2吨单轨抓斗起重机设计开题报告.doc

一、选题依据及意义：起重机械师现代工业企业中实现生产过程机械化、自动化、减轻繁重体力劳动、提高劳动生产率的重要工具和设备。随着现代工业的发展、生产规模的扩大以及自动化程度的提高，作为物料搬运重要设备，它在现代化生产过程中的作用越来越大、应用越来越广，如在港口码头和铁路车站，没有起重机械，装卸工作就不能进行；在冶金生产中，起重机械已运用于金属生产的全部过程；现代建筑工程，不能离开起重机械；在农业和林场，最困难、最非礼的工作也由起重机来完成；在核电站中，采用特殊的起重机，用以代替人的操作去担当对人体健康有严重危害的工作。科学技术和生产发展推动了现代设计和制造能力的提高，激烈的国际市场也越来越依赖于技术的竞争，这些都促使国内外各种起重机制造企业不断地完善和发展起重机提高劳动生产率以及增强市场竞争力。二、国内外研究概况及发展趋势：一、国外起重机的特点及发展趋势近年来，随着世界销售市场对起重机械的需求量的不断增加，国外各起重机厂家大多采用优化设计等现代设计手段以提高设计效率。有关资料表明，美国、德国、日本等一些起重机公司都广泛应用CAD技术，彻底抛弃了传统的图板，并且还与计算机辅助工艺规划（CAPP）和计算机辅助制造(CAM)相衔接，做到了无图化生产。国外起重运输机械发展到今天，已经到了比较成熟的地步，其结构形式基本上都是经过反复优化设计，并经过实践检验的。随着计算机技术的广泛应用，许多国外起重机制造商应用计算机辅助设计系统(CAD)，以及模块化设计方法，尽量使用标准件设备迅速组合和安装，减少标准件外组合部分的加工制造。组合构件的使用对生产非标准件起重机来讲，有助于减少成本。当前，国外起重机特点和发展趋势有三大特征：1、系列产品模块化、组合化和标准化用模块化设计代替传统的整机设计方法，将起重机上基本相同的构件、部件和零件制成有多种用途，有相同联结要素和可以互换的标准模块，通过不同模块的相互组合，形成不同类型和规格的起重机。对起重机进行改进，只需针对某几个模块。设计新型起重机，只需选用不同模块重新进行组合。可使单件小批量生产的起重机改换成具有相当批量的模块生产，是想高效率的专业化生产，企事业的生产组织也可由产品管理变为模块管理。达到改善整机性能，降低制造成本，提高通用化程度，用较少规格的零部件组成多品种、多规格的系列产品充分满足用户需求。据资料介绍，德马克公司的葫芦双梁起重机系列改用模块化设计后，比单件设计其设计费用下降了12%，自重轻，与国内产品相比较，起重量为32t，跨度25m，国内双梁起重机自重46.4t，电动葫芦桥式起重机自重28.3t，而德马克电动葫芦桥式起重机的自重只有18.5t，比国内产品分别轻60%和35%。2、起重机的大型化、高速化和专用化出于工业生产规模不断扩大，生产效率日益提高，以及产品生产过程中无聊装卸般运费用所占比例逐渐增加，促使大型或高速起重机的需求量不断增长，起重量越来越大，工作速度越来越高，并对能好和可靠性提出了更高的要求目前试剑石最大的履带起重机为德马克公司生产的CC8800-1TWIN，其最大起重量为3200t；最大的桥式起重机起重量达1200t；生产率达800010000t/h的斗轮堆取料机；自动化立体仓库巷道堆垛机最大的运行速度达400m/min；最大的带式输送机宽达3.2m，输送能力达37500t/h和单机最大输送距离超过30km等。3、起重机性能自动化、智能化/和数字化起重机的跟新和发展，在很大程度上取决于电气传动与控制的改进。将机械技术和电子技术相结合，将先进的计算技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统实现起重机的自动化和智能化。大型高效起重机新一代电器控制装置已发展为全电子数字化控制系统。主要又全数字化控制驱动装置、可编程序控制器、故障诊断及数据管理系统、数字化操作纵给定检测等设备组成。变压变频调速、射频数据通讯、故障自诊监控、吊具防摇的模糊控制、激光查找起吊重物重心、近场感应防碰技术、现场总线技术、载波通讯及控制、无接触供电及三维条形码技术等将广泛得到应用，使起重机具有更高的揉性，以适应多批次少批量的柔性生产模式，提高单机综合自动化水平。二、国内起重机设计现状及存在的问题1、设计手段不完善、与先进技术结合较少目前，国内起重机还处于传统设计阶段，设计手段欠完善，与先进的技术结合的也比较少。不过近些年来随着设计技术的引进、消化、吸收，有了长足的进步，产品的性能、可靠性、外观都有较大幅度的提高，企业也在不断向大规模、系列化方向发展，但国内的起重机在设计技术水平上与国外还有一定差距，这与国内配套力量薄弱不无关系。所以我们更需要借鉴吸收国外先进技术、采取国际化配套，提高产品起点，并且在设计中结合新的设计理念、方法及手段以满足工业生产方式的转变和用户需求的多样性，以实现产品规模化、系列化合精细化，提高产品生产成本以及质量，增加产品性价比，从而提高企业的核心竞争力。2设计效率太低、通用性较差长期以来，起重机设计利用图板手工设计制图，需要较长的设计周期。而且由于设计及工艺原因，国内制造的起重机交货期约为国外先进企业的两倍，效率较低，远远不能适应市场经济竞争的要求，使企业失掉了不少机遇。一些起重机制造商队与成系列、成批量的通用起重机产品（如550t双梁桥式起重机），为了降低成本，简化生产管理，通用化设计现状只做到对车轮组、滑轮组、卷筒组合联轴器的通用化设计，对于运行机构、小车架，仍只能按不同起重量设计，桥架端则按不同起重量，不同小车轨距多宽设计，对桥式起重机的设计不能使整机与机构、机构与部件、部件与零件之间的参数合理匹配。3.设计进行类比，工艺水平较低在起重机的设计过程中，一方面由于其产品相对定型，根据起重机设计手册中推荐的尺寸进行选择，一般工厂设计不做基数按，当有相近参数起重机需求时，则选择类比放大导致截面尺寸变得越来越大，从而起重机的质量、大车驱动机构、厂房基础投资增大，造成很大浪费。随着起重机向大吨位、高参数、低噪声、小振动及轻型化方向的不断发展，原有定型产品越来越不能适应当前要求，市场需要性能优良，经济性好的桥式起重机。另一方面，由于国内企业，普遍缺乏生产技术，工艺水平较低，一些起重机生产企业的工装设备、装配及检测手段比较落后，油漆及焊接工艺不过关，较为粗糙，严重影响了起重机的质量。4.专业化协作水平、通用化设计水平低目前，我国专业化协作目前只做到20%,80%仍靠企业自己设计、制造。一台起重机中只有电动机、减速器、制动器及一些电气元件可外购，其它铆焊件、机加工件、主梁、车轮组、端梁、小车架仍靠企业自行设计，这样需花费大量的时间，影响了起重机的生产周期。5、CAD交互式缺乏最主要的原因是由于对于CAD技术和方法研究比较有限，CAD技术作为一种先进的设计手段和工具逐渐为工程技术人员和设计人员接受和掌握，已经在专业机械设计中发挥着越来越大的作用。然而，随着技术的发展会对CAD技术本身及其应用提出更高更严的要求，国内大型起重机生产企业的CAD设计系统的实际应用及推广任务仍然十分艰巨。三、现代设计方法在起重机设计中的应用目前我国起重机的设计能力薄弱、设计方法落后，所进行的设计主要是按许多用应力法进行的，导致我国起重机与国外先进发达国家相比消耗了过多的材料和能源，严重影响了我国起重机产品的竞争能力。近些年来，国际上现代设计理论和现代设计方法应运而生，并且越来乐受重视，所以国内起重机的法杖必须引人现代设计方法，才能设计出更符合实际使用工况，更注重功能性、经济性和可靠性的起重机。现代设计理论是对产品原理和机理的科学总结。现代设计方法是基于设计理论形成的，他把设计对象看成一个系统，同时考虑系统与外部的联系，用系统工程的给你按进行分析和综合，力求系统整体最优。现代设计开发强调综合考虑与分析市场粗球，设计、生产、管理、使用和销售等各方面因素；强调综合运用优化设计、系统工具、可靠性理论、价值工程、计算机技术等科学技术知识，探索多种解决设计问题的科学途径；它把经验的类比的设计观点变成逻辑的、推理的、系统的设计观点，采用懂太多、多变量的、多方案的、扩展性的设计思维方式；具有系统性、创造性、综合性和程式性的特点。设计方法分为适用于不同类型产品设计的一般方法和面向特殊产品的具体方法。常见的一般方法包括：创新设计方法、可靠性设计方法、最优化设计方法、有限元设计方法、绿色设计方法、虚拟设计方法、并行设计方法、反求设计方法、抗疲劳设计方法、防腐蚀设计法、动态设计法、价值工程发、计算机仿真和动态模拟方法、网络分析设计方法的等。随着这些设计方法在我国陆续使用，我们可以再起重机整机、结构、机构、电气和液压设计中来采用适宜的现代设计方法进行设计，比如：对起重机金属结构的设计可考虑有限元设计方法及最优化设计方法，以最大限度减轻起重机自重和降低能耗；对起重机电器部件及电气系统设计时可考虑采用可靠性设计法和创新设计方法，不断提高可靠度及零件和机构设计的创新能力，使部件和机构越来越精巧；为了快速推出新产品，在对起重机进行设计时，可考虑广泛运用并行设计方法；对超大型设备还可考虑计算机仿真与动态模拟方法；考虑现代社会的环保要求，绿色设计方法也需要进行推广。三、研究内容及实验方案1.5m3单轨抓斗起重机是用来对物料起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备，它可以减轻体力劳动、提高劳动生产率或在生产过程中进行某些特殊的工艺操作，实现机械化和现代化。1、查阅国内外有关抓斗起重机方面的相关资料；2、了解抓斗起重机的国内外发展现状；3、通过查阅资料，了解抓斗起重机的特点及易出现的问题；4、结合抓斗起重机的常用使用情况，通过室内实验分析所用材料的强度，计算相关数据，认真校核，进行评估，综合得出最佳方案；将所学知识应用于该产品的设计中，并运用现代设计方法使该产品更完善四、目标、主要特色及工作进度课题的性质为通过实践加深对理论知识的理解和应用能力。主要内容包括1.查阅相关资料，外文资料翻译撰写开题报告1.302.274周2运动及动力参数计算2.283.132周3总装图设计3.144.043周4主要零、部件强度及选用计算4.054.192周5绘制零、部件图4.205.042周6编写设计计算说明书（毕业论文）5.055.192周7毕业设计审查、毕业答辩5.206.032周五、参考文献【1】孙桓等主编.机械原理.北京：高等教育出版社，2001【2】濮良贵等主编.机械设计.北京：高等教育出版社，2001【3】张质文、刘全德主编，起重运输机械.北京：中国铁道出版社，1983，【4】张质文主编.起重机设计手册.北京:中国铁道出版社，2001【5】宗武、樊迪民主编.起重机设计计算.北京：北京科技出版社，1988【6】徐灏主编.机械设计手册（第四版）.北京：机械工业出版社.1991【7】杨长骙傅东明主编.起重机械（第2版）.北京：机械工业出版社.1992