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课程设计报告书课程名称：《交流调速系统与变频器应用》课题名称：起重机大、小车行走驱动系统设计系部名称：自动控制系2011年12月20日目录第1章总括 (1)1.1 引言 (1)1.2 方案的选择 (1)1.3 设计目的、要求及设备 (2)第2章控制系统电气原理 (3)2.1 硬件电路设计 (3)2.1.1 系统连接图 (3)2.2系统原理图 (4)2.3 变频器的参数及PLC的I/O地址分配 (5)第3章PLC软件设计及程序调试 (6)3.1USS协议指令 (6)3.1.1 USS_INIT指令 (6)3.1.2 USS_CTRL指令 (6)3.2 PLC程序设计 (7)3.3 程序的调试 (7)第4章力控组态的开发与调试 (7)4.1 力控组态的开发 (7)4.2 力控组态的调试 (8)第5章心得体会 (9)附录1 (10)第1章总括1.1引言起重机的电机驱动主要有起升机构、大车、小车行走机构,电机主要采用绕线式异步电动机及鼠笼式异步电动机。
起动时冲击电流大,设备冲击严重,噪声大,影响设备使用寿命及定位精度。
近年来随着变频器技术发展,以其优越的起制动控制特性,在各种行业得到了广泛应用。
在起重机中起升机构采用变频器驱动后,可用鼠笼式异步电动机取代绕线式异步电动机。
由于变频器驱动时,电机起动冲击电流小,转速变化非常平稳,起升、行走定位也较准确,提高了生产效率。
1.2方案的选择根据起重机驱动的特性和技术有要求，采用带测速反馈接口的MM440系列变频器作为起升机构的电机驱动，MM440作为大、小车行走机构的电机驱动，MM440是一种通用型矢量控制变频器，功能强，价格低，能够充分满足行走机构的要求。
起重机大车运行方向有前后，小车运行方向有左右要求，根据运行需要分为1-3档，采用一台三相异步电动机。
起重机整个电气系统有S7-200系列PLC控制，变频器通过开关量端子接受PLC控制信号。
1.3设计目的、要求及设备设计目的：设计一个起重机大车和小车变频调速控制系统：大车两台电机，小车一台电机。
1 引言1.1 塔式起重机特点说明塔式起重机是一种塔身竖立、起重臂回转的起重机械。
在工业与民用建筑施工中塔式起重机是完成预制构件及其他建筑材料与工具等吊装工作的主要设备。
在高层建筑施工中其幅度利用率比其他类型起重机高。
由于塔式起重机能靠近建筑物，其幅度利用率可达全幅度的80%，普通履带式、轮胎式起重机幅度利用率不超过50%，而且随着建筑物高度的增加还会急剧地减少。
因此，塔式起重机在高层工业与民用建筑施工的使用中一直处于领先地位。
应用塔式起重机对于加快施工进度、缩短工期、降低工程造价起着重要的作用。
同时，为了适应建筑物结构件的预制装配化、工厂化等新工艺、新技术应用的不断扩大，现在的塔式起重机必须具备下列特点：1)起升高度和工作幅度较大，起重力矩大；2)工作速度高，具有安装微动性能及良好的调速性能；3)要求装拆、运输方便迅速，以适应频繁转移工地之需要1.2 塔式起重机发展及机构介绍塔式起重机是在第二次世界大站后才真正获得发展的，战后各国面临着重建家园的艰巨任务，浩大的建筑工程最迫切需要大量性能良好的塔式起重机。
在我国，塔式起重机的生产与应用已有40多年的历史，经历了一个从测绘仿制到自行设计制造的过程。
塔式起重机不论其技术性能还是构造上有什么差异，总可以将其分解为金属结构、工作机构和驱动控制系统三个部分。
金属结构是塔式起重机的骨架，它承受着起重机自重以及作业时的各种外载荷，是塔式起重机的主要组成部分，由塔身、塔头或塔帽、起重臂架、平衡臂架、回装支撑架、底架、台车架等主要部件组成，其重量通常占整机重量的一半以上。
工作机构是为实现塔式起重机不同的机械运动要求而设置的各种机械部分的总称。
QTZ400塔式起重机的工作机构有起升机构、变幅机构、回转机构和顶升机构等。
其各机构功能：起升机构主要实现物品的上升与下降；变幅机构改变吊钩的幅度位置；回转机构使起重臂架作3600的回转，改变吊钩在工作平面内的位置；顶升机构使塔机的回转部分升降，从而改变塔式起重机的工作高度。
塔式起重机安全规程GB5144-2006目录1范围2规范性引用文件3整机4结构4.1 材料4.2 连接4.3 梯子、扶手和护圈4.4 平台、走道、踢脚板和栏杆4.5 起重臂走道4.6司机室4.7 结构件的报废及工作年限4.8 自升式塔机结构件标志4.9 自升式塔机后续补充结构件要求5机构及零部件5.1一般要求5.2 钢丝绳5.3 吊钩5.4 卷简和滑轮5.5 制动器5.6 车轮6安全装置6.1起重量限制器6.2起重力矩限制器6.3行程限位装置6.4 小车断绳保护装置6.5小车断轴保护装置6.6钢丝绳防脱装置6.7风速仪6.8 夹轨器6.9 缓冲器、止挡装置6.10 清轨板6.11顶升横梁防脱功能7操纵系统8电气系统8.1一般规定8.2电气控制与操纵8.3电气保护8.4照明、信号8.5导线及敷设8.6电缆卷筒8.7集电器9液压系统10安装、拆卸与试验11操作与使用前言本标准的3.7、4.1、4.2.1、4.2.2.1、4.2.2.3、4.3、4.4、4.5、4.6.7、4.7.4、4.8、5.2.1、5.2.4、5.3.1、5.4.1、5.5.2、5.6.1、5.6.2、6.3.3.2、7.1、7.2、7.3、7.3.1、7.3.2、7.4、8.3.3、8.5.1、10.6 b）、10.8e)、10.9、11.1为推荐性的，其余为强制性的。
本标准代替GB 5144-1994《塔式起重机安全规程》。
本标准参考了ISO7752-3：1993《起重机控制布置和特性第3部分：塔式起重机》、ISO11660-1：1999《起重机通道、护板和限制装置第1部分：总则》、ISO11660-3：1999《起重机通道、护板和限制装置第3部分：塔式起重机》的有关内容。
本标准与GB 5144-1994相比主要变化如下：--增加对自升式塔机顶升加节、频繁拆装的起重臂的连接、结构件正常工作年限及主要结构件可追溯的永久性标志等要求；--采用有关国际标准的部分内容；--调整部分条款为推荐性。
一．选择传动方案传动方案已经确定，如下图所示图1 小车运行机构的传动简图二．选择车轮与轨道并验算其强度根据选取的数据小车质量为Kg G 5500=。
起重量Kg Q 12500=，轮压均匀分布。
车轮的最大轮压：()()N Kg G Q P 4500045005500125004141max ==+=+=车轮的最小轮压：N Kg G P 13750137555004141min ==⨯==初选车轮；根据起重机设计手册的表1284--知。
当运行速度小于m in /60m 时，6.127.2550012500>==Kg Kg G Q ，选用的是小车轮，故选用单轮缘车轮。
小车机构的工作级别为6M ，车轮的直径mm D 350=，轨道型号为24P 的许用轮压为t P t 5.41.10max =>,根据起重机设计手册表284--知直径系列为: mm D 500,400,315,250=，故初步选定车轮的直径mm D 315=，而后校验其强度。
轨道强度验算：根据设计要求，只需要验算其线接触强度。
根据起重机设计手册的公式184--，车轮的疲劳计算载荷:N P P P c 3458331375045000232min max =+⨯=+=车轮材料，a b a s MP MP HB ZG 570,310,320,570310==-σσ根据赫兹公式计算接触疲劳强度，线接触的允许轮压： N Dl C kC P c 4029913.263159.096.01.521'=⨯⨯⨯⨯=≤式中-k 与材料有关的许用线接触应力常数()2/mm N ，在设计手册表684--选取； -D 车轮直径；-1C 转速系数，在设计手册表784--选取；车轮转速96.0m in,/5.45315.0451==⨯==C rD v n c ππ -2C 工作级别系数，在设计手册表884--选取，当工作级别为6M 时，9.0C 2=；-l 车轮与轨道的有效接触长度，对于轨道24P 在设计手册表1584--选取13.26=l车轮直径：mm D 315=材料：570310-ZG 轨道：24Pc c P P >'，故通过。
结构设计参赛作品塔吊结构模型设计方案一晃就是十年，我一直在和各种方案打交道，今天要写的这个塔吊结构模型设计方案，说实话，心里有点小激动。
咱们就直接进入主题吧。
是设计理念。
塔吊，作为建筑工地的灵魂，它的稳定性、安全性和效率性是至关重要的。
我的设计理念就是“简约而不简单”，力求在保证功能性的同时，兼顾美观和实用性。
1.结构设计（1）整体结构（2）支撑结构支撑结构采用两组三角形支撑，分别位于塔身两侧，形成稳定的受力体系。
三角形支撑可以有效分散风力，提高塔吊的稳定性。
2.功能设计（1）起升机构起升机构采用先进的电动葫芦，具有起升速度快、稳定性好、噪音低等优点。
同时，配备紧急制动装置，确保在突发情况下能够及时停止。
（2）回转机构回转机构采用伺服电机驱动，实现360°无死角旋转，满足各种施工需求。
（3）变幅机构变幅机构采用液压驱动，实现吊臂伸缩自如，满足不同高度和距离的施工需求。
（4）行走机构行走机构采用四轮驱动，实现塔吊在工地内的自由移动，提高施工效率。
3.安全设计（1）防倾覆装置在塔吊底部设置防倾覆装置，当塔吊受到不均匀力时，能够自动调整重心，防止倾覆。
（2）限位装置在塔吊的关键部位设置限位装置，确保塔吊在运行过程中不会超出安全范围。
（3）紧急停止按钮在操作平台上设置紧急停止按钮，一旦发生危险情况，操作人员可以立即按下按钮，停止塔吊运行。
4.美观设计在保证功能性的前提下，我对塔吊的外观进行了美化设计。
整体造型简洁大方，线条流畅，具有较强的视觉冲击力。
颜色采用银灰色，低调而不失高贵。
5.施工方案（1）现场勘察在施工前，对现场进行详细勘察，了解地形地貌、环境因素等，为塔吊的安装和运行提供准确数据。
（2）安装调试根据现场情况，制定合理的安装方案，确保塔吊安装到位。
安装完成后，进行调试，确保各部分正常运行。
（3）施工过程（4）拆卸回收施工完成后，对塔吊进行拆卸，回收利用，减少资源浪费。
十年磨一剑，我相信这个塔吊结构模型设计方案能够经受住市场的检验。
机械设计课程设计计算说明书设计题目H.塔式起重机行走部减速装置设计目录一、设计任务书二、传动方案拟定三、电动机的选择四、计算总传动比及分配各级的传动比五、运动参数及动力参数计算六、传动零件的设计计算七、轴的设计计算八、角接触球轴承轴承的选择及校核算九、键联接的选择及计算十、润滑与密封十一、参考文献一 、 设计任务书 1、设计条件1）机器功用 塔式起重机有较大的工作空间，用于高层建筑施工和安装工程起吊物料用，起重机可在专用钢轨上水平行走。
2）工作情况 减速装置可以正反转，载荷平稳，环境温度不超过40℃；3）运动要求 运动速度误差不超过5%；4）使用寿命 忙闲程度中等，工作类型中等，传动零件工作总数410小时，滚动轴承寿命4000小时；5）检修周期 500小时小修；2000小时大修； 6）生产批量 单件小批量生产； 7）生产厂型 中型机械制造厂。
2、原始数据 题 号 运行阻力 (KN) 运行速度(m/s) 车轮直径(mm) 启动系数kdH2 1.6 0.7 350 1.43、设计任务1）设计内容 电动机选型；减速机设计；开式齿轮传动设计；传动轴设计；轴承选择计算；键、联轴器选型设计。
2）设计工作量 减速器装配图一张（A1）；零件图2张（A3），分别为高速级输入轴和输出轴上大齿轮；设计说明书一份。
3)设计要求 至少一对斜齿。
4. 传动装置总图1—电动机；2—减速器；3—传动轴；4—开式齿轮传动；5—车轮；6—轨道'h L =10000hF=1600N V=0.7m/s D=350mm分流式二级圆柱齿轮减速器132546二、传动方案的拟定1） 行走部由电动机驱动，电动机1通过联轴器2将动力传入减速器3，在经联轴器4传至开式齿轮5，带动车轮6工作。
传动系统中采用两级分流式圆柱齿轮减速器结构较复杂，高速级齿轮相对于轴承位置对称，沿齿宽载荷分布较均匀，高速级和低速级分别为斜齿圆柱齿轮和直齿圆柱齿轮传动。
1前言塔式起重机背景在建筑安装过程中，能同时完成重物的垂直升降和水平移动的起重机械很多应用中最广泛的是塔式起重机。
塔式起重机简称塔机，也称塔吊，源于西欧。
在各种起重机械中，塔式起重机具有其独特的技术性能指标，已成为建筑工地的主要施工机械，他是最早出现在西方工业革命的城市建设中，由早期的系缆式桅杆吊演变而来，并随着建筑结构体系和施工方法的改进，塔机也演变出各种形式和规格，已成为起重机械中的一个重要门类。
塔式起重机(简称塔机)作为主要物料运输机械在建筑业得到了广泛应用。
尤其近年来随着高层、超高层建筑的兴起，塔机在现代化建筑施工过程作用越来越大，并且不断向大型化、智能化方向发展。
近年来，建筑业的迅速发展，为塔式起重机的发展创造了前所未有的发展机会。
塔式起重机由于具有适用范围广、回转半径大、起升高度大、效率高、操作简单等特点，目前在我国建筑安装工程中已得到广泛使用，成为一种主要的施工机械，特别是对于高层建筑来说，是一种不可缺少的施工设备。
塔式起重机是一种塔身树立起重臂回转的起重机械。
他的特点是：起重臂安装在塔身上部，因而起升的有效高度和工作范围就比较大。
这是各种不同类型塔式起重机的共同特点。
塔式起重机发展现状及前景大为缩小，并成为生产和使用的大国，但在总体结构、性能、质量等方面与国外比还存在一定问题。
如产品结构不合理我国至今累计生产了近十万台塔式起重机，但是型号还达不到40种，绝大部分型号大同小异，原因之一是技术法规限制了产品的开发。
产品技术性能含金量不高塔式起重机是建筑机械唯一可移动垂直运输工具，其技术性能高低不仅关乎工程进度，各关系着安全生产。
目前，我国塔机性能基本处于八、九十年代机械化水平，与现代智能化、数字化控制技术还有很大差距，跟不上市场的需要。
代表当代塔机技术性能的全无级调速，PLC控制在发达国家中以十分普遍而我国目前充其量在2%；发达国家已批量生产，运行状态实现了全参数监控与故障诊断的智能型塔机，而我国刚刚启动，可以说还是空白，诸如在实验手段上，多数企业不具备对原材料的预处理和配套件的进厂检验能力；在配套件生产上，企业多，品种重复，生产质量差。
毕业设计说明书论文题目：塔式起重机的三维动态仿真摘要本次任务书分为四章，分别介绍了塔机上的回转机构，塔机主要零件的三维制图和动态仿真，以与涉与到的应用软件VATIA V5的简单介绍。
在第一章，主要讲了回转机构的柱式和盘式回转机构的组成与其作用和应用围。
第二章叙述了VATIA V5软件的发展和其主要模块，在第三章讲了塔机的标准节、过渡节、塔帽等主要零件的实体图画法。
在第四章讲了三维实体的装配步骤和三维运动仿真。
关键词：塔机回转机构装配运动仿真ABSTRACTThis project is divided into four chapters are introduced, and the rotary organization, installing and installing the 3d drawing and main parts, and involves dynamic simulation software application of simple introduction VATIA V5.In the first chapter, mainly about the column type swing mechanism and combined the component and swing mechanism function and application scope. The second chapter describes VATIA V5 software development and its main module, in the third chapter of the tower, the transition section, standard section of the main parts such as tower cap entity pictures method. In the fourth chapter the three-dimensional entity assembly steps and 3d movement simulation.Key Words：oxided Rotary organization assembly Movement simulation目录摘要I绪论1第1章回转机构21.1 引言21.2 回转支承装置21.3 回转驱动机构7第二章 CATIA112.1 CATIA 软件简介112.2 CATIA 模块介绍11第三章塔机的三维动态仿真153.1 引言163.2 支座163．3 基础节193．4 标准节213．5 过渡节263．6 待加节283.7 塔帽31第四章三维动画仿真36 4.1引言364.2 导入塔机零件36 4.3 零件的装配384.4 三维动态仿真43 致47参考文献49绪论我国起重机简称塔机，也称塔吊，源于西欧。
*******学校课程设计报告书课程名称：《交流调速系统与变频器应用》课题名称：起重机大、小车行走驱动系统设计系部名称：自动控制系专业班级：姓名：学号：2011年12月03日一、设计思路和方案选择1.1设计思路起重机的电机驱动主要有起升机构，大车，小车行走机构电机主要采用线绕式异步电动机及鼠笼式异步电机。
尤其是行走机构一般采用鼠笼式异步电机，启动时冲击电流大，设备冲击严重，影响设备使用寿命及定位精度。
近年来随着变频器技术的发展，其可靠性大大提高，生产成本降低，以及优越的启动控制特性，在各种行业得到了广泛的应用。
在起重机的升起机构中采用变频器驱动后，就可以用鼠笼式异步电机取代绕线式异步电动机。
鼠笼式异步电机结构简单，防护等级高，维护动作量小，可控性高，适合在较恶劣环境下工作。
由于变频器在驱动时，频率和电压都是按一定比例一定频率逐步上升或下降，因此使电机启动冲击电流小，速度变化非常平稳，操作人员操作非常舒适。
起升，行走定位也比较准确，提高了生产效率。
1.2方案选择根据起重机驱动的特性和技术要求，采用带测速反馈接口的MM440系列变频器作为起升机构的电机驱动，MM440系列变频器作为大，小车行走机构的电机驱动，MM440系列是一种通用性矢量控制变频器，功能强，价格低，完全满足行走机构的要求，因此我选择了该系列变频器。
起重机大车运行方向有前后，小车方向有左右要求，根据运行速度要求又分为低，中，高三档，本设计中小车采用一台电机，而大车行走机构选用2台电机，大小车本身惯性也比较大，为防止电机被倒拖处于发电状态产生过电压，因此大小车变频器都配备了制动单元和制动电阻来释放能量。
起重机的电器控制系统由近地和远程两种方式控制，近地采用Ｓ７－２００系列ＰＬＣ，远程采用力控软件控制。
二、绘制控制系统电气原理图。
2.1系统原理图大车行走驱动小车行走驱动2.2 I/O地址分配I0.0 大车前行I0.7 小车右限位I0.1 大车后行I1.0 大车低档I0.2 大车前限位I1.1 大车中档I0.3 大车后限位I1.2 大车高档I0.4 小车左行I1.3 小车低档I0.5 小车右行I1.4 小车中档I0.6 小车左限位I1.5 小车高档三、力控组态调试3.1 设备组态设置点击I/O设备组态，选择PLC仿真驱动，并设置相关参数3.2 I/O数据组态设置大小车电动机正向启动、反响启动，低、中、高三段速度切换开关，为数字量，转速为模拟量。
