龙门式起重机总体设计及金属结构设计
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Nj (Q Gn )v (16000 322) 9.8 7.8 24.5kW 1000 60 1000 60 0.85
式中
——机构的总效率，取 =0.85。
电动机计算功率：
N e K d N j 0.8 24.5 19.6kW. 式中， K d 0.8,
中文题目：龙门式起重机总体设计及金属结构设计
外文题目：Dragon Gate Cranes design and metal structure design
毕业设计（论文）共
页（其中：外文文献及译文 02 页） 图纸共 2 张
摘要：
起重运输机金属结构主要构件所用的材料有普通碳素钢，优质碳素结构钢，普通低合 金钢，合金结构钢。金属结构的支座常用铸钢。金属结构的联分为焊接和螺栓联接两大类。 关键词： 起重机，金属结构，承载能力，疲劳强度，强度。
1 起重机的总体设计主要内容包括以下方面：
1.1 门式起重机总体设计方案确定。
1．1．1 起重机的设计参数是指：起重量 Q(t)、跨度 L(m)起升高度 H(m)起升速度
Vq (m/min)、和工作级别等。
已知数据和计算 起重量：50 t 起升高度：4.2 m
跨度：5 m 起升速度：7.5 工作级别： M 5 级； 机构接电持续率：25% 1.2．龙们起重机的总体方案和基本参数确定 各构件质量数据如下： 起重机总质量： GL 49612kg ；主梁： Gq 18612kg ；支腿： Gt 3853kg （一根） ；下横 梁： G 2346kg （一根） ；轨道： G g 2950kg 走台栏杆： G zt =2067 kg ；电气均布质量：
致谢……………………………………………………………………33 参考文献………………………………………………………………34 附录 A…………………………………………………………………35 附录 B…………………………………………………………………37
概述
龙门起重机的种类很多，按龙门起重机龙门架的七部结构型式可以分为单梁龙门起重机、 双梁龙门起重机和单梁龙门起重机和单主梁龙门起重机等等各种类型起重机。按照上部结 构，主梁的结构又可分为单箱形主梁和双箱形主梁等等各种类型。 由于本人设计的起重机结构为龙门式箱形结构，支腿型式为“ ”型。就不考虑其他类 型起重机的结构，箱形梁式结构起重机结构是国内外起重机中应用最普遍的一种梁架结构 型式。因为箱形梁式具有设计简单、制造工艺性好等优点，而这些有利条件对于尺寸规格 多、生产批量较大的箱式起重机标准化系列产品来说，显得更加重要。由于小车轨道整正 中铺设的箱形梁式结构至今仍然是我国成批生产的、最常用的、典型的一种结构。我主要 设计的内容是龙门起重机的总体设计和金属结构设计。总体设计中有起重机的选型、设计 参数、质量、等。金属结构包括：梁、直架、力、强度、刚度、稳定性的校核和计算。
Nn
式中
(Q Go )v (16000 322) 7.8 9.8 H 2.1 21.4kW m M 60 1000 1 2.4 60 1000 0.85
H ——系数。 H 2.1；
M ——电动机转矩允许过载倍率， M 2.4 。
选用钢丝绳标记如下：
18NAT6 19W FC1670ZS178.6 GB8918 88
确定滑轮尺寸： 滑轮的许用最小直径： D d (e 1) 18(25 1) 432mm 式中，系数 e 25 。选 用标准滑轮 D 450mm 。选用平衡滑轮 D p 0.6D 280mm 。 选择电动机： 静功率计算：
key wordS: Cranes, metal structure, carrying capacity, fatigue strength,
intensity
目录
2 龙门式起重机设计的总体设计方案………………………………5 2.Biblioteka Baidu 龙门起重机总体设计所需的基本参数…………………………………… 5 2.2 起重机的选型…………………………………………………6 2.2.1 起重机基本型式的选择…………………………………………6 2.2.2 起重机主要性能指标的选择………………………………………6 3 起重机金属结构设计………………………………………………7 3.1 金属结构概述……………………………………………………7 3.2 箱形结构门架强度计算……………………………………………8 3.2.1 金属结构的基本参数选择与设计计算…………………………10 3.2.2 主减速器的润滑…………………………………………………16 3.3 驱动桥-差速器……………………………………………………18 3.3.1 对称式圆锥行星齿轮差速器的基本参数选择与设计计算……19 3.4 驱动桥-半轴………………………………………………………25 3.4.1 全浮式半轴的设计计算与校核…………………………………25 3.5 驱动桥-桥壳………………………………………………………28 3.5.1 钢板冲夺焊接整体式桥壳的受力分析及强度计算……………29 4 总结…………………………………………………………………32
起重机总体设计方案
起重机选择类型为：箱形梁式龙门起重机，箱形梁式结构起重机主要由两根主梁和两根端 梁组成。主梁是由上、下盖板和两块垂直腹板组成封闭的箱形截面的实体板梁结构。小车 运行的轨道可以铺设在主梁上盖板的正中间，也可以设在靠里侧的垂直腹板的上方或介于 上述两者之间的位置。因此，梁架中两根主梁的间距主要取决于起重小车的轨距，主要与 起升机构的布置有关，梁架的两端梁间的距离取决于梁架的跨度大小。 相比之下，箱型梁结构比衍架结构耐用度高、抗弯能力强、稳定性好、经济实用。是市场 上最为实用的一种类型起重机，深受客户欢迎的理想的起重机。
Summary
Since the reform and opening up, with the rapid development of the national economy, the growing market demand for cranes. In recent years, the crane industry has been around for 15% growth rate, rapid development, the ownership of components crane industry has undergone tremendous changes, with the exception of state-owned professional crane plant, collective, joint ventures, investment and private development has been rapid. Promote research to improve productivity and product quality, reduce costs and expand the scope of application of the various field cranes and crane technology development directions. Current and emerging high-performance succession process, the capacity to adapt to the working environment, supports a strong ability to function, to resist fatigue strength to resist bending performance and the performance of refined performance, colleges, and economic crane design new methods. Although Chinese crane industry in the past 10 years has made remarkable progress, but with many industry lags far behind developed countries. Currently, the major lift transport aircraft structural components used in the metal materials with ordinary carbon steel, quality carbon structural steel, low alloy steel ordinary, alloy structural steel. Common cast steel base metal structure. Metal welding and bolts into the structure of the links in two broad categories.
选则电动机的型号如下：
YZAR255M-8 ， S s 工 作 制 ， JC =40% ， CZ 6 次 ， N e (40%) 22kw ，
n1 715 r
min
， GD 2 3.3kgm2 。电动机轴端尺寸 d 65mm ， l 140mm
电动机的验算： 电动机的过载能力
m ——机构中电动机个数。
N n N e ，过载演算通过
1．3 门架的结构选择型式： 采用板梁结构。由于板梁结构制造方便，采用这种型式的门式起重机占多数。门架可制 成双腿(全门架)，门架主梁与支腿的选择是刚性连接的。门架采用双梁。门架结构是板梁式 箱形结构。双梁箱形结构门架的支腿制成“ ”型。
T 362.1607 的 50 t 吊钩组代用。吊钩组质量 G0 322kg ，两滑轮间距 t 0 358mm 。滑
轮 组 采 用 滚 动 轴 承 ， 当 i h 3 时 ， 滑 轮 组 效 率 0.985 。 钢 丝 绳 承 受 最 大 拉 力 ：
S max
Q Gv (16000 322) 9.8 27065 N 2i h h 2 3 0.985
1．3．1 主起升机构的设计： 根据结构紧凑原则采用如图 所示的起升机构传动简图：
图
主起升机构传动简图
1——电动机；2——联轴器；3——传动轴；4——制动轮联轴器；5——制动器； 6——减速器；7——卷筒；8——滑轮组；9——吊钩组 选择钢丝绳：采用双联滑轮组，取主起升机构滑轮组倍率 i h 3 如图 a 、 b 所 示 ， 主 起 升 机 构 承 载 绳 索 分 支 数 Z 2ih 2 3 6 采 用 图 号 为
Gdq 450kg ；吊具： G0 322kg 。
吊钩的选择：吊钩装置是起重机最重要的一个承载部件。它要求强度足够，工作安全可 靠，转动灵活，不会发生突然破坏和钢丝绳脱槽等现象。 吊钩装置有长型和短型两种。长型吊钩装置的构造特点：吊钩装在横轴上，滑轮装在单 独的心轴上。而短型吊钩装置的构造特点：吊钩横轴与滑轮心轴合而为一。长型吊钩装置的 吊钩较短；而短型吊钩的装置的吊钩较长。我的设计选择长吊钩。 滑轮组数选择：滑轮组是由定滑轮组和动滑轮组组成。由于动滑轮组与吊钩装在一起， 称为吊钩组，所以我选择定滑轮组。定滑轮组的滑轮数依滑轮组倍率不同而不同，安装在起 重小车架上。双梁箱形结构形式起重机提升 50 t 的滑轮组为双联滑轮组。 吊钩组上起重机应用最广泛的取物装置，它由吊钩、吊钩螺母、横梁、动滑轮组、推力 轴承和拉板等组成。 起重机常用的轨道有三种：1）起重机钢轨道；2）铁路轨道；3）方钢轨道。本次设计 我选用起重机钢轨道（即正轨） 。详细步骤如下：
式中
——机构的总效率，取 =0.85。
电动机计算功率：
N e K d N j 0.8 24.5 19.6kW. 式中， K d 0.8,
中文题目：龙门式起重机总体设计及金属结构设计
外文题目：Dragon Gate Cranes design and metal structure design
毕业设计（论文）共
页（其中：外文文献及译文 02 页） 图纸共 2 张
摘要：
起重运输机金属结构主要构件所用的材料有普通碳素钢，优质碳素结构钢，普通低合 金钢，合金结构钢。金属结构的支座常用铸钢。金属结构的联分为焊接和螺栓联接两大类。 关键词： 起重机，金属结构，承载能力，疲劳强度，强度。
1 起重机的总体设计主要内容包括以下方面：
1.1 门式起重机总体设计方案确定。
1．1．1 起重机的设计参数是指：起重量 Q(t)、跨度 L(m)起升高度 H(m)起升速度
Vq (m/min)、和工作级别等。
已知数据和计算 起重量：50 t 起升高度：4.2 m
跨度：5 m 起升速度：7.5 工作级别： M 5 级； 机构接电持续率：25% 1.2．龙们起重机的总体方案和基本参数确定 各构件质量数据如下： 起重机总质量： GL 49612kg ；主梁： Gq 18612kg ；支腿： Gt 3853kg （一根） ；下横 梁： G 2346kg （一根） ；轨道： G g 2950kg 走台栏杆： G zt =2067 kg ；电气均布质量：
致谢……………………………………………………………………33 参考文献………………………………………………………………34 附录 A…………………………………………………………………35 附录 B…………………………………………………………………37
概述
龙门起重机的种类很多，按龙门起重机龙门架的七部结构型式可以分为单梁龙门起重机、 双梁龙门起重机和单梁龙门起重机和单主梁龙门起重机等等各种类型起重机。按照上部结 构，主梁的结构又可分为单箱形主梁和双箱形主梁等等各种类型。 由于本人设计的起重机结构为龙门式箱形结构，支腿型式为“ ”型。就不考虑其他类 型起重机的结构，箱形梁式结构起重机结构是国内外起重机中应用最普遍的一种梁架结构 型式。因为箱形梁式具有设计简单、制造工艺性好等优点，而这些有利条件对于尺寸规格 多、生产批量较大的箱式起重机标准化系列产品来说，显得更加重要。由于小车轨道整正 中铺设的箱形梁式结构至今仍然是我国成批生产的、最常用的、典型的一种结构。我主要 设计的内容是龙门起重机的总体设计和金属结构设计。总体设计中有起重机的选型、设计 参数、质量、等。金属结构包括：梁、直架、力、强度、刚度、稳定性的校核和计算。
Nn
式中
(Q Go )v (16000 322) 7.8 9.8 H 2.1 21.4kW m M 60 1000 1 2.4 60 1000 0.85
H ——系数。 H 2.1；
M ——电动机转矩允许过载倍率， M 2.4 。
选用钢丝绳标记如下：
18NAT6 19W FC1670ZS178.6 GB8918 88
确定滑轮尺寸： 滑轮的许用最小直径： D d (e 1) 18(25 1) 432mm 式中，系数 e 25 。选 用标准滑轮 D 450mm 。选用平衡滑轮 D p 0.6D 280mm 。 选择电动机： 静功率计算：
key wordS: Cranes, metal structure, carrying capacity, fatigue strength,
intensity
目录
2 龙门式起重机设计的总体设计方案………………………………5 2.Biblioteka Baidu 龙门起重机总体设计所需的基本参数…………………………………… 5 2.2 起重机的选型…………………………………………………6 2.2.1 起重机基本型式的选择…………………………………………6 2.2.2 起重机主要性能指标的选择………………………………………6 3 起重机金属结构设计………………………………………………7 3.1 金属结构概述……………………………………………………7 3.2 箱形结构门架强度计算……………………………………………8 3.2.1 金属结构的基本参数选择与设计计算…………………………10 3.2.2 主减速器的润滑…………………………………………………16 3.3 驱动桥-差速器……………………………………………………18 3.3.1 对称式圆锥行星齿轮差速器的基本参数选择与设计计算……19 3.4 驱动桥-半轴………………………………………………………25 3.4.1 全浮式半轴的设计计算与校核…………………………………25 3.5 驱动桥-桥壳………………………………………………………28 3.5.1 钢板冲夺焊接整体式桥壳的受力分析及强度计算……………29 4 总结…………………………………………………………………32
起重机总体设计方案
起重机选择类型为：箱形梁式龙门起重机，箱形梁式结构起重机主要由两根主梁和两根端 梁组成。主梁是由上、下盖板和两块垂直腹板组成封闭的箱形截面的实体板梁结构。小车 运行的轨道可以铺设在主梁上盖板的正中间，也可以设在靠里侧的垂直腹板的上方或介于 上述两者之间的位置。因此，梁架中两根主梁的间距主要取决于起重小车的轨距，主要与 起升机构的布置有关，梁架的两端梁间的距离取决于梁架的跨度大小。 相比之下，箱型梁结构比衍架结构耐用度高、抗弯能力强、稳定性好、经济实用。是市场 上最为实用的一种类型起重机，深受客户欢迎的理想的起重机。
Summary
Since the reform and opening up, with the rapid development of the national economy, the growing market demand for cranes. In recent years, the crane industry has been around for 15% growth rate, rapid development, the ownership of components crane industry has undergone tremendous changes, with the exception of state-owned professional crane plant, collective, joint ventures, investment and private development has been rapid. Promote research to improve productivity and product quality, reduce costs and expand the scope of application of the various field cranes and crane technology development directions. Current and emerging high-performance succession process, the capacity to adapt to the working environment, supports a strong ability to function, to resist fatigue strength to resist bending performance and the performance of refined performance, colleges, and economic crane design new methods. Although Chinese crane industry in the past 10 years has made remarkable progress, but with many industry lags far behind developed countries. Currently, the major lift transport aircraft structural components used in the metal materials with ordinary carbon steel, quality carbon structural steel, low alloy steel ordinary, alloy structural steel. Common cast steel base metal structure. Metal welding and bolts into the structure of the links in two broad categories.
选则电动机的型号如下：
YZAR255M-8 ， S s 工 作 制 ， JC =40% ， CZ 6 次 ， N e (40%) 22kw ，
n1 715 r
min
， GD 2 3.3kgm2 。电动机轴端尺寸 d 65mm ， l 140mm
电动机的验算： 电动机的过载能力
m ——机构中电动机个数。
N n N e ，过载演算通过
1．3 门架的结构选择型式： 采用板梁结构。由于板梁结构制造方便，采用这种型式的门式起重机占多数。门架可制 成双腿(全门架)，门架主梁与支腿的选择是刚性连接的。门架采用双梁。门架结构是板梁式 箱形结构。双梁箱形结构门架的支腿制成“ ”型。
T 362.1607 的 50 t 吊钩组代用。吊钩组质量 G0 322kg ，两滑轮间距 t 0 358mm 。滑
轮 组 采 用 滚 动 轴 承 ， 当 i h 3 时 ， 滑 轮 组 效 率 0.985 。 钢 丝 绳 承 受 最 大 拉 力 ：
S max
Q Gv (16000 322) 9.8 27065 N 2i h h 2 3 0.985
1．3．1 主起升机构的设计： 根据结构紧凑原则采用如图 所示的起升机构传动简图：
图
主起升机构传动简图
1——电动机；2——联轴器；3——传动轴；4——制动轮联轴器；5——制动器； 6——减速器；7——卷筒；8——滑轮组；9——吊钩组 选择钢丝绳：采用双联滑轮组，取主起升机构滑轮组倍率 i h 3 如图 a 、 b 所 示 ， 主 起 升 机 构 承 载 绳 索 分 支 数 Z 2ih 2 3 6 采 用 图 号 为
Gdq 450kg ；吊具： G0 322kg 。
吊钩的选择：吊钩装置是起重机最重要的一个承载部件。它要求强度足够，工作安全可 靠，转动灵活，不会发生突然破坏和钢丝绳脱槽等现象。 吊钩装置有长型和短型两种。长型吊钩装置的构造特点：吊钩装在横轴上，滑轮装在单 独的心轴上。而短型吊钩装置的构造特点：吊钩横轴与滑轮心轴合而为一。长型吊钩装置的 吊钩较短；而短型吊钩的装置的吊钩较长。我的设计选择长吊钩。 滑轮组数选择：滑轮组是由定滑轮组和动滑轮组组成。由于动滑轮组与吊钩装在一起， 称为吊钩组，所以我选择定滑轮组。定滑轮组的滑轮数依滑轮组倍率不同而不同，安装在起 重小车架上。双梁箱形结构形式起重机提升 50 t 的滑轮组为双联滑轮组。 吊钩组上起重机应用最广泛的取物装置，它由吊钩、吊钩螺母、横梁、动滑轮组、推力 轴承和拉板等组成。 起重机常用的轨道有三种：1）起重机钢轨道；2）铁路轨道；3）方钢轨道。本次设计 我选用起重机钢轨道（即正轨） 。详细步骤如下：