塔式起重机设计指导书

1、毕 业 设 计 指 导 书1. 毕业设计的目的和作用通过设计这一环节，了解工程设计项目的立项、调研、设计和生产的全过程。学会综合运用所学习的基本理论和技能去完成设计任务。使毕业生具备一个工程技术人员的基本能力。2毕业设计任务和基本要求2.1任务a, 完成设计所需的设计图纸或实验数据、程序设计；b, 文献检索与翻译外文资料；c, 对设计进行技术经济分析或实验研究分析；d, 撰写设计说明书或论文。2.2基本要求a, 能综合运用所学知识解决实际工程设计和实验研究课题；b, 能独立设计运算、分析、绘图、实验、数据处理、撰写技术报告；c, 掌握工程设计和科学研究的基本方法，学会调查研究，查阅技术文献、资

2、料、手册、工具书等；d, 学习有关技术方针、政策、树立正确的设计思想和求实的作风及工程技术的全局观点，生产观点，经济观点。2.3毕业设计说明书撰写的内容与要求：一份完整的毕业设计说明书应包括如下内容：a, 标题：设计课题名称；b, 摘要：扼要叙述本设计的主要内容、特点，中外文摘要300-500字；c, 目录；d, 前言：说明本设计的目的意义、范围及达到的技术要求、简述本课题在国内（外）发展概况及存在的问题，设计的指导思想并阐述本设计解决的主要问题；e, 正文：设计方案论证：设计的原理及方案的选择。为什么选择该方案， 此方案的特点如采用何种新技术、新措施、提高了什么性能。计算：要列出各零件的工作

3、条件、给定的参数、计算公式，主要参数计算的详细步骤和计算结果；根据计算选用什么元器件或零部件。结构设计部分：机械结构设计，各种电气控制线路设计功能电路设计，计算机控制的硬件装置设计等，以及设计所绘的图纸。样机的各种实验及测试情况：实验方法、线路、数据处理等。方案的校验：所设计的系统是否满足各项性能指标的要求，能否达到预期的效果。结论：本设计的情况及价值，分析其优点、特色、有何创新、性能达到的水平、指出存在的问题、改进方向。谢辞：体会、对指导老师及有关人员致谢。参考文献与附录：列出主要参考文献，较大图纸、数据表格、计算程序等材料赋予说明书之后。3毕业设计基本内容3.1塔机总体设计内容：确定总体设

4、计方案，选择主要参数，确定计算载荷，进行整机稳定性计算和轮压计算等。 塔机是由许多总成和部件组合起来的一个有机整体。整机性能不仅取决于各总成指标的好坏，而且更重要的是取决于各总成结构性能的谐调。而各总成特性的谐调如何，则又取决于总体设计的合理性。所以总体设计时，必须从保证最主要的使用性能和良好的工艺性出发，正确地选择各总成的结构型式，恰当地进行总体布置。3.2塔机设计步聚：3.2.1 研究设计任务，制定设计原则。在设计新产品时，对设计要求，加工制造水平（条件），以及使用部门的意见进行广泛深入的调查研究。在调查研究的基础上，制定设计原则。本次设计为T7427固定式平头塔式起重机，其主要参数见设计

5、任务书。其设计原则为：(1合理地确定机型和适用条件(2符合“三化”(3具有较好的工艺性和经济性(4整机性能行进和安全可靠3.2.2 收集资料为使所设计的塔机反映当前世界水平，采用行进结构时要结合我国实际情况。在收集资料的基础上，从国内外，同类型塔机为选择较先进的机型作为参考样机。3.2.3 初步设计根据确定的主要参数进行初步设计，参考同类型样机画出塔机总体布置草图。在草图的基础上初步估计各部件的重量，整机重心位置，然后进行整体稳定性的初步计算。为了取得较理想的效果，草图常有多种方案，对这些方案进行分析，提交审查小组讨论，最后选定其中一种作为设计依据。3.2.4 技术设计技术设计包括总图和部件总

6、图的设计，是草图设计的具体化。各部件图设计完后，把各部件图放在总图上进行详细的校对和审查，以便及时发现和纠正绘图和设计中的错误。解决部件与整体之间的矛盾，并对相对运动的零部件的运动轨迹进校核，防止运动干涉。在技术设计的基础上对性能进行仔细分析，对稳定性等进一步进行计算。3.2.5 工作图设计工作图包括绘制全套图纸，并编制全套技术文件。产品的设计质量最终体现在零件图上。任一零部件如果设计中发生错误，都会影响整机性能或给样机试制带来影响。因此设计者必须要有高度的责任感，仔细校核所设计的零件图，力求在图纸上及时发现并消除错误。在设计过程中，设计、工艺和供销三方面也要密切配合，设计人员要主动和工艺、供

7、销人员联系。提高产品的工艺性，尽量选用标准件和通用件，以便提高产品质量，降低成本和缩短试制周期。3.3塔机整体稳定性计算：塔机的稳定性必须通过计算和试验校核来保证。塔机整机抗倾复稳定性的校核方法：根据起重机设计规范GB3811-83，抗倾复稳定性的校核计算采用力矩法，即0M计算工况分析：1）工作状态稳定性（1）无风静载：（2）有风动载：分两种情况，无水平侧向力作用和有水平侧向力作用。2）非工作状态稳定性：分为两钟情况：突然卸载和暴风侵袭状态。3）安装架设（拆卸）稳定性具体计算公式和有关参数见<<工程起重机>>稳定性计算一节及GB3811-83规范附录G 关于校核抗倾复稳

8、定性的资料。3.4机构的设计计算：为了提高机构的技术含量，结合当前科技发展水平，要求本次三大机构的设计采用变频调速的方案。载荷组合计算按<工程起重机>>第三篇及标准GB/T3811-1983中有关机构的内容。3.4.1起升机构设计的具体内容：1 起升机构的结构形式，重要部件（电动机、减速机、制动起、变频装置等）的选型及计算方法；2 钢丝绳选择和卷筒尺寸的计算；3 电动机发热校核；4 起制动时间验算。3.4.2变幅机构设计的具体内容：1）小车变幅机构型式、结构的选择；2）变幅机构的计算：a. 阻力分析：摩擦阻力Wf坡度阻力WS惯性阻力WP起升绳阻力AS牵引绳下垂引起的阻力Hb.

9、 牵引绳最大张力Sc. 电机选择d. 钢丝绳在卷筒上缠绕圈数的确定e. 制动器选择f. 减速器选择g. 零件强度的计算3.4.3回转机构和回转支承设计的具体内容：回转机构由电机、液力偶器、制动器、减速器、小齿轮等组成。1、回转机构的布置型式。选择双驱动机构。2、设计计算1）确定回转阻力矩回转阻力矩就是回转机构的工作载荷，所以要确定回转机构效率。i 0=总传动比i 承=回转支承的传动比2）减速器的选择各式减速器大多数都有了系列标准，故只需进行简单的选型计算即可，选型时主要应考虑下列几个因素：（1）传动比（2）功率（3）结构型式、尺寸，因回转机构的总传动比较大，建议选用具有速比大，承载能力强，寿命

10、长的摆线针轮减速器。3）回转支承小齿轮轴的抗扭强度验算。4）确定电机与减速器之间的传动方式。因回转起制动惯性较大，为改善司机操纵条件及回转平顺柔和，建议选用液力偶合器（可参考同类塔机选用）。3、回转支承装置的设计1）初选支承装置的型号和规格：可先参照同类塔机选择，因为在计算回转支承的载荷和回转阻力矩，以及回转功率时，必须已知回转支承的型式和直径等有关条件，而这又是回转支承装置设计的结果。所以，只有先行初选回转支承，得到所需要的数据，才能进行下一步计算。必须先确定回转阻力矩。回转阻力矩由四部分组成。即：（1）回转摩擦阻力矩；（2）回转惯性阻力矩；（3）回转坡度阻力矩；（4）回转风载阻力矩。求出各

11、部分阻力矩后，进行总阻力矩计算。2）选择回转电机（1）确定电机型号（2）电机功率校核。a 、转台稳定运行时功率应等于或略大于电机的起动功率。b 、起动时功率验算；转台起动时的功率应等于或略大于电机的起动功率。3）选择变频装置4）验算实际起动时间：塔机的实际起动时间对整机平稳性影响很大，在设计时应注意控制。总体设计时，曾考虑了起动时间，现应对其进行检验计算。4、回转机构的减速装置设计计算：1）传动比计算与分配：i 0i 减·i 承式中：i 减回转机构减速器的传动比i 承回转支承与小齿轮的传动比初选时要结合下列条件：（1）主机的种类、结构型式、规格尺寸；（见<工程起重机>&g

12、t;）（2）主机的工作条件和载荷大小、性质；（3）各型回转支承的性质、特点。a 、外啮合：中心空间较大，便于布置其它装置；齿数较多，故可获得较大的传动比；齿面较易清理、润滑，但防尘条件差。b 、内啮合：重量较轻，结构紧凑，外形美观；齿面藏于滚盘内，防尘好，润滑油易于保存；但传动比较外啮合式要小。2）载荷的确定：（1）应选择当回转支承处于最不利的受力位置作为计算工况。（2）确定回转支承的外载荷。a 、各部分自重；b 、配重；c 、吊重；d 、水平风力；e 、各部分回转时的离心力；f 、主动齿啮合传动的径向力。以上各外载荷由总体设计时考虑。（3）回转支承外载荷的简化（汇总列表）。各外载荷最终可认简

13、化为：a 、垂直力b 、倾覆力矩c 、水平力3）回转支承的选型计算：因为滚动式回转支承均已标准化，故只需按系列标准选型计算。4）回转支承联接螺栓计算因前面已选定了标准回转支承，故其螺栓直径d ，螺栓分布圆直径D ，螺栓数目等均为已知，所以现在只需进行校核计算。（1）连接螺栓最大工作载荷计算；（2）连接螺栓的预紧力计算；（3）螺栓最大计算载荷计算；（4）螺栓强度计算；（5）预紧扭矩计算。3.5 塔式起重机金属结构3.5.1起重臂起重臂是塔式起重机主要金属结构件，设计合理与否直接影响到起重机的性能。目前，小车变幅水平臂有两种形式：一是正三角形，小车在两下弦杆上行走；一是倒三角形、小车在一根下弦杆上

14、行走，其吊点位置也有上弦吊点和下弦吊点之分；吊索也有柔性拉索和刚性拉索之分，起重臂设计的原则是在保证强度、风度和结构稳定的基础上，尽是减轻吊臂自重，以提高起重能力，尤其是大幅度的起重性能。1、起重臂的结构型式和各种参数的确定确定起重臂的结构型式及制造型式及制造运输单元的划分起重臂的截面形状和主要尺寸起升变幅机构与臂架的关系、零部件设计臂架与塔身的连接方式及有关尺寸、零件（销轴）设计臂架安全装置的考虑构件材料的选择2、起重臂的计算（参见有关资料）3.5.2，塔身1、塔身的结构型式和截面尺寸对于水平臂小车变幅塔机，一般采用上回转式，其截面为正方形，四肢结构式桁架，设计时先类比同类型塔机的截面尺寸，

15、其设计原则仍是在保证强度、刚度稳定性的基础上做到制造方便安装快速、经济合理，为此，结构设计时应考虑以下几个方面：（1） 塔身采用的材料、截面尺寸（2） 塔身缀条的布置（3） 塔身标准节间的连接（4） 塔帽或塔顶撑架的设计（5） 上司机室的外观设计2、外载荷的确定（1） 吊臂、平稳臂对塔身的作用平面内 ' y Q ' N "y Q " N S 幅G 向中心简化 幅G S Q Q N y y +="'1"' M a Q a Q x y y -=平面外 ' x Q ' y M "y M向中心简化：Qn

16、Qx Qx -=1" "' ' y M a Q M a Q M x y x +扭（2） 驾驶室风载驾驾A q W +=（3） 塔身自重G（4） 塔身风载WGå q + c × AKh ×h （平面内外基本相同） 3、仍采用和吊臂相同的和工况。 工况对塔身可不计算。 4、危险截面。塔身的根部截面 5、内力计算。 求出各工况下危险截面的内力：N Qx Mx Qy My M 扭 6、塔身外载和内力组合（同吊臂） 7、塔身整体稳定性计算（同吊臂） 8、单肢稳定性计算（同吊臂） 9、缀条验算 对危险截面的 Qx Qy 两个方向的切向力应取

17、大者。 10、塔身连接计算。 连接螺栓承受的拉应力，由内力 N、Mx、My 确定，螺栓承受剪力时，切向力 Qx 或 Qy 决定。 11、计算塔顶位置 (1荷载计算 由自重和吊重产生的不平衡力矩，汇总列表 工作风载 包括风载平行于臂架和垂直于臂架两种情况下的风载及弯矩、扭矩、汇总列表。 非工作风载（风载平行于臂架）汇总列表 回转惯性力 汇总列表 行走惯性力 汇总列表 计算塔顶和塔身联接处的轴向力和水平力 (2塔身截面的几何特性 整体截面积惯性矩、惯性半径、截面模量、汇总列表 弦杆、腹杆 长细比的计算（整体和单肢） (3计算简图和危险截面选择 (4塔身强度计算 工作状况时 非工作状况时 (5塔身稳

18、定性计算 整体稳定性计算 1）风向平行桁架 2）风向垂直于臂架 (6腹杆计算 (7塔顶位移计算 由于塔身风载引起的位移 1）工作状态 2）非工作状态 由于塔顶弯矩引起的位移 塔顶的总位移 12、联接计算 （1） 焊接时 连接件内力 焊缝计算 （2） 螺栓联接时 连接件内力 5 螺栓计算 3.5.3 平衡臂： 1，平衡臂结构形式 2. 计算简图及工况 3. 计算工况：工况确定为空载、钢丝绳全部卷入，风垂直吊臂吹。 4. 平衡臂截面特性计算 5. 平衡重位置确定,在计算工况下，根据设平衡臂自重 q 1 、 起升机构重 G2、配电箱重 G3、配 重重 q2、 6. 载荷、应力计算 （1）风力计算：

19、单位长度上的风力 （2）回转平面内力矩的计算 a 由风力产生的对比根交点力矩 b由起升机构产生的回转惯性力矩为： c由配重产生的回转惯性力矩为： d由平衡臂自重产生的回转惯性力矩为： e由配电箱产生的回转惯性力矩为： 回转平面内臂根力矩为： 回转平面吊点处弯矩为： （3）在起升平面内由横向载荷引起的最大弯矩为： 1 由起升机构产生的最大弯矩为： 2 由自重载荷在起升机构出产生的弯矩为： C （4）计算端弯矩的不等折减系数 C 0 x , 0 y （5）计算稳定性 （6）平衡臂单肢稳定性： 7，销轴计算： 4毕业设计的时间分配 5主要参考资料 6设计指导安排 7毕业设计的质量标准及成绩评定。 7

20、.1 指导教师评阅。指导教师要对设计（论文）进行认真。全面审查，针对毕业设计的完成情况、 水平、能力、态度等写出评语，答辩前 10 天给出评阅成绩。 7.2 评阅人评阅。答辩委员会聘请评阅人对毕业设计（论文）进行评阅，写出评语和成绩，送评时 间在答辩前 710 天送出。 7.3 答辩。 毕业设计的最后一周为答辩周，目的在于检查学生是否按毕业设计的基本要求完成毕业 设计。 7.3.1 答辩委员会的组成。 毕业答辩工作由系毕业答辩委员会主持，答辩委员会由系领导及专家 57 人组成， 设主任委员、副主任委员，答辩委员会下设若干答辩小组，答辩小组的组成成员由答辩委员 会决定，答辩小组具体负责小组答辩工

21、作。答辩委员会和答辩小组成员必须是讲师以上的教 师人员担任（或相当职称的工程科技人员） 。 6 7.3.2 答辩委员会的职能。 聘请评阅人； 审定答辩小组组成成员、学生毕业答辩的资格； 主持并组织毕业答辩工作； 确定学生毕业设计（论文）的最后成绩及评语。 7.3.3 答辩。 只有取得系毕业设计答辩委员会审定答辩资格的学生，才准许参加答辩。答辩时学生介 绍毕业设计（论文）的时间一般为 1520 分钟，然后学生回答答辩委员会小组提出的问题， 并确定其答辩成绩。具体答辩程序如下： 1 教研室内小组答辩：所有有答辩资格的学生，首先参加教研室内小组答辩，各答辩小组向 教研室推荐优秀毕业设计，并参加教研室组织的公开答辩； 2教研室公开答辩： 毕业设计最后一周为答辩周， 教研室在此周的前两天组织各答辩小组答辩 （每天不多于 20 人） 第三天为教研室公开答辩时间， ， 各答辩小组推荐的优秀毕业设计要参加教研 室公开答辩，教研室在公开答辩的基础上向系推荐优秀毕业设计 6 人； 3系