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1、 机械工程学院 本科毕业设计（论文）开题报告题 目隧道施工支护作业平台的设计姓 名学号专 业机械设计制造及其自动化班级指导教师职称教授填写时间2012年3月8日 2012年3月说 明1根据湘潭大学毕业设计(论文)工作管理规定，学生必须撰写毕业设计（论文）开题报告，由指导教师签署意见，系主任批准后实施。2开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。3毕业设计(论文)开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全
2、称。4本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，应不少于2000字。5开题报告检查原则上在第24周完成，各系完成毕业设计开题检查后，应写一份开题情况总结报告。6. 填写说明：(1) 课题性质：可填写A工程设计；B论文；C. 工程技术研究；E.其它。(2) 课题来源：可填写A自然科学基金与部、省、市级以上科研课题；B企、事业单位委托课题；C校级基金课题；D自拟课题。(3) 除自拟课题外，其它课题必须要填写课题的名称。(4) 参考文献不能少于10篇。(5) 填写内容的字体大小为小四，表格所留空不够可增页。本科毕业设计(论文)开题报告学生姓名学 号专 业机械设计制造及其自动化指导教师职
3、 称教授所在系机电系课题来源科研课题课题性质工程设计课题名称隧道施工支护作业平台的设计一、选题的依据、课题的意义及国内外基本研究情况选题依据：交通网络就好比一个国家一个地区的血脉，只有具有完善的血脉系统，物资才能流通，经济才能健康平衡的发展，况且我国交通事业正处在快速发展的黄金时期，高等级铁路公路建设步伐的加速，迫切要求提高我国隧道施工的机械化水平。课题的意义：随着交通运输事业的飞速发展，高级铁路公路的建设步伐的加快，通车里程逐年攀升，交通网络变得日益复杂，在国民生活中所占地位也日益重要，铁路公路的施工难度及质量要求都在不断提高；在山岭地区或者需要穿越江河的铁路建设中，采用隧道的形式能缩短行车
4、里程，提高线形的标准化程度，并能在一定程度上保护生态环境，因此隧道方案得到普遍应用。长期以来，基于对建设成本、就业压力、施工环境及技术水平等方面的考虑，在我国的隧道施工中，都大量采用人工形式，节省了大量的技术成本，提供了较多的工作岗位，也在很长一段时间内适应了我国多软岩的施工环境，以及缓解了我国隧道施工机械化技术不够成熟与施工要求高之间的矛盾，在一定程度上推动了我国交通事业与经济的发展。但随着隧道施工量的不断提升、对施工质量的要求不断提高，以及越来越多复杂地质带来的人工难于或无法完成的隧道工程的出现，单纯依靠增加劳动力的投入已无法解决出现的众多问题，因此较大规模的采取机械作业，提高机械化水平已
5、成为迫切要求，这也将是基于可持续发展理念的必然选择。 根据规划，到2012年，我国建成的铁路隧道总量将突破1万座，总长度将突破12000公里。我国隧道建设的总量已经跃居世界前列，然而软围岩隧道施工的设备配套施工水平、施工设备国产化率与发达国家之间仍有一定差距。以钻爆法为基础的机械化快速施工技术体系尚未完成，设备配套技术难题尚未取得突破，施工进度差别很大，施工过程中安全隐患较多。作业线上的主要施工设备多从国外引进，自主开发品种较少、质量较差、故障率较高，主要技术性能参数与隧道现有施工条件不匹配。设备国产化程度低，影响作业效率，不容易形成全面的机械化施工作业线。特别在开挖、出砟、喷锚、支护、二次混
6、凝土衬砌等工序上，设备国产化程度低，直接制约了全行业整体技术的全面发展和进步。待添加的隐藏文字内容2 为了早日实现我国隧道施工的机械化配套施工，铁道部专门设立了“隧道围岩稳定性及其控制技术研究”重大研究课题。本次毕业设计的课题“隧道施工支护作业平台的设计”在响应铁道部号召的同时，主要在于解决目前国内隧道施工支护作业技术相对落后的现状的问题，具有较实际的意义。国内外隧道施工支护作业平台的研究发展状况：1. 国外钢拱架安装设备的状况 在欧洲，美国，日本等发达国家的基础设施大规模建设开始于二十世纪七、八十年代，在基础设施的大规模建设中对工程机械的需要量巨大，相应的也促进了对工程机械的研究与开发。为了
7、节省施工过程中的劳动力成本，很多施工过程中的特种装备被研制和应用。国外的隧道施工已经是全机械化作业，有配备齐全的隧道施工设备。从开挖、支护、打锚杆、喷混凝土、出砟等各工序都配置了配套的全机械化作业生产线，机械化程度较高，且配套完整。 现在那些发达国家都有比较完整的安装设备，他们的设备集成度高，完成动作比较精确，需要的操作人员比较少，更加趋于智能化，但是他们的安装台车价格比较高，相对于中国的地形和实际情况来说，他们的应用受到很大的限制。2.国内钢拱架安装设备的状况 我国最新颁布的装备制造业调整和振兴规划中明确提出要全面提高重大装备的设计制造技术水平，为满足我国重大工程建设和重点产业调整振兴需要，
8、适应各行业发展需要，大力发展大型、新型施工机械。随着高等级公路、铁路的建设规模的扩大和建设标准的提高，迫切需要在隧道施工中采用机械化配套施工，以往依靠增加劳动力数量进行隧道施工的经济性将不复存在，机械化配套施工对于提升我国隧道施工水平意义深远。随着隧道施工量快速增加，对隧道施工质量要求越来越高，隧道的开挖、支护急切要求实现机械化配套施工来保证施工进度和施工质量。钢拱架的架设是软弱围岩施工中经常使用的支护方式之一。以前考虑隧道建设过程中的经济性和缓解就业压力，国内的隧道施工中普遍使用大量劳动力的方式代替机械化设备进行施工。目前国内钢拱架的安装主要用人工搬运的方式架设。由十几人安装钢拱架，劳动强度
9、非常大，且施工效率低，对施工进度影响很大。有些隧道中安装钢拱架采用借助辅助设备安装的方法，比如借助装载机或者搭建临时台架的方式安装钢拱架。借助装载机安装钢拱架虽然减轻了劳动强度但存在很大的安装隐患。而采用搭建临时台架的方式会增加工作量，影响施工进度，不能及时的进行支护。由于国内大型施工机械的设计制造水平的限制，很多隧道施工设备采用进口设备。但是由于国内软围岩隧道施工和国外施工差别较大，国外设备很多技术参数不能满足国内的施工要求。所以钢拱架安装施工很少采用进口设备，而国产设备大多设计平台比较小，活动空间不够，承重有限，在举升过程中平台的震动比较大，不利于施工人员进行各种作业，而且我国地形复杂，一
10、般轮胎式的底盘不利于台车的运动，运用履带式有更好的适应性。二、研究内容、预计达到的目标、关键理论和技术、技术指标、完成课题的方案和主要措施研究内容：主要研究隧道施工支护作业平台的机械结构，其中分为三大部分：举升机构；拱架抓手；平台结构。另外，经分析，考虑使用液压原理/液压系统来实现平台的举升动作，抓手的抓取动作以及平台的平衡。预期达到的目标：能用三维仿真软件SolidWorks 画出结构图，并能实现运动仿真。具体完成完整的手绘装配图，及重要零件的CAD图。关键理论和技术： 隧道施工支护作业平台的设计关键在于平台平衡的实现结构与拱架抓手结构的设计。 技术指标：1、整体实现拱架的抓取、定位（安放）
11、与固定等动作的连续进行； 2、工作过程中平台需始终保持水平； 3、抓手需具备一定的灵活性，在抓取和定位过程中应能快速准确的到达所指定的空间。完成课题的方案和主要措施：主要工作分以下几方面进行：1. 搜集资料，了解国内外现有隧道施工支护作业平台的结构、组成及工作情况，分析其优劣，找出可以改进或需要改进的地方；并弄懂一般隧道施工支护作业平台的工作原理、工作特性。2. 总体方案设计，包括方案的提出与确定，方案的实现，必要的设计计算以及必要的校核。3. 完成手绘的装配图，及重要零件的CAD制图，并完成设计说明书等。三、主要特色及工作进度主要特色：基于现在我国现有钢拱架安装台车载重小，平台小，不便于工人
12、施工以及对道路环境要求较高的现状，实现一种可伸缩式大平台，便于工作人员在施工时更加方便，增加活动面积，并用履带式底盘适应不同的道路要求，使得其推广更具有普遍性，减少工人的工作量，使得拱架安装工作更轻松，效率更高。工作进度：收集查阅了有关钢拱架安装台车的设计背景资料，制定了设计提纲和计划，研究了设计方案并初步确定最终方案，对所要求软件进行了初步的学习，对Solid works等三维软件有了进一步的理解。第一周到第二周，主要是查阅相关资料，熟悉设计题目，并做前期准备；第三周到第四周，熟练运用各种相关软件，并完成主体外形的初步设计和方案的可行性验证；第五周到第九周，进行各部分机构和系统的具体计算，设
13、计，比如举升机构的设计，传动机构的设计，液压系统的设计，以及平台上各种机构和设备的安装和设计；第十周到第十三周，对设计进行优化，初步完成台车的装配图，以及各种零件图，编写设计说明书；第十四周第十五周，完成设计任务并进行答辩。 四、主要参考文献1华大年 华志宏 连杆机构设计与应用创新 机械工业出版社 2008.12孙波 机械专业毕业设计宝典 西安电子科技大学出版社 2008.33孙桓 陈作模 葛文杰 西安工业大学机械原理及机械零件教研室机械原理高等教育出版社 2006.54濮良贵 纪名刚 西安工业大学机械原理及机械零件教研室机械设计 高等教育出版社 2006.55杨曙东 何存兴 液压传动与气压传动 华中科技大学出版社 2008.46隧道支护施工作业指导书、双连拱公路隧道施工技术、隧道施工方案等7朱春阳 徐友樟 隧道钢拱架支护的施工要点J 西部探矿工程 20098李壮云 液压元件与系统M 北京：机械工业出版社9闻邦椿 机械设计手册第五版 北京：机械工业出版社 201010高崇金 李新华 高空作业车自动调平系统的研究J 山西建筑 200811杨善胜 软弱围岩隧道合理支护型式研究D 西安：长安大学 2008（注：6资料来自互联网）指导教师意 见指导教师签名： 年 月 日系意见 系主任签名： 年 月 日院意见 教学院长签名： 年 月 日
