塔式起重机作为建筑施工的主要设备，在建筑等行业发挥着极其重要的作用。塔式起重机属于臂架型起重机，由于其臂架铰接在较高的塔身上，且可回转，臂架长度较大，结构轻巧、安装拆卸运输方便，适于露天作业，因此大多数用于工业与民用建筑施工。
本次设计在参照同类塔式起重机基础上，对QTZ40型塔式起重机进行总体设计及塔顶分析设计。在塔顶设计工程中，采用了有限元法对其进行分析计算，采用了ANSYS10.0软件进行分析。
按照整机主要性能参数，确定各机构类型及钢结构型式，主要确定了塔顶的结构参数。通过对塔顶作适当的简化，应用ANSYS10.0软件建立塔顶的有限元模型，施加各工况载荷，进行求解，进而可得各节点受力情况及各单元所受轴向力、轴向应力大小及各工况下塔顶的变形挠度大小，并能演示塔顶加载过程的动画，清晰的展现了各工况下塔顶的受力性能。
本设计为QTZ400塔式起重机总体及塔顶设计，主要分为以下几个方面：首先，进行总体设计，包括平衡臂与平衡重计算、塔机风力计算和整机的抗倾覆稳定性计算；其次是塔顶的设计包括受力分析、结构简化、有限元分析、受力校核（包括校核强度、刚度和稳定性）等。
关键词：QTZ40型塔式起重机塔顶有限元分析 ANSYS10.0
Abstract

As an important facility, the tower crane plays an important role in construction industry. The tower crane belongs to the arm rack type crane. Its arm is hinged on the high tower body, and it may rotate. It has longer arm, dexterous structure. What’s more, it is easy to be assembled, disassembled and transported. It is suitable for the open-air work and mainly used for industry and civil construction
Based on the design of the similar tower crane, this design is composed of the system design and the tower top design of the QTZ40 tower crane. In the tower top design progress, it has carried Finite Element Method on the analysis computation, and used ANSYS10.0 software.
According to the entire machine main performance parameters, various organizations type and the steel structure pattern have been determined. Through the reasonable simplification of the tower top, the tower top finite element model is established by applying ANSYS10.0 software, and then it’s exerted various operating modes loads, and carried on the solution. Then ANSYS10.0 software can calculate various nodes stress situation, the axial stress various units receive, and the tower top distortion size under various operating modes. Also it can demonstrate the animation in the loads-carrying process on the tower top, which has clearly displayed the stress performance of the tower body under various operating modes.
The design for the QTZ400 tower crane and lifting the whole set of frame design, divided into the following aspects: First, to design, including the balance weight calculation, calculation and wind machine tower crane anti-tipping stability calculation; Secondly, tower top design, including tower top force analysis and model simplification and finite element analysis and check analysis (including strength check and stiffness check and stability check).
Key words: QTZ40 tower crane Tower top Finite element analysis ANSYS10.0
目录
第一章前言·······················································1
1.1塔式起重机概述··············································1
1.2塔式起重机的发展趋势········································1
第二章总体设计··················································2
2.1 概述························································2
2.2 确定总体设计方案············································2
2.2.1 金属结构················································2
2.2.2 工作机构···············································19
2.2.3 安全保护装置···········································27
2.3 总体设计设计总则···········································29
2.3.1 整机工作级别 ··········································29
2.3.2 机构工作级别···········································29
2.3.3主要技术性能参数······································· 30
2.4 平衡臂与平衡重的计算·······································30
2.5 起重特性曲线···············································32
2.6 塔机风力计算·············································· 34
2.6.1 工作工况Ⅰ·············································34
2.6.2 工作工况Ⅱ·············································38
2.6.3 非工作工况Ⅲ···········································40
2.7整机的抗倾翻稳定性·········································43
2.7.1工作工况Ⅰ·············································44
2.7.2工作工况Ⅱ·············································45
2.7.3工作工况Ⅲ·············································46
2.7.4工作工况Ⅳ·············································47
2.8固定基础稳定性计算·········································49
第三章塔顶的总体结构和受力分析······························51
3.1 塔顶总体···················································51
3.1 塔顶尺寸设计···············································52
3.1 塔顶受力分析···············································53
第四章塔顶的模型简化和有限元分析····························55
4.1 塔顶模型建立的几点简化及分析过程···························55
4.2 塔顶结构的有限元分析·······································55
4.2.1塔顶模型的建立·········································56
4.2.2有限元分析计算·········································57
第五章塔顶受力校核
5.1 塔顶稳定性校核·············································71
5.2 塔顶刚度校核···············································72
5.3 塔顶强度校核···············································72
第六章毕业设计小结···········································73
致谢·····························································75
主要参考文献····················································76

全部文件.gif

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槽钢.40.13.1-11.gif

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内容简介：: 实习报告1. 实习目的: 实习是一种实践。是理论联系实际，应用和巩固所学专业知识的一项重要环节，是培养我们能力和技能的一个重要手段。毕业实习是一门专业实践课，是我们在学习专业课程之后进行毕业设计时不可缺少的实践环节。它对于培养我们的动手能力有很大的意义，同时也可以使我们了解传统的机械制造工艺与现代机械制造技术之间的差别。毕业实习更是我们走上工作岗位的必要前提。通过实习，我们可以更广泛的直接接触社会，了解社会的需求，加深对社会的认识，增强对社会的适应性，将自己融入到社会中去，培养自己的实践能力，缩短我们从一个大学生到一名工作人员之间的思想与业务距离，为我们毕业后的社会角色的转变打下基础。2. 实习内容：6月9号我来到新校区施工工地，在施工场地休息的时间段我近距离的观察了塔式起重机在非工作状态下的结构及构件组成并与课本中的介绍相比对增加了对塔式起重机的直观印象。之后我又在对面的教学楼上重点观看了起重机塔臂的工作，对工况下的塔臂有了直观的认识。塔式起重机的动臂形式分水平式和压杆式两种。动臂为水平式时，载重小车沿水平动臂运行变幅，变幅运动平衡，其动臂较长，但动臂自重较大。动臂为压杆式时，变幅机构曳引动臂仰俯变幅，变幅运动不如水平式平稳，但其自重较小。3. 实习结果：塔机是的底部是固定的，不是行走的，而且塔机底部还有支撑的东西架在塔机的塔身大约3米处，是固定住塔机么？我觉得应该是，后来才知道那是斜撑，斜着支撑这个塔式起重机啊！是支撑塔身的，因为单单进行地基的固定不太稳定，张家口风大，加上吊重时会加重对底架的受力矩，增大受力，可能造成倾倒。所以有了斜撑的增加，受力在斜撑上，会减轻底部受力。为什么一开始固定的塔机会越来越高呢？这个问题困扰了我很久，老师虽然上可说是顶升，但是没听懂，今天参观的实习给了我很大的启发。老师说的很对，是顶升的原理，今天眼见为实啊！我注意观察了一下，在塔吊工作台的下面也就是塔体的上部有四个千斤顶，很不容易发现，因为有许多角钢挡住视线，原来最上面的塔笼（塔体的每一节称为一个塔笼）比下面的要大一些（刚好可以装下一个小的塔笼），需要加高时用千斤顶把上面的工作台（也就是司机室那里）升高，升高到刚好一个小塔笼添进大的，把小塔笼用螺栓固定，再升高大塔笼，然后在固定就行了。原理是这个样子，但是操作过程比较复杂了，因为工作台以上毕竟有那么多东西，比较沉，千斤顶顶起来也不是很容易，因为隔得太远，没有看清楚那个过程，只看到最后塔机升高了，速度慢，也不能快，容易造成倾斜。他们捣鼓了一个多小时才弄好。真是不容易啊！我发觉这个塔机不只有一个电机啊！平衡臂那里有一个，吊钩那里有一个，还有司机室那里也有一个，用途肯定不一样。平衡臂那里是我做的起升机构，是起升机构的电动机。吊钩那里应该是变幅小车的电动机，还有司机室那里应该是回转机构的电动机，这都是回来查资料才知道的。还有一个疑问一直在我心里，就是那么高的塔式起重机是如何搭建起来的？尤其是最上面的横着的那个。是液压顶升？但是一开始它就在上面了？它最初没有顶升的时候是怎么上去的，这个起重机的底架有那么大的承载力量？后来茶树才知道，原来固定的起重机的底部一米多深的钢筋混凝土结构。它和起重机在一起，固定在一起，一开始就可以承受很大的力矩。这就是固定式塔式起重机的优点所在。这次参观不仅时发现这个起升和顶升的不同寻常，还有塔机的构造，塔机的起升臂是由无缝钢管来制造的，而塔身是由三角钢来制造的，一个受的是剪力，一个受的是弯矩，确实受力不同，用的材料也不同。看来这里面的很多东西我还不懂啊！回来我查了很多有关塔式起重机的资料，还有他的安全使用知识用以完善自己实习的不足之处。塔式起重机是现代工业与民用建筑的主要施工机械之一。在高层建筑施工中，它的幅度利用率比其他类型起重机高。塔式起重机在高层工业和民用建筑施工的使用中一直处于领先地位。应用塔式起重机对于加快施工进度、缩短工期、降低工程造价起着重要的作用。由于塔式起重机性能参数不断完善，使建筑工艺也有可能进行许多重大改革，比如采用大型砌块、大板结构设置箱形结构后，建筑物结构件的预制装备化、工厂化达到了很高的水平。还有塔式起重机顶升时的注意事项：1 四级风以上的天气不允许进行顶升作业；2 顶升作业要专人指挥，电源、液压系统等均要有专人操纵；3 顶升前，应把平衡重和起重小车及吊重按说明书要求位置移向塔中心；4 检查定位销，调整导轮间隙以25mm为宜；5 顶升横梁严格放在指定位置上；6 顶升过程中严禁旋转塔机；7 顶升应逐渐进行，先试顶升，待无误后，再继续顶升；8 在齿轮泵最大压力下，不准连续工作3min；9 顶升完毕后，要检查电源是否切断，左右操纵杆要恢复到中间位置，套架导轮与塔身脱离接触，各段螺栓要紧固牢。塔式起重机的动臂形式分水平式和压杆式两种。动臂为水平式时，载重小车沿水平动臂运行变幅，变幅运动平衡，其动臂较长，但动臂自重较大。动臂为压杆式时，变幅机构曳引动臂仰俯变幅，变幅运动不如水平式平稳，但其自重较小。塔式起重机的起重量随幅度而变化。起重量与幅度的乘积称为载荷力矩，是这种起重机的主要技术参数。通过回转机构和回转支承，塔式起重机的起升高度大，回转和行走的惯性质量大，故需要有良好的调速性能，特别起升机构要求能轻载快速、重载慢速、安装就位微动。一般除采用电阻调速外，还常采用涡流制动器、调频、变极、可控硅和机电联合等方式调速。另外，为了确保安全，塔式起重机必须具有良好的安全装置，如起重量、幅度、高度和载荷力矩等限制装置，以及行程限位开关、塔顶信号灯、测风仪、防风夹轨器、爬梯护身圈、走道护栏等。司机室要求舒适、操作方便、视野好和有完善的通讯设备。 4. 实习总结回想这次的观察实习的点点滴滴，我觉得学到了很多东西，感觉比较充实。对塔式起重机有一个直观的概念。本次实习给我影响最大的是，我的逻辑思维能力得到了很大的改善，设计本来就是一种很严密的学问，它需要一个不断反复不断纠正不断改进的过程。通过实习，我第一次对公司的经营理念有了更深层次的了解，同时对我未来的职业生涯奠定了坚实的基础。短暂的实习虽匆匆结束了，但通过本次实习，我却开阔了眼界，有了很多的感悟。实践出真知的道理对于我有了更深的理解。理论是死的，实践才是活的，在实习过程中我看到书上的理论是如何应用于实践的，有了先进的生产工艺，精细的加工程序，熟练的操作技巧，才有了我们美好的生活。 “纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”说的很有道理，在今后的学习和工作过程中我将把从书上学到的东西进一步更好地用于指导实践，同时在实践中进一步检验和完善自己的理论体系，以便更好的服务于实践。河北建筑工程学院毕业设计（论文）任务书课题名称QTZ40塔式起重机塔顶设计系：机械工程系专业：机械设计制造及其制动化班级：机091 姓名：穆业孟学号： 2009307105 起迄日期： 2013年3月25日 2013年 6月21日设计（论文）地点: 综405 指导教师：李常胜辅导教师：发任务书日期： 2013年3月 5 日1、毕业设计（论文）目的：本次毕业设计是对机械专业学生在毕业前的一次全面训练，目的在于巩固和扩大学生在校所学的基础知识和专业知识，训练学生综合运用所学知识分析和解决问题的能力。是培养、锻炼学生独立工作能力和创新精神之最佳手段。毕业设计要求每个学生在工作过程中，要独立思考，刻苦钻研，有所创新、解决相关技术问题。通过毕业设计，使学生掌握塔式起重机的总体设计、吊臂的设计、整体稳定性计算等内容，为今后步入社会、走上工作岗位打下良好的基础。2、毕业设计（论文）任务内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：（1）设计任务：总体参数的选择（QTZ40级别）结构形式（2）总体设计主要技术参数性能设计原则平衡重的计算塔机的风力计算整机倾翻稳定性的计算（3）塔顶的设计和计算塔顶的形式及尺寸塔顶的强度、稳定性及刚度验算（4）设计要求主要任务：学生应在指导教师指导下独立完成一项给定的设计任务，编写符合要求的设计说明书，并正确绘制机械与电气工程图纸，独立撰写一份毕业论文，并绘制有关图表。知识要求：学生在毕业设计工作中，应综合运用多学科的理论、知识与技能，分析与解决工程问题。通过学习、钻研与实践，深化理论认识、扩展知识领域、延伸专业技能。能力培养要求：学生应学会依据技术课题任务，完成资料的调研、收集、加工与整理，正确使用工具书；培养学生掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范，提高工程设计计算、图纸绘制、编写技术文件的能力；培养学生掌握实验、测试等科学研究的基本方法；锻炼学生分析与解决工程实际问题的能力。综合素质要求：通过毕业设计，学生应掌握正确的设计思想；培养学生严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风；在工程设计中，应能树立正确的生产观、经济观与全局观。设计成果要求：1）凡给定的设计内容，包括说明书、计算书、图纸等必须完整，不得有未完的部分，不应出现缺页、少图纸现象。2）对设计的全部内容，包括设计计算、机械构造、工作原理、整机布置等，均有清晰的了解。对设计过程、计算步骤有明确的概念，能用图纸完整的表达机械结构与工艺要求，有比较熟练的认识图纸能力。对运输、安装、使用等亦有一般了解。3）说明书、计算书内容要精练，表述要清楚，取材合理，取值合适，设计计算步骤正确，数学计算准确，各项说明要有依据，插图、表格及字迹均应工整、清楚、不得随意涂改。制图要符合机械机械制图标准，且清洁整齐。4）对国内外塔式起重机情况有一般的了解，对各种塔式起重机有一定的分析、比较能力。其他各项应符合本资料有关部分提出的要求。3、毕业设计（论文）成果要求（包括图表、实物等硬件要求）：计算说明书一份内容包括：设计任务要求的选型、设计计算内容、毕业实习报告等。作到内容完整，论证充分（包括经济性论证），字迹清楚，插图和表格正规（分别进行统一编号），字数要求不少于2万字；撰写中英文摘要；提倡学生应用计算机进行设计、计算与绘图。图纸一套不少于四张零号图纸量。4、主要参考文献：1 哈尔滨建筑工程学院主编.工程起重机.北京：中国建筑工业出版社2 董刚、李建功主编.机械设计.机械工业出版社3 机械设计手册.化学工业出版社（5册）4 GB/T94621999 塔式起重机技术条件5 GB/T137521992 塔式起重机设计规范6 GB51441994 塔式起重机安全规程 7 董刚李建功潘风章主编机械设计（第3版）北京机械工业出版社 8 张质文，虞和谦等. 起重机设计手册. 北京：中国铁道出版社.1997. 9 机械设计手册（第1卷）（新版）机械设计手册编委会编著 10 机械设计手册（第2卷）（新版）机械设计手册编委会编著 11 成大先主编机械设计手册（第4版）北京：化学工业出版社2002 12 顾迪民主编工程起重机（第2版）北京：中国建筑工业出版社1988 13 刘品主编互换性与测量技术基础（第2版）哈尔滨工业大学出版社2001 14 徐灏主编机械设计手册（第2版）北京：机械工业出版社200015 曹双寅主编工程结构设计原理南京：东南大学出版社2005、本毕业设计（论文）课题工作进度计划：起迄日期工作内容2013.3.25-2013.3.282013.3.29-2013.4.132013.4.14-2013.4.202013.4.21-2013.5.152013.5.16-2013.6.52013.6.6-2013.6.192013.6.20-2013.6.21.熟悉整理资料方案选择及总体设计绘制总图塔顶设计绘制塔顶结构图绘制零件图纸准备论文及答辩教研室审查意见：教研室主任签字：年月日系审查意见：系主任签字：年月日河北建筑工程学院毕业设计（论文）任务书课题名称QTZ40塔式起重机总体及塔帽设计系：机械工程系专业：机械设计制造及其制动化班级：机091 姓名：穆业孟学号： 2009307105 起迄日期： 2013年3月25日2013年6月21日设计（论文）地点: 综405 指导教师：李常胜辅导教师：发任务书日期： 2013年3月5日河北建筑工程学院毕业实习报告系别机械工程学院专业机械设计制造及其自动化班级机091 姓名穆业孟学号 2009307105 指导教师李常胜实习成绩河北建筑工程学院本科毕业设计（论文）题目QTZ40塔式起重机总体及塔顶设计学科专业机械设计制造及其自动化班级机091班姓名穆业孟指导教师李常胜辅导教师河北建筑工程学院毕业设计（论文）开题报告课题名称QTZ400塔式起重机塔顶结构设计系别：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化班级：机091 学生姓名：穆业孟学号： 05号指导教师：李长胜课题来源导师课题课题类别工程设计一、论文资料的准备1市场调查塔式起重机是动臂装在高耸塔身上部的旋转起重机。作业空间大，主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平输送及建筑构件的安装。国外发展概况塔式起重机真正获得发展的时间是在第二次世界大战后。战后各国面临着战后恢复生产建设的艰巨任务，浩大的建筑工程量迫切需要大量性能良好的塔式起重机。自塔式起重机在建筑施工中显露身手并逐渐成为工程机械一个重要分支以来，已经有60余年历史，其间利经了曲折复杂的发展阶段。70年代末，由于种种原因，国外塔式起重机制造业陷入了低谷，不少中小工厂纷纷停业或转产，仅少数大厂得以维持。直至80年代末才呈现逐渐复苏态势，1994年为复苏年头，复苏势头最好的国家为德国。据有关资料介绍，在塔机制造业鼎盛的70年代，西德拥有各式塔机48500台，80年代总量减至1/3，而后几年，东西德合并，基建规模扩大，塔机产量上升。如今世界塔机市场最为红火的地区为东欧和亚太（特别是东南亚）。活跃在塔机市场上的著名产商是；德国的 Liebherr 、Peiner、 Wolff ，法国的 Potain 、BPR,意大利的 Potain-Simma、Comedil 、 Nauva 、 EDILMAC ，西班牙的Comensa ，芬兰的 Betrox ，丹麦的KRLL 澳大利亚的Favco。这些大厂为了在国际塔机市场上占有更多份额，莫不注重总结经验，认真分析市场动态，下大力气进行产品的更新和开发。近年来，国外塔机在新产品开发上大致有下列一些特点：更多的厂家注重开发经济型城市塔机并扩展成系列。国外塔机新产品中，有一些新颖的轻、中型折叠式快速安装塔机颇引人注目。根据一些国家城建当局的有关规定，为防止塔机臂架在狭窄的空间运行发生矛盾，避免吊臂相互碰撞以及碰到邻近的建筑物，在城市高层建筑密集地区施工必须采用动臂式自升塔式起重机。在经过较长时间研制之后，履带式水平臂架塔机作为一种新产品正式问世。变频调速系统在国外塔机新产品上得到推广应用。高新技术开始在塔机上应用。无论上回转或下回转式塔机，都十分重视驾驶室的平面设计和空间处理。 2我国塔式起重机行业的发展50 年代初，我国塔机由仿制开始起步，1954年仿制东德建筑师型塔机；60 年代自行设计制造了25tm、40tm、60tm 几种机型，多以动臂式为主；70 年代，随着高层建筑的增多，对施工机械提出了新的要求，于是，160tm 附着式、45tm内爬式、120tm自升式等塔机相继问世；自上世纪80年代以来，我国塔机行业得到快速发展，进入新世纪，塔机销量持续攀高，2001年行业统计销量9738台，2002年成为世界上首个塔机年产量突破10000台的国家。2004年，由于宏观调控作用以及起重机行业的结构调整，塔机的产销量有所回落，2005、2006年，在经济高速增长的强力拉动下，我国塔机的产销恢复高速增长，2006年销量已超过2万台。在中国塔式起重机的生产与应用已有近60年的历史，历经了一个从测绘仿制到自行设计制造的过程。由于我国加入WTO，冷静分析起来我国塔机生产的现状并不乐观，存在以下的问题：（1）产品结构不合理，品种型号大同小异技术法规限制了产品开发，由于80年代中国制定的产品型号分类标准，将起升速度、回转速度、变幅速度、行走速度、顶升速度、起重量、起重力矩等主参数以及下回转塔机的支腿跨距、尾部回转半径等几何尺寸都进行了严格的规定，这样严重限制了塔机的技术进步。而用户群不稳定也制约了技术进步，在中国大量中小型建筑企业资金不雄厚，缺乏长远规划，用的是大企业淘汰下来的二手货以及超期服役的旧塔机。因此，在发达国家广泛应用的运输便捷、架设迅速、使用安全的快速架设塔机在我国受到冷落。与此同时，企业创新能力不足也影响了产品发展，许多新建企业的研究开发能力较弱，大部分产品是与大专院校、科研单位联合开发的，同一个产品可以有几家甚至几十家生产，没有形成企业自己的特色。（2）制造技术不适应没有形成规模工业近20年来，我国塔机制造业的水平虽然有所提高，但相对其他一些行业的先进制造技术还是落后的，与我们相近的工程机械骨干企业相比差距也很大，许多厂家生产效率底、环境污染多、造成焊接质量和成品外观质量都难以保证。只有极少数企业企业做到涂装前基底经处理。大多数企业的管理模式和生产方式还是传统的多级递进的静态不变的模式，有的还是小而全或大而全，专业化程度、工艺装备和管理水平低，很难适应多品种批量化生产和商品经济的激烈竞争，难以形成自己的民族规模工业。因为行业统计只统计了二三十家生产企业的销量，全行业销量肯定远远超过统计数字。勿庸置疑，我国已成为世界民用塔机的生产大国，也是世界塔机主要需求市场之一。 (3) 研究表明在我国塔式起重机企业中，一直以来，产业集中度低，缺乏规模经济效益。近年来，由于市场竞争的不断加剧，企业间的兼并重组和品牌经营进程逐步加快，规模化经营初见成效。集团化和品牌连锁作为规模化经营的主要模式，在扩大和稳定客源、提高用户忠诚度、降低成本等方面有较大的优势。我国塔式起重机的发展前景：塔式起重机发展面临新的挑战，塔式起重机经营在金融危机的冲击下，恢复仍需加以时日，而塔式起重机投资普遍被认为趋于饱和，塔式起重机的发展已初露疲态。未来的投资欲回归理性，或许需将方向转向二三线城市。未来投资的方向主要是二三线城市。国内部分二三线城市的塔式起重机市场已具备投资商圈地的条件。我国塔式起重机市场的发展暂时还面临着很多问题，但值得高兴的是越来越多的企业已经认识到了塔式起重机市场所具有的巨大发展潜力和广阔发展前景，对其未来发展趋势也达成了较为统一的认识，相信会给整个塔式起重机市场带来更大的生机与活力。 3QTZ40塔式起重机的整体和塔顶简介(1) QTZ40塔式起重机的整体简介QTZ40塔式起重机具有起升、回转、变幅、顶升四种工作机构，可单独或复合动作，可以获得较高的工作效率。顶升机构用于塔身接高或降塔,起升机构采用多速电机，有快速、中速和慢就位多种速度，充分满足用户各种工况的需要。起重臂可左、右作540度全回转，回转、变幅灵活可靠，起吊就位准确，可满足建筑施工中垂直及水平运输的需要。该机设有起重量限制器、力矩限制器、起升高度限制器、幅度限位器和回转限制器等安全保护装置齐全，灵敏可靠，确保塔机正常工作。另外，还设有休息平台、护栏等安全保护设施。司机室独立侧置，造型美观，视野开阔，内部空间大，操作方便。该机适用性好，广泛用于中高层以下的各类工业与民用建筑和滑模施工的吊装，也用于港口、货场的装卸。 (2) QTZ40塔式起重机的塔顶简介目前，国内应用较广泛的塔机塔顶形式有固定式塔顶和片式塔顶两种，固定式塔顶的结构形式为空间桁架，其弦杆和腹杆均为实心圆钢或钢管，迎风面积和风力系数小，从而减少了水平风力，甚至可以不考虑风载荷对其的直接影响。片式塔顶为铰交的结构形式所以其不承受弯矩、只承受轴向压力，而平衡臂固接于上转台，其受力状况较为复杂，其结构形式要求平衡臂臂架必须做成空间桁架结构，或者用大型型钢（工字钢）做成片式结构，用上下两个铰点固接于塔机的上转台，与上转台形成一个固定的结构体。片式塔顶结构简单、线条流畅、外形美观大方、受力简单，塔机架设既方便又省时省力 4资料搜集通过查阅各种型号的塔式起重机的结构及工作原理，观察现用其过程,根据塔式起重机自身工况以及工作要求合理设计 5.设计准备通过查阅相关资料已经明确设计要求、工作条件、设计内容的步骤；通过查阅有关设计资料，参观实物和模型等，了解设计对象的性能、结构及工艺性；备好设计需要资料、绘图工具；拟定设计计划等。二、本课题的目的（重点及创新点）本次毕业设计是对机械专业学生在毕业前的一次全面训练，目的在于巩固和扩大学生在校所学的基础知识和专业知识，训练学生综合运用所学知识分析和解决问题的能力。是培养、锻炼学生独立工作能力和创新精神之最佳手段。毕业设计要求每个学生在工作过程中，要独立思考，刻苦钻研，有所创新、解决相关技术问题。通过毕业设计，使学生掌握塔式起重机的总体设计、吊臂的设计、整体稳定性计算等内容，为今后步入社会、走上工作岗位打下良好的基础。三、毕业设计（论文）任务内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 1.设计任务：总体参数的选择（QTZ40级别）（1）结构形式2 总体设计主要技术参数性能（1）设计原则（2）平衡重的计算（3）塔机的风力计算（4）整机倾翻稳定性的计算3 塔顶的设计和计算（1）塔顶的形式及尺寸（2）塔顶的强度、稳定性及刚度验算4设计要求（1）主要任务：学生应在指导教师指导下独立完成一项给定的设计任务，编写符合要求的设计说明书，并正确绘制机械与电气工程图纸，独立撰写一份毕业论文，并绘制有关图表。（2）知识要求：学生在毕业设计工作中，应综合运用多学科的理论、知识与技能，分析与解决工程问题。通过学习、钻研与实践，深化理论认识、扩展知识领域、延伸专业技能。（3）能力培养要求：学生应学会依据技术课题任务，完成资料的调研、收集、加工与整理，正确使用工具书；培养学生掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范，提高工程设计计算、图纸绘制、编写技术文件的能力；培养学生掌握实验、测试等科学研究的基本方法；锻炼学生分析与解决工程实际问题的能力。（4）综合素质要求：通过毕业设计，学生应掌握正确的设计思想；培养学生严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风；在工程设计中，应能树立正确的生产观、经济观与全局观。四毕业设计（论文）成果要求（包括图表、实物等硬件要求）：计算说明书一份内容包括：设计任务要求的选型、设计计算内容、毕业实习报告等。作到内容完整，论证充分（包括经济性论证），字迹清楚，插图和表格正规（分别进行统一编号），字数要求不少于2万字；撰写中英文摘要；提倡学生应用计算机进行设计、计算与绘图。图纸一套不少于四张零号图纸量。五、总体安排和进度（包括阶段性工作内容及完成日期）2013.3.25-2013.3.28 熟悉整理资料2013.3.29-2013.4.13 方案选择及总体设计2013.4.14-2013.4.20 绘制总图2013.4.21-2013.5.15 塔顶设计20135.16-2013.6.5 绘制塔顶装配及结构图纸2013.6.6-2013.6.19 绘制零件图纸2013.6.20-2013.6.21 准备论文及答辩六、主要参考文献1 哈尔滨建筑工程学院主编.工程起重机.北京：中国建筑工业出版社2 董刚、李建功主编.机械设计.机械工业出版社3 机械设计手册.化学工业出版社（5册）4 GB/T94621999 塔式起重机技术条件5 GB/T137521992 塔式起重机设计规范6 GB51441994 塔式起重机安全规程 7 邢静忠ANSYS应用实例与分析科学出版社2006 8 刘坤ANSYS有限元方法精解国防工业出版社2005 9GB/T94621999 塔式起重机设计条件 10 GB/T137521992 塔式起重机设计规范11 GB/T51441994 塔式起重机安全规程指导教师意见：指导教师签名：日期：教研室意见：教研室主任签名：日期：系意见：系领导签名：日期：系盖章课题来源：导师课题、社会实践、自选、其他课题类别：工程设计、施工技术、新品开发、软件开发、科学实验、毕业论文。摘要塔式起重机作为建筑施工的主要设备，在建筑等行业发挥着极其重要的作用。塔式起重机属于臂架型起重机，由于其臂架铰接在较高的塔身上，且可回转，臂架长度较大，结构轻巧、安装拆卸运输方便，适于露天作业，因此大多数用于工业与民用建筑施工。本次设计在参照同类塔式起重机基础上，对QTZ40型塔式起重机进行总体设计及塔顶分析设计。在塔顶设计工程中，采用了有限元法对其进行分析计算，采用了ANSYS10.0软件进行分析。按照整机主要性能参数，确定各机构类型及钢结构型式，主要确定了塔顶的结构参数。通过对塔顶作适当的简化，应用ANSYS10.0软件建立塔顶的有限元模型，施加各工况载荷，进行求解，进而可得各节点受力情况及各单元所受轴向力、轴向应力大小及各工况下塔顶的变形挠度大小，并能演示塔顶加载过程的动画，清晰的展现了各工况下塔顶的受力性能。本设计为QTZ400塔式起重机总体及塔顶设计，主要分为以下几个方面：首先，进行总体设计，包括平衡臂与平衡重计算、塔机风力计算和整机的抗倾覆稳定性计算；其次是塔顶的设计包括受力分析、结构简化、有限元分析、受力校核（包括校核强度、刚度和稳定性）等。关键词：QTZ40型塔式起重机塔顶有限元分析 ANSYS10.0目录第一章前言1 1.1 塔式起重机概述11.2 塔式起重机的发展趋势1第二章总体设计22.1 概述22.2 确定总体设计方案22.2.1 金属结构22.2.2 工作机构192.2.3 安全保护装置272.3 总体设计设计总则292.3.1 整机工作级别 292.3.2 机构工作级别292.3.3主要技术性能参数 302.4 平衡臂与平衡重的计算302.5 起重特性曲线322.6 塔机风力计算 342.6.1 工作工况342.6.2 工作工况382.6.3 非工作工况40 2.7整机的抗倾翻稳定性43 2.7.1工作工况44 2.7.2工作工况45 2.7.3工作工况46 2.7.4工作工况47 2.8固定基础稳定性计算49第三章塔顶的总体结构和受力分析513.1 塔顶总体513.1 塔顶尺寸设计523.1 塔顶受力分析53第四章塔顶的模型简化和有限元分析554.1 塔顶模型建立的几点简化及分析过程554.2 塔顶结构的有限元分析554.2.1塔顶模型的建立564.2.2有限元分析计算57第五章塔顶受力校核 5.1 塔顶稳定性校核715.2 塔顶刚度校核725.3 塔顶强度校核72第六章毕业设计小结73致谢75主要参考文献76 Abstract As an important facility, the tower crane plays an important role in construction industry. The tower crane belongs to the arm rack type crane. Its arm is hinged on the high tower body, and it may rotate. It has longer arm, dexterous structure. Whats more, it is easy to be assembled, disassembled and transported. It is suitable for the open-air work and mainly used for industry and civil constructionBased on the design of the similar tower crane, this design is composed of the system design and the tower top design of the QTZ40 tower crane. In the tower top design progress, it has carried Finite Element Method on the analysis computation, and used ANSYS10.0 software.According to the entire machine main performance parameters, variou

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