第一章概論
第一節起重運輸機金屬結構的作用和發展過程
由金屬材料軋制成的型鋼（角鋼、槽鋼、工字綱、鋼管等）及鋼板作為基本元件，彼此按一定的規律用焊接的方法連線起來，製成基本構件後，再用焊接或螺栓將基本構件連線成能夠承受外加載荷的結構物稱為金屬結構。例如常見龍門起重機的上部主梁和支腿、輪式起重機的動臂和底架等。
起重運輸機金屬結構的作用是作為機械的骨架，承受和傳遞起重運輸機所負擔的載重及其自身的重量。圖1-1所示的雙梁箱形龍門起重機，吊重q通過起重小車1的執行輪傳給上部主梁2，上部主梁2又傳給支腿3，最終通過大車執行軌道傳給基礎。
圖1-1 雙梁箱形龍門起重機
1-起重小車；2-上部主梁；3-支腿。
金屬結構是起重運輸機的主要組成部分。不少起重機就是以金屬結構的外形而命名的，如橋式起重機、龍門起重機、門座起重機、塔式起重機、桅杆起重機等。
起重運輸機金屬結構是出現較晚的一種結構。直到十九世紀後期，由於鋼鐵工業的發展，機器製造業的進一步完善，金屬結構才得以迅速發展。最早的起重機是木製的，2023年德國製成了世界上第一台電力拖動的鋼製橋式起重機。
爾後，歐美一些國家相繼生產出由金屬材料製成的橋式起重機和其它型別的起重機，其中包括低合金和鋁合金結構的起重機。當時的起重機金屬結構全部是鉚接結構。
二十世紀以來，由於鋼鐵、機械製造業和鐵路、港口及交通運輸業的發展，促進了起重運輸機械的發展。對起重運輸機械的效能也提出了更高的要求。現代起重運輸機械擔當著繁重的物料搬運任務，是工廠、鐵路、港口及其它部門實現物料搬運機械化的關鍵。
因而起重運輸機械的金屬結構都用優質鋼材製造，並用焊接代替鉚接連線，不僅簡化了結構，縮短了工期，而且大大地減輕了自重，焊接結構是現代金屬結構的特徵。
我國是應用起重機械最早的國家之一，古代我們祖先採用槓桿及轆轤取水，就是用起重裝置節省人力的例子。因是人力驅動，故起重能力小，且效率很低。幾千年的封建統治年代，工業得不到發展，從而使起重運輸裝置及其金屬結構的發展緩慢，阻礙了金屬結構的廣泛應用。
解放以前，我國自行設計製造的起重機金屬結構很少，絕大多數起重運輸裝置依靠進口。鐵路貨物的裝、卸則以人力為主。解放初期各主要鐵路站場連一台像樣的起重運輸機都沒有，當時的機械化水平就可想而知了。
解放以後，隨著冶金、鋼鐵工業的發展，起重運輸機械獲得了飛速的發展，金國剛解放就建立了全國最大的大連起重機器廠，2023年10月，在該廠試製成功我國第一台起重量為50噸、跨度為22.5m的橋式起重機。為培養起重運輸機械專業的專門人材，在上海交通大學等多所高等工業學校中，創辦了起重運輸機械專業。
鐵路系統為適應國民經濟發展需要，提高裝卸效率，也在唐山鐵道學院（現為西南交通大學）辦起了鐵路裝卸機械專業，培養專門從事鐵路裝卸機械設計和研究的技術人材。
圖1-2 20/10噸單主梁c形龍門起重機
1-大車走行基礎；2-大車執行機構；3-抓斗；4-司機公升降電梯；5-支腿；6-司機室走臺；7-司機室；8-司機座椅；9-走台；10-上部主梁；11-起重小車；12-小車供電裝置；13-小車罩；14-大車供電裝置；15-地溝
圖1-3 100/20噸雙梁o形龍門起重機
1-大車走行基礎；2-地溝供電滑車；3-端部走臺；4-小車供電裝置；5-欄杆；6-上部主梁，7-小車罩；8-載重小車；9-電梯公升降機構；10-小車供電支架；11-端梁；12-上曲腿；13-扶梯；14-直腿；15-下曲腿；16-大車執行機構；17-電梯吊籠；18-爬梯；19-司機室；20-司機座椅。
到目前為止，我國通用橋式型別起重機和工程起重機（汽車起重機、輪胎起重機、塔式起重機）已從過去的仿製過渡到了自行設計製造的階段。有些機種和產品，無論從結構形式，還是效能指標都達到了較高水平。2023年西南交通大學和天津鐵路分局共同研製的單主梁c形龍門起重機（圖1-2）和2023年共同研製的o形雙梁龍門起重機（圖1-3），由於它們具有腿下淨空大、司機視野好、貨物過腿容易、外形美觀等優點，深受使用者觀迎，並獲很快推廣。
國內許多廠家已能設計製造各種引數的建築用塔式起重機（圖1-4），不僅能滿足國內需要，還有少量出口。
近幾年以來，輪式起重機的發展極為迅速，不少產品已經系列化。其中以中、小噸位的汽車起重機最引人注目。大噸位的輪式起重機，近年來發展也很快，圖1-5為長江起重機廠設計製造的125噸汽車起重機。
圖1-4 建築塔式起重機圖1-5 125噸汽車起重機
西南交通大學與山海關橋梁廠、蘭州機車廠共同研製了100噸定長臂及伸縮臂式鐵路起重機；與武漢橋機廠共同研製了160噸定長臂及伸縮臂式鐵路起重機，如圖1-6、1-7所示，其各項效能指標達到了國際先進水平。
圖1-6 160噸定長臂鐵路起重機圖1-7 160噸伸縮臂式鐵路起重機
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型別繁多，對它們進行分類，目的是區別各種不同的金屬結構型別，找出其共同特點，便於設計和計算。
一、按照組成金屬結構基本元件的特點，起重運輸機金屬結構可分為杆繫結構和板結構。
杆繫結構由許多桿件焊接而成，每根桿件的特點是長度方向尺寸大，而斷面尺寸較小。常見的桁架式龍門起重機的桁架主梁和支腿、四桁架式橋架、輪式和塔式起重機的桁架動臂（圖1-8）都是杆繫結構。
圖1-8 塔式、輪式起重機桁架動臂
板結構由薄板焊接而成。薄板的特點是長度和寬度方向尺寸較大，而厚度很小，所以板結構亦稱薄壁結構。箱形龍門起重機的上部主梁和變截面箱形支腿（圖1-1），汽車起重機的箱形伸縮臂和支腿（圖1-9）都是板結構。
包裝結構設計第一章
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