双梁桁架式龙门起重机主梁优化设计及模态分析_资料下载.pdf

双梁桁架式龙门起重机主梁优化设计及模态分析_资料下载.pdf

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于兰峰20070401西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要本论文阐述了目前国内外物流装备的状况、发展动态和发展方向，以及物流装备在现代工业中的重要作用，研究了目前国内外桁架门式起重机的现状。

针对国内双梁桁架门式起重机主梁偏重、耗材多等缺点，提出了对主梁实行优化设计的方法。

随着有限元软件发展的日益成熟和完善，有限元分析方法在门式起重机金属结构的受力分析方面应用越来越广泛。

本文采用有限元分析软件ANsYS的优化模块对桁架门式起重机主梁进行优化设计，并把优化结果与传统的优化设计的结果进行比较，优化过程中主要解决了以下几个问题：

（1）建立了桁架式龙门起重机主梁传统优化设计的数学模型，采用MDOD程序进行优化设计。

（2）根据桁架门式起重机的结构特点，对门架结构进行适当简化，建立了能准确反映实际情况的有限元参数化模型。

（3）应用有限元软件ANSYs的优化模块对主梁进行优化设计，并得到了主梁截面参数的最优解，与传统优化设计结果进行比较。

（4）以跨度22米、起重量10吨的桁架门式起重机为例，运用有限元软件进行强度、刚度和模态分析，验证了优化结果符合实际情况，并分析了不同的结构参数对门式起重机模态的影响。

本论文旨在对我国桁架门式起重机现行设计方法做一些改进和探索，在起重机设计中采用优化设计和有限元分析，必须要结合实际情况，对不同条件和状况要注意对于优化结果进行必要的分析和修正。

本文的研究为起重机运用有限元方法进行设计提供了一定的辅助和参考作用。

关键词：

桁架门式起重机；

有限元；

优化设计；

模态分析西南交通大学硕士研究生学位论文第页AbstractThiSthesiselaboratesthesituationdynamicstateandthedirectionofthedevelopmentofthelogistiesequipmentdomesticandabroadcurrently，andtheimportantfunctionofthelogisticsequipmentinmodemmanufacturingindustqr田地PaperalSOstudieSthepresentconditionofthetrussgantryclauehomeandabroad，andputforwardakindofoptimizationtothemaingirder,accordingtotheshortcomingsthatthemainbeamofthetrussgantrycraneisoverweighted,anditneeIdsmorematerialsWiththeincreasingmamrilyandperfectionoffiniteelementsoftware,thefiniteelementmethodismoreandmoreappliedinstructuralanalysisofthegantrycraneThispaperanalyzesmaingirderofthetrussgantrycranewithANSYS，andcarryoutoptimizeddesignThevitalquestionsaresolvedinoptimizationprocessasfollows：

1EstablishingthetrussgirdergantrycranesmathematicalmodeloftraditionaloptimumdesignandoptimizingthemaingirderwithMDODprocess2AccordingtOthetrussgantrycranesstructure，appropriatesimplifyingit,andestablishingparametricfiniteelementmodelwhichcanaccuratelyreflectsactualsituation3Determiningthevaluerangeofdesignvariablesusingsensitivityanalysis，optimizingthemaingirderwithANSYSandfindingouttheoptimalsolutionofsectionparameters4Takethe10t-22mgirdergantrycraneforexample,carryingoutstaticanalysisandmodalanalysiswithANSYSneresultsareconsistentwiththeactualsituatiThethesisismainlytodosomeimprovingandexploringtomodemdesignmethodoftrussgantrycraneTheapplicationoftheoptimaldesignandfiniteelementanalysismustbecombinedwiththepracticeinthedesignoferaneTheresultneedsanalyzingandmodifyingnecessarilybecauseofthedifferentworkingconditionsThepaperCallprovideassistanceandreferenceforcranedesignwiththefiniteelementmethodKeywords：

Trussgantrycrane；

Finiteelement；

Optimization；

Modalanalysis西南交通大学学位论文创新性声明本人郑重声明：

所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。

除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

本学位论文的主要创新点如下：

（1）根据起重机设计规范建立桁架式龙门起重机主梁传统优化设计的数学模型，采用MDOD程序进行优化设计。

（3）本文基于有限元软件ANSYS的优化模块，以结构自重作为目标函数，主梁的截面尺寸作为设计变量，对主梁结构进行优化设计，得到主梁截面参数的最优解，此优化结果比传统优化设计结果更加精确。

西南交通大学硕士研究生学位论文第1页第1章绪论11起重机的发展概况及作用111起重机的发展概况自有人类文明以来，物料搬运便成为人类活动的重要组成部分，距今已有五千多年的发展历史。

随着生产规模的扩大，自动化程度越来越高，作为物料搬运重要设备的起重机在现代化生产过程中应用越来越广泛，因此起重运输机械在国民经济中有着十分重要的地位。

提高起重运输机械的生产效率，确保运行的安全可靠性，降低物料搬运成本是十分重要的。

据统计，在美国每百元工业生产成本中，物料搬运费用约占20-25，美国某厂生产流程中物料搬运所用的工时占总生产周期的20。

英国每年用于工厂及工地物料搬运的费用高达10亿英镑，相当于全国工资支出的九分之一。

1974年英国工业部下属的物料搬运费用调查委员会曾对30家公司进行调查指出：

“工序间的物料搬运费用占加工费的12以上，如加上工序内和工厂外的搬运费用估计要达到成本的20-25”。

前苏联用于运输的费用每年高达867亿卢布，其中装卸费用为217亿卢布，占总运输费用的四分之一。

德国Demdg公司也曾做过详细调查，证实物料搬运费用占生产费用的45（工序间物料搬运费用占30，工序内的物料搬运费用占15）。

我国东风汽车厂也做过统计，汽车零件在工厂中的加工工时仅占5，其他95的工时都用在搬运和储存之中。

生产1吨产品要把物料提升50吨次，生产1吨铸件要搬运80吨次，东风汽车厂的生产能力原定为10万辆，物料搬运设备占了总设备的很大部分。

由此看到，作为物料搬运设备重要组成部分的起重机的需求量是十分可观的，起重机械行业有着广阔的前景。

科学技术的飞速发展，推动了现代设计和制造能力的提高，激烈