毕业设计（论文）开题报告- QLY5轮胎起重机底架设计.pdf

毕业设计毕业设计(论文论文)开题报告开题报告题目题目：QLY5QLY5工业轮胎起重机设计开发工业轮胎起重机设计开发(底底架架设计开发设计开发）课课题题类类别：别：设计设计论文论文学学生生姓姓名：名：曹智曹智学学号：号：200721050115200721050115班班级：级：机制机制07-0107-01班班专业（全称专业（全称）：机械设计制作及其自动化机械设计制作及其自动化指指导导教教师：师：游小平游小平20112011年年33月月一、一、一、一、本课题设计的背景及目的：本课题设计的背景及目的：本课题设计的背景及目的：本课题设计的背景及目的：1.1课题背景工业布局和城市规划等项目结束后，到达稳定维护时期时，起重机的起吊重量较小，工作场地复杂多变，起吊运输距离较短。为了适应这种特殊的工况，轮胎起重机逐渐形成并发展。而QLY5轮胎起重机是一种既有前工作平台进行短距离搬运，又能在工地吊载行驶。完成起重作业的机动灵活，结构紧凑的小吨位起重运输设备，广泛的用于发电厂，核电，码头，水利，隧道，石化，冶金，建筑等行业1。1.2课题目的1.通过毕业设计掌握起重机机械产品设计的基本方法、基本技巧和基本过程。2.熟悉计算机辅助设计和技术文件的写作方法、专业外语的翻译技巧。3.掌握QLY5工业轮胎起重机的总体设计及计算和主要零部件的设计技巧。4.通过本次毕业设计对一直以来的基础课程进行一次回顾与再学习，提高我们的动手能力与团队意识，锻炼自己理论知识在实践过程中的应用。二、设计现状和发展趋势二、设计现状和发展趋势二、设计现状和发展趋势二、设计现状和发展趋势1轮式起重机概述轮胎式起重机是利用轮胎式底盘行走的动臂旋转起重机。是把起重机构安装在加重型轮胎和轮轴组成的特制底盘上的一种全回转式起重机。其上部结构于履带式起重机基本相同，为了保证安装作业时机身的稳定性，起重机设有四个可伸缩的支腿。在平坦地面上可不用支腿进行小起重量吊装及吊物低速行驶。它由上车和下车两部分组成。上车为起重作业部分，设有动臂、起升机构、变幅机构、平衡重和转台等；下车为支承和行走部分。上、下车之间用回转支承连接。吊重时一般需放下支腿，增大支承面，并将机身调平，以保证起重机的稳定。按底盘的形式分轮胎起重机和汽车起重机两种：前者采用专用底盘，车身短，作业移动灵活；后者的起重作业部分安装在汽车底盘上，车身较长，具有载重汽车的行驶性能，可单机快速转移或与汽车编队行驶。轮式起重机作业部分安装在特定的底盘上，一般只有一个发动机和一个司机室，有外伸支腿，而且由于起重机的发展需求，汽车起重机和轮胎起重机在结构形式上有很多的相同之处，轮胎起重机的特点是：当起重量小于额定重量时可以在平和地面上吊载行驶，并且可以回转360作业。行驶速度一般在30公里每小时以下，它适合在比较固定的场所或需要进行短途运输作业的工况4。分为一般的轮胎起重机，用于野外作业的越野式轮胎起重机和适应不同工况的全路面起重机。越野轮胎起重机是70年代发展起来的一种起重机，其吊重功能与轮胎起重机相似，也可以进行不同支腿吊重和吊载行驶。所不同的是底盘机构形式及由独特的底盘结构形式所带来的行驶性能的提高。这种形式的起重机发动机均装在底盘上，底盘有两根车轴及四个大直径的越野花纹轮胎，四个车轮均为驱动轮及转向轮，当在泥泞不平的工地上转移工位时只用前轴或者后轴上的两个车轮驱动，能减少能耗。该起重机型适合狭小的场地作业，可实现连续无级变速，在路面阻力突变的情况下发动机不会熄火，因而极大的方便了司机的操作，可以说越野轮胎起重机是一种性能扩展了的，强力而灵活的轮胎起重机。对于高速越野轮胎起重机系列，因为技术应用水平存在差距等一些原因，我们基本是空白的，而国际品牌都已形成了系列。2国内外轮胎起重机发展概况2.1国内轮胎起重机的发展现状我国轮式起重机发展起步于1954年，当时由原一机部三局设计处对进口的苏联5tK51型机械式汽车起重机进行了测绘，并引进了苏联3tK32型汽车起重机全套图纸和技术资料，由大连起重机厂试生产。到1956年，北京起重机器厂的前身北京市机械厂开始试制K32，K51两种型号的汽车起重机，1957年该厂试制成功采用国产解放底盘的K32型汽车起重机，成为当时我国第一个定点生产轮式起重机的厂家。之后，我国的轮式起重机的生产大致经历了几个阶段：1957至1966年，以生产5t机械式汽车起重机为主；1967至1976年，以生产12t以下的小型液压汽车起重机为主；1977至1996年，16t以上的中大吨位液压汽车起重机产品产量上升较快。从1979年开始，我国采用进口汽车底盘和关键液压件自行设计生产出16t、20t液压汽车起重机之后，国内一些起重机生产厂家采用技贸合作的方式，分别引进了日本加藤等国外先进的起重机产品技术。以合作生产的方式相继生产出25t、5t、45t、50t、80t、125t汽车起重机和25t越野轮胎起重机，以及32t、50t、70t的全地面起重机5。这些企业经过多年对引进的技术的消化和吸收，使得国产轮式起重机的技术水平到了国际90年代的水平，产品产量也逐年提高。2.2国内轮胎起重机的发展前景液压起重机的研制开发周期一般都比较长，从新产品试制成功到市场推广又要经历一个比较长的阶段。而国内大多数企业直接投入到起重机产品上的科研经费不到销售额的1%，远低于国外的3%-10%。再加上基础薄弱，所以企业自主开发的能力不强，主要表现在汽车起重机的产品更新周期长，技术进步后劲不足，使得国产的轮式起重机在市场中的竞争力很小10。所以面对这种现状，一定要增强产品的开发能力，加大技术投入，在研究时加强和市场需求的沟通，逐步完善和市场要求之间的差距，尽最大的努力，提供给用户最满意的产品，是竞争力不断提升。到目前为止，中国基本上还是以农业经济为主的发展中国家。中国的基础工业，包括冶金，材料，电子机械制作工业及汽车工业等还比较薄弱，所以对一些技术很先进而且复杂程度远远超过我们基础技术水平的起重机品种难以消化吸收。目前为止，开发全地面起重机和越野轮胎起重机产品目前在我国的难度很大。由于全地面起重机和越野轮胎起重机产品需要采用自制专用的底盘，要求使用特定的大轮胎，传动、转向、悬架和控制等要求比较高，而就国内目前的技术水平，还没有可以做到配套的配件厂。相对于全地面起重机和越野轮胎起重机来说，开发汽车起重机的难度要小一些。结合国外轮式起重机的发展，并结合我国基础工业现状来看，目前我国的轮式起重机行业的技术创新还是应当以国内汽车制造业为基础。在重视大吨位产品的同时，需要更加重视开发小吨位起重机产品，而不要走和欧美一样的只开发大吨位全地面起重机的道路。而对于越野轮胎起重机的开发，应该要依靠国内的汽车制造业，在汽车厂提供的专用越野车起重机底盘的基础上开发起重机上装。只有这样，无论从技术上还是制造可行性上，甚至于在使用和维修的方面，都比较符合中国的国情。而汽车制造业对轮式起重机底盘研制的重视程度，将对我国轮式起重机的发展产生深远的影响2。3国外轮胎起重机的发展现状和前景3.1发展现状轮式起重机的前身是1869年研发出来的蒸汽轨道式起重机，经过了轨道式实心式充气轮胎式的发展变化的过程。充气轮胎式起重机是上个世纪30年代伴随着汽车工业的发展而出现的，由于轮式起重机具有机动灵活，操作方便，效率高等特点，在二战后的经济复苏和发展建设中得到了广泛的应用。早期轮式起重机使用机械传动的衍架式吊臂。随着60年代中期液压技术的蓬勃发展，到80年代末，中小吨位的轮式起重机几乎都采用液压伸缩式的吊臂，只有一小部分的大吨位汽车起重机还在采用衍架式吊臂。从70年代开始，由于许多大型的建筑和工程对起重机的起重吨位，工作效率以及安全性提出了更高的要求。而当时的设计方法和设计技术也以成熟，所以轮式起重机在提高吨位的同时，取得了很大的发展，在普通起重机的基础上开发出了越野轮胎起重机，随后又开发全地面起重机。到了80年代末和90年代，国外汽车起重机发展极其迅速。世界年总产量已达10万台左右。发展趋势是向多功能、大型化发展，已开发出装有68节伸缩臂的产品。液压系统油缸压力已达3033MPa，比10年前约提高50%，从而导致油缸尺寸的缩小，可在油泵规格不变或略有减小的情况下，提高油缸工作速度。遥控装置也有可能获得更广泛的使用11。3.2发展前景和趋势1.向大型化、高效率化、无保养化、节能化发展。2.向自动化、智能化、集成化和信息化发展。将机械技术和电子技术相结合，将先进的微电子技术、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，实现自动化和智能化，以适应多批次少批量的柔性生产模式。3.向成套化、系统化、综合化和规模化发展。将各种起重运输机械的单机组合为成套系统，加强生产设备与物料搬运机械的有机结合，提高自动化程度，改善人机系统。通过计算机模拟与仿真，寻求参数与机种的最佳匹配与组合，发挥最佳效用。4.向模块化、组合化、系列化和通用化发展。许多通用起重运输机械是成系列成批量的产品，为了降低制造成本，提高通用化程度，可采用模块组合的方式，用较少规格的零部件和各种模块组成多品种、多规格和多用途的系列产品，充分满足各类用户的需要。也可使单件小批量生产起重运输机械的方式改换成具有相当批量和规模的模块生产，实现高效率的专业化生产。5.采用新理论、新方法、新技术、新部件、新材料、新工艺提高产品的质量和性能。进一步应用计算机技术，不断提高产品的设计水平与精度。开展对起重运输机械载荷变化规律、动态特性和疲劳特性的研究，开展对可靠性的试验研究，全面采用极限状态设计法、概率设计法、优化设计和可靠性设计等，利用CAD提高设计效率与质量，与计算机辅助制造系统相衔接，实现产品设计与制造一体化。结构方面采用薄壁型材和异型钢，减少结构的拼接焊缝，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，减轻自重和增加外型美观。在机构方面一步开发新型传动零部件，简化机构，以焊代铸，采用机电仪一体化技术，提高使用性能和可靠性。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。今后还会更加注重起重运输机械的安全性、重视司机的工作条件7。4底架的发展概况4.1底架的发展现状起重机的吊臂、回转平台、人字架、底架（车架大梁、门架、支腿横梁等）等金属结构式起重机的重要组成部分，起重机的工作机构的零部件都是安装或支承在这些金属结构上的。起重机的金属结构是起重机的骨架，它承受起重机的自重及作业时的各种外载荷。组成起重机金属结构的构件比较多，其重量通常占整机重量的一半以上，耗刚量大。因此，起重机金属结构的合理设计，对减轻起重机自重、提高起重性能、节约钢材、提高起重机的可靠性均有重要意义。汽车起重机底架的作用，一是承受并传递上车的载荷，二是安装起重机的行走部分。轮式起重机的底架通常由纵梁和横梁组成12。底架可制成由两根纵梁和两个横梁组成的长方形框架结构。对于平面框架结构，为了增加底架的刚性，在框架中间需要加装若干联系横梁和斜撑为了支撑起重机的旋转部分，在底架中部装有旋转机构的大齿圈和环形管道，因此底架中部可称为转台底架。轮式起重机的底架也可以制成由一根纵梁和两根横梁组成的底架结构（俗称整体箱形或大箱型底架）。由于这种结构形式的底架比平面框架式的底架抗扭刚度大，可以一次性减少和消除抬腿现象，而且制造的构件少。所以近年来得到了广泛应用。作为汽车产品，在起重机整机布置中整机高度有国家标准严格要求同时为满足整机铁路运输的需要和保证整机有良好的行驶稳定性要求整机高度和重心尽可能低。为满足汽车行驶要求整机又必须保证良好的通过性能即有适当的接近角、离去角和纵、横通过半径又要求整机布置尽可能抬高。但是在起重机总体设计和布置中由于受结构限制悬架系统、驱动桥和车轮滚动半径等决定整机高度的因素其可以调整的范围又很小。解决这一矛盾的最好办法就是底架结构在有足够强度、刚度和局部抗失稳的能力的前提下尽可能减小底架主体截面高度。为此在底架结构设计中对底架结构进行精确的计算和分析就显得十分必要。同时在起重机总体布置中为保证各部件间结构和布置的协调需要对底架结构某些局部进行调整和处理。局部的结构调整和处理必然对底架的强度、刚度和局部抗失稳的能力产生影响为保证整机的可靠性避免因局部应力集中和局部失稳和损坏从而造成事故。因此对底架结构局部进行精确的计算和分析是十分必要的。4.2底架的发展趋势底架是许多工程机械的主要承载部件。汽车起重机的底架，是由钢板焊接起来装配而成的组合空间体系，结构甚为复杂尺寸较大。同时它的载荷工况多变，是负载的高次超静定薄板、梁、块体的组合机构。轮式起重机的底架，常采用框架式结构，其设计计算理论，目前还不够完善。常用的计算方法是按空间超静定钢架计算，不能得出受力和变形的全面而准确的结构，不能完成优化设计。底架设计是否合理，其制造质量的优劣都是直接影响整机的性能及经济性。设计底架时必须考虑使其具有足够的静强度和刚度。同时要加大优化设计，提高底架的质量和性能。4.3小结底架结构是汽车起重机主要结构件之一对整机性能关系重大它的故障将产生严重后果:强度不足将导致结构件的变形和损坏刚度不足导致作业不稳定使起重机回转部分损坏甚至倾覆。底架结构自重约占整机重量的15%25%在保证底架足够的强度和刚度同时最大限度地减轻自重提高承载能力是行业间重要研究内容。随着起重机产品不断向大吨位发展这一课题愈显重要和迫切。三、设计的重点与难点，设计方法。三、设计的重点与难点，设计方法。三、设计的重点与难点，设计方法。三、设计的重点与难点，设计方法。1.1.设计的重点和难点：1.主要技术性能参数：最大起重量（打支腿）：5T；最大起重量（不打支腿）：1T；起升速度：8mnin；回转速度：0-3mnin最大起重力矩：15tm整机自重：7T。2.设计的重点和难点：对底架开发设计的方案的选择，对选择平面框架式底架和整体箱型底架的结构、强度、经济性等各个方面要进行综合论证。而选择方案后，对危险截面的受力分析和强度校核是重中之重。22.参照现行轮胎起重机的设计方法和设计理念，确定如下设计的基本过程：（1）对整机进行受力分析，计算与底架设计有关的主要参数。（2）对底架形式进行分析选择，确定一种底架形式。由于QLY5轮胎起重机属于小型起重机，因此底架的选择应该更多的往减轻质量的方面考虑。（3）确定一种底架形式以后，将底架进行简化计算。将底架由回转平台分解为前后两个部分，分别对纵梁和横梁进行受力分析，强度校核，腹板局部稳定性计算。四、设计（研究）进度计划：四、设计（研究）进度计划：四、设计（研究）进度计划：四、设计（研究）进度计划：第1-2周查阅和搜集相关资料，拟定初步设计方案第3-4周完成资料翻译、文献综述和开题报告第5-6周完成方案论证，第7-10周总体设计计算第11-12周部件设计第13周零件设计第14周整理说明书(提交设计文件供初审)第15-16周准备答辩第17周毕业答辩五、参考文献：五、参考文献：五、参考文献：五、参考文献：1顾迪民主编工程起重机械建筑工业出版社2003年9月2徐克晋主编金属结构机械工业出版社1993年9月3严大考郑兰霞主编起重机械郑州大学出版社2003年9月4张劲卢毅非主编现代起重机械人民交通出版社2003年12月5须雷.起重机的现代设计方法J.起重运输机械，1996年8月6袁存武.国内工程起重机市场综述J.建筑机械，1999年1月7邱栋良.国内外起重机发展动态J.起