• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content
西子桁架
 

西子桁架

on

  • 292 views

 

Statistics

Views

Total Views
292
Views on SlideShare
291
Embed Views
1

Actions

Likes
0
Downloads
1
Comments
0

1 Embed 1

http://qiuyiwu.com 1

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    西子桁架 西子桁架 Presentation Transcript

    • 比翼双飞组可行性报告项目组成员:邱懿武(工业设计)周奥博(机械系)罗哲宁(工业设计)张浩杰(机械系)沈月波(工业设计)刘泽峰(机械系)孟鲁桦(工业设计)
    • 项目概述与流程结果为期半年的项目进展中,我们组从最初的方案入围到可行性报告撰写的过程中,不断推敲和构思新的突破,最后设计出我们最满意的方案,提交项目的项目分析报告。 西子会议 与西子技术对接 (参观技术) 8/1 9/17 9/17 10/22 10/30 11/30 12/16 两件作品入围 构思方向 第⼀一轮深入 第二轮深入 最终方案汇报
    • 1 入围方案评估在初审方案中,我们的2个不同方向的设计方案入围,其中比翼双飞作为晋级方案进入决赛。 比翼双飞 节节高升优缺点分析方案 比翼双飞 节节高升 在现有生产工艺的技术上增加钢拉杆部件,提 采用模块化的部件,解决人工焊接的问题,提高生优点 升产品性能和运输成本。 产效率。缺点 没有显著的减少焊接 锻压部件的力学性能
    • 1 行业现有方案分析电动扶梯自100多年前出现以来,  作为关键部件桁架,一直沿袭传统的笨重设计,以方管和角钢通过大量的焊接而成给生产、运输、安装带来不便。 竞赛的期望 1.  机械自动化生产 2.  模块化 3.  减少焊接 4.  材料尽可能减少规格 5.  节省运输成本 6.  容易装配 a.  强度、刚度、扰度要求静刚度:  普通型自动扶梯,不超过支撑距离的1/750; b.  扶梯桁架内部接口尽可能不作改变公共交通型自动扶梯,不应该超过支撑距离的1/1000。 c.  综合成本降低30%以上静强度:  金属结构的在自重和5000N/m2的乘客载荷下的最大应力,并符合安全系数要求。
    • 2 第一轮深入分析评估 经过小组集思广益,总结了三个设计 方向并对其进行了评估:原有结构+拉杆 模块化部件机焊+拉杆 模块化套筒结构1.  在一定程度上增加了桁架整体的 1.   实现部分机器焊接,减少人工焊 1.   降低了桁架拼接和焊接难度,强度和刚度,为实现大跨度扶梯无支 接工作量; 缩短组装和人工焊接时间,甚至可2.  撑扶梯提供了可能; 2.   去除侧面斜杆,减小了钢材实 能采用机器焊;3.没有显著减少焊接量; 用,减小了焊接量和焊接难度; 2.  实际的焊接量可能没有减少; 3.  模块化部件对工艺有一定要求; 增加了一定的成本;4.拉杆增加了成本;
    • 2 方案设计与评估 经过讨论,确定模块化部件机焊+拉杆方案之后进 行了仿真模拟和方案设计;内容 评估可行性 技术可行,没有特别大的技术难度焊接 焊接数量显著减少性能 性能相当,可以进一步提高成本 成本相当,有一些提高 仿真结果:挠度为13.35评估结果:不是最优的解决方案
    • 2 跨界调研对以上方案的不满意,小组重新论证方案,调查资料,希望从跨领域桁架解决新型技术的应用。在调研中发现,延安路庆春新天桥采用了全新的无焊接结构,并结合远大的可持续建筑结构,重新构思新的灵感。双杆榫卯结构,颠覆了单杆的传统思维,为方案带来巨大的突破。
    • 3 第二轮深入分析评估 采用双杆紧固立杆的方式+双拉杆的结构,对设计方案进行 了模拟仿真,论证了技术的可行性。 最大挠度:11.583mm 最大应力出现在两头133Mpa, 加大槽钢仍有降低的余度 其余都低于40Mpa 提升高度6.5米 内容 评估 可行性 技术可行,模块化程度高,和现有生产技术配合度高 焊接 减少85%焊接数,现有结构容易装配 性能 整体和局部性能均高于国家标准的20%-30% 成本 物料成本相当,简化了生产工序后,综合成本下降 初步评估结果: 加大竖杆跨度,在大跨度的时候再采用双拉杆提高性能,该方案充分保 留了现有的生产设备和流水线,最大程度实现了结构创新。
    • 4 最终方案具体分析 效果图
    • 4 最终方案具体分析 效果图-细节
    • 4 最终方案具体分析 工艺路线-制造过程1按图纸切割8#槽钢和方管   2 单侧桁架按要求靠紧夹紧   3 用移动式钻孔机械进行铰制孔  4对铰制完成的孔位安装螺栓   5 双侧桁架拼接,焊接底板 6 安装固定导轨和电机所需的结构件 方管和大角钢    
    • 4 最终方案具体分析 工艺路线-制造过程切割按照现有方法使用普通切割机切割;转角处仍然采用焊接工艺以保证强度;采用多轴自动钻孔机钻孔,精度高成本低。
    • 4 最终方案具体分析 工艺路线-焊接说明转角处和大角钢为应力集中点,都采用 底面与侧板还是采用了焊接的方式,了焊接的方式,转角处增加一块 预防桁架整体的型形变。10mm厚的钢板保证强度。 一共40处焊接点
    • 4 最终方案具体分析 产品总体尺寸图
    • 4 最终方案具体分析 产品工程图与性能-整体挠度一、分析手段:采用pro/E与Solidworks建模,并使用Ansys有限元分析软件对桁架的整体和局部进行挠度分析。二、分析设定:桁架上下头转折处依旧使用焊接连接;三段拼接处采用12个M10螺栓紧固;桁架两侧的每根短管每个连接处由4个M8螺栓紧固。 自重15000N 受力5000N/m2均布载荷 挠度最大处出现在桁架中段 最大挠度wmax  =5.3mm   小于国家标准跨度的1/1000   国家标准:1/1000  10.9mm 设计方案:5.3mm 结论:超出标准40%性能
    • 最终方案具体分析 产品工程图与性能-整体应力 最大应力为 68.5Mpa 结论:  符合材料的强度要求,                      且安全裕量很大
    • 4 最终方案具体分析 产品工程图与性能-分段对接处应力 分段处未出现应力集中 结论:  符合材料的强度要求,                      且安全容量很大
    • 4 最终方案具体分析 产品工程图与性能-两端转角处应力 转角处未出现应力集中 结论:  符合材料的强度要求,                      且安全容量很大
    • 4 最终方案具体分析 产品工程图与性能-大角钢处应力 大角钢处未出现应力集中 结论:  符合材料的强度要求,                      且安全容量很大
    • 4 最终方案具体分析 材质说明部件名称 材质 型号 备注主梁 槽钢 8# 参数见附表1侧面杆 方管 60*60*5mm底面杆 方管 60*60*4mm大角钢 角钢 20#紧固件 螺栓 M8紧固件 螺栓 M10紧固件 螺栓 M16加强板 钢板 10mm厚
    • 4 最终方案具体分析 材料成本分析部件名称 材质 型号 单价 数量 价格主梁 槽钢 8# 4500/吨 98.5米/0.7924吨 3566元侧面杆 方管 60*60*5mm 4580/吨 66.3米/0.5725吨 2688元底面杆 方管 40*40*4mm 4580/吨 20米/0.1407吨 644元大角钢 角钢 20# 4300/吨 3米/0.00444吨 15元紧固件 螺栓 M8*120 0.12/套 240套 28.8元紧固件 螺栓 M10*120 0.2/套 96套 19.2元紧固件 螺栓 M16*120 0.3/套 56套 16.8元加强板 钢板 10mm厚 4300/吨 0.00302吨 13元 材料成本:6990.8元
    • 4 最终方案具体分析 总结 在现有的切割和打孔工艺的基础上,可以采用数 经过4月迭代式的深入,我们设计了最具有实际应用1.机械自动化生产 控龙门移动式钻床设备实现自动化生产。 可能的方案。均超出预期完成了竞赛的6点期望,并 采用标准的槽钢、方管、角钢、紧固件已最大程 在性能上超标。未来可以向全铝合金的方向发展,全2.模块化 新的结构设计将会引发扶梯桁架的创新变革。 度实现了模块化3.减少焊接 相对于原有生产工艺,减少了80%焊接点4.可能减少规格和 单一钢材质,最主要的规格三种 材料 三段式结构,可以提升2倍的运输量,还可以运5.节省运输成本 输超长规格桁架。6.容易装配 标准化规格,简化组装流程,提高组装效率a.强度、刚度、扰 均超出行业标准的40%以上 度要求b.内部接口尽可能 和原有工序相似,几乎没有改变内部结构 不作改变c.综合成本降低 物料成本下降10%,人工成本和运输成本预计下 30%以上 降40%