卷扬机卷筒的有限元分析(附件)【字数：8463】
摘 要 卷扬机卷筒的功能是提升重物，并且承受卷绕在上面的钢丝绳的重量，所以卷筒的应力相对来说很复杂。卷筒是卷扬机的重要组成部分，对于起重机的安全可靠性有很大的影响。传统的设计方法通常是根据经验公式计算滚筒的厚度，这种设计使卷筒本身笨重以及一些不安全隐患的存在。因此，采用现代设计理论，对在卷扬机的静力分析设计过程中可能出现的问题分析具有重要意义。 本文采用SolidWorks构建整个卷筒的三维模型，通过HyperMesh软件分析卷筒的安全可靠性。 基于HyperMesh软件，实现了卷扬机卷筒的HyperMesh有限元建模。卷筒的有限元模型建立后，分析其实际受力和工作状况。应用特定载荷，位移约束，对称约束等其他约束，以便能够准确的进行有限元分析的应力计算，并直观的找出卷筒在应力云图中的问题所在，为卷扬机卷筒的设计提供参考。
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2选题背景、目的及意义 1
1．2．1背景 1
1.2.2目的 2
1.2.3选题的意义 2
1.3国内外卷扬机的发展概况 2
1.3.1国内发展概况 2
1.3.2国外发展概况 3
第二章 基于HyperMesh的有限元软件介绍 4
2.1引言 4
2.2 HyperMesh简介 4
2.3 在 Hypermesh中进行CAE前处理的准备工作 5
2.3.1 几何模型的创建及导入 5
2.4 设置材料参数及单元属性 6
2.5 网格划分 7
2.5.1网格划分原则 7
2.5.2 模型的网格划分 7
2.5.3 CAE模型清理 7
2.6 施加边界条件 7
第三章 卷扬机卷筒的有限元分析 9
3.1静力分析的步骤 9
3.2计算结果说明与分析 12
结束语 13
致 谢 14
参考文献 15
第一章 绪论
1.1引言
卷扬机卷筒的作用是将缠 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
绕在上面的钢丝绳通过收放来提升重物，所以卷筒所受的应力非常复杂。卷筒是卷扬机工作过程中的重要零部件，其对于卷扬机安全可靠性等工作性质至关重要，其设计强度刚度对其质量和使用性能有很大的影响。传统的设计方法往往根据经验公式计算出卷筒壁厚，然后按比值加厚卷筒壁厚的方法来设计，这种设计造成卷筒自身笨重，甚至存在设计不安全隐患。根据调查，国内使用期限达10年以上的卷扬机，其中80%发现有卷筒开裂、塌陷、开焊或连接螺钉剪断等现象。所以使用现代方式的设计理论，对卷扬机卷筒的结构进行静力分析，对在卷扬机的设计过程中可能出现的问题进行分析具有非常重要的意义。
本课题旨在设计卷扬机卷筒时，首先使用SolidWorks建立完整的卷扬机卷筒的三维模型，再使用HyperMesh软件模拟卷筒实际工作中所受应力，从而进行有限元分析。
1.2选题背景、目的及意义
1．2．1背景
随着时代的发展，科技创新不断提高。近些年非常流行的有限元分析软件在机械制造行业中的发展可以说是如火如荼。所谓有限元分析指的是在一个机械产品尚在设计时，我们对其进行三维建模，然后应用该模型在相关有限元分析软件中对其施加仿真应力，模拟实际情况中该产品的受力情况。从而可以根据软件分析出来的结果选用更合适的材料使其被生产出来后能更好的工作。简而言之，有限元分析软件可以在一个产品还未生产出来时就能通过计算来得出该产品的优缺点，从而可以极大地降低生产成本，以及达到使用的安全可靠性。本文针对机械制造行业最普遍的，也是最常用的一种设备——卷扬机的卷筒的安全可靠性使用有限元软件分析其受力情况。
卷扬机是用来提升大型重物的实用重型机械。卷扬机具有很多优点，比如操作方便、维护保养简单、耐用、使用成本低、可靠性高等，因此卷扬机在建筑、冶金等起重作业中得到十分广泛的应用。起重物体是卷扬机的主要功能，故卷扬机的设计都是按照这这个功能为根据的。这也就要求其卷筒的设计既要保证足够的刚度强度，也要保证尽量合理节约制造成本，在保证自身安全、可靠性前提下尽可能减轻其自重。这便需要使用相关有限元分析软件来对其进行分析。
1.2.2目的
对还未生产出来的产品进行有限元分析是工程技术领域进行科学分析从而降低成本的一种非常重要的手段，利用有限元分析软件可以获得复杂工程结构设备的各种机械性能信息，还可以在产品还未开始生产就能直接对该产品的优缺点进行判定。因此，利用有限元分析软件对卷扬机卷筒进行应力分析可以提高卷扬机的使用安全性能，故这是很有必要的。
1.2.3选题的意义
随着科学技术水平的日益提高，制造行业的发展水平也在不断进步，制造的的东西也会更加的复杂，这也就意味着遇到的问题会变多。而有限元分析法是用于解决实际问题最先进的方法之一，学习有限元分析法可以将设计软件中的模型切实与实物相结合，有效的提高应用能力，降低生产成本，节约资源。同时在保证卷扬机卷筒自身安全、可靠性前提下尽可能减轻其自重。从而尽一步降低制造过程中的使用成本。
1.3国内外卷扬机的发展概况
1.3.1国内发展概况
国内，上个世纪四十年代卷扬机只有在一些大型重工企业中才拥有，而且由于社会性质刚刚转变没多久等因素使得当时科技水平相对于发达国家而言，还是跟不上其进度的。因此当时所使用的卷扬机均是从国外进口而来，国内还没有生产卷扬机的厂家，而且当时社会还是比较混乱的，没有这个条件从事重工业的生产。
我国卷扬机的发展是解放后才正式开始的。解放后为了恢复经济的发展，卷扬机的重要性和方便性有目共睹，因而其生产研制被提到了日程上。原沈阳国泰机器厂(阜新矿山机械厂前身)等成批仿制了几种卷扬机。但是由于当时生产力不高，卷扬机的需求量亦不多，故这段时间国内卷扬机的生产主要是仿制。
随着生产力的发展，到了六七十年代，卷扬机在工业中的生产量越来越大，同时其使用率也逐渐变高。为了进一步提高卷扬机的生产水平，行业组织了相关人员对全国卷扬机的生产应用情况进行了调查。在做过调查之后，我国便开始了自主设计制造属于我们国家的卷扬机地漫漫长路，几年时间内，我国早一批科研人员先后试制了0.5t、lt、3t电动卷扬机，但由于对当时各厂家的生产能力估计不足，从而使得该成果无法推广。
从上个世纪七十年代开始我国在卷扬机的生产制造方面进入了又一个新阶段。1973年，在考虑了当时国内中小厂家的生产能力的前提下，卷扬机行业组织了让有关厂家联合各大高校进行了有关卷扬机模型的设计。当时的卷扬机基型分为快速卷扬机和慢速卷扬机两种。快速卷扬机基型主要采用半开半闭式齿轮传动结构。慢速卷扬机的基型为闭式传动、电磁铁制动结构。这两种基型为后来的卷扬机基型提供了生产基础，并且一直延续到现在。为适应社会生产发展力，当时国家工业部颁布了JB926—74《卷扬机型式与基本参数》和JBl803—76《卷扬机技术条件》两个标准。卷扬机的大发展基础由于这两项标准的颁布得到了快速的发展。
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2选题背景、目的及意义 1
1．2．1背景 1
1.2.2目的 2
1.2.3选题的意义 2
1.3国内外卷扬机的发展概况 2
1.3.1国内发展概况 2
1.3.2国外发展概况 3
第二章 基于HyperMesh的有限元软件介绍 4
2.1引言 4
2.2 HyperMesh简介 4
2.3 在 Hypermesh中进行CAE前处理的准备工作 5
2.3.1 几何模型的创建及导入 5
2.4 设置材料参数及单元属性 6
2.5 网格划分 7
2.5.1网格划分原则 7
2.5.2 模型的网格划分 7
2.5.3 CAE模型清理 7
2.6 施加边界条件 7
第三章 卷扬机卷筒的有限元分析 9
3.1静力分析的步骤 9
3.2计算结果说明与分析 12
结束语 13
致 谢 14
参考文献 15
第一章 绪论
1.1引言
卷扬机卷筒的作用是将缠 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
绕在上面的钢丝绳通过收放来提升重物，所以卷筒所受的应力非常复杂。卷筒是卷扬机工作过程中的重要零部件，其对于卷扬机安全可靠性等工作性质至关重要，其设计强度刚度对其质量和使用性能有很大的影响。传统的设计方法往往根据经验公式计算出卷筒壁厚，然后按比值加厚卷筒壁厚的方法来设计，这种设计造成卷筒自身笨重，甚至存在设计不安全隐患。根据调查，国内使用期限达10年以上的卷扬机，其中80%发现有卷筒开裂、塌陷、开焊或连接螺钉剪断等现象。所以使用现代方式的设计理论，对卷扬机卷筒的结构进行静力分析，对在卷扬机的设计过程中可能出现的问题进行分析具有非常重要的意义。
本课题旨在设计卷扬机卷筒时，首先使用SolidWorks建立完整的卷扬机卷筒的三维模型，再使用HyperMesh软件模拟卷筒实际工作中所受应力，从而进行有限元分析。
1.2选题背景、目的及意义
1．2．1背景
随着时代的发展，科技创新不断提高。近些年非常流行的有限元分析软件在机械制造行业中的发展可以说是如火如荼。所谓有限元分析指的是在一个机械产品尚在设计时，我们对其进行三维建模，然后应用该模型在相关有限元分析软件中对其施加仿真应力，模拟实际情况中该产品的受力情况。从而可以根据软件分析出来的结果选用更合适的材料使其被生产出来后能更好的工作。简而言之，有限元分析软件可以在一个产品还未生产出来时就能通过计算来得出该产品的优缺点，从而可以极大地降低生产成本，以及达到使用的安全可靠性。本文针对机械制造行业最普遍的，也是最常用的一种设备——卷扬机的卷筒的安全可靠性使用有限元软件分析其受力情况。
卷扬机是用来提升大型重物的实用重型机械。卷扬机具有很多优点，比如操作方便、维护保养简单、耐用、使用成本低、可靠性高等，因此卷扬机在建筑、冶金等起重作业中得到十分广泛的应用。起重物体是卷扬机的主要功能，故卷扬机的设计都是按照这这个功能为根据的。这也就要求其卷筒的设计既要保证足够的刚度强度，也要保证尽量合理节约制造成本，在保证自身安全、可靠性前提下尽可能减轻其自重。这便需要使用相关有限元分析软件来对其进行分析。
1.2.2目的
对还未生产出来的产品进行有限元分析是工程技术领域进行科学分析从而降低成本的一种非常重要的手段，利用有限元分析软件可以获得复杂工程结构设备的各种机械性能信息，还可以在产品还未开始生产就能直接对该产品的优缺点进行判定。因此，利用有限元分析软件对卷扬机卷筒进行应力分析可以提高卷扬机的使用安全性能，故这是很有必要的。
1.2.3选题的意义
随着科学技术水平的日益提高，制造行业的发展水平也在不断进步，制造的的东西也会更加的复杂，这也就意味着遇到的问题会变多。而有限元分析法是用于解决实际问题最先进的方法之一，学习有限元分析法可以将设计软件中的模型切实与实物相结合，有效的提高应用能力，降低生产成本，节约资源。同时在保证卷扬机卷筒自身安全、可靠性前提下尽可能减轻其自重。从而尽一步降低制造过程中的使用成本。
1.3国内外卷扬机的发展概况
1.3.1国内发展概况
国内，上个世纪四十年代卷扬机只有在一些大型重工企业中才拥有，而且由于社会性质刚刚转变没多久等因素使得当时科技水平相对于发达国家而言，还是跟不上其进度的。因此当时所使用的卷扬机均是从国外进口而来，国内还没有生产卷扬机的厂家，而且当时社会还是比较混乱的，没有这个条件从事重工业的生产。
我国卷扬机的发展是解放后才正式开始的。解放后为了恢复经济的发展，卷扬机的重要性和方便性有目共睹，因而其生产研制被提到了日程上。原沈阳国泰机器厂(阜新矿山机械厂前身)等成批仿制了几种卷扬机。但是由于当时生产力不高，卷扬机的需求量亦不多，故这段时间国内卷扬机的生产主要是仿制。
随着生产力的发展，到了六七十年代，卷扬机在工业中的生产量越来越大，同时其使用率也逐渐变高。为了进一步提高卷扬机的生产水平，行业组织了相关人员对全国卷扬机的生产应用情况进行了调查。在做过调查之后，我国便开始了自主设计制造属于我们国家的卷扬机地漫漫长路，几年时间内，我国早一批科研人员先后试制了0.5t、lt、3t电动卷扬机，但由于对当时各厂家的生产能力估计不足，从而使得该成果无法推广。
从上个世纪七十年代开始我国在卷扬机的生产制造方面进入了又一个新阶段。1973年，在考虑了当时国内中小厂家的生产能力的前提下，卷扬机行业组织了让有关厂家联合各大高校进行了有关卷扬机模型的设计。当时的卷扬机基型分为快速卷扬机和慢速卷扬机两种。快速卷扬机基型主要采用半开半闭式齿轮传动结构。慢速卷扬机的基型为闭式传动、电磁铁制动结构。这两种基型为后来的卷扬机基型提供了生产基础，并且一直延续到现在。为适应社会生产发展力，当时国家工业部颁布了JB926—74《卷扬机型式与基本参数》和JBl803—76《卷扬机技术条件》两个标准。卷扬机的大发展基础由于这两项标准的颁布得到了快速的发展。
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