门式起重机设计—金属结构设计.docx

课程设计说明书

论文题目：45t-26m门式起重机设计
—金属结构设计

系 部： 机械工程
专 业： 起重运输机械设计与制造
班 级： 起机121
学生姓名： 石立腾
学 号： 120125127
指导教师： 安林超

目录
第一部分 1
第一章 设计初始参数 1
1.1基本参数： 1
1.2选用相关设计许用参数： 2
第二章 初选支腿结构形式 3
2.1 门架结构型式、尺寸及计算截面 3
第三章 载荷计算 4
3.1垂直作用载荷 4
3.1.1. 自重载荷 4
3.1.2.移动载荷 5
3.2 水平作用载荷 5
3.2.1水平惯性力F 5
3.2.2启动或制动时货物的摆动力T 5
3.2.3.均布风力 6
3.2.4小车集中惯性力 6
3.2.5.小车集中风力 6
3.2.6.偏斜侧向力 6
第四章 金属结构的总体设计 7
4.1 主梁设计 7
4.1.1 主梁基本尺寸设计 7
4.1.2主梁截面形式 7
4.1.3主梁内力计算 8
4.2主梁应力校核计算 13
4.3疲劳强度设计计算 16
4.3.1悬臂根部主腹板下角点疲劳计算 17
4.3.2悬臂根部腹板上角点（拉应力）疲劳强度计算 18
4.3.3主梁腹板局部稳定性计算 18
4.4主梁腹板局部稳定校核 18
4.5主梁整体稳定性 20
第五章支腿的设计计算 21
5.1支腿的设计 21
5.1.1 支腿基本尺寸设计 21
5.1.2 支腿等效截面形式 21
第六章 龙门架刚度设计计算 23
6.1主梁垂直静刚度计算 23
6.2主梁水平静刚度计算 24
6.3门架纵向静刚度计算 25
第七章 支承架设计计算 27
7.1支承架强度设计计算 27
7.1.1垂直载荷作用下，马鞍横梁跨中截面内力计算 27
7.2水平载荷作用下，马鞍横梁跨中截面内力计算 29
7.3 支承架各截面内力及应力计算 33
第八章 支承架刚度设计计算 38
8.1垂直移动载荷作用下，支承架的小车轨顶处位移 38
8.2水平载荷作用下，支承架的小车轨顶处位移 40
第九章 支腿整体稳定性计算 47
9.1性腿侧支腿整体稳定性计算 47
第十章 连接螺栓强度计算 49
10.1马鞍立柱下截面螺栓强度 49
10.1.1刚性支腿侧计算 49
10.2支腿下截面螺栓强度计算 50
10.2.1刚性腿侧计算 51
第十一章 整机性能验算 53
11.1倾翻稳定性计算 53
11.1.1稳定力矩： 53
11.1.2倾翻力矩： 53
11.1.3各工况倾翻稳定性计算 53
11.2 轮压计算 54
11.2.1一个车轮的正常工作最大轮压： 54
11.2.2一个车轮正常工作最小静轮压： 54
第二部分 起升机构的设计 56
第一章 小车起升机构设计初始参数 56
1.1门式起重机的主要技术参数 56
1.2主起升机构的选用设计参数 56
第二章钢丝绳.卷筒.滑轮组的选型设计 58
2.1钢丝绳的计算： 58
2.1.1 钢丝绳所受最大静拉力； 58
2.1.2 钢丝绳的选择： 59
2.2滑轮、卷筒的计算 59
2.2.1 滑轮、卷筒最小直径的确定 59
2.2.2 卷筒长度和厚度的计算 60
2.2.3 卷筒转速 61
2.2.4强度的计算 61
第三章 电机的选型及校核计算 63
3.1根据静功率初选电机 63
3.1.1 起升机构静功率计算 63
3.1.2初选电动机功率 63
3.2电动机过载能力效验 63
3.3电机发热验算 64
第四章 减速器的选型及校核计算 65
4.1减速器的选择 65
4.1.1 减速器传动比 65
4.1.2 标准减速器的选用 65
4.1.3 验算减速器被动轴端最大径向力 65
4.1.4 减速器输出轴承受短暂最大扭矩校核 66
第五章 制动器.联轴器的选型及校核计算 67
5.1制动器的选择 67
5.2 联轴器的选择 67
5.3 起动和制动时间验算 68
第三部分 运行机构设计 70
第一章小车运行机构的计算 70
1.1轮压的计算 70
1.2电动机的选择 71
1.2.1运行阻力的计算： 71
1.3电机初选 72
1.4 减速器的选择 72
1.5联轴器的选择： 73
1.6空载.满载起动打滑的验算 74
1.7制动器的选用： 76
1.8车轮计算 76
1.8.1车轮的计算轮压 76
1.8.2车轮踏面应力接触疲劳计算 77
1.8.3 车轮轴的计算 78
1.9强度计算 79
第二章 大车运行机构设计计算 81
2.1 设计相关参数： 81
2.2 运行机构型式 81
2.3大车轮压的计算 82
2.4车轮踏面疲劳强度校核： 82
2.5 车轮踏面静强度校核： 83
2.6运行阻力计算 83
2.7风阻力计算： 84
2.8总静阻力计算： 84
2.9电机的选型及计算 85
2.10 选联轴器： 85
2.11 减速器的选型及计算 86
2.12 电机的发热及过载校核 86
2.12.1 电动机发热验算： 86
2.12.2起动时间验算： 86
2.12.3 电动机过载验算： 87
2.13 空载、满载起动打滑验算 87
2.14 制动器的选型及校核计算 88
总结: 90
参考资料 91

第一部分
第一章 设计初始参数
1.1基本参数：
起重量 =45.000 (t)
跨 度 S=26 (m)
左悬臂长 =8(m)
左有效悬臂长 =5. 5(m)
右悬臂长 =8 (m)
起升高度 =9 (m)
结构形式及尺寸如图1—1所示。
图1—1结构形式及尺寸
整机工作级别为 A7
主起升工作级别为 E7
小车运行工作级别为 E5
大车运行工作级别为 E5
主起升速度 VZQ=重载1.2~12(m/min) /轻载1.8~18 (m/min)
小车运行速度 VXY=3~30 (m/min)
大车运行速度 VDY=4~40(m/min)

1.2选用相关设计许用参数：

钢结构材料Q235-
许用正应力

许用剪应力
龙门架许用刚度：
主梁垂直许用静刚度：
跨中 ＝S/800＝32.5mm；
悬臂 /360＝15.28mm；
主梁水平许用静刚度：
跨中 ＝S/2000＝13mm；
悬臂 /700＝7.86mm；
龙门架纵向静刚度：
主梁沿小车轨道方向 ＝H/800＝11.25mm；
许用动刚度 ＝2.0Hz；
连接螺栓材料 8.8级螺栓
许用正应力 ＝210.0Mpa；
疲劳强度及板屈曲强度依 计算许用值选取。

第二章 初选支腿结构形式
2.1 门架结构型式、尺寸及计算截面
门架结构型式及尺寸及计算截面如图2-1所示

图2-1

第三章 载荷计算
3.1垂直作用载荷
3.1.1. 自重载荷
计算出梁的质量有公式和公式可得单根主梁自重：

若轨道每米质量为，轨道安装质量系数为r，栏杆、小车导电架质量和为0.03(t/m)，则轨道安装等质量和为：
=(×r+0.03)=(0.043×1.200+0.03)=1.538 (t)=15.378 (KN)
单根主梁总重量M为
M= +=16.76+1.538=18.28(t)
运行冲击系数对于轨道接头状况一般，起重机通过接头时会发生垂直冲击效应，此时运行冲击系数由式确定
所以=1.1+0.0580.671=1.139
由于本机工作级别较高所以
所以起升动载系数=1.139 +0.51×0.3≈1.3
构件质量或质量集度与重力加速度(=10.0m/s.s)之积，便为作用门机结构上的集中重力或重力集度。于是，主梁重力集度为：

其余构件质量(t)、质量集度(t/m)计算方法相同，详见表1－1，表中重力考虑了冲击系数

表3-1 (单位：t)
单根主梁质量
马鞍梁质量
支腿质量
下横梁质量
上横梁质量
司机房及电气质量
大车运行机构质量
18.28
5.0618
6.341
4.5724
1.846
3.75
17.376

3.1.2.移动载荷
移动载荷由起重量、小车质量及起升、下降、运行的冲击引起的，如假设小车的轮压均匀分布，则作用在一根主梁上两小车轮压力和为：
P1=(×+×)/2
=(45×1.05+20.74×1.3)/2=37.11 (t)=371.1 (KN)
3.2 水平作用载荷
水平作用载荷主要是自重载荷和移动载荷的质量，在大车制动时产生的惯性力及风载荷引起的。它可分为均布力和集中力作用在结构上。
3.2.1水平惯性力F

G——物体自重
g——重力加速度
——大车制动/启动时产生的平均加速度

t=8～10s，本题取8s
上端梁惯性水平力，主梁惯性水平力和小车及载荷惯性水平力计算

3.2.2启动或制动时货物的摆动力T

3.2.3.均布风力
结构件风力也属于均布力，通常多考虑沿大车轨道方向的风力作用。若单位风压为0.025t/m.m，箱型结构风振系数C=1.5，迎风面积为时，
主梁所受风力为：
=0.025×1.5××（）
=0.025×1.5×1.66×（26+8+6.6）
=2.2076(t)=22.076(KN)
若主梁均布风力集度为，则：
=/(）=2.2076/(26+8+6.6)
=0.054 (t/m)=0.544 (KN/m)
小车的风载荷计算
注：风力、风力集度及迎风面积的含义在这里均为沿大车轨道方向
3.2.4小车集中惯性力
当大车制动时，起重量及小车质量产生集中惯性力，它通过车轮作用于二根主梁上，若摩擦系数为0.14，大车驱动轮数n驱=2，全部车轮数n全=8，
其比值为0.3，则作用于一根主梁的集中惯性力为：

3.2.5.小车集中风力
当风沿着门机轨道方向吹时,工作状态风力为：

水平合力为：
=+ =11.504+7.554=19.058 (KN)
3.2.6.偏斜侧向力
就这种结构而言，因侧向力计算值不准确，引起应力不大，故本计算中忽略此因素作用。
由于主梁和支承架均以载荷组合Ⅱ作用时，受力严重，故以此工况校核强度和稳定性。组合Ⅱ的工况为：大车运行和满载下降同时制动的工况，此时侧向横推力减弱了，可忽略不计。

第四章 金属结构的总体设计
4.1 主梁设计
4.1.1 主梁基本尺寸设计
选用主梁为偏轨式箱型主梁；
主梁的合理高度一般取为：

根据设计的实际要求和结构要求，取 箱型梁翼缘板的宽度（两腹板净间距）按整体稳定性和水平刚度要求确定，取为及,计算得
根据本起重机工作级别较高以及方便施焊等其他因素考虑，取b=944mm通常取腹板厚 ，在这里取 箱型梁翼缘板的总宽度为： =b+2+40=1000mm，取为=1000mm箱型梁受压翼缘板的厚度按局部稳定条件决定：=18.8mm，取=20mm
4.1.2主梁截面形式
主梁截面形式如图4-1-1所示

图4-1-1 主梁截面形式
端梁基本尺寸设计:
取端梁高度
端梁宽度
端梁上下翼缘板厚
腹板
主梁和端梁采用法兰盘螺栓连接
端梁截面形式
端梁截面形式如图4-1-2所示。

图4-1-2 端梁截面形式
4.1.3主梁内力计算
1.主梁截面积S计算
S=0.95×0.02+0.89×0.02+1.45×(0.008+0.008) =0.06（）
截面对中性轴x—x的惯性矩计算

截面对中性轴Y—Y的惯性矩计算

2.垂直载荷作用产生内力
主梁在垂直载荷作用下，取计算简图为简支刚架，作用有均布载荷及集中轮压，主梁的跨中截面1-1及主梁的悬臂根部2-2为危险计算截面。
⑴ 小车位于跨中时，计算简图如图4-1-3

图4-1-3 计算简图
=5(m) =8(m) =4.25(m) =6.6(m)
S=26(m) =37.11(t) =5.37(t/m)
支腿反力计算
=
=
=128.393（t）
计算主梁跨中弯矩为：

计算主梁跨中剪力为：

⑵ 小车作用在悬臂端极限位置时，计算简图如图4-1-4

图4-1-4 计算简图
计算主梁悬臂弯矩为

计算主梁悬臂剪力为

3.水平载荷作用产生内力
主梁和上端梁组成水平框架，承受水平惯性力、风力和小车及吊重引起的惯性力。其中水平惯性力和风力为均布作用载荷，小车及吊重引起的惯性力为移动的集中载荷作用。
⑴水平框架超静定内力计算：
小车位于跨中或位于悬臂端时，计算简图如图4-1-5，4-1-6所示

图2—6 计算简图 图2—7计算简图
当移动载荷位于跨中
主梁惯性力和主梁风载荷之和计算

主梁悬臂根部A点支反力

主梁跨度中间弯矩计算

移动载荷位于跨中，主梁跨中截面角点应力

跨中截面翼缘角点最大弯曲正应力为（计入约束扭转8%）

移动载荷处于有效悬臂处

由于偏轨箱形梁的约束扭转应力只占普通弯曲应力的8%以下为简化计算，应将应力数值乘8%，其悬臂根部A点主梁截面翼缘板角点最大弯曲应力为：

上述最大弯矩正应力计算结果，最大弯曲正应力在小车位于有效悬臂处，悬臂根部截面主腹板受压翼缘板的左下角点其（压应力）。因此计算折算应力时，仅计算悬臂根部主腹板左下角点的切应力和弯曲正应力的组合。
4.2主梁应力校核计算
危险截面内危险应力点为1、2、3、4、5点，如图4-2所示，危险端面内3点承受剪应力最大，由于3点最大剪应力与其许用剪应力相比很小，可不进行验算。5 点为中轨或半偏轨箱形梁上盖板局部弯曲应力验算点。

一般箱型梁上下盖板厚度不等，造成截面的中性轴上移，1,4点应力略大于2点应力；1点应力略小于4点，由于1点2点亦为疲劳强度、板稳定的验算点，当1点满足要求而有余量时，4点也应该满足，因此，静强度设计只验算1点2点强度足以满足设计要求。
1.跨中截面1点应力为：
垂直正应力：

垂直剪应力：
= /(×(+))×1.1
=1.1527/(1.66×(0.008+0.008))×1.1
=47.74(MPa)
扭转剪应力：
=MZ1/(-0.06+(+)/2.0)/( +/2+/2)/2/(+)/2.0
=0.091/(1-0.06+(0.008+0.008)/2.0)/(1.66+0.014/2+0.010/2)/2/(0.008+0.008)/2
=2.05 (MPa)
剪应力和：
=+=47.74+2.05=49.79 (MPa)
水平正应力：

合应力为：

同理跨中截面2点应力为：
垂直正应力：
=×(/2.0-)/( /2.0+)
=1.1527×(1.66/2-0.006339)/(1.662/2+0.006339)
=1.135(MPa)
水平正应力：
=×((-0.06)/2.0-)/(( -0.06)/2.0+)
=1.32×((1-0.06)/2-0.03432)/((1.-0.06)/2+0.03432)
=1.14(MPa)
合应力为：

跨中截面1点、2点计算应力、小于许用值160.000，满足要求。
2.悬臂根部截面1点应力为：
垂直正应力：
=×(/2.0-)/( /2.0+)

水平正应力：
=×((-0.06)/2.0-)/(( -0.06)/2.0+)

合应力为：
=

跨中截面1点、2点计算应力、小于许用值160.000，满足要求。
2.悬臂根部截面1点应力为：
垂直正应力：
=/×y×1.15
=224.785/0.03432×0.83×1.15
=62.5 (MPa)
垂直剪应力：
=/(×(+))×1.1
=414.06/(1.66×(0.008+0.008))×1.1
=17.15 (MPa)
扭转剪应力：
=/(-0.06+(+)/2.0)/(+/2.0+/2)/2.0/((+)/2.0)
=0.224785/(0.950-0.06+(0.008+0.008)/2.0)/(1.66+0.014/2.0+0.010/2.0)/2.0/((0.008+0.008)/2.0)
=8.8634(MPa)
合剪应力为：
=+=17.15+8.8634=26.013 (MPa)
水平正应力为：

合应力为：

同理悬臂根部截面2点应力为：

悬臂根部截面截面1点、2点计算应力小于许用值160.000，满足要求。
4.3疲劳强度设计计算
结构的疲劳强度取决于其工作级别、结构件材料种类、接头连接型式、结构件的最大应力以及应力循环特性等。对工作级别是Ａ６、Ａ6级的结构件，应验算疲劳强度。验算的截面为跨中和悬臂的根部，验算的点如图4-3所示：

对于使用较繁重的起重机金属结构必须进行疲劳强度计算其疲劳强度应满足
——计及实际起重量变动影响的等效静载荷系数。对重级工作类型的起重机，在焊接的板结构金属结构计算时，取值=0.85

上面门架内应力计算中，最大应力再悬臂根部截面主腹板翼缘板下角点，为此用代替Q，即为在等效载荷作用下产生的最高应力。
4.3.1悬臂根部主腹板下角点疲劳计算

绝对值最大的应力为压应力时，其疲劳强度的许用压应力计算
式中——相应于一定的应力循环次数，当p=0时，主体金属或连接件的疲劳许用应力，对本起重机工作级别，材料35A其值=56.7（MPa）
K——系数， K=0.65
，其为构件验算部位的应力比值（拉为正，压为负）
，式中——悬臂上静载荷产生的力矩

4.3.2悬臂根部腹板上角点（拉应力）疲劳强度计算

绝对值最大的应力为压应力时，其疲劳强度的许用压应力计算
式中，其为构件验算部位的应力比值（拉为正，压为负）

上面疲劳强度计算结果均小于疲劳强度许用应力，故主梁断面受悬臂刚度控制。
4.3.3主梁腹板局部稳定性计算
已知主梁截面的主腹板高度h=1660mm，其厚度副腹板高度h=1660mm，其厚度，则其高厚比为：

对腹板的宽厚比在的范围内，需设置横向加劲肋，其间距不得小于0.5b,且不大于2b(b为腹板的宽度)。为制造方便和安全，横向加劲肋常间距布置，其间距宜取,且不大于2m.取a=500mm如图4-2-1所示。

图4-2-1
4.4主梁腹板局部稳定校核
主梁跨中和悬臂根部腹板受力较大，应校核腹板局部稳定性屈曲验算简支板基本临界应力为：

,正应力计算屈曲系数、切应力计算屈曲系数、挤压应力计算屈曲系数为：
=8.4/(Φ+1.1)=8.4/(0.560+1.1)=5.060
=5.34+4/=5.34+4/=5.874
=(2+)×()
=
=3.479
由于假定板周边为弹性支承，则验算板临界压缩应力及、临界切应力、临界局部压应力分别为：

由于主梁为半偏轨梁，2点无挤压应力，即

弹塑性临界应力即弹性临界应力折减公式为：

腹板的局部稳定性验算公式：

故满足使用要求。
4.5主梁整体稳定性
由于主梁盖板宽，梁跨度与梁宽比远小于６０，梁的整体稳定性自然保证，不必验算。

第五章支腿的设计计算
5.1支腿的设计
5.1.1 支腿基本尺寸设计
根据跨度S=26m,采用两侧刚性支腿的门架，通过高强度螺栓与主梁连接。初次计算时，对轴心受压柱和偏心受压柱的长细比，可以假定轴向力N，据估算本机轴向力N=45t，故可取λ=80
则：
式中N—计算的轴向力， N=45t
—柱的计算长度，= 又因为
—受压柱的稳定系数，查表取=0.437
根据表6-15中组合梁截面尺寸的近似比值关系，
则有 ：
式中h、b、 —分别为柱截面的高、宽和平均管径
、、—依界面而定的比例系数，由表6-15查,取=0.4
、、—截面的回转半径，初计算时取==
为使截面尺寸合理，对于偏心受压柱则先确定截面高度h，再按选定的尺寸和截面积求出另一尺寸，所以只需根据算出h即可。
即 =763.79mm，为便于计算取为800mm，

箱型截面翼缘板宽厚比应满足即≤13.1mm，取=10mm
5.1.2 支腿等效截面形式
支腿等效截面形式如图5-3所示

第六章 龙门架刚度设计计算
6.1主梁垂直静刚度计算
1.主梁跨中静刚度依简支刚架计算，小车作用在跨中时，计算简图如图2—12所示，跨中静刚度：

图2—12 计算简图
为小车轮距对刚度影响系数,其值为：
=1-3×B×B/2/ + /2/
=1-3×5.6×5.6/2/+/2/
=0.03515
=(+)×/(9600×E×)×
=(45.00+20.74)×26/(9600×210000.0×0.022358)×0.575
=0.0096 (mm)
K=×h/(×S)
=0.03432×10.7/(0.006339×26)
=2.228
主梁跨中静刚度许用值为12.6mm
通过验算，跨中静刚度满足要求。
2.主梁悬臂静刚度依简支刚架计算，小车作用在悬臂极限时，计算简图如图6-1所示，悬臂静刚度：

图6-1 悬臂静刚度计算示意图
=((+)×/(600×E×))×(+S)
=((45.00+20.74)×/(600×210000.0×0.03432))×(5.5+26)
=14.49 (mm)
悬臂端静刚度许用值为：15mm
通过验算，悬臂静刚度满足要求。
6.2主梁水平静刚度计算
水平框架为多次超静定结构，利用结构力学的对称性，从两端梁中间截开取超静定框架一侧为基本系统，并作为计算简图。由前节计算得均布载荷作用超静定剪力为,， 移动载荷作用跨中或悬臂超静定剪力为,,,。
计算水平刚度时只考虑惯性力影响，而忽略风力作用。
1.跨中水平静刚度
小车位于跨中时，刚度计算简图如图6-2-1所示，水平刚度为：

图6-2-1刚度计算简图
=1.150 (t) =0.537(t/m)
=(/(4800×E×))×(5.0××/8.0-1.5××(+ )+4.0× ×S/4.0-3.0×(+)×B1-3.0×(+)×B1)
=(/(4800×210000×0.006339))×(5.0×0.537×/8.0-1.5×0.537×(+)+4.0×1.150×26/4.0-3.0×(-0.598+-0.005)×1.7-3.0×(0.244+0.731)×1.7
=19.8 (mm)
跨中水平静刚度许用值为：20mm
通过验算，跨中水平静刚度满足要求。
2.悬臂水平静刚度
水平刚度计算式中,等于强度计算内力对应值×QH0/Q0,, ,, 等于强度计算内力各对应值×/P0
小车位于悬臂时，刚度计算简图见图6-2-2，水平静刚度为：

图6-2-2刚度计算简图
=1.150 (t) =0.537(t/m)2
=(/(300.0×E×))×(×(-S+2×(2.0×+)×S/+3.0×(/)×)+×(S+)+(S+1.5×)× B1×(-)+0.5×S×B1×(-)
=(5.5/(300.0×210000.0×0.006339))×(0.8×(-26+2×(2.0)×26/+3.0×(8×8/)×5.5)+5.20×(26+5.5)+(9.4+1.5×5.5)×1.70×(-0.60-1.17)+0.5×26×1.70×(-0.01-0.56))
=1.21(mm)
悬臂水平静刚度许用值为：6.0mm
通过验算，悬臂端水平静刚度满足要求。

6.3门架纵向静刚度计算
小车制动时确定主梁沿门架纵向变形值即为纵向静刚度计算，取计算模型为静定结构，计算基本简图如图6-3

图6-3计算基本简图
=1.282(t)
同样只考虑小车制动惯性力，不计风力，小车制动门架纵向静刚度Y为：
= /300××S×(1+K)/E/
=3.076/300××26×(1+2.228)/210000.0/0.03432
=13.67 (mm)
其中：
K=×H/(1×S)
=0.03432×10.7/(0.006339×26)
=2.228
主梁纵向静刚度许用值为：14mm
主梁纵向静刚度满足要求。

第七章 支承架设计计算
7.1支承架强度设计计算
7.1.1垂直载荷作用下，马鞍横梁跨中截面内力计算
1.刚性腿侧计算
垂直作用载荷有、、、、。计算简图如图7-1-1所示。

图7-1-1计算基本简图

支承架是三次超静定结构，由马鞍横梁中间截面断开，作为超静定的基本结构，由于结构对称，载荷对称，断开截面只有弯矩和轴向力。为了求解超静定内力简单，将均布载荷、、、与集中力作用分开考虑，设均布载荷引起截面弯矩为，轴向力为，由集中力引起的截面弯矩为，轴向力为，然后将内力求和进行校核计算。
2.基本系统在弯矩作用下单位力图，如图7-1-2所示
3.基本系统在轴向力作用下单位力图，如图7-1-3所示

图7-1-2弯矩作用下单位力图 图7-1-3轴向力作用下单位力图
4.基本系统在均布载荷和作用下弯矩图，如图7-1-4所示
5.集中力作用下弯矩图,如图7-1-5所示

图7-1-4均布载荷和作用下弯矩图 图7-1-5作用下弯矩图
基本结构在均布载荷、集中力作用下各截面的弯矩值为：
各截面弯矩值
=×/8=0.227×/8=2.465 (t·m)=24.65 (KN·m)
==24.65 (KN·m)
== 24.65 (KN·m)
=(+/4)××/2
=(1.356+9.32/4)×0.227×9.32/2
=7.798 (t·m)
=77.98 (KN·m)
=×=1.356×0.741=1.005 (t·m)=10.047 (KN·m)
=××/2=2.412×1.356×1.356/2=2.218 (t·m)=22.176 (KN·m)
=++=7.798+1.005+2.218=11.021 (t·m)=110.21 (KN·m)
=×/2++×+×/2
=9.32×0.227/2+0.741+2.412×1.356+0.306×10.761/2
=6.715 (t)
=67.15 (KN)
=+ ×=11.021+6.715×0.78=16.26 (t·m)=162.6(KN·m)
=×/8=0.306×/8=4.429 (t·m)=44.29 (KN·m)
==603.145 (KN)
=×=60.315×0.952=57.42 (t·m)=574.2 (KN·m)
=×(+)
=60.315×(0.952+1.356)
=139.21 (t·m)
=1392.1 (KN·m)
=+×
=139.21+60.315×0.78
=186.256 (t·m)
=1862.56 (KN·m)
== 1862.56 (KN·m)
注：以上符号如的含义为：３－３截面在作用下的Ｘ方向的弯矩
7.2水平载荷作用下，马鞍横梁跨中截面内力计算
1．刚性支腿侧计算
支承架作用水平载荷有、、、、及扭矩MN作用，支承架两侧作用的载荷对应相等，计算简图如图7-2-1所示

图7-2-1计算简图
水平载荷作用下基本结构同前。由于结构对称，载荷反对称，马鞍横梁断开截面只有剪力，为求解简单，将载荷分为三种情况作用在基本结构上，一种是均布载荷，一种是作用，第三种是MN作用。三种情况的内力分别假定为、、，然后求和内力，最后进行校核计算。
2剪力作用下单位力图 ：如图7-2-2所示
3均布水平载荷、作用下弯矩图，如图7-2-3所示

图7-2-2剪力图 图7-2-3弯矩图
4.集中水平力作用下弯矩图，如图7-2-4所示
5.MN作用下弯矩图，如图7-2-5所示

图7-2-4作用下弯矩图 图7-2-5 MN作用下弯矩图
6.基本结构在均布载荷、集中力，扭矩MN作用下，
各截面弯矩值
=× =0.018×4.952=0.0897 (t·m)=0.897(KN·m)
=(×^2)/2=(0.029×4.982^2)/2 =0.3599 (t·m)=3.599(KN·m)
==0.897 (KN·m)
==3.599 (KN·m)
=×(+)=0.018×(4.982+9.144) =0.2543 (t·m)=2.543 (KN·m)
=××(+/2)
=0.029×4.982×(9.144+4.9821/2
=1.681 (t•m)=16.81 (KN·m)
=/2×=1.677 (t·m)=16.77 (KN·m)
=++=0.254+1.681+1.677=3.612(t·m)=36.12 (KN·m)
=×2/=3.612×2/10.761=0.671 (t)=6.71 (KN)
=-× =3.612-0.671×0.78=3.089 (t·m)=30.89 (KN·m)
=0
=2××/ =2×2.541×9.144/10.761=4.318 (t)=43.18(KN)
=0
=×=2.541×9.144=23.235 (t·m)=232.35 (KN·m)
=-V×=23.235-5.454×0.78=18.98 (t·m)=189.8 (KN·m)
=0
=2×MN/=2×2.384/10.761=0.443 (t)=4.43 (KN)
MX5MN=MN=23.838 (KN·m)
MX6MN=MN=23.838 (KN·m)
MX7MN=0
MX8MN=MN-×=2.384-0.443×0.78=2.038 (t·m)=20.38 (KN·m)
7.支承架上横梁截面内力、、的计算
DT11=(^3/24/+^2×/4/+/12/×(3××+6××+4××)+/24/×(2×+)^2)/E+××/(4.0××)
=(9.32^3/24/0.00673+9.32^2×4.982/4/0.00673+8.405/12/0.008687×
(3×9.32×9.32+6×9.32×1.36+4×1.36×1.36)+9.2/24/0.00159×(2×1.4+9.32)^2)/210000.0+9.32×9.32×1.864/(4.0×81000.0×0.01213)
=0.4423
DT1QY=(××(2.0×+3.0××/)/+×(+2.0×)
×/+×((3.0×+2.0×)×(+)+(3.0×+4.0×)×(+)+(2.0×+3.0×)×)/)/12.0/E+×/(4.0××)×(++((+)/)×)
=(0.952×9.32×(2.0×0.172+3.0×0.0897×0.952/4.982)/0.00673+9.2×(9.32+2.0×1.356)×3.089/0.00159+8.405×((3.0×9.32+2.0×1.356)×(0.0897+0.3599)+(3.0×9.32+4×1.356)×(0.2543+1.677)+(2.0×9.32+3.0×1.356)×1.677)/0.008687)/12.0/210000.0+1.864×9.32/(4.0×81000.0×0.01213)×(0.172+0.3599+((0.952+4.982)/ 4.982)×0.0897)
=0.1306
=DT1QY/DT11=0.067/0.182=0.367 (t)=3.673 (KN)
DT1=×/(4.0××)××+×(3.0××(+)+2.0× ×(+2.0×))/(12.0×E×)+×(+2.0×)×/(12.0×E×)
=0.901×0.901/(4.0×81000.0×0.01213)×9.32×2.541+8.405×(3.0×4.950×(0+23.235)+2.0×1.356×(0+2.0×23.235))/(12.0×210000.0×0.008687)+7.661×(9.32+2.0×23.235×20.894/(12.0×210000.0×0.00159)
=2.4145
DT1MN=(×(+)×MN/2/+/12/×(+2×)×MX8MN)/E+MN××/(2.0××)
=(8.405×(9.32+1.356)×2.384/2/0.008687+7.661/12/0.00159×(9.32+2×1.356)×2.132)/210000.0+2.384×0.901×4.950/(2.0×81000.0×0.01213)
=0.137
=DT1/DT11=2.4145/0.4423=5.5459 (t)=54.59 (KN)
=DT1MN/DT