畢業(yè)設(shè)計范例

湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文題目：龍門吊設(shè)計系部：機械工程系專業(yè)：機電一體化班級：3082姓名：何斌指導(dǎo)教師： 安紅戰(zhàn)摘 要龍門吊是一種專用的起重機因其形狀像門而得其名重要作業(yè)于露天作業(yè)并在固定軌（雙軌上作業(yè)門吊大多按導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)來劃分可分為箱梁結(jié)構(gòu)式門吊和花架結(jié)構(gòu)式門吊，也可按起重量來劃分15T以下為輕型門吊,15T--150T為中型門吊150T以上為重型門吊由于箱梁結(jié)構(gòu)式門吊性能穩(wěn)定但運送拆裝等不便所以使用上為貨場等固定場合使用花架式結(jié)構(gòu)門吊，由其造價低廉，便于運送,操作方便，廣泛合用于修公路鐵路等建設(shè)工程上龍門吊的名稱重要還是由于公路建設(shè)上所來的它是集機電于一體的工程機械設(shè)備廣泛用于各行各業(yè)的操作中其發(fā)展具有一定的厲史在我國生產(chǎn)龍門吊的公司有河南衛(wèi)華起重，它在起重行業(yè)占有相稱大的比率，本文所設(shè)計的龍門是一種小型的吊車，設(shè)計制作簡樸，結(jié)構(gòu)緊湊，自重輕，體積小，使用方便，橫梁和立柱的結(jié)構(gòu)成“門”字形，它由葫蘆起升機構(gòu)、支腿、大車運營機構(gòu)、主梁、操縱室、梯子、平臺欄桿安裝組成，具有減速器密封性好，齒輪、齒軸均采用優(yōu)質(zhì)滲碳鋼經(jīng)熱解決強化，齒面硬度高，耐磨性好，機械效率高的優(yōu)點。采用錐形轉(zhuǎn)子制動電動機，簡化制動機構(gòu)。本產(chǎn)品形式多樣合用性好可廣泛用于提高重物及各種形（直的彎曲的圓的工字鋼軌道上也可用于單梁懸掛旋臂及輕型龍門起重機上。等特點，所以對它的設(shè)計改造是輔助生產(chǎn)制造的重要工具。關(guān)鍵字：龍門吊 主梁 結(jié)構(gòu) 調(diào)試目 錄摘 要...............................................................................................................1目 錄...............................................................................................................21概述...............................................................................................................31.1機械設(shè)計的發(fā)展.....................................................................................31.2龍門吊的應(yīng)用與改善.............................................................................31.3龍門吊的類型.........................................................................................42龍門吊總體結(jié)構(gòu)設(shè)計....................................................................................52.1總體設(shè)計環(huán)節(jié).........................................................................................52.2龍門吊總體結(jié)構(gòu)方案.............................................................................52.3龍門吊重要技術(shù)參數(shù).............................................................................63龍門吊關(guān)鍵部件的設(shè)計與校核.....................................................................73.1電動葫蘆的選擇.....................................................................................73.2主梁的設(shè)計與校核.................................................................................74龍門吊使用說明...........................................................................................124.1小型龍門吊的特點................................................................................124.2注意事項...............................................................................................12結(jié)束語..............................................................................................................13致 謝..............................................................................................................14參考文獻..........................................................................................................151概述1.1機械設(shè)計的發(fā)展為了適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機械設(shè)計在近30年來發(fā)生了相稱大的變化設(shè)計方法更趨于科學(xué)完善計算精度更高計算速度更快重要有以下方面一基礎(chǔ)理論不斷深化和擴展例如摩擦學(xué)研究摩擦表面間的物理和化學(xué)性質(zhì)進一步探索薄層摩擦副的機理和計算問題彈性流體動力潤滑研究計算重載點線接觸的最小油膜厚度摩擦力和摩擦溫度等問題，以提高齒輪傳動滾動軸承等的壽命和可靠性等疲勞斷裂從無限壽命設(shè)計發(fā)展到有限行命設(shè)計從常規(guī)疲勞強度設(shè)計發(fā)展到用特環(huán)彈塑性解的局部應(yīng)力-應(yīng)變法估算裂紋形成壽命，用裂紋擴展原理估算裂紋擴展壽命；并進一步發(fā)展微裂紋、短裂紋、長裂紋用微觀-宏觀結(jié)合的壽命估算理論等。二、傳統(tǒng)的機械設(shè)計偏重于零件部件的靜態(tài)設(shè)計現(xiàn)正向以局部或整個機械系統(tǒng)為對象的動態(tài)設(shè)計方法擴展研究機械系統(tǒng)的動力學(xué)問題對發(fā)展高速機械具有重要意義三為使產(chǎn)品設(shè)計更科學(xué)更完善更有市場競爭能力新的設(shè)計方法不斷出現(xiàn)，如優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計、系統(tǒng)設(shè)計、模塊化設(shè)計、價值工程造型設(shè)計疲勞強度設(shè)計蠕變設(shè)計摩擦學(xué)設(shè)計計算機輔助設(shè)計等四由于電子計算機具有運轉(zhuǎn)速度快計算精度高有記憶和邏輯判斷功能等特點，在機械設(shè)計的各個領(lǐng)域中，正在得到越來越廣的應(yīng)用。1.2龍門吊的應(yīng)用與改善1.2.1龍門吊的作用龍門吊是一種提高勞動生產(chǎn)率改善勞動條件的大型裝卸機械被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)一般應(yīng)用在造船廠基地大型鋼結(jié)構(gòu)船段的吊裝鐵路貨場、港口碼頭工礦料場機械加工車間倉庫機械制造裝配工廠水電站車間廠礦公司中廣泛使用隨著全球經(jīng)濟一體化近幾年機械制造業(yè)務(wù)逐漸增長，對于工廠中生產(chǎn)的大批材料，如鋼材（成捆）木材等的搬運用人力非常困難為此龍門吊的設(shè)計與研究迫在眉睫把小型龍門吊的設(shè)計工作提高到一個新的臺階使之更加科學(xué)合理以減輕了工人的體力勞動提高勞動生產(chǎn)率要保證生產(chǎn)的順利進行機械設(shè)備是關(guān)鍵而龍門吊是其中發(fā)明財富所必不可少的工具，它對生產(chǎn)起著舉足輕重的作用。1.2.2龍門吊的改善中國工程起重機（龍門吊）行業(yè)在經(jīng)歷了2023年的高速發(fā)展后，雖然在2023年起重機市場經(jīng)歷了上半年的大起、下半年的大落，但是各項經(jīng)濟指標(biāo)仍創(chuàng)歷史新高，故2023年又稱為超高速發(fā)展的一年。從2023年1-10月情況分析，應(yīng)當(dāng)說中國工程起重機行業(yè)已進入了平穩(wěn)、可連續(xù)發(fā)展階段。據(jù)工程起重機分會對23個主機生產(chǎn)公司的記錄2023年1-10月產(chǎn)品銷售收入55.7億元同比增長-4.8%;利潤總額2.83億元同比增長-32.7%;工業(yè)增長值8.8億元同比增長-17.8%銷售各類起重機和其他工程機械11368臺，同比增長-15%。1.3龍門吊的類型LDA型電動單梁LX型電動單梁懸掛式LP型電動單梁式DZ12A型單梁抓斗式LH型電動葫蘆雙梁橋式QD型電動雙梁橋式QZ型電動雙梁抓斗橋式MH型電動葫蘆單梁門式MHD型電動雙梁門式手動單梁、雙梁BBD、BBS型旋臂GMH型固定式、YMH型移動式葫蘆門式2龍門總體構(gòu)設(shè)計2.1總體設(shè)計環(huán)節(jié)⑴合理選型 根據(jù)使用規(guī)定、合理選擇零件的類型及相應(yīng)結(jié)構(gòu)⑵載荷分析 分析計算零件和受的載荷⑶選材概括工作條件使用規(guī)定選擇適當(dāng)?shù)牟牧戏治鍪У男问健M定計算準(zhǔn)則、鑒定重要失效形式、擬定計算準(zhǔn)則⑷計算擬定零件的基本尺寸參數(shù)尺寸數(shù)目多于計算準(zhǔn)則數(shù)目、有些參數(shù)是選定的。2.2龍門吊總體結(jié)構(gòu)方案龍門吊的龍門架是由四條龍門腿組成兩根縱梁和兩根橫梁組成龍門支腿,龍門腿是一箱形結(jié)構(gòu),其外部為走行系統(tǒng)之鏈條傳動箱,橫梁亦是箱形結(jié)構(gòu),為走行系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ).縱梁是組焊接工字型梁,為便于公路,鐵路運送,采用螺栓連接,縱梁為動力傳動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)安裝基礎(chǔ)。龍門吊總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1龍門總體結(jié)圖2.3龍門吊重要技術(shù)參數(shù)本次設(shè)計的龍門吊重要技術(shù)參數(shù)如下表所示。表1龍門重要技參數(shù)起重量主提高重量1～5T副提高重量5～10T跨度6米提高高度8米工作級別A4A3速度主鉤提高度0.5m～5m/mn天車運營度6m～15m/min大車運營度3m～30m/min副鉤提高度8m/min副鉤運營度20m/min電動機功率主鉤提高11～32kw副鉤提高7.5～13kw副鉤運營0.8kw天車運營6～18kw天車運營6～36kw起重機總重8T～200T整機總功率10kw～130kw最大輪壓5KN～500KN薦用鋼軌P50/P43/P38電源三相交流電0Hz38V3-phae3龍門關(guān)鍵件的計與核3.1電動葫蘆的選擇電動葫蘆簡稱電葫蘆由電動機傳動機構(gòu)和卷筒或鏈輪組成分鋼絲繩電動葫蘆和環(huán)鏈電動葫蘆兩種通常用自帶制動器的鼠籠型錐形轉(zhuǎn)子電動機或另配電磁制動器的圓柱形轉(zhuǎn)子電動機驅(qū)動，起重量一般為0.1~80噸，起升高度為3~30米，多數(shù)電動葫蘆由人用按鈕跟隨操作，也可在司機室內(nèi)操作或采用有（無）線遠(yuǎn)程距離控制，電動葫蘆除可單獨使用外還同手動，車動或電動小車裝配在一起懸掛在建筑物的頂棚或起重機的梁上使用。LDA型電動單梁起重機與CDIMDI型電動葫蘆配套使用它可起升重物并沿主梁縱向移動。選用CDI型的電動葫蘆即可3.2主梁的設(shè)計與校核3.2.1龍門吊載荷的擬定貝雷片材料為6Mn鋼其拉壓彎允許應(yīng)力為[σ]=1.3×210.0=273.0MPa允許剪應(yīng)力[τ]=1.3×160.0=208.0MP弦桿截面積A0=25.48cm2,慣性矩I0=396.6cm4，每片重270kg。銷子為30CrMnTi鋼，直徑5cm，允許剪應(yīng)力[τ]=0.45×1300=585.MPa每個重3kg加強弦桿材料同貝雷片，每根重80kg。由貝雷片拼裝的龍門吊均為多次超靜定結(jié)構(gòu),計算非常繁雜。由于其為臨時結(jié)構(gòu)，故一般都把它簡化為靜定結(jié)構(gòu)計算。圖2龍門載荷示圖龍門吊的載荷涉及下面三種：(1)橫梁均布荷載q1經(jīng)計算為3kN/m。涉及桁架片、桁架支撐片。加強弦桿、平車走行線等均近似均布,按均布荷載考慮。(2)風(fēng)荷載q2經(jīng)計算為0.4kN/m。風(fēng)荷載一般只考慮在支腿上。(3)集中荷載p經(jīng)計算為200kN/m。集中力即為小車輪作用于鋼軌上的力，嚴(yán)格講，小車有2排輪子,應(yīng)為2個集中力因其間距很小為安全與方便起按1個集中力考慮集中荷載涉及T梁、小車、滑輪組、卷揚機、鋼絲繩等重量。彎矩Ⅰ-Ⅰ截面跨中彎矩MⅠ-Ⅰ如圖3所示CD桿為現(xiàn)場加工桿件精度不高，加工時孔偏大，所以CD桿對橫梁上弦桿約束不是十分有力。嚴(yán)格講,橫梁與支腿之間是介于簡支與剛構(gòu)之間的一種結(jié)構(gòu),計算Ⅰ-Ⅰ彎矩時把它當(dāng)成簡支解決。這樣偏于安全,經(jīng)計算為1215kN·m。圖3龍門應(yīng)力計示意圖如上所述,CD桿對橫梁上弦桿有一定的約束所以在計算Ⅱ-Ⅱ截面負(fù)彎矩時把它當(dāng)成“Ⅰ”形剛構(gòu)解決。這樣,如集中荷載在跨中時，加上風(fēng)荷載作用則在Ⅱ-Ⅱ截面產(chǎn)生最大負(fù)彎矩.經(jīng)計算均布荷載q1對Ⅱ-Ⅱ截面產(chǎn)生的負(fù)彎矩M1為-51.45kN·m；集中荷載在-245kN·m；風(fēng)荷載q2對Ⅱ-Ⅱ截面產(chǎn)生的負(fù)彎矩M3為-49.98kN·m；則Ⅱ-Ⅱ截面負(fù)彎矩MⅡ=M1+M2+M3=-366.4。主梁的設(shè)計計算涉及到自重載荷起升載荷水平載荷附加載荷的計算不同點的剪切力應(yīng)力彎矩支反側(cè)向力約束彎曲約束扭轉(zhuǎn)剛度計算截面的慣性矩斷面模量靜矩和彎心的計算計算結(jié)果再經(jīng)主梁的限制條（正應(yīng)力剪應(yīng)力水平和垂直靜剛度剛度動剛度腹板的高度比值翼緣板的寬厚比值主梁的跨高比值和跨寬比值設(shè)計變量的邊界約束條件進行優(yōu)化一般來說,根據(jù)橋機生產(chǎn)廠家的規(guī)范端梁不進行強度剛度等計算端梁計算只是為了擬定端梁形式及與主梁的連接方式（鉸接還是剛性連接根據(jù)主梁參數(shù)從端梁系列庫中選擇端梁型號,擬定端梁的重要參數(shù)一方面根據(jù)任務(wù)書規(guī)定,選擇主副小車的起重量4噸和跨度7.5米。3.2.2主梁設(shè)計指標(biāo)剛度條件：允許撓度見ＧＢ381185起重機械設(shè)計規(guī)范ｙｍａｘ≤[1/750]。強度條件：允許強度見ＢJ1788鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范σ≤[σ]=215Ｎ/ｍｍ2=2194ｋｇ/ｃｍ2。主梁的強度與剛度校核剛度局限性說明其主梁截面尺寸比較小同時也反映其強度富裕量比較小，使用一段時間后，主梁原有的上拱會逐步消失，這時加載以后主梁下?lián)暇桶l(fā)生在水平線以下1‰L(L為跨度)主梁剛度校核條件涉及靜剛度和動剛度靜剛度以靜態(tài)彈性變形量表述靜剛度的校核即驗算額定載荷和小車自重在大跨度中引起的靜撓度，經(jīng)驗算得：靜撓度 f=0.89‰動剛度以滿載自振頻率表征或驗算空載自振周期按照規(guī)定一般起重機不用校核動剛度。主梁的Mmax、Qmax、Fmax,代入下列公式進行強度和剛度驗算彎曲正應(yīng)力強度條件σmax=Mmax/Wx≤[σw]彎曲剪應(yīng)力強度條件τmax=Qmax/Ixδ≤[τ]彎曲剛度條件：fmax≤[f]式中符號均為通號，其意義不在贅述，其中主梁的最大撓度（Fmax)發(fā)生在最大受力的跨中截面，由結(jié)構(gòu)位移計算的常用方法可導(dǎo)出其計算式為Fmax=99/384EF(8-4a/式中E—主梁所用材料的彈性模量I—鋼梁橫截面對其中性軸的慣性矩3.2.3主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計最大剪應(yīng)力τmx所有銷子受剪均為雙剪狀態(tài),τmax=Q中/2A=109.2MPa(<[τ]=585.0MPa)跨中撓度fmax按計算MⅠ-Ⅰ進行簡化,則fmax=f集中+f均=38mm(<[f]=L/500=42mm)。重要計算準(zhǔn)則：（1）強度――抵抗塑變、整體斷裂、表層斷裂的能力σ≤[σ]（2）剛度――抵抗彈性變形的能力δ≤[δ]（3）耐磨性――足夠的壽命條件性計算：p≤[p]、PV≤[PV］（4）溫升計算――正常工作Δt≤[Δt]主梁截面由:ｙｘ=∑ｙｉＡｉ/∑Ａｉ=(ｙ1×Ａ1+22×Ａ2ｙ3×Ａ3)/(1+2Ａ2+3)=(79.2×54.4+2×65.9×15+20×94.1)/(54.4+2×15+94.1)=45.756ｃｍ。得:ｙ1=79.2-45.756=33.444ｃｍ,ｙ2=65.9-45.756=20.144ｃｍ,ｙ3=20-45.756=-25.756ｃｍ。由:∑Ｉ=∑Ｉｉ+∑ｙｉ2Ａｉ。2 2 2 4得:∑Ｉ=Ｉ1+2Ｉ2+3+ｙ1×54.4+22×15ｙ3×94.1=159817ｃｍ。由:Ｗｘ=Ｉ/ｙｍａｘ。得:Ｗｘ=159817/45.756=3493。主梁受力圖(以下由主梁最大受力點分析)剛度校核由:ｙ′ｍａｘ=ｐｌ/48ＥＩ=0.65。考慮主梁動載系數(shù)為1.1,則ｙｍａｘ=ｙ′ｍａｘ×1.1=0.72。結(jié)論:ｙｍａｘ<ｌ/750=1.27。強度校核由:σ=Ｍ/Ｗｘ=(ｐｌ/4)/Ｗｘ=(12023950/4)/3493=816ｋｇ/ｃｍ2。結(jié)論:σ<[σ]=2194。撓度計算：跨中和有效懸臂點的撓度分別等于該測點空載和重載時相應(yīng)的拱度和翹度的數(shù)值之差，用公式可表達為：跨中：F3＝f3空－f3重懸臂：F1＝f1空－f1重F5＝f5空－f5重幾點說明：以上所有公式中“l(fā)”均是按兩端有效懸臂相等計算的，若兩端有效懸臂長度不等時，則各式f1，f5中的“l(fā)”分別由相應(yīng)的l1，l５代替進行計算即可。4龍門使用明4.1小型龍門吊的特點(1)結(jié)構(gòu)簡樸，制導(dǎo)致本低，安裝容易。(2)操作簡樸，工人不必通過專門訓(xùn)練。(3)維護簡樸，不必制定嚴(yán)格的維護保養(yǎng)制度。(4)安全性高，可以遙控遠(yuǎn)距離操作。4.2注意事項(1)龍門吊應(yīng)有專人開車，司機應(yīng)通過專業(yè)培訓(xùn)，熟悉本機的結(jié)構(gòu)特點和操作方法，并經(jīng)考試合格后發(fā)給合格證書，才允許開車。(2)嚴(yán)禁非司機開車。(3)司機工作時只聽地面上專門人員指（并且只能有1人指揮但是無論什么人發(fā)出停車信號時均應(yīng)停車，查明情況再開車。(4)每日每次開車前，必須檢查所有機械和電器設(shè)備是否良好，操作系統(tǒng)是否靈活，并按規(guī)定對設(shè)備進行保養(yǎng)和潤滑。(5)每班第一次吊運物品以使吊運接近額定負(fù)荷的物品時，司機應(yīng)先將重物起重至不超過0.5m高度，然后下降到接近地面時制動。(6)嚴(yán)禁超負(fù)荷使用。(7)嚴(yán)禁傾斜吊運物品。(8)龍門吊吊運物品時，應(yīng)鳴鈴讓人躲開或繞開，嚴(yán)禁從人頭頂通過，開車前必須發(fā)出開車警告信號。(9)嚴(yán)禁人隨物品一起升降。(10)不允許長時間吊重于空中停留龍門吊吊裝重物時司機和地面指揮人員不得離開。(11)檢查時應(yīng)切斷電源且掛“有人檢修”的牌子以免誤開車導(dǎo)致重大事故。結(jié)束語通過對小型龍門吊的設(shè)計使我不僅了解起重設(shè)備中結(jié)構(gòu)設(shè)計最重要是要提高安全可靠度滿足技術(shù)規(guī)定設(shè)計出的結(jié)構(gòu)要經(jīng)久耐用并且使我掌握了其狀態(tài)性能同時揭示了對此類設(shè)備的管用修工作的重點使安全生產(chǎn)的可靠性意義。起重機的制造一直是工程機械中的一個亮點在我公司就具有世界上最大噸位的1200噸起重機，它的設(shè)計與制作離不開龍門吊的參與，龍門吊作為起重機的一種它們用于不同的工種和作業(yè)中在某些車間或小型行業(yè)應(yīng)用極為普遍