发布时间 : 星期三 文章机械结构课程设计(塔吊起重臂结构设计)(DOC)更新完毕开始阅读fa7efb82afaad1f34693daef5ef7ba0d4b736d48
起重臂材料：建议选用Q235钢或Q345钢；
起重臂的材料：起重臂是采用型材经过焊接、螺栓连接而成的，所以材料选用Q235钢；
附表3 钢种 屈服极限 计算强度R(MPa) 拉伸、压缩和弯曲 剪切 端面挤压 220 210 125 315 230 220 130 330 240 230 135 345 碳钢 250 240 140 360 260 250 145 375 270 260 150 390 ... ... .. ... 钢种的材料参数表
销轴材料：建议选用40Cr钢（【σ】=420MPa；【τ】=244MPa）。
起重臂为格构式空间结构，主要内力有轴力N、弯矩（Mx、My）、剪力（Qx 、Qy）可偏安全的按格构式偏心受压构件计算。
（1）单臂验算
根据臂架的受力分析，臂架在吊点的外伸部分，上弦杆为轴心拉杆，下弦杆为轴心压杆。臂架在简支桁架区，上弦杆为轴心压杆，下弦杆为轴心拉杆。
1）上弦
FM用公式FNS?X?N计算出可能出此案的最大拉力和最大压力。对最大拉
H3力进行强度验算，对最大压力进行稳定性验算。
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FNS?MX217.8??125.86KN； H1.73臂架本身最大的轴向力FN?745.6KN； 所以截面C处最大的轴向压力：FNS?MXFN??745.6?125.86?787.6kN H3FNmax787.6KN??100.325MPa?[?]?230MPa(合适)； A78.5cm2Q149.7KN??x??63.56MPa?[?]?135MPa(合适)。 23A3*78.5cm2)下弦
??用公式FNx??MxMyFN??计算出可能出现的最大拉力和最大压力，并找2HB3出相应的局部弯矩Mjb。
217.8126.5745.6???374.75kN；
2*1.7323F374.75??Nmax??95.1MPa?[?]?230MPa(合适)；
A39.424Q149.7KN??X??12.66MPa?[?]?135MPa(合适)。
3A3*39.424cm2Q149.7KN整体强度验算：??X??9.5MPa?[?]?135MPa(合适)。 2A157.348cm（2）腹杆验算
臂架的腹杆按轴心压杆计算，根据钢结构设计规范要求，对格构式压弯机构的腹杆，按照实际剪力确定内力。
FNxmax?平面12和平面13上的腹杆载荷承受Qy的作用。 将最大的Qy分解成沿平面12和平面13上的内力：
13Q12X?QX?QX， 2cos?3, 2式中，由于截面是正三角形，故cos??腹杆受力：FNXGQ12lQl?X?X，其中l=2m, H3H根据合理组合表可知：QXmax?149.7kN；
FNXG?149.7KN*2?100.01KN；
31.73 18
??FNXG100.01KN??166.8MPa?[?]?230MPa(合适)。 A5.99cm2
图17 起重机截面
由于23平面腹杆承受的Q力小，故其验算略。 （3）整体稳定性验算
弯矩作用下的平面的整体稳定性，臂架在起升和回转平面内的整体稳定性，按单向弯曲构建验算并满足以下稳定性条件。
N?M??【?】 ?AW(1??N)N?式中：N臂架的轴向压力，N=745.6KN；
2?251.87kN?m； M臂架的组合弯矩，M?Mx2?M2?217.82x?126.5?等效弯矩系数，??1；
A臂架的毛截面，A=157.348cm2； W毛截面的截面系数，W=893.17cm3；
?轴心压杆的稳定性系数，??0.5；
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?2EA3.142*2.10*105*157.348N?欧拉临界力，N????2.693*106KN。 22?110N?M1175.745KN1*217.8kN?m???
1175.745kN?AW(1??N)0.5*157.348cm2??893.17cm3*?1?0.5*?6N?2.693*10KN??=151.88MPa<[?]?230MPa?合适?。
（4）局部稳定性的计算
起重臂截面选用型材，不用进行局部稳定性的验算。 （5）起重臂重量的计算
G=截面理论重量*L=105.09kg/m*50.5m=5307kg=5.3t； 和最初估计的4t有点差距，但也相差不大。
四、设计感想：
这次课程设计可谓困难重重，绞尽脑汁，不过总算在规定时间的内完成了任务。
在为期两个星期的时间里，我翻遍了《机械结构设计》、《机械设计课程设计》《材料力学》《机械手册》等书，反复计算，设计方案，绘制草图，对着AutoCAD N天N夜……当然，在这期间还是得到周围同学的细心提点与耐心指导。
一个人在两星期内完成这次设计不可谓不艰辛，然而，我却从这两星期内学到了许多大学阶段都没学到的关键内容，而且在实践中运用，更是令我印象深刻，深切体会到机械结构力学的重要性，塔式起重机在我们的身边到处都是，但是自己一个大学生不知道其中的道理、不会做一个基础的简单的设计是不是很失败。
虽然同学们都发牢骚，说结构学这门课程根本没有学，即使给了范例样板公式也不会用，但最后下来还是不错的做完了，而且自己还学到了不好的东西。更值得一提的是只有挑战才能发展自己，那些自己学过的东西，反复运用只能在有限的范围内是自己更能灵活，更熟悉，而不能更上一个层次。
确实，设计过程中给了很多的数据，看了好几遍设计题目仍是一头雾水，不知从何入手，最后还是按照老师给的样板一步一步的做下去......前面的还挺容易，毕竟自己也学过材料力学，可是做验算的时候给的公式好长，也不会用，经过同学之间的商量，最后终于搞定了。这次课程设计让我知道了学海无涯，只要敢于接受挑战，肯定能发展自己。
最后感谢老师！
五、参考文献
1、龙镇宇主编--《机械设计》--机械工业出版社--2002.7； 2、刘鴻文主编--《材料力学》--高等教育出版社--2007.1；
3、张凤山，董宏光编著--《塔式起重机的构造与维修》--2006.4； 4、范军翔主编--《塔式起重机》--中国建材工业出版社--2004.8；
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