起重机的小钩起升机构设计与有限元分析(附件)
摘 要摘 要随着时代的发展以及工业生产方式的转型和客户的需求越来越大，起重机被应用的越来越广泛。另外，被应用的领域也越来越宽，例如冶金，造纸、核电、垃圾处理等特殊领域，矿产、煤炭、石油等主要领域。起重机在被适用过程中，越来越多的人发现，我们优化起重机的起升机构，会大大减少起重过程中的浪费，从而大大减低生产产品或者工程投资的成本。出于这个目的，设计一个好的小钩起升机构是必不可少的。这篇论文先参考目前已有的小钩起升机构，综合它们自身的优点，设计出来一个普通的小钩起升机构。本文主要对吊钩和臂架进行优化设计，先利用pro/e软件对吊钩和臂架进行三维建模，然后利用ANSYSBENCH软件将它们的模型导入，然后分别对他们进行单位定义、材料定义、网格划分荷、添加约束载荷，最后分别得到吊钩和臂架的应力云图、变形图。 通过分析得知，小钩和臂架的应力均超过了材料的屈服应力，所以必须对吊钩和臂架再次进行优化设计，重新回到前处理，然后再次进行有限元分析，最后进行模态分析为避免振动提供依据。关键字：起重机；有限元分析；小钩起升机构；模态分析目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题背景 2
1.2 论文研究的目的和意义 2
1.3 国内外研究现状和存在问题 3
1.4 研究目标、研究内容和拟解决的问题 3
1.4.1 研究目标和内容 3
1.4.2 拟解决的问题 3
1.5 拟采取的研究方法 3
第二章 小钩起升机构设计 5
2.1 起重机起升机构的组成 5
2.2 小钩起升机构简介 5
2.3 小钩起升机构目前研究水平举例 6
2.4 小钩起升机构布局方案设计 10
2.5 小钩起升机构零部件设计 11
2.6 小钩起升机构受力分析 15
第三章 基于ANSYS软件的小钩起升机构有限元分析 19
3.1 ANSYS软件简介 19
3.1.1 ANSYS简述 19
3.1.2 ANSYS软件特点 19
3.1.3 ANSYS软件的计算分析过程 20
3.1.4 软件版本的选取 21
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
11
2.6 小钩起升机构受力分析 15
第三章 基于ANSYS软件的小钩起升机构有限元分析 19
3.1 ANSYS软件简介 19
3.1.1 ANSYS简述 19
3.1.2 ANSYS软件特点 19
3.1.3 ANSYS软件的计算分析过程 20
3.1.4 软件版本的选取 21
3.2 吊钩有限元分析 21
3.2.1 吊钩分析模型的建立 21
3.2.2 分析模型的导入 22
3.2.3 单位定义 23
3.2.4 材料定义 23
3.2.5 网格划分 23
3.2.6 添加约束的载荷 24
3.2.7 吊钩应力云图 24
3.28 吊钩变形云图 25
3.3 臂架有限元分析 25
3.3.1 臂架分析模型的建立 25
3.3.2 分析模型导入 26
3.3.3 单位定义 26
3.3.4材料定义 26
3.3.5 网格划分 27
3.3.6 添加约束载荷 27
3.3.7 臂架应力云图 28
3.3.8臂架变形云图 29
第四章 吊钩与臂架优化设计 30
4.1 吊钩优化设计 30
4.1.1 改进后吊钩网格划分 30
4.1.2 其他条件设置 31
4.1.3 应力云图 31
4.1.4 变形云图 31
4.2 臂架的优化设计 32
4.2.1 改进后臂架网格划分 32
4.2.2 其他条件设置 32
4.2.3 应力云图 33
4.2.4 变形云图 34
4.3 模态分析 35
结论 37
致谢 38
参考文献 39
第一章 绪论
1.1 选题背景
在科技不发达时期，物料起重、运输、装卸、安装主要靠人力。为了解放劳动力，减低搬运过程中的不安全因素，近代第一台移动式、易装配、价格适中的塔式起重机起重机应运而生。此起重机在1949年由利勃海尔家族企业建造而成，从此开启了起重机械历史的新篇章。从此，起重机被广泛应用于矿产、煤炭、石油等主要领域。随着时代的发展，起重机也被用于冶金，造纸、核电、垃圾处理等特殊领域。可以说，起重机生产生活中扮演了极其重要的角色。没有起重机，会使工人的劳动强度变大，使企业的生产效率低下，有时会使工作难以进行下去。例如，盖大型的建筑，没有起重机，钢筋混和石砖没办法被搬运上去；大型船支的建造，没有起重机，船只的零件很难被安装拆卸，由此可见，起重机是生产生活中所必须的。
自从有了起重机，起重机就代替了人力的起重、运输、装卸，被普遍应用。这时，许多国家把目光放在了起重机结构创新设计上。通过改进起重机的结构，来减轻自重，从而降低起重过程带来不必要的浪费，因此降低整个项目的成本。要改进起重机的结构，主要是改进起重机的主起升机构以及副起升机构。
随着时代的发展和科技的进步，很多大型工程软件被应用到起重机起升机构改进上，例如cad二维绘图软件，proe三维建模软件、ANSYS、solidwork等软件。尤其在最近几年，由于计算技术成为21世纪发展的潮流，在此背景下，有限元分析 (FEA, Finite Element Analysis)也随着潮流渐渐发展起来，而此方法恰巧可以有效的解决起重机起升机构优化设计中遇到的问题。有限元分析发展起来与电子计算机技术有密不可分的关系。20世纪50年代左右，有限元分析法首次被应用在连续的静流体力学领域，在这之后，它被大家熟知并且被地广泛适用于求解连续性问题上。
ANSYS软件被广泛认为是当前有限元法领域被使用最广、效率最高、简单易操作的大型通用性分析软件。ANSYS软件是由美国ANSYS通用公司在20世纪研发出来的，该软件被广泛适用于工程机械、电气工程、航天工程等领里域。ANSYS软件可以与大多数绘图软件、建模软件实现数据的无缝转换和共享，是各种设计产品中的主要辅助工具，在国际上也享有很高的声誉。
1.2 论文研究的目的和意义
本课题研究的主要内容是起重机的小钩起升机构设计与有限元分析。80年代以后，航运业发展起来，90年初，世界海运量不断加大。而我国航运业从70年代开始发展起来，至今已经取得了很大的成果，最近几年，发展势头迅猛。起重机在航运业运用广泛，所以起重机在航运业起着举足轻重的作用。主要起着“储、装、运、卸”的作用，在机械制造、冶金、钢铁、码头集装箱装运等行业也发挥着重大作用，而起升机构对于起重机来说，是很重要的部分。所以研及优化起重机的小钩起升机构是必要的。
研究以及优化起重机小钩起升机构，不仅关乎到企业的生产，而且关系我们的日常生活。所以意义非常重大。合理的起重机小钩起升机构，可以减少起重机自身的重量，降低起重机自身的成本，降低起重机在过程中不必要的浪费，从而降低一个工程的成本。目前中国起重机械的发展远远低于欧美、日本、美国，所以研究起重机的结构优化设计有利于中国起重机械的整体发展。起重机械也被用于国防事业。例如导弹、神州飞船、战斗机等，研究起重机的结构优化设计有利于国防军事的发展。
1.3 国内外研究现状和存在问题
起重机的出现至今已有大约100年，我国的起重行业出现了大约也有60年。起重机在生产过程中越来越区域新型化、自动化、成套化。现在国内外研究起重机结构的方法大致有cad分析法，ANSYS分析法、优化设计法等。ANSYS分析法在70年代被美国一家公司提出，主要用于复杂的结构问题。此后此方法被广泛用于各种机械，促进了起重机械的发展。但是有限元分析仍然处在线性问题上，动态分析基本上没有。cad技术始于60年代，主要用于二维空间，对机械结构的绘制，80年代才在各大院校进行推广。优
第一章 绪论 1
1.1 选题背景 2
1.2 论文研究的目的和意义 2
1.3 国内外研究现状和存在问题 3
1.4 研究目标、研究内容和拟解决的问题 3
1.4.1 研究目标和内容 3
1.4.2 拟解决的问题 3
1.5 拟采取的研究方法 3
第二章 小钩起升机构设计 5
2.1 起重机起升机构的组成 5
2.2 小钩起升机构简介 5
2.3 小钩起升机构目前研究水平举例 6
2.4 小钩起升机构布局方案设计 10
2.5 小钩起升机构零部件设计 11
2.6 小钩起升机构受力分析 15
第三章 基于ANSYS软件的小钩起升机构有限元分析 19
3.1 ANSYS软件简介 19
3.1.1 ANSYS简述 19
3.1.2 ANSYS软件特点 19
3.1.3 ANSYS软件的计算分析过程 20
3.1.4 软件版本的选取 21
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
11
2.6 小钩起升机构受力分析 15
第三章 基于ANSYS软件的小钩起升机构有限元分析 19
3.1 ANSYS软件简介 19
3.1.1 ANSYS简述 19
3.1.2 ANSYS软件特点 19
3.1.3 ANSYS软件的计算分析过程 20
3.1.4 软件版本的选取 21
3.2 吊钩有限元分析 21
3.2.1 吊钩分析模型的建立 21
3.2.2 分析模型的导入 22
3.2.3 单位定义 23
3.2.4 材料定义 23
3.2.5 网格划分 23
3.2.6 添加约束的载荷 24
3.2.7 吊钩应力云图 24
3.28 吊钩变形云图 25
3.3 臂架有限元分析 25
3.3.1 臂架分析模型的建立 25
3.3.2 分析模型导入 26
3.3.3 单位定义 26
3.3.4材料定义 26
3.3.5 网格划分 27
3.3.6 添加约束载荷 27
3.3.7 臂架应力云图 28
3.3.8臂架变形云图 29
第四章 吊钩与臂架优化设计 30
4.1 吊钩优化设计 30
4.1.1 改进后吊钩网格划分 30
4.1.2 其他条件设置 31
4.1.3 应力云图 31
4.1.4 变形云图 31
4.2 臂架的优化设计 32
4.2.1 改进后臂架网格划分 32
4.2.2 其他条件设置 32
4.2.3 应力云图 33
4.2.4 变形云图 34
4.3 模态分析 35
结论 37
致谢 38
参考文献 39
第一章 绪论
1.1 选题背景
在科技不发达时期，物料起重、运输、装卸、安装主要靠人力。为了解放劳动力，减低搬运过程中的不安全因素，近代第一台移动式、易装配、价格适中的塔式起重机起重机应运而生。此起重机在1949年由利勃海尔家族企业建造而成，从此开启了起重机械历史的新篇章。从此，起重机被广泛应用于矿产、煤炭、石油等主要领域。随着时代的发展，起重机也被用于冶金，造纸、核电、垃圾处理等特殊领域。可以说，起重机生产生活中扮演了极其重要的角色。没有起重机，会使工人的劳动强度变大，使企业的生产效率低下，有时会使工作难以进行下去。例如，盖大型的建筑，没有起重机，钢筋混和石砖没办法被搬运上去；大型船支的建造，没有起重机，船只的零件很难被安装拆卸，由此可见，起重机是生产生活中所必须的。
自从有了起重机，起重机就代替了人力的起重、运输、装卸，被普遍应用。这时，许多国家把目光放在了起重机结构创新设计上。通过改进起重机的结构，来减轻自重，从而降低起重过程带来不必要的浪费，因此降低整个项目的成本。要改进起重机的结构，主要是改进起重机的主起升机构以及副起升机构。
随着时代的发展和科技的进步，很多大型工程软件被应用到起重机起升机构改进上，例如cad二维绘图软件，proe三维建模软件、ANSYS、solidwork等软件。尤其在最近几年，由于计算技术成为21世纪发展的潮流，在此背景下，有限元分析 (FEA, Finite Element Analysis)也随着潮流渐渐发展起来，而此方法恰巧可以有效的解决起重机起升机构优化设计中遇到的问题。有限元分析发展起来与电子计算机技术有密不可分的关系。20世纪50年代左右，有限元分析法首次被应用在连续的静流体力学领域，在这之后，它被大家熟知并且被地广泛适用于求解连续性问题上。
ANSYS软件被广泛认为是当前有限元法领域被使用最广、效率最高、简单易操作的大型通用性分析软件。ANSYS软件是由美国ANSYS通用公司在20世纪研发出来的，该软件被广泛适用于工程机械、电气工程、航天工程等领里域。ANSYS软件可以与大多数绘图软件、建模软件实现数据的无缝转换和共享，是各种设计产品中的主要辅助工具，在国际上也享有很高的声誉。
1.2 论文研究的目的和意义
本课题研究的主要内容是起重机的小钩起升机构设计与有限元分析。80年代以后，航运业发展起来，90年初，世界海运量不断加大。而我国航运业从70年代开始发展起来，至今已经取得了很大的成果，最近几年，发展势头迅猛。起重机在航运业运用广泛，所以起重机在航运业起着举足轻重的作用。主要起着“储、装、运、卸”的作用，在机械制造、冶金、钢铁、码头集装箱装运等行业也发挥着重大作用，而起升机构对于起重机来说，是很重要的部分。所以研及优化起重机的小钩起升机构是必要的。
研究以及优化起重机小钩起升机构，不仅关乎到企业的生产，而且关系我们的日常生活。所以意义非常重大。合理的起重机小钩起升机构，可以减少起重机自身的重量，降低起重机自身的成本，降低起重机在过程中不必要的浪费，从而降低一个工程的成本。目前中国起重机械的发展远远低于欧美、日本、美国，所以研究起重机的结构优化设计有利于中国起重机械的整体发展。起重机械也被用于国防事业。例如导弹、神州飞船、战斗机等，研究起重机的结构优化设计有利于国防军事的发展。
1.3 国内外研究现状和存在问题
起重机的出现至今已有大约100年，我国的起重行业出现了大约也有60年。起重机在生产过程中越来越区域新型化、自动化、成套化。现在国内外研究起重机结构的方法大致有cad分析法，ANSYS分析法、优化设计法等。ANSYS分析法在70年代被美国一家公司提出，主要用于复杂的结构问题。此后此方法被广泛用于各种机械，促进了起重机械的发展。但是有限元分析仍然处在线性问题上，动态分析基本上没有。cad技术始于60年代，主要用于二维空间，对机械结构的绘制，80年代才在各大院校进行推广。优
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/3253.html
