开题报告-定柱式悬臂起重机结构设计与分析

学院毕业设计开题报告学生姓名学号学院、系专业机械设计制造及其自动化设计题目定柱式悬臂起重机结构设计与分析指导教师年3月21日毕业设计开题报告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述文献综述1研究背景和意义悬臂起重机是近年发展起来的中小型起重装备，结构独特，安全可靠，具备高效、节能、省时省力、灵活等特点，三维空间内随意操作，在短距、密集性调运的场合，比其它常规性吊运设备更显示其优越性1。本产品广泛应用于各种行业的不同场所。悬臂起重机工作强度为轻型，起重机由立柱，回转臂回转驱动装置及电动葫芦组成，立柱下端通过地脚螺栓固定在混凝土基础上，由摆线针轮减速装置来驱动旋臂回转，电动葫芦在旋臂工字钢上作左右直线运行，并起吊重物。2起重机旋臂为空心型钢结构，自重轻，跨度大，起重量大，经济耐用。3定柱式悬臂起重机又称立柱式悬臂起重机，起重量在125KG5000KG，立柱式旋臂吊具有结构新颖、合理、简单、操作方便、回转灵活、作业空间大等优点，是节能高效的物料吊运设备，可广泛适用于厂矿、车间的生产线、装配线和机床的上、下工作及仓库、码头等场合的重物吊运。4定柱式旋臂吊根据其旋臂所使用型钢的不同可以分为BZD型和BZDJKBK型。5近年来，随着电子计算机的广泛应用，许多起重机制造商从应用计算机辅助设计系统（CAD），提高到应用计算机进行起重机的模块化设计。根据市场调查预测的统计数字和积累的资料、图表、图线规律，在严密的科学理论指导下，拟定起重机结构、机构、部件等多层次的标准化、模块化单元。6起重机采用模块单元化设计，不仅是一种设计方法的改革，而且将影响整个起重机行业的技术、生产和管理水平，老产品的更新换代、新产品的研制速度都将大大加快。对起重机的改进，只需针对几个需要修改的模块；设计新的起重机只需选用不同的模块重新进行组合；提高了通用化程度，可使单件小批量的产品改换成相对批量的模块生产。亦能以较少的模块形式，组合成不同功能和不同规格的起重机，满足市场的需求，增加竞争能力。7随着我国国民经济建设进一步深入，商品流通量大幅度增加，交通运输业快速发展，起重运输机械的需求量越来越大，其实用性能的要求也越来越高。悬臂起重机设备，非常适用于一吨左右重量的工件定点频繁起吊运输。8在机械加工领域，悬臂起重机具有强大的购买市场和广阔的发展前景。2国内现状及发展趋势中国的起重机产业诞生于上世纪70年代，经过40余年的发展，经历了70年代引进苏联技术，80年代初引进日本技术和90年代初引进德国技术等三次主要技术改进，始终走着一条自主创新的道路。92000年以来，随着国内外技术交流的日益频繁和国产自主研发能力的显著增强，更多的国外先进技术被成功引进应用，并进行了自主创新，获得自主知识产权。随着国产起重机产业制造水平的全面提升，与国外先进技术的差距不断缩小，中国起重机产品开始在国际市场上体现出明显的竞争力。10悬臂起重机设备属于通用机械，在二十多年高速发展过程中，已经逐渐实现了规模化、集团化、机械化。在辅助加工生产中和自动化的作用，大大提高了劳动生产效率，减轻工人劳动强度。具有工作平稳可靠，操作维护简单、方便等优点。11根据当前我国情况来看，机械工业处于上升势头，汽车工业、机动车行业都处于强省发展期。专家预测，随着国民经济的的增长，机械行业有很长一段时间处于旺盛发展阶段，整体机械行业以及未来发展过程中，悬臂起重机的使用处于不可替代、不可缺少的地位，在整体工业化过程中发挥着重要的辅助生产的作用。12因此，我们在设计中应大胆采用先进的设计理念，充分利用计算机辅助工艺规划、计算机辅助制造、柔性自动化系统等新技术、新工艺，缩短设计和生产周期、降低成本，调整产品结构、企业结构，增强企业参与市场竞争的能力，使中国起重机制造行业赶上世界先进水平。133国外现状及发展趋势近二十年来，世界工程起重机行业发生了很大变化，世界工程起重机市场进一步趋向一体化。14目前世界工程起重机年销售额已达75亿美元左右，主要生产国为美国、日本、德国、法国、意大利等，世界顶级公司有十多家，主要集中在北美、亚洲（日本）和欧洲。美国既是工程起重机的主要生产国，又是最大的世界市场之一。但由于日本、德国起重机工业的迅速发展，美国厂商在世界市场获取的主导地位逐步受到削弱，从而形成了美国、日本和德国三足鼎立之势。4小结随着我国国民经济的快速发展，特别是国家中小企业的发展，中小企业规模化生产日益扩大，需要用起重机吊装和搬运的结构件和机器设备的数量与使用频率也越来越大，且对起重机的安全性能、效率及耐久性的要求越来越高。因此，根据中小型起重机起吊频繁，起重量不大的特点，合理的设计这样一台起重机有着十分重要的意义。15参考文献1陈道南起重运输机械北京机械工业出版社,1998121782郁祝年工程力学和工程结构北京中国电力出版社,199681603付荣柏起重机钢结构制造工艺北京中国铁道出版社,1991182804胡宗武,顾迪民起重机设计计算北京科学技术出版社,198753605陈国璋,孙桂林起重机计算实例北京中国铁道出版社,198462786李静工程起重机综合评价方法研究硕士学位论文大连大连理工大学，20077刘长江悬臂起重机设计制造中应注意的问题起重运输机械,20081126278黄琳起重机伸缩臂结构优化研究硕士学位论文大连大连理工大学，20079严正宏起重机运动机构参数优化设计硕士学位论文浙江浙江大学，200810马霄基于ANSYS的定柱式悬臂起重机机械结构的优化设计河南机电高等专科学校，2004,121434411陈玲,宋平娜，彭佳等基于ANSYS的定柱式悬臂起重机的有限元分析天津理工大学学报，200502646712KMLIEWSLEWINGJIBCRANEFORSPACERESTRICTEDAREASMANUFACTURERSMONTHLY,2006,01013陈建萱起重机械的电动机选择起重运输机械,1996，总第250期（1）252614坂本种芳桥式起重机设计计算北京中国铁道出版社,19871119015卢素玲悬臂起重机应用与研究进展焦作大学学报，2011,253101102毕业设计开题报告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）一、本课题要研究或解决的问题该课题是对定柱式悬臂起重机的机构和结构设计为主要内容的机械产品设计，课题涉及机械结构与传动、机械加工与装配、机械试验与测试等。其中，分析了该起重机所要求实现的功能和相应结构，了解起重机的工作原理，基本结构，系统组成及功能，掌握SOLIDWORKS的使用技术并完成桥式起重机的三维建模，绘制关键零部件的二维工程图，并学会基于ANSYS做有限元分析。本研究主要是对该起重机的悬臂梁设计及旋转功能部分的机构设计及参数的选择。包括起升，回转，变幅及金属结构的设计。最终使其能很好地实现起重机的运行，而且互不干涉且配合良好。并且通过此次设计，要提高自己的分析问题和解决问题的能力，将自己所学运用到实际的工作中，提高自己的实践能力。二、设计步骤1、熟悉定柱式悬臂起重机的结构；（1）悬臂起重机系列可分为定柱式悬臂起重机,JKBK定柱式悬臂起重机,移动式悬臂起重机,墙壁式悬臂起重机壁行式悬臂起重机,轻型龙门式悬臂起重机曲臂式悬臂起重机,双臂式悬臂起重机等。（2）定柱式悬臂起重机主要包括上立柱、下立柱、主梁、主梁拉杆、起升机构（电动葫芦）、回转机构、电气系统、爬梯及检修平台组成。2、对设计参数进行分析；1起重机械的基本参数是用来说明起重机械的性能和规格的一些数据，也是提供设计计算和选择使用起重机械的主要依据。起重机械的基本参数包括如下几项2额定起重量Q吊钩所能吊起的最大重量。如使用其他辅助取物装置和吊具时，这些装置的自重应包括在额定起重量内。3起升高度H吊钩最低位置到吊钩最高位置间的垂直距离。4幅度是指旋转起重机的旋转中心线到吊钩中心线之间的水平距离。5工作速度V包括起升，运行，变幅和旋转速度，但旋转速度用N表示。6自重及外形尺寸这是任何一种机器都应有的技术经济指标，不仅影响起重机本身机械性能的优劣，而且直接影响基建费用的投资。3、根据主要技术参数进行整机尺寸的基本设计；4、进行立柱、主轴、悬臂和起重装置的设计；1立柱是定柱式旋转起重机的最主要的支承构件之一。其作用是支持起重机的旋转部分，承受起重机在工作时所产生的全部垂直力和水平力。1立柱材料通常由A3、A5、20和40钢锻造并加工而成。有时也用厚壁钢管来制造。2立柱的形状尺寸根据材料力学的理论，立柱在水平在和作用下的挠度和水平力H只成一次方的正比关系，而与立柱的高度H却成三次方的正比关系。因此，总希望H的数值尽可能地小一些。3立柱的强度计算立柱相当于在下端固定的悬臂梁一样，承受力矩HH所产生的弯曲和垂直力V所产生的压缩，应按照弯曲和压缩联合作用进行验算。4立柱的挠度计算立柱上端水平位移直接影响起重机的正常工作，因此要加以控制。立柱的最大挠度发生在上端水平力的着力点处。因为立柱的断面是变化的，所以应用材料力学中介绍过的图解法来确定立柱挠度较为方便。2主轴的结构设计就是要确定出轴的合理外形和全部结构尺寸。轴的结构设计本身必须考虑强度问题，结构不合理往往给强度带来不利的影响。在许多情况下，轴的结构要求决定了它的外形及尺寸，且轴的结构设计应使轴具有合理的外形结构，同时应满足使用要求。轴是机械设备中重要零件之一。其主要功能是支撑作回转运动的零件，并传递运动和动力。轴通过轴承与立柱相联，装在轴上的零件都在围绕轴作回转运动，形成了一个以轴为基础的轴系部件。因此在轴的设计计算中，不能只考虑轴的本身，还必须设计轴系零件对轴的影响。1轴的材料选择轴的材料主要采用碳素钢和合金钢。轴毛坯多用轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。选择轴的材料时除首先要满足使用要求外，还要考虑材料的工艺性及经济性。2轴的结构设计轴的结构设计就是要确定出轴的合理外形和全部结构尺寸。轴的结构设计本身必须考虑强度问题，结构不合理往往给强度带来不利的影响。在许多情况下，轴的结构要求决定了它的外形及尺寸，且轴的结构设计应使轴具有合理的外形结构，同时应满足使用要求。3轴上零件的定位（3）悬臂1悬臂梁的选取2悬臂梁的受力分析3悬臂梁的最大转矩（4）起重装置5、根据相应计算结果对定柱式悬臂起重机进行三维建模；6、利用ANSYS软件进行力学有限元分析。（1）有限元模型的建立，进行有限元模型简化。如图（2）进行有限元的计算1整机应变分析2整机应力分析3材料力学计算4模态分析5结果讨论7、绘出（或打印出）部分相关工程图；8、设计进度计划2月25日3月3日查阅并收集相关资料3月4日3月11日完成开题报告初稿3月11日3月18日完善开题报告3月19日4月2日继续查阅相关资料完成全部设计构思4月3日4月10日悬臂起重机架构的设计4月11日4月18日确定系统总体方案、方案设计4月19日4月26日设计与计算4月27日5月10日定柱式