桥式起重机桥架结构设计及刚强度分析(附件)
起重机是在三维空间中进行运输的一种工具，它的主要功能是使得物体在空间的位置能够发生变化。桥式起重机最重要的是桥架结构，其包含有主梁、端梁和小车等，桥架结构是桥式起重机的最主要的承受应力的一个部件。刚度和强度是否达标是检验起重机安全性能多高的一个重要指标。这篇文章我们基于有限元的理论分析以及桥式起重机的静力学理论，用有限元分析的软件solidworks2013为一个平台，对某种类别的桥式起重机进行了四种典型工况下的刚度和强度的仿真计算和分析，这个分析为桥式起重机的安全性能方面的研究提供了比较靠谱有效的技术以及理论的支撑。最开始我们先用Solidworks2013软件，把桥架结构进行了三维建模，我们考虑并且分别采用装配体以及抽壳式模型这样两种的方案，从这两种方案的建模所需的时间、模型和构件的连接关系来对比分析这两种不同的建模方案的优缺点。然后，将简化抽壳式模型与简化小车模型进行装配，在静力学和屈曲两个方面进行有限元分析，获得应力，应变，位移，安全系数，综合位移云图。在参考上述云图的基础上，对梁的薄弱部位提取加强意见，对梁的要求较弱的部位进行适当的简化，或者减小尺寸，从而达到优化模型，使梁能够减少成本 且能满足需求。关键字：桥式起重机；三维建模；有限元分析目 录
第一章绪论 1
1.1课题的研究背景及意义 1
1.2研究目的和目标 2
1.3国内外研究现状 3
1.5本章小结 5
第二章Solidworks软件介绍及有限元分析过程 5
2.1SolidWorks介绍 5
2.2整体过程 6
2.3有限元分析过程 6
2.4桥式起重机桥架结构的机械结构 6
2.5模型参数的获取和确定 9
2.6本章小结 10
第三章桥式起重机类型及建模分析 10
3.1桥式起重机桥架结构三维模型设计方案 10
3.1.1三维模型的两种设计方案介绍 10
3.1.2两种建模方案的对比分析 16
3.2本章小结 18
第四章 桥式起重机桥架结构主梁的静力学以及屈曲有限元仿真分析 19
4.1solidworks有限元分析软件 19
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
/> 第三章桥式起重机类型及建模分析 10
3.1桥式起重机桥架结构三维模型设计方案 10
3.1.1三维模型的两种设计方案介绍 10
3.1.2两种建模方案的对比分析 16
3.2本章小结 18
第四章 桥式起重机桥架结构主梁的静力学以及屈曲有限元仿真分析 19
4.1solidworks有限元分析软件 19
4.2主梁的静力学有限元法仿真分析 19
4.3对桥式起重机进行有限元分析 22
4.3.1静力学分析 22
4.3.2屈曲分析 30
4.4结果分析 33
4.5结构改进 33
4.6本章小结 35
第五章结论与展望 36
致谢 38
参考文献 39
第一章绪论
1.1课题的研究背景及意义
起重机是当今的机械制造产业中不可或缺的一个设备，它可以使得物体进行空间中的任意移动。它相对于增加国民的经济，提高居民的物质以及文化水平的需要都起着非常重要的作用。伴随着我国经济水平的发展，机械化和自动化的水平也在不停的提高，与此对应的是起重机的技能也在高速的发展，生产的种类在不断的增加，使用规模也逐渐增大。高一点的建筑物想要施工，船舶建造如果达到万吨或者十万吨级别的，火箭导弹等国防方面武器的制造，发电厂的建造和运行，大重件的安装卸载和搬运等等，这一切都无法离开起重机。
桥式起重机，顾名思义，是一种在离地面很高的轨道上面运行的机构，它几乎不占道厂房所需的地面作业空间，但它可以完成物体在空间中的吊运工作。那些被吊运起来的物体也受到支撑，可以承担那些复杂的载荷。桥架是起重机中最重要的结构，它承担着最大的作用和载荷压力。拥有符合要求的刚度、强度和充分稳定性的桥式起重机的桥架结构，这不仅仅能够加大作业的效率以及方便的程度，更为重要的是能够保证起重机安全的运作，以达到以人为本的目的。
桥式起重机是工矿型的企业吊动运输大型器械的重要设备，它结构简单、操作更加灵活，维护方便，起重量、不占用地面面积。桥式起重机由于垂直方向和水平方向的复合合成运动，可以在允许的范围内完成一系列的吊运工作。在很多大、中型工业企业中，它都是无法或缺的起重设备之一。我们这次课题要了解起重机的分类、结构、性能等各个方面的知识并且能够知道它的设计方法、使用以及维修等方法，这个非常重要，对改良起重机的质量、加大它的生产效率以及延长其寿命都有非常重要的意义。
图11桥式起重机例图
起重机可以减少工人的劳动量，增大企业的工作效率。对国家的GDP水平的提升以及人民生活水平的提高有很大的作用。起重机这个行业的发展也可以侧面反映出国家在机械制造这个领域的实力和国家的强大。所以桥式起重机在现如今是不可缺少的也是十分重要的，对于我们这次毕业设计进行桥式起重机的桥架结构设计和分析，不仅仅益于我们对大学所学知识的理解和运用，而且在这过程中我们通过查找以及学习国内外相关的机械制造技术，大大的增加了我们对起重机发展现状的了解，也对我们以后的学习以及工作都会有着积极又深远的意义。
1.2研究目的和目标
在桥式起重机的设计与制造过程中，通过现场制作的方式不仅浪费人力，物力，即使结果也差强人意。随着solidworks，ansys等有限元分析软件的发展，参数化设计走进了桥式起重机的设计当中。利用solidworks，ansys等有限元分析软件，可以用计算机提前建模，并进行仿真分析，并且可以通过solidworks，ansys等有限元分析软件进行桥式起重机的结构改造及其优化。由于solidworks，ansys等有限元分析软件的功能多样性，在市场的推动下，模块参数化的概念渐渐走入人们的事业。模块参数化是在solidworks，ansys等有限元分析软件建模的基础上，将桥式起重机分成若干块，将各个组成部分进行标准化设计，这样可以促使标准化生产的推进，减少单个产品的成本，加速桥式起重机专用零件的生产。
本课题研究目标主要有如下三个方面:
（1）用Solidworks对桥架结构进行三维建模。
（2）通过simulation的仿真分析，得到桥式起重机的桥架结构在小车满载于跨中、跨端起动以及小车于跨中突然加载、卸载四种典型工况下的运动特性及桥架结构的受力情况。
（3）最后，通过solidworks2013等有限元分析对桥架结构的强度、刚度多个方面进行分析，从而可以获得其结构在四种工况下材料的最大形变和最大应力以及其分布的情况。我们评估的安全性和可靠性的结构。
1.3国内外研究现状
第一台起重机来自德国，众所周知德国的机械行业发展处于世界领先水平，除此之外，欧洲其他国家的起重机企业也很知名。德国的DEMAG是一家历史悠久的起重机制造企业，甚至还是世界五百强企业，最近的几年，虽然经历了多次的分拆重组以及收购，发展是收到了一定的影响，但瘦死的骆驼比马大，现如今它依然是很有声望的一家起重机制造企业。此外芬兰的Konecranes，这家企业来自于芬兰国内的一家老牌工业企业kone公司，一开始该公司并不是非常的强大甚至有些落后，但通过一系列的改善措施以及合理的运营，公司蒸蒸日上，先后将大名鼎鼎的比如法国的Verlinde，德国的Nova，SWF，Stahl，英国的Morris等企业收并为自己的。一系列战略实施后该公司目前的销售额应该是最多的。还有美国的CM集团也是一家实力强劲的起重机企业，在北美的营业额排在第一。因为制造桥式起重机的门槛不高，目前在我国注册的起重机公司超过了1000家，河南新乡更是因为起重机而闻名全国，被称
第一章绪论 1
1.1课题的研究背景及意义 1
1.2研究目的和目标 2
1.3国内外研究现状 3
1.5本章小结 5
第二章Solidworks软件介绍及有限元分析过程 5
2.1SolidWorks介绍 5
2.2整体过程 6
2.3有限元分析过程 6
2.4桥式起重机桥架结构的机械结构 6
2.5模型参数的获取和确定 9
2.6本章小结 10
第三章桥式起重机类型及建模分析 10
3.1桥式起重机桥架结构三维模型设计方案 10
3.1.1三维模型的两种设计方案介绍 10
3.1.2两种建模方案的对比分析 16
3.2本章小结 18
第四章 桥式起重机桥架结构主梁的静力学以及屈曲有限元仿真分析 19
4.1solidworks有限元分析软件 19
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3.1桥式起重机桥架结构三维模型设计方案 10
3.1.1三维模型的两种设计方案介绍 10
3.1.2两种建模方案的对比分析 16
3.2本章小结 18
第四章 桥式起重机桥架结构主梁的静力学以及屈曲有限元仿真分析 19
4.1solidworks有限元分析软件 19
4.2主梁的静力学有限元法仿真分析 19
4.3对桥式起重机进行有限元分析 22
4.3.1静力学分析 22
4.3.2屈曲分析 30
4.4结果分析 33
4.5结构改进 33
4.6本章小结 35
第五章结论与展望 36
致谢 38
参考文献 39
第一章绪论
1.1课题的研究背景及意义
起重机是当今的机械制造产业中不可或缺的一个设备，它可以使得物体进行空间中的任意移动。它相对于增加国民的经济，提高居民的物质以及文化水平的需要都起着非常重要的作用。伴随着我国经济水平的发展，机械化和自动化的水平也在不停的提高，与此对应的是起重机的技能也在高速的发展，生产的种类在不断的增加，使用规模也逐渐增大。高一点的建筑物想要施工，船舶建造如果达到万吨或者十万吨级别的，火箭导弹等国防方面武器的制造，发电厂的建造和运行，大重件的安装卸载和搬运等等，这一切都无法离开起重机。
桥式起重机，顾名思义，是一种在离地面很高的轨道上面运行的机构，它几乎不占道厂房所需的地面作业空间，但它可以完成物体在空间中的吊运工作。那些被吊运起来的物体也受到支撑，可以承担那些复杂的载荷。桥架是起重机中最重要的结构，它承担着最大的作用和载荷压力。拥有符合要求的刚度、强度和充分稳定性的桥式起重机的桥架结构，这不仅仅能够加大作业的效率以及方便的程度，更为重要的是能够保证起重机安全的运作，以达到以人为本的目的。
桥式起重机是工矿型的企业吊动运输大型器械的重要设备，它结构简单、操作更加灵活，维护方便，起重量、不占用地面面积。桥式起重机由于垂直方向和水平方向的复合合成运动，可以在允许的范围内完成一系列的吊运工作。在很多大、中型工业企业中，它都是无法或缺的起重设备之一。我们这次课题要了解起重机的分类、结构、性能等各个方面的知识并且能够知道它的设计方法、使用以及维修等方法，这个非常重要，对改良起重机的质量、加大它的生产效率以及延长其寿命都有非常重要的意义。
图11桥式起重机例图
起重机可以减少工人的劳动量，增大企业的工作效率。对国家的GDP水平的提升以及人民生活水平的提高有很大的作用。起重机这个行业的发展也可以侧面反映出国家在机械制造这个领域的实力和国家的强大。所以桥式起重机在现如今是不可缺少的也是十分重要的，对于我们这次毕业设计进行桥式起重机的桥架结构设计和分析，不仅仅益于我们对大学所学知识的理解和运用，而且在这过程中我们通过查找以及学习国内外相关的机械制造技术，大大的增加了我们对起重机发展现状的了解，也对我们以后的学习以及工作都会有着积极又深远的意义。
1.2研究目的和目标
在桥式起重机的设计与制造过程中，通过现场制作的方式不仅浪费人力，物力，即使结果也差强人意。随着solidworks，ansys等有限元分析软件的发展，参数化设计走进了桥式起重机的设计当中。利用solidworks，ansys等有限元分析软件，可以用计算机提前建模，并进行仿真分析，并且可以通过solidworks，ansys等有限元分析软件进行桥式起重机的结构改造及其优化。由于solidworks，ansys等有限元分析软件的功能多样性，在市场的推动下，模块参数化的概念渐渐走入人们的事业。模块参数化是在solidworks，ansys等有限元分析软件建模的基础上，将桥式起重机分成若干块，将各个组成部分进行标准化设计，这样可以促使标准化生产的推进，减少单个产品的成本，加速桥式起重机专用零件的生产。
本课题研究目标主要有如下三个方面:
（1）用Solidworks对桥架结构进行三维建模。
（2）通过simulation的仿真分析，得到桥式起重机的桥架结构在小车满载于跨中、跨端起动以及小车于跨中突然加载、卸载四种典型工况下的运动特性及桥架结构的受力情况。
（3）最后，通过solidworks2013等有限元分析对桥架结构的强度、刚度多个方面进行分析，从而可以获得其结构在四种工况下材料的最大形变和最大应力以及其分布的情况。我们评估的安全性和可靠性的结构。
1.3国内外研究现状
第一台起重机来自德国，众所周知德国的机械行业发展处于世界领先水平，除此之外，欧洲其他国家的起重机企业也很知名。德国的DEMAG是一家历史悠久的起重机制造企业，甚至还是世界五百强企业，最近的几年，虽然经历了多次的分拆重组以及收购，发展是收到了一定的影响，但瘦死的骆驼比马大，现如今它依然是很有声望的一家起重机制造企业。此外芬兰的Konecranes，这家企业来自于芬兰国内的一家老牌工业企业kone公司，一开始该公司并不是非常的强大甚至有些落后，但通过一系列的改善措施以及合理的运营，公司蒸蒸日上，先后将大名鼎鼎的比如法国的Verlinde，德国的Nova，SWF，Stahl，英国的Morris等企业收并为自己的。一系列战略实施后该公司目前的销售额应该是最多的。还有美国的CM集团也是一家实力强劲的起重机企业，在北美的营业额排在第一。因为制造桥式起重机的门槛不高，目前在我国注册的起重机公司超过了1000家，河南新乡更是因为起重机而闻名全国，被称
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