开题报告-P360塔式起重机旋转机构设计

开题报告-P360塔式起重机旋转机构设计
本科毕业设计（论文）开题报告题题目：
P360 塔式起重机回转机构设计学生姓名：
院院（系）：
专业班级：
指导教师：
完成时间：
要求1、开题报告是毕业设计（论文）的总体构想，由学生在毕业设计（论文）工作前期独立完成。

2、开题报告正文用 A4 纸打印，各级标题用 4 号宋体字加黑，正文用小 4 号宋体字，20 磅行距。

3、参考文献不少于15 篇（不包括辞典、手册），著录格式应符合 GB7714-87《文后参考文献著录规则》要求。

4、年月日等的填写，用阿拉伯数字书写。

要符合《关于出版物上数字用法的试行规定》，如“2005 年 2 月 26 日”。

5、所有签名必须手写，不得打印。

1.选题的意义1.1 选题的背景塔式起重机属于一种非连续性搬运机械，主要功能是代替人力搬送重量很大的物料，是工业与民用建筑施工中完成预制构件及其他建筑材料与工具等吊装工作的主要设备。

在高层建筑施工中其幅度利用率比其他类型起重机高。

应用塔式起重机对于加快施工，缩短工期，降低工程造价起着重要的作用。

同时为了适应建筑物结构件预制装配化，工厂化等新工艺，现在的塔式起重机还必须具备以下特点:(1)起升高度和工作幅度较大，起重力矩大(2)工作速度高，具有安装微动性能及良好的调速性能(3)装拆、运输方便迅速，以适应频繁转移工地的需要随着科学技术的不断发展进步，建筑物高度不断的增加，对塔机起开高度，回转覆盖范围、工作效率和安全性要求日益增高。

通过长期的使用经验表示，国产塔式起重机工作时，回转运行系统最容易出现故障[1]。

1.2 选题的目的和意义随着建设施工速度的不断提升，平头式塔
式起重机以工作速度快、工作效率高，装幅度大、安装拆卸方便逐步占据大部分市场，并且随着工程建筑大型化的发展，对塔机回转半径的范围要求越来越大。

特别是平头式塔机起重臂的加长增大了吊装范围，给施工工作带来了便利性。

同时，由于其起重臂的加长，引起起重臂质量的增加，从而导致回转运行时运动惯性的加大，在塔机回转过程中容易对吊臂和塔身造成较大的冲击和扭曲，长期反复冲击不但会造成钢体的疲劳，影响塔机的使用寿命，还会引起连接部件松动，积累安全隐患。

因此回转机构的稳定运行，对塔式起重机，尤其是平头式塔机极为重要。

国内外的起重机制造厂家也都深刻的认识到塔机回转运行的重要意义。

并针对回转机构的驱动和控制系统进行了深入的研究，不断进行优化，近年来在此方面取得了较大的进展[2-3]。

其次，回转支承系统是连结塔身、塔顶的中间结构，并使塔机上部相对于塔身作360° 自由回转，以完成各种起重作业要求)。

回转支承系统承上启下，平衡臂、起重臂、塔顶等上车部分在不同的工况下产生的各种载荷通过回转支承系统传递到塔身，而作为回转支承系统结构一部分的上、下支承座承受的载荷同样复杂多变。

因此设计好的上、下支承座，对保证塔机的正常安全工作非常重要[4-7]。

2.国内外研究现状2.1 国内研究现状我国在塔式起重机的设计研制方面起步较晚。

建国初期，我国主要的方式是引进其他国家的现有塔机来满足工业建设上的需求。

随着塔机使用的需求量越来越大，我国渐渐开始仿制引进的塔机，并且积极学习其中的技术，能够自行设计出起重机，尽管它们存在着规模较小的问题，但是也代表我国在塔机行业的巨大进步。

随着国内塔机设计水平和经验的逐渐累积，到70 年代，我们国家已经能够进行塔机的衍生设计了，制造出大量使用性能优良的起重机并且销往国外。

不过由于设计的技术不足，技术人员使用的研究塔机的方式手段仍较为落后，引进的第一批塔机基本都是基于静态设计的方式，因此国内的技术人员在很长的一段时间里一直沿用这样的方式。

直到 80年代才有研究人员把有限元技术运用到塔机的设计当中来。

第一批研究人员主要以陈玮璋为代表，他们在塔机的动态响应方面遇到巨大困难［8］，因此尝试将有限元的方法运用起来
分析研究。

而吴天行在其发表的论文中，通过其在研究中遇到的困难以及采取的解决措施发现有限元法在塔机设计过程中应用的必不可少［9］。

到了21 世纪二十年代，我国塔式起重机经过近60 的发展，实现了从无到有、从小到大、从仿制到自主设计，逐步形成了较为完整的体系和机型。

目前，我国已经成为了世界塔式起重机生产大国和需求大国之一，并且国产塔式起重机已经批量走进国际市场［10］。

这不仅对我国的基础设施建设提供了巨大的发展空间，同时也为我国在塔式起重机方面进一步的研究带来了巨大的挑战和机遇。

然而，尽管我国塔式起重机方面的研究已经有了很大的突破，并且行业技术水平与发达国家之间的差距已经大大缩小，但是在性能、质量、总体结构等方面还存在一些问题，特别是在制造质量及可靠性方面差距较大。

其次，塔式起重机制造厂家很多，但具备雄厚实力的并不多。

目前，我国在生产的塔式起重机主要存在以下三方面问题:（1）产品质量参差不齐。

企业规模大、技术先进、资金雄厚的企业生产的塔式起重机质量较好，而小企业生产的塔机则存在较多的设计和制造质量问题。

（2）产品结构不合理。

至今为止，我国累计生产了近20 万台塔式起重机，但规格型号不全，大型、特大型塔式起重机严重短缺，中、小型塔机过剩，而且大多数型号大同小异，主要原因之一是技术法规限制了产品的开发。

（3）管理头绪复杂。

塔机生产多头管理，政府审批多元化，检查、许可、验收者多，负责任者少;制度法规多，贯彻落实者少。

2.2 国外研究现状总结国外很早就设计出和使用起重机，它的发展时间较长。

在起重机发展的初期，国外往往是通过理论力学、材料力学等理论依据来设计起重机，并且进行相应的分析，就是说起重机的设计需要在结构强度、静态刚性等方面达到良好的标准［11］。

在第二次
世界大战以后，起重机得到了充分的发展，在此之间，各个国家急需要恢复生产、大量建设，这就对起重机有很大的大需求量和较高的工作要求。

60 年代，国外设计人员开始将有限元法分析法引入到工
程机械当中来运用，他们发现通过这样的方式会对设计产生巨大的帮助，并且由于电脑处理数据能力的不断加强，越来越多的塔机制造强国开始将有限元法作为一种主要的技术手段来设计研究塔机的结构。

具体的技术措施有很多，包括有限元、虚拟样机等。

在 70 年代，起重机的发展达到最鼎盛的时期。

西德、法国、日本等国家均对起重机制订了相应的规范。

从静刚性、挠度等方面对起重机进行了严格的限制［12］。

带了21 世纪，国外对塔机已经基本上完成了从设计、优化到维护的整个过程的研究分析［13］。

近些年来塔机的快速发展和研究的领域也更加的广泛和深入，国外学者开始着重研究塔机的运行安全，其实是安全监控系统便开始成为研究热门。

目前，国外专业生产大型起重机厂家很多。

其中利勃海尔、特雷克斯-德马格等公司产品系列较全，市场占有率较高。

利勃海尔公司的产品技术先进、工作可靠，其生产的 LR 系列履带起重机最大起重量已达1200t。

其桁架臂履带式起重机系列在2007年又喜添新品LR1600/2，使其产品型号更加完善。

德马格公司主要生产起重量从 50t~ 1600t 的 CC 系列履带起重机。

最近推出了世界最大的履带式起重机CC8800-1。

双臂新增功能套件使其起重能力达到 3200t。

马尼托瓦克公司推出了新研发的 31000 型履带式起重机。

其独特的创新是可变位配重(VPC)。

与使用普通的吊运能力增强附件相比，可大量减少所需的地面准备工作。

此外，配备可变位配重的起重机能够起吊和运送所有等级的额定负荷，可以很方便地在工地上移动。

神户制钢公司开发的履带起重机产品系列化程度高、性价比高，深受发展中国家的欢迎，在全球范围内占有一定比例。

近两年神户制钢公司在中国市场中吨位履带起重机的销售业绩较好［14］。

2.3 国内外研究现状综合国内、国外塔机的研究现状分析，中国在塔式起重机方面的研究起步比国外晚，但是发展速度很快，仅用50 多年的飞速发展就缩小了与发达国家之间的差距，并且在某些技术方面达到顶尖水平。

目前，在经济全球化的大背景下，世界各国为了占
据塔式起重机市场的制高点，都在竞相开发具有功能完善，性价比合理的新产品[15-16]。

由此，塔式起重机在国内外总的发展趋势如下：（1）向大型化和超重型方向发展，起吊重量越来越大，工作半径越来越大。

（2）向多功能发展。

（3）向高效高精方向发展，起升速度、变幅速度和回转速度不断提高。

（4）向多种组合的方向发展。

3.毕业设计（论文）的主要内容 3.1 设计题目
P360 塔式起重机回转机构设计 3.2 主要设计参数 1.起重机最大起重量12t（30m 吊重，四绳），工作幅度44m，端部吊重7.6t 固定式最大起升高度 73.44m。

2.回转机构速度 0～0.7r/min，电动机功率2×9kW。

3.3 设计任务与要求 1.开题报告：查阅相关文献、专利资料，对塔式起重机及其回转机构的结构特点、工作原理以及具体应用进行研究分析，对毕业设计各阶段进度做出安排，完成开题报告一份。

2.外文资料翻译：完成与毕业论文设计有关外文文献翻译一份（不少于 15000 字符）。

3.总体方案设计：根据设计参数和要求选择合适的电动机，完成回转机构传动方案设计。

4.结构设计与校核：设计回转机构的主要零部件行星减速器和回转支持，并进行强度校核。

5.图纸绘制：绘制回转机构三维图、二维总装图和主要零部件图，要求零件图 5张以上，装配图 2 张以上，总图纸量不少于 3 张零号图纸。

6.毕业设计论文撰写：完成符合《西安石油大学本科毕业设计（论文）撰写规范》的毕业设计论文一份(不少于 30 页)。

4.所采用的方法、手段以及步骤等4.1 所采用的方法和手段查阅相关资料，首先，对平头式塔式起重机的总体传动方案进行设计，接着选择合理的电动机及行星减速器型，再采用PROE 设计回转支承等
主要零件结构。

其次，通过相关计算公式对回转载荷进行力学分析与计算。

然后采用传统方法活或有限元分析软件 ANSYS 对回转机构进行力学分析及强度校核。

最后，通过PROE 绘制回转机构三维图，由PROE 软件中的三维模型图导出二维图，通过 CAD 绘制。

4.2 所采用的步骤（1）查阅手册、文献等相关资料了解起重机回转机构相关知识；（2）初定回转机构上下支承座结构、方案，绘制回转机构三维图；（3）对方案进行力学分析、计算、方案可行性分析；（4）对机构进行校核验算，针对不足提出改进措施或方案，对设计方案进行优化；（5）绘制设计任务图纸；（6）撰写设计说明书；（7）对所有设计资料进行整理。

5.阶段进度计划 2020 年 2 月 26 日--2020 年 3 月 13 日完成开题报告 2020 年 3 月 14 日--2020 年 3 月 22 日完成外文文献翻译、学习相关分析软件操作 2020 年 3 月 23 日--2020 年 3 月 30 日完成方案设计、初步进行方案可行性分析计算 2020 年 3 月 31 日--2020 年 4 月 30 日再次对方案进行分析计算、方案可行性分析 2020 年 5 月 01 日--2020 年 5 月 31 日绘制方案设计图纸，编写毕业论文 2020 年 6 月 01 日--2020 年 6 月 04 日再次毕业论文修改、完善图纸 2020 年 6 月 05 日--2020 年 6 月 10 日等待评阅结果并完善、准备答辩事宜 2020 年 6 月 11 日--2020 年 6 月 15 日准备答辩并修改完善资料2020 年 6 月 16 日--2020 年 6 月 17 日毕业成绩汇总、毕设总结
6.参考文献［1］胡宗武，汪西应，汪春生.起重机设计与实例[M].机械工业出版社, 2009.［2］王建革.起重机现状及发展趋势科技信息,2014(13):161-162.［3］邱栋良.国内外起重机发展动态[J].起重运输机械，1997(8):3-5.［4］顾迪民.工程起重机[M].北京:中国建筑出版社, 1998.［5］杨长kui.起重机械，机械工业出版社[M].北京, 1986.［6］孙在鲁.推荐一种新型塔式起重机回转机构[J].建设机械技术与管理, 1995.［7］张志林.塔式起重机回转机构减速机的选用[D].建筑机械1996.［8］陈玮璋,柳福庆.起重机结构的动力响应问题(2)[J].上海海事大学报，1980(1):71-81.［9］吴天行，胡宗武.塔式起重机结构振动的力学模型和动载荷计算[J].建筑机械，1987(9):15-20.［10］王超.起重
机行业发展综述[J].工程建设，2011，43(5): 50-53.［11］乔良.单主梁门式起重机的力学特性研究[D].辽宁工程技术大学, 2012.［12］潘钟林译，欧洲起重机械设计规范(FE.M)(修订版)[S].上海:上海振华港口机械公司,1998.［13］张青，张瑞军.工程起重机结构与设计[M].化学工业出版社, 2008.［14］王凤萍.国内外履带起重机的现状与发展趋势[J].2013(25).［15］Petroski Henry.Tower Cranes.American Scientist.2008.［16］ ANSI/ASME B30.4-2003 Protal, Tower, and pedestal cranes[S].2003.可以续页
指导教师意见：
指导教师签名：
年月日。