本科生畢業(yè)設計（論文）開題報告題 目： 40T 門座起重機行走機構及重要總成設計 學 院： 機電工程學院 系 機械工程系 專 業(yè)：班 級：學 號：姓 名：指導教師：填表日期：一、選題的依據(jù)及意義：起重機是現(xiàn)代工業(yè)在實現(xiàn)出產(chǎn)過程機械化，自動化，改善物料搬運條件，提高勞動出產(chǎn)率必不可少的機械設備。它對于發(fā)展國民經(jīng)濟，改善人們的物質，文化生活的需要都起著重要作用。隨著經(jīng)濟建設的迅速發(fā)展，機械化，自動化程度也不斷的提高，與此相適應的起重機技術也在發(fā)展，產(chǎn)物種類不斷增加，使用規(guī)模也越來越廣。高層建筑的施工，上萬噸級或幾十萬噸級的大型船只的建造，火箭和導彈的發(fā)射，大型電站的施工和安裝，大重件的裝卸與搬運等，都離不開起重機的作業(yè)。起重機不僅可以作為輔助的出產(chǎn)設備，完成原料、半成品、產(chǎn)物的裝卸、搬運，進行機電設備、船體分段的吊運與安裝，而且也是一些出產(chǎn)過程及工藝操作中的必需的裝備。再如冶煉金屬工業(yè)出產(chǎn)中的爐料籌辦、加料、鋼水澆鑄成錠、脫模取錠等，必需依靠起重機進行出產(chǎn)作業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，在國內的冶煉金屬、煤炭部門的機械設備總數(shù)量或總自重中，起重運輸機械約占 45%。起重機是機械化作業(yè)的重要的事物基礎，是一些工業(yè)企業(yè)中主要的固定資產(chǎn)。對于工礦企業(yè)、港口碼頭、車站庫場、建筑施工工地，和海洋開發(fā)、宇宙航行等部門，起重機已成為主要的出產(chǎn)力要素，在出產(chǎn)中進行著高效的工作，組成合理社團批量出產(chǎn)和機械化流水作業(yè)的基礎，是現(xiàn)代化出產(chǎn)的重要標志之一。因此對起重機械展開設計研究和優(yōu)化，是一項意義和前景兼具的非常重要的工作。由于起重機械設計的范圍很寬，在有限的時間內不可能做到面面俱到。結合南昌本地有內河港口的優(yōu)勢，對港口的主要生產(chǎn)要素門座式起重機展開研究設計，將是一項合理又具有前景的工作。通過這樣一個過程，一方面可以加強我們對港口起重機械的作業(yè)原理的認知，另一方面則可以加深我們對四年專業(yè)知識學習的理解和運用。為我們今后從事機械行業(yè)，向更高目標的攀爬打好基礎。二、國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）：門座起重機（見右下角圖 1）作為物料搬運機械中的最主要的一種，在各行各業(yè)中得到廣泛的應用。門座式起重機在現(xiàn)代工業(yè)中是必不可少的，畢業(yè)設計進行門座式起重機的設計，不但有利于我們對大學所學知識的掌握并運用，同時通過查找和學習國內外相關的先進設計制造技術，可大大地提高我們對國內外起重機發(fā)展現(xiàn)狀的了解程度，對我們未來的學習和工作有著積極而又深遠的意義。門座式起重機是露天物料搬運廣泛采用的大型裝卸機械，它與其它類型的起重機相比，具有起重量大，作業(yè)空間大，貨場面積利用率高，裝卸效率高，基建投資少，運行成本低等優(yōu)點。同時，門座式機也是與連續(xù)輸送機械組成機械化裝卸系統(tǒng)的理論機種，在國外工業(yè)先進國家，不僅機械作業(yè)比重大，而且機械作業(yè)己實現(xiàn)體系化、專業(yè)化和自動化，所以門機已被列為改擴建綜合性貨場、集裝箱貨場和散料貨場的主要配套機種，應用前景寬廣。門座式起重機由于用途不同，分為船塢用門式起重機，水電站用門式起重機，集裝箱門式起重機，裝卸橋和通用門式起重機。目前，國內專業(yè)生產(chǎn)大型起重機的廠家很多。其中以中聯(lián)重科、三一重工等公司產(chǎn)品系列較全，市場占有率較高。國外專業(yè)生產(chǎn)大型起重機廠家很多。其中利勃海爾、特雷克斯-德馬格、馬尼托瓦克與神鋼等公司產(chǎn)品系列較全， 市場占有率較高。未來的一段時間內，起重機的發(fā)展趨勢包括以下幾個方面：（1）大型化和專用化。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?？墒箚渭∨可a(chǎn)的起重機改換成具有相當批量的模塊生產(chǎn)，實現(xiàn)高效率的專業(yè)化生產(chǎn)，企業(yè)的生產(chǎn)組織也可由產(chǎn)品管理變?yōu)槟K管理。達到改善整機性能，降低制造成本，提高通用化程度，用較少規(guī)格數(shù)的零部件組成多品種、多規(guī)格的系列產(chǎn)品，充分滿足用戶需求。 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。德國德馬格公司還開發(fā)了一種 KBK 柔性組合式懸掛起重機，起重機的鋼結構由冷軋型軌組合而成，起重機運行線路可沿生產(chǎn)工藝流程任意布置，可有叉道、轉彎、過跨、變軌距。所有部件都可實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，再根據(jù)用戶的不同需求和具體物料搬運路線在短時間內將各種部件組合搭配即成。這種起重機組合性非常好，操作方便，能充分利用空間，運行成本低。有手動、自動多種形式，還能組成懸掛系統(tǒng)、單梁懸掛起重機、雙梁懸掛起重機、懸臂起重機、輕型門式起重機及手動堆垛起重機，甚至能組成大型自動化物料搬運系統(tǒng)。（2）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，簡化結構，減小自重和輪壓，也可使整個建筑物高度下降，建筑結構輕型化，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。起重量為 1-63 噸，工作級別為 A1-A7，整個系列由工字形和箱型單梁、懸掛箱形單梁、角形小車箱形單梁和箱形雙梁等多個品種組成。主梁與端梁相接以及起重小車的布置有多種型式，可適合不同建筑物及不同起吊高度的要求。根據(jù)用戶需要每種規(guī)格起重機都有三種單速及三種雙速供任意選擇，還可以選用變頻調速。操縱方式有地面手電門自行移動、手電門隨小車移動、手電門固定、無線遙控、司機室固定、司機室隨小車移動、司機室自行移動等七種選擇。大車及小車的供電有電纜小車導電、DVS 系統(tǒng)兩種方式。如此多的選擇項，通過不同的組合，可搭配成百上千種起重機，充分滿足用戶不同的需求。（3）自動化和智能化。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。將機械技術和電子技術相結合，將先進的計算機技術、微電子技術、電力電子技術、光纜技術、液壓技術、模糊控制技術應用到機械的驅圖 1動和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)起重機的自動化和智能化。大型高效起重機的新一代電氣控制裝置已發(fā)展為全電子數(shù)字化控制系統(tǒng)。主要由全數(shù)字化控制驅動裝置、可編程序控制器、故障診斷及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)字化操縱給定檢測等設備組成。變壓變頻調速、射頻數(shù)據(jù)通訊、故障自診監(jiān)控、吊具防搖的模糊控制、激光查找起吊物重心、近場感應防碰撞技術、現(xiàn)場總線、載波通訊及控制、無接觸供電及三維條形碼技術等將廣泛得到應用。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。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，以適應自動化生產(chǎn)的需要。（4）成套化和系統(tǒng)化。在起重機單機自動化的基礎上，通過計算機把各種起重運輸機械組成一個物料搬運集成系統(tǒng)，通過中央控制室的控制，與生產(chǎn)設備有機結合，與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調配合。這類起重機自動化程度高，具有信息處理功能，可將傳感器檢測出來的各種信息實施存儲、運算、邏輯判斷、變換等處理加工，進而向執(zhí)行機構發(fā)出控制指令。這類起重機還具有較好的信息輸入、輸出接口，實現(xiàn)信息全部、準確、可靠地在整個物料搬運集成系統(tǒng)中的傳輸。起重機通過系統(tǒng)集成，能形成不同機種的最佳匹配和組合，取長補短，發(fā)揮最佳效用。目前重點發(fā)展的有工廠生產(chǎn)搬運自動化系統(tǒng)，柔性加工制造系統(tǒng)，商業(yè)貨物配送集散系統(tǒng)，集裝箱裝卸搬運系統(tǒng)，交通運輸和郵電部門行包貨物的自動分揀與搬運系統(tǒng)等。 （5）新型化和實用化。結構方面采用薄壁型材和異形鋼、減少結構的拼接焊縫，提高抗疲勞性能。采用各種高強度低合金鋼新材料，提高承載能力，改善受力條件，減輕自重和增加外形美觀。橋式起重機的橋架結構型式大多采用箱形四梁結構，主梁與端梁采用高強度螺栓聯(lián)接，便于運輸與安裝。 在機構方面進一步開發(fā)新型傳動零部件，簡化機構。 “三合一”運行機構是當今世界輕、中級起重機運行機構的主流，將電動機、減速器和制動器合為一體，具有結構緊湊、輕巧美觀、拆裝方便、調整簡單、運行平穩(wěn)、配套范圍大等優(yōu)點，國外已廣泛應用到各種起重機運行機構上。為使中小噸位的起重小車結構盡量簡化，同時降低起重機的尺寸高度，減小輪壓，國外已大量采用電動葫蘆作為起升機構。為了減輕自重，提高承載能力，改善加工制造條件，增加產(chǎn)品成品率，零部件盡量采用以焊代鑄，如減速器殼體、卷簡、滑輪等都用焊接結構。減速器齒輪都采用硬齒面，以減輕自重、減小體積、提高承載能力、增加使用壽命。液壓推桿盤式制動器的應用范圍也越來越大。此外，各機構采用的電動機都向高轉速發(fā)展，從而減小電機基座號，減輕重量與減小外形尺寸，并可配用制動力矩小的制動器。 在電控方面開發(fā)性能好、成本低、可靠性高的調速系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，發(fā)展半自動和全自動操縱。采用機電儀液一體化技術，提高使用性能和可靠性，增加起重機的功能。今后會更加注重起重機的安全性，研制新型安全保護裝置。重視司機的工作條件，應用人體工程學設計司機室，降低司機的勞動強度。德國近年為解決起重機吊鉤的防擺控制，開發(fā)了模糊邏輯電路的控制技術，用神經(jīng)信息和模糊技術來尋找開始加速的最佳時刻，將有經(jīng)驗司機防擺實際操作的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，實現(xiàn)最優(yōu)控制。模糊控制方式能確定實施自動工作的控制指令，將人們主觀上的模糊量通過模糊集合進行數(shù)字化定量，再利用計算機實現(xiàn)像熟練司機一樣的自如操作，取得了更高的效率和安全性。模糊控制作為新的控制方法已引人注目。（6）混合型起重機。履帶起重機和輪式起重機各有利弊，將兩者取長補短后，混合型起重機應運而生，這也是起重機新型式的大膽嘗試與突破。三、本課題研究內容1) 檢索有關外文專業(yè)資料及專業(yè)文獻資料，了解起重機的研究成果，并進行摘要，整理出不少于 2000 字的中文翻譯。2) 港口門座式起重機總體設計，確定門座起重機起升機構、變幅機構、回轉機構、行走機構及其他重要總成的結構形式。3) 港口門座起重機各工況載荷計算以及載荷組合。4) 港口門座起重機行走機構設計與計算，確定行走機構的組成結構形式，選擇電機與傳動鏈，設計其他相關結構。5) 門座起重機總裝、行走機構總裝以及其他重要總成圖紙繪制。6) 門座起重機其他重要非標零件圖繪制。四、本課題研究方案40T 門座式起重機的整機設計結構圖如下圖 2 所示：圖 2在這次畢業(yè)設計中，所有參與起重機設計的人員將被分為幾個小組，每個小組包含 4 個人，每個人負責門座式起重機四大主要機構（起升、變幅、回轉、行走）中的一個。在 40T 門座式起重機的設計中我負責的主要是行走機構的設計。下面將就我的設計內容的研究方案展示如下：1．港口裝卸門座式起重機總體設計計算：1) 確定主要工作機構和金屬結構的形式；2) 各工作機構、金屬結構的計算工況、計算載荷以及載荷組合；3) 吊鉤總成設計；4) 行走機構設計；5) 進行總體穩(wěn)定性計算；6) 進行輪壓計算；7) 整機穩(wěn)定性計算；8) 繪制總體方案圖 1 張（A1） ；9) 繪制相關機構總成圖；10) 繪制相關零件圖；11) 完成起重機總體設計計算書。五、研究目標、主要特色及工作進度：通過 40T 門座式起重機設計，自己應該對起重設備有了更多的概念性的理解，特別是對內河港口的門座式起重機應該要具有更深入的專業(yè)的認識。再設計起重機的過程中，要深刻把握機械設備設計四個原則：機構原理要可行，結構設計要合理，工藝考慮要成熟，成本分析要適宜。同時，在設計的過程中，要注意養(yǎng)成嚴謹?shù)?、一絲不茍的設計作風。對每一項設計結果要做到有據(jù)可查。在編輯設計說明書時，應該做到對相關的設計結果、決策及時的做腳注、尾注等。設計說明書文檔脈絡清晰、結構明了、排版合理。另外，有意識的培養(yǎng)、鍛煉自己的現(xiàn)代設計的觀念、能力。結合PRO/E、Adams、Autocad 、Matlab 等相關的行業(yè)設計軟件提高自己的設計效率，也延伸和增強了自己的設計手段和能力。根據(jù)起重機設計的要求和目的，合理的安排設計工作的流程，可如下圖 3所示：圖 3具體的工作進度和安排在畢業(yè)設計任務書中將詳細指出。六、參考文獻：[1]哈爾濱建筑工程學院主編.《工程起重機》 （第一版）中國建筑工業(yè)出版社 .1981。[2]《起重機設計手冊》編寫組編.《起重機設計手冊》 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