桥式起重机小车车架有限元分析

以ANSYS软件为分析工具对从国外引进的某重型车的车架进行了有限元分析、模态分析和以路面谱为输入的随机振动分析，通过用壳单元离散车架及MPC单元模拟铆打传力建立计算模型，研究该车架静、动态性能，了解该车架的优缺点。

车架是汽车的重要组成部分，在汽车整车设计中占据着重要位置，车架结构设计历来为广大汽车厂商所重视。

本文以某汽车公司从欧洲引进的某重型车车架为研究对象，对该车架结构的动、静态特性进行分析计算，消化、吸收欧洲的先进技术并在此基础上进行自主创新设计。

分析手段主要是通过建立正确的有限元分析模型，对车架进行典型工况的静态分析、模态分析和路面不平度引起的随机振动分析，以此了解车架的静态和动态特性，了解该车架的优越性能及其不足之处，为新车架的改型设计提供依据。

1 有限元分析模型的建立该车架为边梁式，由两根位于两边的纵梁和若干根横梁组成，用铆接或焊接方式将纵梁和横梁联接成坚固的刚性结构，纵梁上有鞍座，其结构如图1所示。

由于车架是由一系列薄壁件组成，有限元模型采用壳单元离散能详细分析车架应力集中问题，可以真实反映车架纵、横梁联接情况，是目前常采用的一种模型。

该车架是多层结构，纵梁断面为槽形，各层间用螺栓或铆钉联接，这种结构与具有连续横截面的车架不同，其力的传递是不连续的。

该车架长7m，宽约0.9 m，包括双层纵梁、横梁、外包梁、背靠梁、鞍座、飞机板、铸铁加强板、发动机安装板、三角支撑板和后轴等部分。

考虑到车架几何模型的复杂性，可在三维CAD软件UG里建立车架的面模型，导人到Hypermesh软件中进行网格划分等前置处理，然后提交到ANSYS解算。

车架各层之间的铆钉联接，可以用Hypermesh-connectors中的bar单元来模拟铆钉联接，对应的是ANSYS的MPC单元，因车架各层间既有拉压应力，又有剪应力，故MPC 的类型应选择Rigid Beam方式。

由于该车是多轴车，为超静定结构，为了得到车架结构的真实应力分布，必须考虑悬挂系统的变形情况。

基于有限元分析的单梁桥式起重机优化设计摘要：利用ANSYS9.0分析单梁桥式起重机钢结构的力学特性，并结合分析结果咯实际经验提出了相应的结构优化方案，其正确性和合理性得到验证，并为同类产品优化设计提供有益参考。

关键字：桥式起重机；钢结构；优化设计；FEM目前广泛应用于机械制作、冶金、钢铁、码头的桥式起重机占具我国起重机的40%左右。

原有起重机设计方法多为传统的设计方法，设计效率低下，设计起重机安全系数大、消耗原料多、结构不尽合理。

亟待对其钢结构进行优化设计。

通常的优化设计是利用数学规划的方法，将机械工程的设计问题转化为由目标函授与约束条件描述额度最优化问题。

该方法对于解决较典型的优化问题可以得到较好的优化结果，但对于工程实际中经常出现的多目标、多约束条件优化问题则存在着数学模型难以建立及计算复杂，难于推广应用等问题。

鉴于此，本文利用有限元分析软件对可能的结构设计方案快速进行虚拟试验，并通过分析FEM虚拟试验的结果，作相应的结构优化。

以LX型单梁桥式起重机主梁钢结构为例，利用ANSYS模拟其在最恶劣工况下的应力分布和变形情况，提出并检验了优化方案。

1.LX型5t电动悬挂单梁桥式起重机钢结构特点LX型5t电动悬挂单梁桥式起重机由主梁和两条端梁、电动葫芦、大车运行机构、电气设备等主要部件组成。

车轮组倒挂在车间的H 型轨下运行。

主梁中部由工字梁I32a和箱型梁焊接而成；两端悬臂部分则由工字钢I32a与槽钢[28a焊接而成；端梁由两根槽钢[18与钢板焊接而成，主梁通过箱型梁两侧的吊耳实现与端梁的连接，如图1 所示。

2.有限元建模和分析方案2.1单元的选择与网格划分LX型5t电动悬挂单梁桥式起重机钢结构中的工字钢、槽钢和箱型梁的主尺寸均为其厚度的10倍以上，故选定壳单元（shall 63）对该桥式起重机进行有限元分析[1]。

此外，选用壳单元便于模型的优化修改。

2.2确定最恶劣工况相关理论表明：小车位于跨中并制动，大车行径轨道接头并制动；小车位于悬臂梁极限位置并制动，大车行径轨道接头并发生偏斜为最恶劣的2中工况[2]。

桥式起重机主梁的有限元分析及优化设计武建华发布时间：2021-10-27T06:54:26.359Z 来源：《建筑学研究前沿》2021年15期作者：武建华[导读] 本文针对16 t×22.5 m的双梁桥式起重机当前的工况和具体的载荷进行分析，合理的确认了对于金属结构重量产生影响的相关因子——设计变量，同时针对这一重机主梁展开了针对MeshFree软件平台进行的一种有限元分析以及优化，最后使其重机力学性能可以获得要求。

河南东起机械有限公司河南省新乡 453400摘要：本文针对16 t×22.5 m的双梁桥式起重机当前的工况和具体的载荷进行分析，合理的确认了对于金属结构重量产生影响的相关因子——设计变量，同时针对这一重机主梁展开了针对MeshFree软件平台进行的一种有限元分析以及优化，最后使其重机力学性能可以获得要求。

关键词：桥式起重机；结构分析；有限元优化引言桥式起重机器本身是工程进行施工中能够提升作业效率和降低工人劳动强度的一种大型的起重设备。

当前应用的一些起重机其自身的金属结构全部都是选择型钢以及板材去完成焊接形成。

按照相关统计，通常桥式起重机器本身重量里的金属结构大概占到了改为汉字数字之下，针对一些跨度比较大的起重机器能够占到百分之85 之上，所以，有效降低本身的重量是减少起重机在制造上消耗成本的一种切实科学的方式。

当前，起重机金属结构在设计上的计算，通常都是使用理论以及类比计算去展开。

其中有非常多的经验估算以及简化算法，这样的一种情况就使得起重机自身的金属结构其自身的力学性能出现富余同时材料上的利用率相对较低等情况出现。

本文先首先基于16 t×22.5 m桥式起重机具原型去展开适当的力学分析，并适当的对其完成优化，最后有效地降低了这一起重机本身的自重。

1.双梁桥式起重机整体布局和核心技术参数当前桥架整体的金属结构件主要包含了：主梁和端梁，以及小车和走台栏杆等。

基于SolidWorks的双梁桥式起重机的有限元分析（a ）给定阶跃信号时转速波形（b ）突加斜坡信号时转速波形（c ）稳态相电流波形图4实验波形科技情报开发与经济SCI -TECH INFORMATION DEVELOPMENT ＆ECONOMY 2020 年第19卷第16期倍。

实验控制一台SIEBER 电机，其参数为：额定功率0. 37kW ，额定转速2820r /min ，额定电流1. 7A ，额定电压110V 。

电机空载运行时，实验结果由上位机的窗口显示，见图4。

由图4（a ）可以看出，系统可迅速达到稳态几乎无超调，且稳态误差小。

电机达到稳态后突加斜坡信号的转速波形见图4（b ），稳态相电流波形见图4（c ）。

实验结果表明本系统设计合理，控制精度高，具有良好的动静态性能。

参考文献［1］陈伯时. 电力拖动自动控制系统［M ］. 3版. 北京：机械工业出版社，2003.［2］李永东. 交流电机数字控制系统［M ］. 北京：机械工业出版社，2002. ［3］江思敏. TMS320LF240X DSP 硬件开发教程［M ］. 北京：机械工业出版社，2003.（本文其他参考文献因著录项目不全被删除）（责任编辑：李敏）────────────────第一简介：张楠，女，1979年1月生，2002年毕业于山东大学自动化专业，讲师，南山学院自动化工程学院，山东省烟台市南山学院东海校区自动化工程学院83栋D106，265713.The Alternative Current Speed Adjusting Systemwith Vector Control Based On TMS320LF2407ZHANG Nan , XIN Yu-gangABSTRACT :This paper introduces the vector control strategy , and puts forward an alternative current speed adjusting system with vector control based on TMS320LF2407. The experimental results show that the system with rational design , good real－timeand high control precision possesses excellent static and dynamic performances .KEY WORDS :electric motor ; vector control ; alternative current speed adjusting system ; DSP （digital signal processor ）随着科学技术的不断进步、计算机软件和硬件的不断更新和升级，使计算机辅助设计（CAD－ComputerAided Design ）在机械设计中发挥越来越大的优势。

车架有限元分析以ANSYS软件为分析工具对从国外引进的某重型车的车架进行了有限元分析、模态分析和以路面谱为输入的随机振动分析，通过用壳单元离散车架及MPC单元模拟铆打传力建立计算模型，研究该车架静、动态性能，了解该车架的优缺点。

车架是汽车的重要组成部分，在汽车整车设计中占据着重要位置，车架结构设计历来为广大汽车厂商所重视。

本文以某汽车公司从欧洲引进的某重型车车架为研究对象，对该车架结构的动、静态特性进行分析计算，消化、吸收欧洲的先进技术并在此基础上进行自主创新设计。

分析手段主要是通过建立正确的有限元分析模型，对车架进行典型工况的静态分析、模态分析和路面不平度引起的随机振动分析，以此了解车架的静态和动态特性，了解该车架的优越性能及其不足之处，为新车架的改型设计提供依据。

1 有限元分析模型的建立该车架为边梁式，由两根位于两边的纵梁和若干根横梁组成，用铆接或焊接方式将纵梁和横梁联接成坚固的刚性结构，纵梁上有鞍座，其结构如图1所示。

由于车架是由一系列薄壁件组成，有限元模型采用壳单元离散能详细分析车架应力集中问题，可以真实反映车架纵、横梁联接情况，是目前常采用的一种模型。

该车架是多层结构，纵梁断面为槽形，各层间用螺栓或铆钉联接，这种结构与具有连续横截面的车架不同，其力的传递是不连续的。

该车架长7m，宽约0.9 m，包括双层纵梁、横梁、外包梁、背靠梁、鞍座、飞机板、铸铁加强板、发动机安装板、三角支撑板和后轴等部分。

考虑到车架几何模型的复杂性，可在三维CAD软件UG里建立车架的面模型，导人到Hypermesh软件中进行网格划分等前置处理，然后提交到ANSYS解算。

车架各层之间的铆钉联接，可以用Hypermesh-connectors中的bar单元来模拟铆钉联接，对应的是ANSYS的MPC单元，因车架各层间既有拉压应力，又有剪应力，故MPC的类型应选择Rigid Beam方式。

由于该车是多轴车，为超静定结构，为了得到车架结构的真实应力分布，必须考虑悬挂系统的变形情况。

汽车车架的有限元分析院系机械工程系专业机械设计制造及其自动化班级学号姓名指导教师负责教师沈阳航空航天大学2013年6月摘要车架是汽车上重要的承载部件，车架结构性能的好坏直接关系到整车设计。

传统的设计方法已经无法满足现代汽车设计的要求，通过有限元法对车架结构进行性能分析，并对车架结构进行优化，对提高整车的各种性能，降低设计与制造成本，增强市场竞争力等都具有十分重要的意义。

本文的重点是：以有限元静态分析、动态分析为基础，完成了从车架三维建模到有限元分析的整个过程，得出了车架在典型工况下的应力分布和变形结果及它在自由约束状态下的前20阶固有频率和振型。

关键词：车架；ANSYS；静力分析；模态分析；AbstractThe frame is an important part which bears the weigh of whole car, the quality of the structural performance of the frame is relate to the car which is designed. The traditional design method has not been the request of designing in modern car Through the finite element method, we carry on the analysis of performance to the frame structure and optimize the frame structure, It is important to improve various performance of the completed car, decrease the design of cost, strengthen the competitiveness of market .The main idea of the article :Based on static analysis of finite element, modal analysis, we have finished the whole course that is analyzed from three-dimensional modeling of the frame to finite element .Then we have obtained the stress of the frame under the typical operating mode and is distributed in the first 20 steps of natural frequency and shaking type that restrain from under the state freely with result and it out of shape .Key words：Frame；ANSYS；Static Analysis；Modal Analysis；目录摘要 (I)1绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2论文选题的意义 (1)1.3有限元法在车架结构设计中的应用现状 (2)1.3.1车架结构设计与分析的概述 (2)1.3.2车架结构有限元模型的形式 (2)1.3.3车架结构有限元分析类型 (3)1.3.4有限元法在车架结构分析中存在的问题 (4)1.4本文的主要研究内容 (4)2车架三维模型的建立 (5)2.1CATIA软件的简介 (5)2.1.1关于CATIA (5)2.1.2关于CATIA V5 (5)2.1.3CATIA的主要功能模块 (6)2.2车架草图的绘制 (7)2.3车架零件图的绘制 (8)3车架有限元模型的建立 (10)3.1ANSYS软件的介绍 (10)3.1.1ANSYS的发展概述 (10)3.1.2ANSYS的主要特点 (10)3.1.3ANSYS的主要功能 (11)3.1.4ANSYS的结构分析文件 (11)3.1.5ANSYS单元库构成体系 (11)3.1.6ANSYS中的耦合与约束方程 (12)3.1.7ANSYS求解器简介 (12)3.2车架有限元计算模型的建立 (13)3.3悬架模型的建立 (16)4.1车架设计中应用的有限元法 (19)4.1.1车架设计分析概述 (19)4.1.2有限元法在汽车车架设计分析中的应用 (20)4.2汽车车架的静力分析 (20)4.2.1汽车车架静力分析的典型工况 (20)4.2.2载荷加载的处理 (21)4.2.3车架静力分析过程 (22)4.2.4车架结构静力分析结果 (26)4.2.5车架结构静力分析结果评价 (27)4.3车架结构模态分析过程 (27)总结 (32)参考文献 (33)致谢 (34)1绪论计算机的出现给社会带来了巨大的改变，同时也为工程结构的设计、制造提供了强有力的工具。

单梁桥式起重机参数化有限元分析系统刘祥伟;唐小卫【摘要】Single-beam Bridge Cranes of a same type have similar structure,with different parameters of structure sizes and loading environments.Based on the Interface Technology of VC and ANSYS,a Parametric Finite Element Analysis System（PFEAS） for Single-beam Bridge Cranes is worked out in this paper,which is friendly and easy to operate and can carry out finite models with the various input parameters under the help of APDL language of ANSYS.The system can also show the results and data of the finite element analyses for designers and engineers.%根据一定型号的单梁桥式起重机结构基本相同,主要差别在于主要形状尺寸、工况以及所承受载荷不同的特点,利用VC和ANSYS的接口技术,开发了单梁桥式起重机参数化有限元分析系统.该系统人机交互界面友好,简单易用,只需输入单梁桥式起重机各种参数及其载荷,即可进行ANSYS建模及分析,并显示结果,达到对单梁桥式起重机高效、准确建模及分析的目的.【期刊名称】《湖北工业大学学报》【年(卷),期】2011(026)004【总页数】3页(P61-63)【关键词】单梁桥式起重机;参数化;有限元分析系统【作者】刘祥伟;唐小卫【作者单位】武汉理工大学物流工程学院,湖北武汉430063;武汉理工大学物流工程学院,湖北武汉430063【正文语种】中文【中图分类】TH215单梁桥式起重机因为起重量、轨距、轮压等参数无法完全标准化,任何参数的变化都会导致大量重复性的分析工作.尤其是有限元分析工作须消耗设计人员大量的时间和精力.研究发现,一定型号的单梁桥式起重机结构基本相同,主要差别在于主要形状尺寸的不同、工况以及所承受载荷的不同.本文开发了一个单梁桥式起重机参数化有限元分析系统.1 系统的设计思路根据特定型号的单梁桥式起重机的结构,抽象出其主要的尺寸参数.利用VC的MFC 开发出人机交互界面(图1),在界面上可以输入结构尺寸、载荷、材料属性、工况等参数,将这些参数通过文件流函数(FWRITE)写到txt文件中.图1 系统人机交互界面VC调用ANSYS程序后,通过APDL程序从txt文件中读取参数的值,并进行参数化建模以及加载、求解和输出结果,然后利用VC的查看结果界面查看计算结果的应力、位移分析云图以及相关的数值.整个系统的编制思路如图2所示.图2 系统编制思路2 系统的实现2.1 数据输入模块该模块是利用VC的MFC开发出人机交互界面,接受用户提出的设计参数,包括结构尺寸、载荷、材料属性、工况等,并将这些参数通过文件流函数(FWRITE)写到txt文件中,以供APDL程序调用.鉴于有的单梁桥式起重机的截面是工字钢加箱型梁的组合,且工字钢是标准件,因此特别建立了工字钢的数据库,并可以对其进行添加和删除[1].在起重机的参数输入过程中,可以直接从工字钢的数据库中选择相应的工字钢.2.2 VC与ANSYS数据接口模块系统在进行分析计算之前,需要进行ANSYS配置.点击系统菜单栏里的ANSYS自动配置,则系统会根据注册表的信息找出本台机器上ANSYS软件的安装目录,并将其存储到系统变量中,供调用ANSYS进程时使用.部分程序如下:VC通过CreateProcess函数来建立一个ANSYS的进程,代码如下:其中,str和workpath是CString类型的变量,主要用来根据使用者所选择的相关参数对所调用的ANSYS进程进行控制[2].当VC调用ANSYS进程时,ANSYS就会启动并读入txt文件进行批处理模式运行.2.3 APDL参数化建模模块本系统采用Beam188单元来建立模型,截面形状采用自定义方法.根据数据输入模块提供的参数值,利用APDL语言编写参数化建模以及加载、求解和输出结果的程序[3].程序分两部分:一部分是生成梁截面的宏文件,用来根据传入的参数来产生Beam188单元自定义截面,并保存于ANSYS的截面库中;另一部分是模型生成及计算、输出结果程序.由于单梁桥式起重机的截面是变截面,因此,需要调用生成梁截面的宏文件来生成所要求的截面,然后再把各截面连接生成单元,建立模型.宏文件中建立自定义截面的部分命令流如下:2.4 计算结果显示模块运行完成后将所有的结果(图片,数据结果)都存放于用户所选择的工作目录中,然后利用VC的查看结果界面来进行查看.在结果查看中,通过VC的显示图片函数,将APDL输出的应力、位移、模态分析云图以及相关的数值输出到结果查看界面上,实现直观的计算分析结果查看.ANSYS在批处理方式运行命令流的情况下,对计算出的应力云图进行截图,必须使用/show命令,例如截取综合应力的云图代码如下:3 程序运行实例第一步,在数据输入模块中输入相关参数(图3、图 4).第二步,点击“计算并查看结果”按钮,系统自动启动ANSYS在后台进行计算(图5). 图5 系统启动ANSYS开始计算第三步,进入系统计算结果显示模块查看计算结果(图6).图6 计算结果显示4 结束语利用VC对ANSYS进行封装后开发的参数化有限元分析系统,具有效率高、可靠性好的优点.对于工程技术人员来说,只需输入各种尺寸参数、材料属性以及载荷工况等,就可进行有限元分析,并可以方便地查看应力、位移、模态分析等结果,大大减轻了ANSYS建模的工作量,缩短了产品的开发周期.[参考文献][1]王宇虹,朱亦文,陈格,等.Access数据库系统开发从基础到实践[M].北京:电子工业出版社,2008.[2]Shepherd G,KruglinskiD.Visual C++技术内幕[M].潘爱明译.北京:清华大学出版社,2004.[3]龚曙光,谢桂兰.ANSYS操作命令与参数化编程[M].北京:机械工业出版社,2004.。

基于有限元技术的桥式起重机主梁分析及优化设计摘要：社会经济的发展带来了网络技术的发展，特别是近些年来，网购事业拔地而起，大大地带动了物流行业的蓬勃发展。

物流物品的增长同时也提高了在运输过程中起重机的使用。

由于起重机的运用十分广泛，还能大大减轻工人的工作量，提高整体的工作情况，所以不断对起重机进行优化具有一定的研究意义。

本文利用有限元概念对桥式起重机主梁进行了分析，提出了具体的优化设计措施。

关键词：桥式起重机；主梁；有限元；优化设计随着制造业的不断发展，工业物品的体积和重量不断提高，因此起重机的应用也越来越广泛。

近些年来，由于吊运物品的特殊性，起重机事故频繁发生。

目前设计人员对起重机进行设计时，考虑到实际工作条件的需要，往往选取的安全系数都比较大，这就导致起重机的尺寸偏大和所需材料的浪费。

同时，由于起重机运行环境与工作级别的不匹配，设计出来的起重机无法现场对工作场景进行模拟就直接投入使用，有一定的安全隐患。

综合以上情况，只有不断的对起重机结构进行优化，才能够在保证安全性的前提下，优化起重机的结构，减少材料的浪费。

一、有限元法及优化设计1、有限元法在求解问题时，有的问题是比较复杂的，将这种复杂的问题分成很多个可以逐个解决的小问题的方法就是有限元法。

逐个对小问题进行攻破，在进行整合，就能获得最终的答案[1]。

由于分解问题的过程是把繁杂简化，得出的答案肯定是有一定的误差的，但是这种求法已经是比较快速且接近于正确答案的，从某种意义来说是有效的，而且也避免了在计算整个复杂问题中出现错误的情况。

传统的有限元法是通过手工演算，这种方式虽然有效但是用时较久，而且一旦一步出现错误就会导致整个问题无法解决。

现代社会的发展带来了计算机网络信息技术，将这种技术与有限元理论结合，极大的促进了有限元技术的发展。

2、结构的优化设计对结构进行优化设计，一般来说就是通过各种优化的策略对某结构进行优化。

优化设计的前提是建立模型，模型要满足整体的设计要求，然后，针对所需优化的参数进行模拟，直到找出最优参数，再运用这些参数建立最优的模型。

起重机上部回转小车架有限元计算大连华锐重工起重机有限公司孙丹崔海摘要：应用三维建模软件SolidWorks及大型有限元分析软件ANSYS－Workbench对上部回转小车架进行静强度及刚度分析，得到小车架在工作过程中的应力与应变情况，为进一步优化设计提供指导。

关键词：桥式起重机；小车架；ANSYS1概述桥式起重机设计大多以静强度作为主要设计准则，极少考虑复杂结构整体受力情况。

与传统的力学分析方法相比，有限元法具有更高的计算精度，并且可以对复杂结构进行整体分析。

小车架是起重机的重要承载部件，其强度和刚度对整机的可靠性、稳定性及安全性的影响很大，它不仅要支撑主、副起升机构，还要实现在桥架主梁上的横向运行，承受起升和运行中的动载荷，其设计水平将直接影响整个起重机的使用性能。

回转小车架，由于其结构的特殊性，利用传统的力学进行设计计算存在一定误差，不符合精细化要求，对局部构造改变时没有设计理论依据。

文章以某项目上部回转小车架为研究对象，以大型有限元分析软件ANSYS-Workbench为平台，采用有限元方法对其进行静力学性能分析，分析结果较为精确地反映了该结构的整体性能，提高了小车架的设计水平，为进一步优化设计提供有力依据。

2结构及有限元模型2.1结构本文研究的小车架为上部回转小车架，小车架整体采用焊接形式，由薄壁箱型梁构成，分别为环形运行梁、卷筒梁、电机梁及中间梁构成。

基于安装与构造要求，上下盖板之间设有加强筋板，结构比较复杂。

2.2有限元模型利用三维软件SolidWorks和ANSYS Workbench良好的接口关系，首先在SolidWorks 中建立三维模型。

建立三维模型时，为突出主要构件的应力和变形情况，对不重要区域的小孔及小尺寸进行压缩；为避免应力集中而影响整体计算效果，将尖角处做钝化处理，使网格更加均匀；加载前将受力部位提前用分割线加以划分，使载荷加载位置更加精确；并认为焊接强度等同于母材强度。

第3期机电技术47桥式起重机主梁挠度和强度有限元分析柳柏魁'禹杰$(1.福建省特种设备检验研究院漳州分院，福建漳州363000；2.福州大学，福建福州35OOOO)摘要：以某厂LD20-23.05A3D电动单梁桥式起重机为研究对象,采用试验与仿真计算相结合的方式来分析桥式起重机主梁的静挠度;结果表明，实测值与仿真结果均小于起重机安全标准，而且两者误差较小，验证了仿真计算的准确性。

通过模拟起升额定载荷以及起升125倍额定载荷，对主梁的强度进行有限元分析;结果表明，起重机主梁的最大Mis­es等效应力值均小于材料的屈服强度,不会发生永久性变形。

基于仿真分析结果,寻找主梁的结构的薄弱点，并通过适当增加工字钢和加强钢板的厚度,达到提高起重机刚度、改善局部受力的目的。

关键词:桥式起重机;仿真;静挠度;强度中图分类号:TH215文献标识码：A文章编号:1672-4801(2019)03-047-03001:10.19508/ki.l672-4801.2019.03.014桥式起重机是一种重要的起重设备，广泛运用于工业运输，其起重载荷大、工作环境恶劣。

起重机作业过程中某一环节出现问题，都会导致作业中断，从而影响工程进度，造成巨大的经济损失，严重时还会引发结构失效、主梁断裂等一系列事故，造成人身伤亡。

所以有必要对桥式起重机主梁的挠度和强度进行分析,验证其是否符合安全使用要求。

采用传统的理论计算方法对起重机进行结构分析叫需要将起重机简化为简支梁;但是桥式起重机主梁内部加强板分布复杂，所以理论计算结果不是很准确。

有限元方法通过建立模型可以处理复杂的内部结构，且计算结果较为理想。

本文借助有限元分析软件对某厂LD20-23.O5A3D电动单梁桥式起重机主梁进行挠度和强度分析，并对桥式起重机的结构优化提出了意见和建议。

1桥式起重机主梁静挠度的测量试验本文以某厂LD20-23.05A3D电动单梁桥式起重机为研究对象;其工作等级为A3,额定载重量为20t,跨度为23.05m。

XXX车架有限元分析近年来，汽车行业的发展可谓突飞猛进。

为了提高汽车的安全性能和稳定性，车架的设计变得尤为重要。

在汽车设计中，车架的主要任务是提供强度和刚性支撑，以保护车辆乘员和其他部件免受碰撞产生的冲击。

而有限元分析（FEA）是一种有效的工具，可以帮助工程师们评估车架在不同条件下的强度和稳定性。

有限元分析是一种数值计算方法，将复杂的结构划分成无数小的有限元素，通过在每个元素上施加约束和载荷，来模拟结构的行为。

在车架的有限元分析中，主要考虑的是车架的静态刚度和动态响应。

首先，在车架的有限元分析中，需要确定车架的材料性质。

车架通常是由钢材制成，因为钢材具有较高的强度和刚度。

然后，根据车架的几何形状和设计要求，将车架划分成许多小的有限元素。

每个元素都有其特定的物理属性，如材料类型、密度、弹性模量等。

在分析过程中，需要先施加各个节点上的载荷，并确定约束条件。

载荷可以是车辆自身的重量和负载，也可以是外部施加的碰撞力。

约束条件可以是车轮的固定位置或其他支撑点。

然后，利用有限元分析软件求解得到车架在不同应力下的变形情况。

通过有限元分析，可以评估车架在各种工况下的强度和刚度。

在静态刚度方面，可以评估车架在静止状态下的刚性支撑效果。

而动态响应方面，则可以模拟不同道路条件下车架的变形和振动情况。

有限元分析还可以用来进行优化设计。

工程师可以根据分析结果对车架的材料选择、结构形式和连接方式等进行调整，以提高车架的性能。

例如，在车架设计中可以采用钢材和其他高强度材料的复合结构，以提高刚度和强度。

此外，在连接部位采用焊接、螺栓等方式，可以提高连接的牢固度和稳定性。

总之，有限元分析是现代汽车设计中必不可少的工具之一、通过对车架的有限元分析，可以评估车架的强度和稳定性，为车架的设计和优化提供科学依据，从而提高汽车的安全性能和稳定性。

- 1 -基于ansys 桥式起重机主梁的有限元分析1．引言起重运输设备主要从事搬运、转载、储存作业(TUL)的机械，桥式起重机是属起重运输机械之一，主梁是各式桥式起重机中最主要的部件之一，它承受着垂直方向的载荷（小车自重或起吊重物、主梁本身的自重和机械、电气设备的质量）和水平方向的载荷（当起重机或小车起动和制动时产生的惯性力）。

所以它应该有足够的垂直和水平方向的强度、刚度和稳定性，并有良好的抗疲劳性能和足够的疲劳强度。

主梁的高度根据起重量和跨度决定。

株洲天桥起重机股份有限公司首次开发和制造200t 的桥式起重机，对其主要承载结构件需进行严格的强度计算和刚度校核，下面采用先进的有限元理论计算方法和通用性大型ansys 有限软件对其主梁进行计算分析。

2．主梁的有限元模型的建立2.1 实体模型的建立考虑到此主梁结构异常复杂，零部件多，计算量很大，因此在建模过程中进行了一定的简化处理，略去和简化了一些对计算结果影响不大的零件，如：螺栓孔、倒角等。

将各零件的有限元模型建立起来，再加上边界约束条件，建立实体的有限元模型。

本文采用三维软件solidworks 建模，采用parasolid 文件实体导入ansys ，做前处理、分析计算和后处理等一系列工作，主梁的三维实体模型如图1所示，图2为主梁三维实体部分剖面图。

图1主梁三维实体模型图 图2主梁三维实体局部剖面图主梁的主要技术参数有，上下盖板为16mm ，主腹板为12mm ，副腹板为10mm ，中部梁高均为2200mm ，端部梁高1050mm ，主梁宽度为1800mm,总跨度为22m 。

2.2有限元模型的建立2.2.1 定义材料属性实体建模完成后，用ansys 有限元软件导入模型。

在计算时认为各焊接件本身无缺陷，焊接牢固，无虚焊、漏焊、松脱现象，焊接后残余应力较小，不足以影响分析结果。

静态分析的总体平衡方程[][]{}0=-P K δ定义为线性方程，因此分析类型选择线性，网格类型采用的是实体网格solid45，并采用自由网格进行离散化。

测系统的液压油温度,当液压油温度低于设定温度时,程序控制电加热器工作,对油箱液压油进行加热;当液压油温度高于设定温度时,程序控制电磁水阀动作,利用热交换器对油箱液压油进行冷却。

(3)子模块2　液压缸试运行控制子程序。

根据启动标志位1实现液压缸试运行试验,并判断事故停车信号以实现事故停车。

(4)子模块3　液压缸耐压控制子程序。

根据启动标志位2实现液压缸耐压试验,并判断事故停车信号以实现事故停车。

(5)子模块4　液压缸内漏控制子程序。

根据启动标志位3实现液压缸内漏试验,当检测到液压缸内漏时程序控制报警灯动作,实现内漏报警,并判断事故停车信号以实现事故停车。

(6)子模块5　自动试验控制子程序。

自动控制液压缸试运行、液压缸耐压、液压缸内漏等试验项目执行。

根据启动标志位4实现连续试验,并判断事故停车信号以实现事故停车。

(7)P LC的输出信号　控制电机的接触器。

启动送高电平,停止送低电平。

31312　P LC程序特点(1)利用标志位表示不同的现场情况和程序状态,增加了程序的可靠性和灵活性。

(2)利用不同的定时器设定不同试验步骤的延时时间,可以根据控制要求灵活地进行延时时间的设定。

(3)程序由不同子模块组成,各子模块独立完成各自功能,互不干扰,因而程序结构清晰,便于修改。

4　结束语该检测系统已在安徽叉车集团公司连续运行1年多,大大提高了叉车液压缸的检测水平,保证了叉车液压缸的质量,降低了检测人员的劳动强度。

实践证明,采用P LC实现叉车液压缸的检测,不失为一种性能价格比较高的设计方案。

参　考　文　献1　高钟毓主编.机电一体化系统设计.北京:机械工业出版社,19972　云鹏刚,张泽.P LC在电厂输煤自控系统中的应用.电子技术应用,2000(3)3　国家技术监督局.G B/T15622—1995液压缸试验方法4　华光电子工业有限公司.SZ-3/4用户手册作 者:张克军地 址:安徽叉车集团公司技术中心邮 编:230022收稿日期:2003-05-21QY35K型汽车起重机车架的有限元分析中国科学技术大学　纪爱敏　徐州重型机械厂　罗衍领　彭　铎　於　磊中国科学技术大学　张培强 摘　要:采用ANSY S软件对QY35K汽车起重机车架进行有限元分析,为更好地反映支腿受载后的应力状况,对固定支腿和活动支腿分别作了有限元分析,从而得到了车架上较大应力的区域,为改进结构设计提供了有效的参考。

对桥式起重机桥架结构的三维有限元的分析陈玉莲摘要：桥式起重机是生产车间中应用广泛的一种固定式起重设备。

金属桥架是桥式起重机的重要组成部分，用以支撑整机的机械、电器设备以及被起升的重物，承受并传递作用在起重机上的各种较为复杂的载荷。

近年来，国内外在机械产品设计中更多地采用动态仿真设计方法，即用计算机仿真理论和软件对机构和结构在各种工况下进行动态分析，获得虚拟样机运行过程中的载荷、速度、加速度和位置等的变化，以此来预测实际运行机构和结构的动力学性能。

目前，国内外机械结构的动力学主要采用Adams动态仿真得到机构实际运行的各种数据，但在刚度和强度分析上还要借助有限元分析软件来进行。

Marc具有处理几何非线性、材料非线性、包括接触在内的边界条件非线性以及组合的高度非线性等的超强能力，可以处理各种结构静力学和动力学（包括模态分析、瞬态响应分析、简谐响应分析和谱响应分析）问题，温度场分析以及其他多物理场耦合问题。

关键词：桥式起重机；桥架结构；三维有限元本文在采用大型有限元分析软件ANSYS建立桥式起重机桥架结构全三维模型的基础上，充分考虑了能代表起重机桥架结构实际极限承载状况的多种载荷组合，以之对某种规格的桥式起重机桥架结构进行静力分析，得到此类桥式起重机桥架结构应力大小及分布状况，其结果不仅可为起重机桥架结构的设计提供参考，同时可为在役桥式起重机承载能力可靠性的评估研究做一些基础性的工作。

1桥架变形对起重机性能的影响（1）影响小车运行。

由于变形到一定程度时，小车轨道将会因变形而产生坡度，这样小车在运行当中还要克服爬坡的附加阻力。

最可能的是制动后小车会产生溜车现象，致使起重量下降而发生安全事故。

（2）影响大车运行机构正常工作。

起重机主梁下挠后，装置大车移动机构走台也可能会相应的出现这个现象，导致联轴器偏斜角增大而磨损增加。

这直接可能导致齿断，甚至大车不能工作。

（3）影响小车轮与轨道接触。

由于变形程度不一样而使主梁结构不对称，导致4个轮子不能同时与轨道接触，易出现受力不均产生啃轨现象而发生事故。

基于Solidworks的桥式起重机主梁有限元分析本文针对桥式起重机的结构特点，采用三维设计软件solidworks建立了桥式起重机主梁结构的三维模型，并对其进行了应力分析与位移分析。

分析指出主梁腹板截面突变处存在严重应力集中，降低了桥式起重机的承载力，对桥式起重机的正常运行过程存在安全影响。

因此有必要在改造桥式起重机时，对主梁腹板进行特殊的考虑。

标签：桥式起重机SolidWorks 主梁0 引言桥式起重机的大梁横跨于跨间内一定高度的专用轨道上，可沿着轨道在跨间的纵向移动，在大梁上布置有起升装置，大多数起升装置采用起重小车，起升装置可沿着大梁在跨间横向移动，外观像是一条金属的桥梁，所以人们称为桥式起重机。

桥式起重机也俗称“天车”。

本文采用三维设计软件solidworks分析了目前在研究桥式起重机中存在的问题，对桥式起重机的主梁进行了建模和相应的理论计算，然后对其进行有限元分析，找出了主梁容易发生疲劳损伤的部位，为以后设计、运行与维护提供理论依据[1]。

1 研究对象尽管桥式起重机的类型繁多，但其基本结构是相同的。

桥式起重机主要由大梁，起升装置，端梁，大梁行走机构，起升装置行走机构，轨道和电气动力，控制装置等构成。

主梁变形一般是指主梁上拱严重减少和残余下挠（空载时，起重机主梁低于水平线的下挠值），这对起重机的安全使用和承载能力都将产生严重影响，甚至可能发生人身和设备事故，所以主梁变形与设备安全密切相关，应引起设备管理人员，有关领导及天车、起重工的重视[2-3]。

本文所研究对象的技术特性表和材料分别在表1，表2中列出。

2 基于Solidworks的三维建模2.1 桥式起重机主梁三维参数化设计方法Solidworks是windows环境下的三维机械CAD软件。

采用windows用户界面，具有三维CAD软件一贯提倡的易用性、高效性和功能强大，完整的提供了产品设计的解决方案。

目前，使用solidworks软件进行参数化建模的主要技术特点是：①基于特征。