第一章：引言
1.1起重机的使用情况
起重机械是现代工业企业中实现生产过程机械化、自动化、减轻繁重体力劳动、提高劳动生产率的重要工具和设备。随着现代工业的发展、生产规模的扩大以及自动化程度的提高，作为物料搬运重要设备，它在现代化生产过程中的作用越来越大、应用越来越广，如在港口码头和铁路车站，没有起重机械，装卸工作就不能进行；在冶金生产中，起重机械己运用于金属生产的全部过程；现代建筑工程，不能离开起重机械；在农业和林场，最困难、最费力的工作也由起重机来完成；在核电站中，采用特殊的起重机，用以代替人的操作去担当对人体健康有严重危害的作业。科学技术和生产的发展推动了现代设计和制造能力的提高，激烈的国际市场竞争也越来越依赖于技术的竞争，这些都促使国内外各种起重机制造企业不断地完善和发展起重机，提高劳动生产率以及增强市场竞争力。
1.2国外起重机的特点和发展趋势
近年来，随着世界销售市场对起重机械需求量的不断增加，国外各起重机厂家大多采用优化设计等现代设计手段以提高设计效率。有关资料表明，美国、德国、日本等一些起重机公司都广泛应用CAD技术，彻底抛弃了传统的图板，并且还与计算机辅助工艺规划(CAPP)和计算机辅助制造(CAM)相衔接，做到了无图化生产。国外起重运输机械发展到今天，己经到了比较成熟的地步，其结构形式基本上都是经过反复优化设计，并经过实践检验的。随着计算机技术的广泛应用，许多国外起重机制造商应用计算机辅助设计系统(CAD)，以及模块化设计方法，尽量使用标准件设备迅速组合和安装，减少标准件外组合部分的加工制造。组合构件的使用对生产非标准件起重机来讲，有助于减少成本。当前，国外起重机特点和发展趋势有
三大特征：
⑴.系列产品模块化、组合化和标准化
用模块化设计代替传统的整机设计方法，将起重机上功能基本相同的构件、部件和零件制成有多种用途，有相同联接要素和可以互换的标准模块，通过不同模块的相互组合，形成不同类型和规格的起重机。对起重机进行改进，只需针对某几个模块。设计新型起重机，只需选用不同模块重新进行组合。可使单件小批量生产的起重机改换成具有相当批量的模块生产，实现高效率的专业化生产，企事业的生产组织也可由产品管理变为模块管理。达到改善整机性能，降低制造成本，提高通用化程度，用较少规格的零部件组成多品种、多规格的系列产品，充分满足用户需求。
据资料介绍，德马克公司的葫芦双梁起重机系列改用模块化设计后，比单件
设计其设计费用下降了12％，自重轻，与国内产品相比较，起重量为32t，跨度25m，国内双梁起重机自重为46．4t，电动葫芦桥式起重机自重为28．3t，而德马克电动葫芦桥式起重机的自重只有18．5t，比国内产品分别轻60％$D35％。
⑵．起重机的大型化、高速化和专用化
出于工业生产规模不断扩大，生产效率日益提高，以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加，促使大型或高速起重机的需求量不断增长，起重量越来越大，工作速度越来越高，并对能耗和可靠性提出更高的要求。目前，世界上最大的履带起重机为德马克公司生产的CC8800—1TWIN，其最大起重量为3200t；最大的桥式起重机起重量达1200t；生产率达8000、10000t／h的斗轮堆取料机；自动化立体仓库巷道堆垛机最大的运行速度达400m／min；最大的带式输送机带宽达3．2m，输送能力达37500t／h和单机最大输送距离超过30km等。
⑶．起重机性能自动化、智能化和数字化
起重机的更新和发展，在很大程度上取决于电气传动与控制的改进。将机械技术和电子技术相结合，将先进的计算技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统，实现起重机的自动化和智能化。大型高效起重机新一代电气控制装置已发展为全电子数字化控制系统。主要由全数字化控制驱动装置、可编程序控制器、故障诊断及数据管理系统、数字化操纵给定检测等设备组成。变压变频调速、射频数据通讯、故障自诊监控、吊具防摇的模糊控制、激光查找起吊重物重心、近场感应防碰技术、现场总线技术、载波通讯及控制、无接触供电及三维条形码技术等将广泛得到应用，使起重机具有更高的柔性，以适合多批次少批量的柔性生产模式，提高单机综合自动化水平。
1．3国内起重机设计现状及存在的问题
⑴．设计手段不完善、与先进技术结合较少
目前，国内起重机还处于传统设计阶段，设计手段欠完善，与先进的技术结合的也比较少。不过近些年来随着设计技术的引进、消化、吸收，有了长足的进步，产品的性能、可靠性、外观都有较大幅度的提高，企业也在不断向大规模、系列化方向发展，但国内的起重机在设计技术水平上与国外还有一定差距，这与国内配套力量薄弱不无关系。所以我们更需要借鉴吸收国外先进技术、采取国际化配套，提高产品起点，并且在设计中结合新的设计理念、方法及手段以满足工业生产方式的转变和用户需求的多样性，以实现产品规模化、系列化和精细化，提高产品生产成本以及质量，增加产品性价比，从而提高企业的核心竞争力。
⑵．设计效率太低、通用性较差
长期以来，起重机设计利用图板手工设计制图，需要较长的设计周期。而且由于设计及工艺原因，国内制造的起重机交货期约为国外先进企业的两倍，效率较低，远远不能适应市场经济竞争的要求，使企业失掉了不少机遇。一些起重机制造商对于成系列、成批量的通用起重机产品(如5～50t双梁桥式起重机)，为了降低成本，简化生产管理，通用化设计现在只做到对车轮组、滑轮组、卷筒组和联轴器的通用化设计，对于运行机构、小车架，仍只能按不同起重量设计，桥架端梁则按不同起重量，不同小车轨距多款设计，对桥式起重机的设计不能使整机与机构、机构与部件、部件与零件之间的参数合理匹配品。
⑶．设计进行类比，工艺水平较低
在起重机的设计过程中，一方面由于其产品相对定型，根据《起重机设计手册》中推荐的尺寸进行选择，一般工厂设计不做计算，当有相近参数起重机需求时，则选择类比放大，导致截面尺寸变得越来越大，从而起重机的质量、大车驱动机构、厂房基础投资增大，造成很大浪费。随着起重机向大吨位、高参数、低噪声、小振动及轻型化方向的不断发展，原有定型产品越来越不能适应当前要求，市场需要性能优良，经济性好的桥式起重机。另～方面，由于国内企业，普遍缺乏生产技术，工艺水平较低，一些起重机生产企业的工装设备、装配及检测手段比较落后，油漆及焊接工艺不过关，较为粗糙，严重影响了起重机的质量。
⑷．专业化协作水平、通用化设计水平较低
目前，我国专业化协作目前只做20％，80％仍靠企业自己设计、制造。一台起重机中只有电动机、减速器、制动器及一些电气元件可外购，其它铆焊件、机加工件、主梁、车轮组、端梁、小车架仍靠企业自行设计，这样需花费大量的时间，影响了起重机的生产周期。
⑸．CAE的交互式缺乏，推广受到一定限制
CAE是工程设计中的计算机辅助工程CAE(Computer Aided Engineering)，指用计算机辅助求解分析复杂工程和产品的结构力学性能，以及优化结构性能等。CAE 交互式缺乏最主要的原因是由于对于CAE技术和方法研究比较有限，CAE技术作为一种先进的设计手段和工具逐渐为工程技术人员和设计人员接受和掌握，己经在专业机械设计中发挥着愈来愈大的作用。然而，随着技术的发展会对CAE技术本身及其应用提出更高更严的要求，国内大型起重机生产企业的CAE设计系统的实际应用及推广任务仍然十分艰巨。
1．4课题的研究价值及意义
门式起重机是广泛使用于港口装卸作业、船厂安装作业及其它生产实际中的一种轨道运行式起重机，其额定起重量从几吨到几百吨，是固定跨间内搬运和装卸物料的机械设备。门式起重机是减轻笨重体力劳动，提高作业效率，实现安全生产的起重运输设备。然而，随着现代科技进步、计算机技术的发展及市场竞争的日趋激烈，对起重机的设计质量和效率提出了越来越高的要求，而传统设计中设计的工作量大，设计效率低的情形已经逐渐不能满足现代设计的要求。所以我们把现代设计方法如：创新设计方法、可靠性设计方法、最优化设计方法、有限元设计方法、并行设计方法、抗疲劳设计方法等应用于机械产品的设计中，成为广大技术人员提高产品工程设计水平，降低消耗，缩短产品的研究和开发周期，大幅度提高劳动生产率，实现设计智能化和自动化的重要手段。
CAE技术是把计算图形图像处理技术、CAD技术、计算机图形学、仿真、模拟、以及用户接口等学科相互结合而形成的新技术，主要研究如何用直观表示计算或实验获得的各种抽象数据。运用有限元分析的原理把设计对象、分析过程可视化，使设计更为直观，大大提高设计效率。
本文通过开展门式起重机有限元优化设计技术的研究，可为专业机械CAE 软件的研究开发提供先进可靠的技术支持。将CAE技术应用到专业机械的设计研究中进行可视化设计软件的开发，这样就可以解决：(1)产品品种、规格及设计制造周期、成本之间的矛盾；(2)把设计人员从繁琐的设计计算中解放出来，使复杂问题简单化、条理化，减少了重复设计，从而实现了设计的多样化，满足了用户的需求，缩短了设计周期，提高了设计效率和质量以及提高企业的竞争力和技术创新能力；(3)专业机械的可视化设计能够指导产品设计与开发，提高起重机设计质量、报价速度和水平口；⑷能最大化的节省材料成本，提高有效利用率。
1．5课题的研究内容和技术路线
本课题主要是以门式起重机为例，利用面向对象的软件开发方法，在Windows平台上，采用有限元分析方法进行门式起重机金属结构优化设计，我们运用了有限元分析优化软件ANSYS，对门式起重机金属结构进行了结构优化。
ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。
该程序具有灵活的动态交互功能。所谓交互式设计，是指设计者可通过鼠标、键盘选择命令和输入参数，通过点击相应的功能按钮，实现人机交互设计，每一次人机对话都可以实现操作对象及其技术参数的图形显示，设计者可以从计算机屏幕上实时观察到输入和输出结果的图形对象的变化情况，直到比较满意为止。设计非常方便，明显提高了设计效率；
门机金属结构优化设计的技术路线
本课题以通用门式起重机为研究对象。在门式起重机设计中，结构部分的设计是一台起重机设计的核心部分，并且结构的好坏直接影响着起重机的性能和使用寿命，所以首先要对门机的结构作合理的分析，建立正确的计算模型，才能对
编程及系统
软件的开发奠定良好的基础。具体的方案如下：
1．对门机结构进行整体分析与规划，确定门机结构的具体尺寸、数据、及结构
2．在ANSYS界面中建立起一个门式起重机的结构模型。
3．在ANSYS优化设计软件系统中，对前面建立好的起重机结构模型进行材料定义和划分网格，并且在正确的位置加上我们计算出来的力。
4.修改生成的LOG文件，对其中的数据进行分析与修改，用于最后的优化。
5.优化，结构分析
在保证门机结构是否符合强度、刚度、稳定性的要求下，ANSYS能建立出一个最优化的结果。门机金属结构优化软件可以为设计者提供更加逼真的可视化设计环境，并且方便地将计算过程产生的数据及计算结果转换为图形在屏幕上显示出来，具有设计的准确性、过程性和界面的交互性等特点，能方便地看到设计指标的变化，保证企业在得到较大收益的同时可以让用户得到满意的产品，从很大程度上改善设计效率和质量。
第二章：门式起重机的结构和工作原理
门式起重机广泛用于各种工矿企业、交通运输及建筑施工等部门的露天仓库、货场、车站、码头、建筑工地等露天场所，作为装卸与搬运货物、设备以及建筑构件安装等用。门机是减轻笨重体力劳动，提高作业效率，实现安全生产的起重运输设备，可以在一定范围内垂直起升和水平移动物品．具有动作间歇性和作业循环性的特点，根据门式起重机的不同用选分为通用门式起重机、造船门式起重机和集装箱门式起重机等。
2．1门式起重机结构分析
2．1．1门架的结构型式
门式起重机的门架常采用板粱结构和桁架结构。由于板梁结构制造方便．目前采用这种型式的门式起重机占多数，桁架结构多用于装卸桥。门式起重机按门架的结构特点来分，有全门式(双支腿)、半门式(单支腿)、单悬臂门式、双悬臂门式等按其主梁截面型式，可分为箱形单梁、箱形双梁、桁架双梁，万型截面桁架结构以及三角形桁架结构梁等；按主粱与支腿的连接方式，门架可分为两刚性支腿门架及一刚性支腿与一柔性支腿门架，柔性支腿与主梁可采用螺栓连接、柱型铰、球型铰连接。单主梁门架的支腿常制成“L”型或“C”型，其截面型式也为箱形；双梁门架支腿制成“八”字型或“O”型等。本课题研究A型双梁门机的设计。
2．1．2门机尺寸参数确定原则
图2-2 门式起重机的门架平面
1．门式起重机的跨度和悬臂长度
门式起重机的跨度是指大车行走轨道中心之间的距离。跨度应根据使用条件和工艺要求而定，普通门式起重机的跨度取18～35m，此时主梁受温度影响及大车运行偏斜的影响相对小，采用刚性支腿，增大水平刚度有利于大车运行。图2—2中L即为跨度。
为了在增加作业面积的同时，降低主梁自重，用于装卸作业的门式起重机都将主梁两端外伸一定长度，称为悬臂。门机悬臂的尺寸也取决于使用要求。悬臂的合理长度应按在自重和活动载荷分别作用下，使悬臂的最大弯矩和跨中弯矩相等的原则确定。一般取悬臂长度为，=(0．3～0．4)L，也可以根据实际情况的需要选择不做悬臂，不设马鞍。
2．门式起重机的起升高度
门式起重机的起升高度是指吊具升至最高位置时，大车运行轨面至吊具底面的垂直距离，单位m。起升高度取决于装卸物品的品种和所用的吊具，图2—2中的h即为起升高度。例如，对于经常装卸竹木和配置抓斗的门式起重机，起升高度就要求大一些。目前铁路货场所用的门式起重机的起升高度大约在8～15m 范围内。水电站用门式起重机的起升高度约为20m左右。当选择起升高度时，在满足使用条件的情况下，起升高度应尽可能降低。因为起升高度大，则自重增加，同时在水平力作用下会增加载荷的摆动，这对轮压的分布会产生不利影响。
3．门式起重机支腿
门式起重机跨度在30m之内时，两侧采用刚性支腿的门架，不考虑轨道的安装误差、起重机的偏斜以及温度变化对门架产生的影响；当门式起重机跨度大于30m时，门架一侧采用柔性支腿，另一侧为刚性支腿，用于补偿温度变形或者起重机偏斜运行的误差。无论在温度变形还是起重机偏斜运行的情况下，都允许支腿顶部有一定的变形。
箱型双梁门式起重机的刚性支腿，在门架平面内与主梁连接处的尺寸较宽，一般推荐与主梁高度相同；下端宽度与横梁的宽度相同。在支腿平面内的尺寸，根据受力特点和构造要求，通常上端尺寸大，而下端的尺寸小。上端尺寸根据支腿与主梁的连接来确定。支腿高度h取决于起升高度。
4．门式起重机主梁截面高度和宽度
主梁截面高度也应根据使用条件和工艺要求而定，门式起重机的主梁高度日和宽度B可按同类型桥式起重机类比确定。对于箱形结构可取H=(1／15—1／20)L，B=(1／2～1／3)H，采用单箱型主梁时，取B=(2／3～1)H。当然还要经过强度、刚度验算。
5．门式起重机的轴距
考虑起重机沿大车轨道方向稳定性要求，门式起重机的轴距为(1／4～1／6)Lo，Lo为主梁全长，如图2—2中B即为轴距。轴距确定的原则：
(1)门架沿起重机大车运行轨道方向上的稳定性好；
(2)物品外形尺寸能顺利地通过支腿平面刚架；
(3)轴距还和跨度有关，比桥式起重机稍大些。
2.2：起重机的工作原理
起重机(Crane)属于起重机械的一种，是一种作循环、间歇运动的机械。一个工作循环包括：取物装置从取物地把物品提起，然后水平移动到指定地点降下物品，接着进行反向运动，使取物装置返回原位，以便进行下一次循环。
门式起重机整体运行在一定长度的轨道上，由操纵室控制，由大车运行机构执行，可控制起重机整体的横向前后移动。
小车是运行在横梁上的，由操纵室控制，可以实现小车在主梁上的纵向移动。
在主梁的小车上，电动机通过联轴节与减速器的高速轴相连。机构工作时，减速器的低速轴带动卷筒，将钢丝绳卷入或放出，经过滑轮系统，使吊钩实现上升或下降。机构停止工作时，制动器使吊钩连同货物悬吊在空中，吊钩的升降靠电动机改变转向来达到。
第三章：设计方法概述
⑴、现代设计方法简介
随着现代工业的迅速发展和国内外市场竞争的加剧，起重机在现代化生产过程中应用越来越广，作用愈来愈大，对起重机的要求也越来越高。因此起重机的设计计算方法需不断地充实、完善。使设计出的起重机更符合实际使用工况，更注重功能性、经济性和可靠性。
长期以来，起重机的设计方法多采用以古典力学和数学为基础的半理论、半经验设计法和类比法、直觉法等传统设计方法，设计过程反复多，周期长，设计的精确度差。近年来随着电子计算机技术的广泛应用和系统工程、优化工程、价值工程、可靠性工程、创造工程、人机工程等现代设计理论的不断发展，促使许多跨学科的现代设计方法出现,使起重机的设计进入创新、高质量、高效率的新阶段。
现代设计计算方法显著的特点是采用电子计算机这一先进手段，而计算手段的现代化又促进了设计计算理论的重大发展。
起重运输机械金属结构的设计计算不可避免的要涉及空间结构的超静定问题，加上计算工况甚多，应用手算方法实际上难以应付如此复杂的分析和繁重的计算工作量，传统的设计计算方法只能作出各种各样的简化和假定，计算结果与实际情况有较大的出入，不得不加大安全系数给予补偿。过去由于计算过于繁杂而不能解决的问题，显著借助于电子计算机已不是困难的事了。利用矩阵进行计算尤便于计算机程序的设计，矩阵理论的发展与电子计算机的结构分析中的应用相得益彰。
应用电子计算机进行结构分析最具普遍意义的方法是有限元法。有限元法是吧所要分析的弹性体假想滴分割为有限个单元，各单元仅在结点处连接并传递内力，连接应满足变形协调条件。这个过程称为离散化。外载荷也以节点载荷的形式出现，吧所有的外力向节点移植。这样将无限自由度的连续体的力学计算转变为有限单元节点参数的计算，以完成复杂结构的力学分析。在有限元中，通常的以位移法才求解的。有限元法的计算精度取决于单元的数量和行政，所以总可以达到所要求的精度。由于单元数量较多，必然要解数量很多的线性联立方程，这就非用电子计算机不可。
在现代设计理论和方法中，优化设计无疑占有重要地位。在结构设计的传统方法中，除最简单的构件设计外，都是首先凭借经验和判断，选择和确定结构方案，初选构件的截面尺寸，然后进行强度、刚度和稳定性的校核验算。对方案的修改或对为数不多的方案进行比较，同样是校核性的。由于计算工作量庞大，不仅需要花费较多的设计时间，设计周期和畅，事实上只可能做少量的方案比较，结构设计的优劣过大地依赖于设计者的水平和经验，即使是游戏的设计者亦难达到很满意的设计。从被动地进行安全校核转变为主动的从各种可能的设计方案中寻求尽可能完善或是适宜的方案就是结构优化设计所追究的目标。自然，要把结构设计人员的经历从繁重的计算工作中解放出来，把主要精力转到优化方案的选择上去，也非依靠电子计算机不可。自60年代末70年代初，德国，美国日本，俄罗斯等国和我国都开展了桥式起重机主梁优化设计，大多以重量最轻为目标函
数。以后又逐步扩展的桥架、零部件和结构的优化。但由于起重机是成系列、成批量的产品，单目标优化逐渐已不能，满足设计者的需求，如何寻求多目标多参数，能兼顾多种因素的整体优化方法已经引起世界各国起重机设计者的关心。我国采用多级模糊综合评判方法，综合考虑起重机性能、成本、工艺、生成管理、制造批量和使用维护等多种因素，达到用最少规格数的零部件组成尽可能多的起重机规格型号数，解决了起重机系列整体优化问题，驱动了一定效果。今后在起重机的方案选择、主参数匹配、主要结构件及传动件的设计及布置等方面，将会等多地采用优化设计方法。
结构优化设计的理论和方法，基本上可以归结为两大类：第一类是准则方法，它是从结构力学的原理出发，首先选定使结构达到最优的准则（例如满应力准则、能量准则），而后根据这些准则寻求结构的最优解(例如重量最轻设计)。
结构的现代设计还有另一方面的重要内涵，即设计原理的革新。由电子计算机的应用引起的有限元法及优化设计等还只是手段和方法上的革新。归根结底，结构及其构件是否安全可靠（有足够的强度和稳定性）、满足使用要求（静刚度和动刚度）的判断依据更具有基础性的意义，这是设计原理所要解决的而不是用手段和方法可以代替的问题。
由于实际结构的载荷、材料的质量和制造质量都具有随机性，因此只有应用概率论才能更真实的描述和反映结构的有效性。所以当前结构设计原理的发展趋势是采用以概率论为基础的极限状态设计法。无疑的是，以概率论为基础的极限状态设计法是起重机金属结构设计的方向。
⑵、极限状态计算方法
起重机金属结构必须满足两种极限状态：第一种极限专题是在第II类和第III 类最大载荷作用下，或在起重机使用寿命间期第I类载荷重复作用下，金属机构构件丧失强度和稳定性的承载能力；第二种极限状态时由于过大的弹性变形或振动，影响起重机的作业和工作人员的安全，导致起重机不能正常使用。
起重机钢结构长期采用的是许用应力设计法。材料假定为均匀的弹性体，使用载荷设为不变的定值，材料许用应力等于钢材屈服强度除以经验安全系数。实际上设计中存在很多不定性因素，如应力、材料强度、起重机承受载荷的大小、方向、位置等都是随机变化的。所以安全系数并不能按量反映产品的可靠程度，有时会出现过分保守或较为不安全的情况。
由于载荷不能准确确定，起重机设计难免冒一定风险，所以应把这种风险（或失效概率）限制到人的经验能受的程度。为了明确允许风险程，国家在80年代初把概率论、数理统计、可靠性理论等学科技引进到起重机的设计中，出现了以概率统计法为基础的起重机极限状态设计法，把载荷、材料性质、构件实际尺寸等均看作基于某种概率分布的统计量，通过大量实测与调查得到各基本变量的分布概率及参数，然后应用概率论可靠性知识，计算失效的概率（风险大小）来估计起重机钢结构的安全度。起重机的设计从定值许用应力法发展到概率极限状态设计法是设计理论的重大发展。
⑶、按许用应力法计算结构的强度
许用应力法属于定值法。应用简单方便，是目前起重机金属结构仍然采用的计算方法，但其安全系数取为定值是其不足之处。
通过一系列的计算需要满足最大应力小于等于许用应力。
⑷、按许用应力法计算结构的疲劳强度
起重运输机金属结构承受着动载荷，杆件或构件的内力随起升载荷的大小及位置经常变化。在变化内力的作用下，结构杆件的材质将会改变，其强度比在静载荷作用时有所下降。起重运输机金属结构大都是焊接结构，接头的应力集中也会降低焊缝的强度。因此，对某些工作级别比较高的起重运输机金属结构，虽然外载荷引起杆件的应力没达到强度极限，但却发生了破坏，这种破坏称为疲劳破坏。疲劳破坏是一种突然出现的脆性破坏，破坏前没有明显变形和局部收缩，因而这种破坏更为危险。
理论和实践都表明，引起疲劳破坏的原因，与杆件应力大小、应力种类、应力循环特性、应力循环次数、应力集中的程度等因素有关。
主要是对下列几方面进行计算
i．应力循环特性r的计算
ii．疲劳许用应力计算
iii.结构疲劳强度计算
⑸、结构刚度计算
对起重机的刚度要求是为了保证起重机的正常使用。刚度计算一般分为静态和动态两个方面。在计算时候需用结构静位移小于等于结构许用静位移；满载自振频率大于等于满载自振频率许用值。
⑹、结构稳定性计算
第四章：有限元及优化设计概述（利用ANSYS 软件进行优化）
有限元法师根据变分原理求解数学物理问题的一种数值计算方法，随着计算机的发展，在工程领域得以广泛应用。一般传统设计计算方法局限性很大，仅能进行粗略简化分析，载荷工况只有有限几种，无法随意组合，大多只能分析静力。采用有限元法则优越的多，能整体、全面、多工况随意组合，进行静力、动力、线性和非线性分析，对完成复杂结构或多自由度系统的分析十分有效。有限元法能针对起重机实际使用的结构边界条件进行定量的分析计算，为设计提供丰富的、反映实际工况的计算结构。并可配有丰富的动态图形显示功能。例如对桥式起重
机桥架进行计算，传统方法是将其分解为主梁和端梁两部分，并简化为简支梁计算，精确度不高。采用有限元法，可将桥架作为一个整体框架计算，并可分别进行静力和动力分析，给出局部的应力值。对于大型起重机和特殊、关键零部件的设计计算及局部应力分析，采用有限元法更具有优越性。
ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。
前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；
分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；
后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。
软件提供了100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。该软件有多种不同版本，可以运行在从个人机到大型机的多种计算机设备上，如PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY等。
所谓“最优设计”，指的是一种方案可以满足所有的设计要求，而且所需的支出（如重量，面积，体积，应力，费用等）最小。也就是说，最优设计方案就是一个最有效率的方案。
设计方案的任何方面都是可以优化的，比如说：尺寸（如厚度），形状（如过渡圆角的大小），支撑位置，制造费用，自然频率，材料特性等。实际上，所有可以参数化的ANSYS选项都可以作优化设计。
课题的主要工作结构优化设计采用结构优化软件：ANSYS V10.0
1.生成循环所用的分析文件。该文件必须包括整个分析的过程，而且必须满足以下条件：
a)建立几何模型。(这一点是重点，要分清静力结构分析还是动力
学分析)
b)定义材料性质。
c)选择单元类型及生成网格。
d)加载与施加边界条件。
e)求解
f)查看结果
2.在ANSYS数据库里建立与分析文件中变量相对应的参数。这一步是标准的做法，但不是必须的（BEGIN或OPT）。
3.进入OPT，指定分析文件（OPT）。
4.声明优化变量。
5.选择优化工具或优化方法。
6.指定优化循环控制方式。
7.进行优化分析。
8.查看设计序列结果（OPT）和后处理（POST1/POST26）。
这些就是ANSYS结构优化的基本步骤。
龙门起重机计算说明书 一龙门起重机的结构形式、有限元模型及模型信息。 该龙门起重机由万能杆、钢管以及箱形梁组成。上部由万能杆拼成，所有万能杆由三种型号组成，分别为2N1,2N4,2N5,所有最外围的竖杆由2N1组成，其他竖杆由2N4组成，所有斜杆由2N5组成,其他杆均为2N4；龙门起重机两侧下部得支撑架由钢管组成，钢管的型号为φ219?6、φ83?5,其中斜竖的钢管为φ219X6，其他钢管为φ83X5；龙门起重机上部和下支撑架之间由箱型梁连固接而成，下支撑架最下端和箱型梁相固连。所有箱型梁由厚为6mm的钢板焊接而成。 对龙门起重机进行建模时，所选单元类型为Link8、Pipe16、Shell63三种单元类型。有限元单元模型见图1。模型的基本信息见下： 关键点数 988 线数 3544 面数 162 体数 0 节点数 1060 单元数 3526 加约束的节点数 48 加约束的关键点数 0 加约束的线数 0 加约束的面数 12 加载节点数 18 加载关键点数 18 加载的单元数 0 加载的线数 0 加载的面数 0 二结构分析的建模方法和边界条件说明。 应力分析采用有限元的静力学分析原理，其建模方法采用实体建模法，采用体、面、线、点构造有限元实体。其中所有箱形梁用面素建模，其余用线素建模，然后在实体上划分有限元网格，具体见单元图。对于边界条件和约束条件，是在支撑架下的箱型梁的底面两端加X,Y,Z三方向的约束以模拟龙门起重机的实际情况。载荷分布有4种情况：工作时的吊重、小车自重、风载荷、考虑两度偏摆时的水平惯性力，具体见下。 三载荷施加情况。 （1）工作时的吊重 工作时的吊重为40t,此载荷分布在小车压在轨道的4个位置，每个位置为10t。由于小车在轨道上移动，故载荷的分布位置随小车的移动而改变，由于小车移动速度慢，我们只把吊重载荷的施加作两种情况处理：在最左端（或最右
前言 (3) 第一章设计任务书 (4) 1．设计题目 (4) 2．设计任务 (4) 第二章液压缸各部分尽寸计算和结构设计 (5) 第一节：计算液压缸的主要结构尺寸 (5) 第二节：缸筒壁厚计算 (10) 第三节：液压缸结构设计 (14) 1．缸体缸的连接形式 (14) 2.活塞杆与活塞的连接结构 (16) 3.活塞与活塞杆处密封选用 (16) 4.液压缸的缓冲装置 (17) 5.液压缸的排气装置 (17) 第三章液压系统主要参数分析计算 (19) 第一节：工况分析 (19) 1、液压缸载荷的组成与计算 (19) 第二节:初选系统工作压力 (20) 第四章液压元件的选择 (22) 第一节：液压泵工作压力的泵定 (22) 第二节：计算液压缸或液压马达所需流量 (22) 第五章拟定液压系统回路 (29) 第一节:调速方案拟定 (29) 1、进油节流调速回路 (29) 2、回油节流调速回路 (30) 3、旁路节流调速 (30) 第二节:方向控制回路拟定 (32) 第三节:液压动力源选择 (33) 第四节:液压系统的组合 (34) 第五节:绘制液压系统图 (35) 第六章、液压系统主要性能估算 (36) 第一节：液压系统压力损失 (36) 第二节：液压系统发热温升计算 (39) 参考文献 (45) 中文摘要
本设计是依据现场收集的数据资料而进行的液压系统设计，针对原始数据对液压系统的工况进行了分析，并确定了系统的工作压力和主要元件的结构参数。对液压元件进行了选择，拟定了液压系统图。对液压缸各部分尺寸进行了计算，各部分结构进行了设计。 关键词：液压系统，工况分析，元件选择，系统图确定，液压缸尺寸计算，结构设计
桥式起重机毕业设计 由于工业生产规模不断扩大生产效率日益提高以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加促使大型或高速起重机的需求量不断增长起重量越来越大工作速度越来越高并对能耗和可靠性提出更高的要求。起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。起重机不但要容易操作容易维护而且安全性要好可靠性要高要求具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性,起重机的出现大大提高了人们的劳动效率以前需要许多人花长时间才能搬动的大型物件现在用起重机就能轻易达到效果尤其是在小范围的搬动过程中起重机的作用是相当明显的。在工厂的厂房内搬运大型零件或重型装置桥式起重机是不可获缺的。桥式起重机作为物料搬运机械在整个国民经济中有着十分重要的地位。经过几十年的发展我国桥式起重机制造厂和使用部门在设计、制造工艺设备使用维修、管理方面不断积累经验不断改造推动了桥式起重机的技术进步。本论文主要通过电气系统的设计使5t桥式起重机规定的各种运动要求。现根据起重机的新理论、新技术和新动向结合实例简要论述国外先进起重机的特点和发展趋势。 1.1起重机的特点和发展趋势现根据起重机的新理论、新技术和新动向结合实例简要论述国外先进起重机的特点和发展趋势。1.1.1大型化和专用化由于工业生产规模的不断扩大生产效率日益提高 以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加促使大型或高速起重机的需求量不断增长。起重量越来越大工作速度越来越高并对能耗和可靠性提出更高的要求。起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。起重机不但要容易操作容易维护而且安全性要好可靠性要高要求具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性。目前世界上最大的浮游起重机起重量达6500t最大的履带起重机起重量达3000t最大的桥式起重机起重量为1200t集装箱岸边装卸桥小车的最大运行速度已达350m/min堆垛起重机最大运行速度是240m/min垃圾处理用起重机的起升速度达100m/min 。工业生产方式和用户需求的多样性使专用起重机的市场不断扩大品种也不断更新以特有的功能满足特殊的需要发挥出最佳的效用。例如冶金、核电、造纸、垃圾处理的专用起重机防爆、防腐、绝缘起重机和铁路、船舶、集装箱专用起重机的功能不断增加性能不断提高 适应性比以往更强。德国德马格公司研制出一种飞机维修保养的专用起重机在国际市场打开了销路。这种起重机安装在房屋结构上跨度大、起升高度大、可过跨、停车精度高。在起重小车下面安装有多节伸缩导管与飞机维修平台相连并可作360度旋转。通过大车和小车的位移、导管的升降与旋转可使维修平台到达飞机的任一部位进行飞机的维护和修理极为快捷方便。 1.1.2模块化和组合化用模块化设计代替传统的整机设计方法将起重机上功能基本相同的构件、部件和零件制成有多种用途有相同联接要素和可互换的标准模块通过不同模块的相互组合形成不同类型和规格的起重机。对起重机进行改进只需针对某几个模块。设计新型起重机只需选用不同模块重新进行组合。可使单件小批量生产的起重机改换成具有相当批量的模块生产实现高效率的专业化生产企业的生产组织也可由产品管理变为模块管理。达到改善整机性能降低制造成本提高通用化程度用较少规格数的零部件组成多品种、多规格的系列产品充分满足用户需求。目前德国、英国、法国、美国和日本的著名起重机公司都已采用起重机模块化设计并取得了显著的效益。德国德马格公司的标准起重机系列改用模块化设计后比单件设计的设计费用下降12% 生产成本下降45%经济效益十分可观。德国德马格公司还开发了一种KBK柔性组合式悬挂起重机起重机的钢结构由冷轧型轨组合而成起重机运行线路可沿生产工艺流程任意布置可有叉道、转弯、过跨、变轨距。所有部件都可实现大批量生产再根据用户的不同需求和具体物料搬运路线在短时间内将各种部件组合搭配即成。这种起重机组合性非常好操作方便能充分利用空间运行成本低。有手动、自动多种形式还能组成悬挂系统、单梁悬挂起重机、双梁悬挂起重机、悬臂起重机、轻型门式起重机及手动堆垛起重机甚至能组
摘要 随着经济建设的迅速发展，我国的基础建设力度正逐渐加大，道路交通，机场，港口，水利水电，市政建设等基础设施的建设规模也越来越大，市场汽车起重机的需求也随之增加。本文通过对徐工50吨汽车起重机主臂进行研究，进一步进行主臂设计，通过计算对主臂的三铰点、主臂的长度、及每节臂的长度、液压缸尺寸进行确定，选择零部件，确定主臂伸缩方式及主臂内钢丝绳的缠绕方法，通过SOLID WORKS软件对主臂进行三维建模。 关键词：50吨汽车起重机、主臂设计、三铰点、伸缩方式、三维建模
Abstract With the rapid development of economic construction, China's infrastructure is gradually increase the intensity, road traffic, airports, ports, water conservancy and hydropower, municipal construction of infrastructure such as the scale of construction is also growing, crane truck crane market demand with the increase. Based on the Xu Gong 50 tons of truck crane boom study, further boom design, by calculating the main arm of the three hinges, the main arm length, and the length of each arm, hydraulic cylinder size identify, select Parts and components, identify the main telescopic arm and the boom in the way of winding rope method, SOLID WORKS software on the main arm for three-dimensional modeling. Keywords: 50-ton truck crane，the boom design，the three hinge points ，stretching，three-dimensional modeling
更多精彩毕业设计强咨询245250987 １概述 1.1起重机械的发展简史及发展动向 简单的起重运输装置的诞生，可以追溯到公元前5000～4000年的新石器时代末期，为埋葬和纪念死者而修筑石棺和石台，我国古代劳动人民已能开凿和搬运巨石。蒸气机的出现，推动了第一次工业革命，起重机械也因之有了较大发展。1827年，出现了第一台用蒸气机驱动的固定式回转起重机，从此结束了起重机采用人力驱动的历史。在工业发展中，电力驱动的出现是起重机械蓬勃发展的转折点。1880年，出现了第一台电力驱动的载客升降机。1885年，制成了电力驱动的回转起重机，从后制成了电力驱动的桥式起重机和门座起重机等。二次世界大战期间，新产品、新材料、新工艺不断出现。例如：由于自动焊接新技术的出现，箱形结构的桥式起重机越来越受到人们的欢迎；由于计算机技术的推广应用，利用计算机进行辅助设计（CAD）和辅助制造（CAM），使起重机的整机布置更趋优化，基本零部件更加紧凑耐用；由于自控技术和数显技术的广泛普及，使起重机的控制和安全保护装置大为改善，保证了操作的安全性和可靠性。 纵观世界各国起重机械发展的现状，对今后的动向，可归纳如下： 1、大型化 由于石油、化工、冶炼、造船以及电站等的工程规模越来越大，所以吊车起吊物品的重量也越来越大。 2、重视“三化”，逐步采用国际标准 所谓“三化”，是指起重机械的标准化、系列化和通用化。贯彻“三化”可以缩短设计周期，保证产品制造质量，便于管理和提高经济效益。 3、实现产品的机电一体化 机械产品需要更新换代。在当今计算机技术、数控技术及数显技术大发展的年代里，
更新换代的重要标志是实现产品的机电一体化。在起重机械上应用计算机技术，可以提高作业性能，增加安全性，以至实现无人自动操作。 4、人机工程学的应用 起重机械一般应用在沉重和繁忙的、环境比较恶劣的场合。为减少司机的作业强度，保持旺盛的注意力，应根据人机工程学的理论，设计驾驶室，改善振动于噪声的影响，防止废气污染，使其符合健康规范的要求。 1.2起重机械的用途、工作特点及其在经济建设中的地位 起重机械是用来对物料进行起重、运输、装卸、或安装等作业的机械设备。它在国民经济各部门都有广泛的应用，起着减轻体力劳动、节省人力、提高劳动生产率和促进生产过程机械化的作用。例如，一个现代化的大型港口，每年的吞吐量有几千万吨乃至上亿吨，被运送的物料品种繁多，有成件物品，也有散装材料或液态材料。为了尽快地完成如此繁重的装卸任务，如不采用成套的起重运输设备，那是不可想象的。码头边上，吊车林立，成了现代化港口的重要特点。因此说，起重机械在现代化的生产过程中决不是可有可无的辅助工具，而是合理组织生产的必不可少的生产设备。 起重机械在搬运物料时，经历上料、运送、卸料和回到原处的过程，有时运转，有时停转，所以它是一种间歇动作的机械。一个工作循环时间一般从几分钟到二三十分钟，其间各机构在不同时刻有短暂的停歇时间。这一特点决定了电动机的选择和发热计算方法；由于反复运动和制动，各机构和结构将承受强烈的振动和冲击，载荷是正反向交替作用的，许多重要构件承受不稳定变幅应力的作用，这些都将对构件的强度计算产生较大的影响。 起重机属于有危险性作业的设备，它发生事故造成的损失将是巨大的。所以，起重机设计和制造一定要严格按照国家标准和有关规定进行。 1.3起重机械的组成和类型 1.3.1起重机械的组成 起重机由产生运动的机构、承受载荷的金属机构、提供动力和起控制作用的电气设备及各种安全指示装置等四大部分组成。 起重机机构有四类，即：使货物升降的起升机构；作平面运动的运行机构；使起重机旋转的回转机构；改变回转半径的变幅机构。每一机构均由电动机、减速传动系统及执行装置等组成。设计时应尽可能采用标准的零部件加以组合，以利于制造和维修。金属结构则要根据使用要求进行设计制造。电动机和控制设备大多是标准产品，安全指示装置通常从市场购买，特殊的由制造厂设计制造。 1.3.2起重机械的类型 根据使用要求，设计任何合适的起重机形式。但从构造特征看，种类繁多的起重设备可归纳为三大类。 1、单动作起重设备 这类起重设备是使货物作升降运动的起升机构。常见的下列几种：（1）千斤顶一种升降行程很小，举升能力较大的小型起重设备。螺旋千斤顶或齿条千斤顶可用于汽车维修；液压千斤顶可将大型起重机顶起以更换车轮。 （2）滑车（俗称葫芦）一种用链条或钢丝绳与滑轮构成的省力滑轮组，结构紧凑，质量轻，是一种可携带的起重工具，有手动和电动两种。电动葫芦则是 一种电动起升机构，配有运行小车后可在空间布置的工字钢轨上运行，构成
20t75桥式起重机毕业设计 摘要 桥式起重机主要应用于大型加工企业，如钢铁、冶金和建材等行业，完成生产过程中的起重和吊装等工作。其中用于生产车间的桥式起重机，是起重机的一个主要类型，由于起重机行驶在高空，作业范围能扫过整个厂房的建筑面积，具有非常重要的和不可替代的作用，因而深受用户欢迎，得到了很大发展。 桥式起重机主要由机械部分、金属结构和电气三大部分所组成。机械部分是指起升、运行、变幅和旋转等机构，还有起升机构，金属结构是构成起重机械的躯体，是安装各机构和支托它们全部重量的主体部分。电气是起重机械动作的能源，各机构都是单独驱动的。 构成桥式起重机的主要金属结构部分是桥架，它横架在车间两侧吊车梁的轨道上，并沿轨道前后运行。除桥架外，还有小车，小车上装有起升机构和运行机构，可以带着吊起的物品沿桥架上的轨道运行。于是桥架的前后运行和小车沿桥架的运行以及起升机构的升降动作，三者所构成的立体空间范围是桥式起重机吊运物品的有效空间。通用桥式起重机一般都具有三个机构:起升机构(起重量稍大的有主副两套起升机构)、小车运行机构和大车运行机构。另外还包括栏杆、司机室等。 本论文研究的是电动双梁桥式起重机，额定起重量75/20t。设计的主要内容是小车运行机构和小车的起升机构的设计计算，大车的起升机构的主要计算。
目录 第一章背景技术 (1) 第二章文献评估 (6) 第三章起重机的技术与说明 (11) 3.1主起重小车起升机构计算 (11) 3.2主起重小车运行机构计算 (20) 3.3副起重小车起升机构计算 (29) 3.4副起重小车运行机构计算 (38) 3.5大车运行机构计算 (47) 致谢 (56) 参考文献 (56)
毕业设计（论文） 文献综述 题目轨道式龙门起重机 专业机械设计制造及其自动化 班级06级1班 学生陈成 指导教师周老师 西南交通大学 2010-4-27 年
1、轨道式集装箱龙门起重机国内发展现状 在我国集装箱港口的装卸作业中，通常采用岸边集装箱起重机加轮胎式集装箱龙门起重机的装卸方案，以轮胎式集装箱龙门起重机作为后方堆场的主要装卸机械。几年，随着港口的发展，轨道式集装箱龙门起重机在港口的使用越来越多。其电控系统、管理系统等方面以达到现有的港口机械水平，完全能满足现代港口集装箱的需要。 目前我国已能批量生产具有上个世纪90年代国际先进水平的岸边集装箱起重机和轮胎式集装箱龙门起重机，轨道式集装箱龙门起重机的研究与开发能力也越来越强。 由于大车行走和小车行走属于一般负载，没有特殊要求，因此变频器在V/F模式下即可正常工作，不需要做特殊设置就能投入使用，而主副钩吊属于重型负载，要求起钩和松钩都能保证不溜钩，上下行平稳迅速，要求在直流制动后马上投入制动器进行制动。 2、轨道式集装箱龙门起重机国外发展现状 长期以来，轨道式集装箱龙门起重机仅小车运行机构采用交流驱动，近年来，起升机构和大车运行也相继采用了交流驱动技术，这样减少了维护和修理费，降低了营运成本。日本三井公司最早成功地采用了交流变频调速装置，解决了起升机构位势负载和车轮支承压力变化导致车轮转速变化的关键技术，达到了集装箱堆6层作业的使用要求。派纳公司将其在自动控制领域所拥有的丰富经验成功地应用在大型轨道式集装箱龙门起重机上，满足了现代化集装箱堆场对自动化控制的需要。欧洲联合码头公司应用光缆传输技术，可靠地将轨道式集装箱龙门起重机与港站管理计算机联网，实现了无人装卸作业和堆场全盘自动化。 据统计，欧洲作为传统上的轮胎式集装箱龙门起重机的大订户，1995年订购的轨道式集装箱龙门起重机多达58台，从一个侧面反映出轨道集装箱龙门起重机的市场潜力和应用前景。另一方面，从世界一些著名的港口的发展趋势看，轨道式集装箱龙门起重机将向大型化、高效化、自动化方向发展。 目前，一些先进设计思想逐渐被采用，一些先进设计手段也被引入轨道式集装箱龙门起重机领域。如果有限元分析、结构优化设计、机电液一体化技术、CAD设计模块化技术、可靠性设计方法、机械结构动态设计等。这些方法在轨
摘要 随着世界经济的持续发展和科学技术的突飞猛进，现代物流作为现代经济的重要组成部分和工业化进程中最为经济合理的综合服务模式，正在全球范围内得以迅速发展。自动化立体仓库作为现代物流系统的重要组成部分，是一种多层存放货物的高架仓库系统，它是在不直接进行人工干预的情况下自动地存储和取出物流的系统。它是现代工业社会发展的高科技产物，对提高生产率、降低成本有着重要意义。 本文以设计了一台能在仓库中运输、堆取货物的机械设备——双立柱式巷道堆垛起重机，并着重分析了其升降机构、伸叉机构、行走机构等机构的工作原理，并对各机构进行分析设计、选取与尺寸计算。内容包括：总体运动方案设计和结构分析、起升机构的设计、伸叉机构设计、行走机构设计、机体支架设计及其他装置设计等内容。各机构以电机的选取入手，通过对钢丝绳、卷筒、链轮链条、皮带轮皮带的工作性能的分析设计计算与选取，从而设计合适的双立柱式巷道堆垛机起重机的机架，进而设计一台性能完备的双立柱式巷道堆垛起重机。 关键词：双立柱；自动化仓库；巷道；物流；堆垛起重机；设计
ABSTRACT Along with continuously develop of the science technology and world economy, modern logistics which are an important part in the modern economy and a most economic reasonable comprehensive service mode in the process of industrialization, develops quickly in the global scope. Automated three-dimensional storehouse as an important composition part in logistics, is one kind of multilayered depositing cargo high structure warehouse systems. It dose not directly carries on the manual intervention in the situation automatically to save and to take out the system which the thing flows. It is the high tech product out of the development of modern industry society, which have the vital significance to enhance the productivity and reduce the cost. This paper is taking designing a machine named double pillar alley Stacking Crane of engaging in piling things or transportation in storehouse. It analyses it’s hoisting mechanism, stretch fork mechanism , walk mechanism, working principle, and it’s aimed at each mechanism to design, select , and size’s calculate of double post alley stacking crane. Overall sport scheme’s design and analyze of structure, the design of hoisting mechanism , stretch fork’s mechanism design , walk mechanism’s design, organism frame design and other installation designs. Each mechanism with generator select to start, through calculating and selecting of the character of service of wire rope, reel, sprocket chain and the ship leather belt of leather belt to analyze and design, so to design the suitable frame of double pillar alley stacking crane, and then to design a double pillar alley stacker of complete natural capacity Keyword: Double Pillar; Automated Three-dimensional Storehouse; Alley; Logistics; Stacking Crane; Design
DQ型吊钩桥式起重机三维结构设计 摘要 随着我国制造业的发展，桥式起重机越来越多的应用到工业生产当中。在工厂中搬运重物，机床上下件，装运工作吊装零部件，流水线上的定点工作等都要用到起重机。起重机中种数量最多，在大小工厂之中均有应用的就是小吨位的起重机，小吨位的桥式起重机广泛的用于轻量工件的吊运，在我国机械工业中占有十分重要的地位。但是，我国现在应用的各大起重机还是仿造国外落后技术制造出来的，而且已经在工厂内应用了多年，有些甚至还是七八十年代的产品，无论在质量上还是在功能上都满足不了日益增长的工业需求。如何设计使其成本最低化，布置合理化，功能现代化是我们研究的课题。本次设计就是对小吨位的桥式起重机进行设计，主要设计内容是QD型吊钩桥式起重机的三维造型结构设计，其中包括桥架结构的布置计算及校核，主梁结构的计算及校核，端梁结构的计算及校核，主端梁连接以及大车运行机构零部件的选择及校核。 关键词：起重机；大车运行机构；桥架；主端梁；小吨位
ABSTRACT As China's manufacturing industry, more and more applications crane to which industrial production. Carry a heavy load in the factory, machine parts up and down, the work of lifting parts of shipment, assembly line work should be fixed on the crane is used. The largest number of species of cranes, both in the size of the factory into the application is small tonnage cranes, bridge cranes small tonnage of lightweight parts for a wide range of lifting, in China's machinery industry plays a very important position. However, our current application, or copy large crane behind the technology produced abroad, and has been applied in the factory for many years, and some 70 to 80 years of products, both in quality or functionality are not growing to meet the industrial demand. How to design it the lowest cost, rationalize the layout, function modernization is the subject of our study. This design is for small tonnage bridge crane design, the main design elements are QD crane structure and operation of institutions, including the bridge structure, calculation and checking the layout, the main beam structure calculation and checking , end beams calculation and checking, the main end beam connect and run the cart and checking body parts of choice. Keywords: Crane；The moving mainframe；Bridge；Main beam and end beam；Small tonnage
塔式起重机设计毕业设计 目录 第一章关于塔式起重机…………………………………… 1.1 设备特点与安全装置 (1) 1.2 塔式起重机的安全使用与管理…………………（1-4） 1.3 塔式起重机的检验要点 (5) 第二章塔机小车吊臂设计………………………………… 2.1吊臂的主要结构形式及主要寸 (5) 2.2 吊臂的主要材料 (5) 2.3 吊臂的机构形式 (5) 2.4 吊臂的尺寸…………………………………………(5-6) 2.5 吊点位置的确定 (6) 2.6 吊臂运输单元划分…………………………………(6-7) 2.7 吊臂计算简图、载荷、内力计算及在和组合 (7) 2.8 吊臂自重小车及变幅机构引起的内力………… (7-8) 2.9 吊重引起的内力……………………………………(8-10) 2.9.1 水平反力HA(HB)产生的偏心弯矩…………… (10-11) 2.9.2 风载引起的内力…………………………… (11-12) 2.9.3 回转水平惯性力……………………………… (12-13) 2.9.4 起升绳牵引力产生的轴心压力 (13) 2.9.5 小车轮压产生下弦局部弯矩 (14) 第三章吊臂截面的选择计算………………………
3.0 吊臂的几何特征尺寸计算…………………… (14-19)
3.1 整体稳定性的计算……………………………(19-23) 3.2 单肢(上、下弦杆)验算………………………(23-26) 3.3 缀条的计算……………………………………(26-28) 3.4 整体强度计算…………………………………(28-29) 参考文献……………………………………………………… 致谢……………………………………………………………
设计任务书 设计题目： 50吨双梁龙门起重机金属结构设计 设计要求： 1.能提升重物并使重物沿水平方向移动，即起重机能够提升重物一道水平面内不同的地点，而不像升降机只是一种提升机械。门式起重机的承重梁不是支撑在像桥式起重机的高架牵引箱上，而是支撑在能在地面钢轨上行驶的行走箱上。这样，可以在露天的场地行动自如。 2.双梁龙门起重机适用于工矿企业、车站、港口、露天仓库及物资部门的货场等，在固定跨距间对各种物料进行装卸及起重搬运工作。 3.本起重机由电器设备、小车、大车运行机构、门架四大部分组成。按工作繁忙程度和载荷状态分为轻级、中级、重级、特种级四种。标准电源为三相交流、50赫、380伏，电源线为架空滑线、电缆两种。本论文设计的起重机是一台50T-35m，U型变频，箱形双主梁集装箱龙门起重机总起重量50T，吊具以下起重量为50T，全长59m，跨度35m,有效悬臂9m，工作级别A5。 设计进度要求： 第一周：确定题目, 借阅相关的材料
第二周：深入现场进行实践，针对门机常有问题请教有关技师，准备编稿第三、四周：编写硬软件手写稿 第五、六周：上机编写电子稿 第七周：调试程序,找出问题,改进设计 第八周：撰写论文,准备答辩 指导教师（签名）：
摘要 龙门起重机是提高装卸作业效率、减轻工人劳动强度、用途十分广泛的大型起重设备。在铁路货场、港口码头装卸集装箱，在水电站起吊大坝闸门，在建筑工地进行施工作业，在贮木场堆积木材等都得到了广泛的应用。 根据要求和用途不同，龙门起重机的参数、规格和结构形式也是各式各样。由于偏轨箱形龙门起重机具有许多优点，目前，国内外生产的龙门起重机以偏轨箱形龙门起重机居多，本论文主要研究偏轨箱形龙门起重机金属结构的设计计算，按照《起重机设计规范》规定的载荷组合，分析起重机的受力情况，计算起重机承受的自重载荷、起升载荷、水平惯性载荷、起重机运行时的风载荷等，并将上述各种载荷分为垂直载荷和水平载荷计算主梁所受的内力。根据相应的计算结果校核主梁危险截面（即小车位于跨中时的跨中截面和小车位于有效悬臂端时的支座截面）的强度、刚度及稳定性，从而判断该主梁结构的是否满足设计要求。 本论文以实际结构为例，对起重机结构系统进行了详细的分析计算，可为起重机相关的设计提供一定的辅助和参考作用。 关键词：龙门起重机，金属结构，主梁，支腿
设计题目：QTZ40塔式起重机总体及塔身的优化设计设计人： 设计项目计算与说明结果 前言 塔式起重机概述 塔式起重机发展情况 第1章前言 1.1 塔式起重机概述 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小。因此，塔式起重机在高层工业和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的需要。 QTZ40型自升式塔式起重机，其吊臂长40米，最大起重量4吨，额定起重力矩40吨米。是一种结构合理、性能比较优异的产品，比较目前国内外同规格同类型的塔机具有更多的优点，能满足高层建筑施工的需要，可用于建筑材料和构件的调运和安装，并能在市内狭窄地区和丘陵地带建筑施工。整机结构不算太大，可满足中小型施工的要求。 本机以基本高度（独立式）30米。用户需高层附着施工，只需提出另行订货要求，即可增加某些部件实现本机的最大设计高度100米，也就是附着高层施工可建高楼32层以上。 1.2 塔式起重机发展情况 塔式起重机是在二次世界大战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，浩大的建筑工程量迫切需要大量性能良好的塔式起重机。欧洲率先成功，1923年成
摘要 本次设计课题为32/5t通用桥式起重机机械部分设计，我在参观，实习和借鉴各种文献资料的基础上，同时在老师的精心指导下及本组成员的共同努力下完成的。 通用桥式起由于该机械的设计过程中，主要需要设计两大机构：起升机构、运行机构能将我们所学的知识最大限度的贯穿起来，使我们学以至用。因此，以此机型作为研究对象，具有一定的现实意义，又能便于我们理论联系实际。全面考察我们的设计能力及理论联系实际过程中分析问题、解决问题的能力。由于我们的设计是一种初步尝试，而且知识水平有限，在设计中难免会有错误和不足之处，敬请各位老师给予批评指正，在此表示感谢。 关键词: 桥式起重机小车起升机构。
摘要………………………………………………………………………..…..…………….. - 1 -概述 ......................................................................................................................................... - 2 - 第一章主起升机构计算.......................................................................................................... - 5 - 1.1 确定传动方案，选择滑轮组和吊钩组....................................................................... - 5 - 1.2 选择钢丝绳................................................................................................................... - 5 - 1.3 确定卷筒尺寸,转速及滑轮直径.................................................................................. - 5 - 1.4 计算起升静功率........................................................................................................... - 6 - 1.5 初选电动机................................................................................................................... - 7 - 1.6 选用减速器................................................................................................................... - 7 - 1.7 电动机过载验算和发热验算....................................................................................... - 8 - 1.8 选择制动器................................................................................................................... - 8 - 1.9 选择联轴器................................................................................................................... - 9 - 1.10 验算起动时间............................................................................................................. - 9 - 1.11 验算制动时间........................................................................................................... - 10 - 1.12高速轴计算................................................................................................................ - 11 - 第二章小车副起升机构计算.................................................................................................. - 13 - 2.1 确定传动方案,选择滑轮组和吊钩组........................................................................ - 13 - 2.2 选择钢丝绳................................................................................................................. - 13 - 2.3 确定卷筒尺寸并验算强度......................................................................................... - 13 - 2.4 计算起升静功率......................................................................................................... - 14 - 2.5 初选电动机................................................................................................................. - 14 - 2.6 选用减速器................................................................................................................. - 15 - 2.7 电动机过载验算和发热验算..................................................................................... - 15 - 2.8 选择制动器................................................................................................................. - 16 - 2.9 选择联轴器................................................................................................................. - 16 - 2.10 验算起动时间........................................................................................................... - 17 - 2.11 验算制动时间........................................................................................................... - 17 - 2.12 高速轴计算............................................................................................................... - 18 - 第三章小车运行机构计算.................................................................................................... - 21 - 3.1 确定机构传动方案..................................................................................................... - 21 - 3.2 选择车轮与轨道并验算其强度................................................................................. - 21 - 3.3 运行阻力计算............................................................................................................. - 22 - 3.4 选电动机..................................................................................................................... - 23 - 3.5验算电动机发热条件.................................................................................................. - 23 - 3.6 选择减速器................................................................................................................. - 24 - 3.7 验算运行速度和实际所需功率................................................................................. - 24 - 3.8 验算起动条件............................................................................................................. - 24 - 3.9 按起动工况校核减速器功率..................................................................................... - 25 - 第四章小车安全装置计算...................................................................................................... - 29 - 设计小结.................................................................................................................................... - 31 - 致谢 ....................................................................................................................................... - 32 - 参考文献.................................................................................................................................... - 33 -