驗算：根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，同時受切應(yīng)力和彎曲應(yīng)力作用的腹板，按不同的寬厚比來確定加勁肋的設(shè)置和驗算區(qū)格，240<b=20208=252.2<320除設(shè)置橫向加勁肋外，還需設(shè)置兩條縱向加勁肋，第一條設(shè)置在距腹板受壓邊為h1=0.150.2h0=300400mm,取h1=350mm；h2=0.30.4h0=600800mm,取h1=700mm。腹板臨界應(yīng)力與

46、板的應(yīng)力狀態(tài)，區(qū)格尺寸和板邊的嵌固程度有關(guān)。當(dāng)腹板區(qū)格單獨受壓縮應(yīng)力1，切應(yīng)力和局部壓應(yīng)力m作用時，板的臨界應(yīng)力為：1cr=xk6e=1.2×5.27×65.9=416.75mpacr=xkre=1.2×5.98×65.9=472.90mpamcr=xkme=1.2×1.15×65.9=90.94mpa式中：1cr：臨界壓應(yīng)力（mpa）， mcr：臨界局部壓應(yīng)力（mpa） cr：臨界切應(yīng)力（mpa）x:板邊彈性嵌固系數(shù)：x=11.26, k6,kr,km:四邊簡支板的屈曲系數(shù)，取決于板的變長比，=ab，和板的應(yīng)力狀態(tài)，按表318（教材

47、），公式計算， ：板的歐拉應(yīng)力（mpa）,按下式計算：=2e121-2b2=65.9mpa式中：=8mm：板厚（mm） b=425mm:板寬或區(qū)格寬（mm） e:鋼材彈性模量（mpa）， ：泊松比54.2：支腿的加勁設(shè)置及驗算：支腿加勁設(shè)置見支腿圖幾個截面，下圖是截面之一： 圖5.1每個區(qū)格內(nèi)不失穩(wěn)的極限寬厚比b 6054.3：主梁加勁設(shè)置及驗算：下橫梁的加勁設(shè)置的原則仍是極限寬厚比：b 60，另外，為了保證臺車和下橫梁連接部位的強度多加一條勁板。第6章：承載能力校核6.1：主梁的拼接6.1.1：拼接接頭的設(shè)計簡圖主梁由鋼板組合而成，由于瘦鋼板尺寸限制，根據(jù)梁的尺寸要求，就不得不進(jìn)行拼接，主梁

48、的安裝拼接多采用螺栓連接。螺栓連接要在板的兩側(cè)都設(shè)置拼接板，要采用精制或半精制螺栓，也可采用高強度螺栓連接。因為拼接是對稱的，因此只需計算拼接縫一邊的連接。翼緣板按其傳遞的內(nèi)力來計算拼接所需的螺栓數(shù)目。翼緣板在拼接處傳遞的內(nèi)力：my=myxh-0式中：myx:兩塊翼緣板所受的對x軸的總彎矩，myx=mxiyxix mx:梁在拼接處的總彎矩， ix:梁全截面的慣性矩， iyx:翼緣板對梁截面形心軸的總慣性矩。 h=2020mm,梁的全高度， 0=10mm,翼緣板厚度。翼緣板拼接縫一邊所需的螺栓數(shù)：n=nypl=29.3,取n=30主梁連接圖如下示（見下一頁）： 圖6.1式中：pl:一個螺栓的最小

49、許用承載力，腹板拼接，一般先布置螺栓，每邊取23列，孔距取36d，按同時承受彎矩和簡歷來計算。一側(cè)腹板拼接所受彎矩即一塊板承擔(dān)的彎矩：mf1=mxif1ix 式中：if1：一側(cè)腹板的慣性矩，if1=10×2000312=6.67×109mm4一側(cè)腹板所受剪力，ff1=11+2f12f式中：1，2為兩側(cè)腹板厚度，f為拼接處的總剪力。主梁常采用窄式拼接hb>3，拼接在彎矩作用下可只計算螺栓承受的水平力，接縫一邊最外排螺栓所受總內(nèi)力：fm=mf1y1yi2式中：y1：腹板拼接板外排螺栓的間距，y1=h=1840接縫一邊每排螺栓數(shù)目為n1，則一個螺栓所受內(nèi)力為：p1=fn1n

50、1剪切力ff1由接縫一邊的全部螺栓平均承擔(dān)，每個螺栓的內(nèi)力為：pf=fy1m式中：m：拼接縫一邊的螺栓總數(shù)。腹板拼接同時受彎矩和剪力作用時，應(yīng)分別計算螺栓受力，組合之。角點上的螺栓的最大合力為：pl=p12+pf2=88.36n<pl6.2：主梁與支腿的法蘭連接6.2.1：法蘭螺栓連接設(shè)計簡圖6.2.2：連接螺栓的強度驗算對于門式起重機(jī)的支腿和主梁的連接，考慮到受力和安裝精度要求，在連接中多采用普通（粗制）螺栓和若干精制螺栓相配合的構(gòu)造，精制螺栓承剪（有時用擋板承剪而不用精制螺栓）及受拉，普通螺栓只受拉力。剪切力f由精制螺栓平均承受，如有水平扭矩，亦由精制螺栓承受，螺栓最大內(nèi)力的計算與受

51、彎矩的承剪栓接類似。所有螺栓都受拉力。假定法蘭板足夠剛勁，在彎矩作用下，法蘭板繞右邊列螺栓線（x軸）旋轉(zhuǎn)，使左邊列螺栓受最大拉力。距x軸最遠(yuǎn)的一個螺栓的拉力為：pl=2m-ney1/i=1nyi2plem=144803.7nmn=229100.82ne=425×10-3mpl=2.06×104n=50.3mpa<式中：m，n：連接所受的彎矩和壓力e：壓力至x軸的距離y1：左邊列至x軸的距離yi：某個螺栓至x軸的距離i=1nyi2：各螺栓至x軸的距離平方之和2：各螺栓預(yù)緊力不均勻系數(shù)。精制螺栓桿既受拉又受剪，應(yīng)驗算折算應(yīng)力2+32式中：螺桿的拉應(yīng)力 ：螺桿的切應(yīng)力6.2

52、.3：支腿余下橫梁螺栓連接：1：法蘭螺栓連接設(shè)計簡圖（見下一頁）。下圖為剛性支腿法蘭盤連接： 圖6.2圖6.3上圖為柔性支腿法蘭盤連接。2：連接螺栓的強度驗算支腿與下橫梁螺栓連接類似于主梁與支腿的螺栓連接，計算公式類似。距x軸最遠(yuǎn)的一個螺栓的拉力為：pl=2m-ney1/i=1nyi2式中各符號的含義同前。m=104100.57nmn=229100.82+78531.77=307632.59ne=1.500由于剪力較小可以忽略不計，故精制螺栓只考慮受拉狀況， pl=-3.8×104n，受壓 =pla=77.69mpa,安全。第7章：整機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性校核7.1：抗傾覆穩(wěn)定性校核條件起重

53、機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性是指起重機(jī)在自身和外載荷作用下抵抗翻倒的能力，保證起重機(jī)具有足夠的抗傾覆穩(wěn)定性，是起重機(jī)設(shè)計中最基本的條件之一。在對具有懸臂工作的門式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)總體設(shè)計時，進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定性驗算是必要的。按照起重機(jī)設(shè)計規(guī)范（gb）的規(guī)定，對帶懸臂的門式起重機(jī)應(yīng)按下面工況分別驗算縱向（門架平面）和橫向（支承平面）的抗傾覆穩(wěn)定性，并用不同的載荷系數(shù)考慮各種載荷對穩(wěn)定性的實際影響程度，要求對起重機(jī)穩(wěn)定作用與起傾覆作用的各項載荷力矩的代數(shù)和大于等于零。抗傾覆穩(wěn)定性校核的力矩表達(dá)通式為：m=kgmg+kqmq+kimi+kfmf0式中：mg，mq，mi，mf：分別為起重機(jī)自重，起升載荷，水平慣性力和風(fēng)力

54、對傾覆線的力矩（kn.m） kg，kq，ki，kf：分別對應(yīng)上述四類載荷的載荷系數(shù)。驗算工況和載荷系數(shù)列于下表中，門式起重機(jī)縱向、橫向工況的抗傾覆穩(wěn)定性的計算如簡圖所示： 圖7.1驗算工況和載荷系數(shù)驗算工況工況特征載荷系數(shù)和載荷組合自重kg起升載荷kq慣性力ki風(fēng)力kf縱向工況1無風(fēng)靜載0.951.400縱向工況2有風(fēng)靜載0.951.211橫向工況暴風(fēng)侵襲下的非工作狀況0.95001.5 表7.17.2：門機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性計算縱向工況1：門架懸臂平面，無風(fēng)載荷，小車于懸臂極限位置，進(jìn)行靜態(tài)試驗，其抗傾覆穩(wěn)定性計算式為：m=kgg1×c-g2×a-kq×pq×a=0.95g1×c-g2×a-1.4pq×a=1.07×