墻壁式旋臂起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析【含9張cad圖紙+文檔全套資料】

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7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)。如“2016年3月15日”或“2016-03-15”； 6. 指導(dǎo)教師意見(jiàn)和所在系意見(jiàn)用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)，不得隨便涂改或潦草書(shū)寫(xiě)。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告 1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫(xiě)2000字左右的文獻(xiàn)綜述： 文 獻(xiàn) 綜 述 1. 旋臂起重機(jī)的應(yīng)用及結(jié)構(gòu) 旋臂起重機(jī)是一種中小型的起吊運(yùn)輸設(shè)備，起吊運(yùn)輸設(shè)備，起吊的重量范圍是0-1250kg，有機(jī)械傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)和氣動(dòng)傳動(dòng)等幾種型式。目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣的是機(jī)械傳動(dòng)，機(jī)械起重機(jī)通常是用螺旋副驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)四連桿吊臂帶動(dòng)吊物升降。 旋臂起重機(jī)按構(gòu)造分，有立柱式旋臂起重機(jī)和壁式起重機(jī)。旋臂起重機(jī)具有結(jié)構(gòu)新穎簡(jiǎn)單，操作使用方便，回轉(zhuǎn)靈活，作業(yè)空間大等優(yōu)點(diǎn)，是節(jié)能高效的物料吊運(yùn)裝備[1]可廣泛使用于車(chē)間的生產(chǎn)線，裝配線和機(jī)床的上下工件及倉(cāng)庫(kù)，碼頭等場(chǎng)合的重物吊運(yùn)。本機(jī)由立柱，回轉(zhuǎn)懸臂及環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆等組成。立柱下端固定于混凝土地面上，懸臂可根據(jù)用戶(hù)需求進(jìn)行回轉(zhuǎn)[2]?；剞D(zhuǎn)部分分為手動(dòng)回轉(zhuǎn)和電動(dòng)回轉(zhuǎn)（安裝擺線針輪減速器與上托板配合或者下托板帶動(dòng)轉(zhuǎn)管懸臂回轉(zhuǎn)）。 2. 旋臂起重機(jī)的研究進(jìn)展與發(fā)展前景 2.1研究進(jìn)展 隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)進(jìn)一步深入，商品流通大幅度增加，交通運(yùn)輸業(yè)快速發(fā)展，起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)械的需求量越來(lái)越大其使用性能的要求也越來(lái)越高[3]。 中國(guó)的起重機(jī)產(chǎn)業(yè)誕生于上世紀(jì)70年代，經(jīng)過(guò)40余年的發(fā)展，經(jīng)歷了70年代引進(jìn)蘇聯(lián)技術(shù)，80年代初引進(jìn)日本技術(shù)和90年代初引進(jìn)德國(guó)技術(shù)等三次主要技術(shù)改進(jìn)，始終走著一條自主創(chuàng)新的道路。[4] 2000年以來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)外技術(shù)交流的日益頻繁和國(guó)產(chǎn)自主研發(fā)能力的顯著增強(qiáng)，更多的國(guó)外先進(jìn)技術(shù)被成功引進(jìn)應(yīng)用，如起重機(jī)電液比例控制技術(shù)，橢圓型截面吊臂設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，多節(jié)臂單缸插銷(xiāo)伸縮技術(shù)，全地面起重機(jī)油氣懸掛和多模式多橋轉(zhuǎn)向技術(shù)等進(jìn)行了自主創(chuàng)新，獲得自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并將其應(yīng)用在自主研發(fā)的系列大噸位輪式起重機(jī)產(chǎn)品上。隨著國(guó)產(chǎn)起重機(jī)產(chǎn)業(yè)水品的全面提升，與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的差距不斷縮小，中國(guó)起重機(jī)產(chǎn)品開(kāi)始在國(guó)際市場(chǎng)上體現(xiàn)出明顯的競(jìng)爭(zhēng)力，中國(guó)起重機(jī)產(chǎn)品開(kāi)始在國(guó)際市場(chǎng)上體現(xiàn)出明顯的競(jìng)爭(zhēng)力。旋臂起重機(jī)設(shè)備屬于通用機(jī)械，在二十多年高速發(fā)展過(guò)程中，已逐漸實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；瘓F(tuán)化，機(jī)械化。在輔助加工生產(chǎn)中被機(jī)械行業(yè)廣泛接受，能夠起到實(shí)現(xiàn)各加工工序連續(xù)性和自動(dòng)化的作用，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。具有工作平穩(wěn)可靠，操作維護(hù)簡(jiǎn)單，方便等優(yōu)點(diǎn)[5]。 2.2發(fā)展前景 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，機(jī)械行業(yè)有很長(zhǎng)一段時(shí)間處于旺盛發(fā)展階段，整體機(jī)械行業(yè)以及未來(lái)發(fā)展過(guò)程中，旋臂起重機(jī)的使用處于不可替代，不可缺少的地位，在整體工業(yè)化過(guò)程中發(fā)揮著重要的輔助生產(chǎn)的作用。旋臂起重機(jī)具有以下特點(diǎn):在其工作空間范圍內(nèi)，能夠自由活動(dòng)前提下保持重物自身在任意空間靜止平衡。這本身就形成一個(gè)廣大的市場(chǎng)和無(wú)數(shù)的客戶(hù)群體。 旋臂起重機(jī)設(shè)備，非常適用一頓左右重量的工件定點(diǎn)頻繁起吊運(yùn)輸。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作靈活，特別適合于兩人操作，一人控制，一人安裝，效率高，制造，維護(hù)方便，在集團(tuán)化，規(guī)?；a(chǎn)中旋臂起重機(jī)得到肯定和普及推廣。廣泛用于工廠車(chē)間的機(jī)床上下料，各工序間，生產(chǎn)線的工件吊運(yùn)，零部件裝配及車(chē)間碼頭，倉(cāng)庫(kù)等場(chǎng)合的吊運(yùn)作業(yè)，有效地減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度[6]。是車(chē)間里面電動(dòng)葫蘆和起重天車(chē)不可替代的簡(jiǎn)單實(shí)用的新設(shè)備，在機(jī)械加工領(lǐng)域，旋臂起重機(jī)有強(qiáng)大的購(gòu)買(mǎi)力市場(chǎng)和廣闊的發(fā)展前景。 3. 旋臂起重機(jī)存在的問(wèn)題與發(fā)展方向 3.1存在的問(wèn)題 旋臂起重機(jī)作為機(jī)械輔助加工的小型起重設(shè)備，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，已形成具有一定規(guī)模的市場(chǎng)，在使用中發(fā)現(xiàn)存在諸多問(wèn)題。 （1） 目前，旋臂起重機(jī)產(chǎn)品綜合性能比較差。對(duì)于旋轉(zhuǎn)起重機(jī)而言，中國(guó)產(chǎn)品性能比日本產(chǎn)品強(qiáng)，但使用經(jīng)濟(jì)性，可維護(hù)性，操作便利性和可靠性相對(duì)要差[7]。中國(guó)產(chǎn)品雖然起重性能并不亞于國(guó)際品牌[8]，但自重偏重，使用成本高。 （2） 旋臂起重機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)和載荷情況比較復(fù)雜，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定其結(jié)構(gòu)參數(shù)，沒(méi)有精確的強(qiáng)度計(jì)算，為了滿(mǎn)足可靠性要求，通常取較大的安全系數(shù)，從而造成材料浪費(fèi)，成本提高[9] （3） 基礎(chǔ)的技術(shù)應(yīng)用水平和很多國(guó)外企業(yè)相比存在差距。國(guó)外品牌廠家重視技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，如利勃海爾在吊臂設(shè)計(jì)，伸縮機(jī)設(shè)計(jì)，臂頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，支腿設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)，配重自裝配技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)等方面進(jìn)行了一輪又一輪的創(chuàng)新，大大提升了產(chǎn)品各方面的性能。其產(chǎn)品更像工藝品，有著完美的外形設(shè)計(jì)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)力求均衡[10].國(guó)內(nèi)企業(yè)則技術(shù)研究較少，導(dǎo)致產(chǎn)品技術(shù)水平和可靠性存在差距。 3.2結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件發(fā)展歷程及現(xiàn)行軟件 就優(yōu)化軟件發(fā)展歷程而言，70年代的結(jié)構(gòu)優(yōu)化程序系統(tǒng)ACCESS是當(dāng)時(shí)非線性規(guī)劃的最好成就[11]。早期的結(jié)構(gòu)優(yōu)化軟件是獨(dú)立于商用有限元軟件的，近年流行的方法是在已有商用有限元軟件的基礎(chǔ)上增加靈敏度分析和優(yōu)化功能，發(fā)展成為商品化的結(jié)構(gòu)優(yōu)化軟件 [12]。ANSYS是以有限元分析為基礎(chǔ)的大型通用CAE軟件，利用ANSYS將工程實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為優(yōu)化模型，減少了優(yōu)化設(shè)計(jì)中的編程部分，大大的減少了優(yōu)化設(shè)計(jì)的時(shí)間與難度 [13-14]。ANSYS優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程與傳統(tǒng)過(guò)程相似，都要先確定好設(shè)計(jì)變量、約束函數(shù)和目標(biāo)函數(shù)，不同的是，這些數(shù)學(xué)模型要用參數(shù)來(lái)表示。[15]鑒于ANSYS公司是世界上最大的CAE軟件開(kāi)發(fā)者，同時(shí)，用ANSYS做結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)十分流行，故本課題選用ANSYS進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。 3.3發(fā)展方向及設(shè)計(jì)意義 隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)飛速發(fā)展，使得旋臂起重機(jī)的設(shè)計(jì)在綜合考慮控制系統(tǒng)安全可靠性，操作的舒適性，機(jī)構(gòu)及結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面有了更高的要求。旋臂起重機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的發(fā)展方向是零部件集成化，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)潔化，結(jié)構(gòu)全面優(yōu)化的整機(jī)設(shè)計(jì)；滿(mǎn)足個(gè)性用戶(hù)的特殊要求的個(gè)性化設(shè)計(jì)；滿(mǎn)足市場(chǎng)多樣性和低成本要求的具有新技術(shù)特征的起重機(jī)新系列產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)；基于產(chǎn)品全壽命周期的方便維護(hù)維修的設(shè)計(jì)及免維護(hù)的設(shè)計(jì)；大型單臺(tái)復(fù)雜產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真的實(shí)現(xiàn)。真正意義上的創(chuàng)新設(shè)計(jì)是上述諸多設(shè)計(jì)方法和技術(shù)的有機(jī)組合及綜合利用。 參考文獻(xiàn)： [1] 趙超凡.20t龍門(mén)起重機(jī)箱形梁力學(xué)分析及優(yōu)化設(shè)計(jì).蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，30（1）:21~25. 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[11] 李泉永.機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的回顧與展望.桂林電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2000,20（4）:114～119 [12] 程耿東，顧元憲，王健.我國(guó)機(jī)械優(yōu)化研究與應(yīng)用的綜述和展望.機(jī)械強(qiáng)度，1995,17（2）:68～74 [13] 余聯(lián)慶，梅順齊，杜利珍等.ANSYS在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.中國(guó)水運(yùn)，2007,5（3）:76～77 [14] 張玉成.淺談ANSYS軟件在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.科技信息，2012,12:256～257 [15] 楊周妮，吳作偉，雷鐵安.ANSYS優(yōu)化方法與遺傳算法在結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面的比較.自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2004,23（7）:4～12 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告 ２．本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）： 2.1結(jié)構(gòu)方案及主要參數(shù) （1）墻壁式旋臂起重機(jī)的結(jié)構(gòu)（見(jiàn)下圖一） （圖一） （2）墻壁式懸臂起重機(jī)的主要參數(shù)： 額定起重量：2t 最大回轉(zhuǎn)半徑：3.5m 起吊高度：3m 2．2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 （1） 確定起重機(jī)的型號(hào)和主要參數(shù)。 （2） 計(jì)算相關(guān)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，確定結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，選擇材料，并進(jìn)行校核驗(yàn)算。 （3） 進(jìn)行三維建模設(shè)計(jì) （4） 對(duì)所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)性能分析 2.3 設(shè)計(jì)方法 （1） 對(duì)原零件進(jìn)行材料力學(xué)計(jì)算。通過(guò)計(jì)算，以得出各種設(shè)計(jì)因素的相互關(guān)系及對(duì)強(qiáng)度、剛度的影響 （2） 根據(jù)所確定設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù)，用SolidWorks畫(huà)出三維模型。 （3） 利用ANSYS對(duì)所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。 2.4進(jìn)度安排 2月17日-2月23日：查閱資料 2月24日-3月2日 ：確定畢業(yè)設(shè)計(jì)思路 3月3日-3月10日 ：撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告 3月11日-3月26日：熟悉Solidworks環(huán)境,建立起重機(jī)三維模型 3月27日-5月18日：熟悉ANSYS環(huán)境，對(duì)起重機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析 5月19日-5月29日： 完成畢業(yè)論文初稿 5月29日—6月2日：根據(jù)指導(dǎo)老師意見(jiàn)，修改論文初稿，完成終稿，準(zhǔn)備答辯 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告 指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 該生設(shè)計(jì)題目為墻壁式懸臂起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，開(kāi)題之前，該生通過(guò)查閱資料，對(duì)自己要做的課題有了初步的了解。 開(kāi)題報(bào)告文獻(xiàn)綜述部分詳細(xì)敘述了懸臂起重機(jī)的應(yīng)用背景、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，并明確了自己的設(shè)計(jì)任務(wù)。 在第二部分首先明確了設(shè)計(jì)要求，確定了制定了課題研究方案，然后確定了研究的內(nèi)容，并制定了設(shè)計(jì)進(jìn)程。 開(kāi)題報(bào)告條理清晰，格式規(guī)范，內(nèi)容詳實(shí)，制定的研究方案合理可行。 同意該生開(kāi)題。 指導(dǎo)教師： 2016 年 3 月20 日 所在系審查意見(jiàn)： 同意開(kāi)題 系主任： 2016 年 3 月 22 日