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一、選題依據(jù)及意義：
起重機(jī)械師現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程機(jī)械化、自動(dòng)化、減輕繁重體力勞動(dòng)、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要工具和設(shè)備。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展、生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大以及自動(dòng)化程度的提高，作為物料搬運(yùn)重要設(shè)備，它在現(xiàn)代化生產(chǎn)過(guò)程中的作用越來(lái)越大、應(yīng)用越來(lái)越廣，如在港口碼頭和鐵路車(chē)站，沒(méi)有起重機(jī)械，裝卸工作就不能進(jìn)行；在冶金生產(chǎn)中，起重機(jī)械已運(yùn)用于金屬生產(chǎn)的全部過(guò)程；現(xiàn)代建筑工程，不能離開(kāi)起重機(jī)械；在農(nóng)業(yè)和林場(chǎng)，最困難、最非禮的工作也由起重機(jī)來(lái)完成；在核電站中，采用特殊的起重機(jī)，用以代替人的操作去擔(dān)當(dāng)對(duì)人體健康有嚴(yán)重危害的工作?？茖W(xué)技術(shù)和生產(chǎn)發(fā)展推動(dòng)了現(xiàn)代設(shè)計(jì)和制造能力的提高，激烈的國(guó)際市場(chǎng)也越來(lái)越依賴(lài)于技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，這些都促使國(guó)內(nèi)外各種起重機(jī)制造企業(yè)不斷地完善和發(fā)展起重機(jī)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率以及增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
二、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)：
一、國(guó)外起重機(jī)的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)
近年來(lái)，隨著世界銷(xiāo)售市場(chǎng)對(duì)起重機(jī)械的需求量的不斷增加，國(guó)外各起重機(jī)廠(chǎng)家大多采用優(yōu)化設(shè)計(jì)等 現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段以提高設(shè)計(jì)效率。有關(guān)資料表明，美國(guó)、德國(guó)、日本等一些起重機(jī)公司都廣泛應(yīng)用CAD技術(shù)，徹底拋棄了傳統(tǒng)的圖板，并且還與計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃（CAPP）和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)相銜接，做到了無(wú)圖化生產(chǎn)。
國(guó)外起重運(yùn)輸機(jī)械發(fā)展到今天，已經(jīng)到了比較成熟的地步，其結(jié)構(gòu)形式基本上都是經(jīng)過(guò)反復(fù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，許多國(guó)外起重機(jī)制造商應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)(CAD)，以及模塊化設(shè)計(jì)方法，盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)備迅速組合和安裝，減少標(biāo)準(zhǔn)件外組合部分的加工制造。組合構(gòu)件的使用對(duì)生產(chǎn)非標(biāo)準(zhǔn)件起重機(jī)來(lái)講，有助于減少成本。當(dāng)前，國(guó)外起重機(jī)特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)有三大特征：
1、 系列產(chǎn)品模塊化、組合化和標(biāo)準(zhǔn)化
用模塊化設(shè)計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機(jī)設(shè)計(jì)方法，將起重機(jī)上基本相同的構(gòu)件、部件和零件制成有多種用途，有相同聯(lián)結(jié)要素和可以互換的標(biāo)準(zhǔn)模塊，通過(guò)不同模塊的相互組合，形成不同類(lèi)型和規(guī)格的起重機(jī)。對(duì)起重機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，只需針對(duì)某幾個(gè)模塊。設(shè)計(jì)新型起重機(jī)，只需選用不同模塊重新進(jìn)行組合。可使單件小批量生產(chǎn)的起重機(jī)改換成具有相當(dāng)批量的模塊生產(chǎn)，是想高效率的專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)，企事業(yè)的生產(chǎn)組織也可由產(chǎn)品管理變?yōu)槟K管理。達(dá)到改善整機(jī)性能，降低制造成本，提高通用化程度，用較少規(guī)格的零部件組成多品種、多規(guī)格的系列產(chǎn)品充分滿(mǎn)足用戶(hù)需求。據(jù)資料介紹，德馬克公司的葫蘆雙梁起重機(jī)系列改用模塊化設(shè)計(jì)后，比單件設(shè)計(jì)其設(shè)計(jì)費(fèi)用下降了12%，自重輕，與國(guó)內(nèi)產(chǎn)品相比較，起重量為32t，跨度25m，國(guó)內(nèi)雙梁起重機(jī)自重46.4t，電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī)自重28.3t，而德馬克電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī)的自重只有18.5t，比國(guó)內(nèi)產(chǎn)品分別輕60%和35%。
2、 起重機(jī)的大型化、高速化和專(zhuān)用化
出于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)效率日益提高，以及產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)聊裝卸般運(yùn)費(fèi)用所占比例逐漸增加，促使大型或高速起重機(jī)的需求量不斷增長(zhǎng)，起重量越來(lái)越大，工作速度越來(lái)越高，并對(duì)能好和可靠性提出了更高的要求目前試劍石最大的履帶起重機(jī)為德馬克公司生產(chǎn)的CC8800-1TWIN，其最大起重量為3200t；最大的橋式起重機(jī)起重量達(dá)1200t；生產(chǎn)率達(dá)8000~10000t/h的斗輪堆取料機(jī)；自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)巷道堆垛機(jī)最大的運(yùn)行速度達(dá)400m/min；最大的帶式輸送機(jī)寬達(dá)3.2m，輸送能力達(dá)37500t/h和單機(jī)最大輸送距離超過(guò)30km等。
3、起重機(jī)性能自動(dòng)化、智能化/和數(shù)字化
起重機(jī)的跟新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動(dòng)與控制的改進(jìn)。將機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的計(jì)算技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的自動(dòng)化和智能化。大型高效起重機(jī)新一代電器控制裝置已發(fā)展為全電子數(shù)字化控制系統(tǒng)。主要又全數(shù)字化控制驅(qū)動(dòng)裝置、可編程序控制器、故障診斷及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)字化操作縱給定檢測(cè)等設(shè)備組成。變壓變頻調(diào)速、射頻數(shù)據(jù)通訊、故障自診監(jiān)控、吊具防搖的模糊控制、激光查找起吊重物重心、近場(chǎng)感應(yīng)防碰技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)、載波通訊及控制、無(wú)接觸供電及三維條形碼技術(shù)等將廣泛得到應(yīng)用，使起重機(jī)具有更高的揉性，以適應(yīng)多批次少批量的柔性生產(chǎn)模式，提高單機(jī)綜合自動(dòng)化水平。
二、國(guó)內(nèi)起重機(jī)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題
1、設(shè)計(jì)手段不完善、與先進(jìn)技術(shù)結(jié)合較少
目前，國(guó)內(nèi)起重機(jī)還處于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)手段欠完善，與先進(jìn)的技術(shù)結(jié)合的也比較少。不過(guò)近些年來(lái)隨著設(shè)計(jì)技術(shù)的引進(jìn)、消化、吸收，有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，產(chǎn)品的性能、可靠性、外觀(guān)都有較大幅度的提高，企業(yè)也在不斷向大規(guī)模、系列化方向發(fā)展，但國(guó)內(nèi)的起重機(jī)在設(shè)計(jì)技術(shù)水平上與國(guó)外還有一定差距，這與國(guó)內(nèi)配套力量薄弱不無(wú)關(guān)系。所以我們更需要借鑒吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)、采取國(guó)際化配套，提高產(chǎn)品起點(diǎn)，并且在設(shè)計(jì)中結(jié)合新的設(shè)計(jì)理念、方法及手段以滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變和用戶(hù)需求的多樣性，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品規(guī)?；⑾盗谢暇?xì)化，提高產(chǎn)品生產(chǎn)成本以及質(zhì)量，增加產(chǎn)品性?xún)r(jià)比，從而提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
2．設(shè)計(jì)效率太低、通用性較差
長(zhǎng)期以來(lái)，起重機(jī)設(shè)計(jì)利用圖板手工設(shè)計(jì)制圖，需要較長(zhǎng)的設(shè)計(jì)周期。而且由于設(shè)計(jì)及工藝原因，國(guó)內(nèi)制造的起重機(jī)交貨期約為國(guó)外先進(jìn)企業(yè)的兩倍，效率較低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)的要求，使企業(yè)失掉了不少機(jī)遇。一些起重機(jī)制造商隊(duì)與成系列、成批量的通用起重機(jī)產(chǎn)品（如5~50t雙梁橋式起重機(jī)），為了降低成本，簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理，通用化設(shè)計(jì)現(xiàn)狀只做到對(duì)車(chē)輪組、滑輪組、卷筒組合聯(lián)軸器的通用化設(shè)計(jì)，對(duì)于運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車(chē)架，仍只能按不同起重量設(shè)計(jì)，橋架端則按不同起重量，不同小車(chē)軌距多寬設(shè)計(jì)，對(duì)橋式起重機(jī)的設(shè)計(jì)不能使整機(jī)與機(jī)構(gòu)、機(jī)構(gòu)與部件、部件與零件之間的參數(shù)合理匹配。
3.設(shè)計(jì)進(jìn)行類(lèi)比，工藝水平較低
在起重機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，一方面由于其產(chǎn)品相對(duì)定型，根據(jù)《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中推薦的尺寸進(jìn)行選擇，一般工廠(chǎng)設(shè)計(jì)不做基數(shù)按，當(dāng)有相近參數(shù)起重機(jī)需求時(shí)，則選擇類(lèi)比放大導(dǎo)致截面尺寸變得越來(lái)越大，從而起重機(jī)的質(zhì)量、大車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、廠(chǎng)房基礎(chǔ)投資增大，造成很大浪費(fèi)。隨著起重機(jī)向大噸位、高參數(shù)、低噪聲、小振動(dòng)及輕型化方向的不斷發(fā)展，原有定型產(chǎn)品越來(lái)越不能適應(yīng)當(dāng)前要求，市場(chǎng)需要性能優(yōu)良，，經(jīng)濟(jì)性好的橋式起重機(jī)。另一方面，由于國(guó)內(nèi)企業(yè)，普遍缺乏生產(chǎn)技術(shù)，工藝水平較低，一些起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的工裝設(shè)備、裝配及檢測(cè)手段比較落后，油漆及焊接工藝不過(guò)關(guān)，較為粗糙，嚴(yán)重影響了起重機(jī)的質(zhì)量。
4.專(zhuān)業(yè)化協(xié)作水平、通用化設(shè)計(jì)水平低
目前，我國(guó)專(zhuān)業(yè)化協(xié)作目前只做到20%,80%仍靠企業(yè)自己設(shè)計(jì)、制造。一臺(tái)起重機(jī)中只有電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器及一些電氣元件可外購(gòu)，其它鉚焊件、機(jī)加工件、主梁、車(chē)輪組、端梁、小車(chē)架仍靠企業(yè)自行設(shè)計(jì)，這樣需花費(fèi)大量的時(shí)間，影響了起重機(jī)的生產(chǎn)周期。
5、CAD交互式缺乏最主要的原因是由于對(duì)于CAD技術(shù)和方法研究比較有限，CAD技術(shù)作為一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段和工具逐漸為工程技術(shù)人員和設(shè)計(jì)人員接受和掌握，已經(jīng)在專(zhuān)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。然而，隨著技術(shù)的發(fā)展會(huì)對(duì)CAD技術(shù)本身及其應(yīng)用提出更高更嚴(yán)的要求，國(guó)內(nèi)大型起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用及推廣任務(wù)仍然十分艱巨。
三、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在起重機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
目前我國(guó)起重機(jī)的設(shè)計(jì)能力薄弱、設(shè)計(jì)方法落后，所進(jìn)行的設(shè)計(jì)主要是按許多用應(yīng)力法進(jìn)行的，導(dǎo)致我國(guó)起重機(jī)與國(guó)外先進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家相比消耗了過(guò)多的材料和能源，嚴(yán)重影響了我國(guó)起重機(jī)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。近些年來(lái)，國(guó)際上現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法應(yīng)運(yùn)而生，并且越來(lái)樂(lè)受重視，所以國(guó)內(nèi)起重機(jī)的法杖必須引人現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，才能設(shè)計(jì)出更符合實(shí)際使用工況，更注重功能性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性的起重機(jī)。
現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論是對(duì)產(chǎn)品原理和機(jī)理的科學(xué)總結(jié)?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是基于設(shè)計(jì)理論形成的，他把設(shè)計(jì)對(duì)象看成一個(gè)系統(tǒng)，同時(shí)考慮系統(tǒng)與外部的聯(lián)系，用系統(tǒng)工程的給你按進(jìn)行分析和綜合，力求系統(tǒng)整體最優(yōu)。現(xiàn)代設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)強(qiáng)調(diào)綜合考慮與分析市場(chǎng)粗球，設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、使用和銷(xiāo)售等各方面因素；強(qiáng)調(diào)綜合運(yùn)用優(yōu)化設(shè)計(jì)、系統(tǒng)工具、可靠性理論、價(jià)值工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)技術(shù)知識(shí)，探索多種解決設(shè)計(jì)問(wèn)題的科學(xué)途徑；它把經(jīng)驗(yàn)的類(lèi)比的設(shè)計(jì)觀(guān)點(diǎn)變成邏輯的、推理的、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)觀(guān)點(diǎn)，采用懂太多、多變量的、多方案的、擴(kuò)展性的設(shè)計(jì)思維方式；具有系統(tǒng)性、創(chuàng)造性、綜合性和程式性的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)方法分為適用于不同類(lèi)型產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一般方法和面向特殊產(chǎn)品的具體方法。常見(jiàn)的一般方法包括：創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法、可靠性設(shè)計(jì)方法、最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法、有限元設(shè)計(jì)方法、綠色設(shè)計(jì)方法、虛擬設(shè)計(jì)方法、并行設(shè)計(jì)方法、反求設(shè)計(jì)方法、抗疲勞設(shè)計(jì)方法、防腐蝕設(shè)計(jì)法、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)法、價(jià)值工程發(fā)、計(jì)算機(jī)仿真和動(dòng)態(tài)模擬方法、網(wǎng)絡(luò)分析設(shè)計(jì)方法的等。
隨著這些設(shè)計(jì)方法在我國(guó)陸續(xù)使用，我們可以再起重機(jī)整機(jī)、結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)、電氣和液壓設(shè)計(jì)中來(lái)采用適宜的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，比如：對(duì)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可考慮有限元設(shè)計(jì)方法及最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，以最大限度減輕起重機(jī)自重和降低能耗；對(duì)起重機(jī)電器部件及電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)可考慮采用可靠性設(shè)計(jì)法和創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，不斷提高可靠度及零件和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新能力，使部件和機(jī)構(gòu)越來(lái)越精巧；為了快速推出新產(chǎn)品，在對(duì)起重機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可考慮廣泛運(yùn)用并行設(shè)計(jì)方法；對(duì)超大型設(shè)備還可考慮計(jì)算機(jī)仿真與動(dòng)態(tài)模擬方法；考慮現(xiàn)代社會(huì)的環(huán)保要求，綠色設(shè)計(jì)方法也需要進(jìn)行推廣。
三、研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案
1.5m3單軌抓斗起重機(jī)是用來(lái)對(duì)物料起重、運(yùn)輸、裝卸和安裝等作業(yè)的機(jī)械設(shè)備，它可以減輕體力勞動(dòng)、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率或在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行某些特殊的工藝操作，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和現(xiàn)代化。
1、查閱國(guó)內(nèi)外有關(guān)抓斗起重機(jī)方面的相關(guān)資料；
2、了解抓斗起重機(jī)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀；
3、通過(guò)查閱資料，了解抓斗起重機(jī)的特點(diǎn)及易出現(xiàn)的問(wèn)題；
4、結(jié)合抓斗起重機(jī)的常用使用情況，通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析所用材料的強(qiáng)度，計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)，認(rèn)真校核，進(jìn)行評(píng)估，綜合得出最佳方案；將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，并運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法使該產(chǎn)品更完善
四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度
課題的性質(zhì)為通過(guò)實(shí)踐加深對(duì)理論知識(shí)的理解和應(yīng)用能力。
主要內(nèi)容包括
1. 查閱相關(guān)資料，外文資料翻譯撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告 1.30～2.27 4周
2．運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 2.28～3.13 2周
3．總裝圖設(shè)計(jì) 3.14～4.04 3周
4 主要零、部件強(qiáng)度及選用計(jì)算 4.05～4.19 2周
5．繪制零、部件圖 4.20～5.04 2周
6．編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 5.05～5.19 2周
7．畢業(yè)設(shè)計(jì)審查、畢業(yè)答辯 5.20～6.03 2周
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