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湖南科技大學(xué) 2011 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 題 目 15t橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)及其部件設(shè)計 作者姓名 杜澤昊 學(xué)號 1103010521 所學(xué)專業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 1、 研究的意義，同類研究工作國內(nèi)外現(xiàn)狀、存在問題（列出主要參考文獻(xiàn)） 一?、設(shè)計依據(jù)及研究意義：? 起重機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)在實現(xiàn)出產(chǎn)過程機(jī)械化、自己主動化，改善物料搬運(yùn)前提，提高勞動出產(chǎn)率必不可少的重要機(jī)械設(shè)備。它對于發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)，改善人們的事物、文化生活的需要都起著重要的作用。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，機(jī)械化、自己主動化程度也在不停提高，與此相適應(yīng)的起重機(jī)技能也在高速發(fā)展，產(chǎn)物種類不停增加，使用規(guī)模越來越廣。一些企業(yè)由于沒有起重機(jī)械，不僅工作效率低，勞動強(qiáng)度大，甚至難以工作。高層建筑的施工，上萬噸級或幾十萬噸級的大型船只的建造，火箭和導(dǎo)彈的發(fā)射，大型電站的施工和安裝，大重件的裝卸與搬運(yùn)等，都離不開起重機(jī)的作業(yè)。? 起重機(jī)不僅可以作為輔助的出產(chǎn)設(shè)備，完成原料、半成品、產(chǎn)物的裝卸、搬運(yùn)，進(jìn)行機(jī)電設(shè)備、船體分段的吊運(yùn)與安裝，而且也是一些出產(chǎn)過程及工藝操作中的必需的裝備。再如冶煉金屬工業(yè)出產(chǎn)中的爐料籌辦、加料、鋼水澆鑄成錠、脫模取錠等，必需依靠起重機(jī)進(jìn)行出產(chǎn)作業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，在國內(nèi)的冶煉金屬、煤炭部門的機(jī)械設(shè)備總數(shù)量或總自重中，起重運(yùn)輸機(jī)械約占45%。起重機(jī)是機(jī)械化作業(yè)的重要的事物基礎(chǔ)，是一些工業(yè)企業(yè)中主要的固定資產(chǎn)。對于工礦企業(yè)、港口碼頭、車站庫場、建筑施工工地，和海洋開發(fā)、宇宙航行等部門，起重機(jī)已成為主要的出產(chǎn)力要素，在出產(chǎn)中進(jìn)行著高效的工作，組成合理社團(tuán)批量出產(chǎn)和機(jī)械化流水作業(yè)的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代化出產(chǎn)的重要標(biāo)志之一。? 橋式起重機(jī)作為物料搬運(yùn)機(jī)械中的最主要的一種，在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，龍門起重機(jī)起重范圍可以從幾噸到幾十噸甚至幾百噸，在機(jī)械制造、冶金、鋼鐵、碼頭集裝箱裝運(yùn)等行業(yè)都必須有龍門起重機(jī)。而起升機(jī)構(gòu)更是起重機(jī)的咽喉設(shè)備，因此對其進(jìn)行研究，改進(jìn)其結(jié)構(gòu)使其更加合理，使用更加方便，成本更加低廉，具有重要的現(xiàn)實意義。 二?、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀：? 在工程機(jī)械行業(yè)中的子行業(yè)--起重機(jī)行業(yè)近期評出的全球十強(qiáng)的企業(yè)名單中，中國占據(jù)了四席，其中全國最大的工程機(jī)械企業(yè)徐工集團(tuán)位列第三，中聯(lián)重科、三一集團(tuán)、撫挖重工分列第五、第七和第十位。盡管中國目前已經(jīng)成為全球最大的起重機(jī)市場，最大的小噸位起重機(jī)產(chǎn)品出口國，但是超大噸位的競爭力仍然不足，發(fā)動機(jī)、液壓件以及電控系統(tǒng)仍是發(fā)展阻礙。有關(guān)超大噸位的技術(shù)突破更多寄望于技術(shù)實力雄厚的國內(nèi)大型企業(yè)，因為大噸位的產(chǎn)品是技術(shù)導(dǎo)向，中小型企業(yè)恐缺乏技術(shù)沉淀與資金支持。近年來，隨著電子計算機(jī)的廣泛應(yīng)用，許多國外起重機(jī)制造商從應(yīng)用計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)（CAD），提高到應(yīng)用計算機(jī)進(jìn)行起重機(jī)的模塊化設(shè)計，不僅是一種設(shè)計方法的改革，而且將影響整個起重機(jī)行業(yè)的技術(shù)、生產(chǎn)和管理水平，老產(chǎn)品的更新?lián)Q代、新產(chǎn)品的研制速度都將大大加快。另外，由于鋼鐵工業(yè)新技術(shù)的應(yīng)用，鋼材質(zhì)量得以提高，如瑞典的SSAB薄鋼板公司，其生產(chǎn)的DOMEX系列高強(qiáng)度及超高強(qiáng)度鋼材，在設(shè)計起重機(jī)主梁強(qiáng)度時，可使用較高的許用應(yīng)力，而不需要很高的安全系數(shù)，以便減少起重機(jī)材料用量，從而降低設(shè)備的重量和價格。 參考文獻(xiàn)： [1] GB3811-83. 起重機(jī)設(shè)計規(guī)范[M]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1984. 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[8] 胡宗武，顧迪民.起重機(jī)設(shè)計計算[M].北京:北京科學(xué)技術(shù)出版社，1989. 2、 研究目標(biāo)、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題（根據(jù)任務(wù)要求進(jìn)一步具體化） 起升機(jī)構(gòu)包括了吊具，卷筒，減速器，制動器，電機(jī)等多方面，在設(shè)計時，可能難以處理的問題有下面幾個方面：? 1.減速器和電機(jī)，卷筒在起重機(jī)上的布局? 因為三者之間距離的改變會影響到聯(lián)軸器選用和制動器選用。 2.卷筒設(shè)計? 我認(rèn)為卷筒設(shè)計是起升機(jī)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，卷筒的壁厚取決于最大起升重量，卷筒的長度由鋼絲繩的直徑和卷筒節(jié)距確定。只有卷筒的選擇符合設(shè)計要求，才能根據(jù)所給的起升速度確定減速器輸出端轉(zhuǎn)速和電動機(jī)的選擇，再由所選電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速和減速器輸出轉(zhuǎn)速確定減速器的傳動比，選擇合適型號的減速器。? 3.制動器的選擇? 制動器必須能在重物上升時及時使電機(jī)輸出停止，在重物水平移動時保持起升機(jī)構(gòu)的停止，還要在卸貨時及時停車，防止貨物受損。? 所以制動器是起升機(jī)構(gòu)里重要的安全保障裝置，選擇是要謹(jǐn)慎。? 4.鋼絲繩，卷筒等強(qiáng)度載荷的校核。 3、 特色與創(chuàng)新之處 開展對起重機(jī)傳動型式創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)構(gòu)造創(chuàng)新和功能原理創(chuàng)新等方面理論及技術(shù)基礎(chǔ)研究，為此著重研究新材料、新工藝、新的傳動裝置，從而通過對不同設(shè)計方案的優(yōu)選、分解和組合來產(chǎn)生新的設(shè)計方案，不斷推出創(chuàng)新設(shè)計成果。 4、 擬采取的研究方法、步驟、技術(shù)路線 1.吊具選擇? 采用單吊鉤形式，吊鉤根據(jù)起重量CP=40t，機(jī)構(gòu)工作級別M5選用吊鉤M32。根據(jù)吊鉤號，選擇下滑輪組，預(yù)估下滑輪組質(zhì)量932KG。? 2.鋼絲繩選擇? 鋼絲繩是有很細(xì)的強(qiáng)度很高的鋼絲，按一定的螺距繞成股，再由股繞成繩。? 鋼絲繩根據(jù)其芯材料不同，分為? （1）鋼絲。鋼絲繩起到承受載荷的作用，其性能主要由鋼絲決定。鋼絲是碳素鋼或合金鋼通過冷拉或冷軋而成的圓形（或異形）絲材，具有很高的強(qiáng)度和韌性，并根據(jù)使用環(huán)境條件不同對鋼絲進(jìn)行表面處理。? （2）纖維芯。它是用來增加鋼絲繩彈性和韌性、潤滑銅絲、減輕摩擦，提高使用壽命的。常用繩芯有機(jī)纖維（如麻、棉）、合成纖維、 石棉芯（高溫條件）或軟金屬等材料。? 在作為中小型起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)使用時，纖維芯鋼絲繩在抗拉強(qiáng)度和破斷力方面可以滿足使用需求，并且起重機(jī)在運(yùn)送物料時需要卷繞，因此選用纖維芯鋼絲繩，以增加使用壽命，減少更換次數(shù)。? 3.卷筒選擇? 起升機(jī)構(gòu)的卷筒是用來卷繞并儲存起升繩的。在批量生產(chǎn)的通用中小型起重機(jī)中多用鑄鐵制造的卷筒，一般采用單層卷繞。? 單層卷繞卷筒表面切有弧形斷面的螺旋槽，以增大鋼絲繩與筒體的接觸面積，并使鋼絲繩在卷筒上纏繞的位置固定，以避免相鄰鋼絲繩互相摩擦影響壽命。根據(jù)任務(wù)設(shè)計要求采用單層卷繞式的鋼絲繩鑄造卷筒。? 4.電動機(jī)選擇? 我國起重機(jī)采用專用的直流和交流電動機(jī)。直流電動機(jī)的主要優(yōu)點是調(diào)速范圍大、過載能力強(qiáng)、平滑的調(diào)速特性和較大的起動、制動轉(zhuǎn)矩。工作電壓為220?V?和440?V。但存在設(shè)備費(fèi)用高、體積大和需要專用的供電電源等缺點,?少數(shù)冶金起重機(jī)和要求在較大范圍內(nèi)平穩(wěn)調(diào)速的傳動機(jī)構(gòu)采用直流電機(jī)。? 電動機(jī)機(jī)械部分的強(qiáng)度和剛度設(shè)計的足夠大，所以電動機(jī)的選擇主要是電動機(jī)熱容量的選擇。因為起升機(jī)構(gòu)屬于斷續(xù)周期工作，起升機(jī)構(gòu)電機(jī)可認(rèn)為是S3工作制。。在起重機(jī)械中,?一般采用三相交流感應(yīng)電動機(jī)和錐形轉(zhuǎn)子電動機(jī),?其工作電壓為220?V/?380?V?和500V。根據(jù)機(jī)構(gòu)工作級別，一般選擇JZR2?、YZR、JZRH型3相交流電機(jī)。? 籠式感應(yīng)電動機(jī)的優(yōu)點是構(gòu)造簡單,?操縱方便,?有較高的轉(zhuǎn)差率,?適用于直接啟動,?價格也便宜,?缺點是啟動電流大(達(dá)額定電流的4～6?倍)和不能承受較多的起動次數(shù)。作為起升機(jī)構(gòu)用電機(jī)，需要頻繁起動，因此籠式電機(jī)不適合選用。? 繞線式感應(yīng)電動機(jī)使用的最多。因為這種電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電路可以外接起動電阻實現(xiàn)起動調(diào)速,?起動平穩(wěn)、起動電流通常不超過額定電流的2～215倍,?且有較高的過載能力。所以這次選用這種電動機(jī)。? ?5.減速器選擇? 減速器是原動機(jī)和工作機(jī)之間的獨立的閉式傳動裝置，用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，以滿足工作需要。? 在機(jī)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)盡可能選擇由減速器制造廠供貨的標(biāo)準(zhǔn)減速器，起重機(jī)減速器分為 ZQA型和QJ型兩大類，其中QJ型又分為帶底座型和三支點支承型（下圖）兩種。? QJ系列減速器減速比范圍寬，機(jī)械傳動效率高，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低，使用壽命長，承載能力高，易于拆檢，易于安裝。這里選用QJ系列標(biāo)準(zhǔn)減速器。?? 6.制動器選擇?? 制動器是起升機(jī)構(gòu)不可缺少的安全裝置，而且要安裝在高速軸與卷筒剛性聯(lián)系的位置。?一般起重機(jī)常用的減速器有盤式和瓦塊式兩種。因為盤式制動器是以平面的摩擦塊雙向壓到制動盤上產(chǎn)生制動力，制動摩擦力合摩擦受損均勻，更換也方便，所以這里選用盤式制動器。? ?7.聯(lián)軸器選擇?? 聯(lián)軸器是將兩個獨立的傳動部件聯(lián)系起來，如電動機(jī)輸出軸和減速器輸入軸的連接，減速器輸出軸與卷筒軸的連接等。對這些聯(lián)軸器的要求，除了能有足夠的傳遞轉(zhuǎn)矩能力外，還有兩個重要的附加要求：一是安裝方便，要求不挪動設(shè)備的情況下可以拆卸；二是有一定的徑向、軸向和角度向的補(bǔ)償能力，因為機(jī)構(gòu)的底座制造有誤差，或發(fā)生了變形，使的這種補(bǔ)償非常必要。? 在電動機(jī)輸出軸與減速器高速軸之間，選用梅花形彈性聯(lián)軸器，因為電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速高，具有沖擊和振動，這種類型的聯(lián)軸器有緩沖減振的作用，另外還有轉(zhuǎn)動慣量小，補(bǔ)償能力好的優(yōu)點。? 減速器低速軸有卷筒間有較大的轉(zhuǎn)矩，如使用普通齒輪聯(lián)軸器，尺寸會很大，因此，可以選用近年來設(shè)計的卷筒專用齒形聯(lián)軸器。 5、 擬使用的主要設(shè)計、分析軟件及儀器設(shè)備 SolidWorks2014 AutoCAD 6、參考文獻(xiàn) [1] 機(jī)械設(shè)計手冊編委會主編，機(jī)械設(shè)計手冊·起重運(yùn)輸機(jī)械零部件、操作件和小五金.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007，3 [2] 嚴(yán)大考、鄭蘭霞主編，起重機(jī)械.鄭州：鄭州大學(xué)出版社，2003，9 [3] 余維張主編，起重機(jī)械檢修手冊.北京：中國電力出版社，1998，11 [4] 楊長睽，傅東明主編，起重機(jī)械（第2版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992，5 [5] 機(jī)械設(shè)計手冊編委會主編，機(jī)械設(shè)計手冊·聯(lián)軸器、離合器與制動器.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007，2 [6] 機(jī)械設(shè)計手冊編委會主編，機(jī)械設(shè)計手冊·減速器和變速器.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007，2 [7] 羅宗澤，羅圣國主編，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊（第3版）.北京：高等教育出版社，2006 [8] 張瑩主編，機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997，7 [9] 何焯主編，設(shè)備起重吊裝工程便攜手冊（第2版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005，2 [10] 黃大巍，李風(fēng)，毛文杰等主編，現(xiàn)代起重運(yùn)輸機(jī)械.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006，3 [11] 北京科技大學(xué)，東北大學(xué)主編，工程力學(xué)（靜力學(xué)）.北京：高等教育出版社，1997 [12] 北京科技大學(xué)，東北大學(xué)主編，工程力學(xué)（材料力學(xué)）.北京：高等教育出版社，1997 [13] 余雷聲主編，電氣控制與PLC應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998，10 [14] 熊幸明主編，工廠電氣控制技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社，2005，10 [15] 張質(zhì)文等主編，起重機(jī)設(shè)計手冊.北京：中國鐵道出版社，1997 [16] 趙秉衡主編，工廠電氣控制設(shè)備.北京：冶金工業(yè)出版社，2001，8 [17] 苑尚尊，程岷沙主編，電工與電子技術(shù).東營：石油大學(xué)出版社，2004，6 [18] 田復(fù)興等主編，起重機(jī)械事故案例分析與預(yù)防.北京：中國水利水電出版社，2005 [19] 李錚主編，起重運(yùn)輸機(jī)械.北京：冶金工業(yè)出版社，1989，10 [20] 陳敢澤主編，現(xiàn)代起重機(jī)管理與實用技術(shù).北京：科學(xué)出版社，2000 [21] 孫桂林主編，起重與機(jī)械安全工程學(xué).北京：北京經(jīng)濟(jì)學(xué)院出版社，1991，9 注： 1、開題報告是本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）的一個重要組成部分。學(xué)生應(yīng)根據(jù)畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書的要求和文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果，在開始撰寫論文之前寫出開題報告。 2、參考文獻(xiàn)按下列格式（A為期刊，B為專著） A：[序號]、作者（外文姓前名后，名縮寫，不加縮寫點，3人以上作者只寫前3人，后用“等”代替。）、題名、期刊名（外文可縮寫，不加縮寫點）年份、卷號（期號）：起止頁碼。 B：[序號]、作者、書名、版次、（初版不寫）、出版地、出版單位、出版時間、頁碼。 3、表中各項可加附頁。 4