1、機械類畢業設計開題報告 通過畢業設計，學生可以綜合應用所學的各種理論知識 和技能，進行全面、系統、嚴格的技術及基本能力的練習。 給大家分享了機械類畢業設計開題報告模板，一起來看看吧! 瀝青攪拌樓的樓架結構分析 選題的科學意義： 大型機器的支撐基礎，承受著由機器的不平衡擾力引起 的振動和機器的自重等，如其振動過大，將會影響機器的加 工要求或無法正常運轉，甚至損壞機器和影響鄰近的設備、 儀器和人員的工作和生活，嚴重的還會危及建筑物的安全。 因此動力機器的基礎結構分析具有重要的意義。 我國對于動力機器基礎正式研究起于上世紀七十年代， 在八十年代主要編制成了國家標準動力機器基礎設計規范 和設計手冊，這

2、對于動力機器基礎設計和分析提供了重 要依據和參考。近年來對于動力機器基礎結構的研究，往往 集中于對壓縮機、壓力機、運輸機、配料機等機器基礎的設 計和結構分析。對于工業上應用的更復雜的設備，像由振動 篩、攪拌器等多個動力機器組成的大型瀝青攪拌樓，對于這 種往往由多個動力機器組合的大型設備的樓架問題研究的 幾乎沒有。另一方面研究人員僅僅采用單一理論計算方法計 算擾力值，振動幅值等，計算方法和參數的選擇并不統一， 或考慮不夠全面造成結果各不相同或不接近實際。 針對以上問題，本文擬考慮多臺設備共同作用時的振動 合成，如考慮攪拌機的振動擾力和振動篩的擾力，并考慮如 風載、靜載、動載多種載荷情況下樓架的承

3、載和振動情況。 同時在理論計算的基礎上，采用有限元分析軟件對樓架進行 模態分析，獲得結構的頻率和振型，然后進行分析，根據分 析結果優化樓架設計，并再次進行有限元計算，驗證改進方 案的可行性。 選題的應用前景： 瀝青混凝土攪拌設備是瀝青路面機械化施工的關鍵設 備，近 20 年來，我國公路交通事業發展迅猛，公路機械化 施工因此獲得巨大進步，特別是對參與高速公路瀝青路面工 程建設的企業來說，擁有大型瀝青混凝土攪拌設備已是市場 準入條件之一。而其樓架部分是攪拌樓的重要承載機構，其 設計首先必須保證機器的特定工作要求，滿足振動和抗振的 要求。 樓架作為瀝青攪拌樓的支撐基礎，它在各種工況下承受 著巨大的載

4、荷。若局部的應力過高會導致結構被破壞，因此 需要對樓架結構剛強度和抗振性及穩定性進行分析，避免樓 架的破壞同時合理選擇樓架鋼材的截面尺寸等，這樣可以保 證瀝青攪拌樓的樓架在滿足安全性的前提下節約材料，因此 對企業生產經濟性具有重大意義。 企業中瀝青攪拌樓的樓架設計往往利用技術人員的經 驗設計，即直接采用特定的結構和尺寸進行生產制造。本文 的選題來源于企業，是對現有某型號瀝青攪拌樓的樓架安全 性和經濟性進行驗算分析或在進一步優化設計，這樣可以有 效地降低設計成本，更具經濟性。 選題中由于瀝青攪拌樓的樓架高度較高，所以要考慮多 種載荷情況下樓架的承載和振動情況。同時采用有限元軟件 進行分析，更好的

5、展現在工作情況下樓架的實際情況，顯現 出樓架中的危險部分，可以針對問題對樓架機構進行進一步 的改進和完善，優化樓架，為瀝青攪拌樓樓架的設計提供有 力的依據。這些對于大型復雜設備的支撐基礎設計都具有一 定的參考意義。 此課題來源于工程實際，是以無錫錫通科技集團某瀝青 攪拌樓設計為背景展開的。其樓架結構分析是攪拌樓設計工 作的重要組成部分。此課題的完成將為企業進行各種型號瀝 青攪拌樓的樓架設計提供重要依據。 動力機器基礎設計應根據基礎本身質量、剛度的分布、 設備的質量和剛度、地基的影響、擾力大小和相位等因素， 確定安全可靠、適用、經濟合理和技術先進的方案。 本論文是對企業中已有的樓架安全性與經濟性

6、進行分 析驗算和優化，樓架的結構和選材已定、不進行研究，本論 文對于瀝青攪拌樓的樓架設計提出必須滿足的三個基本要 求： (1) 具有良好的抗振性 ; (2) 具有足夠的剛強度 ; (3) 穩定性要求。 只有滿足了這三個方面的要求才能保證瀝青攪拌樓的 正常運行和安全生產。所以在進行瀝青攪拌樓的樓架設計時 需要進行動力特性分析以及強度和穩定性的計算。最后就樓 架可行性與經濟性進行驗算和優化。 1. 關于樓架抗振性研究：設計動力機器機架的基本目標 是限制其振動幅值和自振頻率，以滿足機器本身和附近設備、 儀器的運轉和不影響鄰近工作人員和居民的工作和生活。因 此本設計中動力計算時首先要確定機器的擾力作用

7、方向和 擾力值及其作用點的位置，然后按瀝青攪拌設備的擾力性質， 采用相應的動力計算公式，計算樓架的振動幅值、振動頻率 等，使之不超過允許極限值。 2. 關于樓架剛強度的研究：要使樓架具有良好的動態性 能必須保證它具有足夠的靜、動態剛度。靜態剛度是以滿載 靜力作用下的靜位移來表征，動態剛度是指其動態特性，是 以其系統的滿載自振頻率來表征。對剛度的研究本文從這兩 個方面入手分別計算。強度設計的準則是在機器運轉中可能 發生的最大載荷的情況下樓架上任何點的應力都不得大于 允許應力。強度計算時本文主要進行內力分析、載荷組合、 和承載能力的驗算。其中內力分析包括動內力、風載以及各 種靜載荷內力的計算。通過

8、這些分析和計算確保瀝青攪拌樓 樓架的所有構件在各種可能的載荷工況下都不受到損壞，從 而使機組能夠安全地運行。此外還需研究樓架在彎扭組合交 變應力作用下的疲勞強度問題。 3. 關于樓架桿件穩定性的研究：對于細長的或薄壁的受 壓機構及彎 - 壓結構存在失穩問題，失穩對結構會產生很大 的破壞，設計時需要校核。本文研究的瀝青攪拌樓的樓架由 于立柱高度大承受的豎直方向的載荷較大，為避免立柱失穩， 需要校核計算。研究時由于樓架受力情況復雜，需要對立柱 所受外力簡化、近似處理等從而計算出立柱所能承受的臨界 壓力。 4. 關于樓架安全性與經濟性進行驗算和優化：將理論計 算結果與有限元軟件運算的結果進行比較，通

9、過對結果的分 析來得出結論或進一步的優化，這也是本文的最終目的。 問題 1：如何進行瀝青攪拌樓樓架振動位移的計算問題： 以前對機器基礎的設計的方法有兩自由度法和空間多 自由度法，在計算機普及以前只能采用兩自由度法。這種方 法從基礎中逐一抽出單榀橫向框架，把它們簡化成兩自由度 的質量、彈簧體系，然后進行動力分析。這種分析忽略了縱 向框架的作用， 只能求解單品框架的頻率、 振型和動力響應， 其精度和空間框架的實測結果相差較大 ; 對于不能分解成平 面框架的復雜結構該方法更無能為力。空間多自由度體系往 往更接近實際的幾何、物理模型，其精度更高，但空間多自 由度法計算復雜，需要求解問題較多。 本論文擬

10、采用空間多自由度法計算，但利用空間多自由 度進行分析時難點主要是：建立計算模型與動力平衡方程并 進一步進行動位移的計算。樓架動力計算時將振動位移分成 水平振動位移和豎向振動位移的計算： (1) 進行水平振動位移計算時，首先建立模型，方法是 采用凝聚質量和忽略轉動慣量假定，將所有桿件的質量向兩 端的質點集中。體系的附加質量也向質點積聚不考慮橫梁和 樓板的變形進行計算。然后運用達朗貝爾原理建立動力平衡 方程，利用公式求出所有的水平自振圓頻率和振型，進一步 計算各振型的折算質量和載荷，最后求出動位移 ; (2) 進行豎向振動位移計算時，考慮橫梁的變形，把單 跨梁的鉸支座改成彈簧支座，建立模型，建立剛

11、度方程，求 出自振頻率，最后計算結構動位移。 問題 2：如何在多種載荷及其組合載荷下進行強度計算 的問題： 本問題的難度在于涉及的載荷非常多，如工作情況下的 動載、設備自重、風載、地震載荷等，應該選取何種情況下 的載荷或組合載荷進行強度計算。此外還要研究樓架在彎扭 組合交變應力作用下的疲勞強度問題。 本文首先將載荷分類： a. 永久載荷組合由設備自重、樓架自重組成 b. 可變載荷由動載荷組成 c. 偶然組合由風載荷組成。在樓架承載力計算時進行載 荷的組合，并取較大值作為控制值： 1) 基本組合可由永久載荷與可變載荷組合，可變載荷中 的各項動力載荷只考慮單向作用 ; 2) 偶然組合可由永久載荷，

12、可變載荷及偶然載荷組合。 再進行計算時，計算簡圖按下列規定確定： 1) 柱和頂板橫梁按橫向平面剛架計算，當量載荷考慮豎 向和橫向的作用 ; 2) 柱和頂板縱梁按縱向平面剛架計算，當量載荷考慮豎 向和縱向的作用。計算縱橫梁在水平載荷的作用下產生的彎 矩，可近似的假定梁的兩端為固定支座來計算。 問題 3：對樓架進行有限元分析時如何建模及如何進行 模態分析的問題： 利用有限元可以進行靜態分析、剛框架結構的地震響應 分析和模態分析。 在進行有限元分析時首先需要進行有限元軟件的建模， 本文在建立瀝青攪拌樓樓架的有限元模型時，不能瀝青攪拌 樓樓架及設備的全部導入 ANSY驢進行建模，因為那樣可能 會導致運

13、算量過大而使軟件無法運行，可根據需要，建立樓 架的有限元模型，然后選擇所采用的有限元單元類型，劃分 網格，最后對其進行計算分析。采用這樣的方法，建立樓架 的有限元模型，可以減少運算量，但必須能夠分析出樓架所 達到的最大變形量。 對于模態分析，用于確定設計結構或機器部件的振動特 性，即結構的固有頻率和振型，它們是承受動態載荷結構設 計中的重要參數。模態分析的好處： (1) 使結構設計避免共振或以特定頻率進行振動 ; (2) 使工程師可以認識到結構對于不同類型的動力載荷 是如何響應的 ; (3) 有助于在其它動力分析中估算求解控制參數進行模 態分析需要清楚模態分析的基本理論。 本文進行樓架的模態分

14、析的主要分析思路：首先，進行 理論分析計算系統的固有頻率，然后在ANSYS中用實體建模 的方法建立樓架模型，通過網格劃分和加載求解來得到系統 的固有頻率。最后，將理論計算結果與軟件運算的結果進行 比較，通過對結果的分析來得出結論。 學術條件：本人在經過本科階段和研究生階段的學習， 掌握了材料力學、結構力學、高等動力學、機械振動、建筑 振動理論及有限元分析理論等多方面的知識，這是論文開展 的理論基礎。然后又參考了相關領域的研究成果和實踐狀況， 為論文的完成有很大的實際意義。同時還有我的導師和同學 都將為我的論文提供指導和幫助，這些都是我完成課題的重 要保證。 設備條件：分析用計算機與軟件均具備。 20 世紀 80 年代以來，隨著有限元法和結構優化設計技 術的發展，利用有限元方法分析機架或樓架應力、變形分布 等情況，來解決其存在的問題，實現優化設計的目的，已在 我國有了應用。本課題利用理論計算與有限元相合的方法對 瀝青攪拌樓的樓架進行結構分析和優化，解決在實際使用過 程中樓架因為強度問題的斷裂和振動破壞，在滿足抗振性、 剛強度的要求下減輕樓架的質量，降低成本。 動力機器支撐基礎設計一般要求應保證抗振性、剛強度 及穩定性。 本文正是從這三個方面進行分析進行樓架結構的分析。 設計前需要弄清設備