767 QTZ40塔式起重機總體及臂架優(yōu)化設計（有cad圖）

767 QTZ40塔式起重機總體及臂架優(yōu)化設計（有cad圖）,767,QTZ40塔式起重機總體及臂架優(yōu)化設計（有cad圖）,qtz40,塔式起重機,總體,整體,優(yōu)化,設計,cad 河北建筑工程學院 畢業(yè)設計（論文）任務書 課題 名稱 QTZ40塔式起重機總體及臂架優(yōu)化設計 系： 機械工程學院 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班級： 機093 姓名： 侯延峰 學號： 2009307333 起迄日期： 2013年3月25日~ 2013年 6月21日 設計（論文）地點: 綜405 指導教師： 李常勝 輔導教師： 發(fā)任務書日期： 2013年3月 5 日 1、畢業(yè)設計（論文）目的： 畢業(yè)設計是對機械專業(yè)學生在畢業(yè)前的一次全面訓練，目的在于鞏固和擴大學生在校所學的基礎知識和專業(yè)知識，訓練學生綜合運用所學知識分析和解決問題的能力。是培養(yǎng)、鍛煉學生獨立工作能力和創(chuàng)新精神之最佳手段。畢業(yè)設計要求每個學生在工作過程中，要獨立思考，刻苦鉆研，有所創(chuàng)新、解決相關技術問題。通過畢業(yè)設計，使學生掌握塔式起重機的總體設計、吊臂的設計、整體穩(wěn)定性計算等內容，為今后步入社會、走上工作崗位打下良好的基礎。 2、畢業(yè)設計（論文）任務內容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）： （1） 設計任務： ① 總體參數(shù)的選擇（QTZ40級別） ② 結構形式 （2） 總體設計 ① 主要技術參數(shù)性能 ② 設計原則 ③ 平衡重的計算 ④ 塔機的風力計算 ⑤ 整機傾翻穩(wěn)定性的計算 （3） 吊臂的設計和計算 ① 吊臂的形式及尺寸（變截面）（雙吊點） ② 吊臂的強度、穩(wěn)定性及剛度驗算 （4） 設計要求 ① 主要任務：學生應在指導教師指導下獨立完成一項給定的設計任務，編寫符合要求的設計說明書，并正確繪制機械與電氣工程圖紙，獨立撰寫一份畢業(yè)論文，并繪制有關圖表。 ② 知識要求：學生在畢業(yè)設計工作中，應綜合運用多學科的理論、知識與技能，分析與解決工程問題。通過學習、鉆研與實踐，深化理論認識、擴展知識領域、延伸專業(yè)技能。 ③ 能力培養(yǎng)要求：學生應學會依據(jù)技術課題任務，完成資料的調研、收集、加工與整理，正確使用工具書；培養(yǎng)學生掌握有關工程設計的程序、方法與技術規(guī)范，提高工程設計計算、圖紙繪制、編寫技術文件的能力；培養(yǎng)學生掌握實驗、測試等科學研究的基本方法；鍛煉學生分析與解決工程實際問題的能力。 ④ 綜合素質要求：通過畢業(yè)設計，學生應掌握正確的設計思想；培養(yǎng)學生嚴肅認真的科學態(tài)度和嚴謹求實的工作作風；在工程設計中，應能樹立正確的生產(chǎn)觀、經(jīng)濟觀與全局觀。 ⑤ 設計成果要求： 凡給定的設計內容，包括說明書、計算書、圖紙等必須完整，不得有未完的部分，不應出現(xiàn)缺頁、少圖紙現(xiàn)象。 1） 對設計的全部內容，包括設計計算、機械構造、工作原理、整機布置等，均有清晰的了解。對設計過程、計算步驟有明確的概念，能用圖紙完整的表達機械結構與工藝要求，有比較熟練的認識圖紙能力。對運輸、安裝、使用等也有一定了解。 2） 說明書、計算書內容要精練，表述要清楚，取材合理，取值合適，設計計算步驟正確，數(shù)學計算準確，各項說明要有依據(jù)，插圖、表格及字跡均應工整、清楚、不得隨意涂改。制圖要符合機械機械制圖標準，且清潔整齊。 3） 對國內外塔式起重機情況有一般的了解，對各種塔式起重機有一定的分析、比較能力。 其他各項應符合本資料有關部分提出的要求。 3、畢業(yè)設計（論文）成果要求（包括圖表、實物等硬件要求）： ① 計算說明書一份 內容包括：設計任務要求的選型、設計計算內容、畢業(yè)實習報告等。作到內容完整，論證充分（包括經(jīng)濟性論證），字跡清楚，插圖和表格正規(guī)（分別進行統(tǒng)一編號）、批準，字數(shù)要求不少于2萬字；撰寫中英文摘要；提倡學生應用計算機進行設計、計算與繪圖。 ② 圖紙一套 不少于四張零號圖紙量。 4、主要參考文獻： [1] 哈爾濱建筑工程學院主編.工程起重機.北京：中國建筑工業(yè)出版社 [2] 董剛、李建功主編.機械設計.機械工業(yè)出版社 [3] 機械設計手冊.化學工業(yè)出版社（5冊） [4] GB/T9462—1999 塔式起重機技術條件 [5] GB/T13752—1992 塔式起重機設計規(guī)范 [6] GB5144—1994 塔式起重機安全規(guī)程 [7] 邢靜忠．ANSYS應用實例與分析．科學出版社．2006． [8] 劉坤．ANSYS有限元方法精解．國防工業(yè)出版社．2005． [9]GB/T9462—1999 塔式起重機設計條件． [10] GB/T13752—1992 塔式起重機設計規(guī)范． [11] GB/T5144—1994 塔式起重機安全規(guī)程 [12]劉鴻文．材料力學．北京：高等教育出版社．2002． [13]李柱，徐振高．互換性與測量技術．北京：高等教育出版社．2002． [14] 張東升．機械零件及建筑機械．重慶：重慶大學出版社.2003． [15] 現(xiàn)行建筑機械規(guī)范大全．北京：中國建筑工業(yè)出版社.1995． [16] 吳慶鳴，何小新．工程機械設計．武昌：武漢大學出版社.2006． [17]劉佩衡．塔式起重機使用手冊．北京：機械工業(yè)出版社.2002． [18] 張質文，虞和謙等．起重機設計手冊．北京：中國鐵道出版社．1997． [19] 顧迪民．工程起重機．北京：中國建筑工業(yè)出版社．1988． [20] 王金諾，于蘭峰．起重運輸機金屬結構．北京：中國鐵道出版社.2002． [21] 張鳳山，董紅光．塔式起重機構造與維修.北京：人民郵電出版社．2007． [22] 張青．工程起重機結構與設計．化學工業(yè)出版社．2008． 5、本畢業(yè)設計（論文）課題工作進度計劃： 起 迄 日 期 工 作 內 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 方案選擇及總體設計 繪制總圖 臂架設計 繪制臂架裝配及結構圖紙 繪制零件圖紙 準備論文及答辯 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 河北建筑工程學院 畢業(yè)實習報告 系 別 機械工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 機093班 姓 名 侯延峰 學 號 2009307333 指導教師 李常勝 實習成績 畢業(yè)實習報告 一.實習目的 。本次實習的目的是通過實物及實習單位的相關設計資料全面了解起重機的結構和設計并對其進行設計。希望通過這次實習能夠鞏固和擴大我們在校期間所學的基礎知識和專業(yè)知識，訓練我們綜合運用所學知識分析和解決問題的能力，盡量有自己的一點創(chuàng)新。 為了讓我們把畢業(yè)設計做的更好，通過實習使學生獲得基本生產(chǎn)的感性知識，理論聯(lián)系實際，擴大知識面，我們進行了畢業(yè)實習。畢業(yè)實習是每個畢業(yè)生都必須經(jīng)過的過程，是畢業(yè)設計的一個重要環(huán)節(jié)。是將畢業(yè)生所學的理論知識與實際知識相結合，使我們對專業(yè)知識有了更深刻的了解，為將來的設計、學習和工作打下了堅實的基礎。 二.實習內容 本次實習為畢業(yè)參觀實習，3月20日我們在李老師的帶領下來到長春國際會展中心進行參觀實習，初步了解塔式起重機的整體結構，然后業(yè)余時間自己到張家口市建筑機械廠對此次設計的QTZ40型塔式起重機進行具體的學習。 塔式起重機是現(xiàn)代工業(yè)與民用建筑的主要施工機械之一。高層建筑施工中，它的幅度利用率比其他類型起重機高，其幅度利用率可達全幅度的80%。我們這次設計的QTZ40自升式塔式起重機是為滿足高層建筑施工、設備安裝而設計的新型起重運輸機械，性能先進，結構合理，操作使用安全可靠。其主要特點是起升高度大，工作幅度大。塔機上部能借助于液壓頂升機構，根據(jù)施工的建筑物的增高而相應的升高，使司機操作方便，視野寬闊并始終保持高清晰。QTZ40塔式起重機有多種形式，設計正在不斷的完善中。此次設計的形式為固定上回轉液壓頂升自動加節(jié)，最大起升高度可達100米（附著狀態(tài)）。隨著更高層建筑的出現(xiàn)，塔式起重機必然朝著更完美的方向發(fā)展。 塔式起重機由金屬結構、工作機構和電氣系統(tǒng)三部分組成。金屬結構包括塔身、動臂和底座等。工作機構有起升、變幅、回轉和頂升四部分。電氣系統(tǒng)包括電動機、控制器、配電柜、連接線路、信號及照明裝置等。 塔式起重機的起升和變幅機構均由電動機、聯(lián)軸器、制動器、減速器和卷筒等部件組成。為提高塔機的生產(chǎn)效率，加快吊裝的施工進度，各工作機構均應具備較高的工作速度，并要求啟動和制動過程中都能平緩進行，避免產(chǎn)生急劇沖擊，對金屬結構產(chǎn)生破壞性影響。另外，工作機構與金屬結構之間的關系協(xié)調，互不相碰。 起升機構：起升機構是起重機機械的主要機構，用以實現(xiàn)重物的升降運動。起升機構通常由原動機、減速器、卷筒、制動器、鋼絲繩、滑輪組和吊鉤組成。 回轉機構:塔機是靠起重臂回轉來保障其工作覆蓋面的?；剞D運動的產(chǎn)生是通過上、下回轉支座分別裝在回轉支承的內外圈上并由回轉機構驅動小齒輪。小齒輪與回轉支承的大齒圈嚙合，帶動回轉上支座相對于下支座運動。我們設計的QTZ40塔式起重機的回轉機構設成單回轉式，通常由回轉電動機、液力耦合器、回轉制動器、回轉減速器和小齒輪組成。 變幅機構:變幅機構是實現(xiàn)改變幅度的工作機構，用來擴大起重機的工作范圍，提高起重機的生產(chǎn)率。變幅機構由電動機、減速器、卷筒和制動器組成。功率和外形尺寸較小。變幅機構按其構造和不同的變幅方式分為運行小車式和吊臂俯仰式。 塔機都設有安全保護裝置，包括：起升高度限制器、起重量限制器、力矩限制器。 此次我設計吊臂，所以主要了解了吊臂。塔式起重機起重臂簡稱臂架或吊臂，按構造形式可分為：小車變幅水平臂架；俯仰變幅臂架，簡稱動臂；伸縮式小車變幅臂架；折曲式臂架。本次設計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：單吊點小車變幅臂架、雙吊點小車變幅臂架和起重機與平衡臂架連成一體的錘頭式小車變幅臂架。單吊點小車變幅臂架是靜定結構，而雙吊點小車變幅臂架則是超靜定結構。雙吊點小車變幅臂架結構自重輕，據(jù)分析與同等起重性能的單吊點小車變幅臂架相比，自重均可減輕5%-10%。小車變幅臂架拉索吊點可以設在下弦處，也可設在上弦處，現(xiàn)今通用小車變幅臂架多是上弦吊點，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行軌道。塔機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。 這次設計的QTZ40型塔式起重機是一種采用水平臂架，小車變輻，上回轉的自升塔式起重機，該塔機采用液壓頂升，起升機構采用變頻調速技術，可獲得理想的起升速度及荷重慢就位；回轉機構、牽引機構采用變頻器控制變頻電機帶動行星減速器傳動，實現(xiàn)無級調速。 李老師為我們詳細地講解以后，我對自己的設計又有了更加直觀深入的了解。 我重點了解了吊臂的情況，通過老師給我們的講解和我仔細觀看了吊臂的具體結構，我對自己設計的部分——吊臂有了比較全面的了解。這次參觀實習可以說收獲頗多。 三. 實習結果 1.了解了QTZ40塔式起重機的總體結構，重點對吊臂的結構有了全面的了解； 2. 知道了塔機用頂升機構進行頂升時，利用液壓缸的作用把上面的所有機構頂起，然后加入標準節(jié)。 3. 明白了塔機的起升機構和變幅機構是用不同的鋼絲繩分開控制的； 四.實習總結 畢業(yè)實習結束了，時間雖然不長，但是通過實習，我們擴充了視野，開闊了大腦思維，鞏固和擴充了我們在學校學不到的實踐知識，使我們收益頗豐。另外培養(yǎng)、鍛煉了我們獨立工作的能力和創(chuàng)新的精神；進一步鞏固和深化了所學的理論內容，彌補了以前理論學習的不足，更加深刻地體會到了自己學習上的不足。感謝老師們不辭辛苦地為我們聯(lián)系實習單位，并親自帶領我們去實習地參觀講解，感謝老師給予我們的幫助。 河北建筑工程學院 畢業(yè)設計（論文）開題報告 課題 名稱 QTZ40塔式起重機總體及臂架 優(yōu)化設計 系 別： 機械工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 機093 學生姓名： 侯延峰 學 號： 2009307333 指導教師： 李常勝 課題來源 導師課題 課題類別 工程設計 一、論文資料的準備 1 塔式起重機概述 塔式起重機又稱塔機，從西歐發(fā)源，具有適用范圍廣，回轉半徑大，操作方便，工 作效率高以及安裝與拆卸比較簡便等特點，從而廣泛的使用在建筑安裝工程中，并成為 重要的施工機械之一。同時，塔式起重機在水利建設，造船以及電站施工等部門也有應 用參考。 塔式起重機是一種塔身樹立起重臂回轉的起重機械，簡稱塔機，也叫塔吊，起源于西歐。具有工作效率高、使用范圍廣、回轉半徑大、起升高度大、操作方便以及安裝與拆卸比較簡便等特點。主要完成在高層建筑施工中預制構件及其他建筑材料與工具等吊裝工作。塔式起重機應具備下列特點： ① 起升高度和工作幅度較大、起重力矩大； ② 工作速度高，具有安裝微動性能及良好的調速性能； ③ 要求拆裝運輸方便迅速，以適應頻繁轉移工地的需要。 2我國塔式起重機的發(fā)展現(xiàn)狀 塔式起重機在我國的生產(chǎn)與應用已經(jīng)有50余年的歷史，經(jīng)歷了以個從測繪仿制到自行設計制造的過程，特別是進入20世紀90年代以后，我國塔式起重機行業(yè)隨著全國范圍建筑任務的增加而進入了一個興盛時期，年產(chǎn)量連年猛增，而且有部分產(chǎn)品出口到國外。 現(xiàn)在我國的建筑用塔式起重機已越來越普遍，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，到處都有塔機的應用。近20年來，市場的需求，有力的促進了技術的進步，通過研究開發(fā)、技術創(chuàng)新、引進消化，我們的設計手段和配套件生產(chǎn)能力也有了很大的進步，計算機輔助設計、微電子技術、程控語言控制技術都在塔機上得到了應用。當然也不可否認，我國的塔機產(chǎn)品的技術性能、制作質量和品種型號規(guī)格，與發(fā)達國家產(chǎn)品相比，仍然存在較大的差距，特別是基礎零部件的可靠性、電氣元件、液壓元件、工藝安裝、生產(chǎn)設備和檢測手段等，差距更大。這就影響了我們整機產(chǎn)品的質量和可靠性，增加了事故隱患。對此我們絕不可以掉以輕心，要加倍努力、敢于創(chuàng)新、嚴格把關、趕超國際水平。 二、塔式起重機的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 塔式起重機(簡稱塔吊)是一種塔身直立、起重機臂鉸接在塔帽下部且能夠作360°回轉的起重機,通常用于房屋建筑和設備安裝的場所,具有適用范圍廣、起升高度高、回轉半徑大、工作效率高、操作簡便、運轉可靠等特點。因此它在建筑安裝施工中已經(jīng)得到了廣泛的應用,特別對于高層建筑施工來說,更是一種不可缺少的重要施工機械。 塔式起重機起源于歐洲。據(jù)記載，第一項有關建筑用塔機專利頒發(fā)于1900年。1905年出現(xiàn)了塔身固定的裝有臂架的起重機，1923年制成了近代塔機的原型樣機，同年出現(xiàn)第一臺比較完整的近代塔機。1930年當時德國已開始批量生產(chǎn)塔機，并用于建筑施工。1941年，有關塔機的德國工業(yè)標準DIN8770公布。該標準規(guī)定以吊載(t)和幅度(m)的乘積(tm)一起以重力矩表示塔機的起重能力。 我國的塔機行業(yè)于20世紀50年代開始起步,已有50多年的歷史，經(jīng)歷了一個從測仿制到自行設計制造的過程。 20世紀50年代，為滿足國家經(jīng)濟建設的需要，中國引進了前蘇聯(lián)以及東歐一些國家的塔式起重機，并進行仿制。這個時期中國生產(chǎn)與使用的塔式起重機的數(shù)量較少。 20世紀60年代，由于高層、超高層建筑的發(fā)展，廣泛使用了內部爬升式和外部附著式塔式起重機，并在工作機構中采用比較先進的技術，如直流調速、可控硅調速、渦流制動器、在回轉和運行機構中安裝液力偶合器等。在此時期，中國開始進入了自行設計與制造塔式起重機的階段。 20世紀70年代，塔式起重機服務對象更為廣泛。塔式起重機的幅度、起重量合起升高度均有了顯著提高。為了滿足市場各方面的要求，塔式起重機又向一機多用方向發(fā)展。中國塔式起重機進入了技術提高、品種增多的新階段。這一時期還先后開發(fā)了ZT100、ZT120、ZT280等小車變幅自升式塔式起重機、QT-20小車變幅內爬式塔式起重機，QTL16、TQ40、TQ45、TD25、QTG40、QTG60下回轉動臂自行架設快裝塔式起重機等，其年產(chǎn)量最高超過900臺，標志著中國塔式起重機行業(yè)進入一個新的階段。20世紀90年代以后，中國塔式起重機行業(yè)隨著全國范圍建筑任務的增加而進入了一個新的興盛時期，年產(chǎn)量連年猛增，而且有部分產(chǎn)品出口到國外。全國塔式起重機的總擁有量也從20世紀50年代的幾十臺截至2000年約為6萬臺。至此，無論從生產(chǎn)規(guī)模、應用范圍和塔式起重機總量等角度來衡量，中國均堪稱塔式起重機大國。 三﹑QTZ40塔式起重機的整體簡介 QTZ40塔式起重機具有起升、回轉、變幅、頂升四種工作機構，可單獨或復合動作，可以獲得較高的工作效率。頂升機構用于塔身接高或降塔,起升機構采用多速電機，有快速、中速和 慢就位多種速度，充分滿足用戶各種工況的需要。起重臂可左、右作540度全回轉，回轉、變幅靈活可靠，起吊就位準確，可滿足建筑施工中垂直及水平運輸?shù)男?要。該機設有起重量限制器、力矩限制器、起升高度限制器、幅度限位器和回轉限制器等安全保護裝置齊全，靈敏可靠，確保塔機正常工作。另外，還設有休息平臺、護欄等安全保護設施。司機室獨立側置，造型美觀，視野開闊，內部空間大，操作方便。該機適用性好，廣泛用于中高層以下的各類工業(yè)與民用建筑和滑模施工的吊裝，也用于港口、貨場的裝卸。 四. 此次我設計吊臂，所以主要了解了吊臂。塔式起重機起重臂簡稱臂架或吊臂，按構造形式可分為：小車變幅水平臂架；俯仰變幅臂架，簡稱動臂；伸縮式小車變幅臂架；折曲式臂架。本次設計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：單吊點小車變幅臂架、雙吊點小車變幅臂架和起重機與平衡臂架連成一體的錘頭式小車變幅臂架。單吊點小車變幅臂架是靜定結構，而雙吊點小車變幅臂架則是超靜定結構。雙吊點小車變幅臂架結構自重輕，據(jù)分析與同等起重性能的單吊點小車變幅臂架相比，自重均可減輕5%-10%。小車變幅臂架拉索吊點可以設在下弦處，也可設在上弦處，現(xiàn)今通用小車變幅臂架多是上弦吊點，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行軌道。塔機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。 五、ANSYS介紹 “有限元”這個詞語于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)廣泛應用于各種不同的工程之中，理論也已經(jīng)相當成熟。有限元思想的核心就是把實際結構離散化，假想地使實際的結構離散為有限數(shù)目個類似結構的個體，然后通過分析這些有限個體的性能來求出滿足實際工程要求的計算結果，從而代替對于具體復雜實際結構的求解。經(jīng)過離散化，應用有限元思想，可以解決很多實際復雜的工程問題，并在理論研究和工程應用兩方面都具有極其重要的實用價值。 1970年，美國著名力學專家、匹茲堡大學教授John Swanson創(chuàng)建了ANSYS公司，通過四十余年的發(fā)展壯大，已經(jīng)逐漸成為全球CAE行業(yè)中最大的公司。在發(fā)展過程中，ANSYS軟件不斷改進提高，性能也不斷增強，可靠性也不斷得到保證，在易用性和適應運行環(huán)境等其他方面也日趨完善，基本上完全能夠滿足當前用戶對于有限元分析軟件的要求，當下，已發(fā)展到了14．0版本。 ANSYS作為一個大型通用軟件，可以廣泛的應用于結構、流體、聲場、熱、耦合場、 電磁場上面，其使用用戶也能夠涵蓋機械、土木建筑、水利、生物、醫(yī)學、能源、航空 航天和交通運輸?shù)雀餍懈鳂I(yè)的不同領域，利用ANSYS軟件，能夠將實際模型置于各種各 樣不同的復雜實際工況之中，準確并合理的分析，優(yōu)化設計，減少實際試驗的物質和人 力投入，提高工作效率，縮短研發(fā)周期從而能夠為提高利潤做出貢獻。使用ANSYS軟件分析，包含以下幾個過程：建立模型、劃分網(wǎng)格、加載和求解、結果后處理。若在實際應用過程中想對其中的某一個步驟進行改動和變化，則依然需要重新完成其中的每一個步驟，無形中浪費了太多的工作時間。針對現(xiàn)實情況，ANSYS提供了APDL參數(shù)化設計語言來處理類似問題，通過APDL語言及UIDL語言或類似VB、VC編程語言開發(fā)應用界面，即可完成在ANSYS中的二次開發(fā)。 二次開發(fā)已經(jīng)在國外得到了很多方面的應用。例如： AlexeyI．Borovkv開發(fā)了兩款軟件，分別應用于散熱器穩(wěn)態(tài)3D熱分析及轉子體剛度不對稱補償。使用者只需面對初始參數(shù)輸入界面，而軟件自動完成建立模型、劃分網(wǎng)格、加載和求解等復雜步驟，還可以在專用軟件中生成符合用戶要求的報告，這一系列開發(fā)，無形中減少了用戶建模的工作量，無疑會提高相當?shù)男?，大大?jié)省了用戶的時間。 而相對而言，國內關于ANSYS的二次開發(fā)方面才剛剛起步，在很多方面與國外先進 水平存在相當?shù)牟罹啵恍└咝：涂蒲袡C構也相應的開發(fā)了很多產(chǎn)品，取得了一定的 研究成果，并在實際應用方面也做出了很大的貢獻。這系列研究和實際大致取得的成果有：針對具體實際工程應用問題而開發(fā)的專用系統(tǒng)，例如水利工程、土木建筑以及機械的結構和優(yōu)化設計；針對商業(yè)化發(fā)展的具體模塊，例如壓力容器自動化分析軟CPV-ANSYS，基于ANSYS的應用柴油機鑄造成型專用軟件等?？傮w而言，國內關于二次開發(fā)的研究也已經(jīng)取得了很好的效果，同時也存在發(fā)展的空間，是一個具有相當潛能，大有可為的新興科研項目。 六、主要內容、研究方法、設計要求 1、主要內容 （1） 設計任務： ① 總體參數(shù)的選擇（QTZ40級別） ② 結構形式 （2） 總體設計 ① 主要技術參數(shù)性能 ② 設計原則 ③ 平衡重的計算 ④ 塔機的風力計算 ⑤ 整機傾翻穩(wěn)定性的計算 （3） 吊臂的設計和計算 ① 吊臂的形式及尺寸（變截面）（雙吊點） ② 吊臂的強度、穩(wěn)定性及剛度驗算 2、 研究方法 （1）資料的準備 通過上網(wǎng)和畢業(yè)實習，搜集同類已研發(fā)產(chǎn)品相關資料，了解國內外塔式起重機總體設計和塔頂?shù)脑O計的已研發(fā)的產(chǎn)品，借鑒這些產(chǎn)品的設計思路為自己的設計做準備。了解所做設計中的標準部件的相關信息，為以后設計做好準備。 （2）參數(shù)確定 根據(jù)所查資料，了解到起重機的相關參數(shù)，和對標準部件的了解，選擇能免租條件的相關零件。根據(jù)傳統(tǒng)設計方法并結合相似的產(chǎn)品結構進行具體的設計，在設計中確定個關節(jié)的合理尺寸和形狀。整體和各個部件的形狀和尺寸確定后，用二維作圖工具（autoCAD等）繪制出個主要部件的圖形圖和總裝圖。明確產(chǎn)品的具體具體設計尺寸和形狀。 3、 設計要求 ① 主要任務：學生應在指導教師指導下獨立完成一項給定的設計任務，編寫符合要求的設計說明書，并正確繪制機械與電氣工程圖紙，獨立撰寫一份畢業(yè)論文，并繪制有關圖表。 ② 知識要求：學生在畢業(yè)設計工作中，應綜合運用多學科的理論、知識與技能，分析與解決工程問題。通過學習、鉆研與實踐，深化理論認識、擴展知識領域、延伸專業(yè)技能。 ③ 能力培養(yǎng)要求：學生應學會依據(jù)技術課題任務，完成資料的調研、收集、加工與整理，正確使用工具書；培養(yǎng)學生掌握有關工程設計的程序、方法與技術規(guī)范，提高工程設計計算、圖紙繪制、編寫技術文件的能力；培養(yǎng)學生掌握實驗、測試等科學研究的基本方法；鍛煉學生分析與解決工程實際問題的能力。 ④ 綜合素質要求：通過畢業(yè)設計，學生應掌握正確的設計思想；培養(yǎng)學生嚴肅認真的科學態(tài)度和嚴謹求實的工作作風；在工程設計中，應能樹立正確的生產(chǎn)觀、經(jīng)濟觀與全局觀。 ⑤ 設計成果要求： 凡給定的設計內容，包括說明書、計算書、圖紙等必須完整，不得有未完的部分，不應出現(xiàn)缺頁、少圖紙現(xiàn)象。 1） 對設計的全部內容，包括設計計算、機械構造、工作原理、整機布置等，均有清晰的了解。對設計過程、計算步驟有明確的概念，能用圖紙完整的表達機械結構與工藝要求，有比較熟練的認識圖紙能力。對運輸、安裝、使用等也有一定了解。 2） 說明書、計算書內容要精練，表述要清楚，取材合理，取值合適，設計計算步驟正確，數(shù)學計算準確，各項說明要有依據(jù)，插圖、表格及字跡均應工整、清楚、不得隨意涂改。制圖要符合機械機械制圖標準，且清潔整齊。 3） 對國內外塔式起重機情況有一般的了解，對各種塔式起重機有一定的分析、比較能力。 其他各項應符合本資料有關部分提出的要求。 五、畢業(yè)設計（論文）成果要求（包括圖表、實物等硬件要求）： ① 計算說明書一份 內容包括：設計任務要求的選型、設計計算內容、畢業(yè)實習報告等。作到內容完整，論證充分（包括經(jīng)濟性論證），字跡清楚，插圖和表格正規(guī)（分別進行統(tǒng)一編號）、批準，字數(shù)要求不少于2萬字；撰寫中英文摘要；提倡學生應用計算機進行設計、計算與繪圖。 ② 圖紙一套 不少于四張零號圖紙量。 七、總體安排和進度（包括階段性工作內容及完成日期） 2013.3.25-2013.3.28 熟悉整理資料 2013.3.29-2013.4.13 方案選擇及總體設計 2013.4.14-2013.4.20 繪制總圖 2013.4.21-2013.5.15 吊臂設計 20135.16-2013.6.5 繪制吊臂裝配及結構圖紙 2013.6.6-2013.6.19 繪制零件圖紙 2013.6.20-2013.6.21 準備論文及答辯 八、主要參考文獻 [1] 哈爾濱建筑工程學院主編.工程起重機.北京：中國建筑工業(yè)出版社 [2] 董剛、李建功主編.機械設計.機械工業(yè)出版社 [3] 機械設計手冊.化學工業(yè)出版社（5冊） [4] GB/T9462—1999 塔式起重機技術條件 [5] GB/T13752—1992 塔式起重機設計規(guī)范 [6] GB5144—1994 塔式起重機安全規(guī)程 [7] 邢靜忠．ANSYS應用實例與分析．科學出版社．2006． [8] 劉坤．ANSYS有限元方法精解．國防工業(yè)出版社．2005． [9]GB/T9462—1999 塔式起重機設計條件． [10] GB/T13752—1992 塔式起重機設計規(guī)范． [11] GB/T5144—1994 塔式起重機安全規(guī)程 指導教師意見： 指導教師簽名： 日期： 教研室意見： 教研室主任簽名： 日期： 系意見： 系領導簽名： 日期： 系蓋章 畢業(yè)設計（論文）外文資料翻譯 系別： 機械工程系 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 外文出處 Ocean Engineering 附 件：1、外文原文；2、外文資料翻譯譯文。 指導教師評語： 簽字： 年 月 日 注：請將該封面與附件裝訂成冊。 海洋工程29（2002）1463－1477 通過油水界面性能數(shù)值模擬的威爾斯渦輪機設計參數(shù)分析 A.布里托-梅洛，L.M.C.加托，A.J.N.A.薩爾門托 機械工程系，西班牙優(yōu)秀設計員，里斯本技術大學av. Rovisco Pais，1049-001里斯本，葡萄牙 2001年5月22日收到，于2001年8月30日接受 3.結果與討論 試驗研究不同類型的轉子葉片，最近對這些葉片進行了管理來提高空氣動力學性能（Raghunathan，1995年，加托，1999年a，b）。在這些類型當中，我們考慮兩個渦輪葉片配置，這可能會提供一個更大范圍的流量，在這個流量范圍內渦輪機可以完全以不錯的效率運行，與更多標準NACA0015無后掠葉片的渦輪機轉子相比：他們是向后掠NACA0015葉片（韋伯斯特和加托，1999年）。圖1所示，優(yōu)化HSIM-15-262123-1576的未波及葉片（加托和恩里克斯，1996年），如圖2所示。為了進行比較，我們采取NACA0015無后掠葉片（加托等人，1996年）。 圖3和圖4顯示了在IST鉆機上單向流動小規(guī)模測試的實驗結果（韋伯斯特和加托，1999年a，b）。結果列于圖3和圖4，高堅固性的威爾斯渦輪機的轉子（轉子外半徑為R0.295米，常數(shù)翼弦C125毫米，渦輪實度0.64，上文提到的葉片配備，有或無導流葉片。數(shù)據(jù)顯示，在無量綱形式中，實驗結果為效率與壓力降相關，和轉矩,及函數(shù)流量系數(shù)相關（是空氣密度）。無導流葉片的渦輪機在圖3中的結果顯示，NACA001530無后掠轉子在時具有較低的為0.583，NACA001530°向后掠轉子在時具有較低的為0.583，但沒有表現(xiàn)出無后掠轉子的轉矩急劇下降。此外，在失速條件下，轉子掃略的轉矩在一個更高流量時變?yōu)樨?，，而無后掠轉子在時效率變負。無后掠HSIM裝有葉片的轉子顯示出了與向后掠轉子類似的hmax，但通過轉子葉片產(chǎn)生的逐步失速的流量，在很寬的流速范圍內顯出更高效率失速的發(fā)生。 【】圖1，轉子葉片掠角 【】 圖2 NACA0015和HSIM15-262123-1576部分。 圖4表示配備相應的情節(jié)相同的渦輪機轉子雙列的導流葉片。如圖4實驗結果，導流葉片的使用為上述任何幾何形狀增加了hmax，即從0.583到0.706，0.551到0.613和0.553到0.669。此外，我們發(fā)現(xiàn)，使用導流葉片縮小了流量范圍，在這個范圍內渦輪機以正扭矩運轉。 【1469 圖（a）（b）（c）】 圖3. 無后掠和30°向后掠NACA0015和無后掠HSIM轉子葉片渦輪機，無導流葉片：效率的測量值（a）中，壓力降（b）和扭矩（c）針對流量系數(shù)。 【1470 圖（a）（b）（c）】 圖4. 無后掠和30°向后掠NACA0015和無后掠HSIM轉子葉片渦輪機，帶導流葉片：效率的測量值（a）中，壓力降（b）和扭矩（c）針對流量系數(shù)。 表1總結了六個渦輪機的性能數(shù)據(jù)，其中和分別為最小和最大的流量系數(shù)，效率名義上是。然而，和給出了這樣一個跡象，即當中壓力和流率比例近于直線的范圍時的操作范圍。在上面的性能對比中，穩(wěn)定的整體堅固性被假定為不同的渦輪機配置。表1中的結果顯示出，轉子葉片的幾何形狀對渦輪機的性能具有顯著的影響。特別是與在 較窄的流量范圍內有更高的峰值效率的渦輪機相比，一些轉子的幾何形狀會給與相當寬的流量范圍，在這個范圍中，渦輪機可以高效運行。 圖5-7通過44個有代表性的波浪氣候的亞速爾群島網(wǎng)站的記錄給出了平均電力輸出，并考慮到各海況的發(fā)生頻率設定的數(shù)值。結果給出了渦輪機特性K為幾個值的額定功率。表2表示在哪些設計的不同類型的渦輪機轉子及旁通壓力釋放閥的流量系數(shù)值。 3.1 NACA0015無后掠轉子葉片和導流葉片 圖5給出了研究NACA0015無后掠葉片的轉子使用導流葉片的數(shù)值模擬的結果。圖5還展示出了有或者無龐統(tǒng)壓力溢流閥，導流葉片的使用都會使平均電功率輸出有顯著的增加。圖3和圖4中繪制的NACA0015有或者無導流葉片的轉子的曲線圖，分別顯示出帶導流葉片的渦輪機具有最大效率.無導流葉片的渦輪機的轉矩曲線具有較寬的流量范圍，超過這個范圍渦輪機將以良好的效率運行。數(shù)值模擬的結果揭示了有用的導流葉片。此外，他們顯示的是在上述條件下，渦輪機的空氣動力學設計標準應該是最大化的渦輪機的峰值效率，即使可能導致相對于流速曲線有一個較窄范圍的效率。此外，可以發(fā)現(xiàn)，使用導流葉片會導致渦輪機尺寸的一個小的增加，然而，這不應該構成重大的問題，因為渦輪機的成本只有整個工廠成本的一小部分。 【1471 表1】 【1472 圖（a）（b）（c）】 圖5（a）的結果還表明，不管導流葉片是否被承認電功率輸出作為渦輪機的額定功率的功能的趨勢是一樣的，。圖6顯示出電功率輸出的顯著增加。被看做渦輪機額定功率增大到600KW。最大電功率輸出已實現(xiàn)，在模擬中考慮渦輪機額定功率的范圍。 【1473 圖（a）（b）】 圖6，向后掠的30°NACA0015轉子葉片渦輪機和無導流葉片（a）和無旁通閥（b）：作為渦輪機的特性函數(shù)K，渦輪機的額定功率為幾個值。 圖5（b）給出了使用旁路泄壓閥的情況下的數(shù)值模擬結果。在這樣的條件下，當使用旁路泄流閥時，與相應的情況下相比，總的轉換功率相當小。另外，轉換后的電功率隨渦輪功率增長至900kw，高于這個值時，轉換后的功率將減小，因為小流量渦輪機損失和機械損失。轉換的最大電力獲得的常數(shù)k的值，類似于使用旁路溢流閥獲得的。 【1474 圖（a）（b） 】 圖7中，HSIM轉子葉片渦和無導流葉片（a）以及無旁通閥（b）：作為渦的特性函數(shù)k，渦的額定功率為幾個值。 【 1474 表2】 3.2NACA0015橫掃轉子葉片，有或者無導流葉片 圖6給出了研究使用導流葉片對NACA0015 30°向后掠轉子葉片的影響的數(shù)值模擬的結果?？梢钥闯?，導流葉片的使用不利于沒有溢流閥的情況。這是由于與無導流葉片的渦輪機相比，裝有導流葉片的渦在停滯流動條件下的性能最差（見圖3和圖4）。 如圖5和圖6比較所示，①裝有橫掃葉片轉子的渦比無后掠葉片渦的性能差，②假定該導流葉片和壓力釋放閥都被使用。這個結果與圖4所示的相同的渦的性能曲線相符。 當考慮使用溢流閥且無導流葉片時，向后掠NACA0015葉片的轉子與無后掠NACA0015轉子相比，表明向后掠的轉子葉片比相應的無后掠的轉子生產(chǎn)的能量少。在這些條件下，與向后掠葉片相比，無后掠轉子具有比失速之前效率更高的優(yōu)點。然而向后掠葉片的好處是，目前向后掠葉片沒有旁路壓力釋放閥且不使用導流葉片。 對于一個給定的渦的額定功率，電能的轉換作為渦特性k的一個功能，這兩種類型的渦是相似的，既當最高轉換達到195k119.4Pam3S時，無論是否使用旁路泄壓閥都一樣。 此外，可以看出，旁通閥的使用與向后掠葉片轉子的配合不會導致一個顯著增加的平均功率轉換，與所發(fā)現(xiàn)的相應條件下無后掠葉片渦輪機相反。這是由于在較寬的流速范圍內，向后掠葉片轉子的渦可以以良好的效益工作。 3.3 HSIM轉子葉片和無導流葉片 圖7的結果顯示，無后掠HSIM葉片轉子在使用旁通閥（圖7a）和不使用旁通閥時（圖7b），有或無導流葉片相比較，可以看出，當無導流葉片的渦的旁路泄壓閥運行時，所產(chǎn)生的電能稍高，可以看出，當無導流葉片的渦的旁路泄壓閥運行時，所產(chǎn)生的電能稍高。在渦帶導流葉片的條件下也可以發(fā)現(xiàn)使用旁路壓力泄壓閥可以使電功率轉換有較大幅度的提高。 當HSIM葉片轉子與NACA0015（圖5）比較時，在無導流葉片和帶有旁通閥這兩種情況下，我們觀察到NACA0015裝有葉片的轉子的渦可以獲得更好的性能。這意味著與HSIM葉片轉子的下部較寬的曲線相比應優(yōu)選高峰窄的NACA0015葉片轉子的效率曲線。 圖4表明，當使用旁通閥時無后掠NACA0015葉片轉子比HSIM葉片轉子的轉矩曲線更有利。與此相反目前如果沒有旁通閥是事實。雖然在流速范圍更寬時HSIM轉子葉片具有正的轉矩，有或者無導流葉片，其結果與NACA轉子葉片相比表明，如果使用壓力釋放閥，至少波氣候在亞速爾群島是不利的。 如果不考慮旁通閥，可以通過使用HSIM葉片得到稍微好一點的性能。我們注意到，HSIM葉片會導致更高的額定功率和尺寸更小的渦輪機，然而如果考慮到電動發(fā)電機和其電力電子的成本，這可能不會是一個優(yōu)勢。 4. 結論 通過波線理論來模擬電源轉換鏈的數(shù)學模型可以用來匹配多個威爾斯渦輪機油水界面波能量轉換器。主要關注的是威爾斯渦輪機的峰值效率與渦輪機可以高效運轉的流率范圍的寬度（固有有限），尤其是考慮在油水界面工廠中結合使用一個旁路壓力釋放閥。 旁路高壓溢流閥被發(fā)現(xiàn)為在類似的工作條件下研究的每個渦輪設計，以提供更高級別的電能生產(chǎn)。這一增長對無后掠NACA0015帶有導流葉片的轉子尤為重要。這個渦輪機為所有研究的渦輪機配置提供最佳的電源轉換。 無后掠NACA0015無導流葉片，且無旁路減壓閥的轉子表現(xiàn)最差。數(shù)學模型預測這種情況下，最大的平均電能生產(chǎn)只有60%左右，這樣可以實現(xiàn)最好的安排，即無后掠NACA0015導流葉片與壓力釋放閥并行工作的轉子。 當不考慮溢流閥時，無后掠HSIM帶或不帶導流葉片的轉子提供了最佳的功率轉換。 旁通壓力釋放閥的使用已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)用來減小渦輪機的尺寸和額定功率。 當旁通溢流閥被應用于油水界面的控制時，渦輪機的設計應著眼于渦輪機的峰值效率最大化，即使這會導致一個較窄的效率曲線。相反，當沒有考慮旁通閥時，計算結果表明，渦輪機的空氣動力學設計會導致渦輪機能夠在一個很寬的流速范圍內以相當不錯的效率運轉。 致謝 根據(jù)IDMEC和MAQETEC的合同BD/5148/95，部分財政支持的計劃PRAXIXXI，里斯本的工作報告。