门式起重机门架的设计及优化

毕业设计

毕业设计任务书

设计题目： 门式起重机门架的设计及优化

系部： 机械工程 专业： 机械电子工程 学号：

学生： 指导教师： 专业负责人：

1．设计的主要任务及目标

本课题通过solidworks三维实体造型软件对门式起重机门架进行建模，运用有限

元分析软件——cosmoswork软件对所建的零件模型进行优化分析，通过分析结果来

判定零件设计的合理性。

2．设计的基本要求和内容

（1） 掌握solidworks与cosmoswork软件的使用方法；（2） 了解有限元分析的方法

及意义；（3） 了解机械产品的优化设计方法；（4） 完成门式起重机门架的建模与分

析；（5） 完成相应的工程图（6） 毕业设计说明书；（7） 外文文献翻译（8）答辩

用PPT演示幻灯片一份；（9）其他校、系规定内容。

3．主要参考文献

[1]成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2004.

[2]江洪，陈燎，王智等. SolidWorks有限元分析实例解析[M] . 北京：清华大学出

版社.2007。

[3]林翔，谢永奇. SolidWorks 2004基础教程[M] .北京：清华大学出版社.2004。

[4]王旭，王积生. 机械设计课程设计[M].北京：机械工业出版社.2003。

4．进度安排 设计各阶段名称 起 止 日 期

1 查阅相关材料，撰写开题报告 2012年3月9之前

2 掌握solidworks与cosmoswork软件的使用方

法 2011年3月10日到2012年4

月15

3 完成起重机桥架的建模与分析 2012年4月16到2012年5月

16

4 完成相应的工程图设计说明书等整体设计 2012年5月17到2012年5月

31

5 校订论文，外文翻译，论文装订，PPT制作 2012年6月1到2012年6月

20

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门式起重机门架的设计及优化

摘要:本课题以有限元法作为结构分析手段，建立了水电站门式起重机关键部件一门

架结构的有限元力学模型，采用有限元分析系统SIMULATION完成了门架结构的有限

元分析，并对其结构方案进行了优化设计。

首先通过对2×800KN门式起重机门架结构特点和受力情况的分析，并对门架进行

了载荷分析和约束分析，建立了门架结构的有限元力学模型。采用SIMULATION软件对

门架进行了分析计算，得到了等效应力和位移数据，校验了门架结构在实际工况下的

应力分布和应力集中情况，所得到的数据结果与实测数据相符合.

利用SIMULATION软件，完成了门架结构的方案优化研究，得到了比较合理门架的

结构参数，降低了其生产成本。

本课题为大型门架结构的分析计算提供了一种精确、可靠的方法，使其设计计算

更加方便、快捷。

关键词：门式起重机，门架，有限元法，SIMULATION，结构优化

The Design and Optimization of the Gantry Crane

Abstract: In the thesis，the finite element method is used to be the method of the

structure analysis．The finite element model of the gantry is constructed，which is the

critical component of the hydropower station gantry crane．The finite element analysis

package ANSYS is applied to analyze the structural stress and deformation．Then the

structural scheme of the gantry is optimized．

Firstly, the structure feature and load condition of the 2×800KN gantry crane are

analyzed．The six—face solid element is selected to mesh the gantry structure．The load

and constraint analysis are finished．111e finite element model of the gantry is

established．The SIMULATION package is applied in the analysis and calculation of the

gantry and the equivalent stresses and displacements are obtained．ne analysis results Can

indicate the stress distribution and concentration of the structure gantry in working

conditions．It is accorded with the practical situation．

By the SIMULATION software，the structural scheme optimization of the gantry is

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finished．The comparatively reasonable structural parameters are obtained．Its

manufacturing cost is reduced．This thesis research supplies a precise and reliable method

for the analysis and calculation of the large gantry structures．It makes the design and

calculation process of the large structures to be more convenient and faster．

Keywords：Gantry crane，Gantry, Finite element method，SIMULATION，Structural

optimization

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I

目录

l绪 论 ....................................................................................................................... 27

1．1课题来源与意义 ................................................................................................ 27

1．2课题研究的国内外现状与进展 ........................................................................ 29

1．2．1国内门式起重机设计现状 .......................................................................... 29

1．2．2课题研究的国内外现状 .............................................................................. 30

1．3本文的主要研究内容 ........................................................................................ 35

2门式起重机的设计计算 .......................................................................................... 36

2．1设计依据 ............................................................................................................ 36

2．1．1合同主要技术条款 ...................................................................................... 36

2．1．2技术规范及技术标准 .................................................................................. 36

2.2用途 ....................................................................................................................... 36

2.3门式起重机组成与结构 ....................................................................................... 37

2.3.1起升小车 ............................................................................................................ 37

2.3.2大车运行机构 .................................................................................................... 38

2.3.3司机室 ................................................................................................................ 38

2.3.4夹轨器 ................................................................................................................ 39

2．3．5门架 .............................................................................................................. 39

2．4主要技术参数 .................................................................................................... 39