锅炉检修平台起吊滑轮力学分析与结构设计(附件)【字数：10238】
摘 要滑轮是用来提升重物并能省力的简单机械，其结构简单，力学性能稳定，可以在有限的空间内改变力的方向，在起吊行业内有着举重若轻的地位。本文通过有限元软件HyperMesh及三维建模SolidWorks软件对滑轮进行力学分析与结构设计，使其结构更为合理。本文首先介绍了对滑轮进行力学分析的意义及有限元理论在国内外的发展状况，再利用CAE软件对模型进行相关计算，得到分析计算结果，并得出应力分布云图判断其结构是否合理。后期通过SolidWorks软件对模型进行结构优化，做出两个优化方案再次进行CAE分析，判断优化方案是否合理，并从中选出最优方案为最终方案。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的意义 1
1.2 课题研究的背景 2
1.3 课题研究的国内外发展概况 2
1.3.1 国外发展概况 2
1.3.2 国内发展概况 3
1.4 课题研究的内容 4
第二章 研究概述及软件介绍 5
2.1 研究概述 5
2.2 软件介绍 5
第三章 总体设计 7
3.1设计思路 7
3.2 设计前期准备工作 7
3.2.1 几何模型的创建及导入 8
3.2.2 几何模型的简化清理 8
3.2.3 网格划分 8
3.2.4 设置材料参数 8
3.2.5 添加载荷与约束 8
第四章 力学分析与结构设计 9
4.1力学分析 9
4.1.1导入几何模型 9
4.1.2划分网格 9
4.1.3 材料参数 10
4.1.4 创建属性并赋予材料 12
4.1.5 创建载荷与约束 13
4.1.6 创建分析步 16
4.1.7 结果分析 17
4.2 结构优化 18
4.2.1 模型优化 19
4.2.2 对优化后的模型进行力学分析 21
第五章 分析与结论 23
5.1 初始方案 23
5.2 优化方案一 24 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
5.3 优化方案二 25
5.4 结论 26
结束语 27
致 谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1 课题研究的意义
锅炉（boiler）是我国极为重要的热能设施，在近几十年的发展中，锅炉的发展速度十分迅速。不过考虑到锅炉的工作环境十分恶劣，为了追求利益最大化，锅炉长时间工作，其内部受热面长时间承受高温、高压、高载荷等情况，这些恶劣的因素都对检修平台产生着巨大的影响[1]。检修平台作为由平台、连接板、滑轮、护栏等组成的移动平台，对保护检修人员的生命财产安全以及公共财产安全有着重大的作用，另外由于锅炉检修工期都非常紧，需要迅速搭建平台以及让检修平台能够自由升降来缩短检修时间，这样一方面可以缩短检修工期，减少因为延误工期导致的经济效益减少，一方面通过让检修平台自由升降可以有效地提高工作效率，减轻维修人员的工作强度。这些都对锅炉检修平台的设计、分析与优化提出了新的要求。
在这里我们主要研究锅炉检修平台起吊滑轮的力学分析与结构设计。滑轮是用来提升重物并能省力、改向的简单机械，通过单个滑轮或滑轮组可以达到改变力的方向及省力等目的，有效地减少了人类的劳动强度，提高了人类的工作效率。其次由于其结构简单，安装方便，对于在锅炉内部的狭窄区域内快速搭建检修平台有着极为重大的意义。不过由于起吊滑轮是连接平台和卷扬机的重要部件，起着承上启下的关键作用，若是因为滑轮的设计失误、选材不当、安装错位等原因造成绳索断裂，检修平台的散架等情况，会对社会公共安全产生巨大的危害，所以通过有限元分析法对其进行力学分析是很有意义的，可以使其具有足够的强度、刚度来应对工作过程中的各种应力，另外通过对其进行结构优化，可以使其在安全的前提下实现轻量化等要求，使安装更为简便。通过对起吊滑轮进行力学分析与结构设计，可以保障检修平台的安全搭建及工作，可以极大地保障人身财产以及公共安全。
有限元技术则是一种对提升产品品质、缩短产品设计周期的有效措施，就好像测试一个核电站的建造是否安全，合乎标准不可能真的拿一个核电站去测试；测试一架飞机能否承受飞行中的各种压力不可能真的直接造一架飞机去试飞，一般都会在设计完成之前进行相关测试分析，而承担这至关重要角色的则是有限元分析法。有限元分析法可以帮助我们在没有创造实物之前模拟出一个虚拟实物来让我们可以方便快捷的对其进行各种分析，减少后期的各种误差，能够更快速的完成预期目标。现在小到螺丝，大到航空母舰，各行各业都与有限元分析法有着不可分割的联系[2]。所以，运用有限元分析建模技术来研究和改进起吊滑轮是目前最普遍也是最方便的一种方法，另外通过学习有限元分析法也可以更好地拓展自己的知识面，学习到更多的操作方法，这些都对自己将来的学习及工作有着十分重大的意义。
1.2 课题研究的背景
根据我国统计局数据显示，在最近二十年，我国锅炉的年产量稳定在7～10万蒸吨的水平，据统计全国在用工业锅炉的装机总量在2002年约为55.33万台，190.61万蒸吨。2009年111月锅炉及辅助设施制造业规模以上企业有898家，实现销售收入1044.79亿元，同比增长26.92%，实现利润45.75亿元，同比增长12.44%，由此可见锅炉发展前景巨大[3]。
不过在前几年时间里，锅炉事故频发，尤以检修平台为甚，排除部分人为操作失误等现象，检修平台的设计及搭建错误，零件设计选材错误也是导致这些事故的重大因素，所以检修平台各部件的设计及优化显得尤为重要。滑轮是保证检修平台能够自由升降的安全前提，另外也是各行各业中起重运输的重要零部件之一，各种起重设备上比如吊车，起重机上都有他们身影。随着现如今机械行业的全面开展，滑轮的地位也是越发重要，所以必须通过各种方法来研究滑轮使其能够具有一定的刚度和强度来满足预先的设计要求。
随着社会的飞速进步，我们也进入了一个急速发展的时代，过去慢悠悠的对产品进行研究、更新的时代已经一去不返还了。现在的社会是一个飞速发展的社会，随着目前竞争的越演越烈，产品更新周期也越来越短，企业乃至普通人对新产品、新技术的需要都越来越旺盛，摩尔定理似乎也开始失效。在这样的快节奏下，还能慢悠悠的进行研究吗？而有限元分析技术则可以快速的帮助我们克服这个难题。CAE分析法主要是运用数学近似的原理，对切实的物理系统进行模拟。能够在没有实物的情况下模拟出实物进行相关计算，极大地节省了时间与精力，提高生产效率并减少失误[4]。换句话说，通过有限元分析法，我们可以提高产品质量，增加产品竞争力，在这样的时代下，你还可以说有限元分析法不重要嘛？近年来，随着我国科技的进步，从政府到民间都开始有意识的学习有限元分析技术，培养该类人才以缩小与其他国家的差距，可以想象，在将来的极长一段时间内，有限元分析技术将会持续发展，在各领域内大发光彩。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的意义 1
1.2 课题研究的背景 2
1.3 课题研究的国内外发展概况 2
1.3.1 国外发展概况 2
1.3.2 国内发展概况 3
1.4 课题研究的内容 4
第二章 研究概述及软件介绍 5
2.1 研究概述 5
2.2 软件介绍 5
第三章 总体设计 7
3.1设计思路 7
3.2 设计前期准备工作 7
3.2.1 几何模型的创建及导入 8
3.2.2 几何模型的简化清理 8
3.2.3 网格划分 8
3.2.4 设置材料参数 8
3.2.5 添加载荷与约束 8
第四章 力学分析与结构设计 9
4.1力学分析 9
4.1.1导入几何模型 9
4.1.2划分网格 9
4.1.3 材料参数 10
4.1.4 创建属性并赋予材料 12
4.1.5 创建载荷与约束 13
4.1.6 创建分析步 16
4.1.7 结果分析 17
4.2 结构优化 18
4.2.1 模型优化 19
4.2.2 对优化后的模型进行力学分析 21
第五章 分析与结论 23
5.1 初始方案 23
5.2 优化方案一 24 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
5.3 优化方案二 25
5.4 结论 26
结束语 27
致 谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1 课题研究的意义
锅炉（boiler）是我国极为重要的热能设施，在近几十年的发展中，锅炉的发展速度十分迅速。不过考虑到锅炉的工作环境十分恶劣，为了追求利益最大化，锅炉长时间工作，其内部受热面长时间承受高温、高压、高载荷等情况，这些恶劣的因素都对检修平台产生着巨大的影响[1]。检修平台作为由平台、连接板、滑轮、护栏等组成的移动平台，对保护检修人员的生命财产安全以及公共财产安全有着重大的作用，另外由于锅炉检修工期都非常紧，需要迅速搭建平台以及让检修平台能够自由升降来缩短检修时间，这样一方面可以缩短检修工期，减少因为延误工期导致的经济效益减少，一方面通过让检修平台自由升降可以有效地提高工作效率，减轻维修人员的工作强度。这些都对锅炉检修平台的设计、分析与优化提出了新的要求。
在这里我们主要研究锅炉检修平台起吊滑轮的力学分析与结构设计。滑轮是用来提升重物并能省力、改向的简单机械，通过单个滑轮或滑轮组可以达到改变力的方向及省力等目的，有效地减少了人类的劳动强度，提高了人类的工作效率。其次由于其结构简单，安装方便，对于在锅炉内部的狭窄区域内快速搭建检修平台有着极为重大的意义。不过由于起吊滑轮是连接平台和卷扬机的重要部件，起着承上启下的关键作用，若是因为滑轮的设计失误、选材不当、安装错位等原因造成绳索断裂，检修平台的散架等情况，会对社会公共安全产生巨大的危害，所以通过有限元分析法对其进行力学分析是很有意义的，可以使其具有足够的强度、刚度来应对工作过程中的各种应力，另外通过对其进行结构优化，可以使其在安全的前提下实现轻量化等要求，使安装更为简便。通过对起吊滑轮进行力学分析与结构设计，可以保障检修平台的安全搭建及工作，可以极大地保障人身财产以及公共安全。
有限元技术则是一种对提升产品品质、缩短产品设计周期的有效措施，就好像测试一个核电站的建造是否安全，合乎标准不可能真的拿一个核电站去测试；测试一架飞机能否承受飞行中的各种压力不可能真的直接造一架飞机去试飞，一般都会在设计完成之前进行相关测试分析，而承担这至关重要角色的则是有限元分析法。有限元分析法可以帮助我们在没有创造实物之前模拟出一个虚拟实物来让我们可以方便快捷的对其进行各种分析，减少后期的各种误差，能够更快速的完成预期目标。现在小到螺丝，大到航空母舰，各行各业都与有限元分析法有着不可分割的联系[2]。所以，运用有限元分析建模技术来研究和改进起吊滑轮是目前最普遍也是最方便的一种方法，另外通过学习有限元分析法也可以更好地拓展自己的知识面，学习到更多的操作方法，这些都对自己将来的学习及工作有着十分重大的意义。
1.2 课题研究的背景
根据我国统计局数据显示，在最近二十年，我国锅炉的年产量稳定在7～10万蒸吨的水平，据统计全国在用工业锅炉的装机总量在2002年约为55.33万台，190.61万蒸吨。2009年111月锅炉及辅助设施制造业规模以上企业有898家，实现销售收入1044.79亿元，同比增长26.92%，实现利润45.75亿元，同比增长12.44%，由此可见锅炉发展前景巨大[3]。
不过在前几年时间里，锅炉事故频发，尤以检修平台为甚，排除部分人为操作失误等现象，检修平台的设计及搭建错误，零件设计选材错误也是导致这些事故的重大因素，所以检修平台各部件的设计及优化显得尤为重要。滑轮是保证检修平台能够自由升降的安全前提，另外也是各行各业中起重运输的重要零部件之一，各种起重设备上比如吊车，起重机上都有他们身影。随着现如今机械行业的全面开展，滑轮的地位也是越发重要，所以必须通过各种方法来研究滑轮使其能够具有一定的刚度和强度来满足预先的设计要求。
随着社会的飞速进步，我们也进入了一个急速发展的时代，过去慢悠悠的对产品进行研究、更新的时代已经一去不返还了。现在的社会是一个飞速发展的社会，随着目前竞争的越演越烈，产品更新周期也越来越短，企业乃至普通人对新产品、新技术的需要都越来越旺盛，摩尔定理似乎也开始失效。在这样的快节奏下，还能慢悠悠的进行研究吗？而有限元分析技术则可以快速的帮助我们克服这个难题。CAE分析法主要是运用数学近似的原理，对切实的物理系统进行模拟。能够在没有实物的情况下模拟出实物进行相关计算，极大地节省了时间与精力，提高生产效率并减少失误[4]。换句话说，通过有限元分析法，我们可以提高产品质量，增加产品竞争力，在这样的时代下，你还可以说有限元分析法不重要嘛？近年来，随着我国科技的进步，从政府到民间都开始有意识的学习有限元分析技术，培养该类人才以缩小与其他国家的差距，可以想象，在将来的极长一段时间内，有限元分析技术将会持续发展，在各领域内大发光彩。
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