定柱式懸臂起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析含proe三維及16張CAD圖
定柱式懸臂起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析含proe三維及16張CAD圖,定柱式,懸臂,起重機(jī),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),分析,proe,三維,16,cad
**** 學(xué) 院
畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
學(xué) 生 姓 名:
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學(xué) 院、系:
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專 業(yè):
設(shè) 計(jì) 題 目:
定柱式懸臂起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析
指導(dǎo)教師:
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**** 年 3 月 21 日
設(shè) 計(jì) 開 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2000字左右的文獻(xiàn)綜述:
文 獻(xiàn) 綜 述
1.研究背景和意義
懸臂起重機(jī)是近年發(fā)展起來的中小型起重裝備,結(jié)構(gòu)獨(dú)特,安全可靠,具備高效、節(jié)能、省時(shí)省力、靈活等特點(diǎn),三維空間內(nèi)隨意操作,在短距、密集性調(diào)運(yùn)的場合,比其它常規(guī)性吊運(yùn)設(shè)備更顯示其優(yōu)越性[1]。本產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)的不同場所。懸臂起重機(jī)工作強(qiáng)度為輕型,起重機(jī)由立柱,回轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置及電動(dòng)葫蘆組成,立柱下端通過地腳螺栓固定在混凝土基礎(chǔ)上,由擺線針輪減速裝置來驅(qū)動(dòng)旋臂回轉(zhuǎn),電動(dòng)葫蘆在旋臂工字鋼上作左右直線運(yùn)行,并起吊重物。[2]起重機(jī)旋臂為空心型鋼結(jié)構(gòu),自重輕,跨度大,起重量大,經(jīng)濟(jì)耐用。 [3]
定柱式懸臂起重機(jī)又稱立柱式懸臂起重機(jī),起重量在125Kg-5000Kg,立柱式旋臂吊具有結(jié)構(gòu)新穎、合理、簡單、操作方便、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)設(shè)備,可廣泛適用于廠礦、車間的生產(chǎn)線、裝配線和機(jī)床的上、下工作及倉庫、碼頭等場合的重物吊運(yùn)。[4]定柱式旋臂吊根據(jù)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(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用,許多起重機(jī)制造商從應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)(CAD),提高到應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行起重機(jī)的模塊化設(shè)計(jì)。根據(jù)市場調(diào)查預(yù)測的統(tǒng)計(jì)數(shù)字和積累的資料、圖表、圖線規(guī)律,在嚴(yán)密的科學(xué)理論指導(dǎo)下,擬定起重機(jī)結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)、部件等多層次的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化單元。[6]起重機(jī)采用模塊單元化設(shè)計(jì),不僅是一種設(shè)計(jì)方法的改革,而且將影響整個(gè)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。對起重機(jī)的改進(jìn),只需針對幾個(gè)需要修改的模塊;設(shè)計(jì)新的起重機(jī)只需選用不同的模塊重新進(jìn)行組合;提高了通用化程度,可使單件小批量的產(chǎn)品改換成相對批量的模塊生產(chǎn)。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(jī),滿足市場的需求,增加競爭能力。[7]
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)進(jìn)一步深入,商品流通量大幅度增加,交通運(yùn)輸業(yè)快速發(fā)展,起重運(yùn)輸機(jī)械的需求量越來越大,其實(shí)用性能的要求也越來越高。懸臂起重機(jī)設(shè)備,非常適用于一噸左右重量的工件定點(diǎn)頻繁起吊運(yùn)輸。[8]在機(jī)械加工領(lǐng)域,懸臂起重機(jī)具有強(qiáng)大的購買市場和廣闊的發(fā)展前景。
2.國內(nèi)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
中國的起重機(jī)產(chǎn)業(yè)誕生于上世紀(jì)70年代,經(jīng)過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。[9]
2000年以來,隨著國內(nèi)外技術(shù)交流的日益頻繁和國產(chǎn)自主研發(fā)能力的顯著增強(qiáng),更多的國外先進(jìn)技術(shù)被成功引進(jìn)應(yīng)用,并進(jìn)行了自主創(chuàng)新,獲得自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。隨著國產(chǎn)起重機(jī)產(chǎn)業(yè)制造水平的全面提升,與國外先進(jìn)技術(shù)的差距不斷縮小,中國起重機(jī)產(chǎn)品開始在國際市場上體現(xiàn)出明顯的競爭力。[10]懸臂起重機(jī)設(shè)備屬于通用機(jī)械,在二十多年高速發(fā)展過程中,已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)了規(guī)?;⒓瘓F(tuán)化、機(jī)械化。在輔助加工生產(chǎn)中和自動(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)簡單、方便等優(yōu)點(diǎn)。[11]
根據(jù)當(dāng)前我國情況來看,機(jī)械工業(yè)處于上升勢頭,汽車工業(yè)、機(jī)動(dòng)車行業(yè)都處于強(qiáng)省發(fā)展期。專家預(yù)測,隨著國民經(jīng)濟(jì)的的增長,機(jī)械行業(yè)有很長一段時(shí)間處于旺盛發(fā)展階段,整體機(jī)械行業(yè)以及未來發(fā)展過程中,懸臂起重機(jī)的使用處于不可替代、不可缺少的地位,在整體工業(yè)化過程中發(fā)揮著重要的輔助生產(chǎn)的作用。[12]因此,我們在設(shè)計(jì)中應(yīng)大膽采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念,充分利用計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃、計(jì)算機(jī)輔助制造、柔性自動(dòng)化系統(tǒng)等新技術(shù)、新工藝,縮短設(shè)計(jì)和生產(chǎn)周期、降低成本,調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、企業(yè)結(jié)構(gòu),增強(qiáng)企業(yè)參與市場競爭的能力,使中國起重機(jī)制造行業(yè)趕上世界先進(jìn)水平。[13]
3.國外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
近二十年來,世界工程起重機(jī)行業(yè)發(fā)生了很大變化,世界工程起重機(jī)市場進(jìn)一步趨向一體化。[14]目前世界工程起重機(jī)年銷售額已達(dá)75億美元左右,主要生產(chǎn)國為美國、日本、德國、法國、意大利等,世界頂級(jí)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(jī)的主要生產(chǎn)國,又是最大的世界市場之一。但由于日本、德國起重機(jī)工業(yè)的迅速發(fā)展,美國廠商在世界市場獲取的主導(dǎo)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(jié)
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)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)?;a(chǎn)日益擴(kuò)大,需要用起重機(jī)吊裝和搬運(yùn)的結(jié)構(gòu)件和機(jī)器設(shè)備的數(shù)量與使用頻率也越來越大,且對起重機(jī)的安全性能、效率及耐久性的要求越來越高。因此,根據(jù)中小型起重機(jī)起吊頻繁,起重量不大的特點(diǎn),合理的設(shè)計(jì)這樣一臺(tái)起重機(jī)有著十分重要的意義。[15]
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 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(jī)的機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主要內(nèi)容的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì),課題涉及機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)、機(jī)械加工與裝配、機(jī)械試驗(yàn)與測試等。其中,分析了該起重機(jī)所要求實(shí)現(xiàn)的功能和相應(yīng)結(jié)構(gòu),了解起重機(jī)的工作原理,基本結(jié)構(gòu),系統(tǒng)組成及功能,掌握Solidworks的使用技術(shù)并完成橋式起重機(jī)的三維建模,繪制關(guān)鍵零部件的二維工程圖,并學(xué)會(huì)基于ANSYS做有限元分析。本研究主要是對該起重機(jī)的懸臂梁設(shè)計(jì)及旋轉(zhuǎn)功能部分的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)的選擇。包括起升,回轉(zhuǎn),變幅及金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。最終使其能很好地實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的運(yùn)行,而且互不干涉且配合良好。并且通過此次設(shè)計(jì),要提高自己的分析問題和解決問題的能力,將自己所學(xué)運(yùn)用到實(shí)際的工作中,提高自己的實(shí)踐能力。
二、 設(shè)計(jì)步驟
1、熟悉定柱式懸臂起重機(jī)的結(jié)構(gòu);
(1)懸臂起重機(jī)系列可分為:定柱式懸臂起重機(jī),JKBK定柱式懸臂起重機(jī),移動(dòng)式懸臂起重機(jī),墻壁式懸臂起重機(jī)壁行式懸臂起重機(jī),輕型龍門式懸臂起重機(jī)曲臂式懸臂起重機(jī),雙臂式懸臂起重機(jī)等。
(2)定柱式懸臂起重機(jī):主要包括 上立柱、下立柱、主梁、主梁拉桿、起升機(jī)構(gòu)(電動(dòng)葫蘆)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、電氣系統(tǒng)、爬梯及檢修平臺(tái)組成。
2、對設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行分析;
(1)起重機(jī)械的基本參數(shù)是用來說明起重機(jī)械的性能和規(guī)格的一些數(shù)據(jù),也是提供設(shè)計(jì)計(jì)算和選擇使用起重機(jī)械的主要依據(jù)。起重機(jī)械的基本參數(shù)包括如下幾項(xiàng):
(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(shí),這些裝置的自重應(yīng)包括在額定起重量內(nèi)。
(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(zhuǎn)起重機(jī)的旋轉(zhuǎn)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(yùn)行,變幅和旋轉(zhuǎn)速度,但旋轉(zhuǎn)速度用n表示。
(6)自重及外形尺寸 這是任何一種機(jī)器都應(yīng)有的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),不僅影響起重機(jī)本身機(jī)械性能的優(yōu)劣,而且直接影響基建費(fèi)用的投資。
3、根據(jù)主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行整機(jī)尺寸的基本設(shè)計(jì);
4、進(jìn)行立柱、主軸、懸臂和起重裝置的設(shè)計(jì);
(1)立柱是定柱式旋轉(zhuǎn)起重機(jī)的最主要的支承構(gòu)件之一。其作用是支持起重機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分,承受起重機(jī)在工作時(shí)所產(chǎn)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(shí)也用厚壁鋼管來制造。
2>立柱的形狀尺寸 根據(jù)材料力學(xué)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(guān)系,而與立柱的高度h卻成三次方的正比關(guān)系。因此,總希望h的數(shù)值盡可能地小一些。
3>立柱的強(qiáng)度計(jì)算 立柱相當(dāng)于在下端固定的懸臂梁一樣,承受力矩H*h所產(chǎn)生的彎曲和垂直力V所產(chǎn)生的壓縮,應(yīng)按照彎曲和壓縮聯(lián)合作用進(jìn)行驗(yàn)算。
4>立柱的撓度計(jì)算 立柱上端水平位移直接影響起重機(jī)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(diǎn)處。因?yàn)榱⒅臄嗝媸亲兓模詰?yīng)用材料力學(xué)中介紹過的圖解法來確定立柱撓度較為方便。
(2)主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是要確定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身必須考慮強(qiáng)度問題,結(jié)構(gòu)不合理往往給強(qiáng)度帶來不利的影響。在許多情況下,軸的結(jié)構(gòu)要求決定了它的外形及尺寸,且軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)使軸具有合理的外形結(jié)構(gòu),同時(shí)應(yīng)滿足使用要求。軸是機(jī)械設(shè)備中重要零件之一。其主要功能是支撐作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件,并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。軸通過軸承與立柱相聯(lián),裝在軸上的零件都在圍繞軸作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),形成了一個(gè)以軸為基礎(chǔ)的軸系部件。因此在軸的設(shè)計(jì)計(jì)算中,不能只考慮軸的本身,還必須設(shè)計(jì)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(shí)除首先要滿足使用要求外,還要考慮材料的工藝性及經(jīng)濟(jì)性。
2>軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是要確定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身必須考慮強(qiáng)度問題,結(jié)構(gòu)不合理往往給強(qiáng)度帶來不利的影響。在許多情況下,軸的結(jié)構(gòu)要求決定了它的外形及尺寸,且軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)使軸具有合理的外形結(jié)構(gòu),同時(shí)應(yīng)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(zhuǎn)矩
(4)起重裝置
5、根據(jù)相應(yīng)計(jì)算結(jié)果對定柱式懸臂起重機(jī)進(jìn)行三維建模;
6、利用ANSYS軟件進(jìn)行力學(xué)有限元分析。
(1)有限元模型的建立,進(jìn)行有限元模型簡化。如圖:
(2)進(jìn)行有限元的計(jì)算
1>整機(jī)應(yīng)變分析
2>整機(jī)應(yīng)力分析
3>材料力學(xué)計(jì)算
4>模態(tài)分析
5>結(jié)果討論
7、繪出(或打印出)部分相關(guān)工程圖;
8、設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃
2月25日---3月 3日 查閱并收集相關(guān)資料
3月 4日---3月11日 完成開題報(bào)告初稿
3月11日---3月18日 完善開題報(bào)告
3月19日---4月 2日 繼續(xù)查閱相關(guān)資料完成全部設(shè)計(jì)構(gòu)思
4月 3日---4月10日 懸臂起重機(jī)架構(gòu)的設(shè)計(jì)
4月11日---4月18日 確定系統(tǒng)總體方案、方案設(shè)計(jì)
4月19日---4月26日 設(shè)計(jì)與計(jì)算
4月27日---5月10日 定柱式懸臂起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與繪制
5月11日---5月26日 零件圖設(shè)計(jì)與繪制,編寫設(shè)計(jì)說明書
5月26日---6月10日 完成設(shè)計(jì)總結(jié),準(zhǔn)備答辯
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告
指導(dǎo)教師意見:
該課題是以懸臂起重機(jī)機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主要內(nèi)容的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì),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(yīng)用已學(xué)過的理論知識(shí),擬定了懸臂起重機(jī)的設(shè)計(jì)方案,采用工程分析計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),完成零部件工程圖繪制和設(shè)計(jì)說明書編寫等。
擬采取的研究方法合理,可行。
同意開題。
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定柱式
懸臂
起重機(jī)
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
分析
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定柱式懸臂起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析含proe三維及16張CAD圖,定柱式,懸臂,起重機(jī),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),分析,proe,三維,16,cad
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