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黑龍江八一農墾大學
畢業(yè)設計(論文)開題報告
學生姓名： 王琦曄
學 號： 20054024135
專 業(yè)： 05機械設計制造及其自動化(一)
設計(論文)題目: 400t新型桅桿式起重機
指導教師： 祖海英
09年4 月 10 日
開題報告填寫要求
1．開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內完成，經指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；
2．開題報告內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見；
3．“文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內，學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇（不包括辭典、手冊）；
4．有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 7408—94《數據元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數字書寫。如“2002年4月26日”或“2002-04-26”。
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
1．結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據所查閱的文獻資料撰寫
文獻綜述：
文 獻 綜 述
本選題的目的和意義：
大型設備吊裝在我國石油化工裝置建設中占有一定的地位, 隨著裝置的大型化,其地位逐漸提高。桅桿起重機作為我國傳統的吊裝機具, 以其自重輕, 材料省, 構件類型少, 造價低, 工作平穩(wěn)、安全, 容易實現拆卸、移動, 制作、安裝易于標準化等優(yōu)點, 長期以來, 成為石油化工行業(yè)主要的安裝設備。桅桿起重機屬于強非線性的高柔結構, 由豎立的塔身和周邊張拉的纜風繩組成, 可看作桿、索單元組成的空間桿索體系。纜風繩作為桅桿起重機的穩(wěn)定系統使塔身在水平方向有相當大的可移動性。在荷載的作用下, 纜風繩產生非線性位移, 給結構的準確計算帶來了困難。目前對桅桿起重機的研究中, 直接將上支承空間鉸的線位移約束, 取代纜風繩對塔身的作用, 將非線性問題轉化為線性問題處理。采用這種方法建立的幾何模型抹去了結構中纜風繩的預緊力、繩徑等初始因素產生的非線性效應對桅桿頂部位移和塔身軸力的影響, 這種簡化模型不便于深入研究桅桿起重機的吊裝特性。本文以400t桅桿起重機為研究對象, 利用有限元分析軟件, 通過引入桿、索、板單元模擬桅桿起重機的實際結構, 建立了能夠反映桅桿起重機真實結構的有限元模型, 通過結果分析, 能夠清晰的了解桅桿起重機在吊裝情況下的強度、剛度情況。在此基礎上, 研究了纜風繩預緊力大小對桅桿頂部偏移量塔身軸向力的影響, 保證了吊裝設備就位的準確性、吊裝過程的安全可靠性, 從而進行正確的生產決策。
我國起重機發(fā)展現狀為：
H型鋼在大型起重機鋼結構中的應用。T型鋼在偏軌箱型主梁起重機上的應用。MC鑄型尼龍材料在起重機鋼絲繩滑輪、伸縮臂導軌等部件中的應用。金屬基鑲嵌型固體自潤滑軸承在冶金起重機吊鉤、盛鋼桶耳柱及大型裝卸橋俯仰臂架回轉鉸處的應用等等。都促成了起重機結構的改進和機械零部件的發(fā)展降低了制造成本,改善了使用性能。
起重機新型硬齒面和中硬齒面減速器、立式減速器、二合一減速器、二環(huán)式減速器；起重機新型徑向棒銷聯軸器和軸向棒銷聯軸器；起重機用新型電力液壓塊式制動器、電磁塊式制動器；起重機用臂鉗式制動器、鉗式制動器；起重機新標準吊鉤、車輪、滑輪;起重機用電線滑車、滑接輸電裝置、安全滑觸線；起重機用液力偶合器、自動防風別軌器；MC鑄型尼龍滑輪、齒輪、導向板等等的采用，都為起重機產品的更新和系列改進提供了切實的基礎。
在GT33811- 83中最重要的部分是起重機的工作級別劃分。它包括機械的分級和金屬結構的分級，都和TS04301國際標準完全一致。其基本依據是M finer線性累積損傷理論，即以載荷(應力)與受載(工作)次數某種相關的關系為基礎決定疲勞設計。形成一種對角線通用的關系，根據這種理論，在不同工作強度(載荷利用率)和不同工作次數(利用等級)的組合中，有許多符合對角線通用原則的。便可采用同樣的結構或同樣的機械部件。為用較少種類的機械零部件或結構斷而組配成多種規(guī)格、不同起重量、不同工作級別的起重機提供了理論基礎。20世紀70年代德國曼內斯曼德馬克公司在標準鋼絲繩驅動類型起重機和通用起重機中己有了具體采用。20世紀80年代我國起重機設計規(guī)范在對整機及部件設計的計算上明確地做出了規(guī)定。在起重機減速器等部件設計及功率選用的說明中也明確地例舉出折算方法，大大地推廣和強化了此設計思想。
電力驅動起重機各機構的驅動，一般都帶有作為驅動加速富裕力知的一定量的突加載荷方式的作用。多年來歐洲、前蘇聯和我國在起重機設計中都采用這種啟動理論。自從在起重機的大車、小車運行和旋轉等機構中加入了柔性部件(如液力偶合器)，使這種情況立即得到根木改善。不僅避免了電動機和機構的過載、反向變向的沖擊，就連正常啟動的慣性力也變得極其微小，啟動一也極為平穩(wěn)了。近幾年來，在我國起重機設計理論中提出的這種帶液力偶合器的起重機非位能載荷機構的電動機選擇、啟制動時間計算、相應的偶合器的參數設計。如偶合器工作圓直徑的確定、充油量的選擇、聯合工作特性的建立，以及在采用液力偶合器后機構和結構的動載荷計算及其啟、制動過程的動態(tài)設計等。在理論推繹和實測結果分析相結合的基礎上，都獲得了很大的發(fā)展。以起重機設計理論，這對過去基于剛體動力學推演而得的計算體系是一個重要的補充。
為貫徹新的通用橋式起重機國家標準，對于工作級別在M5以上的起重機起升機構，貨物在下降制動前進行電氣調速的設計己進入系列貫標設計中；為改善電動起重機運行性能，在集裝箱起重機中采用地而無線遙控或地而與司機室兩處控制的方式；此外，采用激光防碰撞裝置和非接觸感應式行程開關，裝設故障診斷及故障自動顯示等裝置的通用及專用起重機都相繼出現。
近幾年，一些高等院校在起重機優(yōu)化設計和推廣現代設計方法方而做了許多有成效的工作，如對門式起重機進行了按靜強度、靜剛度、動剛度等多項控制指標的綜合分析優(yōu)化設計，從單機優(yōu)化到系列優(yōu)化設計理論方而的開拓和探索都己進入實用階段。
我國起重機新技術應用很多，取得的成績也相當大，但仍需做大量的推廣工作，特別是與國外發(fā)展水平的差距還很大，我們必須了解世界起重機的發(fā)展趨勢，引進國外先進技術，提高我國起重機的質量。
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 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 桅桿起重機原型
本文所研究的桅桿起重機要求桅桿在主吊角為10°時能起吊400t 重物, 或雙桿抬吊在主吊角10°時可起吊800t 重物。桅桿主體金屬結構單向偏心格構式壓彎構件, 截面為矩形; 主肢、腹桿由鋼管組成, 中間節(jié)可完全互換; 桅桿通過下部球鉸和上部轉軸進行360°旋轉; 轉盤上設8 根纜風繩, 繩與地面交角為30°。
二 桅桿起重機結構載荷情況
(1) 自重載荷
結構的自重由程序根據截面幾何尺寸、材料密度和實常數等自行計算。按鋼結構密度718 ×103kg/ m3 得到結構各類型單元質量。
(2) 計算載荷
計算載荷與起吊重量, 索具等因素有關, 同時考慮了動載系數和偏載增重系數的影響, 即
P = ( k1 Q + g) k
式中 k1 ———動載荷系數, 一般取k1 = 111
k ———偏載增重系數, 一般取K = 111
g ———索具重量
Q ———起吊重量
(3) 風載荷
吊裝過程中風力大于5 級停止吊裝, 基本風壓值按蒲氏5 級風計算。風載荷與結構高度、橫截面尺寸、構件形式等有關。不同高度處沿桅桿每米高
度的風壓為
q = nk1 kz Bw0 bx (N/ m)
式中 n ———載荷系數
k1 ———體形系數
k ———風壓高度系數
B ———風振系數
bx ———桅桿斷面寬度
三 參考文獻
[1] 蔡珍紅，楊文柱.桅桿式起重機設計與計算.重慶建筑大學自編講義.1995. 10
[2] 顧迪民.工程起重機.第二版.，北京:中國建筑上業(yè)出版社.1988
[3] 劉惟信.孟嗣宗.機械最優(yōu)化設計.，北京:清華大學出版社.1986
[4] Hojen-Sorensen, PA.d.classification with particle filters. F.R.,de Freitas, N.,Fog, T..Guid, On-line probabilistic 11－13 Dec. 2000. 386-95 vol.l
[5] 須雷.起重機的現代設計方法.起重運輸機械. 1996.8 ； 3-7
[6] 楊文柱.重型設各吊裝上藝與計算.，北京:中國建筑上業(yè)出版社.第一版.1990
[7] JB965 83,調度絞車型式與基本參數〔S)
[8] 楊長睽.起重機械.北京:機械工業(yè)出版社，1982.
[9] 起重機設計手冊編寫組.起重機設計手冊.北京:機械工業(yè)出版社.1987.
[10] 起重機設計規(guī)范GB3811-83 [S]
[11] Ma Cuixia,Meng Xiangxu. Parametric design method based on a directed acyclic hypergraph and object oriented technology. IEEE. July 2000, 2383-7 vol.4
[12] [美]H. Shapiro. Crane and Derrick. Magraw Hill, 1980
[13] Walter Podoiny. Construction and Design of Prestressed Concrtet Segmental Bridges. John wiley&Sons Inc,1982
四 設計要求
設計機器總體、動力裝置圖、主要零件圖、機器立體圖等，折合0號圖紙5張；設計計算說明書40頁；外文資料翻譯5000字。
五、設計思路：
首先，通過查閱資料（去圖書館借的和導師師給的），了解當前國內國外錨桿鉆機已應用的各種的情況，在借鑒的同時構思自己的方案。
然后，進行細化，將總體方案分成若干個部分，逐一對其進行參數分析，在三維軟件上進行建模，先畫出零件，然后將其裝配成整體。
裝配體建成之后，接下來就要對其進行有限元分析和運動分析。這兩項分析是十分重要的，它是對前面所設計的東西進行檢驗的一個關鍵步驟。此時如果發(fā)現有不滿足要求的地方，就要改變尺寸或者改變結構，甚至會改變原有方案，然后再進行建模、分析、更改，如此循環(huán)，直至達到預定要求為止。
接著，將符合要求的三維立體圖轉成二維平面圖，標注尺寸、公差、配合、加工要求等。
最后，輸出圖紙，交圖，答辯。
六 主要參考資料
相關三維設計與仿真軟件及參考書籍；
相關機械設計手冊、液壓手冊、網上期刊文獻、相關樣本等。
七 時間安排
3月3日至3月17日： 課題調研，完成開題報告(2周)
3月18日至3月25日： 學習起重機相關知識及查閱外文資料翻譯(1周)
3月26日至4月3日： 制件設計制作及方案論證(1周)
4月4日至4月18日： 設計計算(2周)
4月19日至5月3日： 總體設計及裝配(2周)
5月4日至5月18日： 繪制零件圖及裝配圖及加工過程仿真(2周)
5月19日至5月26日： 完成說明書及準備答辯(1周)
八 條件狀況
整體來說，此次畢業(yè)設計的外部條件是很充分的。首先，導師為我們準備了部分相關圖紙資料和樣本；再次畢業(yè)設計實驗室具有相關三維設計與仿真軟件；最為重要的是導師對該領域非常熟悉而且導師經常給與指導和監(jiān)督，這些都為畢業(yè)設計的質量提供了強有力的保證。
總共十三周的畢業(yè)設計時間，理論上是充足的,給我們如期完成設計提供了時間保障。
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
指導教師意見：
1．對“文獻綜述”的評語：
2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測：
指導教師：
年 月 日
所在專業(yè)審查意見：
負責人：
年 月 日
11