定柱式懸臂起重機結構設計與分析含proe三維及16張CAD圖,定柱式,懸臂,起重機,結構設計,分析,proe,三維,16,cad **** 學 院 畢業(yè)設計開題報告 學 生 姓 名： **** 學 號： **** 學 院、系： **** 專 業(yè)： 設 計 題 目： 定柱式懸臂起重機結構設計與分析 指導教師: **** **** 年 3 月 21 日 設 計 開 題 報 告 1．結合畢業(yè)設計情況，根據所查閱的文獻資料，撰寫2000字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 1.研究背景和意義 懸臂起重機是近年發(fā)展起來的中小型起重裝備，結構獨特，安全可靠，具備高效、節(jié)能、省時省力、靈活等特點，三維空間內隨意操作，在短距、密集性調運的場合，比其它常規(guī)性吊運設備更顯示其優(yōu)越性[1]。本產品廣泛應用于各種行業(yè)的不同場所。懸臂起重機工作強度為輕型，起重機由立柱，回轉臂回轉驅動裝置及電動葫蘆組成，立柱下端通過地腳螺栓固定在混凝土基礎上，由擺線針輪減速裝置來驅動旋臂回轉，電動葫蘆在旋臂工字鋼上作左右直線運行，并起吊重物。[2]起重機旋臂為空心型鋼結構，自重輕，跨度大，起重量大，經濟耐用。 [3] 定柱式懸臂起重機又稱立柱式懸臂起重機，起重量在125Kg-5000Kg，立柱式旋臂吊具有結構新穎、合理、簡單、操作方便、回轉靈活、作業(yè)空間大等優(yōu)點，是節(jié)能高效的物料吊運設備，可廣泛適用于廠礦、車間的生產線、裝配線和機床的上、下工作及倉庫、碼頭等場合的重物吊運。[4]定柱式旋臂吊根據其旋臂所使用型鋼的不同可以分為：BZD型和BZD-JKBK型。[5] 近年來，隨著電子計算機的廣泛應用，許多起重機制造商從應用計算機輔助設計系統(tǒng)（CAD），提高到應用計算機進行起重機的模塊化設計。根據市場調查預測的統(tǒng)計數字和積累的資料、圖表、圖線規(guī)律，在嚴密的科學理論指導下，擬定起重機結構、機構、部件等多層次的標準化、模塊化單元。[6]起重機采用模塊單元化設計，不僅是一種設計方法的改革，而且將影響整個起重機行業(yè)的技術、生產和管理水平，老產品的更新換代、新產品的研制速度都將大大加快。對起重機的改進，只需針對幾個需要修改的模塊；設計新的起重機只需選用不同的模塊重新進行組合；提高了通用化程度，可使單件小批量的產品改換成相對批量的模塊生產。亦能以較少的模塊形式，組合成不同功能和不同規(guī)格的起重機，滿足市場的需求，增加競爭能力。[7] 隨著我國國民經濟建設進一步深入，商品流通量大幅度增加，交通運輸業(yè)快速發(fā)展，起重運輸機械的需求量越來越大，其實用性能的要求也越來越高。懸臂起重機設備，非常適用于一噸左右重量的工件定點頻繁起吊運輸。[8]在機械加工領域，懸臂起重機具有強大的購買市場和廣闊的發(fā)展前景。 2.國內現狀及發(fā)展趨勢 中國的起重機產業(yè)誕生于上世紀70年代，經過40余年的發(fā)展，經歷了70年代引進蘇聯技術，80年代初引進日本技術和90年代初引進德國技術等三次主要技術改進，始終走著一條自主創(chuàng)新的道路。[9] 2000年以來，隨著國內外技術交流的日益頻繁和國產自主研發(fā)能力的顯著增強，更多的國外先進技術被成功引進應用，并進行了自主創(chuàng)新，獲得自主知識產權。隨著國產起重機產業(yè)制造水平的全面提升，與國外先進技術的差距不斷縮小，中國起重機產品開始在國際市場上體現出明顯的競爭力。[10]懸臂起重機設備屬于通用機械，在二十多年高速發(fā)展過程中，已經逐漸實現了規(guī)?；?、集團化、機械化。在輔助加工生產中和自動化的作用，大大提高了勞動生產效率，減輕工人勞動強度。具有工作平穩(wěn)可靠，操作維護簡單、方便等優(yōu)點。[11] 根據當前我國情況來看，機械工業(yè)處于上升勢頭，汽車工業(yè)、機動車行業(yè)都處于強省發(fā)展期。專家預測，隨著國民經濟的的增長，機械行業(yè)有很長一段時間處于旺盛發(fā)展階段，整體機械行業(yè)以及未來發(fā)展過程中，懸臂起重機的使用處于不可替代、不可缺少的地位，在整體工業(yè)化過程中發(fā)揮著重要的輔助生產的作用。[12]因此，我們在設計中應大膽采用先進的設計理念，充分利用計算機輔助工藝規(guī)劃、計算機輔助制造、柔性自動化系統(tǒng)等新技術、新工藝，縮短設計和生產周期、降低成本，調整產品結構、企業(yè)結構，增強企業(yè)參與市場競爭的能力，使中國起重機制造行業(yè)趕上世界先進水平。[13] 3.國外現狀及發(fā)展趨勢 近二十年來，世界工程起重機行業(yè)發(fā)生了很大變化，世界工程起重機市場進一步趨向一體化。[14]目前世界工程起重機年銷售額已達75億美元左右，主要生產國為美國、日本、德國、法國、意大利等，世界頂級公司有十多家，主要集中在北美、亞洲（日本）和歐洲。美國既是工程起重機的主要生產國，又是最大的世界市場之一。但由于日本、德國起重機工業(yè)的迅速發(fā)展，美國廠商在世界市場獲取的主導地位逐步受到削弱，從而形成了美國、日本和德國三足鼎立之勢。 4.小結 隨著我國國民經濟的快速發(fā)展，特別是國家中小企業(yè)的發(fā)展，中小企業(yè)規(guī)模化生產日益擴大，需要用起重機吊裝和搬運的結構件和機器設備的數量與使用頻率也越來越大，且對起重機的安全性能、效率及耐久性的要求越來越高。因此，根據中小型起重機起吊頻繁，起重量不大的特點，合理的設計這樣一臺起重機有著十分重要的意義。[15] 參考文獻： [1]陳道南.起重運輸機械. 北京:機械工業(yè)出版社,1998.12-178. 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[15]盧素玲.懸臂起重機應用與研究進展.焦作大學學報，2011,25(3):101-102. 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 一、 本課題要研究或解決的問題 該課題是對定柱式懸臂起重機的機構和結構設計為主要內容的機械產品設計，課題涉及機械結構與傳動、機械加工與裝配、機械試驗與測試等。其中，分析了該起重機所要求實現的功能和相應結構，了解起重機的工作原理，基本結構，系統(tǒng)組成及功能，掌握Solidworks的使用技術并完成橋式起重機的三維建模，繪制關鍵零部件的二維工程圖，并學會基于ANSYS做有限元分析。本研究主要是對該起重機的懸臂梁設計及旋轉功能部分的機構設計及參數的選擇。包括起升，回轉，變幅及金屬結構的設計。最終使其能很好地實現起重機的運行，而且互不干涉且配合良好。并且通過此次設計，要提高自己的分析問題和解決問題的能力，將自己所學運用到實際的工作中，提高自己的實踐能力。 二、 設計步驟 1、熟悉定柱式懸臂起重機的結構； （1）懸臂起重機系列可分為：定柱式懸臂起重機,JKBK定柱式懸臂起重機,移動式懸臂起重機,墻壁式懸臂起重機壁行式懸臂起重機,輕型龍門式懸臂起重機曲臂式懸臂起重機,雙臂式懸臂起重機等。 （2）定柱式懸臂起重機：主要包括 上立柱、下立柱、主梁、主梁拉桿、起升機構（電動葫蘆）、回轉機構、電氣系統(tǒng)、爬梯及檢修平臺組成。 2、對設計參數進行分析； (1)起重機械的基本參數是用來說明起重機械的性能和規(guī)格的一些數據，也是提供設計計算和選擇使用起重機械的主要依據。起重機械的基本參數包括如下幾項： (2)額定起重量Q 吊鉤所能吊起的最大重量。如使用其他輔助取物裝置和吊具時，這些裝置的自重應包括在額定起重量內。 (3)起升高度H 吊鉤最低位置到吊鉤最高位置間的垂直距離。 (4)幅度α 是指旋轉起重機的旋轉中心線到吊鉤中心線之間的水平距離。 (5)工作速度v 包括起升，運行，變幅和旋轉速度，但旋轉速度用n表示。 (6)自重及外形尺寸 這是任何一種機器都應有的技術經濟指標，不僅影響起重機本身機械性能的優(yōu)劣，而且直接影響基建費用的投資。 3、根據主要技術參數進行整機尺寸的基本設計； 4、進行立柱、主軸、懸臂和起重裝置的設計； (1)立柱是定柱式旋轉起重機的最主要的支承構件之一。其作用是支持起重機的旋轉部分，承受起重機在工作時所產生的全部垂直力和水平力。 1>立柱材料 通常由A3、A5、20和40鋼鍛造并加工而成。有時也用厚壁鋼管來制造。 2>立柱的形狀尺寸 根據材料力學的理論，立柱在水平在和作用下的撓度和水平力H只成一次方的正比關系，而與立柱的高度h卻成三次方的正比關系。因此，總希望h的數值盡可能地小一些。 3>立柱的強度計算 立柱相當于在下端固定的懸臂梁一樣，承受力矩H*h所產生的彎曲和垂直力V所產生的壓縮，應按照彎曲和壓縮聯合作用進行驗算。 4>立柱的撓度計算 立柱上端水平位移直接影響起重機的正常工作，因此要加以控制。立柱的最大撓度發(fā)生在上端水平力的著力點處。因為立柱的斷面是變化的，所以應用材料力學中介紹過的圖解法來確定立柱撓度較為方便。 (2)主軸的結構設計就是要確定出軸的合理外形和全部結構尺寸。軸的結構設計本身必須考慮強度問題，結構不合理往往給強度帶來不利的影響。在許多情況下，軸的結構要求決定了它的外形及尺寸，且軸的結構設計應使軸具有合理的外形結構，同時應滿足使用要求。軸是機械設備中重要零件之一。其主要功能是支撐作回轉運動的零件，并傳遞運動和動力。軸通過軸承與立柱相聯，裝在軸上的零件都在圍繞軸作回轉運動，形成了一個以軸為基礎的軸系部件。因此在軸的設計計算中，不能只考慮軸的本身，還必須設計軸系零件對軸的影響。 1>軸的材料選擇 軸的材料主要采用碳素鋼和合金鋼。軸毛坯多用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。選擇軸的材料時除首先要滿足使用要求外，還要考慮材料的工藝性及經濟性。 2>軸的結構設計 軸的結構設計就是要確定出軸的合理外形和全部結構尺寸。軸的結構設計本身必須考慮強度問題，結構不合理往往給強度帶來不利的影響。在許多情況下，軸的結構要求決定了它的外形及尺寸，且軸的結構設計應使軸具有合理的外形結構，同時應滿足使用要求。 3>軸上零件的定位 （3）懸臂 1>懸臂梁的選取 2>懸臂梁的受力分析 3>懸臂梁的最大轉矩 （4）起重裝置 5、根據相應計算結果對定柱式懸臂起重機進行三維建模； 6、利用ANSYS軟件進行力學有限元分析。 （1）有限元模型的建立，進行有限元模型簡化。如圖： （2）進行有限元的計算 1>整機應變分析 2>整機應力分析 3>材料力學計算 4>模態(tài)分析 5>結果討論 7、繪出（或打印出）部分相關工程圖； 8、設計進度計劃 2月25日---3月 3日 查閱并收集相關資料 3月 4日---3月11日 完成開題報告初稿 3月11日---3月18日 完善開題報告 3月19日---4月 2日 繼續(xù)查閱相關資料完成全部設計構思 4月 3日---4月10日 懸臂起重機架構的設計 4月11日---4月18日 確定系統(tǒng)總體方案、方案設計 4月19日---4月26日 設計與計算 4月27日---5月10日 定柱式懸臂起重機結構設計與繪制 5月11日---5月26日 零件圖設計與繪制，編寫設計說明書 5月26日---6月10日 完成設計總結，準備答辯  畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告 指導教師意見： 該課題是以懸臂起重機機構和結構設計為主要內容的機械產品設計，具有一定的研究意義，該生通過查閱資料，對研究對象有了初步了解，并應用已學過的理論知識，擬定了懸臂起重機的設計方案，采用工程分析計算方法和計算機輔助設計，完成零部件工程圖繪制和設計說明書編寫等。 擬采取的研究方法合理，可行。 同意開題。 指導教師： 年 月 日 所在系審查意見： 系主任： 年 月 日