50吨起重单吊钩优化设计[设计+开题+综述]

开题报告

机械设计制造及其自动化

50吨起重单吊钩优化设计

一、绪论

提到设计，我们并不陌生。设计的本质，就是尽可能少地消耗以材料、能源、劳动力、资金等形态存在的资源，创造出满足预先陈述的功能要求的物质实体，以实现对某一设计对象潜在的要求过程，它是价值的具体体现。最早的设计由经验丰富、技术熟练的工人进行的，产品也很简单。

机械设计（machine design），根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。机械设计是机械工程的重要组成部分，是机械生产的第一步，是决定机械性能的最主要的因素。

结构优化设计时近二十余年来发展起来的一门新技术，它的发展对传统的结构设计产生了重大的影响，使人们从被动的分析、校核时期进入了主动的设计阶段。与传统的设计方法相比，优化设计提高了设计质量、加快设计进度和降低设计成本，据资料显示可使工程造价降低5%-25%，经济效益十分明显。

1.1选题的背景

近年来，随着社会的发展，社会生活中对起重机的需求越来越大，所以起重机的研发越来越紧迫，由于汽车式起重机转场灵活，从而方便快捷，所以近几年我国的汽车式起重机发展很快。但是，与国外汽车式起重机相比，国外汽车式起重机技术得到了飞速发展，为了降低整体成本，提高性能，整体质量越来越小，在起重性能相同的情况下，自重约比十年前降低了20%左右，由于车辆自重的减小，使车辆采用尽可能少的轴数（尤其是大吨位起重机），这样，大大简化了车辆的结构，成本降低，同时提高了起重机的作业能力及使用经济性，所以，同等吨位的销售价较前十年有大幅下降，对中国国内市场造成了很大冲击，因此，对我国的汽车式起重机的生产者来说是一个严峻的考验。然而对于起重机整机而

言，吊钩是起重机的灵魂，起重单吊钩设计的好坏将直接影响整机的性能。本课题针对50吨起重机单吊钩的分析和研究，从而改进起重机的整体性能，降低成本，同时提高了起重机的作业能力及使用经济性。

1.2选题的意义

探索起重吊钩的结构优化设计方法，并将其应用于今后的吊钩设计工程实践中，为今后采用现代优化方法进行吊钩设计起到一个引导和推广作用。

利用三维机械设计软件Solidworks对吊钩建立模型，采用分析模块，模拟吊钩的实际工作受力情况，成功地分析出吊钩内部的应力和应变大小及分布情况，可以看出用传统方法设计出的吊钩存在的不足之处，并利用该软件的设计功能，在满足应力不超过许用应力的情况下，对吊钩进行结构的优化分析，提高危险断面部位的安全系数，减少安全系数过大部位的材料使用，达到减重的目的。

二、研究的基本内容与拟解决的主要问题

2.1研究的基本内容：

根据力学知识，通过有限元软件分析50吨起重单吊钩工作中力学行为，优化设计50吨起重单吊钩。

2.2拟解决的主要问题：

1）绘制50吨起重单吊钩CAD二维加工图和建立三维实体图；

2）学会使用Solidworks 2010软件，能利用它进行50吨起重单吊钩工作中力学行为分析；

3）50吨起重单吊钩结构分析及其优化，并绘制优化后的CAD图和三维实体图。

三、研究的方法与技术路线

根据力学知识，通过有限元软件分析50吨起重单吊钩工作中力学行为，优化设计50吨起重单吊钩。

（1）绘制50吨起重单吊钩CAD二维加工图和建立三维实体图；

（2）利用软件进行50吨起重单吊钩工作中力学行为分析；

（3）50吨起重单吊钩结构分析及其优化，并绘制优化后的CAD图和三维实体图。

单吊钩常用于较小的起重量，吊钩在起重作业中，受到频繁、冲击重载荷的

反复作用，一旦出现故障就可能导致重物坠落，造成重大人身伤亡或财产损失。因此，吊钩的基本安全要求就是避免发生突然断裂或脱落，保证作业人员的安全和被吊运物料不受损害。吊钩安全性能需要正确的结构设计、合理选材、适宜的制造方法来保证，并且在使用中要加强安全检查，发现超过标准规定的缺陷要及时报废更新，使取物装置保持持续安全状态。

本课题只要求对单吊钩的结构进行优化设计。单吊钩的结构可以分为钩身和钩柄两部分。钩身制成弯曲形状，并留有钩口以方便挂、取吊索、吊链。该区段是承受吊物载荷的主要部分，最常见的截面形状是梯形。钩柄常制有螺纹，它借助与之相配合的螺母将整个吊钩悬挂在动滑轮组的横梁上。

考虑到单吊钩的重量，利用软件进行50吨起重单吊钩工作中力学行为分析，通过调整单吊钩的形状使它在加载时整个单吊钩各处的受力相等时，就完成了对单吊钩的优化设计。

四、研究的总体安排与进度

1）文献综述，文献翻译，开题报告，3周；

2）熟悉Solidworks 2010软件，2周；

3）绘制50吨起重单吊钩cad二维加工图和建立三维实体图，2周；

4）利用软件进行50吨起重单吊钩工作中力学行为分析，1周；

5）50吨起重单吊钩结构分析及其优化，并绘制优化后的CAD图和三维实体图，3周；

6）2010年3月至2010年5月，撰写毕业论文，完善论文格式。

参考文献

[1]顾迪民，工程起重机，中国建筑工业出版社，1988.12 第二版

[2]蔡福海，全地面起重机发展现状及其关键技术探讨，工程机械与维修，2006.

[3]张质文，起重机设计手册，中国铁道出版社，1997.

[4]艾科夫，刘宝成译，优化设计，中国人民大学出版社，2009.

[5]孔云鹏，机械设计课程设计，东北大学出版社，2000.

[6]徐格宁，起重运输机金属结构设计，机械工业出版社，1997.

[7] 金属塑性成形的有限元模拟技术及其应用，谢水生，科学出版社，2008

[8]《起重机械设计手册》编写组，起重机械设计手册.3版[M]，北京：机械工业出版社，1987.