【正文】 3 機械結(jié)構(gòu)計算 總體敘述 (1)板梁的強度和剛度計算 :板梁的經(jīng)濟尺寸通常以梁高 h 和 L 之比 : 11~15 12hL? 。從受力的原理上說 ,如將板梁作成拋物線可以省料 ,但制造較困難 ,因此 ,均制成如圖 31(a)所示兩端傾斜的形狀。傾斜部分的長度 11( ~ )64cL? ,板梁兩端高度 1 ( ~ 5)hh? 。板梁的彎矩和剪力 ,如圖 31(b)、 31(c)所示。 板梁的斷面應按許用彎曲應力和許用撓度進行計算。吸泥機的計算荷載原則上均按靜荷載考慮。其中 ,鋼架結(jié)構(gòu)自重為均布荷載 ,驅(qū)動機構(gòu)等設備重量為集中靜荷載。從排泥機械總體來看 ,均按均布荷載計算影響不大。 (a)板梁的形狀及載荷分布 。(b)板梁的彎矩； (c)板梁的剪力 圖 31板梁的形狀、彎矩和剪力 自重產(chǎn)生的彎矩和剪力 :板梁的計算荷載 W 為 : 1 2 3 4W W W W W? ? ? ? (N ) 式（ 31） 式中 1W 鋼結(jié)構(gòu)重力 (單側(cè)主梁自重 +12 水平桁架重 +12 工作走道重 )； 2W 設備重力 (驅(qū)動機構(gòu)、吸泥管及管內(nèi)泥水等重力 ,不包括車輪重力 )； 3W 活載 (一般取 1500 /Nm)； 4W 吸管上的泥水阻力對主梁所產(chǎn)生的力 矩而轉(zhuǎn)化成主梁上的荷載。 最大彎矩 2m a x 88qL W LM K K?? ( mN? ) 式 (32) 式中 L 主梁跨距 (m )； K 荷載系數(shù) 1— 。 所得彎矩圖形如圖 31(b)所示 ,為一條投影長度 L 、高度為 maxM 的拋物線。 最大剪力 Q 產(chǎn)生在左、右兩端支點處 ,如圖 31(c)所示。 Q 按公式 (33)計算 : 2qLQK? (N ) 式 (33) 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 26 式中 q 每米長的平均荷載 , q =WL ( /Nm) ① 板梁斷面的確定 :斷面模數(shù)為 ][ max?MZ? （ 3m ） 式（ 34） 式中 [? ] 許用應力，一般取 120 aMP 。 ② 撓度計算 :按等斷面簡支架計算，由均布荷載產(chǎn)生的最大撓度，按式（ 35）為 ][38 45y 3 yEIWL ?? （ m ） 式 （ 35） 式中 L 計算長度（ m ）； W 計算荷載 (N )； E 材料彈性模量（ aP ）； I 慣性矩（ 4m ）。 通常板梁的許用撓度不大于 7001 L 。 已知圓型沉淀池的池徑為 30m ，池深為 3m 。 總載荷 W 的計算 1）鋼結(jié)構(gòu)重力 1W （ 1） 板梁計算 由前面已知本板梁由角型碳鋼制成，查表知碳鋼密度為 ? ， 板梁長度 L=18000mm=18m 板梁高度 h=L/15=1200mm= C=L/4=4500mm= 1h ==540mm= 單側(cè)板梁用材總長： (2)hh3c212h2c181821 212111 ????????????? ）（））（（板 hhL =18++2? +2? 10 +（ ? ） +22? =65m 1/2 板W = 34 ????? ? = （ 2） 水平桁架計算 通常桁架 h與跨距 L之比為 1/12~1/10 已知池長 30m，取桁架架在池上長度為 ，超出池心 如圖 26所示，其中桁架內(nèi)的斜桿長度 L1= 單側(cè)桁架用材總長 L=18+? 2+? 0= V=L? m=? ? 410? =? 410? 3m 桁架W21=mg= ? vg=? 310 ? ? ? 410? = 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 27 （ 3） 走道重量的計算 走道長度 18m，寬度 ，厚度 8mm 走道W21=18? ? 8? 310 ? 故 1W =1/2 板W +桁架W21+走道W21=++= 2）設備重力 2W （ 1） 驅(qū)動機構(gòu) 取驅(qū)動機構(gòu)總重量為 50kg 故驅(qū)動機構(gòu)總重力為 490N （ 2） 刮泥板重力 刮泥阻力計算公式： 1 0 0 ????? ?QP刮 式（ 36） 式中 tQ —— 刮泥機每轉(zhuǎn)一周的時間內(nèi)所沉淀的污泥量（ 3m ） ? —— 污泥與池底的摩擦系數(shù) g—— 重力加速度 m/2s ， g=tQ 的計算公式： tQ =（ 100? 進水懸浮物濃度 ? 去除率 ? 污水流量） /〔 1000?（ 100污泥含水量） ? 沉淀污泥密度〕 式（ 37） 其中 污泥密度 污泥含水量 95%~97% 去除率 40%~60% 污泥與池底的摩擦系數(shù)為 污泥濃度 4000mg/L 流量 =容積 /時間 =? 2r /4? 3/2 0 1 %951 0 01 0 0 06020234r%504 0 0 01 0 0 2t ??????????）（??Q = 3m 刮P =? ? ? 1000= 3) 活載 3W （一般取 1500N/m） 3W =1500? 梁長 =1500? =21600N 4） 4W 由刮板上泥水阻力對主梁所產(chǎn)生的力矩而轉(zhuǎn)化成主梁上的荷載，其值等同于 3W 故 1 2 3 4W W W W W? ? ? ?=++21600+21600 =65215N 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 28 板梁的校核 ? —— 許用應力，一般取 120 aMP 。 主梁由兩榀板式梁構(gòu)成，跨度為 18m，每榀板式梁承受載荷 W=5592N,計算時按均布荷載考慮。 綜上所得 4321 WWWWW ???? =65215N 單位長度上的重力為 mNmNLW /311185592q ??? 最大彎矩為 mNqLKM ?????? 151158 22m a x 其中 K—— 載荷系數(shù)，一般取 1~ 最大剪力為 mNqLKQ ?????? 33592 如圖 33所示，各組合斷面的特性為 ∟ 95 56 8為 24111 1 .1 8 3 , 9 1 .0 4A cm I cm?? 8為 2210 .24 , 89 .4A cm I cm － 8 300為 23 120cmA ? ， 43 225000 cmI ? ∟ 95 56 8為 24441 1 .1 8 3 , 9 1 .0 4A cm I cm?? 其中 I為慣性矩， A為截面積 按平面圖形的幾何性質(zhì)，先計算組合圖形的形心軸位置。 432143210 AAAA AAAAAAyy ??? ????????? ?? = ??? = 再按形心軸的位置確定該組合圖形的慣性矩0XI 0 2()XXI I y A??? 2 2 2 21 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4( ) ( ) ( ) ( )I y A I y A I y A I y A? ? ? ? ? ? ? ? )( )( )( )( ???????????? cm? 斷面系數(shù) 30 mXIZ X ??? 計算應力 ? ??? ???????? aa MPPZM 15115 66m a x 由 荷載產(chǎn)生的撓度 y 為 9423310210)10( 1855925384 5 0 ???? ???? ?XEIWLy 13 64 26 116 30 62 72 0?? 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 29 = 許用撓度為 ? ? ycmLy ???? 剪應力驗算為： 4321 AAAAQAQ ????? ?? 410)( 3359 ?????? = aP510?? = aMP 式中的 3A 由于板梁兩端制成傾斜的形狀，側(cè)板的高度由 180cm 過渡為 54cm，故33 cmA ??? 。 旋轉(zhuǎn)桁架的計算 通常桁架高度 h與跨距 L之比為 1/12—— 1/10 由于裝配原因，取旋轉(zhuǎn)桁架安裝距離池寬 2m，距池中心 ，得旋轉(zhuǎn)桁架長度為 ，h=3m，取桁架尾端寬度為 800mm。 桁架用材總長度： L=14400+3000+2700+2400+2100+1800+3612+3613+3612+3613+4500? 4+4168? 4+2400? 2+4000? 2+16002? +1200? 2+800? 2=95520mm 旋轉(zhuǎn)桁架總重量： 34 ??????W = 此桁架主要承受桁架刮板自重載荷 和工作橋上的活載 1500N/m，由于底部垂直方向的刮泥阻力相對于自重載荷較小，可以忽略，前后兩榀桁架計算時只計算一榀，并將整榀桁架作為一個平面桁架考慮。 1） 桁架自重載荷分配： 按 4節(jié)點分配： 中間節(jié)點 NNWi 20544 ?? 兩端節(jié)點 NWi 102721 ? 2）活載分配： 由于桁架總長為 ，總活載 W=1000? =14400N 按 4節(jié)點分配： 中間節(jié)點 NW 36 00414 40 02 ?? 兩端節(jié)點 NW 18 00236 00212 ?? 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 30 結(jié)論 經(jīng)過三個多月的努力，通 過在圖書館、網(wǎng)上查閱有關資料，了解了刮泥機的結(jié)構(gòu)，并且加深了對刮泥機運行過程、機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的認識，更加熟悉掌握了機械設計、機械制圖方面的知識和能力。 在設計的過程中，圍繞機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的要求展開的，通過對比幾套方案的優(yōu)缺點，最后定下了本篇論文的設計方案，本設計選用半跨式周邊傳動，其中有水平桁架、旋轉(zhuǎn)桁架、板梁、中心旋轉(zhuǎn)支承、刮臂與刮板、輪子與走道、聯(lián)軸器等結(jié)構(gòu)，該方案較好的設計出了一套刮泥設備，該機械具有結(jié) 構(gòu)簡單、重量輕，節(jié)約運行費用、維護管理方便，消耗功率小，工效高，安全性高，傳動平穩(wěn)，操作方便造價低等優(yōu)點 。 在設計的過程中遇到了不少的問題，經(jīng)過自己的努力 和指導 老師的細心指導，終于完成了該項設計任務，并且對產(chǎn)品進行了經(jīng)濟分析，較為合理的闡述了自己的設計思路與創(chuàng)新點，自己在設計的過程中學會了不少的知識，不但溫習了曾經(jīng)學習的專業(yè)課知識，而且還學很多新的機械方面的知識，對機械制圖的能力也有了很大程度的提高 ，最重要的是培養(yǎng)自己一種獨立思考、獨立創(chuàng)造的能力。 但是由于本人所學知識有限，經(jīng)驗不足，又是初次研究這種復雜的設計，在此過程中難免在一些錯誤和不足之處，懇請各位老師給予批評指正。 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 31 致謝 光陰似箭，轉(zhuǎn)眼間大學四年的生活在匆忙中即將過去。大學的四年學習生活是豐富多彩的，是將來一身中美好的一段，在這大學四年了我一直學著努力學習專業(yè)知識，所以專業(yè)課方面有了很大的提高，為即將走上社會打下了堅實的基礎。 在本次設計中我掌握了大量機械方面的理論知識，提高自己的制圖能力。畢業(yè)實習中又將大量的理論知識運用于實踐，為畢業(yè)設計打下了實踐基礎，使我又強化了專業(yè)知識的實際運用能力，收獲頗豐。 本論文是在導師藺超文老師的精心的指導和幫助下完成的。所有辛勤培育我的老師們就沒有我今天所取得的一切成績，在 此表示我最誠摯的感謝和崇高的敬意！另外在此向各位領導、老師及在此次畢業(yè)設計中給予我?guī)椭乃型瑢W表示衷心的感謝。愿我最敬愛的老師們工作順利，身體健康，合家歡樂，萬事如意。 最后，我要