桥式起重机主梁结构分析和优化设计

试谈桥式起重机条形主梁结构作为制造大国，起重机制造是我国必需涉及的领域之一，桥式起重机是装卸大型货物和设备不缺少的重要工具，广泛的运用于物流和交通运输。

目前国内一般停留在阅历设计上，所以，有必要对起重机的结构讨论和分析，尤其是条形主梁结构，用三维软件和有限元分析软件进行数字化设计，合理的优化结构，最终设计出先进的起重机。

桥式起重机是大型制造工厂很重要的帮助生产工具，主要用来完成材料和工件的装卸和搬运，他应当满意工厂的机械化和自动化的要求，人力物力的使用量应被削减，提高生产效率，更应当提高自动化程度。

桥式起重机的核心部件是主梁，对主梁设计是制造一台桥式起重机的最首要任务，小车运行状况的良好与否主要和主梁的综合性能有关。

假如主梁的结构设计不合理，不仅影响小车的性能，还会影响自身的承载力量，严峻时发生破坏等状况。

所以，对桥式起重机条形主梁的合理设计是很重要的，而且要时时进行修理和保养。

桥式起重机的现状起重机在提高生产能、削减人力物力投入、降低成本方面具有不行磨灭的功能，它的主要功能是装卸和运输货物和原料等，在垂直平面或水平面内直线运动，也可以在两个平面内同时运动。

随着工业社会的快速进展，起重机不再是以帮助工具的身份消失，它已成为主体设备的一份子。

起重机械的结构不断需要被优化，以便提高产品的质量，为提高生产率和自动化程度做铺垫，现如今人们更渴望设计出牢靠性强、高效率和节能环保的起重产品。

我国的起重机历史起源比较早，古代就用它浇灌庄稼。

1880年第一台电力桥式起重机问世，随着制造业的不断进展，起重机的研发投入不断加大，促进了此行业的快速提升。

随着计算机的消失，起重机的设计进入了数字化设计时代，使得很多新型的设计方法诞生，起重机的质量得到了进一步提高。

下面介绍几种现阶段用于设计桥式起重机主梁的方法。

1.1.优化设计起重机行业开头运用计算机技术和优化学问后，使得起重机设计摆脱了传统的设计方式，快速的选择最优方案进行设计。

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ANSYS的桥式起重机主梁优化设计本文以16t双梁桥式起重机为例，通过有限元软件ANSYS 对其主梁进行目标驱动优化（Goal Driven Optimization），结果相较于优化前质量减轻了24.9%，效果非常显著，并且针对优化前后进行了静力分析，优化结果可靠可行。

本文通过主梁的参数化设计和优化设计，实现了质量减轻的目的，对桥式起重机的设计具有重大意义。

桥式起重机已经成为了现代化生产中必不可少的一种机械设备，除了运用方便、效果显著等原因外，桥式起重机在安全方面相较于其他设备同样有着明显的优势，例如，在实际生产中，桥式起重机能显著提高生产安全，减小事故发生率。

长久以来，我国对于重型机械的要求是够大够结实，因此，在传统的设计方法和加工工艺的限制下，我们设计出来的桥式起重机往往都具有过高的安全系数，这样设计虽然安全，但是，正因为过于安全了，我们的设计造成许多材料的浪费和废弃。

通过大量设计和实例表明，桥式起重机60%以上的重量是和主梁结构相关的，因此，主梁的结构设计是否合理，直接关系到钢材耗费量的多少。

采用ANSYS对起重机主梁进行结构的优化设计，不仅能实现主梁的形状优化，从而改进产品外形，同时能提高整机性能，减少制造成本和材料消耗。

主梁结构分析本文在进行优化设计前，先对桥式起重机主梁进行静力分析，分析的目的是求出主梁的最大应力和最大位移，方便后续的优化以及对比。

本文的研究对象是16t双梁桥式起重机，主梁由上、下盖板、两块腹板以及隔板组成，同时，为了分析更为准确，本文对端梁也进行了建模。

1.1 参数化建模优化设计就是讲设定的参数不断优化，最终在众多方案中寻找最佳方案的过程，因此，在建模时，需要实施参数化建模。

本文采取PROE建模，并且设定了8个优化参数。

1.2 有限元的前处理本文选取solid45单元，材料全部采用Q235，材料密度，弹性模量，泊松比。

网格划分以四边形单元为主，同时在个别部位采用三角形单元。

桥式起重机结构可靠性优化设计探讨近些年我国的发展速度非常快，科学技术也有了很大的进步。

尤其是在工业方面，取得了令人瞩目的成绩。

基于机械一体化技术快速发展，桥式起重机结构可靠性设计优化需走向数字化，大大减小人工调控设备的难度。

起重机的固有可靠性水平是在设计阶段决定的，设计阶段是决定其是否安全的第一步，也是最重要的一步。

如果设计的起重机结构可靠性水平不高，无论后天的管理、维修、保养水平多高，产品还是不安全的。

标签：桥式起重机；结构；可靠性；优化桥式起重机是一种常用的特种设备，出现故障的情况特比较多，需要没有足够重视就有很大的可能会发生安全事故，这就需要在设计阶段考虑可靠性要求。

结构的质量约占整台起重机质量的60%-80%，实现轻量化设计具有突出意义。

现阶段，设计人员一般采用手工试凑法，做起重机金属结构设计时出于安全考虑，在校核强度、刚度和稳定性时一般会留有一定的设计裕度，而常规的优化设计为追求结构轻量化往往把强度、刚度和稳定性等许用值用到极限，这样做不能确保结构是否安全，其最优设计方案一般不会被起重机企业所采纳。

一、桥式起重机桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。

“机械化”是设备操作发展趋势，按照数字系统布局方式进行调度控制，实现了现场操作作业流程一体化，推动了起重机开发与利用的最优化。

结合数字系统对起重机操作提供科学指导，提出切实可行的设备操作体系。

体现了数字工程技术应用特点，实现了操作模式及改造的一体化建设。

二、桥式起重机结构优化设计（一）科技化机械化起重机操作体系中，要充分利用数字技术指导起重机建设，帮助企业构建更具创新性的开发模式，减少各类起重机的浪费率。

对于不同操作模式中，要更好地利用起重机结构布局平台，建立具有区域特色的操作操作方式。

只有结合不同类型的结构层次，才能选择相对应的数据库系统，才能更好地利用机械化操控体系。

（二）功能化数字操作运行功能实现升级改造，职能上，数字平台协同施工系统实现综合化调度，为区域施工与分析提供指导依据；功能上，利用数字系统进行规划改造，从事了更加多样式的起重机结构体系，保证数字系统运行与设备操作的最优化。

472017.03建设机械技术与管理随着中国经济的腾飞和机械工业的发展，起重机在人们生产生活中的应用越来越广，其型式、种类也越来越多，以满足不同场合的需要。

笔者在对一起重机企业的现场检验过程中，发现该企业采用了三小车外加一电动葫芦的结构型式（QES40/20+20/5t ）。

该企业设计人员采用传统手工计算发现要求吨位的起重机若采用常规截面，虽然强度验算符合要求，但主梁下挠度将与许用挠度相差无几。

考虑到原材料偏差、制造加工误差，设计人员打算增大截面，以提高安全系数。

为了帮助企业节约材料，降低生产成本，笔者采用目前最先进的有限元分析方法对该起重机进行了模型重建及有限元分析，以确定截面值及其安全性能。

1 有限元模型建立1.1　起重机主要性能参数该桥式起重机与普通桥式起重机不同，它有三个小车，起升载荷分别为40t 、20t 、20t ，另外在主梁一侧走台下还挂着一个5t 的电动葫芦。

主要性能参数为：额定载荷：40t ；跨度：23m ；小车轨距：3.6m ；工作级别：A5；葫芦用工字钢：30#特殊工字钢；40t 小车自重10.884t ；20t 小车自重5.835t ；5t 电动葫芦自重0.631t ；结构件材料采用Q235B ，主梁截面尺寸如图1所示。

1.2 模型建立本文采用目前有限元分析中功能最强大、应用最广泛、公认精度最高的ANSYS 进行分析验证，版本为11.0。

考虑到对于大型设备，ANSYS 的建模功能相对于其他三维设计软件薄弱，故本文采用主流三维设计软件之一的Unigraphics 进行该起重机的三维建模。

建立好的起重机桥架模型如下图3所示：利用CAD/CAE技术分析、优化桥式起重机主梁设计Optimizing the Design of the Main Girder of the BridgeCrane by Using of CAD / CAE Technology Analysis中国杭州低碳科技馆 吴 锋/WU Feng 湖州市特种设备检测中心 冯建平/FENG Jianping摘　要：本文利用主流软件Unigraphics 和ANSYS ，对采用三小车加一电动葫芦结构型式（QES40/20+20/5t ）的桥式起重机主梁进行了有限元分析，并优化设计。

桥式起重机主梁腹板结构拓扑优化设计以桥式起重机主梁腹板结构拓扑优化设计为题，本文将介绍桥式起重机主梁腹板结构的优化设计方法和关键考虑因素。

一、引言桥式起重机是一种常见的起重设备，其主梁腹板结构对于整个起重机的性能和安全性起着重要的作用。

本文针对主梁腹板结构进行拓扑优化设计，旨在提高其结构的强度和刚度，减轻自重负荷，提高整机工作效率。

二、拓扑优化设计原理拓扑优化设计是一种基于材料的设计方法，通过在初始设计空间中布置材料，使结构在给定的约束条件下具有最佳的性能。

在主梁腹板结构的优化设计中，可以通过改变材料的布局和形状，以及调整材料的厚度和尺寸等参数，来实现结构的优化设计。

三、拓扑优化设计方法1. 建立有限元模型：首先，根据主梁腹板的几何形状和约束条件，建立起重机主梁腹板的有限元模型。

有限元模型需要包括主梁腹板的几何形状、材料属性、约束条件等信息。

2. 设定设计变量：根据设计要求和约束条件，设定主梁腹板结构的设计变量，如材料的布局、形状和厚度等。

设计变量的选择应考虑到结构的强度、刚度和自重等因素。

3. 设定目标函数：根据设计目标，设定主梁腹板结构的优化目标函数。

目标函数可以包括结构的最小重量、最大刚度和最小应力等。

4. 设定约束条件：根据主梁腹板结构的设计要求和约束条件，设定相应的约束条件。

约束条件可以包括结构的最大位移、最大应力和最大应变等。

5. 进行优化计算：利用拓扑优化设计软件，对主梁腹板结构进行优化计算。

优化计算的过程是通过对设计变量进行迭代，不断更新材料的布局和形状，以寻找最优的结构形态。

6. 结果分析和验证：根据优化计算的结果，对主梁腹板结构进行分析和验证。

分析和验证的过程主要包括对结构的强度、刚度和自重等进行评估，以确保优化设计的可行性和有效性。

四、关键考虑因素1. 结构强度：主梁腹板结构在工作过程中会承受较大的荷载，因此结构的强度是优化设计的重要考虑因素。

通过优化设计，可以使结构的强度得到提高，满足工作要求。

桥式起重机箱形梁的优化设计探讨摘要：随着科学技术的发展，起重机在人们生活中发挥着越来越重要的作用。

但是现今国内的起重机比国外同吨位的起重机要笨重很多，这个问题需要我们不断将其进行优化设计，改变现在存在的问题。

国内的起重机不仅仅是在使用材料上和国外的有区别，在结构设计上也存在很大的不足。

中国的桥式起重机箱形梁的设计上仍然存在问题，成本高、浪费材料以及太笨重都是我们需要改进的地方。

所以马鞍山钢铁股份有限公司重型机械设备制造公司想要起重机箱形梁的主梁的结构设计进行优化，减少资源的浪费，这是今天探讨的主要内容。

关键词：桥式起重机；箱形梁；优化设计1.桥式起重机箱形梁的介绍桥式起重机就是能沿着固定轨道滑行运载重物的起重机，它具有桥梁式结构，所以叫做桥式起重机。

它可以横架在各种车间或者其他场所进行高空重物运输的重型器械，它的两端可以架在坚固的水泥柱或是坚硬的金属架上，看起来就好像是一座桥。

他在运输中可以避免受到地上设备或建材的阻碍，因此在建筑行业中应用比较广泛。

如今国内外应用最广泛的桥架结构形式就是箱形梁。

它在设计及制造中有很多优点，设计简单、制造工艺性能好以及结构稳定等。

这些优点恰恰是那些生产批量大，需求多，尺寸规格多的起重机最为需要的方面。

所以我们对于箱形梁的研究探讨就要更加深入。

2.优化设计具体方案优化设计是当代发展起来的一门新兴的学科，它主要是利用计算机设计和数值最优化计算方法得到最好的设计方案。

近年来，优化设计被应用到许多高新设计上，例如航天制造、冶金、轮船、钢铁工业等大型制造工业上。

它不再局限于以前的传统设计思维，而是将数学规划理论同实际结合起来，将数学上得到的最优数值输入到计算机上进行计算。

从而得到最好的设计参数和设计方案，实现节约资源、优化设计和提高生产效率的目的。

由于现在计算机技术越来越成熟，设计也越来越先进。

优化设计也从以前机构运动参数的设计发展到机构动力学，机械零部件和机械产品上。

传统优化设计主要是运用梯度法计算，而如今已经发展到运用非线性规划的方法，比如神经网络法，模拟退火法等。

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。

桥式起重机箱形主梁的结构优化与改进策略分析摘要：桥式起重机作为一种重要的起重设备，在工业生产中起到了关键的作用，箱形主梁是桥式起重机的主要承载组件，直接影响着其起重能力和工作稳定性，为了提高桥式起重机的性能和效率，对箱形主梁的结构进行优化改进是必不可少的。

本文旨在对桥式起重机箱形主梁的结构进行优化与改进的策略进行分析。

关键词：桥式起重机；箱形主梁；结构优化Abstract：As an important lifting equipment, bridge crane plays a key role in industrial production. Box girder is the main bearing component of bridge crane, which directly affects its lifting capacity and working stability. In order to improve the performance andefficiency of bridge crane, it is essential to optimize and improvethe structure of box girder. The purpose of this paper is to analyzethe optimization and improvement strategy of box girder structure of bridge crane.Keywords: bridge crane; Box girder; Structure optimization如今，桥式起重机在各行各业得到广泛应用，但其设计和制造常常是依据过去的图样，导致起重机的安全系数较低、结构不合理、所需原材料较多且效率较低，这种情况下不仅造成了原材料的浪费增加基建费用，也无法满足日益提升的应用需求。

QZ 5 t 桥式抓斗起重机的优化设计1 、桥式起重机结构介绍不论结构简单还是复杂的起重机，其组成都有一个共同点，起重机由三大部分组成，即起重机金属结构、机构和控制系统。

为桥架型起重机基本组成部分( 不包括控制系统) 。

桥式抓斗起重机，也叫行车或桥抓，依靠沿厂房轨道方向的纵向移动，小车的横向移动和抓斗的升降、开闭运动来进行工作，是电动通用桥式起重机的派生系列。

适用于冶金、矿山、化工等工业室内或露天的固定跨间从事矿石、炉渣、盐、煤、砂等散粒物料的搬运工作。

2 、桥式抓斗起重机的主要故障该厂烧碱装置盐仓库桥式起重机( 行车) 是关键生产设备，因装置不断扩建，承担着1 4 0 Kt ／烧碱的供盐任务，每天抓盐总量都在4 8 0吨以上，严重超过设计负荷，故障频发，经常被迫停车抢修，主要故障表现如下。

( 1)大车轮轴断裂；( 2)大车减速机内部齿轮崩裂，地脚振松；( 3) 大车齿形联轴器打滑、齿尖打掉；( 4) 行车振动大，轨道压板振松，轨距偏离，造成轨道直线度不好，行车啃规严重；( 5) 大车轨道接头鱼尾板联接螺栓经常振松，轨道接头问隙拉开增大，超过允许范围；( 6)提升、开合电机，温升过快造成电机烧毁；．( 7) 行车的凸轮控制器易发生操作不到位、不灵敏的现象；各种原器件的突发故障；行车大小车电阻箱过温现象；等等。

这些情况严重制约了行车的安全稳定运行。

3 、故障原因的分析这些现象的产生，主要由于工况发生变化，隔膜烧碱的装置能力由1 0 0 K t ／ a 提高到 1 4 0 K t ／ a 。

严重超过行车设计负荷，引起大车轮轴强度不够；大车减速机能力偏小；电机容量不足，输出功率不够。

由于桥抓运行每一周期接触器、滑环、碳刷、机械制动；抓盐、提升、开斗、下降，都要运作一次。

负荷、力矩、工况都要频繁变化，因此对所有元器件可靠性及寿命要求很高，一般难于避免各种故障。

特别是开、合电机，行车抓盐起升的初始时提升动作滞后于开合动作，开合电机所受的负载为正常工作的一倍，使开合电机的使用寿命降低。

绪论起重机的用途是将物品从空间的某一个地点搬运到另一个地点。

为了完成这个作业，起重机一般具有使物品沿空间的三个方向运动的机构。

桥式类型的起重机是依靠起重机运行机构和小车运行机构的组合运动使所搬运的物品在长方形平面内作运动。

起重机是现代生产不可缺少的组成部分，借助起重机可以实现主要工艺流程和辅助作业的机械化，在流水线和自动线生产车间中，起重机大大提高了生产效率。

本文主要完成了桥式起重机主体结构部分的设计及主梁和端梁的校核计算。

采用正轨箱形梁桥架，正轨箱形梁桥架由两根主梁和端梁构成。

主梁外侧分别设有走台，并与端梁通过连接板焊接在一起形成刚性结构。

为了运输方便在端梁中间设有接头，通过连接板和角钢使用螺栓连接，这种结构运输方便、安装容易。

小车轨道固定于主梁的压板上，压板焊接在盖板的中央。

起重机属于起重机械的一种，是一种做循环、间歇运动的机械。

通常起重机械由起升机构（使物品上下运动）、运行机构（使起重机械移动）、变幅机构和回转机构（使物品作水平移动）、再加上金属机构、动力装置、操纵控制及必要的辅助装置组合而成。

在建桥工程中所用的起重机械，根据其构造和性能的不同，一般可分为轻小型起重设备，桥式类型起重机械和臂架类型起重机三大类。

桥式起重机是横架与车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。

由于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属支架上，形状似桥，所以又称“天车”或者“行车”。

桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。

桥式起重机广泛应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。

桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。

普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。

起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。

起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。

桥式起重机结构优化与轻量化设计导言随着我国装备制造业的发展，起重机械作为现代工业中的“大力士”，在冶金、物流等国家重要的工业行业被大量使用，在国家装备制造中发挥着举足轻重的作用。

这其中桥式起重机是最为常用的一种起重设备，被广泛的安装在大型的厂房内，我国的桥式起重机设计虽然起步较晚，但这些年我国的起重机设计在新材料、新技术、新方法的不断涌现下正步入高速发展的快车道，桥式起重机的结构得到充分优化，并逐步呈现出小型化、轻量化和智能化的发展趋势，本将主要就桥式起重机结构优化和轻量化设计展开论述。

有关桥式起重机设计所需的技术和方法1.桥式起重机的模块化设计自从模块化设计在世纪初的德国被提出后，被各种行业借鉴，同样也在桥式起重机设计的到应用。

桥式起重机的模块化设计就是将复杂的桥式起重机分解为易于通用互换的部件或模块，最大限度的满足用户的和市场的需求，同时又由于模块的相对独立性使的设计更加简洁大大节省设计费用，又由于部件或模块的可互换性大大节省了零部件的生产，最终节省了生产成本。

起重机行业的龙头德马格公司将模块化设计方法用到单梁吊车的设计中，使单梁吊车的设计费用比原先降低了生产成本为原先70%。

桥式起重机的模块化设计是将桥式起重机按照功能分为：控制模块、起升模块、运行模块、吊钩滑轮模块、桥架模块和小车架模块等六个模块。

控制模块主要包括起重机的控制设备和控制软件。

起升模块包括起升电动机、减速器、起升制动器和钢丝绳卷筒组；运行模块包括走行车轮组、走行制动器、电动机、减速器和缓冲器；吊钩滑轮模块包括吊钩、横梁、滑轮组和安全模块；桥架模块包括主梁、端梁和附属结构。

2.结构优化法结构优化法就是通过对工程对象按结构进行细分形成变量并优化，实现对工程对象目标化设计。

结构优化法按照优化变量的种类分为三种：拓扑优化、形状优化和尺寸优化。

（1）拓扑优化一般在设计的概念设计阶段，主要是对起重机的原理和技术的进行全新的优化。

（2）形状优化一般发生在起重机的基础设计阶段，主要是按照客户或市场的需要进行起重机的总体、设备的选型、材料成本的设计。

桥式起重机主梁设计
首先，主梁的选材非常重要。

主梁需要承受起重机的整个荷载，因此必须具备足够的强度和刚度。

常见的主梁材料有钢板、钢型材等，选择合适的材料可以提高主梁的强度和刚度。

其次，主梁的结构设计需要考虑到起重机的使用情况和工作环境。

主梁一般由上下弦杆和腹杆组成，其设计需要考虑到荷载分布、荷载传递、变形、振动等因素。

主梁设计的目标是保证结构的强度和稳定性，同时尽量减小材料的使用量，降低成本。

另外，主梁还需要考虑到工作环境的特殊要求。

例如，在一些化工厂或高温环境下工作的桥式起重机，主梁的设计需要采用耐高温材料，以保证其在高温环境下的使用寿命和安全性。

此外，主梁还需要考虑到制造、运输和安装的方便性。

主梁的设计应该尽量简化制造工艺，降低生产成本。

同时，主梁还需要考虑到运输和安装的限制，尽量减小梁体的尺寸和重量，以方便运输和安装过程。

最后，主梁的结构设计还需要进行强度和稳定性的验证。

通过有限元分析等方法，可以对主梁的强度和稳定性进行评估，并对设计进行优化。

这可以提高主梁的安全性和可靠性，确保起重机在使用中不会发生结构失效等故障。

总之，桥式起重机主梁的设计是一项复杂而重要的任务。

良好的主梁设计可以提高起重机的性能和安全性，减小生产成本，提高工作效率。

随着科技的不断发展和进步，主梁设计将会越来越精准和高效，为人们带来更多的便利和效益。

桥式起重机主梁腹板结构的优化与改进摘要:物流在现代工业快速发展的过程中起到了很关键的作用,物料搬运直接影响着着现代工业效率。

起重机作为物料搬运的主要设备之一,在飞速发展的工业时代起到了特别关键的作用,起重机的研究和更完善的改进可以更好的提高对我国物流业的发展。

对于西方发达的起重机行业来说,我国的起重机行业近几年以来已经明显很落后,如今世界先进工业化国家已经广泛采用起重机的现代设计方法如有限元设计、优化设计等方法来设计起重机,我们国家还是在使用传统的设计方法,因此设计的起重机安全系数大、消耗原材料多、结构不及合理、效率较低。

对我国起重机行业来说加强对起重机的现代设计方法的研究和应用,不断加强对起重机新型结构的大胆探索和创新研究具有很重要的理论意义和实际意义。

我国广泛应用于机械、冶金、运输等行业的桥式起重机占了我国起重机的40%左右,在我国应用起重机的行业中,最广泛采用的是桥式起重机,由于它的通用化程度比较高,是别的起重机所不可比拟的,本文将对桥式起重机主梁腹板结构的优化和改进做一研究。

关键词:桥式起重机主梁腹板结构1 桥式起重机概况1.1 概念桥式起重机是起重机的一个主要的类型,在所有应用于室内的起重机中,桥式起重机的数量占了90%,它主要应用于生产车间,高空作业的作业范围包括整个厂房,大受用户的欢迎。

1.2 分类不同场合使用的桥式起重机类型也不同,主要包括电动单梁桥式起重机、电动双梁桥式起重机、单主梁桥式起重机和电葫芦双梁桥式起重机,我们将对使用范围最广,结构最典型的电动双梁桥式起重机主梁腹板的结构及其优化做一探讨。

1.3 结构桥架是桥式起重机的主要金属结构部分,重量是起重机自身重量的60%及其以上,它是横架在车间两侧吊车梁的轨道上的,运行轨迹是沿着轨道的,目前市场上出现的桥式起重机都采用的是实腹式箱结构型结构桥架,采取合理的桥架不但可以节约起重机造价成本,节约钢材,而且还减轻了厂房建筑结构的受载而节省基建费用,桥式起重机的结构还包括小车以及小车上装有的起升和运行机构等等。

桥式起重机主梁有限元分析指南桥式起重机主梁有限元分析指南有限元分析是一种工程分析方法，通过将复杂的结构分成有限数量的小单元，然后进行数值计算，以确定结构的应力、变形等性能。

下面将按照以下步骤介绍桥式起重机主梁的有限元分析方法。

第一步：建立模型首先需要确定分析的范围和目标，根据实际情况选择主梁的一部分或整体进行分析。

然后，根据主梁的几何形状和材料特性，进行建模。

可以使用CAD软件绘制主梁的几何形状，然后转换为有限元分析软件可识别的格式。

第二步：划分单元和节点将主梁分成有限数量的小单元，一般采用三角形或四边形单元。

划分单元的目的是将结构离散为小的部分，便于计算机进行数值计算。

同时，需要在单元的节点处定义位移约束和荷载条件。

第三步：定义材料属性和边界条件根据主梁的材料特性，如弹性模量、泊松比等参数，对每个单元进行材料属性的定义。

同时，需要根据实际情况定义边界条件，包括固支边界、荷载和约束等。

第四步：施加荷载和约束根据实际工况和设计要求，施加荷载和约束。

可以模拟起重机所受的静载荷、动载荷和横向载荷等。

同时，需要定义约束条件，如固定边界、支座约束等。

第五步：求解方程通过有限元软件对模型进行计算，求解结构的应力、变形等参数。

有限元软件会根据划分的单元和节点，利用数值计算方法求解结构的方程。

第六步：结果分析根据求解的结果，分析结构的应力分布、变形情况和破坏状态。

可以通过有限元软件绘制应力云图、位移云图等图形，直观展示结构的性能。

第七步：优化设计根据分析结果，对主梁的结构进行优化设计。

可以调整材料厚度、增加加强筋等措施，以提高主梁的强度和稳定性。

有限元分析是桥式起重机主梁设计和优化的重要工具。

通过这种方法，可以更准确地了解主梁的受力性能，为工程师提供科学的依据，进一步优化设计方案。

同时，也可以减少实际试验的成本和周期，提高工程效率。

关于桥式起重机主梁的优化设计的研究前言桥式起重机主梁作为承载和传递货物重量的核心部件，它的设计质量直接关系到起重机的使用效果及其安全性。

通过对桥式起重机主梁的优化设计的研究，可以提高起重机的承载能力、减少结构重量、提高使用寿命等，具有重要的研究和应用价值。

本文将介绍如何进行桥式起重机主梁的优化设计，主要包括优化设计的原理、步骤以及应注意的问题等。

优化设计的原理桥式起重机主梁的优化设计也是一种多目标优化问题，通常包括起重机主梁的承载能力、结构重量以及使用寿命等多个指标。

优化设计的原理是在保证起重机主梁承载能力、结构强度和使用寿命基本要求的前提下，尽可能减少结构重量。

在进行优化设计时，需要根据起重机主梁的实际工作环境、重量和使用要求等因素，设计出满足这些条件的最优方案。

通过模拟分析、计算、试验等多种手段，不断地对设计方案进行修改和调整，最终得到满足需求的可行设计。

优化设计的步骤桥式起重机主梁的优化设计需要经过以下步骤：1. 确定设计需求和目标在进行优化设计之前，需要明确主梁的使用环境、工作负荷和使用寿命等需求和目标。

在此基础上，确定主梁的最大承载能力、结构强度和使用寿命等设计要求。

2. 优化设计方案的策略选择针对得到的设计要求，选取相应的设计策略，进行优化设计的方案选择。

一般来说，桥式起重机主梁的优化设计方案包括采用常规钢/材料、采用异型钢/材料、进行结构优化等多种方案。

在确定优化设计方案时，需要进行分析比较，选择最佳方案。

3. 优化设计方案的计算模拟选定优化设计方案后，需要进行计算模拟。

常用的计算模拟方法包括有限元分析（FEA）、计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助工程（CAE）等方法。

在模拟分析中，需要考虑起重机主梁的受力行为和变形特征等问题，同时对整个起重机主梁结构进行材料力学分析，分析各部位内力分布、应力变化和变形情况等，对设计方案进行优化调整。

4. 优化设计方案的试验验证完成计算模拟后，需要对设计方案进行验算和试验验证。

关于桥式起重机主梁的优化设计的研究起重机是现代化生产过程中必不可少的辅助工具，也是必不可少的生产设备，对安全声场，减少事故有着显著作用。

笔者根据自己从事的实际工作经验，研究了目前国内桥式起重机主梁优化设计的现状，分析了桥式起重机主梁优化设计国内外形式。

起重机是减轻笨重体力劳动，提高劳动效率，实现安全生产的起重运输机设备，在一定范围内水平移动和垂直起升的设备，具有作业循环性特点及动作间歇性特点。

在对桥式起重机主梁结构优化设计中，设计师研究的对象主要是主梁结构轻量化。

采用合理化的主梁结构，可以减轻起重机自重，其意义在于节约所消耗的钢材和控制成本，提高安全性能和运行稳定性，也减轻了桥架和厂房建筑结构的受载。

当今社会是一个倡导节能型的社会，节约能源和材料是起重机轻量化设计是本文桥式起重机主梁优化设计的一个主要问题，也是时代发展的问题。

桥式起重机主梁结构分析桥式起重机的种类比较多，根据主梁的数目分类可以分为单梁桥架和双梁桥架；根据结构可以分为箱型结构桥架、型钢梁式桥架、精架式桥架。

每种结构类型其性能都不同，箱型结构桥架是应用比较广泛的一种，工艺简单、组装方便、适用性强、抗扭刚度好及自动焊等优点，但是重量大，主梁易下饶，水平刚度较差，内部不易施焊，腹板与上翼之间的链接焊缝寿命低，同时横向加劲板与上翼缘板之间焊接容易开裂。

另外型钢梁式结构的主梁一般采用工字钢，一般应用于小车，结构简单，起重量较小。

随着新工艺、新结构和现代设计方法的应用，这些缺点正逐步得到改进。

在设计桥式起重机的桥架结构时，必须满足几个基本要求：桥架的刚度和强度要足够；桥架要必须和大小车运行的机构要配合好，确保正常运转；桥架重量的减轻有助于经济的意义，因此尽可能降低自重；结构设计尽量美观和便于批量生产。

目前国内外采用的桥架主梁比较典型的和箱形截面的双腹梁式和四桁架式，其它类型都是这两种基本型式发展而成的。

四桁架式桥架主要由主桁架、上下水平桁架、辅助桁架以及箱形截面的端梁所组成。