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大吨位桥式起重机结构参数化三维设计与性能分析

王建强  
【摘要】:随着我国经济实力的不断增强和工业生产规模不断扩大,产品生产过程中物料装卸搬运和大型设备制造对起重机的需求量和使用性能都提出更高要求。随之起重机行业产品呈现出大型化、专业化、模块化、组合化、轻型化、多样化和高安全性的发展趋势。目前我国起重机械行业大多数企业的设计方法是通过绘制二维工程图进行产品设计,该方法工作量大,重复率高,费时费力,直观性差,错误不易发现。随着科技技术的不断进步,三维CAD软件已经成为产品设计不可缺少的工具,用三维设计软件设计的产品整体结构直观,清晰,设计错误易发现易纠正,还具有先进的有限元等数值分析功能,使产品设计周期短,设计出来的产品成本低,品质高。 本课题主要以桥式起重机结构为研究对象,以参数化方法和CAD设计为基础,对桥式起重机结构进行了模块化组合构造分析和参数化建模力学性能分析研究。结合Access数据库技术、结构分组构造技术,在Visual Basic编译语言环境中利用SolidWorks软件建立大吨位桥式起重机结构的参数化设计系统,实现了桥式起重机桥架结构的参数化建模三维设计和有限元建模分析。设计人员只需将必要的设计参数从可视化界面输入,系统即可自动生成实体三维设计模型并检测装配体是否干涉。装配体满足设计要求后,导入ANSYS Workbench软件中,进行静力学分析,校核结构的静强度、刚度。再通过模态分析得出结构的基础模态的固有频率以及对应的振型图,避免结构发生共振。然后针对桥式起重机跨中满载起吊货物工况中冲击载荷引起桥架结构的动力响应进行瞬态动力学分析,得出了跨中节点位移随时间的变化曲线和最大位移。最后对桥式起重机主梁结构进行了稳定性分析,得到局部失稳的屈曲形态,实现合理的结构稳定性设计。通过本研究研制的参数化设计和性能分析系统,能快速获得起重机结构的合理设计。 本文研究缩短了产品设计周期,提高了设计质量,可以节约设计成本,具有一定的工程应用价值。


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