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摘要
本次設(shè)計(jì)在參照同類塔式起重機(jī)基礎(chǔ)上，對(duì)QTZ40型塔式起重機(jī)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)及吊臂的設(shè)計(jì)。在吊臂設(shè)計(jì)工程中，采用了有限元法對(duì)其進(jìn)行分析計(jì)算，采用了ANSYS10.0軟件進(jìn)行分析。
按照整機(jī)主要性能參數(shù)，確定各機(jī)構(gòu)類型及鋼結(jié)構(gòu)型式，主要確定了吊臂的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并按照吊臂端部加載、跨中加載及根部加載三種工況分析。通過對(duì)吊臂作適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化，應(yīng)用ANSYS10.0軟件建立吊臂有限元模型，施加各工況載荷，進(jìn)行求解，進(jìn)而可得各工況下各節(jié)點(diǎn)受力情況及各單元所受軸向力、軸向應(yīng)力大小及各工況下吊臂的變形撓度大小，并能演示吊臂加載過程的動(dòng)畫，清晰的展現(xiàn)了各工況下吊臂的受力性能。
通過修改模型參數(shù)，對(duì)不同模型進(jìn)行分析比較。由比較不同模型在相同工況下的受力狀況及剛度狀況，綜合分析強(qiáng)度和剛度條件，可得出受力最為合理的一組模型參數(shù)，通過對(duì)此組參數(shù)下模型進(jìn)行強(qiáng)度及剛度校核，進(jìn)而獲得吊臂的最終參數(shù)結(jié)果。
關(guān)鍵詞：QTZ40型塔式起重機(jī) 吊臂 有限元分析 ANSYS10.0
河北建筑工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
課題
名稱
QTZ40塔式起重機(jī)臂架優(yōu)化設(shè)計(jì)
系： 機(jī)械工程系
專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其制動(dòng)化
班級(jí)： 機(jī)091
姓名： 白冰
學(xué)號(hào)： 2009307103
起迄日期： 2013年3月25日~ 2013年 6月21日
設(shè)計(jì)（論文）地點(diǎn): 綜405
指導(dǎo)教師： 李常勝
輔導(dǎo)教師：
發(fā)任務(wù)書日期： 2013年3月 5 日
1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目的：
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)機(jī)械專業(yè)學(xué)生在畢業(yè)前的一次全面訓(xùn)練，目的在于鞏固和擴(kuò)大學(xué)生在校所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決問題的能力。是培養(yǎng)、鍛煉學(xué)生獨(dú)立工作能力和創(chuàng)新精神的最佳手段。畢業(yè)設(shè)計(jì)要求每個(gè)學(xué)生在工作過程中，要獨(dú)立思考，刻苦鉆研，有所創(chuàng)新、解決相關(guān)技術(shù)問題。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握塔式起重機(jī)的總體設(shè)計(jì)、吊臂的設(shè)計(jì)、整體穩(wěn)定性計(jì)算等內(nèi)容，為今后步入社會(huì)、走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。
2、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：
（1） 設(shè)計(jì)任務(wù)：
① 總體參數(shù)的選擇（QTZ40級(jí)別）
② 結(jié)構(gòu)形式
（2） 總體設(shè)計(jì)
① 主要技術(shù)參數(shù)性能
② 設(shè)計(jì)原則
③ 平衡重的計(jì)算
④ 塔機(jī)的風(fēng)力計(jì)算
⑤ 整機(jī)傾翻穩(wěn)定性的計(jì)算
（3） 吊臂的設(shè)計(jì)和計(jì)算
① 吊臂的形式及尺寸（變截面）（雙吊點(diǎn)）
② 吊臂的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及剛度驗(yàn)算
（4） 設(shè)計(jì)要求
① 主要任務(wù)：學(xué)生應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成一項(xiàng)給定的設(shè)計(jì)任務(wù)，編寫符合要求的設(shè)計(jì)說(shuō)明書，并正確繪制機(jī)械與電氣工程圖紙，獨(dú)立撰寫一分畢業(yè)論文，并繪制有關(guān)圖表。
② 知識(shí)要求：學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)綜合運(yùn)用多學(xué)科的理論、知識(shí)與技能，分析與解決工程問題。通過學(xué)習(xí)、鉆研與實(shí)踐，深化理論認(rèn)識(shí)、擴(kuò)展知識(shí)領(lǐng)域、延伸專業(yè)技能。
③ 能力培養(yǎng)要求：學(xué)生應(yīng)學(xué)會(huì)依據(jù)技術(shù)課題任務(wù)，完成資料的調(diào)研、收集、加工與整理，正確使用工具書；培養(yǎng)學(xué)生掌握有關(guān)工程設(shè)計(jì)的程序、方法與技術(shù)規(guī)范，提高工程設(shè)計(jì)計(jì)算、圖紙繪制、編寫技術(shù)文件的能力；培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)、測(cè)試等科學(xué)研究的基本方法；鍛煉學(xué)生分析與解決工程實(shí)際問題的能力。
④ 綜合素質(zhì)要求：通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)掌握正確的設(shè)計(jì)思想；培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)；在工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)能樹立正確的生產(chǎn)觀、經(jīng)濟(jì)觀與全局觀。
⑤ 設(shè)計(jì)成果要求：
凡給定的設(shè)計(jì)內(nèi)容，包括說(shuō)明書、計(jì)算書、圖紙等必須完整，不得有未完的部分，不應(yīng)出現(xiàn)缺頁(yè)、少圖紙現(xiàn)象。
1） 對(duì)設(shè)計(jì)的全部?jī)?nèi)容，包括設(shè)計(jì)計(jì)算、機(jī)械構(gòu)造、工作原理、整機(jī)布置等，均有清晰的了解。對(duì)設(shè)計(jì)過程、計(jì)算步驟有明確的概念，能用圖紙完整的表達(dá)機(jī)械結(jié)構(gòu)與工藝要求，有比較熟練的認(rèn)識(shí)圖紙能力。對(duì)運(yùn)輸、安裝、使用等也有一定了解。
2） 說(shuō)明書、計(jì)算書內(nèi)容要精練，表述要清楚，取材合理，取值合適，設(shè)計(jì)計(jì)算步驟正確，數(shù)學(xué)計(jì)算準(zhǔn)確，各項(xiàng)說(shuō)明要有依據(jù)，插圖、表格及字跡均應(yīng)工整、清楚、不得隨意涂改。制圖要符合機(jī)械機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)，且清潔整齊。
3） 對(duì)國(guó)內(nèi)外塔式起重機(jī)情況有一般的了解，對(duì)各種塔式起重機(jī)有一定的分析、比較能力。
其他各項(xiàng)應(yīng)符合本資料有關(guān)部分提出的要求。
3、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成果要求（包括圖表、實(shí)物等硬件要求）：
① 計(jì)算說(shuō)明書一份
內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)任務(wù)要求的選型、設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容、畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告等。作到內(nèi)容完整，論證充分（包括經(jīng)濟(jì)性論證），字跡清楚，插圖和表格正規(guī)（分別進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)）、批準(zhǔn)，字?jǐn)?shù)要求不少于2萬(wàn)字；撰寫中英文摘要；提倡學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算與繪圖。
② 圖紙一套
不少于四張零號(hào)圖紙量。
4、主要參考文獻(xiàn)：
[1] 哈爾濱建筑工程學(xué)院主編.工程起重機(jī).北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社
[2] 董剛、李建功主編.機(jī)械設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社
[3] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社（5冊(cè)）
[4] GB/T9462—1999 塔式起重機(jī)技術(shù)條件
[5] GB/T13752—1992 塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范
[6] GB5144—1994 塔式起重機(jī)安全規(guī)程
[7] 邢靜忠．ANSYS應(yīng)用實(shí)例與分析．科學(xué)出版社．2006．
[8] 劉坤．ANSYS有限元方法精解．國(guó)防工業(yè)出版社．2005．
[9] GB/5144—94 塔式起重機(jī)安全規(guī)程．
[10] JG/T1 5037—93 塔式起重機(jī)分類．
[11] 孫在魯. 塔式起重機(jī)應(yīng)用技術(shù). 北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社. 2003.
[12] 劉鴻文．材料力學(xué)．北京：高等教育出版社．2002．
[13] 李柱，徐振高．互換性與測(cè)量技術(shù)．北京：高等教育出版社．2002．
[14] 張東升．機(jī)械零件及建筑機(jī)械．重慶：重慶大學(xué)出版社.2003．
[15] 建設(shè)部北京建筑機(jī)械綜合研究所中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社第三編輯室．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.1998．
[16] 吳慶鳴，何小新．工程機(jī)械設(shè)計(jì)．武昌：武漢大學(xué)出版社.2006．
[17] 劉佩衡．塔式起重機(jī)使用手冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2002．
[18] 張質(zhì)文，虞和謙等．起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)．北京：中國(guó)鐵道出版社．1997．
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[20] 王金諾，于蘭峰．起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)．北京：中國(guó)鐵道出版社.2002．
5、本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃：
起 迄 日 期
工 作 內(nèi) 容
2013.3.25-2013.3.28
2013.3.29-2013.4.13
2013.4.14-2013.4.20
2013.4.21-2013.5.15
2013.5.16-2013.6.5
2013.6.6-2013.6.19
2013.6.20-2013.6.21
熟悉整理資料
方案選擇及總體設(shè)計(jì)
繪制總圖
臂架設(shè)計(jì)
繪制臂架裝配及結(jié)構(gòu)圖紙
繪制零件圖紙
準(zhǔn)備論文及答辯
教研室審查意見：
教研室主任簽字：
年 月 日
系審查意見：
系主任簽字：
年 月 日
河北建筑工程學(xué)院
畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告
系 別 機(jī)械工程系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) 機(jī)091班
姓 名 白冰
學(xué) 號(hào) 2009307103
指導(dǎo)教師 李常勝
實(shí)習(xí)成績(jī)
畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告
時(shí)間過得真快，轉(zhuǎn)眼大學(xué)四年就要過去了，我們大多數(shù)人對(duì)機(jī)械專業(yè)還是不夠了解,然而畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們加深對(duì)專業(yè)知識(shí)了解的一個(gè)很好的渠道。我們懂得的只是一些課本上所學(xué)的理論知識(shí)，為了讓我們更直接、更深入的了解我們?cè)O(shè)計(jì)的塔式起重機(jī)，李老師特地安排我們?nèi)チ思珠L(zhǎng)春的起重機(jī)械展銷會(huì)進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)。實(shí)習(xí)是讓我們把理論與實(shí)際結(jié)合的最好的方法。這次實(shí)習(xí)，我們?nèi)サ氖情L(zhǎng)春國(guó)際會(huì)展中心。
1.實(shí)習(xí)目的
畢業(yè)實(shí)習(xí)是畢業(yè)設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，是我們理論聯(lián)系實(shí)際、擴(kuò)大知識(shí)面的一個(gè)過程，可以通過實(shí)地參觀對(duì)塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，了解機(jī)器的實(shí)際結(jié)構(gòu)，綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和方法為完成畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)實(shí)習(xí)又是鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生能力及素質(zhì)的重要渠道，培養(yǎng)我們具有吃苦耐勞的精神，也是我們接觸社會(huì)、了解產(chǎn)業(yè)狀況、了解國(guó)情的一個(gè)重要途徑，逐步實(shí)現(xiàn)由學(xué)生到社會(huì)的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)我們工作的能力、了解企業(yè)管理的基本方法和技能。培養(yǎng)面對(duì)現(xiàn)實(shí)問題的正確態(tài)度和獨(dú)立地分析解決問題的基本能力；通過實(shí)習(xí)，認(rèn)識(shí)社會(huì)的需要，發(fā)現(xiàn)自身差距，培養(yǎng)銳意創(chuàng)新進(jìn)取的精神；培養(yǎng)良好的職業(yè)精神，適應(yīng)畢業(yè)后實(shí)際工作的要求。
我此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是：QTZ40塔式起重機(jī)臂架優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過畢業(yè)實(shí)習(xí)，結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)深入會(huì)展中心的實(shí)地參觀與調(diào)查，在這個(gè)基礎(chǔ)上把所學(xué)的專業(yè)理論知識(shí)與實(shí)踐緊密結(jié)合起來(lái)，提高實(shí)際工作能力與分析能力，以達(dá)到學(xué)以致用的目的。
2.實(shí)習(xí)內(nèi)容
本次畢業(yè)實(shí)習(xí)，我們跟著李老師從河北省的張家口乘坐火車來(lái)到了位于吉林省的長(zhǎng)春市。參加在長(zhǎng)春國(guó)際會(huì)展中心舉辦的建筑機(jī)械的展銷會(huì)。初步了解塔式起重機(jī)的整體結(jié)構(gòu)。讓我們能將書本上學(xué)到的知識(shí)和實(shí)際相結(jié)合。
3月21號(hào)我們?cè)陂L(zhǎng)春市遼寧站輕軌站集合，經(jīng)過將近一小時(shí)車程，我們來(lái)到了實(shí)習(xí)地點(diǎn)——長(zhǎng)春國(guó)際會(huì)展中心。
這是我第一次正式地參觀塔式起重機(jī)，看著這些塔機(jī)的每一個(gè)機(jī)構(gòu)，我對(duì)塔機(jī)有了初步的認(rèn)識(shí)。李老師給我們介紹了塔機(jī)的整體情況和各個(gè)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)。
塔式起重機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)與民用建筑的主要施工機(jī)械之一。高層建筑施工中，它的幅度利用率比其他類型起重機(jī)高，其幅度利用率可達(dá)全幅度的80%。我們這次設(shè)計(jì)的QTZ40自升式塔式起重機(jī)是為滿足高層建筑施工、設(shè)備安裝而設(shè)計(jì)的新型起重運(yùn)輸機(jī)械，性能先進(jìn)，結(jié)構(gòu)合理，操作使用安全可靠。其主要特點(diǎn)是起升高度大，工作幅度大。塔機(jī)上部能借助于液壓頂升機(jī)構(gòu)，根據(jù)施工的建筑物的增高而相應(yīng)的升高，使司機(jī)操作方便，視野寬闊并始終保持高清晰。QTZ40塔式起重機(jī)有多種形式，設(shè)計(jì)正在不斷的完善中。此次設(shè)計(jì)的形式為固定上回轉(zhuǎn)液壓頂升自動(dòng)加節(jié)，最大起升高度可達(dá)100米（附著狀態(tài)）。隨著更高層建筑的出現(xiàn)，塔式起重機(jī)必然朝著更完美的方向發(fā)展。
塔式起重機(jī)由金屬結(jié)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)和電氣系統(tǒng)三部分組成。金屬結(jié)構(gòu)包括塔身、動(dòng)臂和底座等。工作機(jī)構(gòu)有起升、變幅、回轉(zhuǎn)和頂升四部分。電氣系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)、控制器、配電柜、連接線路、信號(hào)及照明裝置等。 塔式起重機(jī)的起升和變幅機(jī)構(gòu)均由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器和卷筒等部件組成。為提高塔機(jī)的生產(chǎn)效率，加快吊裝的施工進(jìn)度，各工作機(jī)構(gòu)均應(yīng)具備較高的工作速度，并要求啟動(dòng)和制動(dòng)過程中都能平緩進(jìn)行，避免產(chǎn)生急劇沖擊，對(duì)金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞性影響。另外，工作機(jī)構(gòu)與金屬結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系協(xié)調(diào)，互不相碰。
起升機(jī)構(gòu)：起升機(jī)構(gòu)是起重機(jī)機(jī)械的主要機(jī)構(gòu)，用以實(shí)現(xiàn)重物的升降運(yùn)動(dòng)。起升機(jī)構(gòu)通常由原動(dòng)機(jī)、減速器、卷筒、制動(dòng)器、鋼絲繩、滑輪組和吊鉤組成。
回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu):塔機(jī)是靠起重臂回轉(zhuǎn)來(lái)保障其工作覆蓋面的?；剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生是通過上、下回轉(zhuǎn)支座分別裝在回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)外圈上并由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)小齒輪。小齒輪與回轉(zhuǎn)支承的大齒圈嚙合，帶動(dòng)回轉(zhuǎn)上支座相對(duì)于下支座運(yùn)動(dòng)。我們?cè)O(shè)計(jì)的QTZ40塔式起重機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)成單回轉(zhuǎn)式，通常由回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)、液力耦合器、回轉(zhuǎn)制動(dòng)器、回轉(zhuǎn)減速器和小齒輪組成。
變幅機(jī)構(gòu):變幅機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)改變幅度的工作機(jī)構(gòu)，用來(lái)擴(kuò)大起重機(jī)的工作范圍，提高起重機(jī)的生產(chǎn)率。變幅機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、減速器、卷筒和制動(dòng)器組成。功率和外形尺寸較小。變幅機(jī)構(gòu)按其構(gòu)造和不同的變幅方式分為運(yùn)行小車式和吊臂俯仰式。
塔機(jī)都設(shè)有安全保護(hù)裝置，包括：起升高度限制器、起重量限制器、力矩限制器。
此次我設(shè)計(jì)吊臂，所以主要了解了吊臂。塔式起重機(jī)起重臂簡(jiǎn)稱臂架或吊臂，按構(gòu)造形式可分為：小車變幅水平臂架；俯仰變幅臂架，簡(jiǎn)稱動(dòng)臂；伸縮式小車變幅臂架；折曲式臂架。本次設(shè)計(jì)采用小車變幅水平臂架，小車變幅水平臂架又概分為三種不同形式：?jiǎn)蔚觞c(diǎn)小車變幅臂架、雙吊點(diǎn)小車變幅臂架和起重機(jī)與平衡臂架連成一體的錘頭式小車變幅臂架。單吊點(diǎn)小車變幅臂架是靜定結(jié)構(gòu)，而雙吊點(diǎn)小車變幅臂架則是超靜定結(jié)構(gòu)。雙吊點(diǎn)小車變幅臂架結(jié)構(gòu)自重輕，據(jù)分析與同等起重性能的單吊點(diǎn)小車變幅臂架相比，自重均可減輕5%-10%。小車變幅臂架拉索吊點(diǎn)可以設(shè)在下弦處，也可設(shè)在上弦處，現(xiàn)今通用小車變幅臂架多是上弦吊點(diǎn)，正三角形截面臂架。這種臂架的下弦桿上平面均用作小車運(yùn)行軌道。塔機(jī)臂架的截面形式有三種：正三角形截面、倒三角形截面和矩型截面。小車變幅水平臂架大都采用正三角形截面。小車臂架常用的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長(zhǎng)度有6、7、8、10、12m五種，為便于組合成若干不同長(zhǎng)度的臂架，除標(biāo)準(zhǔn)節(jié)之外，一般都配有1-2個(gè)3-5m長(zhǎng)的延長(zhǎng)節(jié)，吊臂長(zhǎng)50米，采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長(zhǎng)度6米，配有1個(gè)2米長(zhǎng)的延長(zhǎng)節(jié)。
這次設(shè)計(jì)的QTZ40型塔式起重機(jī)是一種采用水平臂架，小車變輻，上回轉(zhuǎn)的自升塔式起重機(jī)，該塔機(jī)采用液壓頂升，起升機(jī)構(gòu)采用變頻調(diào)速技術(shù)，可獲得理想的起升速度及荷重慢就位；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、牽引機(jī)構(gòu)采用變頻器控制變頻電機(jī)帶動(dòng)行星減速器傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。
李老師為我們?cè)敿?xì)地講解以后，我對(duì)自己的設(shè)計(jì)又有了更加直觀深入的了解。
3. 實(shí)習(xí)結(jié)果
通過這次參觀實(shí)習(xí)，我們受益頗多。以下是我在實(shí)習(xí)參觀時(shí)所得出的的一些體會(huì)：
1.了解了QTZ40塔式起重機(jī)的總體結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)對(duì)吊臂的結(jié)構(gòu)有了全面的了解；
2.知道了塔機(jī)用頂升機(jī)構(gòu)進(jìn)行頂升時(shí)，利用液壓缸的作用把上面的所有機(jī)構(gòu)頂起，然后加入標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。
3.明白了塔機(jī)的起升機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)是用不同的鋼絲繩分開控制的；
4.認(rèn)真的觀察了塔身結(jié)構(gòu)的金屬桁架結(jié)構(gòu)空間布置形式，仔細(xì)琢磨水平腹桿，立柱，斜腹桿三者之間的鉸接點(diǎn)布置。事實(shí)證明，這樣的實(shí)物觀察對(duì)我以后的有限元模型建立過程中的節(jié)點(diǎn)布置問題是有很大作用的。
4.實(shí)習(xí)總結(jié)
這次畢業(yè)實(shí)習(xí)進(jìn)一步鞏固和深化了我們所學(xué)的理論知識(shí)，彌補(bǔ)了以前理論教學(xué)的不足，擴(kuò)大了我的視野。通過這次畢業(yè)實(shí)習(xí)使我對(duì)所學(xué)理論得到了進(jìn)一步理解、鞏固和深化，培養(yǎng)了我收集資料的能力及提高分析問題和解決問題的能力，也給我的設(shè)計(jì)帶來(lái)了許多靈感。要想搞好設(shè)計(jì)，就要耐心仔細(xì)地查找與設(shè)計(jì)相關(guān)的資料和信息，它要包括設(shè)計(jì)產(chǎn)品的基本功能、主要結(jié)構(gòu)、應(yīng)用特點(diǎn)及其發(fā)展前途，市場(chǎng)效益等。此次去天力塔吊租賃公司，使我對(duì)塔式起重機(jī)有了一個(gè)比較感性和直觀的認(rèn)識(shí)。以前也看到一些塔式起重機(jī)，但是沒有認(rèn)真觀察過。對(duì)于塔式起重機(jī)的印象基本上只停留在課本上的幾個(gè)簡(jiǎn)單的圖片上。通過本次實(shí)習(xí)，我對(duì)塔式起重機(jī)有了一個(gè)相對(duì)全面的基本認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)和鍛煉了我的綜合運(yùn)用課本所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識(shí)，為接下來(lái)的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)，也為我畢業(yè)后走上工作崗位打下一定的基礎(chǔ)?？傊?，在此，感謝老師們給我們帶來(lái)這次難得的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，使我學(xué)到了很多課本以外的知識(shí)，同時(shí)也提高了自己的能力，積累 了一些寶貴的經(jīng)驗(yàn),受益匪淺,我在以后的工作中一定會(huì)認(rèn)真努力，格要求自己，飽滿的熱情做好自己的本職工作。
河 北 建 筑 工 程 學(xué) 院
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題 目
QTZ40塔式起重機(jī)臂架優(yōu)化設(shè)計(jì)
學(xué) 科 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) 機(jī)091班
姓 名 白冰
指 導(dǎo) 教 師 李常勝
輔 導(dǎo) 教 師
河北建筑工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
課題
名稱
QTZ40塔式起重機(jī)臂架優(yōu)化設(shè)計(jì)
系 別： 機(jī)械工程系
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)： 機(jī)091班
學(xué)生姓名： 白冰
學(xué) 號(hào)： 2009307103
指導(dǎo)教師： 李常勝
課題來(lái)源
導(dǎo)師課題
課題類別
工程設(shè)計(jì)
一、論文資料的準(zhǔn)備
（一）塔式起重機(jī)概述
塔式起重機(jī)(簡(jiǎn)稱塔機(jī))是現(xiàn)代工業(yè)與民用建筑的重要施工機(jī)械之一。在高層建筑施工中，它的幅度利用度比其他類型起重機(jī)高。塔機(jī)由于能靠近建筑物，其幅度利用率可達(dá)整體幅度的80％。塔式起重機(jī)的變幅及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)重物在垂直方向和水平方向移動(dòng)的機(jī)構(gòu)，所以可以擴(kuò)大起重機(jī)的工作范圍，提高生產(chǎn)率。應(yīng)用塔機(jī)對(duì)于加快施工速度、縮短工期、降低工程造價(jià)能夠起到重要作用。塔式起重機(jī)已經(jīng)成為建筑工程業(yè)必要的技術(shù)裝備，成為衡量建筑工程業(yè)生產(chǎn)力水平高下的重要標(biāo)志之一，成為加快工程建設(shè)、確保工程整體質(zhì)量、降低工程造價(jià)、提高社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。
（二）我國(guó)塔式起重機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
塔式起重機(jī)在我國(guó)的生產(chǎn)與應(yīng)用已經(jīng)有50余年的歷史，經(jīng)歷了以個(gè)從測(cè)繪仿制到自行設(shè)計(jì)制造的過程，特別是進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，我國(guó)塔式起重機(jī)行業(yè)隨著全國(guó)范圍建筑任務(wù)的增加而進(jìn)入了一個(gè)興盛時(shí)期，年產(chǎn)量連年猛增，而且有部分產(chǎn)品出口到國(guó)外。
塔機(jī)分為上回轉(zhuǎn)塔機(jī)和下回轉(zhuǎn)塔機(jī)兩大類。其中前者的承載力要高于后者，在許多的施工現(xiàn)場(chǎng)我們所見到的就是上回轉(zhuǎn)式上頂升加節(jié)接高的塔機(jī)。按能否移動(dòng)又分為：走行式和固定式。固定式塔機(jī)塔身固定不轉(zhuǎn)，安裝在整塊混凝土基礎(chǔ)上，或裝設(shè)在條形式X形混凝土基礎(chǔ)上。在房屋的施工中一般采用的是固定式的。
現(xiàn)在我國(guó)的建筑用塔式起重機(jī)已越來(lái)越普遍，從普通的多層民用建筑、房地產(chǎn)工程、高層建筑到大型的鐵路工程、橋梁工程、電力工程、水利工程等，到處都有塔機(jī)的應(yīng)用。近20年來(lái)，市場(chǎng)的需求，有力的促進(jìn)了技術(shù)的進(jìn)步，通過研究開發(fā)、技術(shù)創(chuàng)新、引進(jìn)消化，我們的設(shè)計(jì)手段和配套件生產(chǎn)能力也有了很大的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、微電子技術(shù)、程控語(yǔ)言控制技術(shù)都在塔機(jī)上得到了應(yīng)用。當(dāng)然也不可否認(rèn)，我國(guó)的塔機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)性能、制作質(zhì)量和品種型號(hào)規(guī)格，與發(fā)達(dá)國(guó)家產(chǎn)品相比，仍然存在較大的差距，特別是基礎(chǔ)零部件的可靠性、電氣元件、液壓元件、工藝安裝、生產(chǎn)設(shè)備和檢測(cè)手段等，差距更大。這就影響了我們整機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，增加了事故隱患。對(duì)此我們絕不可以掉以輕心，要加倍努力、敢于創(chuàng)新、嚴(yán)格把關(guān)、趕超國(guó)際水平。
(三)我國(guó)塔式起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
我國(guó)大規(guī)模經(jīng)濟(jì)建設(shè)已有二十來(lái)年的歷史，這二十來(lái)年里，大量建筑物的涌現(xiàn)和大型工程的興建，鐵路、公路橋梁的建設(shè)，給塔式起重機(jī)提供了良好的市場(chǎng)。在未來(lái)我國(guó)要全面進(jìn)行城鎮(zhèn)化，塔式起重機(jī)會(huì)在我國(guó)得到很廣泛的應(yīng)用。因此塔式起重機(jī)的發(fā)展對(duì)國(guó)家的建設(shè)有至關(guān)重要的作用。建設(shè)我國(guó)的塔式起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì)可以分以下幾個(gè)方面：
1、吊臂長(zhǎng)度加長(zhǎng)
在六十年代初，吊臂長(zhǎng)度超過40m的較少，七十年代吊臂長(zhǎng)度已能做到70m，快速拆裝下回轉(zhuǎn)塔式起重機(jī)的吊臂長(zhǎng)度可達(dá)35m。自升式塔式起重機(jī)吊臂是可以接長(zhǎng)的，標(biāo)準(zhǔn)臂長(zhǎng)一般為30—45m，可以接長(zhǎng)到50—60m。重型塔式起重機(jī)吊臂則更長(zhǎng)。吊臂加長(zhǎng)可帶來(lái)更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。隨著塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)水平的提高，能解決由臂長(zhǎng)加大帶來(lái)的一些技術(shù)問題(如安裝和運(yùn)輸問題)。低合金高強(qiáng)度鋼材及鋁合金的廣泛采用亦為加長(zhǎng)吊臂提供了非常有利的條件。
2、工作速度提高，且能調(diào)速
由于調(diào)速技術(shù)的進(jìn)步，滑輪組倍率可變，雙速、三速電動(dòng)機(jī)及直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的應(yīng)
用，使塔式起重機(jī)工作速度在逐漸提高。起升機(jī)構(gòu)普遍做到至少具有3種工作速度，重
物起升速度超過100m／min者也很多。構(gòu)件安裝就位速度可在0---10m／min范圍內(nèi)進(jìn)行
選擇?；剞D(zhuǎn)速度一般可在0---1r／min之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。小車牽引和塔式起重機(jī)行走大多也有2-3種工作速度，小車牽引速度最快可達(dá)60m／min。
3、改善操縱條件
隨著塔式起重機(jī)向大型、大高度方向發(fā)展，操縱人員的能見度愈來(lái)愈差。因此需要
在吊臂端部(動(dòng)臂變幅)或小車上(小車變幅)安裝電視攝象機(jī)，在操作室利用電視進(jìn)行操作。有的還采用了雙頻道的無(wú)線電遙控系統(tǒng)，不但可由地面的操作人員控制吊裝；還可根據(jù)事先編排的程序自動(dòng)進(jìn)行吊裝。
4、更多地采用組裝式結(jié)構(gòu)
為了便于產(chǎn)品的更新?lián)Q代，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)制造、使用與管理，提高塔式起重機(jī)使用的經(jīng)濟(jì)效益，國(guó)外塔式起重機(jī)專業(yè)廠已做到產(chǎn)品系列化，部件模數(shù)化。以不同模數(shù)塔身，臂架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組合成變截面塔身和臂架，不僅能提高塔身、臂架的力學(xué)性能，減輕塔式起重機(jī)自重，而且可明顯減少使用單位塔架，臂架的儲(chǔ)備量，為降低成本，簡(jiǎn)化管理創(chuàng)造了條件。
（四)國(guó)外塔式起重機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀以及趨勢(shì)
1、組合塔機(jī)或稱模塊塔機(jī)：所謂組合塔機(jī)，就是以塔身結(jié)構(gòu)為核心，按結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)，將塔機(jī)分解為若干部分，并依據(jù)系列化和通用化要求，遵循模數(shù)制原理將各部分劃分并設(shè)計(jì)成若干模塊。根據(jù)參數(shù)要求，選用適當(dāng)模塊分別組成具有不同技術(shù)性能特點(diǎn)的塔機(jī)，以滿足施工的具體要求。
2、一些超重型塔機(jī)相繼問世：近年來(lái)由于大功率電站、高壩、近海石油鉆井平臺(tái)、天然氣鉆井平臺(tái)以及石油化工業(yè)發(fā)展的需要，對(duì)重型和超重型塔機(jī)提出了更多更高的要求。如今，幅度70～90m、最大起重量50～60t、起升高度100～300m的塔機(jī)已非罕見。
3；適應(yīng)都市改建需要的城市塔機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，并得到發(fā)展，其特點(diǎn)是：采用短平衡臂、可在4m×4m～6m×6m尺寸范圍內(nèi)進(jìn)行X形底架、運(yùn)輸方便快捷、安裝架設(shè)速度快、采用較完善的調(diào)速、操縱系統(tǒng)和電子儀表。
近年來(lái)，隨著塔式起重機(jī)技術(shù)的發(fā)展，塔式起重機(jī)型號(hào)規(guī)格不斷完善，性能、質(zhì)量不斷提高，塔式起重機(jī)除滿足其安全、可靠、高效的基本性能外，越來(lái)越趨向于智能和綠色。下面著重介紹最新的幾點(diǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。
（1）設(shè)計(jì)方法精確化。
計(jì)算機(jī)技術(shù)的深化發(fā)展，改變了塔式起重機(jī)的設(shè)計(jì)理念。有限元技術(shù)、疲勞分析、動(dòng)力學(xué)仿真分析的廣泛應(yīng)用，使塔式起重機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算、受力分析更精確，塔式起重機(jī)零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理；一些實(shí)力強(qiáng)大塔式起重機(jī)制造商，都有自己超強(qiáng)的設(shè)計(jì)能力，他們利用優(yōu)勢(shì)，開發(fā)塔式起重機(jī)參數(shù)化設(shè)計(jì)專用軟件，使塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)一步的向最優(yōu)化方向推進(jìn)，有效地提高塔式起重機(jī)產(chǎn)品的安全性、可靠性、節(jié)能效果，同時(shí)大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，提升競(jìng)爭(zhēng)能力。
（2）零部件模塊化。
模塊化的設(shè)計(jì)可能增加少量的制造成本，但其不僅可以提高產(chǎn)量和質(zhì)量，還可以降低管理成本，也相應(yīng)地降低了用戶的購(gòu)置成本。如A機(jī)型和B機(jī)型有許多的結(jié)構(gòu)件（如標(biāo)準(zhǔn)節(jié)和起重臂節(jié)、平衡臂節(jié)）是通用的，那么用戶就可以少購(gòu)買通用的結(jié)構(gòu)件，交錯(cuò)使用這些可能閑置的通用件，從而減少購(gòu)置成本。因此，模塊化設(shè)計(jì)是塔式起重機(jī)發(fā)展的必然趨勢(shì)，國(guó)際上許多的塔式起重機(jī)制造商如Liebherr、Potain、Terex、Wolffkran等都是模塊化設(shè)計(jì)的典范。
（3）控制智能化。
隨著數(shù)字化、集成化、智能化技術(shù)的高速發(fā)展，高可靠、低能耗、微型化、集成化、
數(shù)字化的各種液壓、機(jī)電及電氣元件在塔式起重機(jī)上得到普遍應(yīng)用，使傳動(dòng)和控制系統(tǒng)體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。在控制手段上，無(wú)級(jí)調(diào)速、安全監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)、故障自動(dòng)診斷系統(tǒng)等廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了塔式起重機(jī)操作過程的自動(dòng)控制、自動(dòng)顯示與記錄、遠(yuǎn)距離遙控等，保證了塔式起重機(jī)的安全使用和實(shí)時(shí)監(jiān)控，減少了控制的故障點(diǎn)，提高了塔式起重機(jī)的可靠性，大幅提升了塔式起重機(jī)行業(yè)的管理水平。
（4）制造綠色化。
國(guó)外塔式起重機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)就充分考慮零部件的通用性、模塊化，因此零部件集約化程度高，適合批量化生產(chǎn)。批量化零部件從原材料前處理、下料、焊接、機(jī)加、裝配、到涂裝都采用生產(chǎn)流水線，這樣既提高了材料的利用率、零部件通用性、產(chǎn)品質(zhì)量和美觀，又便于管理、減少污染、節(jié)約成本。Liebherr、 Zoomlion、 Potain等公司都有成熟的生產(chǎn)流水線。如，Zoomlion現(xiàn)已擁有了標(biāo)準(zhǔn)節(jié)生產(chǎn)線、涂裝流水線，其他流水線在陸續(xù)建設(shè)中。
（5）在產(chǎn)品開發(fā)中落實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
實(shí)驗(yàn)是新產(chǎn)品驗(yàn)證最直接的方法，是提高產(chǎn)品可靠性和安全性最主要的檢驗(yàn)手段。產(chǎn)品的可靠性和安全性主要是由零部件決定的，是零部件安全性和可靠性的綜合體現(xiàn)。零部件的可靠性和安全性高，產(chǎn)品的可靠性和安全性自然就高。因此，大型塔式起重機(jī)制造廠商，投入大量的財(cái)力物力，建設(shè)自己的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)，如Potain的結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)在上世紀(jì)80年代就已經(jīng)基本建成，共占地17萬(wàn)m2，擁有各種實(shí)驗(yàn)臺(tái)架百余種，產(chǎn)品需經(jīng)過真實(shí)而嚴(yán)酷的工況驗(yàn)證合格才能出廠。Zoomlion目前正在建設(shè)自己的塔式起重機(jī)專用實(shí)驗(yàn)基地。
（五) QTZ40型塔式起重機(jī)的簡(jiǎn)單介紹及其市場(chǎng)前景
QTZ40塔吊又叫QTZ40塔式起重機(jī)，起重力矩400KN.m，最大起重量4T，獨(dú)立架設(shè)時(shí)最大起升高度可達(dá)29米，加附著最大起升可達(dá)120米，最大幅度分46.8米、42米 和50米。
QTZ40塔式起重機(jī)充分利用成組技術(shù)、組合設(shè)計(jì)技術(shù)及有限元分析技術(shù)，以“塔式起重機(jī)微機(jī)設(shè)計(jì)平臺(tái)”為工具設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)最新型的起重運(yùn)輸機(jī)械。QTZ40塔吊為水平臂架、小車變幅、上回轉(zhuǎn)液壓頂升式起重機(jī)。最大有效幅度47m。是該種機(jī)型國(guó)內(nèi)唯一達(dá)到此幅度的塔機(jī)。塔機(jī)獨(dú)立使用時(shí)，起升高度27.8m，附著起升高度為120m（2倍率）。該機(jī)各項(xiàng)速度指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
該機(jī)屬于快裝塔機(jī)和城市塔機(jī)，用于中小城市公用建筑、學(xué)校建筑和多層住宅的施
工建設(shè)。以基本高度（獨(dú)立式）36米。如果用戶需要高層附著施工，只需提出另行訂貨需求，即可增加某些部件實(shí)現(xiàn)本機(jī)的最大設(shè)計(jì)高度100m，也就是附著高層施工，可建32層以內(nèi)的高樓。
近年來(lái)，隨著建設(shè)工程量的不斷擴(kuò)大，起重安裝工程量也越來(lái)越大，尤其是現(xiàn)代化大型石油、化工、冶煉、電站及高層建筑的安裝作業(yè)逐年增加，因此，對(duì)工程起重機(jī)特
別是大規(guī)模的起重機(jī)需求日益增加，隨著當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新技術(shù)、新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)在工程起重機(jī)上得到廣泛的應(yīng)用，所有這些因素都有力的促進(jìn)了工程起重機(jī)的發(fā)展。目前中小城市居民樓建設(shè)主要以10層以內(nèi)的為多，而我們的產(chǎn)品QTZ500型塔式起重機(jī)主要針對(duì)城市12層以內(nèi)高樓的建設(shè)以及設(shè)備安裝工作，適合當(dāng)前市場(chǎng)的需要，因此設(shè)計(jì)生產(chǎn)這一型號(hào)的塔式起重機(jī)是可行的。
ANSYS介紹
“有限元”這個(gè)詞語(yǔ)于1965年首次被提出，經(jīng)過大約40多年的不斷發(fā)展和完善，到今天已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種不同的工程之中，理論也已經(jīng)相當(dāng)成熟。有限元思想的核心就是把實(shí)際結(jié)構(gòu)離散化，假想地使實(shí)際的結(jié)構(gòu)離散為有限數(shù)目個(gè)類似結(jié)構(gòu)的個(gè)體，然后通過分析這些有限個(gè)體的性能來(lái)求出滿足實(shí)際工程要求的計(jì)算結(jié)果，從而代替對(duì)于具體復(fù)雜實(shí)際結(jié)構(gòu)的求解。經(jīng)過離散化，應(yīng)用有限元思想，可以解決很多實(shí)際復(fù)雜的工程問題，并在理論研究和工程應(yīng)用兩方面都具有極其重要的實(shí)用價(jià)值。
ANSYS作為一個(gè)大型通用軟件，廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)、流體、聲場(chǎng)、熱、耦合場(chǎng)、電磁場(chǎng)上面，利用ANSYS軟件，能夠?qū)?shí)際模型置于各種各樣不同的復(fù)雜實(shí)際工況之中，準(zhǔn)確并合理的分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少實(shí)際試驗(yàn)的物質(zhì)和人力投入，提高工作效率，縮短研發(fā)周期從而能夠?yàn)樘岣呃麧?rùn)做出貢獻(xiàn)。使用ANSYS軟件分析，包含以下幾個(gè)過程：建立模型、劃分網(wǎng)格、加載和求解、結(jié)果后處理。若在實(shí)際應(yīng)用過程中想對(duì)其中的某一個(gè)步驟進(jìn)行改動(dòng)和變化，則依然需要重新完成其中的每一個(gè)步驟，無(wú)形中浪費(fèi)了太多的工作時(shí)間。針對(duì)現(xiàn)實(shí)情況，ANSYS提供了APDL參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言來(lái)處理類似問題，通過APDL語(yǔ)言及UIDL語(yǔ)言或類似VB、VC編程語(yǔ)言開發(fā)應(yīng)用界面，即可完成在ANSYS中的二次開發(fā)。
二、本課題的目的（重點(diǎn)及擬解決的關(guān)鍵問題）
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)機(jī)械專業(yè)學(xué)生在畢業(yè)前的一次全面訓(xùn)練，目的在于鞏固和擴(kuò)大我們?cè)谛Ｋ鶎W(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，訓(xùn)練我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決問題的能力。是培養(yǎng)、鍛煉我們獨(dú)立工作能力和創(chuàng)新精神之最佳手段。畢業(yè)設(shè)計(jì)要求我們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中，要獨(dú)立思考，刻苦鉆研，有所創(chuàng)新，解決相關(guān)技術(shù)問題。
塔機(jī)臂架作為塔機(jī)的工作裝置,在塔機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)內(nèi)容中處于核心地位, 采用有限元分析的方法進(jìn)行塔機(jī)臂架的設(shè)計(jì)計(jì)算將會(huì)極大地提高設(shè)計(jì)效率、保證其設(shè)計(jì)質(zhì)量。我們只需借助通用有限元軟件建立模型并進(jìn)行仿真分析,就能真實(shí)地反映機(jī)械產(chǎn)品的尺寸外形特征和工作過程,并進(jìn)行各種類型的力學(xué)分析,盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷,從而有效地縮短研發(fā)周期,降低生產(chǎn)成本,使產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能更加合理
通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們掌握塔式起重機(jī)的總體設(shè)計(jì)，吊臂的設(shè)計(jì)，整體穩(wěn)定性計(jì)算，有限元分析等內(nèi)容，為今后步入社會(huì)、走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。通過此次設(shè)計(jì)使我們獲得基本塔機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，理論聯(lián)系實(shí)際，擴(kuò)大知識(shí)面；同時(shí)也是鍛煉和培養(yǎng)自身能力及素質(zhì)的重要渠道，也是我們逐步實(shí)現(xiàn)由學(xué)生到社會(huì)的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)我們初步擔(dān)任技術(shù)工作的能力、初步了解企業(yè)管理的基本方法和技能，體驗(yàn)企業(yè)工作的內(nèi)容和方法。
三、主要內(nèi)容、研究方法、研究思路
(一)主要內(nèi)容
（1） 設(shè)計(jì)任務(wù)：
① 總體參數(shù)的選擇（QTZ40級(jí)別）
② 結(jié)構(gòu)形式
（2） 總體設(shè)計(jì)
① 主要技術(shù)參數(shù)性能
② 設(shè)計(jì)原則
③ 平衡重的計(jì)算
④ 塔機(jī)的風(fēng)力計(jì)算
⑤ 整機(jī)傾翻穩(wěn)定性的計(jì)算
（3） 吊臂的設(shè)計(jì)和計(jì)算
① 吊臂的形式及尺寸（變截面）（雙吊點(diǎn)）
② 吊臂的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及剛度驗(yàn)算
(二)研究方法
① 類比法：參考國(guó)內(nèi)同類型塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)；
② 有限元分析法：利用有限元分析軟件對(duì)臂架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
(三) 研究思路
塔式起重機(jī)的機(jī)構(gòu)是有起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、小車變幅機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)四大傳動(dòng)機(jī)
構(gòu)組成，另外還要重點(diǎn)注意該機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)，塔機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)又分為塔身、臂架、平衡臂、塔頂、以及頂升套架。我們應(yīng)該不僅設(shè)計(jì)好塔機(jī)的機(jī)構(gòu)，更重要的也要設(shè)計(jì)好塔機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)，所以我們這次設(shè)計(jì)分塊分工完成。
我負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的部分是塔式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)中臂架的優(yōu)化設(shè)計(jì)，臂架是由若干個(gè)臂架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組成的，所以我以臂架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)節(jié)為單位進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，提出參數(shù)化模型，并利用三維制圖軟件制成三維圖，并利用有限元分析軟件對(duì)塔式起重機(jī)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)和靜力學(xué)分析，以對(duì)結(jié)果進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。
四、總體安排和進(jìn)度（包括階段性工作內(nèi)容及完成日期）
2013.3.25-2013.3.28 熟悉整理資料
2013.3.29-2013.4.13 方案選擇及總體設(shè)計(jì)
2013.4.14-2013.4.20 繪制總圖
2013.4.21-2013.5.15 臂架設(shè)計(jì)
2013.5.16-2013.6.5 繪制臂架裝配及結(jié)構(gòu)圖紙
2013.6.6-2013.6.19 繪制零件圖紙
2013.6.20-2013.6.21 準(zhǔn)備論文及答辯
五、主要參考文獻(xiàn)
[1] 哈爾濱建筑工程學(xué)院主編.工程起重機(jī).北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社
[2] 董剛、李建功主編.機(jī)械設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社
[3] 成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社（5冊(cè)）
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[5] GB/T13752—1992 塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范
[6] GB5144—1994 塔式起重機(jī)安全規(guī)程
[7] 邢靜忠．ANSYS應(yīng)用實(shí)例與分析．科學(xué)出版社．2006．
[8] 劉坤．ANSYS有限元方法精解．國(guó)防工業(yè)出版社．2005．
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[10] JG/T1 5037—93 塔式起重機(jī)分類．
[11] 孫在魯. 塔式起重機(jī)應(yīng)用技術(shù). 北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社. 2003.
[12] 劉鴻文．材料力學(xué)．北京：高等教育出版社．2002．
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[14] 張東升．機(jī)械零件及建筑機(jī)械．重慶：重慶大學(xué)出版社.2003．
[15] 建設(shè)部北京建筑機(jī)械綜合研究所中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社第三編輯室．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版不 社.1998．
[16] 吳慶鳴，何小新．工程機(jī)械設(shè)計(jì)．武昌：武漢大學(xué)出版社.2006．
[17] 劉佩衡．塔式起重機(jī)使用手冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2002．
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指導(dǎo)教師意見：
指導(dǎo)教師簽名： 日期：
教研室意見：
教研室主任簽名： 日期：
系意見：
系領(lǐng)導(dǎo)簽名： 日期：
系蓋章
課題來(lái)源：導(dǎo)師課題、社會(huì)實(shí)踐、自選、其他
課題類別：工程設(shè)計(jì)、施工技術(shù)、新品開發(fā)、軟件開發(fā)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)論文。
設(shè)計(jì)題目： （宋體，三號(hào)）
姓 名：
班級(jí)學(xué)號(hào)：
指導(dǎo)教師：
設(shè)計(jì)題目： （宋體，三號(hào)）
姓 名：
班級(jí)學(xué)號(hào)：
指導(dǎo)教師：
目 錄
第1章 前言··········································································1
1.1 概述················································································1
1.2 發(fā)展趨勢(shì)··········································································1
第2章 總體設(shè)計(jì)····································································2
2.1 概述············································································2
2.2 確定總體設(shè)計(jì)方案····························································2
2.3 總體設(shè)計(jì)原則·································································29
2.4 平衡臂與平衡重的計(jì)算······················································30
2.5 起重特性曲線·································································32
2.6 塔機(jī)風(fēng)力計(jì)算································································33
2.7 整機(jī)的抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算···················································43
2.8 固定基礎(chǔ)穩(wěn)定性計(jì)算························································49
第3章 吊臂的設(shè)計(jì)計(jì)算························································50
3.1 分析單吊點(diǎn)與雙吊點(diǎn)的優(yōu)缺點(diǎn)··············································50
3.2 吊臂吊點(diǎn)位置選擇···························································51
3.3 吊臂結(jié)構(gòu)參數(shù)參數(shù)···························································52
3.4 有限元模型建立過程的幾點(diǎn)簡(jiǎn)化···········································53
3.5 吊臂結(jié)構(gòu)的有限元分析計(jì)算·················································54
3.6 計(jì)算結(jié)果分析································································69
3.7吊臂強(qiáng)度校核············································v···················76
3.8 吊臂穩(wěn)定性校核······························································76
畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié)······································································87
致謝··················································································88
參考文獻(xiàn)············································································89
附：英文原文
英文翻譯
畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告