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一、選題依據及意義：
起重機械師現代工業(yè)企業(yè)中實現生產過程機械化、自動化、減輕繁重體力勞動、提高勞動生產率的重要工具和設備。隨著現代工業(yè)的發(fā)展、生產規(guī)模的擴大以及自動化程度的提高，作為物料搬運重要設備，它在現代化生產過程中的作用越來越大、應用越來越廣，如在港口碼頭和鐵路車站，沒有起重機械，裝卸工作就不能進行；在冶金生產中，起重機械已運用于金屬生產的全部過程；現代建筑工程，不能離開起重機械；在農業(yè)和林場，最困難、最非禮的工作也由起重機來完成；在核電站中，采用特殊的起重機，用以代替人的操作去擔當對人體健康有嚴重危害的工作?？茖W技術和生產發(fā)展推動了現代設計和制造能力的提高，激烈的國際市場也越來越依賴于技術的競爭，這些都促使國內外各種起重機制造企業(yè)不斷地完善和發(fā)展起重機提高勞動生產率以及增強市場競爭力。
二、國內外研究概況及發(fā)展趨勢：
一、國外起重機的特點及發(fā)展趨勢
近年來，隨著世界銷售市場對起重機械的需求量的不斷增加，國外各起重機廠家大多采用優(yōu)化設計等 現代設計手段以提高設計效率。有關資料表明，美國、德國、日本等一些起重機公司都廣泛應用CAD技術，徹底拋棄了傳統的圖板，并且還與計算機輔助工藝規(guī)劃（CAPP）和計算機輔助制造(CAM)相銜接，做到了無圖化生產。
國外起重運輸機械發(fā)展到今天，已經到了比較成熟的地步，其結構形式基本上都是經過反復優(yōu)化設計，并經過實踐檢驗的。隨著計算機技術的廣泛應用，許多國外起重機制造商應用計算機輔助設計系統(CAD)，以及模塊化設計方法，盡量使用標準件設備迅速組合和安裝，減少標準件外組合部分的加工制造。組合構件的使用對生產非標準件起重機來講，有助于減少成本。當前，國外起重機特點和發(fā)展趨勢有三大特征：
1、 系列產品模塊化、組合化和標準化
用模塊化設計代替?zhèn)鹘y的整機設計方法，將起重機上基本相同的構件、部件和零件制成有多種用途，有相同聯結要素和可以互換的標準模塊，通過不同模塊的相互組合，形成不同類型和規(guī)格的起重機。對起重機進行改進，只需針對某幾個模塊。設計新型起重機，只需選用不同模塊重新進行組合?？墒箚渭∨可a的起重機改換成具有相當批量的模塊生產，是想高效率的專業(yè)化生產，企事業(yè)的生產組織也可由產品管理變?yōu)槟K管理。達到改善整機性能，降低制造成本，提高通用化程度，用較少規(guī)格的零部件組成多品種、多規(guī)格的系列產品充分滿足用戶需求。據資料介紹，德馬克公司的葫蘆雙梁起重機系列改用模塊化設計后，比單件設計其設計費用下降了12%，自重輕，與國內產品相比較，起重量為32t，跨度25m，國內雙梁起重機自重46.4t，電動葫蘆橋式起重機自重28.3t，而德馬克電動葫蘆橋式起重機的自重只有18.5t，比國內產品分別輕60%和35%。
2、 起重機的大型化、高速化和專用化
出于工業(yè)生產規(guī)模不斷擴大，生產效率日益提高，以及產品生產過程中無聊裝卸般運費用所占比例逐漸增加，促使大型或高速起重機的需求量不斷增長，起重量越來越大，工作速度越來越高，并對能好和可靠性提出了更高的要求目前試劍石最大的履帶起重機為德馬克公司生產的CC8800-1TWIN，其最大起重量為3200t；最大的橋式起重機起重量達1200t；生產率達8000~10000t/h的斗輪堆取料機；自動化立體倉庫巷道堆垛機最大的運行速度達400m/min；最大的帶式輸送機寬達3.2m，輸送能力達37500t/h和單機最大輸送距離超過30km等。
3、起重機性能自動化、智能化/和數字化
起重機的跟新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動與控制的改進。將機械技術和電子技術相結合，將先進的計算技術、微電子技術、電力電子技術、光纜技術、液壓技術、模糊控制技術應用到機械的驅動和控制系統實現起重機的自動化和智能化。大型高效起重機新一代電器控制裝置已發(fā)展為全電子數字化控制系統。主要又全數字化控制驅動裝置、可編程序控制器、故障診斷及數據管理系統、數字化操作縱給定檢測等設備組成。變壓變頻調速、射頻數據通訊、故障自診監(jiān)控、吊具防搖的模糊控制、激光查找起吊重物重心、近場感應防碰技術、現場總線技術、載波通訊及控制、無接觸供電及三維條形碼技術等將廣泛得到應用，使起重機具有更高的揉性，以適應多批次少批量的柔性生產模式，提高單機綜合自動化水平。
二、國內起重機設計現狀及存在的問題
1、設計手段不完善、與先進技術結合較少
目前，國內起重機還處于傳統設計階段，設計手段欠完善，與先進的技術結合的也比較少。不過近些年來隨著設計技術的引進、消化、吸收，有了長足的進步，產品的性能、可靠性、外觀都有較大幅度的提高，企業(yè)也在不斷向大規(guī)模、系列化方向發(fā)展，但國內的起重機在設計技術水平上與國外還有一定差距，這與國內配套力量薄弱不無關系。所以我們更需要借鑒吸收國外先進技術、采取國際化配套，提高產品起點，并且在設計中結合新的設計理念、方法及手段以滿足工業(yè)生產方式的轉變和用戶需求的多樣性，以實現產品規(guī)模化、系列化合精細化，提高產品生產成本以及質量，增加產品性價比，從而提高企業(yè)的核心競爭力。
2．設計效率太低、通用性較差
長期以來，起重機設計利用圖板手工設計制圖，需要較長的設計周期。而且由于設計及工藝原因，國內制造的起重機交貨期約為國外先進企業(yè)的兩倍，效率較低，遠遠不能適應市場經濟競爭的要求，使企業(yè)失掉了不少機遇。一些起重機制造商隊與成系列、成批量的通用起重機產品（如5~50t雙梁橋式起重機），為了降低成本，簡化生產管理，通用化設計現狀只做到對車輪組、滑輪組、卷筒組合聯軸器的通用化設計，對于運行機構、小車架，仍只能按不同起重量設計，橋架端則按不同起重量，不同小車軌距多寬設計，對橋式起重機的設計不能使整機與機構、機構與部件、部件與零件之間的參數合理匹配。
3.設計進行類比，工藝水平較低
在起重機的設計過程中，一方面由于其產品相對定型，根據《起重機設計手冊》中推薦的尺寸進行選擇，一般工廠設計不做基數按，當有相近參數起重機需求時，則選擇類比放大導致截面尺寸變得越來越大，從而起重機的質量、大車驅動機構、廠房基礎投資增大，造成很大浪費。隨著起重機向大噸位、高參數、低噪聲、小振動及輕型化方向的不斷發(fā)展，原有定型產品越來越不能適應當前要求，市場需要性能優(yōu)良，，經濟性好的橋式起重機。另一方面，由于國內企業(yè)，普遍缺乏生產技術，工藝水平較低，一些起重機生產企業(yè)的工裝設備、裝配及檢測手段比較落后，油漆及焊接工藝不過關，較為粗糙，嚴重影響了起重機的質量。
4.專業(yè)化協作水平、通用化設計水平低
目前，我國專業(yè)化協作目前只做到20%,80%仍靠企業(yè)自己設計、制造。一臺起重機中只有電動機、減速器、制動器及一些電氣元件可外購，其它鉚焊件、機加工件、主梁、車輪組、端梁、小車架仍靠企業(yè)自行設計，這樣需花費大量的時間，影響了起重機的生產周期。
5、CAD交互式缺乏最主要的原因是由于對于CAD技術和方法研究比較有限，CAD技術作為一種先進的設計手段和工具逐漸為工程技術人員和設計人員接受和掌握，已經在專業(yè)機械設計中發(fā)揮著越來越大的作用。然而，隨著技術的發(fā)展會對CAD技術本身及其應用提出更高更嚴的要求，國內大型起重機生產企業(yè)的CAD設計系統的實際應用及推廣任務仍然十分艱巨。
三、現代設計方法在起重機設計中的應用
目前我國起重機的設計能力薄弱、設計方法落后，所進行的設計主要是按許多用應力法進行的，導致我國起重機與國外先進發(fā)達國家相比消耗了過多的材料和能源，嚴重影響了我國起重機產品的競爭能力。近些年來，國際上現代設計理論和現代設計方法應運而生，并且越來樂受重視，所以國內起重機的法杖必須引人現代設計方法，才能設計出更符合實際使用工況，更注重功能性、經濟性和可靠性的起重機。
現代設計理論是對產品原理和機理的科學總結?，F代設計方法是基于設計理論形成的，他把設計對象看成一個系統，同時考慮系統與外部的聯系，用系統工程的給你按進行分析和綜合，力求系統整體最優(yōu)。現代設計開發(fā)強調綜合考慮與分析市場粗球，設計、生產、管理、使用和銷售等各方面因素；強調綜合運用優(yōu)化設計、系統工具、可靠性理論、價值工程、計算機技術等科學技術知識，探索多種解決設計問題的科學途徑；它把經驗的類比的設計觀點變成邏輯的、推理的、系統的設計觀點，采用懂太多、多變量的、多方案的、擴展性的設計思維方式；具有系統性、創(chuàng)造性、綜合性和程式性的特點。設計方法分為適用于不同類型產品設計的一般方法和面向特殊產品的具體方法。常見的一般方法包括：創(chuàng)新設計方法、可靠性設計方法、最優(yōu)化設計方法、有限元設計方法、綠色設計方法、虛擬設計方法、并行設計方法、反求設計方法、抗疲勞設計方法、防腐蝕設計法、動態(tài)設計法、價值工程發(fā)、計算機仿真和動態(tài)模擬方法、網絡分析設計方法的等。
隨著這些設計方法在我國陸續(xù)使用，我們可以再起重機整機、結構、機構、電氣和液壓設計中來采用適宜的現代設計方法進行設計，比如：對起重機金屬結構的設計可考慮有限元設計方法及最優(yōu)化設計方法，以最大限度減輕起重機自重和降低能耗；對起重機電器部件及電氣系統設計時可考慮采用可靠性設計法和創(chuàng)新設計方法，不斷提高可靠度及零件和機構設計的創(chuàng)新能力，使部件和機構越來越精巧；為了快速推出新產品，在對起重機進行設計時，可考慮廣泛運用并行設計方法；對超大型設備還可考慮計算機仿真與動態(tài)模擬方法；考慮現代社會的環(huán)保要求，綠色設計方法也需要進行推廣。
三、研究內容及實驗方案
1.5m3單軌抓斗起重機是用來對物料起重、運輸、裝卸和安裝等作業(yè)的機械設備，它可以減輕體力勞動、提高勞動生產率或在生產過程中進行某些特殊的工藝操作，實現機械化和現代化。
1、查閱國內外有關抓斗起重機方面的相關資料；
2、了解抓斗起重機的國內外發(fā)展現狀；
3、通過查閱資料，了解抓斗起重機的特點及易出現的問題；
4、結合抓斗起重機的常用使用情況，通過室內實驗分析所用材料的強度，計算相關數據，認真校核，進行評估，綜合得出最佳方案；將所學知識應用于該產品的設計中，并運用現代設計方法使該產品更完善
四、目標、主要特色及工作進度
課題的性質為通過實踐加深對理論知識的理解和應用能力。
主要內容包括
1. 查閱相關資料，外文資料翻譯撰寫開題報告 1.30～2.27 4周
2．運動及動力參數計算 2.28～3.13 2周
3．總裝圖設計 3.14～4.04 3周
4 主要零、部件強度及選用計算 4.05～4.19 2周
5．繪制零、部件圖 4.20～5.04 2周
6．編寫設計計算說明書（畢業(yè)論文） 5.05～5.19 2周
7．畢業(yè)設計審查、畢業(yè)答辯 5.20～6.03 2周
五、參考文獻
【1】 孫桓等主編.機械原理. 北京：高等教育出版社，2001
【2】 濮良貴等主編.機械設計. 北京：高等教育出版社，2001
【3】 張質文、劉全德主編，起重運輸機械.北京：中國鐵道出版社，1983，
【4】 張質文主編. 起重機設計手冊. 北京: 中國鐵道出版社，2001
【5】 宗武、樊迪民主編.起重機設計計算.北京：北京科技出版社，1988
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【7】楊長骙 傅東明主編.起重機械（第2版）.北京：機械工業(yè)出版社.1992