小型农田起重机设计【三维SW参考用】【含4张CAD图纸+PDF图】
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三维SW参考用
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- 内容简介：
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一、选题依据1、研究领域本题目涉及农业机械、起重机械结构设计等多方面的知识。2、论文（设计）工作的理论意义和应用价值小型起重机是小型吊车和底盘组合在一起的一种运输车辆。是由起重臂、转台、机架等部分组成。通过变幅、伸缩、回转等机构的动作来实现起重机的机械动作，在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的起重机械。在我国，农田是大量存在的，农业生产过程中播种、收获等环节需要大量的资源运送。由于在农田里不适合使用大型起重机械，我国现阶段大部分靠人力运输、或者中大型起重、运输机械运输，有效利用率低，对于农业生产人员的素质要求也存在较高要求。随着近年来农村产业结构的调节，人们对于农田作业起重机械的需求不断增长，对经济化的利用资源，利用工业化手段合理的解决农业物资产品的搬运问题提出更高要求，小型农田起重机就应运而生。它的诞生不仅可以解决人工搬运的问题，也可以提高资源的综合利用率。设计一台小型农田起重机就可通过机械化作业完成物资和农作物的搬运过程，提高搬运效率。而且由于农田起重机的市场需求逐渐变大，且进口小型起重机价格比较昂贵、操作及维修复杂，不适用于一般中小型农田。针对这种现状，有必要开发成本低廉、易于操作和维修的小型农田起重机。因此本研究具有一定的现实意义及必要性，选题的内容符合机制专业的培养要求，设计方向明确，难易度适中。设计工作在现有的研究基础上展开，具备理论基础和技术可行性。学生已掌握设计所需的相关知识，在软硬件方面及查献等方面有切实保障。同时，指导教师具备相关设计背景，学生有充裕的时间开展工作。3、目前研究的概况和发展趋势物料的搬运成为人类生产活动中重要的组成部分，距今已有 5000 多年的发展历史。随着生产规模的扩大，自动化程度的提高，作为物料搬运的重要设备-起重装置在现代化生产过程中应用越来越广泛，作用越来越大，因此对起重设备的要求也越来越高。3.1 我国小型起重机起步于 70 年代，相对较晚，而且发展速度不快，只是近几年才有较大发展，和国外相比，还有很大的差距。具体表现在：（1）品种少、产量低（2）起重力矩小，技术水平低（3）安全装置不齐全，操作不方便（4）功能单一（5）外形不美观3.2 发展趋势目前，小型起重机械正处于市场高速发展期，巨有较大的市场发展潜力。而随着现代化建设进程越来越快，对起重机械的要求也越来越高，起重机械向大型化、自动化、专业化趋势发展。（1）重点产品大型化，高速化和专用化由于工业生产规模不断扩大，生产效率日益提高，以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加，促使大型或高速起重机的需求量不断增长，起重量越来越大，工作速度越来越高，并对能耗和可靠性提出更高的要求。起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。起重机不但要容易操作，容易维护，而且安全性要好，可靠性要高，要求具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性。（2）系列产品模块化、组合化和标准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。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，并取得了显着的效益。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。（3）通用产品小型化、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， 这就可使整个建筑物高度降低、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。（4）产品性能自动化、智能化和数字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。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，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。目前，起重机行业细分市场已经逐渐开始，精细化是企业未来发展的重点方向。因此，针对不同领域的客户提供专业化的产品，在最大程度上的满足其特殊需求已经成为大多数品牌企业下一步发展的重点内容。面对我国起重机械行业发展的较好势头，应该注重机械的技术，研究并提出为起重机械设备可持续发展的对策，虽然中国起重机械现已进入高端行列，但对于自主创新，建立自己的品牌，我们需要用创新引领发展，在树立知识产权的认识等方面加强培育。二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题(1). 回转转台结构设计；(2). 臂架结构的设计；(3). 变幅机构的设计；(4). 设计参数的合适选择，防止“倾覆”。2.拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）(1). 小型农田起重机原理及结构确认；(2). 小型农田起重机总体结构设计；(3). 回转转台转动装置设计；(4). 臂架设计、臂架变幅机构设计；(5). 行走及驻停机构设计；(6). 稳定性计算。3.本论文（设计）预期取得的成果结合具体的设计要求，通过学习及查阅相关方面的资料，全面的了解和掌握压块机的工作原理和结构，完成小型农田起重机总体结构设计及相关功能部件的设计，对关键部件的强度进行有限元分析。最终完成论文、小型农田起重机的 3D 图、2D 工程图（装配图、零件图）、有限元分析报告、外文文献翻译。三、论文（设计）工作安排1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；通过阅读有关论文、图书及相关资料，针对具体的设计要求，着重从理论及结构上对国内外现有的小型起重机进行全面的了解；第二，采用 Top-down 设计方法， 进行整机功能划分；第三，利用 3D 设计方法，逐一进行各机构、部件的设计，确定零件尺寸及进行干涉检查；第四，有限元分析法，利用有限元分析模块对关键部件进行强度分析。2.论文（设计）进度计划第 1 周：查阅相关文献，收集资料，了解设计内容；第 2 周：翻译外文文献，完成相关工作；第 3 周：分析归纳文献，撰写文献综述，确定研究方法，撰写开题报告；第 4 周：整理开题报告、文献综述，开题报告答辩；第 5 周：小型农田起重机总体方案设计；第 6 周：进行电机选型及钢丝绳滚筒设计；第 7 周：整理已开展的工作，中期检查；第 8 周：进行基座设计；第 9 周：进行吊臂设计；第 10 周：行走及驻停机构设计；第 11 周：进行关键零部件的有限元分析；第 12 周：系统整合，进行总装配，生成、完善 2D 和 3D 图纸； 第 13 周：修改完善设计说明书、图纸；第 14 周：做好答辩 PPT，提交论文，准备答辩。四、需要阅读的参考文献1 李国忠,闫松林,高伟哲编. 移动式工程起重机操作与维修M. 北京:化学工业出版社, 2008.2张青,张瑞军编. 工程起重机结构与设计M. 北京:化学工业出版社, 2008.3崔碧海主编. 起重技术M. 重庆:重庆大学出版社, 2006.4张应立主编. 臂架式起重机安全技术M. 北京:中国石化出版社, 2008.5卜一德主编. 起重吊装计算及安全技术M. 北京:中国建筑工业出版社, 2008.6成大先. 机械设计手册第二卷M. 北京:机械工业出版社, 2004.7 黄大巍,李风,毛文杰. 现代起重运输机械M. 北京:化学工业出版社, 2006.8张质文,虞和谦,王金诺等. 起重机设计手册M. 北京:中国铁道出版社, 1997.9吴宗泽主编. 机械设计师上M. 北京:机械工业出版社, 2002.10起重机设计手册编写组编. 起重机设计手册M. 北京:机械工业出版社, 2013.11陈道南主编. 起重运输机械M. 北京:冶金工业出版社, 2005.12史全富主编. 画法几何及工程制图M. 上海:上海科学技术出版社, 2003.13 Jie Lian; Jia Li; Crane Basic Boom Static Analysis Based on ANSYSJ. Advanced Materials Research, 2014.(07):64-68.14 An Liu; Wei He; Zhe Kun Li; Li Cheng; Study on Dynamic Characteristics of the Bridge Crane Hoisting Mechanism Based on State-Space MethodJ. Advanced Materials Research, 2015.(15):739-742.15 Rui Xue Zhao ， etc. Reliability Analysis on Anti-Overturning Stability for TruckCraneJ. Applied Mechanics and Materials, 2014.(18):367-370.附：文献综述文献综述随着社会的不断发展，分工越来越细化，什么地方用什么显得尤为重要。这就要求设计产品的合理性。对于小型农田起重机，我们需要考虑农田的地形、起重机的机动性、小型化、轻型化等方面。根据地形的特点，在小型农田起重机结构设计过程中，拟采用履带式起重机。本设计共包含五大部分：小型农田起重机总体结构设计、回转转台转动装置设计、臂架设计、臂架变幅机构设计、行走及驻停机构设计。结构设计完成后，进行稳定性验算，校核其强度。小型农田起重机机主要起重臂、回转机构、行走机构组成。小型农田起重机工作时，利用回转转台、起重臂定位，钢丝绳挂钩吊起物体。通过查找资料，初步了解下列内容：起重机械的基本参数：（1）额定起重量（Q）：指起重机容许吊装的最大载荷，单位KN。（2）最大起升高度（H）：指工作场地地面或轨道面至起重机取物装置的上极限位置的距离，单位m。（3）最大幅度或跨度(R或L)：幅度指的是具有变幅机构的臂架式起重机的旋转中心垂线与取物装置垂线间的水平距离，单位m；跨度针对于桥式起重机和缆索式起重机，对于桥式起重机指的是桥架两轨道中心线间的水平距离，对于缆索式起重机指的是两支架中心垂线间的水平距离。（4）机构工作速度(v)：起升、变幅、旋转、运行速度。（5）外形尺寸（长宽高）（6）自重回转机构：汽车起重机一般采用全回转式，即起重机的上车在回转平面内可做正负360回转。其中回转部分与非回转部分之间的传力装置为回转支撑装置。中、小型起重机一般使用一个动力驱动的全回转系统，驱动部分有两种选择，一可以由低俗大扭矩液压马达直接驱动开式小齿轮啮合回转支承装置固定在地盘的大齿圈，实现以回转支承为中心的回转运动。二也可以使用高速回转液压马达驱动摆线针轮减速器或蜗轮蜗杆减速器，带动减速器输出轴上的开式小齿轮，实现回转运动。起重臂：目前中小型起重机主要采用矩形截面壁，大型机则采用五边形、八边形、U形和椭圆形等截面形式臂架。汽车起重臂架的变幅主要由一个或并列的两个双作用液压油缸驱动。液压油缸缸筒端铰接在回转台上活塞杆端铰接在基本臂上，以活塞杆的伸缩改变起重机臂的仰角，实现变幅动作。动力装置和控制系统：（1）动力装置是起重机的动力源，是起重机的重要组成部分。它在很大程度上决定了起重机的性能和构造特点。不同类型的起重机由不同类型的动力装置组成。轮胎式起重机和履带式起重机的动力装置多为内燃机，可由一台内燃机对上下车各工作机构提供动力。（2）起重机的控制系统包括操纵装置和安全装置。动力装置是解决起重机做功所需要的能源。有了这个能源，就能使起重机各个机构运动。控制系统则是解决各机构怎样运动的，如动力传递的方向，各机构运动速度的快慢，以及使机构突然停止等。相应于这些运动要求，起重机的控制系统设有离合器、制动器、停止器、液压传动中的各种操作阀，以及各种类型的调速装置和专用的安全装置等部件。通过这些控制系统创造的条件，改变起重机的运动特性，以实现各机构的调速、改向、制动和停止，从而达到起重机作业所要求的各种动作。通用零件和组件：（1）起重机吊钩：起重机吊钩可分为单钩、双钩和吊环三种。在结构和货物吊装中主要用单钩。移动式工程起重机械装用的吊钩是多个动滑轮组合在一起使用的，滑轮轴安装在两块钢板做的夹板中间，配有青铜轴套（或滑动轴承）的滑轮装在轴上，能自由旋转。在夹板下部固定一横梁，吊钩用螺母固定在横梁上， 可沿钩柄垂直轴线运动。（2）起重卡环：又称卸甲，用于吊索和吊索或吊索和钩件吊环之的连接。它由弯环和销子两部分组成。按照弯环和销子的连接方法分为螺栓式和活络式两种。（3）回转支承；移动式工程起重机械常用装盘式回转支承，主要由支承滑轮式式和滚动轴承式两种类型。滚动式回转支承主要用于机械式履带起重机。起重机稳定性计算：（1）起重机臂杆不接长稳定性验算：在履带式起重机在采用原起重臂杆稳定性最不利的位置，为保证机身稳定应使履带中点的稳定力矩大于倾覆力矩：当考虑吊装荷载以及所有负载荷载时，稳定性安全系数 K1 1.15只考虑吊装荷载，不考虑附加荷载时的稳定性安全系数 K2 1.4（2）起重机最大安全起重量及性能参数计算：起重机最大安全起重量计算： 履带式起重机起重量Q随起重半R的改变而变化，当起重机臂杆长度一定时，不同起重半径下最大安全起重量不同，需要按照公式分别计算。仅仅了解这些知识对于一个本科生的毕业设计是远远不够的，在完成毕业设计的过程中，我一定会关注细节，不会的多找老师询问、多查阅资料。一、我国小型农田起重机设计的发展现状我国小型农田起重机现处于初级发展阶段，品种较少。中小吨位重复较多， 至今尚未形成大、中、小完整的系列，年产量只相当于国外一个厂家的生产能力； 我国小型起重机以直臂卷扬为主，受国内汽车底盘的限制，起重力矩小，其他性能指标也一般低于国外先进产品。目前国内企业对小型农田起重机的研究开发投入很少，液压系统、控制系统的技术水平也有一定差距。我国小型起重机仅装有起升高度限位及平衡阀、溢流阀等一般安全装置，全部为手动操作。而国外早已将电子技术广泛运用到小吊车上，如带有微电脑的力矩限制器及防倾翻保护器等， 并且已实现了有线与无线遥控；我国小型农田起重机以起重作业及运输功能为主， 而国外随车吊均有多种附具，主要加装在吊臂头部，如工作斗、抓斗、高空作业平台、各种抓具、夹具、吊篮、螺旋钻、板叉、装轮胎机械手、拔桩器等，使小型起重机具备了一机多用的功能。另外，国外一些厂家进一步开发了铁路专用小型起重机等专用产品；我国小型农田起重机设计单调，忽视了和汽车外形的协调， 而国外小型农田起重机的着色非常严格，不仅在外形和着色上实现和卡车的一体化，还要求和城市的景观相协调。二、世界小型农田起重机设计的发展现状国际起重机制造业已有几百年的发展历史，主要生产国为德国、美国、日本、法国、意大利等，世界顶级公司有 10 多家，世界市场主要集中在北美、欧洲和亚洲。欧洲作为起重机的发源地，轮式起重机生产技术水平最高。最负盛名的生产企业有利勃海尔、德马克、森内博根、德国格鲁夫、波坦等；美国既是生产起重机的主要国家，又是最大的世界市场之一，年市场需求量达 600 亿美元，主要生产企业为马尼托瓦克公司。其特点是技术较先进、性能较好、可靠性较高，产品主要销往美洲地区和亚太地区；马尼托瓦克绗架臂履带吊，波坦塔吊和格鲁夫液压移动吊以及万国随车吊世界五大洲的多个地方制造，销售并提供服务。日本
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