开题报告-GZD2000重型旋臂吊系统设计.doc

毕业设计开题报告 学生姓名： 学 号： 学院： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化精一班 设计题目： GZD2000重型旋臂吊系统设计 指导教师： 2014年 3月 10日1选题依据、目的、意义及本课题在国内外的发展一、国内外重型旋臂吊发展概况物料搬运伴随着人类的出现而产生，到如今已经渗透到生活的方方面面，无处不在，而经过了几千年的发展与演化，机械化搬运起着越来越重要的作用，而且技术日趋成熟。重型旋臂吊，就是在这种情况下衍生出来的，利用机械系统与控制系统实现物体的位移，一个典型的应用便是起重机，如果要追溯旋臂吊的发展，起重机的历史定然不能忽略。起重机主要包括【1】：起升机构、运行机构、变幅机构、回转机构和金属结构等。起升机构是起重机的基本工作机构，大多是由吊挂系统和绞车组成，也有通过液压系统升降重物的。运行机构用以纵向水平运移重物或调整起重机的工作位置，一般是由电动机、减速器、制动器和车轮组成。变幅机构只配备在臂架型起重机上，臂架仰起时幅度减小，俯下时幅度增大，分平衡变幅和非平衡变幅两种。回转机构用以使臂架回转，是由驱动装置和回转支承装置组成。金属结构是起重机的骨架，主要承载件如桥架、臂架和门架可为箱形结构或桁架结构，也可为腹板结构，有的可用型钢作为支承梁。起重机根据结构的不同分【2,3】。1）梁式型起重机。可在长方形场地及其上空作业，多用于车间、仓库、露天堆场等处的物品装卸，有梁式起重机、桥式起重机、龙门起重机、缆索起重机、运载桥等。 2）悬臂起重机（旋臂起重机）。悬臂起重机有立柱式、壁挂式、平衡起重机三种形式。立柱式悬臂起重机是悬臂可绕固定于基座上的定柱回转，或者是悬臂与转柱刚接，在基座支承内一起相对于垂直中心线转动的由立柱和悬臂组成的悬臂起重机。它适用于起重量不大，作业服务范围为圆形或扇形的场合。一般用于机床等的工件装卡和搬运。3）门式起重机。门式起重机一般根据门架结构形式、主梁形式、吊具形式来进行分类。按门框结构形式分：全门式起重机：主梁无悬伸，小车在主跨度内进行。半门式起重机：支腿有高低差，可根据使用场地的土建要求而定。双悬臂门式起重机：最常见的一种结构形式，其结构的受力和场地面积的有效利用都是合理的。单悬臂门式起重机：这种结构形式往往是因场地的限制而被选用。中国古代灌溉农田用的桔槔是臂架型起重机的雏形。14世纪，西欧出现了人力和畜力驱动的转动臂架型起重机。19世纪前期，出现了桥式起重机；起重机的重要磨损件如轴、齿轮和吊具等开始采用金属材料制造，并开始采用水力驱动。19世纪后期，蒸汽驱动的起重机逐渐取代了水力驱动的起重机。20世纪20年代开始，由于电气工业和内燃机工业迅速发展，以电动机或内燃机为动力装置的各种起重机基本形成。近年来，中国工程起重机行业取得了快速的发展，目前，我国生产工程起重机的企业有30多家，整个行业经过技术的消化吸收和自主创新，产品结构不断优化，社会效益显著提高。汽车起重机向智能化、大型化发展;全地面起重机和门式起重机向高附加值、特大型发展；随车起重机向中大吨位渗透；拥有自主知识产权的全地面起重机已实现大批量生产。由于各类起重机向着大型化、高技术含量、高附加值方向发展，国内工程起重机与国际知名品牌的差距正在不断缩小。虽然如此，但是国外先进起重机的发展趋势及其安全技术还是值得我们去学习和借鉴。比如国外秉承以下原则：通用产品向轻型化、标准化发展，系列产品向模块化、组合性发展，专用产品向大型化、自动化发展，产品安全向多样化、智能化发展，从而大大提高了起重机的效率和安全性，同时简化了起重机的制造流程。由此可见，旋臂吊起着不容忽视的作用，旋臂吊设计的专业化和实用性决定了起重机的使用性。2、 选题根据【3】随着中国经济规模迅速膨胀，大规模的城市建设，刺激了工程机械的需求，社会分工也越来越明显。起重机是各种工程建设广泛应用的重要起重设备，它对提高劳动生产率，加快建设速度，实现工程施工机械化起着十分重要的作用。但是由于起重机械通常具有庞大的结构和比较复杂的机构，且吊物形状多样、载荷多变、运行范围大、活动空间广、以及工作环境复杂、作业中常常需要多人配合，暴露的、活动的零部件较多，且常与吊运人员直接接触（如吊钩、钢丝绳）。上述诸多危险因素的存在，决定了起重伤害事故较多。而且起重机的机械效率低，因其提升机构采用蜗轮蜗杆系统。为了在停电时处于自锁状态，蜗轮蜗杆通常设计的效率比较低，造成起重机的效率也随之下降。起重机效率和安全问题依然存在，也就更需要进一步的研究与创新，这是本毕业设计选择其做为设计题目的主要依据。三、选题的目的及意义毕业设计是对学生四年所学知识的总结和检测。通过毕业设计，综合运用本科阶段所学课程的理论和实际知识，培养分析和解决实际问题的能力，掌握机械设计的一般规律，树立正确的设计思想；学会从机械功能的要求出发，合理选择原动机、执行机构和传动机构的类型，制定传动方案，合理选择标准件的类型和型号，正确计算零件的工作能力，确定其尺寸、形状、结构及材料，并考虑制造工艺、使用、维护、经济和安全等问题，培养机械设计能力；学习运用标准、规范、手册、图册和查阅科技文献资料以及计算机应用等，培养机械设计的基本技能和获取有关信息的能力。由此可以提高学生自身的素质和能力。国内专门针对起重机制造和创新的大型企业不多，而一些小型机械厂几乎不生产重型设备，国家也没有一个标准化的规定，而且随着市场经济的发展,相当一部分企业只重视经济效益,忽视了特种设备的安全运行,起重机械一旦发生事故,将给操作者本人和其他人构成无法挽回的伤害。机器的可靠性和适应性以及劳动保护性如果不理想，生产效率无法提高对生产和应用造成了十分不利的影响。选择旋臂吊设计具有十分重要的现实意义，提高它的更新速度和创新技术，也是社会发展的需要。标准化和批量化生产的同时可以提高安全性是技术的一大前进，将会给社会带来巨大的贡献。国内技术与国外的差距虽然在缩小但是依然无法望其项背，创新如果可以让我国不再引进技术，不再是制造大国，何乐而不为。另外根据自己所学专业知识和兴趣选定课题，通过本设计将学过的基础理论知识进行综合应用，培养结构设计及计算能力，熟悉一般机械装置的设计过程。学习应运标准、规范、手册、图册和查阅科技文献资料及计算机应用等，为今后的工作打下坚实的基础。2 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一、本课题主要研究内容： 1、主要设计内容：1. 起升机构（方案确定，电动葫芦选择，钢丝绳选择，滑轮尺寸，卷筒尺寸 及强度验算，卷筒心轴计算，轴承选择，绳端固定装置）2. 变幅机构（电动机选择，减速器选择，方案设计，校核强度及验算时间） 3.回转机构（支承及驱动装置计算，螺栓组设计，强度校核） 4.金属结构（立柱计算，旋臂梁设计计算） 减 速 器联轴器 2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 锥形电动机 开式齿轮 卷筒支座卷筒支座 卷筒 起升机构传动方案1、零部件的选择：电动葫芦根据起升重量和起升高度来选择；钢丝绳直径由最大工作静压力确定，与选择系数有关，根据破断拉力选用型号；滑轮直径与钢丝绳直径和两者的比值有关；卷筒直径，尺寸，壁厚可根据公式计算，选用灰铸铁，验算许用应力；卷筒心轴根据公式计算直径，进行支座反力、疲劳和静强度计算；轴承按照额定动负荷来选择，左端与右端都要验算；绳端固定根据钢丝绳直径来选择，要进行应力验算。2、 电控的选择：起升与运行电机根据计算功率来选择，并要按照等效功率法验算电机发热条件；减速器是根据起升机构总传动比来选择的，开式齿轮计算也是根据传动比，同时验算起升速度和实际所需功率，并校核输出轴强度；验算静制动力矩以及启动和制动时间；变幅机构根据作业要求选择设计。3、 回转机构设计：回转支承装置通过比较选用定柱式旋转支承装置；回转驱动装置选用摆线针轮减速机；驱动装置计算包括回转力矩、摩擦阻力矩、风阻力矩、倾斜阻力矩、惯性力矩、电机选择、极限力矩联轴器、制动器选择、减速器选择的计算；螺栓组先进行结构设计，再按单个螺栓进行强度计算，确定螺栓尺寸；强度校核包括旋臂、销轴、定柱顶部板、顶板与定柱焊缝、定柱、轴承、地脚螺栓等的校核。4、 立柱计算：材料选择后根据公式选择直径并验算，进行强度校核；旋臂梁计算：确定为工字钢，选材；进行受力计算。5、 进行总体设计，画出总装图。6、 零部件设计，画出零件工作图，进行必要的设计校核计算。7、 编写设计说明书。8、 总结和答辩。二、设计步骤：旋臂吊的原理设计电动机的选择与运动参数计算传动设计滚动轴承的选择金属结构设计，其他零件的设计绘制装配图，部件图及零件图编写说明3、 主要参考文献：1 张青，张瑞军.工程起重机结构与设计.北京：化学工业出版社，20082 陈道南，盛汗中.起重机课程设计.北京：冶金工业出版社，1993.3 袁化临等.起重与机械安全.首都经济贸易大学出版社，20004 成大先.机械设计手册（第三版）.北京：化学工业出版社，1994.45 濮良贵、纪名刚编著.机械设计，北京：高等教育出版社，20066 顾战松.可编程控制器原理与应用.北京：国防工业出版社，2001.57 龚溎义.机械设计课程设计图册.北京：高等教育出版社，19898 徐澋主编.机械设计手册.机械工业出版社，19919 陈道南，盛汗中.起重机课程设计.冶金工业出版社，1993.10虞和谦，包起帆（等）.起重机设计手册.中国铁道出版社，1998.811张质文等.起重机设计手册M.北京：中国铁道出版社，199712 坂本正文.步进电机应用技术.北京：科学出版社， 2010.0513 刘鸿文.材料力学.北京：高等教育出版社，200414张建民.机电一体化系统设计.北京：高等教育出版社，200715全腊珍，张淑娟.画法几何与机械制图.中国农业出版社，200716Sangchul Won，Sang-un Kim，Seung-Gap Choi and Chintae Choi. POSCO YARD CRANE AUTOMATION.Metallurgist,Volume34,Number 5/199017 Zhixin Wang,Xiong Hu,Zhaoneng Chen. Study of Remote Condition Monit