顶升机设计cad＋三维图＋设计说明书

摘  要
近年来，随着我国工业化技术的发展，国民经济大幅提升，我国集中力量发展强国企业，工程机械行业得到了迅速的发展，随着煤炭制造业发展的需要，顶升机构得到了更多的需求，各种升降机构广泛应用在机械运输、煤炭采集、高楼建筑等各行各业，并在这些部门中发挥着越来越重要的作用。尤其是近几年煤炭行业的发展，顶升机构的出现极大的促进了煤炭行业的发展。
正是在这样的研究背景下，本文提出了一种新型的煤矿升降机构的设计，其主要由电机丝杠传动装置和液压千斤顶两部分组成。通过查阅相关文献，本文主要完成了电机丝杠的选型设计和液压千斤顶的结构设计和校核，通过计算完成了顶升机的结构计算，使用solidworks软件完成了顶升机的三维数字模型的绘制，使用ansys有限元分析软件完成了顶升机主要零部件的强度校核。采用仿真驱动设计的工作理念，使用三维CAD软件进行前期设计，在软件中进行仿真模拟，进一步优化升降机结构，返回修改三维模型，极大的提高了开发的效率。正是因为顶升机平台这种优越的特性，所以它在维修和安装等多种领域得到了广泛的应用。对推动升降装置的发展具有重要的意义。

关键词：顶升机；电极丝杠；千斤顶；solidworks

目  录
摘  要    I
ABSTRACT    II
目  录    III
第1章 绪论    1
1.1 本课题的研究内容和意义    1
1.2 国内外的发展概况    1
1.2.1 国外的发展概况    2
1.2.2 国内的发展概况    2
1.3 本课题应达到的要求    3
1.3.1 研究计划    3
1.3.2 研究方法    3
1.3.3研究内容和路线    4
第2章 顶升机的总体设计方案    5
2.1 总体的设计要求    5
2.2 总体的设计方法    5
2.3 总体的设计方案    5
2.4 方案的创新点    6
2.5 本章小结    6
第3章 顶升机移动结构设计    7
3.1 设计原理    7
3.2 直线导轨    7
3.2.1  直线导轨的优点    7
3.3 滚珠丝杠    8
3.3.1  滚珠丝杠的原理    8
3.3.2  滚珠丝杠的特点    8
3.4 设计的原始数据    9
3.5 丝杠螺母的选型计算    9
3.5.1  丝杠的选型计算    9
3.5.2  螺母的选型计算    10
3.6 直线导轨的选型计算    12
3.6.2  直线导轨的校核    13
3.7 联轴器的选型计算    14
3.8 电机的选型计算    14
3.9 轴承的选型计算    15
第4章 顶升机升降结构设计    16
4.1 设计的原始数据    16
4.2 系统的结构分析    16
4.3 油缸与裂纹的校验    16
4.3.1  油缸的壁厚校验    16
4.3.2  油缸的壁厚校验    17
4.3.3  锁母螺纹牙的弯曲强度校验    18
4.4 液压系统分析    18
4.5 液压泵与电机的选择    18
第5章 顶升机三维模型的绘制和有限元分析    20
5.1 Solidworks    20
5.2 顶升机的三维模型    20
5.3 有限元分析    20
5.3.2  材料的选择    21
5.3.3  网格划分    22
5.3.4  后处理    22
5.4 顶升机的工艺性分析    23
5.5 本章小结    23
第6章 结论与展望    24
6.1 结论    24
6.2 不足之处及未来展望    24
致  谢    25
参考文献    26

第1章绪论
本课题的研究内容和意义
煤矿顶升机是煤矿生产中重要的采煤机械之一，其主要功能是将煤矿采掘面的煤炭输送到地面。随着煤炭需求的不断增长和煤矿采掘深度的不断加深，煤矿顶升机的使用量也在逐年增加。煤矿顶升机的研究背景主要包括两个方面。第一，煤炭是中国能源工业的主要能源之一，具有广泛的应用前景和市场潜力。因此，对煤炭的采掘和开采技术的要求不断改进和提高，对于满足国家能源需求和保障国家经济发展具有重要的战略意义。而煤矿顶升机作为煤炭开采的重要工具，其研究和发展对于保障煤炭生产和提高生产效率具有重要的意义。第二，煤矿顶升机的使用与安全密切相关。煤矿顶升机在运行过程中面临着很多的风险，如地质条件变化、机器设备故障、操作不当等等。这些风险往往会导致严重的事故和人员伤亡，对煤炭生产和企业经济发展产生严重的影响。因此，煤矿顶升机的安全运行是煤炭企业的首要任务之一，煤矿顶升机的研究和发展也应该着重考虑安全性和可靠性等方面的问题。
煤炭是全球最重要的化石能源之一，其采掘与开采技术一直以来都是煤炭工业的核心问题。而煤矿顶升机作为煤炭采掘中不可或缺的设备，一直以来都是煤炭生产中最为重要的一环。煤矿顶升机主要用于将采掘面的煤炭输送到地面，它的工作效率直接影响到煤炭生产的速度和质量。因此，煤矿顶升机的研究和发展具有重要的背景和意义煤矿顶升机的研究可以促进煤炭开采技术的不断改进和提高，提高煤炭生产的效率和质量，满足国家能源需求和保障国家经济发展。煤矿顶升机的研究可以促进煤矿生产的安全性和可靠性，减少煤矿事故和人员伤亡，保护煤炭企业的经济利益和社会形象。
随着科技的不断进步，自动化控制技术已经成为现代煤炭采掘的必要条件之一。对于煤矿顶升机的自动化控制进行研究和开发，可以有效地提高煤矿顶升机的生产效率和运行稳定性，减少煤矿生产中的人为因素，降低煤炭生产成本，提高企业的经济效益。
国内外的发展概况
矿物开采和运输是矿物生产过程中的重要环节，矿井升降机作为矿山运输的关键设备，承担着煤炭矿井的支撑作用，在煤炭开采领域中扮演着至关重要的角色。我国煤炭储量极为丰富，居世界前列，是我国经济可持续发展的保障性能源，在我国能源体系中发挥着主导作用。我国每年矿井顶升机的生产数量主要与煤矿的需求量有关，特别是大型和特大型矿井顶升机。
1.2.1 国外的发展概况
近些年，随着科技的发展，各种矿用的机械设备得到了快速的发展，尤其是在煤矿开采领域，大型的机械设备应用越来越多。欧洲作为矿井顶升机的发源地，也是经济非常发达的地区，代表轮式矿井顶升机的更高水平，更负盛名的生产企业有利勃海尔、德马克，同时还有森内博根、德国格鲁夫、多田野·法恩、波塔恩、奥米格、里格、PPM等著名企业，该地区主要现状为：主要生产全矿井顶升机，也生产少量汽车起重机。其产品技术先进、性能高、可靠性高，产品遍布全球。美国矿井顶升机相对落后于欧洲水平。近年来，通过收购和合并的手段，先是格鲁夫收购了欧洲老牌起重机企业克虏伯公司，然后特雷克斯收购了德国德马克；随后，马尼托瓦克兼并了包括美国格鲁夫公司在内的国内大部分工程起重机企业，使美国矿井顶升机行业得以蓬勃发展。目前该地区主要生产矿井顶升机、主要生产企业为马尼托瓦克，特点是技术较先进、性能较高、可靠性能高，其中汽车底盘技术和全路面技术领先于欧洲，产品主要销往美州地区和亚太地区。日本作为二战后崛起的经济强国，矿井顶升机开发生产虽然起步较晚（起步于20世纪70年代），但发展很快，很受亚太市场的欢迎；同时，日本通过收购的手段来更新技术，加快发展速度，如日本多田野收购德国法恩底盘公司来发展其全路面技术。日本主要生产汽车起重机、矿井顶升机，呈上升趋势，主要生产企业为多田野、加藤、神钢、日立、小松等。产品特点是技术水平、性能、可靠性落后于欧美水平，40%的产品用于出口。
1.2.2 国内的发展概况
我国目前煤矿开采深度普遍小于800m，大量煤炭因深埋超过1000m的地下尚未开发。随着经济的快速发展，社会对能源的需求越来越大，煤矿深井开采已成为世界主要采煤国需要面临和解决的问题。深部煤炭资源是我国能源保障的重要组成部分，今后将有许多矿井陆续进入深部开采；因此，深部开采将成为未来采矿业的发展趋势。深部提升是深部采矿需解决的一个重要问题，由于千米深井的高应力和高温的特殊地质环境，对提升运输设备提出了新的要求，同时也对技术人员提出了新的挑战。如何安全、低成本地开采及运输深部煤炭资源，将成为我国煤矿行业需要突破的重大技术问题。纵观我国顶升机的发展史，从剪式升降到液压升降，从减速器传动到电动机与主轴直联传动方式，顶升机的研发和制造都有了长足的进展。
近10年来，国产顶升机在国内市场中始终占据优势，这与价格因素和国家政策有关，但也客观反映出国内市场对国产设备较高的依存度。虽然进口设备质量好，但价格高，用户更加注重产品的性价比。近些年来，国产顶升机性能和质量的提高