机械设计之船用液压吊机的结构设计

淮 阴 工 学 院毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名：顾永峰学 号：专 业：机械设计制造及其自动化设计(论文)题目：船用液压吊机的结构设计指 导 教 师:2010年3月12日 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述文 献 综 述1 引言 20世纪50年代以来,计算机技术的迅速发展为工程设计、分析和优化技术带来了全面的变革。计算机、应用数学、力学、计算机图形学、应用软件等技术的不断融合，推动着设计理念、理论、方法、技术乃至工具的进步，使得设计理论研究和新技术应用空前繁荣。与此同时，世界造船业的飞速发展对船用起重机械的要求也越来越高，船用起重机械的设计计算方法需要不断地更新、充实和完善、使船用起重机械向更注重功能性、经济性、可靠性和安全性的方向发展。长期以来，船用起重机械的设计方法多采用静态设计为主，并没有有效的动态仿真设计新方法1。 产品设计的数字化是企业信息化的重要内容之一，随着国民经济的不断发展以及国防技术的需要，机械系统的构型越来越复杂，产品复杂性及多样性的不断增长，企业之间的竞争日趋激烈，传统的设计方法很难满足新的设计要求，为了能在竞争中处于有利地位，实现产品设计的数字化势在必行2。 随着技术的不断进步，仿真在产品设计过程的应用变得越来越广泛，虚拟样机技术正是这一发展趋势的典型代表，可应用于产品构思、设计、开发、制造、运行、评估，直至报废等产品全生命周期的各个阶段，实践证明有效合理的利用能大幅度缩短产品的研制时间，提高产品质量，降低生产成本等3，目前已在汽车制造、工程机械、航空航天、造船、通用机械等众多领域得到了很好的应用46。2 虚拟样机技术的定义 虚拟样机技术是一种新型的基于一体化产品和过程开发策略新的设计、开发手段。设计师利用计算机技术建立系统的数值模型，进行仿真分析并以图形方式显示该系统在真实工程条件下的各种特性，从而修改得到最优化设计方案的技术。涉及到多体系统运动学与动力学建模理论及其技术实现，是基于先进的建模技术、多领域仿真技术、信息管理技术、交互式用户界面技术和虚拟现实技术的综合应用技术3，4。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告3 虚拟样机技术在国内外的发展状况3.1国外发展状况 在国外，虚拟样机技术的研究已取得了较大的进展，1997年7月4日，美国航空航天局的喷气推进实验室（JPL）由于采用了虚拟样机技术，成功地实现了火星探测器“探路号”在火星上的软着陆。在探测器发射以前，JPL的工程师们运用虚拟样机技术预测到由于制动火箭与火星风的相互作用，探测器很可能在着陆时滚翻并最后6轮朝上。工程师们针对这个问题修改了技术方案，保证了火星登陆计划的成功3。 我们熟知波音777飞机是世界上首架以无纸方式研发及制造的飞机，其设计、装配、性能评价及分析就是采用了虚拟样机技术。这不但使研发周期(8 年缩短为5 年) 大大缩短,研发成本大大降低(设计费用降低94 %,设计更改降低93 %) ,而且确保了最终产品一次装机成功；在日本，日产汽车公司利用虚拟样机进行概念设计、包装设计、覆盖件设计、整车仿真设计等，节约了成本并缩短了新产品进入市场的时间，此外虚拟样机相关的商业软件亦日趋成熟 5。3.2国内发展状况 在国内，虚拟样机技术起步较晚，但十几年来在某些方面亦取得了可喜的成绩，比较典型的是六零四所建立了我国首架具有自主知识产权的支线飞机ARJ21的虚拟样机进行了数字化装配，经干涉检查、运动分析、可维修/可维护性分析、CAE分析、NC模拟等，完成了关键工装的数字化设计和主要零部件的数字化制造。863 项目“月球表面探测机器人方案研究”则运用虚拟样机技术构造虚拟月球面计算仿真环境,并对涉及到的多项关键技术进行了深入研究,取得了很好的成果3。此外，在工程机械领域亦有较多研究温效朔利用UG软件对装载机工作装置进行建模，然后将数字模型导入到ADAMS环境下对其进行各个工况的运动仿真，为进一步的仿真分析提供理论依据6；大学郑夕健等利用ADAMS软件建立了汽车起重机的虚拟样机模型，并对其带载回转工作过程进行了仿真，获得了在某一时刻突然卸载时支腿的振动情况曲线，据此分析汽车起重机起升最大重量时整机的稳定性，取得了较好的效果7；王洪伦等对虚拟样机技术在挖掘机优化设计设计中应用进行了研究8；在此外，在汽车、轻工机械、机械电子和通用机械等方面，虚拟样机技术均取得了较好的应用与发展79。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告4 虚拟样机技术在船用起重机中的应用大连海事大学的杨海年利用虚拟样机软件建立克令吊的动力学仿真模型并对模型进行分析和仿真，动力学仿真结果指导随后进行的液压系统设计。根据克令吊不同的动作分别搭建了变幅液压系统的动态仿真模型、回转液压系统的动态仿真模型。通过对这些液压系统的仿真得出这些系统的动态特性。通过对各液压系统的建模与仿真，为实际液压系统元件的选择提供了理论依据，缩短了实际液压系统的设计与调试时间同时也降低了成本。他同时利用Adams软件的优化分析功能代替传统的类比作图试凑法，以平均变幅力最小为目标对克令吊变幅机构进行了优化分析，以解决液压缸铰接的最佳位置不易确定的问题，为改进设计提供依据。杨海年的研究为我国的设计师学习了解国外同行的先进经验，也为我国追赶发达国家在船舶机电产品上的水平提供了重要的手段10。5 小结虚拟样机技术的发展，使得其在缩短产品周期，降低设计费用等方面大有潜力，特别是将参数化设计引入其中，设计人员就可以随时更改设计方案而无需做大量重复的工作，减少物理样机的试制，甚至达到零物理样机，与有限元软件的结合，可以方便的进行过载虚拟实验，充分的利用材料，提高整机的性能。它的这些优点使得其在产品设计过程中将占有越来越重要的地位。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告参考文献1 杨宝林. 基于虚拟样机技术的船用起重机金属结构动力学分析:硕士论文，武汉理工大学，20082 李文杰. 虚拟样机技术在门座起重机设计中的应用.湖北工业大学学报，2009（04）：4648 3 杨秀梅. 虚拟样机技术综述.新技术新工艺，2008（03）：29324 罗纲. 基于UGNX2的机械设计虚拟样机技术的解决方案.成都纺织高等专科学校学报，2010（01）：16185 王爱民. 虚拟样机技术在桥式起重机中的应用.装备制造技术，2008（06）：2223 6 温效朔. 基于UG和ADAMS的装载机工作装置的虚拟样机的运动仿真.机电产品开发与创新，2006（03）：1051067 郑夕健. 基于虚拟样机技术的汽车起重机动力学分析.建筑机械，2009（17）：69738 王洪伦. 基于虚拟样机技术的工程机械仿真分析与应用研究.机床与液压，2008（07）：1411639 沙玲，滕兵. 基于虚拟样机技术的织机引纬机构研究. 辽宁工程技术大学学报，2009(06):99299410 杨海年. 液压克令吊虚拟样机技术应用与研究：硕士论文，大连海事大学，200811 濮良贵. 机械设计（第七分册）北京：高等教育出版社，2002 12 冯辛安机械制造装备设计北京：机械工业出版社，200213 洪如瑾UG NX6 CAD快速入门指导北京：清华大学出版社，200914 徐锦康. 机械设计.北京：高等教育出版社，2004毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）1研究的问题对船用起重机的进行总体设计，并进行初步的运动仿真，检查各部件间的干涉 情况。2. 拟采用的研究手段分析起重机各部分的工作原理；运用UG三维软件实体建模的方法完成起重机的