50吨起重单吊钩优化设计【文献综述】.doc

1、1毕业论文文献综述机械设计制造及其自动化50吨起重单吊钩优化设计1绪论近年来，随着社会的发展，社会生活中对起重机的需求越来越大，所以起重机的研发越来越紧迫，由于汽车式起重机转场灵活，从而方便快捷，所以近几年我国的汽车式起重机发展很快。但是，与国外汽车式起重机相比，国外汽车式起重机技术得到了飞速发展，为了降低整体成本，提高性能，整体质量越来越小，在起重性能相同的情况下，自重约比十年前降低了20左右，由于车辆自重的减小，使车辆采用尽可能少的轴数（尤其是大吨位起重机），这样，大大简化了车辆的结构，成本降低，同时提高了起重机的作业能力及使用经济性，所以，同等吨位的销售价较前十年有大幅下降，对中国国内市

2、场造成了很大冲击，因此，对我国的汽车式起重机的生产者来说是一个严峻的考验。然而对于起重机整机而言，吊钩是起重机的灵魂，起重单吊钩设计的好坏将直接影响整机的性能。本课题针对50吨起重机单吊钩的分析和研究，从而改进起重机的整体性能，降低成本，同时提高了起重机的作业能力及使用经济性。1单吊钩常用于较小的起重量，吊钩在起重作业中，受到频繁、冲击重载荷的反复作用，一旦出现故障就可能导致重物坠落，造成重大人身伤亡或财产损失。因此，吊钩的基本安全要求就是避免发生突然断裂或脱落，保证作业人员的安全和被吊运物料不受损害。吊钩安全性能需要正确的结构设计、合理选材、适宜的制造方法来保证，并且在使用中要加强安全检查，

3、发现超过标准规定的缺陷要及时报废更新，使取物装置保持持续安全状态。11本课题研究历史起重机作为现代工业生产不可缺少的起重设备，被广泛用于各种物流的起重、运输、装卸、安装和人员的输送等作业中，它对减轻人类的劳动强度，实现工程施工机械自动化等方面起着十分重要的作用。随着现代工业的发展，起重机械与吊装作业技术在国民经济中显得更为重要，起吊的重量也由原来的几吨上升到现在的上百上千吨，对起重机及其主要的承重部件如吊钩等的使用性能及安全性也提出了越来越高的要求。英国是搬运设备生产历史最长，品种较全的国家，而美国自70年代以来，在国民经济的大多数部门就已出现自动化较高的搬运系统，西德的产量仅次于美国，居世界

4、第2二位。战后的日本由于经济发展的需要，矿业、电力、钢铁工业都急需搬运设备，在引进先进技术的基础上，集中解决电力、矿业及钢铁工业所需的高效起重运输设备，到80年代，起重机产量已超过10万台，其中桥式起重机超过6万台。随着国民经济的发展，起重机向大型化发展，现在国外有些国家己能生产起吊重量1000吨左右的桅杆式起重机，另外德国的800吨履带式起重机，法国的1300吨大平板车等。我国在起重机的发明和使用方面有着悠久的历史，早在新石器时代公元前50004000年，我国古代劳动人民就能用木棒滚动来搬运巨石，在商朝公元前17651760就发明利用了杠杆原理的桔槔。以后又发明了辘轳，汉朝公园前200年四川

5、井盐开采用的绞车和滑车组成的起重装置，就是今天龙门桅杆或升降机的始祖。新中国成立以后，我国的起重运输机械得到了极大的发展，从无到有，从小到大，今天已能设计制造近千吨的起重机，吊装工艺和制造水平也在飞速提高。我国太原重机公司制造的三峡1200吨水电站桥式起重机，其主副钩的起升质量分别为1200吨和125吨。我国烟台的莱佛士船厂的固定回转起重机的主吊钩已能将1900吨的物体吊至150米高，副钩能将200吨物体吊起135米。目前，世界汽车起重机的生产，从技术上讲，德国利勃海尔公司略占优势，但从企业规模上讲，美国格鲁公司居世界首位，而生产量则是日本的多田野和藤加最多。市场总的趋势是供大于求，面对激烈竞

6、争，国外各大公司纷纷增加投资、扩大生产、提高自身的竞争能力外，还通过联合或兼并来提高在国际市场的份额。如1984年，美国格鲁夫公司收购了英国老牌企业科尔斯公司。1987年，德国克虏伯公司收购了格的瓦尔德公司，成为当时德国最大的起重机公司，但该公司1995年又被美国格鲁夫公司收购。1990年，日本多田野兼并了德国法恩公司等。在起重机行业内，国外的发型汽车起重机的发展比我国迅速，在技术和运用上已相当成熟，目前国际市场对汽车起重机的需求在不断增加，从而使国外各大汽车式起重机制企业在生产中更多的应用优化设计，机械自动化和自动化设备，这对起重机行业的发展造成了很大的影响。目前国外的起重机企业主要是生产大

7、吨位的起重机，而且有完善的设计体系，和一批先进的研发人员，不断的进行创新和完善。国外的制造企业现在已经达到规模化的生产，技术含量比较高，而且液压技术和电子技术在汽车起重机的设计中也已广泛的应用，很多企业的品牌在用户的心中已经打上了坚实的烙印，这也使得国外起重机的继续发展占有了更大的优势。212本课题研究现状3目前吊钩的主要问题是大吨位的吊钩自重较大，这是一个不容易解决的难题。由于传统的设计方法及设计理论的缺陷，不能精确的反映所设计的吊钩内部应力的大小及应力分布情况，不能充分利用吊钩的材料性能，再加上凭经验和现场使用情况来大致作一些形状上的改进，考虑安全第一的因素，于是尽量加大吊钩的安全系数，造

8、成所设计的吊钩过分安全，钩体庞大，笨重，使用不灵活，吊钩结构布局设计不太合理，结构尺寸不合理，特别是对于一些根据实际使用需要而自行设计的吊钩，这些问题更加突出。吊钩设计的不合理，造成材料的浪费，使材料的承载能力得不到充分的发挥，耗工耗时，耗材耗能，使用时挂钩不灵活，不能很好的缩短挂钩时间，提高生产效率。2本课题研究的内容和方法21本课题研究的内容本课题只要求对单吊钩的结构进行优化设计。单吊钩的结构可以分为钩身和钩柄两部分。钩身制成弯曲形状，并留有钩口以方便挂、取吊索、吊链。该区段是承受吊物载荷的主要部分，最常见的截面形状是梯形。钩柄常制有螺纹，它借助与之相配合的螺母将整个吊钩悬挂在动滑轮组的横

9、梁上。322本课题研究的方法优化设计英文名是OPTIMIZATIONDESIGN，从多种方案中选择最佳方案的设计方法。它以数学中的最优化理论为基础，以计算机为手段，根据设计所追求的性能目标，建立目标函数，在满足给定的各种约束条件下，寻求最优的设计方案。第二次世界大战期间，在军事上首先应用了优化技术。1967年，美国的RL福克斯等发表了第一篇机构最优化论文。1970年，CS贝特勒等用几何规划解决了液体动压轴承的优化设计问题后，优化设计在机械设计中得到应用和发展。随着数学理论和电子计算机技术的进一步发展，优化设计已逐步形成为一门新兴的独立的工程学科，并在生产实践中得到了广泛的应用。通常设计方案可以

10、用一组参数来表示，这些参数有些已经给定，有些没有给定，需要在设计中优选，称为设计变量。如何找到一组最合适的设计变量，在允许的范围内，能使所设计的产品结构最合理、性能最好、质量最高、成本最低（即技术经济指标最佳），有市场竞争能力，同时设计的时间又不要太长，这就是优化设计所要解决的问题。一般来说，优化设计有以下几个步骤建立数学模型。选择最优化算法。程序设计。制定目标要求。计算机自动筛选最优设计方案等。通常采用的最优化算法是逐步逼近法，有线性4图21单吊钩的三个危险断面规划和非线性规划。4设计时要特别注意几处危险断面，吊钩断面形状有矩形、梯形和丁字形等，一般起重机用梯形断面的单钩或双钩，矩形断面的吊

11、钩一般为板式吊钩，电动葫芦常用T形断面吊钩。吊钩的主要尺寸之间有一定的关系，如开口度S与钩孔直径D之间，S075D。5吊钩有三个危险断面，在检查时要特别注意。如图21所示，吊钩的三个危险断面是1AA断面一方面受吊索拉力的作用，吊钩有被拉直的趋势；另一方面还受弯矩的作用。因为作用于此断面的弯矩最大，其所受弯曲应力也最大，所以此断面是一个危险断面。2BB断面与AA断面相同，BB断面在吊索拉力的作用下，有被拉直和剪断的趋势，此处所受剪切应力最大，故也是危险断面。3CC断面，该断面是钩柱最细的部分，在吊索拉力的作用下，有被拉断的趋势。此处所受拉应力最大，故也是危险断面。63本课题的发展动向和趋势目前吊

12、钩的主要问题是大吨位的吊钩自重较大，这是一个不容易解决的难题。由于传统的设计方法及设计理论的缺陷，不能精确的反映所设计的吊钩内部应力的大小及应力分布情况，不能充分利用吊钩的材料性能，再加上凭经验和现场使用情况来大致作一些形状上的改进，考虑安全第一的因素，于是尽量加大吊钩的安全系数，造成所设计的吊钩过分安全，钩体庞大，笨重，使用不灵活，吊钩结构布局设计不太合理，结构尺寸不合理，特别是对于一些根据实际使用需要而自行设计的吊钩，这些问题更加突出。吊5钩设计的不合理，造成材料的浪费，使材料的承载能力得不到充分的发挥，耗工耗时，耗材耗能，使用时挂钩不灵活，不能很好的缩短挂钩时间，提高生产效率。因此，利用

13、现代的优化设计理论和方法以及现有的计算机辅助设计手段，对吊钩进行设计和改进，是很有必要的，也是现代的设计者们必须考虑的问题。随着现代冶金行业冶炼技术的飞速发展，需要起重的重量越来越大，吊钩也面临着严峻的考验，利用现代化的设计理论和设计手段进行吊钩的优化设计，是我们必须思考的问题，也是今后吊钩设计的必然的趋势。参考文献1顾迪民，工程起重机，中国建筑工业出版社，198812第二版2蔡福海，全地面起重机发展现状及其关键技术探讨，工程机械与维修，20063张质文，起重机设计手册，中国铁道出版社，19974艾科夫，刘宝成译，优化设计，中国人民大学出版社，20095孔云鹏，机械设计课程设计，东北大学出版社

14、，20006徐格宁，起重运输机金属结构设计，机械工业出版社，19977金属塑性成形的有限元模拟技术及其应用，谢水生，科学出版社，20088起重机械设计手册编写组，起重机械设计手册3版M，北京机械工业出版社，19879华玉洁，起重机械与吊装M，北京化学工业出版社，200110蒋维城，固体力学有限元分析，北京北京理工大学出版社，198911SHUXUEDAO,WEIXINHONG,XIAOMIN,ANALYSISOFSTRESSANDSTRAINDURINGSTRETCHINGSTAGEOFMULTIWEDGECROSSWEDGEROLLINGBASEONFINITEELEMENTMETHOD,COLLEGEOFMECHANICALENGINEERINGANDMECHANICS,NINGBOUNIVERSITY,CHINA12SHUXUEDAO,ZHANGKANGSHENG,HUZHENGHUAN,“ANALYZINGINFLUENCEFACTORSOFPARAMETERSOFFORCEANDENERGYABOUTCROSSWEDGEROLLING”,THEHEAVYMACHINERY,NO4,2125,2002