设计桥式起重机毕业设计文献综述.docx

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设计桥式起重机毕业设计文献综述

【关键字】设计

1引言

QD型吊钩桥式起重机三维结构设计是使用三维软件proe对桥式起重机进行的结构设计。

桥式起重机是现代工业生产和起重运输中实现生产过程机械化、自动化的重要工具和设备。

所以桥式起重机在室内外工矿企业、钢铁化工、铁路交通、港口码头以及物流周转等部门和场所均得到广泛的运用。

此外，近年来随着科技的进步，三维技术的应用已经几乎辐射到了各行各业。

传统的设计方法是工程师在大脑里构思三维的产品，在通过大脑的几何投影，把产品表现在一维图样上，采用三维技术后，工程师就可以直接在计算机上进行零件设计和产品的装配，计算机屏幕上的产品就是未来产品三维图像，大大提高了效率。

本文我们将着重介绍起重器及三维软件proe。

1.1简介

起重机（Crane）属于起重机械的一种，是一种作循环、间歇运动的机械。

一个工作循环包括：

取物装置从取物地把物品提起，然后水平移动到指定地点降下物品，接着进行反向运动，使取物装置返回原位，以便进行下一次循环[1]。

1.2起重机的雏形

中国古代灌溉农田用的桔是臂架型起重机的雏形。

14世纪，西欧出现了人力和畜力驱动的转动臂架型起重机。

19世纪前期，出现了桥式起重机；起重机的重要磨损件如轴、齿轮和吊具等开始采用金属材料制造，并开始采用水力驱动。

19世纪后期，蒸汽驱动的起重机逐渐取代了水力驱动的起重机。

20世纪20年代开始，由于电气工业和内燃机工业迅速发展，以电动机或内燃机为动力装置的各种起重机基本形成[1]。

起重机主要包括起升机构、运行机构、变幅机构、回转机构和金属结构等。

起升机构是起重机的基本工作机构，大多是由吊挂系统和绞车组成，也有通过液压系统升降重物的。

运行机构用以纵向水平运移重物或调整起重机的工作位置，一般是由电动机、减速器、制动器和车轮组成。

变幅机构只配备在臂架型起重机上，臂架仰起时幅度减小，俯下时幅度增大，分平衡变幅和非平衡变幅两种。

回转机构用以使臂架回转，是由驱动装置和回转支承装置组成。

金属结构是起重机的骨架，主要承载件如桥架、臂架和门架可为箱形结构或桁架结构，也可为腹板结构，有的可用型钢作为支承梁[2]。

2起重机的类型

按结构形式,，起重机主要分为桥架型起重机和臂架型起重机两类。

2.1桥架型起重机

可在长方形场地及其上空作业，多用于车间、仓库、露天堆场等处的物品装卸，有梁式起重机、桥式起重机、龙门起重机、缆索起重机、运载桥等。

2.1.1梁式起重机

梁式起重机：

梁式起重机主要包括单梁桥式起重机和双梁桥式起重机。

　单梁桥式起重机桥架的主梁多采用工字型钢或钢型与钢板的组合截面。

起重小车常为手拉葫芦、电动葫芦或用葫芦作为起升机构部件装配而成。

按桥架支承式和悬挂式两种。

前者桥架沿车梁上的起重机跪倒运行；后者的桥架沿悬挂在厂房屋架下的起重机轨道运行。

单梁桥式起重机分手动、电动两种。

手动单梁桥式起重机各机构的工作速度较低，起重量也较小，但自身质量小，便于组织生产，成本低，时候用于无电源后搬运量不大，对速度与要求不高的场合。

手动单梁桥式起重机采用手动作为运行小车，用手拉葫芦作为起升机构，桥架由主梁和端梁组成。

主梁一般采用单根工字钢，端梁则用型钢或压弯成型的钢板焊成。

电动单梁桥式起重机工作速度、生产率较手动的高，起重量也较大。

电动单梁桥式起重机由桥架、大车运行机构、电动葫芦及电气设备等部分组成。

2.1.2桥式起重机

桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种，又称。

桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运，不受地面设备的阻碍。

桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。

桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易梁桥式起重机和专用桥式起重机三种。

普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。

起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。

起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和。

电动机通过减速器，带动卷筒转动，使绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。

小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为。

2.1.3门式起重机

一般根据门架结构形式、主梁形式、吊具形式来进行分类。

　按门框结构形式分

　　（a）全门式起重机：

主梁无悬伸，小车在主跨度内进行。

　　（b）半门式起重机：

支腿有高低差，可根据使用场地的土建要求而定。

　　（c）双悬臂门式起重机：

最常见的一种结构形式，其结构的受力和场地面积的有效利用都是合理的。

　　（d）单悬臂门式起重机：

这种结构形式往往是因场地的限制而被选用。

按主梁结构形式分

　　（a）单主梁门式起重机

　　单主梁悬臂门式起重机结构简单，制造安装方便，自身质量小，主梁多为偏轨箱形架结构。

与双主梁门式起重机相比，整体要弱一些。

因此，当起重量Q≤50t、跨度S≤35m时,可采用这种形式.单主门梁式起重机门腿有L型和C型两种形式.L型的制造安装方便,受力情况好,自身质量较小,但是,吊运货物通过支腿处的空间相对小一些.C型的支脚做成倾斜或弯曲形,目的在于有较大的横向空间,以使货物顺利通过支脚。

　　（b）双梁桥式起重机

　　双梁桥式起重机强，跨度大、整体稳定性好，品种多，但自身质量与相同起重量的单主梁门式起重机相比要大些，造价也较高。

根据主梁结构不同，又可分为箱形梁和桁架两种形式。

目前一般多采用箱形结构。

2．2臂架型起重机

2.2.1

有立柱式、壁挂式、平衡起重机三种形式.

　①柱式悬臂起重机是悬臂可绕固定于基座上的定柱回转，或者是悬臂与转柱刚接，在基座支承内一起相对于笔直中心线转动的由立柱和悬臂组成的悬臂起重机。

它适用于起重量不大，作业服务范围为圆形或扇形的场合。

一般用于等的工件装卡和搬运。

柱式悬臂起重机多采用环链电动葫芦作为起升机构和运行机构，较少采用和手拉葫芦。

旋转和水平移动作业多采用手动，只有在起重量较大时才采用电动。

②壁上起重机是固定在墙壁上的悬臂起重机，或者可沿墙上或其他上的高架轨道运行的悬臂起重机。

　壁行起重机的使用场合为跨度较大、建筑高度较大的车间或仓库，靠近墙壁附近处吊运作业较频繁时最适合。

壁行起重机多与上方的梁式或桥式起重机配合使用，在靠近墙壁处服务于一长方体空间，负责吊运轻小物件，大件由梁式或桥式起重机承担。

　③平衡起重机俗称平衡吊，它是运用四连杆机构使载荷与平衡配重构成一平衡系统，可以采用多种吊具灵活而轻松地在吊运载荷。

平衡起重机轻巧灵活，是一种理想的吊运小件物品的起重设备，被广泛用于车间的机床上下料，间、自动线、的工件、砂箱吊运、零部件装配，以及、码头、仓库等各种场合。

此外，悬臂式起重机还包括塔式起重机，门座起重机和流动式起重机等。

3起重机运行机构的驱动方式

起重机运行机构的驱动方式又可以分为两类：

一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。

中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。

4起重机的结构

从结构上来说起重机（crane）运行机构一般只用四个主动和从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办法来降低轮压。

当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡装置，使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上[3]。

　桥架的金属结构由主梁和端梁组成，分为单主梁桥架和双梁桥架两类。

单主梁桥架由单根主梁和位于跨度两边的端梁组成，双梁桥架由两根主梁和端梁组成。

　主梁与端梁刚性连接，端梁两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行。

主梁上焊有轨道，供起重小车运行。

桥架主梁的较多比较典型的有箱形结构、四桁架结构和空腹桁架结构。

　箱形结构又可分为正轨箱形双梁、偏轨箱形双梁、偏轨箱形单主梁等几种。

正轨箱形双梁是广泛采用的一种基本形式，主梁由上、下翼缘板和两侧的笔直腹板组成，小车布置在上翼缘板的中心线上，它的结构简单，制造方便，适于成批生产，但自重较大。

偏轨箱形双梁和偏轨箱形单主梁的截面都是由上、下翼缘板和不等厚的主副腹板组成，小车钢轨布置在主腹板上方，箱体内的短加劲板可以省去，其中偏轨箱形单主梁是由一根宽翼缘箱形主梁代替两根主梁，自重较小，但制造较复杂。

四桁架式结构由四片组合成封闭型空间结构，在上水平桁架表面一般铺有走台板，自重轻，刚度大，但与其他结构相比，外形尺寸大，制造较复杂，疲劳强度较低，已较少生产。

　空腹桁架结构类似偏轨箱形主梁，由四片钢板组成一封闭结构，除主腹板为实腹工字形梁外，其余三片钢板上按照设计要求切割成许多窗口，形成一个无斜杆的空腹桁架，在上、下水平桁架表面铺有走台板，起重机运行机构及电气设备装在桥架内部，自重较轻，整体刚度大，这在中国是较为广泛采用的一种型式。

普通桥式起重机主要采用驱动，一般是在司机室内操纵，也有远距离控制的。

起重量可达五百吨，跨度可达60米。

5起重机的安全设置

为了确保起重作业安全可靠，起重机装有较完善的安全装置，以便在意外的情况下，起到保护机件或提醒操作人员注意，从而起到安全保护作用[4]。

（1）液压系统中各溢流阀：

可抑制回路中的异常高压，以防止液压油泵及马达的损坏，并防止处于过载状态。

（2）.吊臂变幅安全装置：

当不测事故发生，吊臂变幅油缸回路中的高压软管或油管爆裂或切断时，液压回路中的平衡阀就起作用，锁闭来自油缸下腔的工作油，使吊臂不致下跌，从而确保作业的安全性。

　　（3）.吊臂伸缩安全装置：

当不测事故发生，吊臂伸缩油缸回路中的高压软管或油管爆裂或切断时，液压回路中的平衡阀就起作用，锁闭来自油缸下腔的工作油，使吊会自己缩回，从而确保作业的安全性。

　　（4）.高度限位装置：

吊钩起升到规定的高度后，碰触限位重锤，打开行程开关，"过绕"指标灯即亮，同时切断吊钩起升、吊臂伸出、吊臂伏到等动作的操作而确保安全。

这时只要操纵吊钩下降，吊臂缩回或吊臂仰起（即向安全方操作）等手柄时，使限位重锤解除约束，操作即恢复正常。

在特殊的场合，如仍需要作微量的过绕操作，可按下仪表盒上的释放按钮，此时限位的作用便解除，但此时的操作必须十分谨慎小心，以防发生事故。

　　（5）.支腿锁定装置：

当不测事故发生，通往支腿垂直油缸的高压软管或油管破裂或切割时，液压系统中的双向液压锁能封锁支腿封锁油缸两腔的压力油，使支腿不缩或甩出，从而确保起重作业的安全性。

　　（6）.起重量指示器：

起重量指示器设置在基本臂的合侧方（即操纵室的右侧面），操作者坐在操纵室内便能清楚地观察到，能准确地指示出吊臂的仰角及对应工况下起重机允许的额定起重量。

（7）.起重特性表：

设置在操纵室内前侧下墙板上，该表列出了各种臂长和各种工作幅度下的额定起重量和起重高度，以便操作时查阅。

起重作业时，切不可超过表中规定的数值。

为了确保起重作业安全可靠，起重机装有较完善的安全装置，以便在意外的情况下，起到保护机件或提醒操作人员注意，从而起到安全保护作用。

6Pro/ENGINEER

与此同时，随着科技的进步，机械化，自动化已经越来越普及，这对设计人员的要求提出了新的挑战，三维软件正是在这样的背景下应运而生，而PTC公司研发的三维制图软件Pro/Engineer成为了众多三维软件中的佼佼者。

6.1简介

proe是美国PTC公司旗下的产品Pro/Engineer软件的简称。

Pro/E（Pro/Engineer操作软件）是美国参数技术公司（ParametricTechnologyCorporation，简称PTC）的重要产品。

是一款集CAD/CAM/CAE功能一体化的综合性三维软件，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。

1985年，PTC公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究。

1988年，V1.0的Pro/ENGINEER诞生了。

经过10余年的发展，Pro/ENGINEER已经成为三维建模软件的领头羊。

目前已经发布了Pro/ENGINEERWildFire6.0（中文名野火6）。

PTC的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。

Pro/ENGINEER还提供了全面、集成紧密的产品开发环境。

是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代的产品造型系统，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能的综合性MCAD软件。

6.2PROE的特点和优势

经过20多年不断的创新和完善，pore现在已经是三维建模软件领域的领头羊之一，它具有如下特点和优势：

参数化设计和特征功能Pro/Engineer是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。

这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。

单一数据库Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不象一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。

所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。

换言之，在整个设计过程的任何　一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。

例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。

这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。

这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。

全相关性：

Pro/ENGINEER的所有模块都是全相关的。

这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。

全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。

基于特征的参数化造型：

Pro/ENGINEER使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。

这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。

例如：

设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用。

装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。

通过给这些特征设置参数（不但包括几何尺寸，还包括非几何属性），然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。

数据管理：

加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。

为了实现这种效率，必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。

数据管理模块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使用了Pro/ENGINEER独特的全相关性功能，因而使之成为可能。

装配管理：

Pro/ENGINEER的基本结构能够使您利用一些直观的命令，例如“啮合”、“插入”、“对齐”等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。

高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。

易于使用：

菜单以直观的方式联级出现，提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项，同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助，这种形式使得容易学习和使用。

同时，proe内含的多个模块，基本涵盖了机械设计制造的各个方面，为设计人员提供了极大的效率。

6.3PROE的一些重要模块

Pro／EngineerPro/Engineer：

它是软件包，并非模块，它是该系统的基本部分，其中功能包括参数化功能定义、实体零件及组装造型，三维上色实体或线框造型棚完整工程图产生及不同视图（三维造型还可移动，放大或缩小和旋转）。

Pro/Engineer是一个功能定义系统，即造型是通过各种不同的设计专用功能来实现，其中包括：

筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽空（Shells）等，采用这种手段来建立形体，对于工程师来说是更自然，更直观，无需采用复杂的几何设计方式。

这系统的参数比功能是采用符号式的赋予形体尺寸，不象其他系统是直接指定一些固定数值于形体，这样工程师可任意建立形体上的尺寸和功能之间的关系，任何一个参数改变，其也相关的特征也会自动修正。

这种功能使得修改更为方便和可令设计优化更趋完美。

造型不单可以在屏幕上显示，还可传送到绘图机上或一些支持Postscript格式的彩色打印机。

Pro/Engineer还可输出三维和二维图形给予其他用软件，诸如有限元分析及后置处理等，这都是通过标准数据交换格式来实现，用户更可配Pro/Engineer软件的其它模块或自行利用C语言编程，以增强软件的功能。

它在单用户环境下（没有任何附加模块）具有大部分的设计能力，组装能力（人工）和工程制图能力（不包括ANSI，ISO，DIN或JIS标准），并且支持符合工业标准的绘图仪（HP，HPGL）和黑白及彩色打印机的二维和三维图形输出。

此外，PROE还有26个模块供设计者使用，涉及到机械设计行业的方方面面，包括，模具，钣金件，有限元分析，装配等等。

7心得总结

随着科学的进步和工业发展的需要，现代起重机械发展迅速，人们已制造出种类繁多的起重机械和设备，在国民经济各个部门起着重要作用。

如一个较大港口要装备几千台起重机械；一个大型钢铁联合企业要装备几千台起重机械。

据统计，我国在铁路、机械制造业、建筑业、石油化工、电站、林业、商业等各行各业都装备着大量的起重机械设备。

不仅如此，在食品加工、服务行业、旅游行业、医疗卫生业也都大量的使用着起重机械。

现代化的起重吊装技术，已经不是单纯的减轻体力劳动强度的手段，而是现代化生产不可缺少的组成部分。

根据生产系统的需要，应及时、迅速，有节奏地将原材料、零部件吊装到指定的工艺岗位上去，否则现代化生产就不可能实现。

实践证明：

在某些关键岗位上增加一两台起重设备，劳动生产率就会成倍的增长。

世界各工业发达国家十分重视物料吊装搬运系统的投资。

生产规模越大，物料吊装搬运的重要性就越显著。

良好的物料吊装搬运机械组成合理的吊装搬运系统，可以充分发挥生产能力，同时也能保证生产的安全。

此外，作为当今世界主流的三维造型结构设计软件，PROE是一种功能强大的三维CAD/CAM集成计算机软件，它本身集成了三维建模，二维图形，运动仿真，结构分析，模具及二次开发等功能模块，可以说是集机械设计之大成。

在国外己经得到了广泛的应用，这极大的推动了机械设计的效率和发展。

以之为基础的二次开发也得到了广泛的应用，现在我国也已经逐渐重视这一类三维计算机辅助软件的应用，今后必将得到长足的发展。

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