下载文档原格式
建筑升降施工平台结构有限元分析LIU Xiaoming;YANG Xiaoxiang;WEI Tieping【摘要】根据某公司提供的升降施工平台结构尺寸,利用ANSA和ANSYS软件接口,采用精度较高的三维实体单元准确建立施工升降平台结构的有限元模型,并对其进行4种工况下结构的安全校核模拟计算.计算结果表明,工况1、3和工况2、4下作用载荷成线性,仅需考虑最危险载荷工况3和工况4;任意工况下升降施工平台最危险位置发生在风载作用的项部网框横杆与竖杆焊接处,计算结果符合强度要求.分析结果可为施工平台的结构设计与改进提供参考依据.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2018(047)006【总页数】4页(P92-95)【关键词】建筑施工;升降平台;有限元法;结构分析【作者】LIU Xiaoming;YANG Xiaoxiang;WEI Tieping【作者单位】;;【正文语种】中文【中图分类】TP391.90 引言升降施工平台为高层建筑外墙施工用的安全防护、工人操作和解决楼层水平运输的操作平台，平台配合升降系统使用可进行提升和下降操作[1-2]。
在使用状态时，施工平台依靠附墙导座与建筑外墙固定连接；在升降状态时，施工平台脚手架的导轨与附墙导座进行滑道配合升降。
升降施工平台本质上属于机械件，用于建筑施工现场，但是施工平台在搭设与使用过程中存在较多的作业危险因素，因此极易发生倒塌事故 [3-5]。
因此具有较好的承载性能是升降施工平台安全的必要因素，必须对其进行安全性校核计算 [6-8]。
通过有限元软件ANSYS对施工平台的4种工况进行安全校核计算，为其结构的设计和改进提供理论依据。
1 有限元模型建立1.1 力学模型的简化与假设升降施工平台主要由立杆、网框、水平桁架、水平吊点小桁架、上层平台焊接组件、固定机位支撑件、活动机位支撑件、导轨、附墙导座及各部件连接件组成，如图1所示。
为了研究4种不同工况下施工平台各部件的应力分布规律，根据平台运行的工况条件做如下简化：图1 施工平台二维图1) 升降施工平台各部件之间采用螺栓连接，且数量众多，将螺栓连接简化为固定连接，并不影响分析结果[9]。
剪叉式液压升降台的有限元分析剪叉式液压升降台是通过液压系统来实现货物起降及搬运的专用设备，其不仅广泛用于厂房维护、工业安装、设备检修物业管理，而且适用于仓库、航空、机场、港口、车站、机械、化工、医药、电子、电力等高空设备安装和检修。
剪叉式液压升降台的结构形式多种多样，从低起升到高起升，组成剪叉臂杆的数目多，液压缸的布置形式多样，其主要由底盘、剪叉机构和工作平台三部分组成，并为中心对称结构[1]。
剪叉机构是升降平台不可或缺的部件之一，因而，剪叉机构的强度及几何尺寸必须合理才能使液压升降平台具有整体的可靠性，从现场剪叉机构的断裂位置来看，其主要损坏部位主要集中在剪叉臂中间销轴的部位[2]。
所以本文先对剪叉臂进行强度分析，然后对简化剪叉式升降台进行模态分析，分析其固有频率和振型，为剪叉式液压升降台的优化和结构设计及维护使用提供参考。
ANSYS Workbench 是ANSYS 公司开发的新一代协同仿真环境，具有协同仿真、项目管理，支持CAD-CAE 间的双向参数传输功能和自动识别复杂装配件接触关系等优点[3]。
本文将在SolidWorks 软件里建立的三维实体模型保存为Parasolid 文件，然后将Parasolid 文件导入ANSYS Workbench 软件，导入后对其进行单元属性、划分网格、施加约束、求解等，建立有限元分析模型。
1 有限元模型建立剪叉臂和升降台模型分别由图3和图4所示。
图3 剪叉臂模型 图4 简化升降台模型Fig.3 Model structure of scissor arms Fig.4 Simplified model structure of lifting platform2.1 剪叉臂的应力分析剪叉臂既要承载工作载荷，又要平台自重，所以其受力最大[4]。
现对剪叉臂施加约束如下：D 处限制所有自由度，O 处销轴两个端面施加17779.06OX F N =和4268.38OY F N =，C 处施加1715C F N =。
条件的制约，与欧美日等西方国家比较，还存在着一段的差距。
目前，我国有限元法也广泛地应用于航空航天、机械、船舶、土木建筑、机电工业、铁道交通、轻工、地质等领域，许多研究处于世界前列。
在有限元通用程序方面，由于我国计算机发展条件的制约，与欧美日等西方国家比较，还存在着一段的差距。
随着我国经济的增长，科学技术现代化的迫切需要，加之有限元方面的专家和学者不懈努力，这种局面正在逐步改善。
特别是近年来，我国汽车行业引进了一些大型的有限元分析软件和ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ软件用于零部件的设计和计算【２１，２２］，极大地促进了有限元分析技术在汽车行业的运用，但在整车有限元分析方面，国内尚没形成一致的计算方法。
随着社会的进步，特别是７０年代能源危机以来，新的高强度材料、制造工艺和新的结构设计不断地投入使用又要求能及早发现材料、工艺和设计中的弱点，进行优化改进。
从经济上考虑，在产品的开发和试验过程中，尽量降低时间消耗、缩短产品开发周期，使产品及早投放市场也是十分必要的。
如果能够在产品开发的设计初期就能够预测出产品的结构强度和整车稳定性，那么这将在一定程度上促进产品的进一步开发研制，减少时间耗费。
另外，如果仅仅依靠试验后的数据，则需要在不同的加载条件下进行试验，这需要花费很长的一段周期，在经济上和效率上都是不合算的。
所以在设计阶段即能预测出整机的性能是极其必要的。
１．３主要研究内容根据中华人民共和国交通行业制定的汽车举升机标准ＪＴ／Ｔ１５５．２００４，本文利用有限元技术对ＢＬ－２３５０型双柱举升机进行结构分析，主要研究内容包括以下五个方面：（１）利用Ｐｒｏ／Ｅ软件建立双柱举升机三维参数化实体模型：（２）利用Ｐｒｏ／ＭＥｃＨＡＮＩｃＡ软件分别对双柱举升机总成在不同的工况下进行强度分析；（３）对模型的计算结果进行分析，评价其结构性能：（４）利用Ｐｒｏ／ＭＥｃＨＡＮＩｃＡ软件对双柱举升机进行模态分析：（５）根据计算结果对双柱举升机结构进行改进优化设计。
基于solidworks simulation的升降架有限元分析学院（部）：机械工程学院专业班级： 2011级研究生学生姓名：指导教师：陈老师基于SolidWorks的升降架装配体限元分析摘要随着solidworks功能的增大和设计需要的加大，设计条件要近乎接近真实条件，所以要对设计的产品进行动态仿真。
本报告就升降架装配体做了一个实例，来说明反正的步骤和重要性。
关键词 solidworks 动态仿真升降架装配体1 有限元简介1.1 SolidWorks Simulation概述SolidWorks Simulation是一款基于有限元（即FEA数值）技术的设计分析软件，是SRAC开发的工程分析软件产品之一。
SRAC是SolidWorks公司的子公司，成立于1982年，是将有限元分析带入微型电脑的先驱。
1995年，SRAC开始与SolidWorks公司合作开发了COSMOSWorks软件，从而进入了工程界主流有限元分析软件的市场，成为了SolidWorks公司的金牌产品之一。
同时它作为嵌入式分析软件与SolidWorks无缝集成，迅速成为顶级销售产品。
整合了SolidWorks CAD软件的COSMOSWorks软件在商业上取得了成功，并与2001年获得了Dassault Systemes(SolidWorks母公司）的认可。
2003年，SRAC公司与SolidWorks公司合并。
COSMOSWorks推出的2009版被重命名为SolidWorks Simulation。
SolidWorks是一款基于特征的参数化CAD系统软件。
和许多最初在UNIX环境中开发，后来才向Windows操作系统开放的CAD系统不同，SolidWorks 与SolidWorks Simulation在一开始就是专为Windows操作系统开发的，所以相互整合是完全可行的。
1.2 有限元分析概述在数学术语中，FEA也称之为有限单元法，是一种求解关于场问题的一系列偏微分方程的数值方法。
烟苗移栽机中车架升降机构的设计及有限元仿真工作状态下的总变形如图5所示，由总变形图可以看出在工作状态时升降机构的主要受力构件变形量均较小，最大变形出现在丝杆旋转把手上。
把手作为一个整体在负载的作用下整体发生的位置变化，最大变形为0.9mm，变形量较小。
主要受力部的丝杠、升降架并没有发生明显的变形。
升降架底部几乎没有变形，升降架中间位置的横梁的变形量为0.4mm，变形量微小满足工作状态时的安全要求。
丝杠作为升降机构工作的核心构件，在丝杠与套筒的接触面上也存在着巨大的载荷，丝杠的变形量为0.5mm仍屬于微小变形。
故升降机构的总变形微小，主要受力部件安全稳定。
4 动力学分析4.1 升降机构的模态分析模态分析是针对机械结构的振动频率进行分析，避免机械系统发生共振，引起机械结构巨大的变形和动应力导致破坏性事故。
升降机构的模态分析对升降系统的固有频率要求包括：升降机构的一阶扭转频率、一阶弯曲频率低于动力源发动机怠速激励频率;升降机构的模态频率与路面激励频率不重合、升降机构的各阶模态频率变化平稳。
模态的振型和频率属于结构的固有特性，对升降机构系统做无预应力模态计算即自由模态，不对升降机构施加任何载荷和约束[13]，通过计算得到升降机构的六阶自由模态振型如图6所示，固有频率如表1所示。
4.2 谐响应分析在静力学分析中可以发现当升降机构承载静力载荷时最大应力出现在支架横管的表面上，对于静载荷升降机构已经符合力学性能要求。
在实际生产中移栽机由减震系统、轮胎气压、地面不平等诸多因素升降机构会承受持续动载荷，因此需要对升降机构的支架横管表面做持续动载荷仿真，已检测其在承受持续动载荷时最大应力是否超出许用应力。
仿真对象为支架横管表面，在机构与车架固定表面施加竖直向下方向的正弦激励载荷，其中为角速度，为时间，载荷幅值为3000N，设定计算频率范围为0Hz～100Hz，计算步长为2Hz。
求解方法选用模态叠加法进行计算[16]，得到支架横管表面谐响应应力结果如图7所示从图中可以看出支架横管表面在频率为54Hz时最大应力为0.0219MPa，激励频率为54Hz与分析自由模态时升降机构同时出现弯曲和扭转的激励频率及振型基本对应，而支撑架材料的屈服极限为345MPa，符合可靠性要求。
设计计算DESIGN & CALCULATION剪叉式升降工作平台整机结构有限元分析和试验验证靳翠军1，霍晓春2，姜文光2，刘树林1（1. 徐工消防安全装备有限公司，江苏徐州221004；2. 燕山大学机械工程学院，河北秦皇岛066004）［摘要］利用APDL参数化设计语言，建立了某剪叉式升降工作平台的参数化有限元模型，进行静载应力试验并与模拟值进行对比，最大误差为13%，在工程应用许可范围内，验证了整机模拟的正确性。
对两种危险工况下的整机结构进行了静力强度、刚度有限元分析，得出剪叉臂体的薄弱部位，为下一步改进设计提供了依据。
［关键词］剪叉式升降工作平台；有限元分析；应力对比；变幅油缸推力分配［中图分类号］TH211 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X（2016）06-0051-04Whole structural finite element analysis and experimental verificationof scissor lift work platformJIN Cui-jun，HUO Xiao-chun，JIANG Wen-guang，LIU Shu-lin剪叉式升降工作平台结构简单紧凑、承载能力强，通过性和操控性好，但作业范围小、作业高度低。
本文基于ANSYS提供的APDL语言，建立了剪叉式升降工作平台的参数化有限元模型并进行了整机有限元分析，对模拟结果进行了试验验证，保证了模拟计算精度。
1 剪叉式升降工作平台结构某剪叉式升降工作平台主要由底盘、支腿、滑块、限位连杆、剪叉内臂、剪叉外臂、变幅油缸以及工作平台等部件组成，为中心对称结构。
其工作平台最低高度为2m、最大高度为18m，工作平台尺寸为4300mm×1800mm，可延伸长度1350mm，额定承载重量为700kg，其结构如图1 所示。
各剪叉臂通过销轴铰接，最底层和最高层的剪叉臂通过滑块与底盘和工作平台连接，相对滑动，并通过限位连杆限制其位置。
剪叉式升降结构的有限元二次开发利用ANSYS用户界面设计语言UIDL及参数化设计语言APDL，开发出高空作业平台剪叉式升降结构的有限元分析程序，方便了人员设计，提高了分析效率。
标签：剪叉结构；APDL语言；UIDL语言1 概述ANSYS参数化设计语言APDL是一种解释性语言。
利用APDL语言可以实现参数化建模、参数化的网格划分与控制、参数化的材料定义、参数化载荷和边界条件定义、参数化的分析控制和求解以及参数化后处理结果的显示，从而实现参数化有限元分析的全过程。
在参数化的分析过程中可以简单地修改其中的参数达到反复分析各种尺寸、不同载荷大小的多种设计方案或者序列性产品，极大地提高了分析效率，减少分析成本[1]。
ANSYS用户界面设计语言UIDL是编写和改造ANSYS图形界面的专用语言，是一种程序化的语言。
它允许改变ANSYS的图形用户界面（GUI）中的一些选项，通过UIDL语言，将用APDL语言开发的专用有限元程序放进ANSYS 应用程序中，从而建立具有本专业特性的ANSYS有限元分析程序[1]。
剪叉式高空作业平台是一种升降设备，叉架组结构及举升油缸是其最为重要的承载部件。
文章将利用ANSYS有限元分析软件的APDL语言及UIDL语言对不同组数、不同截面及长度参数的叉架及油缸进行参数化建模及整体有限元分析，设计出中文用户菜单及界面，极大地方便了设计人员使用。
2 程序结构文章所设计的程序结构如图1所示。
以叉架组数不同，分为一组、二组、三组、四组、五组。
每组又分为前处理器、求解器、后处理器三大部分，每个处理器目录下对应相应的操作菜单，对应各参数对话框，填写设计参数，最终建模求解得出结果。
使用UIDL语言编写菜单及对话框，并调用对应于各菜单的APDL 语言参数化宏程序。
3 实例分析以某剪叉式高空作业平台的五组叉架，两个举升油缸的升降结构为例来阐述文章所开发的基于ANSYS的用户菜单及其功能。
单片升降结构如图2所示。
基于ANSYS的施工升降机井架结构的有限元分析【摘要】本文在充分考虑了能代表井架结构实际承载状态的载荷分布的情况下，利用ANSYS软件对施工升降机井架结构进行了结构静力分析和模态分析，后处理得出的应力、应变云图，为升降机井架结构的强度设计提供了参考；得出的固有频率和振型为井架结构提供了具体的动载荷参数，同时也可为探求同类结构的动力学特性提供一些有用的参考。
【关键词】升降机井架；ANSYS；有限元升降机井架是最主要的承载结构部件，其质量在结构总质量中所占比例最高，且对其他结构影响较大。
因此，考虑升降机在上、下运输人或物时，尤其在启动、停车阶段，井架结构将受到比静载荷大得多的动载荷影响，极可能出现在动态载荷作用下的结构振动失稳现象，破坏升降机的性能。
鉴于此，本文对升降机井架进行了模态分析。
1.建立有限元模型传统的工程计算方法误差较大，而三维有限元分析软件ANSYS解决了这种计算上的不足，使其既有利于理论分析计算，又能满足工程上的精度要求。
根据施工升降机井架的结构特点，在ANSYS中可利用梁单元来模拟施工升降机的结构，在建立模型时做以下两点处理：（1）井架立柱、水平杆和斜拉杆的每个连接点根据实际尺寸都建立了节点，保证有限元模型与井架在几何上的相同。
（2）井架底部结构刚度很大，又与地基用地脚螺栓相连，认为在底部能承受弯矩，即假定它是固接支座；附着装置通过销轴与井架相连，连杆以梁单元处理，根部与墙身的连接作为固接支座。
以本研究所研制开发的SSD100型曳引式施工升降机为例进行分析。
该升降机选用钢材的弹性模量EX=210GPa、泊松比μ=0.3、密度ρ=7800kg/m3,井架主要钢结构件选用的截面尺寸如图1所示。
在ANSYS中建立的井架模型（取井架搭设高度12m，附着高度9m为例）如图1所示，模型共有节点42个，单元91个。
2.井架结构静力学分析2.1加载及求解结构静力学分析主要用于仿真施工升降机井架的受载荷状态，得出静载荷作用下井架的应力分布、满载变形程度，从而分析各部件是否具有与额定载荷和工作条件相适应的强度。
基于NSYS铜包装线升降台的有限元分析铜包装线液压升降平台用于多个工位，上料和整形是突出工位，工作过程中，升降台作为承受运动的关键部件，它的设计效果直接关系到整个生产线的使用情况。
正确的选择升降台的结构及尺寸，是减少设备质量，节约金属材料，提高工作精度，增强机构工作刚度及耐磨性的重要途径。
本文基于有限元理论，利用NSYS对液压升降台进行静力分析和模态分析，为升降台整体的设计提供了参考。
1.静力学分析1.1 三维模型的建立及模型传递本文中将在PRO/E中建立的三维实体模型保存为IGES文件，然后将IGES文件导入NSYS软件，模型成功导入后就可以在NSYS中创建的模型一样对其进行定义单元属性、划分XX格、施加约束等，建立有限元分析模型。
图1为将升降台从PRO/E 软件转化到NSYS软件后的三维CD实体模型图。
1.2 有限元前处理1.2.1 升降台XX格划分升降台采纳一般碳素钢板Q235焊接制成，钢板厚度为δ=30mm，弹性模量210GP，泊松比为0.3，许用应力为σ=σs/n=235/1.5 =156.7MP。
实体模型建立好后，需要进行XX格划分，为施加边界条件和施加载荷求解做好准备。
忽略升降台系统内的非刚性联接，划分XX格时采纳Solid实体单元，XX格大小选用40mm，共生成124857个单元，398147个节点。
图2为升降台XX格划分图。
1.2.2 施加载荷及约束（1）铜板的重力载荷忽略升降平台变形对载荷引起的变化，无论升降平台如何变形，施加在升降台上的载荷保持恒定方向。
在实际生产中单垛铜板的重量是2500kg、铜板外形尺寸是长1000mm，宽1000mm，则升降台的面作用力P的计算公式如式（1.1）所示：（1.1）（2）边界条件及加载在实际使用过程中，升降台底座螺栓与地面直接固定联接。
因此，对升降台底座施加全自由度零位移约束。
在NSYS软件中，载荷包括边界条件和外部或者内部的作用力函数。
根据上述对铜板重力载荷以及升降台位移约束的分析，对升降台施加载荷。
剪叉式液压升降台的有限元分析剪叉式液压升降台是通过液压系统来实现货物起降及搬运的专用设备，其不仅广泛用于厂房维护、工业安装、设备检修物业管理，而且适用于仓库、航空、机场、港口、车站、机械、化工、医药、电子、电力等高空设备安装和检修。
剪叉式液压升降台的结构形式多种多样，从低起升到高起升，组成剪叉臂杆的数目多，液压缸的布置形式多样，其主要由底盘、剪叉机构和工作平台三部分组成，并为中心对称结构[1]。
剪叉机构是升降平台不可或缺的部件之一，因而，剪叉机构的强度及几何尺寸必须合理才能使液压升降平台具有整体的可靠性，从现场剪叉机构的断裂位置来看，其主要损坏部位主要集中在剪叉臂中间销轴的部位[2]。
所以本文先对剪叉臂进行强度分析，然后对简化剪叉式升降台进行模态分析，分析其固有频率和振型，为剪叉式液压升降台的优化和结构设计及维护使用提供参考。
ANSYS Workbench 是ANSYS 公司开发的新一代协同仿真环境，具有协同仿真、项目管理，支持CAD-CAE 间的双向参数传输功能和自动识别复杂装配件接触关系等优点[3]。
本文将在SolidWorks 软件里建立的三维实体模型保存为Parasolid 文件，然后将Parasolid 文件导入ANSYS Workbench 软件，导入后对其进行单元属性、划分网格、施加约束、求解等，建立有限元分析模型。
1 有限元模型建立剪叉臂和升降台模型分别由图3和图4所示。
图3 剪叉臂模型 图4 简化升降台模型Fig.3 Model structure of scissor arms Fig.4 Simplified model structure of lifting platform2.1 剪叉臂的应力分析剪叉臂既要承载工作载荷，又要平台自重，所以其受力最大[4]。
现对剪叉臂施加约束如下：D 处限制所有自由度，O 处销轴两个端面施加17779.06OX F N =和4268.38OY F N =，C 处施加1715C F N =。
提升机主轴的有限元模态分析和断轴的预防提升机主轴的有限元模态分析和断轴的预防1. 提升机主轴的有限元模态分析提升机的主轴作为重要的传动部件，在长期运行过程中，容易出现断轴等故障，对机器的正常运行产生不良影响。
因此，有限元模态分析技术可以有效地预防主轴的断轴问题。
有限元模态分析就是在材料的力学性质，结构形状和悬挂方式等因素的基础上，通过一种数值计算方法来确定机械系统在运行时的自然振动特征。
在进行有限元模态分析时，首先要建立一个准确的主轴数字模型，进行网格划分、材料属性和附加载荷的计算，然后进行模态分析，确定主轴的振动频率和模态形态，根据分析结果提出对主轴结构的优化设计方式。
因此，通过有限元模态分析来预测主轴的振动特征，可以更好地确定主轴的结构形式和参数，以提高机器运行的稳定性和可靠性。
2. 断轴的预防在使用提升机时，经常会出现主轴断轴的故障。
因此，预防主轴断轴是提升机运行过程中的重要问题。
预防主轴断轴的措施主要包括以下几个方面：（1）主轴的设计优化：在主轴的设计和制造过程中，应根据其承受的负荷、速度、角度等因素综合考虑材料的选择、轴的直径、结构形式和加工工艺等因素，并根据有限元分析的结果对主轴进行结构优化设计，以提高主轴的承载能力和抗振性能；（2）主轴的维护：主轴平时的维护保养是预防主轴断轴的有效手段。
应定期对主轴进行清洗、润滑、加油等，以确保主轴的表面光滑、没有创伤和磨损，使其运作更加平稳稳定；（3）安全装置的设置：在主轴的结构设计中加入安全装置，如过载保护、低流速预警，以避免主轴在超负荷和低流速情况下工作，减少主轴的受力，消除断轴风险。
总之，通过建立准确的主轴数字模型，使用有限元模拟分析技术来预测主轴的振动特征，并根据分析结果进行主轴的结构优化设计，可以提高机器运行的稳定性和可靠性，并通过主轴的维护和安全装置的设置等，有效预防主轴的断轴故障发生，提高提升机的安全性能和运行效率。
数据相关性分析和趋势分析数据相关性分析是指对两个或多个变量的关联度进行评估和分析，以确定它们之间的相关性。
有限元分析法在起重设备管理中的应用1. 引言起重设备是现代工业生产中必不可少的重要设备之一。
在起重设备的设计、制造和使用过程中，安全性和可靠性是至关重要的考虑因素。
为了确保起重设备在工作过程中的稳定性和安全性，有限元分析法被广泛应用于起重设备的管理中。
2. 有限元分析法简介有限元分析法（Finite Element Analysis, FEA）是一种基于数值计算的工程分析方法，能够模拟和分析复杂结构的力学行为。
该方法将复杂的结构分割为许多小的单元，通过求解数学模型中的方程组来计算结构的受力和变形情况，从而评估结构的性能。
3. 有限元分析法在起重设备设计中的应用起重设备的设计过程中，有限元分析法可以用于以下方面：3.1 结构强度和刚度分析通过有限元分析法，可以对起重设备的各个部件进行强度和刚度分析。
例如，可以评估起重机臂的受力情况，确保其在工作过程中不会发生过大的变形或破坏。
3.2 疲劳寿命预测起重设备在使用过程中会受到循环荷载的作用，容易出现疲劳破坏。
有限元分析法可以预测起重设备的疲劳寿命，帮助制造商确定维护计划和升级方案，确保设备的可靠性和安全性。
3.3 结构优化通过有限元分析法，可以对起重设备的结构进行优化。
例如，可以通过分析不同材料的应力分布情况，确定最佳材料选择；通过调整部件的几何形状，优化设备的结构性能。
4. 有限元分析法在起重设备制造中的应用起重设备的制造过程中，有限元分析法可以用于以下方面：4.1 制造过程仿真通过有限元分析法，可以模拟起重设备制造过程中的各个环节，例如焊接、拼装等，评估制造过程中的应力分布情况和变形情况，确保制造过程的质量和可靠性。
4.2 产品质量控制有限元分析法可以对制造出的起重设备进行质量控制。
通过对产品的受力和变形情况进行分析，可以及早发现潜在的质量问题，并采取相应的措施进行改进。
5. 有限元分析法在起重设备使用中的应用起重设备在使用过程中，有限元分析法可以用于以下方面：5.1 动力学分析通过有限元分析法，可以对起重设备在工作过程中的动力学行为进行分析。
基于ANSYS的消毒柜升降机构有限元分析摘要：家用消毒柜目前被广泛应用于厨房家电当中，但其在使用过程中存在下层碗篮高度落差大、抬升费力的问题。
基于ADAMS对改进后的消毒柜层架升降机构进行动力学仿真及分析。
仿真中主要针对碗篮的抬升过程，并引入气弹簧模型进行仿真结果分析。
结果表明，改进后基于平行四边形抬升机构以及气弹簧助力机构的层架升降机构可以实现抬升过程中的省力作用，也验证了机构设计的可行性。
关键词：消毒柜；层架升降机构；ADAMS；动力学仿真前言随着物联网信息技术的发展，家用厨房电器也在不断的升级换代，消毒柜便是其中较为重要的一种。
目前市场中的大多数消毒柜都与洗碗机等相关电器配套使用，安装于烹饪器具下方的橱柜中，以双层、三层结构为主。
为解决现有的消毒柜下层碗篮位置低；提升过程中所需力较大；用户体验差等问题，已有人设计了一种家用双层消毒柜碗篮抬升机构。
本文对现有的抬升机构进行优化，加入气弹簧缓冲装置，实现省力缓冲的作用；并基于ADAMS对整套装置进行动力学仿真，对比有无气弹簧的仿真结果，验证层架升降机构结构设计的合理性。
1层架升降机构简介消毒柜层架升降机构的主体采用四连杆机构，碗篮抬升过程分为两步：第一步是水平滑轨抽拉至限定位置；第二步是四连杆从竖直状态旋转至水平状态，其机构图以及提升过程中的状态图如图1所示。
四连杆式消毒柜升降机构主要由以下几个模块组成：滑轨抽拉及抬升模块、气弹簧缓冲省力模块、限位及锁死模块，以及门把手释放模块。
本文针对抬升中的第二步垂直抬升过程，基于ADAMS软件平台进行装置的动力学仿真，并结合理论分析验证层架升降机构结构设计的合理性。
2 ANSYS有限元仿真2.1四连杆机构及传动轴分析建模在模型简化时去掉消毒柜内胆、碗篮以及一些连接件与紧固件，对碗篮简化为一块厚度为U型钣金件用以模拟受力情况，保留连杆以及连杆对应的传动轴。
由于整体机构是对称结构，因此利用有限元分析中的对称性简化模型进行简化。
升降机构有限元分析
设计要求：
（1）输入转速1500rpm。
（2）额定提升载荷2000N。
分析零件
该升降装置中，蜗杆、蜗轮是传动装置，本体零件是主要的承载部分。
因此，这里对本体零件进行静力分析。
分析目的
验证本体零件在给定的载荷下静强度是否满足要求。
分析结果
按书中尺寸建立模型，零件体积为68.7cm3。
材料选用可锻铸铁，极限应力275.7MPa。
根据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图1-9所示。
模型的最大von Mises 为62.1MPa,零件的安全系数约为4.4。
图1-9 本体零件应力云图
零件改进
由零件的应力云图可以看出，零件上的最大应力为62.1MPa，零件上应力小的部分比较多，同时考虑零件的结构，如钻螺纹孔，可以对这些部位减小尺寸，从而减轻零件的质量。
除了减小了零件的厚度外，还更改了模型上加强筋结构的尺寸和结构。
改进后零件的体积为60cm3
进后的模型运行静力分析，结果如图1-10所示：最大von Mises为120.5MPa，安全系数约2.3。
图1-10 改进模型应力云图
成本节约
模型原来的体积为68.7cm3，改进后的模型的体积为60cm3，体积减少了8.7cm3，每件减少的重量为63.5g，如果生产10000件，那么总共可节省材料635kg，以当前可锻铸铁的市场价格为10000元/吨，那么可以节省6350元。
