1、河 北 建 筑 工 程 学 院本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ）题目移动式架车机 DT015 机架结构优化 设计学 科 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机 094 姓 名 指 导 教 师 辅 导 教 师 摘要近半个多世纪以来，世界各国都在努力进行铁路的技术装备和现代化管理的研究，努力推进铁路运输技术的进步，在很多方面取得了突破性的进展。移动式电动架车机是一种不需要动用起运设备或天车，人工便可推动的、轻便的且具有自动控制同步升降功能的移动式电动架车机。作为铁道电力机务段必不可少的三大检修设备之一的移动式架车机的安全性问题已越来越引起广大设计者的关注。设计与制造移动式架车机时，除考虑该
2、机构能简单、安全、方便地架起电力或内燃机车、推出转向架外，还应注意其自身机架的强度与稳定性问题。本文主要根据工厂实际参观和力学受力分析对机架部分进行优化设计，在设计当中重点是提高移动式架车机机架的稳定性，提高使用寿命和可靠性，以最低的的维修费用，较长的使用周期使移动式架车机具有较高的经济性，机架是移动式架车机的承载基体，不仅承担电动机、底座和所架货车的质量，而且还要承受过作业程中所产生的各种力和力矩。因此，其强度不仅关系到架车的力度，而且还关系到整车的安全性。关键词：机架 移动式架车机 DT015全套图纸，加 153893706ABSTRACTSince nearly half a centu
3、ry, all the countries in the world to study the railway technical equipment and modern management, efforts to promote the technology of railway transport development, a breakthrough in many aspects. Mobile electric cars machine is a kind of equipment is not required or crane, artificial can promote,
4、 portable and mobile electric car automatic control of synchronous lifting function machine. Security problem of mobile car machine one of the three major overhaul equipment as electric locomotive depot for the railway has more and more aroused the attention of designers. Design and manufacture of m
5、obile lifting machine, in addition to considering the mechanism can be simple, safe, convenient up electricity or diesel locomotive bogie, launch, should also pay attention to the strength and stability problems of its own. Analysis on the optimization design of the frame part stress according to th
6、e actual plant visits and mechanics, the design is focused on the stability of mobile car machine, improve the service life and reliability, the lowest of the repair costs, economy of long period of use the mobile frame machine frame is high, bearer mobile lifting machine, not only bear the motor, t
7、he base and the rack truck quality, but also bear a variety of forces and moments generated operation process. Therefore, its strength is not only related to the cars efforts, but also related to the safety of the vehicle.Keyword:Keyword: Frame Mobile electric cars machine DT015目录一、 概述1二、 总体设计与拖头说明计
8、算52.1移动式架车机总体说明52.2 升降部分设计 9三、 机架计算123.1 移动式架车机机架的受力分析123.2 截面的选择153.3 强度和刚度验算163.4 稳定性验算183.5 梁高的确定193.6 腹板的厚度203.7 翼缘板的厚度203.8 整体强度和刚度验算213.9 总体稳定性验算223.10 组合梁的局部稳定性233.11 梁的拼接24四、 总结25参考文献27毕业实习报告28附录或后记30河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师： 设计题目：移动式架车机 DT015 机架结构优化设计 设计人：1设计项目 计算与说明 结果一 概述近半个多世纪以来，世界各国都在努力进行铁路的
9、技术装备和现代化管理的研究，努力推进铁路运输技术的进步，在很多方面取得了突破性的进展。与此同时，随着世界各国经济的发展和人民生活水平的提高，人们对于出行条件、旅行环境的要求越来越高。高速铁路的出现，无疑对铁路复兴产生了积极影响。移动式电动架车机是一种不需要动用起运设备或天车，人工便可推动的、轻便的且具有自动控制同步升降功能的移动式电动架车机。 包括由机体、可沿机体位移的臂架和驱动臂架位移的传动装置组成的架车机构，特别是架车机构设在具调节离地间隙的行走装置的底架上，架车机构上设有可使多台电动架车机同步联动升降的电气控装置。 可方便、快捷、轻松地移到所需的工作位置，通过自动控制举升系统实现单机控制
10、或多机联动控制，可用于铁路机车车辆和机动车的检修，应用范围广，随着世界经济的高速发展，电动架车机在机车检查修理方面有着越来越大的作用，在架车时，机架为承受力的主要部位，通过机架上的托头与货车相连，外载荷由托头传递到机架上。作为铁道电力机务段必不可少的三大检修设备之一的电动架车机的安全性问题已越来越引起广大设计者的关注。设计与制造电动架车机时，除考虑该机构能简单、安全、方便地架起电力或内燃机车、河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师： 设计题目：移动式架车机 DT015 机架结构优化设计 设计人：2设计项 目 计算与说明 结 果推出转向架外，还应注意其自身机架的强度与稳定性问题。本课题对 15
11、T移动架车机的机架强度及稳定性进行计算与分析，以提高其工作可靠性与稳定性。15吨移动式架车机技术说明1. 适用范围：1) 设备名称：15 吨移动式架车机2) 设备用途：该设备主要用于长春轨道客车股份有限公司特装场地 CRH5型动车组一列（8 辆编组）联动架车检修作业。其为联动移动式架车机，4 台单体架车机为一组，32 个单体架车机为一套，一套架车机由一个综合控制柜控制，每单个架车机的电源线及控制线均与综合控制柜相连，由综合控制柜统一控制，可实现一列（8 辆编组）车辆的同时架车需要。2. 主要技术参数总起重能力： 60 吨单机额定起重能力： 15 吨起升速度： 150mm/min镐头升降行程：
12、1500mm镐头距地面的最低高度： 700mm镐头距地面的最高高度： 2200mm同步控制精度： 5mm横向调整精度范围： 50mm手动调节镐头水平伸出量： 350mm 工作电压： 交流 380V（10%） ，50Hz工作环境温度： -10+40相对湿度： 95%起升电动机功率： 3KW微调减速机型号： XLD-0.18-8105微调电机功率： 0.12KW自重： 约 2000kg3. 结构特点： 该架车机是一种受力工况较为恶劣的悬臂受力并具有车体能够平稳平移功能的全新理念和结构的专用设备，主要由机架、传动装置、托架、走行装置、河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师： 设计题目：移动式架车机
13、DT015 机架结构优化设计 设计人：3设计项 目 计算与说明 结 果微调系统、电控系统等组成。1）机架：机架为双立柱式型钢护板联合结构，所有板材及型钢都经抛丸预涂底漆处理，并经过焊后闷火消除应力处理采用一体加工后与底座焊接，耐磨导轨板采用螺栓连接能够方便更换，机架具有足够的强度、钢性及耐腐蚀性。顶部与传动装置联接采用止口螺栓定位，形成门式结构，受力条件好，拆卸安装方便，自动定位准确，方便维修保养。 2）传动装置：传动装置由传动装置由减速机直联带动具有自锁功能的梯形螺纹螺杆旋转，通过丝母带动托架升降，传动结构简单，无噪音，吊装受力状态好,维修保养方便。丝杠/螺母传动系统采用了包括承载螺母和安全
14、螺母的双螺母设计，两螺母均有足够的承载能力，当在使用中发生载重螺母磨损和其它意外情况时，所有荷载将直接作用在安全螺母螺母上从而避免意外事故发生。另外为防止减速机在电气失灵行程突破限位的情况下遭到破坏，丝杠上部设有安全死挡环。丝杠材质采用 40CrNiMo，具有很高的强度和韧性。防护钢螺母的设置：在载重螺母下方设置同螺距的防护钢螺母，当在使用中发生载重螺母磨损和其它意外情况时，所有荷载将直接作用在防护钢螺母上从而避免意外事故发生。3）托架：托架由左右主立板、主立板连接轴、伸缩式托臂、托头、横担梁、主螺母、防护钢螺母、滚轮等组成。左右主立板是主要受力构件，不仅自身受力而且其结构形式决定了受力轮系的
15、受力状态、轮系对机架双立柱的压力大小，因此将左右主立板改为钩型结构对轮系进行了适当的分散，最大限度的改善左右主立板、受力轮系、机架双立柱、伸缩式托臂的受力状态。横担梁与主螺母为外部联接结构，散热性好，更换方便。4）走行装置：走行装置为外购 3吨手动液压插车,走行灵活机动。河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师： 设计题目：移动式架车机 DT015 机架结构优化设计 设计人：4设计项 目 计算与说明 结 果5）微调系统：架车机的拖头安装有微调系统，由车体铰接式接触块、销轴式压力传感器、滚动直线导轨、丝杠、齿轮、行星摆线真轮减速机及安装体、限位系统组成。为了保证车体与转向架之间的对正，架车机在架车
16、负载的情况下具有横向对中微调功能，横向对中微调范围为50mm，调整操纵方便，性能安全可靠，摩擦阻力小，可实现车体的轻松、缓慢平稳的横向移动而不使车体发生任何形变。限位系统的作用是为防止微调进入死点而造成电气及机械的损坏更防止人手被挤伤。河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师： 设计题目：移动式架车机 DT015 机架结构优化设计 设计人：5设计项 目 计算与说明 结 果2.1 移动式架车机总体说明二 总体设计与升降部分设计2.1 总体设计说明过去一直使用日伪时期遗留下来的千斤顶，不但效率低，劳动强度也大，而且不安全，电动架车机是检修铁道车辆的一种常用设备电力机车检修转向架下部的机械部分和检修牵
17、引电机时, 均需架车。由于电力机车构造本身架车比落轮方便, 所以电力机车无论在架修、定修或临修, 架车比较频繁。因此, 电动架车机为电力机务段必不可少的检修设备, 也是机务段一开始就必备的三项，铁路机务专用设备是机务设备的重要组成部分，它对保证机车段修质量，提高整备能力，确保行车安全，完成运输生产任务具有重要作用。多年以来，以铁路局和设计院为主体，广大职工和技术人员在生产中打高技术革新和开展标准设计，造出许多好的机务专用设备，取得了很大成绩，奠定了机务专用设备发展的基础。河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师： 设计题目：移动式架车机 DT015 机架结构优化设计 设计人：6设计项 目 计算与
18、说明 结 果15吨电动架车机是铁路机车检查修理专用设备，是一个内燃、电力机务段进行机车大修的必备设备。其主要用途就是将机车的车体以上部分架起、悬空。以便将车体底部的走行部分分解修理。结构上，架车机电传动装置，机架托架、控制柜组成。架车时，四台架车机为一组联合动作架车，架车过程中根据运行需要可进行单台调整。传动装置由电机、行星摆线针轮减速器，齿轮组成，安装在架车机顶部，减速器速比为71，减少了传动件，提高了动效率，降低了运行时的噪音。机架为双立柱式，两立柱为箱形焊接结构，结构紧凑刚大，四台架车机上均装有接线箱及控制按钮，上、下限位行程开关、操作方便，既可以在控制柜上操作，又可在架车机上操作，给架
19、车调整带来方便。该架车机已交付襄樊北机务段使用。实际运用证明，该机结构合理，性能良好，深得用户好评，现为段内的重要检修设备。. 目前机务段配属机车正处在六轴车和八轴车同时存在，而且往往是先上六轴车，逐步过渡到八轴车。机型结构也逐步变化，国产车逐步由SS3、SS4、SS5型代替SS1型，另外从法国进口8K型电力机车，从日本进口6型三转向架六轴车，从苏联进口8G型八轴双节车，这些机车架车最低点的高度和行程都有变化。由于这些机车架车净行程有增加的趋势，造成未来架车工艺和修改架车机设备高度的复杂性，针对上述情况下列几点看法。不宜增加净行程，应从机车构造改变，事先河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：
20、 设计题目：移动式架车机 DT015 机架结构优化设计 设计人：7设计项 目 计算与说明 结 果考虑为检修工艺创造条件。架车时，车体高达3米，加以四台架车机并不绝对同步，都会给架车安全带来困难性，增加危险性，加以15电动架车机是按压杆设计，高行程受力条件更不稳定，根本方法是使前后排障器易于拆卸，或降低转向架高度改变修车工艺后，吊车吨位、库房高度、投资均相应增加。设计新的架车机，改压杆为拉杆，新设计专用设备，再经试制试验周期长。电控系统：该架车机组为联动移动式架车机，4 台单体架车机为一组，32 个单体架车机为一套，一套架车机组可实现一列（8 辆编组）动车组的同时架车需要。一组架车机组统一由一个
21、综合控制柜控制，综合控制柜为可移动式，电源线、控制线等与控制柜之间的连接采用航空插头连接形式，便于架车机组移动到其他检修线上的使用。综合控制柜的移动方便、灵活。一套架车机组（共 32个单体架车机）联动架车时，把 8个综合控制柜连接到另一个控制柜（与单组的综合控制柜不同）进行 8组联动架车。其中任意一组都可单独架车，这样既实现了单组架车的需要又满足了联动架车的需要。综合控制柜具有如下功能：具有设备状态自检功能，对升降机构的操控功能。具有自动对升降移动装置的初始位进行状态检测和显示的功能。具有指令提升和指令确认的功能。按架车机位分别设置显示屏和操控装置。具有模拟选择功能：（1）同步联控模式：用于
22、2列至 8列任意编组同步架车；（2）本地控制模式：用于单台架车机的控制；在进行设备维修调整和故障处理时使用，此模式下允许河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师： 设计题目：移动式架车机 DT015 机架结构优化设计 设计人：8设计项 目 计算与说明 结 果对单台架车机的调整。具有操作提示信息、故障信息等显示功能。在综合控制柜显示屏上能够显示各架车机的架车情况。同步控制精度：一套架车机组（共 32个单体架车机）同步控制精度5mm，本批次架车机使用同一批生产的同型号电动机，配置架车机同步监控装置，超差 4mm超限停机报警，任意 32台构成的 1套架车机组的同步控制精度为： 32台中任意 2台架车机
23、之间的高度差5mm。当任一台架车机上升达到最高升程或者下降到最低位置或者架车机的同步系统发生任何错误时，整个系统将自动停止工作。为防止电源相序错误，避免电机反转故障，在电器柜内动力电源进线侧安装相序保护器。具有所有联动架车机组的所有镐头与车体都接触提示后才能同步起升架车功能。每个镐头上设有传感器，各镐头与车体都接触良好后发出电信号，才能同步起升架车。此功能安全、可靠，避免同步升降车故障的发生。在工作螺母和保护螺母之间安装检测装置，当工作螺母磨损需要更换时，检测装置能发出报警信号，设备停止工作。工作更换后设备方可正常运行。在单个架车机上设有控制本机升降和急停的按钮。在同步联控模式工作过程中，按下
24、综合控制柜、本机控制器上任意急停按钮，整个架车机组系统全部停机，停机后要恢复设备到正常状态，需要解除该急停按钮，然后系统才能恢复正常。主控制柜设置钥匙型电源开关和选择开关，保证只有专业人员才能操作架车机。安全系统的配置：设备有行程保护功能，当任意一台架车机达到最高升程或降到最低位置时，有声光指示，并且整个系统通过程序控制自动停止工作。电机设有过载保护、电机具有安全互锁功能，任何一台电机发生过载，其余各台立即停止工作。综合控制柜具有对架车机镐头作业的监控功能。架车机组的电机采用电互锁，当一台架车机的电机出现故障时，由同步控制系统、电机保护系统来控制系统内各台架车机组的电机都自动停止运转。在架车机
25、组升降的过程中，当其中任意一台架河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师： 设计题目：移动式架车机 DT015 机架结构优化设计 设计人：9设计项 目 计算与说明 结 果2.2 升降部分设计车机镐头与车体架车点接触不良时，设备自动停机并在综合控制柜上显示超限的架车机。在架车机组升降的过程中，各架车机在全程升降过程中的同步误差范围超过规定值时，设备应自动停机。在操作台上设有灯光指示和报警按钮，提醒现场人员注意安全，在单台架车机的上部安装有警示灯，工作时有声光的指示信号。设置连锁保护功能，防止操作失误或设备误动作。在联动过程中，当一台电机停止工作后，整个系统立即停止工作。具有接地、相序、短路、缺相、
26、欠压、过热、限位、过流、过载保护等保护功能。单台架车机体上要设有上、下限位开关，并采取冗余保护措施，即每个位置的限位功能由两只限位开关完成。比如在上限位置设置终点限位开关和极限限位开关。当终点限位开关出现故障时，仍具有限位保护功能，以确保架车安全而不致出现事故。设备的供电方式，在使用现场预埋管线，所有电源线和控制线为不可见线，由设备卖方负责出基础工艺图，由设备买方负责基础施工。设备的施工工艺图（包括对基础的技术要求、对基础承载力的要求、需要预埋的管线、电源线等，以及设备需要的总功率等）由设备制造方提供，基础施工后设备制造方要到施工现场确认。所有组件和仪表的度量全部采用国际单位制（SI）标准；所
27、有设备和仪表的设计及试验应符合国际工业标准（ISO）及国际电工标准（IEC） 。所有电气元件均采用进口产品。传动装置由传动装置由减速机直联带动具有自锁功能的梯形螺纹螺杆旋转，通过丝母带动托架升降，传动结构简单，无噪音，吊装受力状态好,维修保养方便。丝杠/螺母传动系统采用了包括承载螺母和安全螺母的双螺母设计，两螺母均有足够的承载能力，当在使用中发生载重螺母磨损和其它意外情况时，所有荷载将直接作用在安全螺母螺母上从而避免意外事故发生。另外为防止减速机在电气失灵行程突破限位的情况下遭到破坏，丝杠上部设有安全死挡环。丝杠材质采用 40CrNiMo，具有很高的强河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：
28、设计题目：移动式架车机 DT015 机架结构优化设计 设计人：10设计项 目 计算与说明 结 果2.2.1移动式驾车机升降部分传动轴的设计与要求2.2.2升降部分托头的设计要求度和韧性。2.2 升降部分设计 托架由左右主立板、主立板连接轴、伸缩式托臂、托头、横担梁、主螺母、防护钢螺母、滚轮等组成。左右主立板是主要受力构件，不仅自身受力而且其结构形式决定了受力轮系的受力状态、轮系对机架双立柱的压力大小，因此将左右主立板改为钩型结构对轮系进行了适当的分散，最大限度的改善左右主立板、受力轮系、机架双立柱、伸缩式托臂的受力状态。横担梁与主螺母为外部联接结构，散热性好，更换方便。移动式驾车机的传动轴采用
29、 Q235，先粗车再精车，淬火而成形。移动式驾车机机架间的传动轴才用梯形螺纹传动。梯形螺纹牙型为等腰梯形（图 2-1） ，牙型角 = 30，效率比矩形螺纹低，但易于加工，对中性好，牙根强度较高，当采用剖分螺母时还可以消除因磨损而产生的间隙，因此广泛应用于螺旋传动中梯形螺纹。河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师： 设计题目：移动式架车机 DT015 机架结构优化设计 设计人：11设计项 目 计算与说明 结 果2.2.3驾车机的托头的受力分析与计算图 2-1 梯形螺纹牙托架由左右主立板、主立板连接轴、伸缩式托臂、托头、横担梁、主螺母、防护钢螺母、滚轮等组成。左右主立板是主要受力构件，不仅自身受力
30、而且其结构形式决定了受力轮系的受力状态、轮系对机架双立柱的压力大小，因此将左右主立板改为钩型结构对轮系进行了适当的分散，最大限度的改善左右主立板、受力轮系、机架双立柱、伸缩式托臂的受力状态。横担梁与主螺母为外部联接结构，散热性好，更换方便。托头受重物的重力为 , 51.0FN，机架受托头的力为 12F,且托头左右版之间的工作螺母所受力为 3。视整个托头与机架为一个整体，对其进行受河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师： 设计题目：移动式架车机 DT015 机架结构优化设计 设计人：12设计项 目 计算与说明 结 果力分析，得出受力平衡条件和弯扭平衡。其受力见图图 2-2 托头与机架受力图a=3
31、64.7mm b=520mm c=610mmF a+F =F032b1M=F a F =F F =F03F =F =1.5 10 N35F =F =1.54 10 N12所以单个机架所受的力为 417.6802单个机架的所受的弯矩为40a=5.1MFN5031.FN2447.6810FN5M河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师： 设计题目：移动式架车机 DT015 机架结构优化设计 设计人：13设计项 目 计算与说明 结 果3.1 移动式架车机机架的受力分析3.1.1驾车机机架结构简图（3-1 3-2）三 移动式驾车机机架的设计3.1 移动式架车机机架的结构机体由立柱 6、臂架 1、上横梁
32、7和具前后脚 8的底板 9组成，上述的各部件均由钢板和槽钢焊成，立柱 6为两根槽钢，上横梁置于两立柱 6一端由螺栓 10和定位销与两立柱 6固接，两立柱 6的另一端则与底板 9焊固形成一个框架整体，上横梁的中间位置设有一调心轴承 19，传动装置设置于底板 9上且位于两立柱 6之间，底板 9的前后脚 8可将底板9 与架车机的底架 2准确对接。其底部为走行装置：河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师： 设计题目：移动式架车机 DT015 机架结构优化设计 设计人：14设计项 目 计算与说明 结 果3.1.2 移动式驾车机的结构特点3.1.3移动式驾车的工作原理外购 3吨手动液压插车,走行灵活机动。
33、图 3-1 移动式架车机总体图河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师： 设计题目：移动式架车机 DT015 机架结构优化设计 设计人：15设计项 目 计算与说明 结 果3.2 梁的截面的选择3.2.1净抗弯截面系数的选择 图 3-2移动式架车机传功系统1）具有坚固的耐重结构，可以使驾车机具有更长的寿命。2）大型基座垫板支承液压缸。3）巨大全方位车轮便于运输安放。移动式机车其工作原理是由电机联带的减速机直联带动具有自锁功能的梯形螺纹螺杆旋转，通过丝母带动托架升降，传动结构简单，无噪音，吊装受力状态维修保养方便。3j=54cmW河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师： 设计题目：移动式架车机 DT
34、015 机架结构优化设计 设计人：16设计项 目 计算与说明 结 果3.2.2按刚度条件选择3.3 强度和刚度验算3.2 梁的截面的选择梁的合理截面应具有两个对称轴，当截面面积相同而材料远离对称轴时可增大抗弯刚度，并相对节省材料。由于型钢梁制造简单，因而在满足承载能力的条件下应尽量采用型钢梁。型钢梁是根据梁所受的力的最大弯矩和剪切力，按照强度和刚度条件选择截面的，然后再验算梁的强度刚度和整体稳定性。按强度条件选择型钢截面，所需的净抗弯截面系数：1）梁的强度条件 max2）等截面直梁，中性轴为横截面对称轴 max=JMW固由 max得， ax=JMWJM： 梁的最大的弯矩 ：钢体的许用应力 F：
35、单个机架所受的力 47.6810N4 376.810254cm35JLMWpa机械零件和构件抵抗变形的能力。在弹性范围内，刚度是零件载荷与位移成正比的比例系数，即引起单位位移所需的力。在梁的弯曲变形计算中，因为实际变形很小，一般忽略曲率式中的挠度的一45.710PNM2Sm6EG37cmI选择材料为32c 槽钢河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师： 设计题目：移动式架车机 DT015 机架结构优化设计 设计人：17设计项 目 计算与说明 结 果3.3.1 机架型钢的刚度和强度阶导数，而用挠度的二阶导数近似表达梁轴线的曲率。这样做的目的是将微分方程线性化，以大大简化求解过程；在工程应用中，结构
36、的刚度是十分重要的，因此在选择材料时弹性模量是一个重要指标。当有不可预测的大挠度时，高的弹性模量是十分必要的。当结构需要有好的柔韧性时，就要求弹性模量不要太高。按刚度条件选型钢截面，所需型钢的惯性矩为：348PSIEYP 梁上的集中载荷 MS 梁的跨度 2700mmE 钢材的弹性模量 206GPY 梁的许用静挠度 50mm根据上式求得3435.7102=7cm86p548PSNmIGEY按照所求的 W和 I从型钢表中查到合适的型号。32c槽钢的 w为 354c及它的 I为 374 4c，从而得出，选用 32c槽钢。（见机械装备金属结构设计第二版附表 3）3.3 机架刚度和强度的验算受外力作用的
37、材料、构件或结构抵抗变形的能力。材料的刚度由使其产生单位变形所需的外力值345MP19河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师： 设计题目：移动式架车机 DT015 机架结构优化设计 设计人：18设计项 目 计算与说明 结 果机架的稳定性验算来量度。各向同性材料的刚度取决于它的弹性模量E和剪切模量 G结构的刚度除取决于组成材料的弹性模量外，还同其几何形状、边界条件等因素以及外力的作用形式有关。刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。零件的刚度（或称刚性）常用单位变形所需的力或力矩来表示，刚度的大小取决于零件的几何形状和材料种类（即材料的弹性模量） 。强度是指零件承受载荷后抵抗发生断裂或者超过
38、容许限度的残余变形的能力。也就是说，强度是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。选出型钢后需要对机架进行刚度和强度的验算。按照下列公式进行强度验算：j=XMWFSI 梁的最大剪切力 47.6810NXS梁的最大静矩型钢梁的腹板厚度 2m取钢材许用切应力 =19MP由上式得：434476.81021pa5.7cm=689JXMNWFSI313PaMPa河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师： 设计题目：移动式架车机 DT015 机架结构优化设计 设计人：19设计项 目 计算与说明 结 果梁高的确定16819MPaa即强度和刚度合格3.4 机架的稳定性验算（1） 简支工字型钢梁（H 钢
39、梁或者焊接工字形组合梁）的整体稳定性(侧向整体弯扭屈曲）计算，可先按受压翼缘的侧向支承间距 l（呜无侧向支承点者，则为梁的跨度）与其受压翼缘的宽度 b之比l/b进行检验，如 l/b不超过下表的规定值，则梁的整体稳定性不需要验算。（2）当工字钢简支梁(含工字型梁）的 l/b超过上表规定的值时，则需要按以下情况验算型钢梁的整体稳定性。1) 在最大刚度平面受弯曲的工字钢，H 型钢或焊接工字钢组合梁，按照下式计算：=XbMWX绕梁强轴(x 轴）作用的最大弯矩 河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师： 设计题目：移动式架车机 DT015 机架结构优化设计 设计人：20设计项 目 计算与说明 结 果腹板的
40、厚度翼缘板的厚度b绕梁强轴（x 轴）弯曲所确定的梁侧向屈曲稳定系数 XW按梁受压最大纤维确定的毛抗弯截面系数 184320453455xbMPaMPa即稳定性符合要求3.5 梁高的确定组合梁常做成工字形截面和箱型截面。确定组合梁的合理高度是选择梁截面的关键，通常梁高可按强度、刚度、稳定性和质量最轻等条件来确定。按强度条件确定梁高由 得：MW2Ih梁的惯性矩 3281yIA从而得翼缘板截面积：0.6yWhA综上可得1.2若为箱型梁则 12.hM梁的最大弯矩河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师： 设计题目：移动式架车机 DT015 机架结构优化设计 设计人：21设计项 目 计算与说明 结 果整体
41、强度和刚度验算钢材的许用应力W梁所需的抗弯截面系数翼缘板截面积yA腹板的厚度mm31254120Wcmh即梁高为 122mm3.6 腹板梁高确定后，初选截面时可取梁高作为腹板高度。腹板厚度按梁的最大剪切力 F来决定，假定剪切力全由腹板承受，则腹板厚度为 1.52oh钢材的许用切应力mm1.5.76823.72219oFNhmMPa腹板圆整为 20mm3.7 翼缘板的厚度热轧翼缘板是焊接不同规格尺寸的轻型 H型河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师： 设计题目：移动式架车机 DT015 机架结构优化设计 设计人：22设计项 目 计算与说明 结 果整体稳定性验算钢专用材料，此产品优化了焊接 H型钢
42、的生产工艺，代替板材，节省了剪切的费用，节省工时，节省钢材消耗从而大大降低了焊接H型钢的成本。主要用于钢结构制造、桥梁工程、工程机械、设备制造及其它需要窄中板的用户。箱型梁的翼缘板的厚度按整体稳定性确定，取为bh/3mm 1243hb整体有两个板共 82mm通常，梁的上、下翼缘板采用相同的厚度，当受压的上翼缘受小车轮压作用，上翼缘板的厚度可适度增大，此处取值确定为 92mm3.8 整体强度和刚度的验算梁的截面尺寸确定后，需要进行强度、刚度和稳定性验算，不合适时应修改截面。（一） 强度1. 静强度正应力：jMW3L76.8N240m=5cjjF341MPaPa河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教
43、师： 设计题目：移动式架车机 DT015 机架结构优化设计 设计人：23设计项 目 计算与说明 结 果组合梁的局部稳定性切应力：=XFSI3476.8=902XSNcmI11MPaa（二） 刚度梁的静态刚度用挠度来表征，对主梁一般按简支梁计算，只考虑移动集中载荷对跨中产生的静挠度，其近似计算式为：348SSPYEI移动集中载荷之和，不考虑动力效应EI 主梁的抗弯刚度S梁的跨度 373945.4102568SPmYEIPac9.ScL3.9 整体的稳定性箱型梁的刚度很大，若梁的高宽比 h/b3（h 为梁高，b 取为两腹板外侧的间距） ，则梁的整体稳定性不需要验算。对大跨度箱型梁，若需要大梁高而不能满足上述高宽比时，也需要验算箱型梁的整体稳定性。126.30hb河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师： 设计题目：移动式架车机 DT015 机架结构优化设计 设计人：24设计项 目 计算与说明 结 果梁的拼接则需要进行稳定性验算 xbMW绕梁强轴作用的最大弯矩x绕梁强轴弯曲所确定的的侧向屈曲稳定系b数按梁受压最大纤维确定的毛抗弯截面系数xW318420.5xbMNcm3PaPa即稳定性符合要求3.10 组合梁的局部稳定性由薄钢板制成的的箱型梁，在载荷作用下梁的腹板和翼缘板受到有正应力和切应力的作用，有的还受有局部压应力作用；这些应力除产生强度问题外
