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1、毕业设计（论文）开题报告课题名称QTZ40塔式起重机总体及起升机构的设计系 别： 机械工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 课题来源导师课题课题类别工程设计一、论文资料的准备 1.塔式起重机简介塔式起重机简称塔机或者塔吊，是一种机身为塔架式结构的全回转动臂架式起重机。塔式起重机由金属结构、工作机构和电气系统三部分组成。金属结构包括塔身、动臂和底座等。塔机的工作机构有五种：起升机构、变幅机构、小车牵引机构、回转机构和大车走行机构(行走式的塔机)。电气系统包括电动机、控制器、配电柜、连接线路、信号及照明装置等。塔式起重机的作业空间大，主要用于房屋建筑
2、施工中物料的垂直和水平输送及建筑构件的安装。由于塔式起重机能够靠近建筑物，在高层建筑施工中其幅度利用率比其它类型的起重机要高，可达到全幅度的80%。而普通履带式、轮胎式起重机的幅度利用率不超过50%，并随着建筑物高度的增加而急剧减小。因此塔式起重机在高层工业和民用建筑施工的使用中一直处于领先地位。应用塔式起重机对于加快施工进度、缩短工期、降低工程造价等方面起着重要的作用。 2. 塔式起重机发展状况我国的塔机行业于20世纪50年代开始起步,相对于中西欧国家由于建筑业疲软造成的塔机业的不景气, 我国的塔机业正处于一个迅速的发展时期。20世纪50年代为满足国家经济建设的需要引进了苏联以及东欧一些国家
3、的塔式起重机并进行仿制。1954年仿制民主德国设计的建筑师-型塔式起重机在抚顺试制成功了我过第一台TQ2-6型塔式起重机。随后又仿制苏联样机研制了15t与25t塔式起重机这个时期我国生产与使用的塔式起重机的数量都较少。到了20世纪60年代我国开始进入了自行设计与制造塔式起重机的阶段。随后我国又自行设计制造了TQ-6型等塔式起重机至1965年全国已有生产厂10余家生产塔式起重机 360 多台。这些塔式起重机都是下回转动臂式可整体拖运能满足六层以下民用建筑施工的需要。20世纪70年代起由于建筑施工的需要我国塔式起重机进入了技术提高、品种增多的新阶段。1972年我国第一台下回转的轻型轮胎式轨道两用起
4、重机问世。这一时期还先后开发了ZT100、ZT120、Z80型等小车变幅自升式塔式起重机、Q 4-20小车变幅内爬式塔式起重机QTL16、TQ40、TQ45、TD25、QTG40、QTG60下回转动臂自行架设快装塔式起重机等其年产量最高超过900台标志着我国塔式起重机行业进入一个新的阶段。进入20世纪80年代我国塔式起重机相继出现了不少新产品主要有QT80A、QTZ100、QTZ120等自升式塔式起重机QT60、QTK60、QT25HK 等下回转快装塔式起重机和QT90上回转动臂下顶升接高塔式起重机等。这些产品在性能方面已接近国外70年代水平。这一时期的最高年产量达1400台。与此同时随着改革
5、开放和国际技术交流的增多为满足建筑施工的需要也从国外引进了一些塔式起重机其中有联邦德国的Liebherr、法国的Potain以及意大利的Edilmac等公司的产品。由于这些塔式起重机制造质量较好技术性能比较先进极大地促进了我国塔式起重机产品的设计制造技术的进步。 进入20世纪90年代以后我国塔式起重机行业随着全国范围建筑任务的增加而进入了一个新的兴盛时期年产量连年猛翻而且有部分产品出口到国外。全国塔式起重机的总拥有量也从20世纪50年代的几十台截止2000年约为6万台。至此无论从生产规模应用范围和塔式起重机总量等角度来衡量我国均堪称塔式起重机大国。但是产品结构不合理 品种型号大同小异制造技术不
6、适应 没有形成规模工业有制约着我国塔式起重机的发展。国外塔机发展的主要代表性国家或地区有欧洲、日本、澳大利亚。从20世纪90年代开始欧洲塔机行业缓慢复苏目前欧洲生产塔机的国家有德国、法国、英国、意大利、俄罗斯、西班牙、瑞典、丹麦等主要厂家有法国Potain德国Liebherr、Peiner、Wolff意大利。二、本课题的目的（重点及拟解决的关键问题）本课题针对QTZ40塔式起重机的总体设计、臂架、变幅机构，起升机构进行了重点研究。目的在于阐明QTZ40塔式起重机的工作原理，总体设计时根据塔机的结构形式分析，对塔式起重机进行工作仿真，为进一步分析研究塔式起重机的总体、臂架、起升机构提供证据。塔式
7、起重机起升机构制动系统，主要包括：机械传动链中减速器的高速轴上装工作制动器，卷筒法兰盘上安装的液压式安全制动器；由工业控制计算机或可编程序控制器PLC与控制电路组成的电气控制系统；在正常情况下只要起重机主电源接通，安全制动器始终处于通电打开状态；在起重机供电系统故障及起升机构故障情况下安全制动器闭合；其特点是在起升机构发生故障，检测元件检测出的信号送入工业控制计算机或可编程序控制器PLC，经计算及逻辑判断，再输出信号控制工作制动器先闭合，并经过延时后，安全制动器再闭合；或者在紧急停电情况下利用安全制动器节流阀作用，使安全制动器滞后闭合。减小安全制动器闭合时对机械传动链造成的冲击载荷，避免了零部
8、件损坏，确保了设备和工作人员安全。塔式起重机上的起升系统，操作人员只需携带轻巧的发射系统，自由走动并选择最佳(安全)视觉位置实行操作，消除了以往由于视线不清、环境恶劣或指挥配合不当等因素造成的事故隐患，保证了安全操作；操作、系缆、挂钩可由一人单独承担，无需他人指挥，节省了人力资源；操作人员独立判断，操作的准确性、连贯性比以往得以显著提高，从而大幅度提高了生产效率。本课题主要在分析了塔式起重机在工程实际中的应用情况、主要形式及其作用,提出了对塔式起重机,特别是对塔式起重机的重要组成部分起升系统进行研究,操作更加方便,成本更加低廉,具有重要现实意义的思想。本课题在理论和实践中的主要成果与特色如下:
9、 (1)应用设计方法学对塔式起重机起升机构的总体方案进行了优化决策,采用基于数学规划的优化设计方法对塔式起重机起升机构的减速器进行了参数优化设计,提出使用基于有限元法的优化设计方法对起升卷筒进行目标优化设计。 (2)论述了设计方法学,包括功能分析法和层次分析法的基本原理和设计思想。其中,运用功能分析法对门式起重机起升机构总体方案进行定性的分析,而运用层次分析法对塔式起重机起升机构总体方案进行定性和定量相结合的方法。三、主要内容、研究方法、研究思路主要内容：1.塔机总体方案设计。 2.总体设计整体稳定性校核计算。 3.选择起升机构。 4.起重臂结构设计强度及稳定性校核。 5.绘制塔机总图、起升机
10、构部装图、起重臂装配图和单节臂结构图等。 6.编写设计计算说明书。研究方法：（1）资料的准备通过上网和毕业实习，搜集同类已研发产品相关资料，了解国内外塔式起重机总体设计和起升系统的设计的已研发的产品，借鉴这些产品的设计思路为自己的设计做准备。了解所做设计中的标准部件的相关信息，为以后设计做好准备。 （2）参数确定根据所查资料，了解了起重机的相关参数和标准部件，选择能满足条件的相关零部件。根据传统设计方法并结合相似产品的结构进行具体的设计。在设计过程中确定各个关键的合理尺寸和形状。整体和各个部件的形状和尺寸确定后，用二维作图工具（Autocad等）绘制出各个主要部件的图形图和总装图，明确产品的具
11、体形状和设计尺寸。研究思路：在指导老师的帮助下去塔机生产厂进行实习了解塔机的各种生产工艺环节最后完成设计任务。四、总体安排和进度（包括阶段性工作内容及完成日期）2013.3.25-2013.3.28 熟悉整理资料2013.3.29-2013.4.13 方案选择及总体设计2013.4.14-2013.4.20 绘制总图2013.4.21-2013.5.15 起升机构的设计2013.5.16-2013.6.5 绘制起升机构装配图2013.6.6-2013.6.19 绘制零件图纸2013.6.20-2013.6.21 准备论文及答辩 五、主要参考文献1 哈尔滨建筑工程学院主编.工程起重机.北京：中国
12、建筑工业出版社2 董刚、李建功主编.机械设计.机械工业出版社3 机械设计手册.化学工业出版社（5册）4 GB/T94621999 塔式起重机技术条件5 GB/T137521992 塔式起重机设计规范6 GB51441994 塔式起重机安全规程7 濮良贵、纪名刚主编.机械设计（第八版）.高等教育出版社8 吴永平等.工程机械设计机 北京 化学工业出版社 2007. 9 吴庆鸣 何小新 工程机械设计 武汉 武汉大学出版社 2006.10 杨国平 现代工程机械技术 北京 机械工业出版社 2006.11 工程机械设计 12 吴宗泽、罗圣国机械设计课程设计手册高等教育出版社，2006.5 13 濮良贵、纪名刚机械设计高等教育出版社，2000.12 14 吴宗泽主编. 机械设计师手册机械工业出版社，2002指导教师意见： 指导教师签名： 日期：教研室意见：教研室主任签名： 日期：系意见： 系领导签名： 日期：系盖章
