1、第一章第一章 概概 論論 第一節(jié) 起重運輸機金屬結(jié)構(gòu)的定義、作用和發(fā)展過程第二節(jié) 起重運輸機金屬結(jié)構(gòu)的分類 第三節(jié) 起重運輸機金屬結(jié)構(gòu)的計算簡圖第四節(jié) 起重運輸機金屬結(jié)構(gòu)的工作級別第五節(jié) 對起重運輸機金屬結(jié)構(gòu)的要求及其發(fā)展趨向第一章 作業(yè)第一節(jié)第一節(jié) 起重運輸機金屬結(jié)構(gòu)的定義、起重運輸機金屬結(jié)構(gòu)的定義、作用和發(fā)展過程作用和發(fā)展過程 一、金屬結(jié)構(gòu)的定義一、金屬結(jié)構(gòu)的定義 由型鋼和鋼板作為基本元件由型鋼和鋼板作為基本元件, ,按一定的規(guī)律用焊按一定的規(guī)律用焊接（或鉚接、螺栓連接）的方法連接起來接（或鉚接、螺栓連接）的方法連接起來, ,能夠承受能夠承受載荷的結(jié)構(gòu)件稱為載荷的結(jié)構(gòu)件稱為金屬結(jié)構(gòu)金屬結(jié)構(gòu)

2、。 金屬結(jié)構(gòu)：如龍門起重機的上部主梁和支腿(如圖1-1) 圖 雙梁箱形龍門起重機 1起重小車；2上部主梁；3支腿 back金屬結(jié)構(gòu)：汽車起重機的吊臂、轉(zhuǎn)臺、車架第一節(jié)第一節(jié) 起重運輸機金屬結(jié)構(gòu)的定義、起重運輸機金屬結(jié)構(gòu)的定義、作用和發(fā)展過程作用和發(fā)展過程(續(xù))二、金屬結(jié)構(gòu)的作用二、金屬結(jié)構(gòu)的作用作為機械的骨架,支承起重機的機構(gòu)和電氣設備,承受各部分重力和各機構(gòu)的工作力。將起重機的外載荷和各部分自重傳遞給基礎(chǔ)。三、國內(nèi)外金屬結(jié)構(gòu)發(fā)展史三、國內(nèi)外金屬結(jié)構(gòu)發(fā)展史（自學） 第二節(jié)第二節(jié) 起重運輸機金屬結(jié)構(gòu)的分類起重運輸機金屬結(jié)構(gòu)的分類 1. 1.按組成金屬結(jié)構(gòu)基本元件的特點分為按組成金屬結(jié)構(gòu)基本元件的

3、特點分為 桿系結(jié)構(gòu)：由型鋼焊接而成。如圖桿系結(jié)構(gòu)：由型鋼焊接而成。如圖1-81-8。 板結(jié)構(gòu)：由薄板焊接而成。如圖板結(jié)構(gòu)：由薄板焊接而成。如圖1-11-1、圖、圖1-91-9。 圖1-8 塔式、輪式起重機桁架動臂 圖1-9 汽車起重機箱形支腿 1-走行裝置；2-駕駛室；3-轉(zhuǎn)臺；4-動臂； 5-變幅油缸；6-司機室；7-支腿。 2. 2.按起重運輸機金屬結(jié)構(gòu)的外形分為按起重運輸機金屬結(jié)構(gòu)的外形分為 橋架結(jié)構(gòu)橋架結(jié)構(gòu) 門架結(jié)構(gòu)門架結(jié)構(gòu) 臂架結(jié)構(gòu)臂架結(jié)構(gòu) 車架結(jié)構(gòu)車架結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)柱結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)柱結(jié)構(gòu) 塔架結(jié)構(gòu)塔架結(jié)構(gòu) 橋架結(jié)構(gòu)橋架結(jié)構(gòu)門架結(jié)構(gòu)門架結(jié)構(gòu)臂架結(jié)構(gòu)臂架結(jié)構(gòu)定長臂鐵路起重機定長臂鐵路起重機轉(zhuǎn)柱結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)

4、柱結(jié)構(gòu)塔架結(jié)構(gòu)塔架結(jié)構(gòu)塔式起重機塔式起重機 鉸接結(jié)構(gòu)：如桁架結(jié)構(gòu)。鉸接結(jié)構(gòu)：如桁架結(jié)構(gòu)。 剛接結(jié)構(gòu)：如剛接結(jié)構(gòu)：如圖圖1-11-1。 混合結(jié)構(gòu)：亦稱桁構(gòu)結(jié)構(gòu)。如圖混合結(jié)構(gòu)：亦稱桁構(gòu)結(jié)構(gòu)。如圖1-101-10。3.3.按金屬結(jié)構(gòu)的連接方式分為按金屬結(jié)構(gòu)的連接方式分為 圖圖1-10 1-10 電葫蘆橋式起重機桁構(gòu)梁電葫蘆橋式起重機桁構(gòu)梁 平面結(jié)構(gòu)：如圖平面結(jié)構(gòu)：如圖1-111-11的桁架結(jié)構(gòu)。的桁架結(jié)構(gòu)。 空間結(jié)構(gòu)：如圖空間結(jié)構(gòu)：如圖1-121-12龍門起重機的龍門架和龍門起重機的龍門架和 圖圖1-131-13的輪式起重機車架。的輪式起重機車架。4.4.按作用載荷與結(jié)構(gòu)在空間的相互位置分為按作用載

5、荷與結(jié)構(gòu)在空間的相互位置分為 圖圖1-11 1-11 平面桁架結(jié)構(gòu)平面桁架結(jié)構(gòu) 圖圖1-12 空間剛架結(jié)構(gòu)空間剛架結(jié)構(gòu) 圖圖1-13 1-13 輪式起重機車架輪式起重機車架 5. 5.按金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力特點分為按金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力特點分為 受拉構(gòu)件 受壓構(gòu)件 受彎構(gòu)件 受扭構(gòu)件第三節(jié)第三節(jié) 起重運輸機金屬結(jié)構(gòu)的計算簡圖起重運輸機金屬結(jié)構(gòu)的計算簡圖 對金屬結(jié)構(gòu)進行強度、剛度和穩(wěn)定分析時對金屬結(jié)構(gòu)進行強度、剛度和穩(wěn)定分析時, ,常用常用一理想的力學模型來代替實際的結(jié)構(gòu)。這種力學模型一理想的力學模型來代替實際的結(jié)構(gòu)。這種力學模型稱為金屬結(jié)構(gòu)的稱為金屬結(jié)構(gòu)的計算簡圖計算簡圖。 將實際的金屬結(jié)構(gòu)簡化成

6、計算簡圖，包括將實際的金屬結(jié)構(gòu)簡化成計算簡圖，包括: : 結(jié)構(gòu)的簡化：結(jié)構(gòu)的簡化：構(gòu)件用其軸線來代替。構(gòu)件用其軸線來代替。 支座的簡化支座的簡化：可簡化為活動鉸支座、固定鉸支座和：可簡化為活動鉸支座、固定鉸支座和 固定支座三種。如圖固定支座三種。如圖1-141-14、圖、圖1-151-15。 載荷的簡化載荷的簡化：可簡化為均布載荷、集中載荷、節(jié)點：可簡化為均布載荷、集中載荷、節(jié)點 載荷及移動載荷。載荷及移動載荷。 圖1-14 活動鉸支座的典型結(jié)構(gòu)和簡圖 圖1-15 固定鉸支座的典型結(jié)構(gòu)和簡圖 例：將圖示單主梁龍門起重機金屬結(jié)構(gòu)例：將圖示單主梁龍門起重機金屬結(jié)構(gòu), ,簡化為計算簡圖。簡化為計算簡

7、圖。 圖圖1-16 單主梁龍門起重機金屬結(jié)構(gòu)計算簡圖單主梁龍門起重機金屬結(jié)構(gòu)計算簡圖 (a)結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖; (b) 主梁計算簡圖主梁計算簡圖; (c) 支腿計算簡圖支腿計算簡圖(a) 例：將圖示桁架式吊臂簡化為計算簡圖。(a)(b)(c) 圖圖 桁架式吊臂結(jié)構(gòu)計算簡圖桁架式吊臂結(jié)構(gòu)計算簡圖 (a)結(jié)構(gòu)簡圖結(jié)構(gòu)簡圖; (b) 變幅平面計算簡圖變幅平面計算簡圖; (c) 旋轉(zhuǎn)平面計算簡圖旋轉(zhuǎn)平面計算簡圖第四節(jié) 起重運輸機金屬結(jié)構(gòu)的工作級別 起重機金屬結(jié)構(gòu)的工作級別是表明金屬結(jié)構(gòu)工作繁忙程度的參數(shù)。 按結(jié)構(gòu)件中的應力狀態(tài)（名義應力譜系數(shù)）和應力循壞次數(shù)（應力循環(huán)等級）金屬結(jié)構(gòu)的工作級別分為A1A8級

8、。 應力循環(huán)等級，可以用結(jié)構(gòu)在其使用壽命期間完成的總的應力循環(huán)次數(shù)來表征。共分為10級,如表1-1所示。 表1-1 起重機結(jié)構(gòu)的應力循環(huán)等級 應力循環(huán)等級總的應力循環(huán)次數(shù)N設備使用情況U01.6104U13.2104U26.3104U31.25105U42.5105經(jīng)常輕度使用U55.0105經(jīng)常中等使用U61.0106較繁忙地使用U72.0106U84.0106U94.0106特別繁忙地使用不經(jīng)常使用繁忙地使用應力狀態(tài)表明結(jié)構(gòu)中應力的變化程度。用應力譜系數(shù)K來描述： 起重機結(jié)構(gòu)的應力狀態(tài)按名義應力譜系數(shù)分為四級，見表1-2。 表1-2 起重機結(jié)構(gòu)應力狀態(tài)及名義應力譜系數(shù)K miiNnkmax

9、S1-小0.125通常承受很小的應力，很少受最大應力S2-中0.25通常承受中等應力，偶爾受最大應力S3-大0.5通常承受較大應力，有時受到最大應力S4-特大1經(jīng)常有規(guī)律地承受最大應力應力狀態(tài)名義應力譜系數(shù)構(gòu)件應力說明k 根據(jù)起重機結(jié)構(gòu)的應力循環(huán)等級和應力狀態(tài),即可確定金屬結(jié)構(gòu)的工作級別,共分為八級,如表1-3。 表1-3 起重機金屬結(jié)構(gòu)工作級別的劃分U0U1U2U3U4U5U6U7U8U9S1-小0.125A1A2A3A4A5A6A7A8S2-中0.25A1A2A3A4A5A6A7A8S3-大0.5A1A2A3A4A5A6A7A8S4-特大1A2A3A4A5A6A7A8應 力 循 環(huán) 等 級

10、應力狀態(tài)名義應力譜系數(shù)K第五節(jié)第五節(jié) 對起重運輸機金屬結(jié)構(gòu)的要求及對起重運輸機金屬結(jié)構(gòu)的要求及其發(fā)展趨向其發(fā)展趨向 一、對起重機金屬結(jié)構(gòu)的基本要求一、對起重機金屬結(jié)構(gòu)的基本要求金屬結(jié)構(gòu)必須堅固耐用。即具有足夠的強度、剛度金屬結(jié)構(gòu)必須堅固耐用。即具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。和穩(wěn)定性。自重輕，省材料。自重輕，省材料。設計合理，結(jié)構(gòu)簡單，受力明確，傳力直接。設計合理，結(jié)構(gòu)簡單，受力明確，傳力直接。便于制造、運輸、安裝、維修。便于制造、運輸、安裝、維修。成本低，外形美觀。成本低，外形美觀。 二、起重機金屬結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向二、起重機金屬結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向1. 設計計算理論的研究和改進設計計算理論的研究和改進

11、 極限狀態(tài)設計方法取代許用應力設計法極限狀態(tài)設計方法取代許用應力設計法可靠性設計方法可靠性設計方法優(yōu)化設計方法優(yōu)化設計方法有限元分析方法有限元分析方法2. 改進和創(chuàng)造新型的結(jié)構(gòu)形式改進和創(chuàng)造新型的結(jié)構(gòu)形式 如圖如圖1-17、1-18用多邊形或梯形截面代替?zhèn)鹘y(tǒng)的用多邊形或梯形截面代替?zhèn)鹘y(tǒng)的箱形截面吊臂。箱形截面吊臂。 圖圖1-17折線形和八角形閉合斷面動臂折線形和八角形閉合斷面動臂 (a) 折線形截面動臂；折線形截面動臂；(b)八角形截面動臂。八角形截面動臂。 利勃海爾利勃海爾LTM11200-9.1 ,起重量起重量1200t，主臂全伸長度，主臂全伸長度100m 橢圓形截面吊臂橢圓形截面吊臂 圖1-18 梯形截面動臂 3. 改進制造工藝過程改進制造工藝過程 4. 提高起重機的參數(shù)提高起重機的參數(shù) 5.向金屬結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的標準化和系列化發(fā)展向金屬結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的標準化和系列化發(fā)展6.6.采用優(yōu)質(zhì)材料采用優(yōu)質(zhì)材料第一章