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河北建筑工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 課題 名稱 QTZ400塔式起重機——塔頂結(jié)構(gòu)設(shè)計 系 別： 機械工程系 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 機091 學(xué)生姓名： 穆業(yè)孟 學(xué) 號： 05號 指導(dǎo)教師： 李長勝 課題來源 導(dǎo)師課題 課題類別 工程設(shè)計 一、論文資料的準(zhǔn)備 1．市場調(diào)查 塔式起重機是動臂裝在高聳塔身上部的旋轉(zhuǎn)起重機。作業(yè)空間大，主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平輸送及建筑構(gòu)件的安裝。 國外發(fā)展概況 塔式起重機真正獲得發(fā)展的時間是在第二次世界大戰(zhàn)后。戰(zhàn)后各國面臨著戰(zhàn)后恢復(fù)生產(chǎn)建設(shè)的艱巨任務(wù)，浩大的建筑工程量迫切需要大量性能良好的塔式起重機。自塔式起重機在建筑施工中顯露身手并逐漸成為工程機械一個重要分支以來，已經(jīng)有60余年歷史，其間利經(jīng)了曲折復(fù)雜的發(fā)展階段。70年代末，由于種種原因，國外塔式起重機制造業(yè)陷入了低谷，不少中小工廠紛紛停業(yè)或轉(zhuǎn)產(chǎn)，僅少數(shù)大廠得以維持。直至80年代末才呈現(xiàn)逐漸復(fù)蘇態(tài)勢，1994年為復(fù)蘇年頭，復(fù)蘇勢頭最好的國家為德國。據(jù)有關(guān)資料介紹，在塔機制造業(yè)鼎盛的70年代，西德?lián)碛懈魇剿C48500臺，80年代總量減至1/3，而后幾年，東西德合并，基建規(guī)模擴大，塔機產(chǎn)量上升。如今世界塔機市場最為紅火的地區(qū)為東歐和亞太（特別是東南亞）。活躍在塔機市場上的著名產(chǎn)商是；德國的 Liebherr 、Peiner、 Wolff ，法國的 Potain 、BPR,意大利的 Potain-Simma、Comedil 、 Nauva 、 EDILMAC ，西班牙的Comensa ，芬蘭的 Betrox ，丹麥的KRφLL 澳大利亞的Favco。這些大廠為了在國際塔機市場上占有更多份額，莫不注重總結(jié)經(jīng)驗，認真分析市場動態(tài)，下大力氣進行產(chǎn)品的更新和開發(fā)。近年來，國外塔機在新產(chǎn)品開發(fā)上大致有下列一些特點： 　　 ⑴ 更多的廠家注重開發(fā)經(jīng)濟型城市塔機并擴展成系列。 　　 ⑵國外塔機新產(chǎn)品中，有一些新穎的輕、中型折疊式快速安裝塔機頗引人注目。 　　 ⑶根據(jù)一些國家城建當(dāng)局的有關(guān)規(guī)定，為防止塔機臂架在狹窄的空間運行發(fā)生矛盾，避免吊臂相互碰撞以及碰到鄰近的建筑物，在城市高層建筑密集地區(qū)施工必須采用動臂式自升塔式起重機。 　　 ⑷在經(jīng)過較長時間研制之后，履帶式水平臂架塔機作為一種新產(chǎn)品正式問世。 　　 ⑸變頻調(diào)速系統(tǒng)在國外塔機新產(chǎn)品上得到推廣應(yīng)用。 　　 ⑹高新技術(shù)開始在塔機上應(yīng)用。 　　 ⑺無論上回轉(zhuǎn)或下回轉(zhuǎn)式塔機，都十分重視駕駛室的平面設(shè)計和空間處理。 2．我國塔式起重機行業(yè)的發(fā)展 50 年代初，我國塔機由仿制開始起步，1954年仿制東德建筑師Ⅰ型塔機；60 年代自行設(shè)計制造了25tm、40tm、60tm 幾種機型，多以動臂式為主；70 年代，隨著高層建筑的增多，對施工機械提出了新的要求，于是，160tm 附著式、45tm內(nèi)爬式、120tm自升式等塔機相繼問世；自上世紀80年代以來，我國塔機行業(yè)得到快速發(fā)展，進入新世紀，塔機銷量持續(xù)攀高，2001年行業(yè)統(tǒng)計銷量9738臺，2002年成為世界上首個塔機年產(chǎn)量突破10000臺的國家。2004年，由于宏觀調(diào)控作用以及起重機行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整，塔機的產(chǎn)銷量有所回落，2005、2006年，在經(jīng)濟高速增長的強力拉動下，我國塔機的產(chǎn)銷恢復(fù)高速增長，2006年銷量已超過2萬臺。在中國塔式起重機的生產(chǎn)與應(yīng)用已有近60年的歷史，歷經(jīng)了一個從測繪仿制到自行設(shè)計制造的過程。由于我國加入WTO，冷靜分析起來我國塔機生產(chǎn)的現(xiàn)狀并不樂觀，存在以下的問題： 　　 （1） 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，品種型號大同小異 　　 技術(shù)法規(guī)限制了產(chǎn)品開發(fā)，由于80年代中國制定的產(chǎn)品型號分類標(biāo)準(zhǔn)，將起升速度、回轉(zhuǎn)速度、變幅速度、行走速度、頂升速度、起重量、起重力矩等主參數(shù)以及下回轉(zhuǎn)塔機的支腿跨距、尾部回轉(zhuǎn)半徑等幾何尺寸都進行了嚴格的規(guī)定，這樣嚴重限制了塔機的技術(shù)進步。而用戶群不穩(wěn)定也制約了技術(shù)進步，在中國大量中小型建筑企業(yè)資金不雄厚，缺乏長遠規(guī)劃，用的是大企業(yè)淘汰下來的二手貨以及超期服役的舊塔機。因此，在發(fā)達國家廣泛應(yīng)用的運輸便捷、架設(shè)迅速、使用安全的快速架設(shè)塔機在我國受到冷落。與此同時，企業(yè)創(chuàng)新能力不足也影響了產(chǎn)品發(fā)展，許多新建企業(yè)的研究開發(fā)能力較弱，大部分產(chǎn)品是與大專院校、科研單位聯(lián)合開發(fā)的，同一個產(chǎn)品可以有幾家甚至幾十家生產(chǎn)，沒有形成企業(yè)自己的特色。 　　 （2）制造技術(shù)不適應(yīng) 沒有形成規(guī)模工業(yè) 　　 近20年來，我國塔機制造業(yè)的水平雖然有所提高，但相對其他一些行業(yè)的先進制造技術(shù)還是落后的，與我們相近的工程機械骨干企業(yè)相比差距也很大，許多廠家生產(chǎn)效率底、環(huán)境污染多、造成焊接質(zhì)量和成品外觀質(zhì)量都難以保證。只有極少數(shù)企業(yè)企業(yè)做到涂裝前基底經(jīng)處理。大多數(shù)企業(yè)的管理模式和生產(chǎn)方式還是傳統(tǒng)的多級遞進的靜態(tài)不變的模式，有的還是小而全或大而全，專業(yè)化程度、工藝裝備和管理水平低，很難適應(yīng)多品種批量化生產(chǎn)和商品經(jīng)濟的激烈競爭，難以形成自己的民族規(guī)模工業(yè)。 　　因為行業(yè)統(tǒng)計只統(tǒng)計了二三十家生產(chǎn)企業(yè)的銷量，全行業(yè)銷量肯定遠遠超過統(tǒng)計數(shù)字。勿庸置疑，我國已成為世界民用塔機的生產(chǎn)大國，也是世界塔機主要需求市場之一。 (3) 研究表明在我國塔式起重機企業(yè)中，一直以來，產(chǎn)業(yè)集中度低，缺乏規(guī)模經(jīng)濟效益。近年來，由于市場競爭的不斷加劇，企業(yè)間的兼并重組和品牌經(jīng)營進程逐步加快，規(guī)模化經(jīng)營初見成效。集團化和品牌連鎖作為規(guī)模化經(jīng)營的主要模式，在擴大和穩(wěn)定客源、提高用戶忠誠度、降低成本等方面有較大的優(yōu)勢。 我國塔式起重機的發(fā)展前景：塔式起重機發(fā)展面臨新的挑戰(zhàn)，塔式起重機經(jīng)營在金融危機的沖擊下，恢復(fù)仍需加以時日，而塔式起重機投資普遍被認為趨于飽和，塔式起重機的發(fā)展已初露疲態(tài)。未來的投資欲回歸理性，或許需將方向轉(zhuǎn)向二三線城市。未來投資的方向主要是二三線城市。國內(nèi)部分二三線城市的塔式起重機市場已具備投資商圈地的條件。我國塔式起重機市場的發(fā)展暫時還面臨著很多問題，但值得高興的是越來越多的企業(yè)已經(jīng)認識到了塔式起重機市場所具有的巨大發(fā)展?jié)摿蛷V闊發(fā)展前景，對其未來發(fā)展趨勢也達成了較為統(tǒng)一的認識，相信會給整個塔式起重機市場帶來更大的生機與活力。 3﹑QTZ40塔式起重機的整體和塔頂簡介 (1) QTZ40塔式起重機的整體簡介 QTZ40塔式起重機具有起升、回轉(zhuǎn)、變幅、頂升四種工作機構(gòu)，可單獨或復(fù)合動作，可以獲得較高的工作效率。頂升機構(gòu)用于塔身接高或降塔,起升機構(gòu)采用多速電機，有快速、中速和 慢就位多種速度，充分滿足用戶各種工況的需要。起重臂可左、右作540度全回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)、變幅靈活可靠，起吊就位準(zhǔn)確，可滿足建筑施工中垂直及水平運輸?shù)男?要。該機設(shè)有起重量限制器、力矩限制器、起升高度限制器、幅度限位器和回轉(zhuǎn)限制器等安全保護裝置齊全，靈敏可靠，確保塔機正常工作。另外，還設(shè)有休息平臺、護欄等安全保護設(shè)施。司機室獨立側(cè)置，造型美觀，視野開闊，內(nèi)部空間大，操作方便。該機適用性好，廣泛用于中高層以下的各類工業(yè)與民用建筑和滑模施工的吊裝，也用于港口、貨場的裝卸。 (2) QTZ40塔式起重機的塔頂簡介 目前，國內(nèi)應(yīng)用較廣泛的塔機塔頂形式有固定式塔頂和片式塔頂兩種，固定式塔頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式為空間桁架，其弦桿和腹桿均為實心圓鋼或鋼管，迎風(fēng)面積和風(fēng)力系數(shù)小，從而減少了水平風(fēng)力，甚至可以不考慮風(fēng)載荷對其的直接影響。片式塔頂為鉸交的結(jié)構(gòu)形式所以其不承受彎矩、只承受軸向壓力，而平衡臂固接于上轉(zhuǎn)臺，其受力狀況較為復(fù)雜，其結(jié)構(gòu)形式要求平衡臂臂架必須做成空間桁架結(jié)構(gòu)，或者用大型型鋼（工字鋼）做成片式結(jié)構(gòu)，用上下兩個鉸點固接于塔機的上轉(zhuǎn)臺，與上轉(zhuǎn)臺形成一個固定的結(jié)構(gòu)體。片式塔頂結(jié)構(gòu)簡單、線條流暢、外形美觀大方、受力簡單，塔機架設(shè)既方便又省時省力 　 4．資料搜集 通過查閱各種型號的塔式起重機的結(jié)構(gòu)及工作原理，觀察現(xiàn)用其過程,根據(jù)塔式起重機自身工況以及工作要求合理設(shè)計 　 5.設(shè)計準(zhǔn)備 通過查閱相關(guān)資料已經(jīng)明確設(shè)計要求、工作條件、設(shè)計內(nèi)容的步驟；通過查閱有關(guān)設(shè)計資料，參觀實物和模型等，了解設(shè)計對象的性能、結(jié)構(gòu)及工藝性；備好設(shè)計需要資料、繪圖工具；擬定設(shè)計計劃等。 二、本課題的目的（重點及創(chuàng)新點） 本次畢業(yè)設(shè)計是對機械專業(yè)學(xué)生在畢業(yè)前的一次全面訓(xùn)練，目的在于鞏固和擴大學(xué)生在校所學(xué)的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，訓(xùn)練學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析和解決問題的能力。是培養(yǎng)、鍛煉學(xué)生獨立工作能力和創(chuàng)新精神之最佳手段。畢業(yè)設(shè)計要求每個學(xué)生在工作過程中，要獨立思考，刻苦鉆研，有所創(chuàng)新、解決相關(guān)技術(shù)問題。通過畢業(yè)設(shè)計，使學(xué)生掌握塔式起重機的總體設(shè)計、吊臂的設(shè)計、整體穩(wěn)定性計算等內(nèi)容，為今后步入社會、走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。 三、畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： 　 1.設(shè)計任務(wù)： 總體參數(shù)的選擇（QTZ40級別） （1）結(jié)構(gòu)形式 2 總體設(shè)計 主要技術(shù)參數(shù)性能 （1） 設(shè)計原則 （2） 平衡重的計算 （3） 塔機的風(fēng)力計算 （4） 整機傾翻穩(wěn)定性的計算 3 塔頂?shù)脑O(shè)計和計算 （1） 塔頂?shù)男问郊俺叽? （2） 塔頂?shù)膹姸取⒎€(wěn)定性及剛度驗算 4設(shè)計要求 （1） 主要任務(wù)：學(xué)生應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨立完成一項給定的設(shè)計任務(wù)，編寫符合要求的設(shè)計說明書，并正確繪制機械與電氣工程圖紙，獨立撰寫一份畢業(yè)論文，并繪制有關(guān)圖表。 （2） 知識要求：學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計工作中，應(yīng)綜合運用多學(xué)科的理論、知識與技能，分析與解決工程問題。通過學(xué)習(xí)、鉆研與實踐，深化理論認識、擴展知識領(lǐng)域、延伸專業(yè)技能。 （3） 能力培養(yǎng)要求：學(xué)生應(yīng)學(xué)會依據(jù)技術(shù)課題任務(wù)，完成資料的調(diào)研、收集、加工與整理，正確使用工具書；培養(yǎng)學(xué)生掌握有關(guān)工程設(shè)計的程序、方法與技術(shù)規(guī)范，提高工程設(shè)計計算、圖紙繪制、編寫技術(shù)文件的能力；培養(yǎng)學(xué)生掌握實驗、測試等科學(xué)研究的基本方法；鍛煉學(xué)生分析與解決工程實際問題的能力。 （4） 綜合素質(zhì)要求：通過畢業(yè)設(shè)計，學(xué)生應(yīng)掌握正確的設(shè)計思想；培養(yǎng)學(xué)生嚴肅認真的科學(xué)態(tài)度和嚴謹求實的工作作風(fēng)；在工程設(shè)計中，應(yīng)能樹立正確的生產(chǎn)觀、經(jīng)濟觀與全局觀。 四．畢業(yè)設(shè)計（論文）成果要求（包括圖表、實物等硬件要求）： ① 計算說明書一份 內(nèi)容包括：設(shè)計任務(wù)要求的選型、設(shè)計計算內(nèi)容、畢業(yè)實習(xí)報告等。作到內(nèi)容完整，論證充分（包括經(jīng)濟性論證），字跡清楚，插圖和表格正規(guī)（分別進行統(tǒng)一編號），字數(shù)要求不少于2萬字；撰寫中英文摘要；提倡學(xué)生應(yīng)用計算機進行設(shè)計、計算與繪圖。 ② 圖紙一套 不少于四張零號圖紙量。 五、總體安排和進度（包括階段性工作內(nèi)容及完成日期） 2013.3.25-2013.3.28 熟悉整理資料 2013.3.29-2013.4.13 方案選擇及總體設(shè)計 2013.4.14-2013.4.20 繪制總圖 2013.4.21-2013.5.15 塔頂設(shè)計 20135.16-2013.6.5 繪制塔頂裝配及結(jié)構(gòu)圖紙 2013.6.6-2013.6.19 繪制零件圖紙 2013.6.20-2013.6.21 準(zhǔn)備論文及答辯 六、主要參考文獻 [1] 哈爾濱建筑工程學(xué)院主編.工程起重機.北京：中國建筑工業(yè)出版社 [2] 董剛、李建功主編.機械設(shè)計.機械工業(yè)出版社 [3] 機械設(shè)計手冊.化學(xué)工業(yè)出版社（5冊） [4] GB/T9462—1999 塔式起重機技術(shù)條件 [5] GB/T13752—1992 塔式起重機設(shè)計規(guī)范 [6] GB5144—1994 塔式起重機安全規(guī)程 [7] 邢靜忠．ANSYS應(yīng)用實例與分析．科學(xué)出版社．2006． [8] 劉坤．ANSYS有限元方法精解．國防工業(yè)出版社．2005． [9]GB/T9462—1999 塔式起重機設(shè)計條件． [10] GB/T13752—1992 塔式起重機設(shè)計規(guī)范． [11] GB/T5144—1994 塔式起重機安全規(guī)程 指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 教研室意見： 教研室主任簽名： 日期： 系意見： 系領(lǐng)導(dǎo)簽名： 日期： 系蓋章 課題來源：導(dǎo)師課題、社會實踐、自選、其他 課題類別：工程設(shè)計、施工技術(shù)、新品開發(fā)、軟件開發(fā)、科學(xué)實驗、畢業(yè)論文。