1、第一章第一章 概概 論論 第一節 起重運輸機金屬結構的定義、作用和發展過程第二節 起重運輸機金屬結構的分類 第三節 起重運輸機金屬結構的計算簡圖第四節 起重運輸機金屬結構的工作級別第五節 對起重運輸機金屬結構的要求及其發展趨向第一章 作業第一節第一節 起重運輸機金屬結構的定義、起重運輸機金屬結構的定義、作用和發展過程作用和發展過程 一、金屬結構的定義一、金屬結構的定義 由型鋼和鋼板作為基本元件由型鋼和鋼板作為基本元件, ,按一定的規律用焊按一定的規律用焊接（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構件稱為載荷的結構件稱為金屬結構金屬結構

2、。 金屬結構：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金屬結構：汽車起重機的吊臂、轉臺、車架第一節第一節 起重運輸機金屬結構的定義、起重運輸機金屬結構的定義、作用和發展過程作用和發展過程(續)二、金屬結構的作用二、金屬結構的作用作為機械的骨架,支承起重機的機構和電氣設備,承受各部分重力和各機構的工作力。將起重機的外載荷和各部分自重傳遞給基礎。三、國內外金屬結構發展史三、國內外金屬結構發展史（自學） 第二節第二節 起重運輸機金屬結構的分類起重運輸機金屬結構的分類 1. 1.按組成金屬結構基本元件的特點分為按組成金屬結構基本元件的

3、特點分為 桿系結構：由型鋼焊接而成。如圖桿系結構：由型鋼焊接而成。如圖1-81-8。 板結構：由薄板焊接而成。如圖板結構：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構的外形分為按起重運輸機金屬結構的外形分為 橋架結構橋架結構 門架結構門架結構 臂架結構臂架結構 車架結構車架結構 轉柱結構轉柱結構 塔架結構塔架結構 橋架結構橋架結構門架結構門架結構臂架結構臂架結構定長臂鐵路起重機定長臂鐵路起重機轉柱結構轉

4、柱結構塔架結構塔架結構塔式起重機塔式起重機 鉸接結構：如桁架結構。鉸接結構：如桁架結構。 剛接結構：如圖剛接結構：如圖1-11-1。 混合結構：亦稱桁構結構。如圖混合結構：亦稱桁構結構。如圖1-101-10。3.3.按金屬結構的連接方式分為按金屬結構的連接方式分為 圖圖1-10 1-10 電葫蘆橋式起重機桁構梁電葫蘆橋式起重機桁構梁 平面結構：如圖平面結構：如圖1-111-11的桁架結構。的桁架結構。 空間結構：如圖空間結構：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.按作用載荷與結構在空間的相互位置分為按作用載

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

6、計算簡圖，包括將實際的金屬結構簡化成計算簡圖，包括: : 結構的簡化：結構的簡化：構件用其軸線來代替。構件用其軸線來代替。 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、節點：可簡化為均布載荷、集中載荷、節點 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構和簡圖 圖1-15 固定鉸支座的典型結構和簡圖 例：將圖示單主梁龍門起重機金屬結構例：將圖示單主梁龍門起重機金屬結構, ,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構計算簡圖單主梁龍門起重機金屬結構計算簡圖 (a)結構圖結構圖; (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 桁架式吊臂結構計算簡圖桁架式吊臂結構計算簡圖 (a)結構簡圖結構簡圖; (b) 變幅平面計算簡圖變幅平面計算簡圖; (c) 旋轉平面計算簡圖旋轉平面計算簡圖第四節 起重運輸機金屬結構的工作級別 起重機金屬結構的工作級別是表明金屬結構工作繁忙程度的參數。 按結構件中的應力狀態（名義應力譜系數）和應力循壞次數（應力循環等級）金屬結構的工作級別分為A1A8級

8、。 應力循環等級，可以用結構在其使用壽命期間完成的總的應力循環次數來表征。共分為10級,如表1-1所示。 表1-1 起重機結構的應力循環等級 應力循環等級總的應力循環次數N設備使用情況U01.6104U13.2104U26.3104U31.25105U42.5105經常輕度使用U55.0105經常中等使用U61.0106較繁忙地使用U72.0106U84.0106U94.0106特別繁忙地使用不經常使用繁忙地使用應力狀態表明結構中應力的變化程度。用應力譜系數K來描述： 起重機結構的應力狀態按名義應力譜系數分為四級，見表1-2。 表1-2 起重機結構應力狀態及名義應力譜系數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經常有規律地承受最大應力應力狀態名義應力譜系數構件應力說明k 根據起重機結構的應力循環等級和應力狀態,即可確定金屬結構的工作級別,共分為八級,如表1-3。 表1-3 起重機金屬結構工作級別的劃分U0U1U2U3U4U5U6U7U8U9S1-小0.125A1A2A3A4A5A6A7A8S2-中0.25A1A2A3A4A5A6A7A8S3-大0.5A1A2A3A4A5A6A7A8S4-特大1A2A3A4A5A6A7A8應 力 循 環 等 級

10、應力狀態名義應力譜系數K第五節第五節 對起重運輸機金屬結構的要求及對起重運輸機金屬結構的要求及其發展趨向其發展趨向 一、對起重機金屬結構的基本要求一、對起重機金屬結構的基本要求金屬結構必須堅固耐用。即具有足夠的強度、剛度金屬結構必須堅固耐用。即具有足夠的強度、剛度和穩定性。和穩定性。自重輕，省材料。自重輕，省材料。設計合理，結構簡單，受力明確，傳力直接。設計合理，結構簡單，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、起重機金屬結構的發展方向二、起重機金屬結構的發展方向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、 極限狀態設計方法取代許用應力設計法極限狀態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化設計方法優化設計方法有限元分析方法有限元分析方法2. 改進和創造新型的結構形式改進和創造新型的結構形式 如圖如圖1-17、1-18用多邊形或梯形截面代替傳統的用多邊形或梯形截面代替傳統的箱形截面吊臂。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. 提高起重機的參數提高起重機的參數 5.向金屬結構生產的標準化和系列化發展向金屬結構生產的標準化和系列化發展6.6.采用優質材料采用優質材料第一章