40T门座起重机-行走机构设计（全套含CAD图纸）
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本科生毕业设计（论文）开题报告题 目： 40T 门座起重机行走机构及重要总成设计 学 院： 机电工程学院 系 机械工程系 专 业：班 级：学 号：姓 名：指导教师：填表日期：一、选题的依据及意义：起重机是现代工业在实现出产过程机械化，自动化，改善物料搬运条件，提高劳动出产率必不可少的机械设备。它对于发展国民经济，改善人们的物质，文化生活的需要都起着重要作用。随着经济建设的迅速发展，机械化，自动化程度也不断的提高，与此相适应的起重机技术也在发展，产物种类不断增加，使用规模也越来越广。高层建筑的施工，上万吨级或几十万吨级的大型船只的建造，火箭和导弹的发射，大型电站的施工和安装，大重件的装卸与搬运等，都离不开起重机的作业。起重机不仅可以作为辅助的出产设备，完成原料、半成品、产物的装卸、搬运，进行机电设备、船体分段的吊运与安装，而且也是一些出产过程及工艺操作中的必需的装备。再如冶炼金属工业出产中的炉料筹办、加料、钢水浇铸成锭、脱模取锭等，必需依靠起重机进行出产作业。据统计，在国内的冶炼金属、煤炭部门的机械设备总数量或总自重中，起重运输机械约占 45%。起重机是机械化作业的重要的事物基础，是一些工业企业中主要的固定资产。对于工矿企业、港口码头、车站库场、建筑施工工地，和海洋开发、宇宙航行等部门，起重机已成为主要的出产力要素，在出产中进行着高效的工作，组成合理社团批量出产和机械化流水作业的基础，是现代化出产的重要标志之一。因此对起重机械展开设计研究和优化，是一项意义和前景兼具的非常重要的工作。由于起重机械设计的范围很宽，在有限的时间内不可能做到面面俱到。结合南昌本地有内河港口的优势，对港口的主要生产要素门座式起重机展开研究设计，将是一项合理又具有前景的工作。通过这样一个过程，一方面可以加强我们对港口起重机械的作业原理的认知，另一方面则可以加深我们对四年专业知识学习的理解和运用。为我们今后从事机械行业，向更高目标的攀爬打好基础。二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）：门座起重机（见右下角图 1）作为物料搬运机械中的最主要的一种，在各行各业中得到广泛的应用。门座式起重机在现代工业中是必不可少的，毕业设计进行门座式起重机的设计，不但有利于我们对大学所学知识的掌握并运用，同时通过查找和学习国内外相关的先进设计制造技术，可大大地提高我们对国内外起重机发展现状的了解程度，对我们未来的学习和工作有着积极而又深远的意义。门座式起重机是露天物料搬运广泛采用的大型装卸机械，它与其它类型的起重机相比，具有起重量大，作业空间大，货场面积利用率高，装卸效率高，基建投资少，运行成本低等优点。同时，门座式机也是与连续输送机械组成机械化装卸系统的理论机种，在国外工业先进国家，不仅机械作业比重大，而且机械作业己实现体系化、专业化和自动化，所以门机已被列为改扩建综合性货场、集装箱货场和散料货场的主要配套机种，应用前景宽广。门座式起重机由于用途不同，分为船坞用门式起重机，水电站用门式起重机，集装箱门式起重机，装卸桥和通用门式起重机。目前，国内专业生产大型起重机的厂家很多。其中以中联重科、三一重工等公司产品系列较全，市场占有率较高。国外专业生产大型起重机厂家很多。其中利勃海尔、特雷克斯-德马格、马尼托瓦克与神钢等公司产品系列较全， 市场占有率较高。未来的一段时间内，起重机的发展趋势包括以下几个方面：（1）大型化和专用化。用模块化设计代替传统的整机设计方法，将起重机上功能基本相同的构件、部件和零件制成有多种用途，有相同联接要素和可互换的标准模块，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，实现高效率的专业化生产，企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，用较少规格数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。 目前，德国、英国、法国、美国和日本的著名起重机公司都已采用起重机模块化设计，并取得了显著的效益。德国德马格公司的标准起重机系列改用模块化设计后，比单件设计的设计费用下降 12%，生产成本下降 45%，经济效益十分可观。德国德马格公司还开发了一种 KBK 柔性组合式悬挂起重机，起重机的钢结构由冷轧型轨组合而成，起重机运行线路可沿生产工艺流程任意布置，可有叉道、转弯、过跨、变轨距。所有部件都可实现大批量生产，再根据用户的不同需求和具体物料搬运路线在短时间内将各种部件组合搭配即成。这种起重机组合性非常好，操作方便，能充分利用空间，运行成本低。有手动、自动多种形式，还能组成悬挂系统、单梁悬挂起重机、双梁悬挂起重机、悬臂起重机、轻型门式起重机及手动堆垛起重机，甚至能组成大型自动化物料搬运系统。（2）轻型化和多样化。有相当批量的起重机是在通用的场合使用，工作并不很繁重。这类起重机批量大、用途广，考虑综合效益，要求起重机尽量降低外形高度，简化结构，减小自重和轮压，也可使整个建筑物高度下降，建筑结构轻型化，降低造价。因此电动葫芦桥式起重机和梁式起重机会有更快的发展，并将大部分取代中小吨位的一般用途桥式起重机。德国德马格公司经过几十年的开发和创新，已形成了一个轻型组合式的标准起重机系列。起重量为 1-63 吨，工作级别为 A1-A7，整个系列由工字形和箱型单梁、悬挂箱形单梁、角形小车箱形单梁和箱形双梁等多个品种组成。主梁与端梁相接以及起重小车的布置有多种型式，可适合不同建筑物及不同起吊高度的要求。根据用户需要每种规格起重机都有三种单速及三种双速供任意选择，还可以选用变频调速。操纵方式有地面手电门自行移动、手电门随小车移动、手电门固定、无线遥控、司机室固定、司机室随小车移动、司机室自行移动等七种选择。大车及小车的供电有电缆小车导电、DVS 系统两种方式。如此多的选择项，通过不同的组合，可搭配成百上千种起重机，充分满足用户不同的需求。（3）自动化和智能化。起重机的更新和发展，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，将先进的计算机技术、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图 1动和控制系统，实现起重机的自动化和智能化。大型高效起重机的新一代电气控制装置已发展为全电子数字化控制系统。主要由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、激光查找起吊物重心、近场感应防碰撞技术、现场总线、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柔性，以适合多批次少批量的柔性生产模式，提高单机综合自动化水平。重点开发以微处理机为核心的高性能电气传动装置，使起重机具有优良的调速和静动特性，可进行操作的自动控制、自动显示与记录，起重机运行的自动保护与自动检测，特殊场合的远距离遥控等，以适应自动化生产的需要。（4）成套化和系统化。在起重机单机自动化的基础上，通过计算机把各种起重运输机械组成一个物料搬运集成系统，通过中央控制室的控制，与生产设备有机结合，与生产系统协调配合。这类起重机自动化程度高，具有信息处理功能，可将传感器检测出来的各种信息实施存储、运算、逻辑判断、变换等处理加工，进而向执行机构发出控制指令。这类起重机还具有较好的信息输入、输出接口，实现信息全部、准确、可靠地在整个物料搬运集成系统中的传输。起重机通过系统集成，能形成不同机种的最佳匹配和组合，取长补短，发挥最佳效用。目前重点发展的有工厂生产搬运自动化系统，柔性加工制造系统，商业货物配送集散系统，集装箱装卸搬运系统，交通运输和邮电部门行包货物的自动分拣与搬运系统等。 （5）新型化和实用化。结构方面采用薄壁型材和异形钢、减少结构的拼接焊缝，提高抗疲劳性能。采用各种高强度低合金钢新材料，提高承载能力，改善受力条件，减轻自重和增加外形美观。桥式起重机的桥架结构型式大多采用箱形四梁结构，主梁与端梁采用高强度螺栓联接，便于运输与安装。 在机构方面进一步开发新型传动零部件，简化机构。 “三合一”运行机构是当今世界轻、中级起重机运行机构的主流，将电动机、减速器和制动器合为一体，具有结构紧凑、轻巧美观、拆装方便、调整简单、运行平稳、配套范围大等优点，国外已广泛应用到各种起重机运行机构上。为使中小吨位的起重小车结构尽量简化，同时降低起重机的尺寸高度，减小轮压，国外已大量采用电动葫芦作为起升机构。为了减轻自重，提高承载能力，改善加工制造条件，增加产品成品率，零部件尽量采用以焊代铸，如减速器壳体、卷简、滑轮等都用焊接结构。减速器齿轮都采用硬齿面，以减轻自重、减小体积、提高承载能力、增加使用寿命。液压推杆盘式制动器的应用范围也越来越大。此外，各机构采用的电动机都向高转速发展，从而减小电机基座号，减轻重量与减小外形尺寸，并可配用制动力矩小的制动器。 在电控方面开发性能好、成本低、可靠性高的调速系统和电控系统，发展半自动和全自动操纵。采用机电仪液一体化技术，提高使用性能和可靠性，增加起重机的功能。今后会更加注重起重机的安全性，研制新型安全保护装置。重视司机的工作条件，应用人体工程学设计司机室，降低司机的劳动强度。德国近年为解决起重机吊钩的防摆控制，开发了模糊逻辑电路的控制技术，用神经信息和模糊技术来寻找开始加速的最佳时刻，将有经验司机防摆实际操作的数据输入系统，实现最优控制。模糊控制方式能确定实施自动工作的控制指令，将人们主观上的模糊量通过模糊集合进行数字化定量，再利用计算机实现像熟练司机一样的自如操作，取得了更高的效率和安全性。模糊控制作为新的控制方法已引人注目。（6）混合型起重机。履带起重机和轮式起重机各有利弊，将两者取长补短后，混合型起重机应运而生，这也是起重机新型式的大胆尝试与突破。三、本课题研究内容1) 检索有关外文专业资料及专业文献资料，了解起重机的研究成果，并进行摘要，整理出不少于 2000 字的中文翻译。2) 港口门座式起重机总体设计，确定门座起重机起升机构、变幅机构、回转机构、行走机构及其他重要总成的结构形式。3) 港口门座起重机各工况载荷计算以及载荷组合。4) 港口门座起重机行走机构设计与计算，确定行走机构的组成结构形式，选择电机与传动链，设计其他相关结构。5) 门座起重机总装、行走机构总装以及其他重要总成图纸绘制。6) 门座起重机其他重要非标零件图绘制。四、本课题研究方案40T 门座式起重机的整机设计结构图如下图 2 所示：图 2在这次毕业设计中，所有参与起重机设计的人员将被分为几个小组，每个小组包含 4 个人，每个人负责门座式起重机四大主要机构（起升、变幅、回转、行走）中的一个。在 40T 门座式起重机的设计中我负责的主要是行走机构的设计。下面将就我的设计内容的研究方案展示如下：1港口装卸门座式起重机总体设计计算：1) 确定主要工作机构和金属结构的形式；2) 各工作机构、金属结构的计算工况、计算载荷以及载荷组合；3) 吊钩总成设计；4) 行走机构设计；5) 进行总体稳定性计算；6) 进行轮压计算；7) 整机稳定性计算；8) 绘制总体方案图 1 张（A1） ；9) 绘制相关机构总成图；10) 绘制相关零件图；11) 完成起重机总体设计计算书。五、研究目标、主要特色及工作进度：通过 40T 门座式起重机设计，自己应该对起重设备有了更多的概念性的理解，特别是对内河港口的门座式起重机应该要具有更深入的专业的认识。再设计起重机的过程中，要深刻把握机械设备设计四个原则：机构原理要可行，结构设计要合理，工艺考虑要成熟，成本分析要适宜。同时，在设计的过程中，要注意养成严谨的、一丝不苟的设计作风。对每一项设计结果要做到有据可查。在编辑设计说明书时，应该做到对相关的设计结果、决策及时的做脚注、尾注等。设计说明书文档脉络清晰、结构明了、排版合理。另外，有意识的培养、锻炼自己的现代设计的观念、能力。结合PRO/E、Adams、Autocad 、Matlab 等相关的行业设计软件提高自己的设计效率，也延伸和增强了自己的设计手段和能力。根据起重机设计的要求和目的，合理的安排设计工作的流程，可如下图 3所示：图 3具体的工作进度和安排在毕业设计任务书中将详细指出。六、参考文献：1哈尔滨建筑工程学院主编.工程起重机 （第一版）中国建筑工业出版社 .1981。2起重机设计手册编写组编.起重机设计手册 （第一版）机械工业出版社 .1980。3陈道南等编.起重运输机械 （第一版）机械工业出版社 .1981。4起重运输设备选用手册编写组编.起重运输设备选用手册 （第一版）机械工业出版社.1991。5孙桂林主编.起重搬运机械安全技术 （第一版）中国物资出版社 .1991。6饶振刚编著.行星齿轮传动设计 （第一版）化学工业出版社 .2003。7濮良贵 纪名刚主编机械设计 （第七版）高等教育出版社 .2
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