开题报告-墙壁式旋臂起重机结构设计与分析

开题报告填写要求1开题报告作为毕业设计答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审查后生效；2开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3学生写文献综述的参考文献应不少于 15 篇（不包括辞典、手册） 。文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应按照国标 GB 771487文后参考文献著录规则 的要求书写，不能有随意性；4学生的“学号”要写全号（如 02011401X02） ，不能只写最后 2 位或 1 位数字；5. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2016 年 3 月 15 日”或“2016-03-15”；6. 指导教师意见和所在系意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。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. 旋臂起重机的应用及结构旋臂起重机是一种中小型的起吊运输设备，起吊运输设备，起吊的重量范围是 0-1250kg，有机械传动，液压传动和气动传动等几种型式。目前国内应用最广的是机械传动，机械起重机通常是用螺旋副驱动装置通过四连杆吊臂带动吊物升降。旋臂起重机按构造分，有立柱式旋臂起重机和壁式起重机。旋臂起重机具有结构新颖简单，操作使用方便，回转灵活，作业空间大等优点，是节能高效的物料吊运装备 1可广泛使用于车间的生产线，装配线和机床的上下工件及仓库，码头等场合的重物吊运。本机由立柱，回转悬臂及环链电动葫芦等组成。立柱下端固定于混凝土地面上，悬臂可根据用户需求进行回转 2。回转部分分为手动回转和电动回转（安装摆线针轮减速器与上托板配合或者下托板带动转管悬臂回转） 。2. 旋臂起重机的研究进展与发展前景2.1 研究进展随着我国国民经济建设进一步深入，商品流通大幅度增加，交通运输业快速发展，起重机运输机械的需求量越来越大其使用性能的要求也越来越高 3。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。 42000 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，如起重机电液比例控制技术，椭圆型截面吊臂设计和制造技术，多节臂单缸插销伸缩技术，全地面起重机油气悬挂和多模式多桥转向技术等进行了自主创新，获得自主知识产权，并将其应用在自主研发的系列大吨位轮式起重机产品上。随着国产起重机产业水品的全面提升，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，中国起重机产品开始在国际市场上体现出明显的竞争力。旋臂起重机设备属于通用机械，在二十多年高速发展过程中，已逐渐实现了规模化，集团化，机械化。在辅助加工生产中被机械行业广泛接受，能够起到实现各加工工序连续性和自动化的作用，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 5。2.2 发展前景随着国民经济的增长，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，旋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。旋臂起重机具有以下特点:在其工作空间范围内，能够自由活动前提下保持重物自身在任意空间静止平衡。这本身就形成一个广大的市场和无数的客户群体。旋臂起重机设备，非常适用一顿左右重量的工件定点频繁起吊运输。设计结构简单，操作灵活，特别适合于两人操作，一人控制，一人安装，效率高，制造，维护方便，在集团化，规模化生产中旋臂起重机得到肯定和普及推广。广泛用于工厂车间的机床上下料，各工序间，生产线的工件吊运，零部件装配及车间码头，仓库等场合的吊运作业，有效地减轻了工人劳动强度 6。是车间里面电动葫芦和起重天车不可替代的简单实用的新设备，在机械加工领域，旋臂起重机有强大的购买力市场和广阔的发展前景。3. 旋臂起重机存在的问题与发展方向3.1 存在的问题旋臂起重机作为机械辅助加工的小型起重设备，经过 20 多年的发展，已形成具有一定规模的市场，在使用中发现存在诸多问题。（1） 目前，旋臂起重机产品综合性能比较差。对于旋转起重机而言，中国产品性能比日本产品强，但使用经济性，可维护性，操作便利性和可靠性相对要差 7。中国产品虽然起重性能并不亚于国际品牌 8，但自重偏重，使用成本高。（2） 旋臂起重机的几何结构和载荷情况比较复杂，传统的设计主要是根据经验确定其结构参数，没有精确的强度计算，为了满足可靠性要求，通常取较大的安全系数，从而造成材料浪费，成本提高 9（3） 基础的技术应用水平和很多国外企业相比存在差距。国外品牌厂家重视技术应用和产品开发，如利勃海尔在吊臂设计，伸缩机设计，臂头结构设计，支腿设计，转向设计，配重自装配技术，发动机技术等方面进行了一轮又一轮的创新，大大提升了产品各方面的性能。其产品更像工艺品，有着完美的外形设计，产品设计力求均衡10.国内企业则技术研究较少，导致产品技术水平和可靠性存在差距。3.2 结构优化设计软件发展历程及现行软件就优化软件发展历程而言，70 年代的结构优化程序系统 ACCESS 是当时非线性规划的最好成就 11。早期的结构优化软件是独立于商用有限元软件的，近年流行的方法是在已有商用有限元软件的基础上增加灵敏度分析和优化功能，发展成为商品化的结构优化软件 12。ANSYS 是以有限元分析为基础的大型通用 CAE 软件，利用 ANSYS 将工程实际问题转化为优化模型，减少了优化设计中的编程部分，大大的减少了优化设计的时间与难度 13-14。ANSYS 优化设计过程与传统过程相似，都要先确定好设计变量、约束函数和目标函数，不同的是，这些数学模型要用参数来表示。 15鉴于 ANSYS 公司是世界上最大的 CAE 软件开发者，同时，用 ANSYS 做结构优化设计在国内十分流行，故本课题选用 ANSYS 进行结构优化设计。3.3 发展方向及设计意义随着现代计算机控制技术飞速发展，使得旋臂起重机的设计在综合考虑控制系统安全可靠性，操作的舒适性，机构及结构优化等方面有了更高的要求。旋臂起重机创新设计的发展方向是零部件集成化，机构简洁化，结构全面优化的整机设计；满足个性用户的特殊要求的个性化设计；满足市场多样性和低成本要求的具有新技术特征的起重机新系列产品的模块化设计；基于产品全寿命周期的方便维护维修的设计及免维护的设计；大型单台复杂产品的虚拟设计及动态仿真的实现。真正意义上的创新设计是上述诸多设计方法和技术的有机组合及综合利用。参考文献：1 赵超凡.20t 龙门起重机箱形梁力学分析及优化设计.兰州理工大学学报，2009，30（1）:2125.2 陈玲.基于 ANSYS 的定柱式旋臂起重机的有限元分析.天津理工大学学报，2005， （2）:12.3 杜波.塔式起重机计算机辅助设计软件的研究.重庆大学学报，2009，30（1）:112158.4 罗欣.NS1601H 型自动伸缩配重铁路起重机设计及动力学研究.大连:大连交通大学，2007.5 刘永.NS100G 型 100t 伸缩臂式铁路起重机设计研究.大连:大连交通大学，2008.6 严正宏.起重机运动机构参数优化设计.杭州:浙江大学，2008.7 黄琳.起重机伸缩臂结构优化研究.大连:大连理工大学，2008.8 李静.工程起重机综合评价方法研究.大连:大连理工大学，2008.9 陶元芳，石小飞.基于改进微粒群算法的起重机主梁优化设计.中国工程机械学报，2012， （1）:505310 蒋建平，李东旭.航天器挠性附件刚柔耦合动力学建模与仿真.宇航学报，2005，26（3）:270274.11 李泉永.机械结构优化设计的回顾与展望.桂林电子工业学院学报，2000,20（4）:11411912 程耿东，顾元宪，王健.我国机械优化研究与应用的综述和展望.机械强度，1995,17（2）:687413 余联庆，梅顺齐，杜利珍等.ANSYS 在结构优化设计中的应用.中国水运，2007,5（3）:767714 张玉成.浅谈 ANSYS 软件在结构优化设计中的应用.科技信息，2012,12:25625715 杨周妮，吴作伟，雷铁安.ANSYS 优化方法与遗传算法在结构优化方面的比较.自动化技术与应用，2004,23（7）:412 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）：2.1 结构方案及主要参数（1）墙壁式旋臂起重机的结构（见下图一）（图一）（2）墙壁式悬臂起重机的主要参数：额定起重量：2t 最大回转半径：3.5m 起吊高度：3m22 设计内容（1） 确定起重机的型号和主要参数。（2） 计算相关的各项数据，确定结构尺寸参数，选择材料，并进行校核验算。（3） 进行三维建模设计（4） 对所设计结构进行力学性能分析2.3 设计方法（1） 对原零件进行材料力学计算。通过计算，以得出各种设计因素的相互关系及对强度、刚度的影响（2） 根据所确定设计结构参数，用 SolidWorks 画出三维模型。（3） 利用 ANSYS 对所设计结构进行分析。2.4 进度安排2 月 17 日-2 月 23 日：查阅资料2 月 24 日-3 月 2 日 ：确定毕业设计思路3 月 3 日-3 月 10 日 ：撰写开题报告3 月 11 日-3 月 26 日：熟悉 Solidworks 环境,建立起重机三维模型3 月 27 日-5 月 18 日：熟悉 ANSYS 环境，对起重机进行结构分析5 月 19 日-5 月 29 日： 完成毕业论文初稿5 月 29 日6 月 2 日：根据指导老师意见，修改论文初稿，完成终稿，准备答辩 毕 业 设 计 开 题 报 告指导教师意见：该生设计题目为墙壁式悬臂起重机