小型農(nóng)田起重機設計含4張CAD圖

小型農(nóng)田起重機設計含4張CAD圖,小型,農(nóng)田,起重機,設計,cad 一、選題依據(jù)1、研究領(lǐng)域 本題目涉及農(nóng)業(yè)機械、起重機械結(jié)構(gòu)設計等多方面的知識。2、論文（設計）工作的理論意義和應用價值 小型起重機是小型吊車和底盤組合在一起的一種運輸車輛。是由起重臂、轉(zhuǎn)臺、機架等部分組成。通過變幅、伸縮、回轉(zhuǎn)等機構(gòu)的動作來實現(xiàn)起重機的機械動作，在一定范圍內(nèi)垂直提升和水平搬運重物的起重機械。 在我國，農(nóng)田是大量存在的，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中播種、收獲等環(huán)節(jié)需要大量的資源運送。由于在農(nóng)田里不適合使用大型起重機械，我國現(xiàn)階段大部分靠人力運輸、或者中大型起重、運輸機械運輸，有效利用率低，對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員的素質(zhì)要求也存在較高要求。隨著近年來農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)，人們對于農(nóng)田作業(yè)起重機械的需求不斷增長，對經(jīng)濟化的利用資源，利用工業(yè)化手段合理的解決農(nóng)業(yè)物資產(chǎn)品的搬運問題提出更高要求，小型農(nóng)田起重機就應運而生。它的誕生不僅可以解決人工搬運的問題，也可以提高資源的綜合利用率。設計一臺小型農(nóng)田起重機就可通過機械化作業(yè)完成物資和農(nóng)作物的搬運過程，提高搬運效率。而且由于農(nóng)田起重機的市場需求逐漸變大，且進口小型起重機價格比較昂貴、操作及維修復雜，不適用于一般中小型農(nóng)田。針對這種現(xiàn)狀，有必要開發(fā)成本低廉、易于操作和維修的小型農(nóng)田起重機。因此本研究具有一定的現(xiàn)實意義及必要性，選題的內(nèi)容符合機制專業(yè)的培養(yǎng)要求，設計方向明確，難易度適中。設計工作在現(xiàn)有的研究基礎上展開，具備理論基礎和技術(shù)可行性。學生已掌握設計所需的相關(guān)知識，在軟硬件方面及查獻等方面有切實保障。同時，指導教師具備相關(guān)設計背景，學生有充裕的時間開展工作。 3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢 物料的搬運成為人類生產(chǎn)活動中重要的組成部分，距今已有 5000 多年的發(fā)展歷史。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大，自動化程度的提高，作為物料搬運的重要設備---起重裝置在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中應用越來越廣泛，作用越來越大，因此對起重設備的要求也越來越高。 3.1 我國小型起重機起步于 70 年代，相對較晚，而且發(fā)展速度不快，只是近幾年才有較大發(fā)展，和國外相比，還有很大的差距。具體表現(xiàn)在： （1）．品種少、產(chǎn)量低 （2）．起重力矩小，技術(shù)水平低 （3）．安全裝置不齊全，操作不方便 （4）．功能單一 （5）．外形不美觀 3.2 發(fā)展趨勢 目前，小型起重機械正處于市場高速發(fā)展期，巨有較大的市場發(fā)展?jié)摿Α６S著現(xiàn)代化建設進程越來越快，對起重機械的要求也越來越高，起重機械向大型化、自動化、專業(yè)化趨勢發(fā)展。 （1）重點產(chǎn)品大型化，高速化和專用化 由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，生產(chǎn)效率日益提高，以及產(chǎn)品生產(chǎn)過程中物料裝卸 搬運費用所占比例逐漸增加，促使大型或高速起重機的需求量不斷增長，起重量越來越大，工作速度越來越高，并對能耗和可靠性提出更高的要求。起重機已成為自動化生產(chǎn)流程中的重要環(huán)節(jié)。起重機不但要容易操作，容易維護，而且安全性要好，可靠性要高，要求具有優(yōu)異的耐久性、無故障性、維修性和使用經(jīng)濟性。 （2）系列產(chǎn)品模塊化、組合化和標準化 用模塊化設計代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機設計方法，將起重機上功能基本相同的構(gòu)件、部件和零件制成有多種用途，有相同聯(lián)接要素和可互換的標準模塊，通過不同模塊的相互組合，形成不同類型和規(guī)格的起重機。對起重機進行改進，只需針對某幾個模塊。設計新型起重機，只需選用不同模塊重新進行組合。目前，德國、英國、法國、美國和日本的著名起重機公司都已采用起重機模塊化設計，并取得了顯著的效益。德國德馬格公司的標準起重機系列改用模塊化設計后，比單件設計的設計費用下降 12%，生產(chǎn)成本下降 45%，經(jīng)濟效益十分可觀。 （3）通用產(chǎn)品小型化、輕型化和多樣化 有相當批量的起重機是在通用的場合使用，工作并不很繁重。這類起重機批量大、用途廣，考慮綜合效益，要求起重機盡量降低外形高度、簡化結(jié)構(gòu)、減小自重和輪壓， 這就可使整個建筑物高度降低、建筑結(jié)構(gòu)輕型化、降低造價。因此電動葫蘆橋式起重機和梁式起重機會有更快的發(fā)展，并將大部分取代中小噸位的一般用途橋式起重機。德國德馬格公司經(jīng)過幾十年的開發(fā)和創(chuàng)新，已形成了一個輕型組合式的標準起重機系列。 （4）產(chǎn)品性能自動化、智能化和數(shù)字化 起重機的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動與控制的改進。重點開發(fā)以微處理機為核心的高性能電氣傳動裝置，使起重機具有優(yōu)良的調(diào)速和靜動特性，可進行操作的自動控制、自動顯示與記錄，起重機運行的自動保護與自動檢測，特殊場合的遠距離遙控等，使起重機具有更高的柔性，以適合多批次少批量的柔性生產(chǎn)模式， 提高單機綜合自動化水平。 目前，起重機行業(yè)細分市場已經(jīng)逐漸開始，精細化是企業(yè)未來發(fā)展的重點方向。 因此，針對不同領(lǐng)域的客戶提供專業(yè)化的產(chǎn)品，在最大程度上的滿足其特殊需求已經(jīng)成為大多數(shù)品牌企業(yè)下一步發(fā)展的重點內(nèi)容。面對我國起重機械行業(yè)發(fā)展的較好勢頭，應該注重機械的技術(shù)，研究并提出為起重機械設備可持續(xù)發(fā)展的對策，雖然中國起重機械現(xiàn)已進入高端行列，但對于自主創(chuàng)新，建立自己的品牌，我們需要用創(chuàng)新引領(lǐng)發(fā)展，在樹立知識產(chǎn)權(quán)的認識等方面加強培育。 二、論文（設計）研究的內(nèi)容 1.重點解決的問題 (1). 回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)設計； (2). 臂架結(jié)構(gòu)的設計； (3). 變幅機構(gòu)的設計； (4). 設計參數(shù)的合適選擇，防止“傾覆”。 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路） (1). 小型農(nóng)田起重機原理及結(jié)構(gòu)確認； (2). 小型農(nóng)田起重機總體結(jié)構(gòu)設計； (3). 回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動裝置設計； (4). 臂架設計、臂架變幅機構(gòu)設計； (5). 行走及駐停機構(gòu)設計； (6). 穩(wěn)定性計算。 3.本論文（設計）預期取得的成果 結(jié)合具體的設計要求，通過學習及查閱相關(guān)方面的資料，全面的了解和掌握壓塊機的工作原理和結(jié)構(gòu)，完成小型農(nóng)田起重機總體結(jié)構(gòu)設計及相關(guān)功能部件的設計，對關(guān)鍵部件的強度進行有限元分析。最終完成論文、小型農(nóng)田起重機的 3D 圖、2D 工程圖（裝配圖、零件圖）、有限元分析報告、外文文獻翻譯。 三、論文（設計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設計參數(shù)）； 通過閱讀有關(guān)論文、圖書及相關(guān)資料，針對具體的設計要求，著重從理論及結(jié)構(gòu)上對國內(nèi)外現(xiàn)有的小型起重機進行全面的了解；第二，采用 Top-down 設計方法， 進行整機功能劃分；第三，利用 3D 設計方法，逐一進行各機構(gòu)、部件的設計，確定零件尺寸及進行干涉檢查；第四，有限元分析法，利用有限元分析模塊對關(guān)鍵部件進行強度分析。 2.論文（設計）進度計劃 第 1 周：查閱相關(guān)文獻，收集資料，了解設計內(nèi)容； 第 2 周：翻譯外文文獻，完成相關(guān)工作； 第 3 周：分析歸納文獻，撰寫文獻綜述，確定研究方法，撰寫開題報告； 第 4 周：整理開題報告、文獻綜述，開題報告答辯； 第 5 周：小型農(nóng)田起重機總體方案設計； 第 6 周：進行電機選型及鋼絲繩滾筒設計； 第 7 周：整理已開展的工作，中期檢查； 第 8 周：進行基座設計； 第 9 周：進行吊臂設計； 第 10 周：行走及駐停機構(gòu)設計； 第 11 周：進行關(guān)鍵零部件的有限元分析； 第 12 周：系統(tǒng)整合，進行總裝配，生成、完善 2D 和 3D 圖紙； 第 13 周：修改完善設計說明書、圖紙； 第 14 周：做好答辯 PPT，提交論文，準備答辯。 四、需要閱讀的參考文獻 [1] 李國忠,閆松林,高偉哲編. 移動式工程起重機操作與維修[M]. 北京:化學工業(yè)出版社, 2008. 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Applied Mechanics and Materials, 2014.(18):367-370. 附：文獻綜述 文獻綜述 隨著社會的不斷發(fā)展，分工越來越細化，什么地方用什么顯得尤為重要。這就要求設計產(chǎn)品的合理性。對于小型農(nóng)田起重機，我們需要考慮農(nóng)田的地形、起重機的機動性、小型化、輕型化等方面。 根據(jù)地形的特點，在小型農(nóng)田起重機結(jié)構(gòu)設計過程中，擬采用履帶式起重機。本設計共包含五大部分：小型農(nóng)田起重機總體結(jié)構(gòu)設計、回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動裝置設計、臂架設計、臂架變幅機構(gòu)設計、行走及駐停機構(gòu)設計。結(jié)構(gòu)設計完成后，進行穩(wěn)定性驗算，校核其強度。小型農(nóng)田起重機機主要起重臂、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、行走機構(gòu)組成。小型農(nóng)田起重機工作時，利用回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺、起重臂定位，鋼絲繩掛鉤吊起物體。通過查找資料，初步了解下列內(nèi)容： 起重機械的基本參數(shù)： （1）額定起重量（Q）：指起重機容許吊裝的最大載荷，單位KN。 （2）最大起升高度（H）：指工作場地地面或軌道面至起重機取物裝置的上極限位置的距離，單位m。 （3）最大幅度或跨度(R或L)：幅度指的是具有變幅機構(gòu)的臂架式起重機的旋轉(zhuǎn)中心垂線與取物裝置垂線間的水平距離，單位m；跨度針對于橋式起重機和纜索式起重機，對于橋式起重機指的是橋架兩軌道中心線間的水平距離，對于纜索式起重機指的是兩支架中心垂線間的水平距離。 （4）機構(gòu)工作速度(v)：起升、變幅、旋轉(zhuǎn)、運行速度。 （5）外形尺寸（長×寬×高） （6）自重 回轉(zhuǎn)機構(gòu)：汽車起重機一般采用全回轉(zhuǎn)式，即起重機的上車在回轉(zhuǎn)平面內(nèi)可做正負360°回轉(zhuǎn)。其中回轉(zhuǎn)部分與非回轉(zhuǎn)部分之間的傳力裝置為回轉(zhuǎn)支撐裝置。中、小型起重機一般使用一個動力驅(qū)動的全回轉(zhuǎn)系統(tǒng)，驅(qū)動部分有兩種選擇，一可以由低俗大扭矩液壓馬達直接驅(qū)動開式小齒輪嚙合回轉(zhuǎn)支承裝置固定在地盤的大齒圈，實現(xiàn)以回轉(zhuǎn)支承為中心的回轉(zhuǎn)運動。二也可以使用高速回轉(zhuǎn)液壓馬達驅(qū)動擺線針輪減速器或蝸輪蝸桿減速器，帶動減速器輸出軸上的開式小齒輪，實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動。 起重臂：目前中小型起重機主要采用矩形截面壁，大型機則采用五邊形、八邊形、U形和橢圓形等截面形式臂架。汽車起重臂架的變幅主要由一個或并列的兩個雙作用液壓油缸驅(qū)動。液壓油缸缸筒端鉸接在回轉(zhuǎn)臺上活塞桿端鉸接在基本臂上，以活塞桿的伸縮改變起重機臂的仰角，實現(xiàn)變幅動作。 動力裝置和控制系統(tǒng)： （1）動力裝置是起重機的動力源，是起重機的重要組成部分。它在很大程度上決定了起重機的性能和構(gòu)造特點。不同類型的起重機由不同類型的動力裝置組成。輪胎式起重機和履帶式起重機的動力裝置多為內(nèi)燃機，可由一臺內(nèi)燃機對上下車各工作機構(gòu)提供動力。 （2）起重機的控制系統(tǒng)包括操縱裝置和安全裝置。動力裝置是解決起重機做功所需要的能源。有了這個能源，就能使起重機各個機構(gòu)運動?？刂葡到y(tǒng)則是解決各機構(gòu)怎樣運動的，如動力傳遞的方向，各機構(gòu)運動速度的快慢，以及使機構(gòu)突然停止等。相應于這些運動要求，起重機的控制系統(tǒng)設有離合器、制動器、停止器、液壓傳動中的各種操作閥，以及各種類型的調(diào)速裝置和專用的安全裝置等部件。通過這些控制系統(tǒng)創(chuàng)造的條件，改變起重機的運動特性，以實現(xiàn)各機構(gòu)的調(diào)速、改向、制動和停止，從而達到起重機作業(yè)所要求的各種動作。 通用零件和組件： （1）起重機吊鉤：起重機吊鉤可分為單鉤、雙鉤和吊環(huán)三種。在結(jié)構(gòu)和貨物吊裝中主要用單鉤。移動式工程起重機械裝用的吊鉤是多個動滑輪組合在一起使用的，滑輪軸安裝在兩塊鋼板做的夾板中間，配有青銅軸套（或滑動軸承）的滑輪裝在軸上，能自由旋轉(zhuǎn)。在夾板下部固定一橫梁，吊鉤用螺母固定在橫梁上， 可沿鉤柄垂直軸線運動。 （2）起重卡環(huán)：又稱卸甲，用于吊索和吊索或吊索和鉤件吊環(huán)之的連接。它由彎環(huán)和銷子兩部分組成。按照彎環(huán)和銷子的連接方法分為螺栓式和活絡式兩種。 （3）回轉(zhuǎn)支承；移動式工程起重機械常用裝盤式回轉(zhuǎn)支承，主要由支承滑輪式式和滾動軸承式兩種類型。滾動式回轉(zhuǎn)支承主要用于機械式履帶起重機。 起重機穩(wěn)定性計算： （1）起重機臂桿不接長穩(wěn)定性驗算：在履帶式起重機在采用原起重臂桿穩(wěn)定性最不利的位置，為保證機身穩(wěn)定應使履帶中點的穩(wěn)定力矩大于傾覆力矩： 當考慮吊裝荷載以及所有負載荷載時，穩(wěn)定性安全系數(shù) K1 3 1.15 只考慮吊裝荷載，不考慮附加荷載時的穩(wěn)定性安全系數(shù) K2 3 1.4 （2）起重機最大安全起重量及性能參數(shù)計算：起重機最大安全起重量計算： 履帶式起重機起重量Q隨起重半R的改變而變化，當起重機臂桿長度一定時，不同起重半徑下最大安全起重量不同，需要按照公式分別計算。 僅僅了解這些知識對于一個本科生的畢業(yè)設計是遠遠不夠的，在完成畢業(yè)設計的過程中，我一定會關(guān)注細節(jié)，不會的多找老師詢問、多查閱資料。 一、我國小型農(nóng)田起重機設計的發(fā)展現(xiàn)狀 我國小型農(nóng)田起重機現(xiàn)處于初級發(fā)展階段，品種較少。中小噸位重復較多， 至今尚未形成大、中、小完整的系列，年產(chǎn)量只相當于國外一個廠家的生產(chǎn)能力； 我國小型起重機以直臂卷揚為主，受國內(nèi)汽車底盤的限制，起重力矩小，其他性能指標也一般低于國外先進產(chǎn)品。目前國內(nèi)企業(yè)對小型農(nóng)田起重機的研究開發(fā)投入很少，液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的技術(shù)水平也有一定差距。我國小型起重機僅裝有起升高度限位及平衡閥、溢流閥等一般安全裝置，全部為手動操作。而國外早已將電子技術(shù)廣泛運用到小吊車上，如帶有微電腦的力矩限制器及防傾翻保護器等， 并且已實現(xiàn)了有線與無線遙控；我國小型農(nóng)田起重機以起重作業(yè)及運輸功能為主， 而國外隨車吊均有多種附具，主要加裝在吊臂頭部，如工作斗、抓斗、高空作業(yè)平臺、各種抓具、夾具、吊籃、螺旋鉆、板叉、裝輪胎機械手、拔樁器等，使小型起重機具備了一機多用的功能。另外，國外一些廠家進一步開發(fā)了鐵路專用小型起重機等專用產(chǎn)品；我國小型農(nóng)田起重機設計單調(diào)，忽視了和汽車外形的協(xié)調(diào)， 而國外小型農(nóng)田起重機的著色非常嚴格，不僅在外形和著色上實現(xiàn)和卡車的一體化，還要求和城市的景觀相協(xié)調(diào)。 二、世界小型農(nóng)田起重機設計的發(fā)展現(xiàn)狀 國際起重機制造業(yè)已有幾百年的發(fā)展歷史，主要生產(chǎn)國為德國、美國、日本、法國、意大利等，世界頂級公司有 10 多家，世界市場主要集中在北美、歐洲和亞洲。歐洲作為起重機的發(fā)源地，輪式起重機生產(chǎn)技術(shù)水平最高。最負盛名的生產(chǎn)企業(yè)有利勃海爾、德馬克、森內(nèi)博根、德國格魯夫、波坦等；美國既是生產(chǎn)起重機的主要國家，又是最大的世界市場之一，年市場需求量達 600 億美元，主要生產(chǎn)企業(yè)為馬尼托瓦克公司。其特點是技術(shù)較先進、性能較好、可靠性較高，產(chǎn)品主要銷往美洲地區(qū)和亞太地區(qū)；馬尼托瓦克絎架臂履帶吊，波坦塔吊和格魯夫液壓移動吊以及萬國隨車吊世界五大洲的多個地方制造，銷售并提供服務。日本從 20 世紀 70 年代起成為工程起重機生產(chǎn)大國，其產(chǎn)品特點是技術(shù)水平、性能、可靠性僅次于歐美，40%的產(chǎn)品用于出口至歐美市場，已成為國際上制造起重機的主要國家之一，代表企業(yè)為多田野、加藤、神鋼、日立、小松等。20 世紀 80 年代以來， 我國在充分吸收國外先進起重機械制造技術(shù)的基礎上，開始消化國外技術(shù)，實現(xiàn)起重機械產(chǎn)品及關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化成為當時的技術(shù)發(fā)展主流。目前，德國、英國、法國、美國和日本的著名起重機公司都已采用起重機模塊化設計，并取得了顯著的效益。德國德馬格公司的標準起重機系列改用模塊化設計后，比單件設計的設計費用下降 12%，生產(chǎn)成本下降 45%，經(jīng)濟效益十分可觀。電動葫蘆橋式起重機和梁式起重機會有更快的發(fā)展，并將大部分取代中小噸位的一般用途橋式起重機。德國德馬格公司經(jīng)過幾十年的開發(fā)和創(chuàng)新，已形成了一個輕型組合式的標準起重機系列。 三、我國與世界強國的差距 我國近年來小型農(nóng)田起重機發(fā)展速度較快并取得重大進展，但于世界強國相比還有一定差距，主要表現(xiàn)在從國內(nèi)總體情況來看,多數(shù)省份發(fā)展較為緩慢,部分省份還是空白,研究人員不足，工藝性差、浪費資源，仍存在一些不足,有待進一步改進提高。 四、未來 10～15 年中國小型農(nóng)田起重機的發(fā)展趨勢 1.整機性能:整機重量要輕,整體結(jié)構(gòu)要更加合理。 2.高性能:適應性要好,靈敏性要進一步提高。 3.電液比例控制系統(tǒng)和智能控制顯示系統(tǒng)的推廣應用。 4.操作更方便、舒適，安全保護裝置更加完善。 5.起吊重量大、起升高度高、幅度更大的方向發(fā)展。 指導教師評閱意見（對選題情況、研究內(nèi)容、工作安排、文獻綜述等方面進行評閱） 審 核 簽字： 年 月 日 意 見 教研室主任意見 簽字： 年 月 日 學院教學指導委員會意見 簽字： 年 月 日公章：