起重机吊钩摆动的动力学分析研究-毕业论文

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1、密密 级级公开公开学学 号号毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文）起重机吊钩摆动的动起重机吊钩摆动的动力学分析研究力学分析研究院院（系系、部部）：机机械械工工程程学学院院姓姓 名名：年年 级级：起重机吊钩摆动的动力学分析研究专专 业业：机机械械工工程程指指导导教教师师：教教师师职职称称：讲讲师师起重机吊钩摆动的动力学分析研究学院学位论文电子版授权使用协议论文起重机吊钩摆动的动力学分析研究系本人在学院学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩。本人系作品的唯一作者， 即著作权人。现本人同意将本作品收录于“学院学位论文全文数据库”。本人承诺：已提交的学位论文电子版与印刷版论文的内容一致，如因不同而

2、引起学术声誉上的损失由本人自负。本人完全同意本作品在校园网上提供论文目录检索、文摘浏览以及全文部分浏览服务。公开级学位论文全文电子版允许读者在校园网上浏览并下载全文。注：本协议书对于“非公开学位论文”在保密期限过后同样适用。起重机吊钩摆动的动力学分析研究院系名称：机械工程学院 作者签名： 学 号： 年 6 月 13 日北北 京京 石石 油油 化化 工工 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 （ （论论 文）文） 任任 务务 书书学院（系、部） 机械工程学院 专业 机械工程 班级 机 学生姓名 指导教师/职称 （讲师） 1.毕业设计（论文）题目起重机吊钩摆动的动力学分析研究2.任务起止日期： 年 2

3、 月 20 日至 年 6 月 9 日3.毕业设计（论文）的主要内容与要求起重机吊钩摆动的动力学分析研究（含课题简介、任务与要求、预期培养目标、原始数据及应提交的成果）课题简介：课题简介：汽车起重机是现代工业生产中不可或缺的一种起重工具，主要用于各种物料的起重、搬运、装卸等。广泛应用在工厂、矿山、港口、桥梁、水电站、建筑工地、仓库等各个生产部门中。汽车起重机是通过柔性钢丝绳来吊运货物的，当起重机机构在加速或者减速运动时，其运动状态常常发生改变，从而引起柔性悬挂的负载摆动。这种摆动不仅仅可能会造成货物产品的损坏，降低生产效率，而且容易引起生产事故，造成人员的伤亡，从而给实际工程生产带来很多方面的经

4、济损失。目前起重机操作大部分是靠着有经验的操作人员来执行，通过适当的减慢起重机作业速度、来回移动悬挂位置或者直接等待摆动衰减到差不多后再操作等方法来达到工作要求。这些方法在一定程度上能够控制小车的位置以及负载的摆动。但是，这种工作强度是较大的，也是较困难的，因为这其中存在着许多不确定的因素，而且消费大量时间，工作效率低下。所以为保证起重机作业正常安全进行、提高生产效率，从理论上以及实验上研究起重机吊摆系统的动力学特性，设计出有效的可以抑制负载摆动的控制方法是具有实际工程意义的，也是长期以来国内外专家学者研究的一个重要问题。任务要求：任务要求：1. 查阅国内外文献 25 篇以上，其中英文文献 5

5、 篇以上，详细了解起重机的吊钩防摆技术的研究现状，具体了解国内外相关学者对起重机吊系统的动力学模型构建、分析及动态仿真研究成果及应用状况等，并阐述国内外发展现状及发展趋势。2. 通过理论分析及假设条件构建起重机吊摆系统的机械系统模型，并对其动力学方程进行建模与分析，得出起重机吊钩摆动的动力学系统描述方程。通过公式推导建立相关运动参数的数学方程，并通过与相关国内外文献中的研究成果进行比对，验证模型的正确性。3. 进行实验研究，获取不同工况下的吊钩摆动幅度基础数据。借助理论模型结果初步确定吊钩摆动的影响因子，通过对实验数据进行标准化处理、相互分析起重机吊钩摆动的动力学分析研究等方法进行影响因子的简

6、化及降维处理。通过回归分析建立影响因子参数值与摆动角度参数的预测分析模型。4. 通过 Maltab 工具建立不同吊臂回转规律下吊臂摆动角度的仿真运算模型，并通过实验数据对模型结果进行验证，借助回转规律模型结果提出降低吊钩摆动的方法与策略。预期培养目标：预期培养目标：培养学生科技资料查阅检索能力、培养学生社会调研能力、培养学生实验方案设计能力，进而提高学生针对实际需求进行创新思维、工程理论分析等实际工作能力。课题较新颖，新知识较多，难度中等，工作量饱满，课题结合生产实际情况，对学生的能力训练意义重大。本项目具有良好的社会效益和经济效益，紧密结合新技术应用，突出我校特色，对学院学科建设和创新人才培

7、养、科研梯队建设有着重要的促进作用。原始数据：实验用汽车起重机基本参数：实验对象：QY50K 徐工 50t 全液压汽车起重机；吊臂长度：13.1-61m；变幅角度范围：1580 度；吊重不超过 100t。提交成果：（1）开题报告（参照相关格式）；要求：查阅国内外文献 25 篇以上，其中英文文献 5 篇以上，详细了解起重机的吊钩防摆技术的研究现状，具体了解国内外相关学者对起重机吊系统的动力学模型构建、分析及动态仿真研究成果及应用状况等，并阐述国内外发展现状及发展趋势。（2）英文文献翻译；要求：查阅近年来国外期刊杂志或专利，翻译一篇起重机的吊钩防摆技术方起重机吊钩摆动的动力学分析研究面的英文文献，

8、完成翻译工作量 2 万 5 千字符左右。（3）论文；要求：1 查阅国内外文献 25 篇以上，其中英文文献 5 篇以上，详细了解起重机的吊钩防摆技术的研究现状，具体了解国内外相关学者对起重机吊系统的动力学模型构建、分析及动态仿真研究成果及应用状况等，并阐述国内外发展现状及发展趋势。2 建立起重机吊钩摆动的动力学系统描述方程并推导运动参数数学表达式。3 通过实验研究确定吊钩摆动的影响因子，建立影响因子参数值与摆动角度参数的预测分析模型。4 设计说明书字数不少于 1.8 万字。5 建立不同吊臂回转规律下吊臂摆动角度的仿真程序及分析报告。4.主要参考文献（1） 机械设计书籍（2） 化工设备清洗书籍（3

9、） 机械制图国家标准（4） 机械设计手册（5）游谊,张自强,董燕,等.基于模糊控制的塔式起重机定位和防摆 仿真实验J.实验室研究与探索,32(2):81-83. （6）陈志梅,孟文俊.龙门起重机的模糊滑模定位与防摆控制J. China Mechanical Engineering,2012(3). （7）任会礼,王学林,胡于进,等.起重船吊物系统动力响应仿真分析 J.系统仿真学报,2007,19(12):2665-2668.起重机吊钩摆动的动力学分析研究（8）王君凤.起重机吊摆系统的动力学分析与防摆控制研究硕士论文.南 京航空航天大学,2012. （9）Uchiyama N, Ouyang H

10、, Sano S. Simple rotary crane dynamics modeling and open-loop control for residual load sway suppression by only horizontal boom motionJ.Mechatronics, ,23(8):1223-1236.5.进度计划及指导安排时间工作内容备注第 1 周熟悉题目，查阅资料，撰写综述及开题报告查阅相关资料 20 篇以上第 2 周翻译英文文献不少于 2 万英文字符第 3 周撰写开题报告查阅相关资料第 4 周调研国内外文献，确定技术方案查阅相关资料第 5 周建立动力学系统

11、描述方程并进行简化查阅相关资料第 6 周建立动力学系统描述方程并进行简化查阅相关资料第 7 周推导运动参数数学表达式查阅相关资料第 8 周进行实验研究，获取基础数据查阅相关资料第 9 周进行实验研究，获取基础数据查阅相关资料第 10 周确定影响因子，建立预测分析模型查阅相关资料第 11 周确定影响因子，建立预测分析模型查阅相关资料第 12 周进行程序编制并结合数据结果对程序进行修正 查阅相关资料第 13 周进行程序编制并结合数据结果对程序进行修正 查阅相关资料第 14 周撰写修改设计报告，答辩准备参照毕业设计要求起重机吊钩摆动的动力学分析研究第 15 周答辩准备，预答辩参照毕业设计要求第 16

12、 周答辩准备，预答辩参照毕业设计要求任务书审定日期 年 2 月 24 日 系（教研室）主任（签字）任务书批准日期 年 3 月 3 日 教学院（系、部）院长（签字）任务书下达日期 年 2 月 20 日 指导教师（签字）计划完成任务日期 年 6 月 9 日 学生（签字）起重机吊钩摆动的动力学分析研究摘 要随着世界经济的发展，生活节奏的加快，越来越多的国内外学者专家开始研究如何使汽车起重机在实际工作中，变得更加的高效、精准。这就要求操作员需要手动操作根据他们在实操方面的经验来控制负载在工作时的摆动，然后精确的停在期望的位置上，若失败则起重机发生事故造成严重的伤害。所以对汽车起重机吊钩摆动的研究也随之

13、逐渐加大。因此，本研究的想通过分析国内外研究成果，建立一个理论模型控制吊钩摆动，确定理论影响因子，通过实验数据分析吊摆在回转运动的影响因子与理论模型中的理想因子对比，确定理论模型是否有效，然后通过对回转运动时，具体的实验数据分析，得出一个关于回转运动的初步摆动最佳运动规划与摆动幅值，最终通过最佳运动摆角，规划选出最佳的拟合运动规律曲线，为实际作业时的操作控制提供帮助。利用实测数据通过 MATLAB 的 corrcoef 函数，独立的分析判断，同样得出了几个影响因子,再次用 MATLAB 验证了四个影响因子对回转运动的影响相互独立，同时根据与理论模型确定的影响因子比较，验证理论模型建立的有效性与

14、准确性。最终根据实测数据曲线，结合实际操作经验可知，负载的摆动与回转运动的加速、减速阶段有关。所以利用 MATALB 运算最终确定出回转规律曲线即为采用五次多项式的规律曲线方程，不仅能够较大程度拟合实测曲线，也可以较大的减少避免实际运动产生的刚性冲击与柔性冲击，为以后实际工作的控制设计奠定了基础。关键词关键词：汽车起重机，回转运动，影响因子，参数方程起重机吊钩摆动的动力学分析研究起重机吊钩摆动的动力学分析研究AbstractWith the development of the world economy, the pace of life accelerated, more and more

15、 domestic and foreign scholars began to study how to make the car crane in the actual work, become more efficient and accurate. This requires the operator to manually operate according to their experience in practice to control the load in the work of the swing, and then accurately stopped at the de

16、sired location, if the failure of the crane accident caused serious injury. So the study of the crane crane hook also gradually increased.Therefore, the purpose of this study is to analyze the domestic and foreign research results, establish a theoretical model to control the hook swing, determine the theoretical impact factor, through the experimental data analysis of the swing