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1、毕业设计（论文）开题报告课题名称QTZ40塔式起重机总体及平衡臂设计 系： 机械工程学院 专业： 机械设计制造及其制动化 班级： 姓名： 学号： 起迄日期：2 设计（论文）地点: 指导教师： 辅导教师： 发任务书日期： 课题来源导师课题课题类别毕业论文1、 论文资料的准备（一）塔式起重机的概况及发展趋势塔式起重机（下文简称塔机），是工程机械设备的一种，主要用于物料的垂直和水平输送，广泛应用于房地产、市政工程、工业建设等诸多领域。20世纪50年代初，我国塔机由仿制开始起步。经过改革开放和1998年房改，我国塔机行业得到快速发展。我国已成为世界塔机的生产大国，也是世界塔机主要需求市场之一。近年来，
2、随着塔式起重机技术的发展，塔式起重机型号规格不断完善，性能、质量不断提高，塔式起重机除满足其安全、可靠、高效的基本性能外，越来越趋向于智能和绿色。下面着重介绍最新的几点技术发展趋势。（1）设计方法精确化。计算机技术的深化发展，改变了塔式起重机的设计理念。有限元技术、疲劳分析、动力学仿真分析的广泛应用，使塔式起重机的设计计算、受力分析更精确，塔式起重机零部件结构设计更加合理；一些实力强大塔式起重机制造商，都有自己超强的设计能力，他们利用优势，开发塔式起重机参数化设计专用软件，使塔式起重机设计进一步的向最优化方向推进，有效地提高塔式起重机产品的安全性、可靠性、节能效果，同时大大缩短产品的开发周期，
3、提升竞争能力。（2）零部件模块化。模块化的设计可能增加少量的制造成本，但其不仅可以提高产量和质量，还可以降低管理成本，也相应地降低了用户的购置成本。如A机型和B机型有许多的结构件（如标准节和起重臂节、平衡臂节）是通用的，那么用户就可以少购买通用的结构件，交错使用这些可能闲置的通用件，从而减少购置成本。因此，模块化设计是塔式起重机发展的必然趋势，国际上许多的塔式起重机制造商如Liebherr、Potain、Terex、Wolffkran等都是模块化设计的典范。（3）控制智能化。随着数字化、集成化、智能化技术的高速发展，高可靠、低能耗、微型化、集成化、数字化的各种液压、机电及电气元件在塔式起重机上
4、得到普遍应用，使传动和控制系统体积小、重量轻、结构紧凑。在控制手段上，无级调速、安全监控系统、远程维护系统、故障自动诊断系统等广泛应用，实现了塔式起重机操作过程的自动控制、自动显示与记录、远距离遥控等，保证了塔式起重机的安全使用和实时监控，减少了控制的故障点，提高了塔式起重机的可靠性，大幅提升了塔式起重机行业的管理水平。（4）制造绿色化。国外塔式起重机在设计时就充分考虑零部件的通用性、模块化，因此零部件集约化程度高，适合批量化生产。批量化零部件从原材料前处理、下料、焊接、机加、装配、到涂装都采用生产流水线，这样既提高了材料的利用率、零部件通用性、产品质量和美观，又便于管理、减少污染、节约成本。
5、Liebherr、 Zoomlion、 Potain等公司都有成熟的生产流水线。如，Zoomlion现已拥有了标准节生产线、涂装流水线，其他流水线在陆续建设中。（5）在产品开发中落实实验验证。实验是新产品验证最直接的方法，是提高产品可靠性和安全性最主要的检验手段。产品的可靠性和安全性主要是由零部件决定的，是零部件安全性和可靠性的综合体现。零部件的可靠性和安全性高，产品的可靠性和安全性自然就高。因此，大型塔式起重机制造厂商，投入大量的财力物力，建设自己的实验场，如Potain的结构和机构实验场在上世纪80年代就已经基本建成，共占地17万m2，拥有各种实验台架百余种，产品需经过真实而严酷的工况验证
6、合格才能出厂。Zoomlion目前正在建设自己的塔式起重机专用实验基地。一个国家要成为工业化、现代化国家，必须要实现一定的城市化水平,而城市化进程是产业、人口、市场的集聚过程，城市化、工业化进程在集聚产业过程中，成为农村富余劳动力转移的载体，提供了改善区域内政治、经济、文化发展空间。城市化与工业化互动并进，是现代经济发展的特征。中国是一个传统的农耕大国，改革开放30年来，中国的工业化发展取得了很大的成就，而中国要成为一个现代化强国，就必走城市化、工业化并进发展的道路。因此，城市化进程是未来国家重要的战略发展方向，同时也是2020年全面建成小康社会最直接、最重要的载体。而城市化进程会伴随大规模的
7、基本建设。今后工程项目的体量和规模越来越大。劳动力短缺越来越严重，劳动力成本越来越高。建筑施工属劳动密集型行业，而随着城市化、工业化进程发展，以及社会转型，加速了人口红利的消耗及“刘易斯拐点”的到来。按有关专家的分析预测，中国的人口红利窗口将会在2015年关闭。因此，今后建筑施工的劳动力成本会不断推高。因此，今后工程施工对塔机等技术装备的依赖性会越来越大。（二）平衡臂相关介绍（1）平衡臂的作用：上回转塔式起重机均需配设平衡重，用以支撑平衡重，构成作用方向与起重力矩方向相反的平衡力矩。在平衡臂上放置配重，使其产生后倾力矩以便在工作状态减少由吊重引起的前倾力矩，在非工作状态以减少强风引起的前倾力矩
8、，并保证其抗倾翻稳定性。平衡臂上可放置起升或变幅机构，还可以安装风帆标志，调节逆风面积，保证非工作状态下尾吹风以减少倾翻力矩。在采用可摆动塔顶撑杆时，平衡臂还要对塔顶支撑杆起支持作用，在采用固定塔顶时，平衡臂则是靠塔顶来支持的。（2）平衡臂的分类：平衡臂有以下几种常见的结构形式：平面框架式、三角形截面桁架式和矩形截面桁架式。平面框架式平衡臂由由两根槽钢或两根槽钢拼焊的箱型截面梁组成。桁架式平衡臂适用要求有较长平衡臂的重型、超重型自升塔机。本公司平衡臂的结构形式为;平面框架式平衡臂。（3）平衡臂及平衡重：平衡臂长度与起重臂长度之间有一定的比例关系一般可取其比值为0.20.35。平衡重的用量与平衡
9、臂的长度成反比例关系，一般用铸铁或钢筋混凝土制造。铸铁平衡重结构较复杂，制造难度大，但是体形尺寸小，迎风面积小。钢筋混凝土体积较大，迎风面极大，对塔身结构和整体稳定性有一定不利影响。（4）平衡臂的结构：平衡臂的结构一般包括金属结构、电气控制系统和起升机构（5）平衡臂的行走平台：平衡臂的行走平台主要供塔式起重机操作人员行走及维修人员进行维修用，行走平台是单独成型焊接的焊好后按要求靠销轴连接到平衡臂的坯料上的。将平衡臂的后坯两侧各焊上四根支撑方钢作为行走平台的支撑，将焊好的行走平台放到支撑上焊接到平衡臂的坯料上。（6）平衡臂的护栏：平衡臂的护栏焊接到平衡臂的两侧，护栏全为圆管焊接而成，与平衡臂的连
10、接靠的是管套，钻孔后的管套焊接到平衡臂上，再把钻孔后的栏杆插入管套用销签固定。（7）平衡臂的吊耳：平衡臂的吊耳共三对，前坯和后坯各一对，通过拉杆将平衡臂与塔帽连接。后半坯子上另有一对吊耳，用于拆卸和安装。（8）平衡臂的加强板：平衡臂的很多位置都需要加强板来增加某些位置的强度，平衡臂前后坯子的连接处需要焊接加强板来增加连接强度。安装吊耳处需要加强板来增加强度，安装拆卸用的吊耳下部需加强板增加强度。2、本课题的目的（重点及拟解决的关键问题）：本次毕业设计是对机械专业学生在毕业前的一次全面训练，目的在于巩固和扩大学生在校所学的基础知识和专业知识，训练学生综合运用所学知识分析和解决问题的能力。是培养、
11、锻炼学生独立工作能力和创新精神之最佳手段。毕业设计要求每个学生在工作过程中，要独立思考，刻苦钻研，有所创新、解决相关技术问题。通过毕业设计，使学生掌握塔式起重机的总体设计、吊臂的设计、整体稳定性计算等内容，为今后步入社会、走上工作岗位打下良好的基础。拟解决的关键问题： 塔式起重机总体设计 平衡臂设计3、主要内容、研究方法、研究思路主要内容：（1） 设计任务： 总体参数的选择（QTZ40级别） 结构形式（2） 总体设计 主要技术参数性能 设计原则 平衡重的计算 塔机的风力计算 整机倾翻稳定性的计算（3） 平衡臂的设计和计算 平衡臂的形式及尺寸 平衡臂的强度、稳定性及刚度验算 平衡重的设计研究方法
12、、研究思路： 在毕业设计时,当我们收到设计任务书时首先对研究对象进行细致的调查, 收集国内外有关资料并通过对资料的调研、加工与整理了解国内外的使用、生产、设计和科研情况，并进行分析比较，制定设计原则。设计原则应当保证所设计的机型符合有关的方针政策。 毕业设计工作中，通过掌握正确的设计思想，综合运用多学科的理论、知识与技能在认真的科学态度和严谨的工作作风下分析并解决设计中遇到的问题。4、总体安排和工作进度计划：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.
13、5.15 平衡臂设计2013.5.16-2013.6.5 绘制平衡臂图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5、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机械设计师手册.吴宗泽主编， 机械工业出版社，20028机械设计手册编委会主编. 机械设计手册(2册). 北京：机械工业出版社，2004.89陆玉、荷在洲、佟延伟编. 机械设计课程设计. 北京：机械工业出版社，200310范俊祥主编塔式起重机 中国建材工业出版社指导教师意见： 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
QTZ4塔式起重机总体及平衡臂设计开题报告
