50t起重機(jī)臂架設(shè)計(jì)研究

摘要

履帶式起重機(jī)是工程起重機(jī)行業(yè)的一個(gè)重要門類，是現(xiàn)代工程建設(shè)施工中不可缺少的大型設(shè)備之一。臂架作為履帶式起重機(jī)的主要承載結(jié)構(gòu)件，尤其是在大噸位履帶式起重機(jī)中，其設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量直接關(guān)系著起重機(jī)的整機(jī)安全性，因此設(shè)計(jì)研究履帶式起重機(jī)臂架是十分必要的。
目前國內(nèi)履帶式起重機(jī)的開發(fā)能力、產(chǎn)品規(guī)模和質(zhì)量都與國外有相當(dāng)大的差距。長期以來，起重機(jī)設(shè)計(jì)多采用以古典力學(xué)與數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的半理論半經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)發(fā)法、模擬方法等。設(shè)計(jì)過程重復(fù)、周期長、精度低、消耗資金大、效率低，設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品粗大笨拙，難以適應(yīng)市場需求。現(xiàn)今采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，以ANSYS 軟件為平臺，完成產(chǎn)品的三維建模及有限元分析，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的不足。
主要研究工作如下：
（1） 以傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法為依據(jù)，進(jìn)行履帶式起重機(jī)臂架的設(shè)計(jì)計(jì)算。
（2） 根據(jù)臂架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，運(yùn)用ANSYS建立有限元模型，進(jìn)行相關(guān)的約束及加載。
（3） 利用ANSYS軟件對臂架進(jìn)行有限元靜力分析，得到整個(gè)臂架的應(yīng)力應(yīng)變情況，并對其強(qiáng)度進(jìn)行評定。
（4） 對傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法手算得出的結(jié)果和現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法ANSYS分析的結(jié)果進(jìn)行比較，說明現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞: 履帶式起重機(jī),臂架結(jié)構(gòu),有限元法,ANSYS

 
                                
ABSTRACT

Crawler crane is one of the necessary equipments and weightily type in project construction at hoist industry. As main bearing weight structure of the crawler crane, the design and manufacture quality for boom system are important influence to the safety of thewhole machine, especially in the great tonnage cranes. So the design and research of the boom of crawler crane is necessary.
The current domestic crawler cranes’development capabilities, product scale and quality products with foreign countries have a large gap. Crane used to design more classical mechanics and mathematical theory based on the semi-half experience in the design, simulation, etc. Repeat the design process, long cycle, precision low consumption of resources, low efficiency, product design to large clumsy, difficult to adapt to the market needs of the market. The current use of modern design, Ansys software as a platform to complete the three-dimensional modeling products and finite element analysis, made up for the shortcomings of traditional design methods.
  Main research work are as follows:
(1) The design and calculation of crawler crane based on the traditional design method.
(2) Boom ANSYS software for finite element of static analysis, by the entire boom of the stress and strain the situation and eva luate their strength.
(3)  Crane's jib is analyzed in theANSYS software system,obtain the static response results including static stress and simulation animation.
(4)  The traditional design methods hand count the results and modern design ANSYS analysis of the results of comparison, that the advantages of modern design.

Key words：crawler crane,  jib structure, finite element method,ANSYS

目   錄

中文摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1 緒論 1
  1.1 課題的研究背景 1
  1.2 課題的意義 1
  1.3 起重機(jī)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法概述  2
  1.4 課題預(yù)期目標(biāo) 4
1.4.1課題的主要內(nèi)容 4
1.4.2課題目標(biāo) 4
1.5 本文的組織安排 5
2 履帶式起重機(jī)簡介 6
 2.1 概述 6
 2.2 履帶式起重機(jī)臂架系統(tǒng)工作原理 6
 2.3 履帶式起重機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 7
 2.3.1履帶式起重機(jī)的國內(nèi)研究現(xiàn)狀 7
 2.3.2履帶式起重機(jī)的國外研究現(xiàn)狀 8
 2.3.3履帶式起重機(jī)的發(fā)展趨勢 10
 2.4 履帶式起重機(jī)的應(yīng)用 12
 2.5 本章小結(jié) 12
 3 有限元法和ANSYS軟件簡介 13
 3.1 什么是有限元法 13
 3.1.1有限元法的特點(diǎn) 13
 3.1.2有限元法的發(fā)展概況及其在工程中的應(yīng)用 13
 3.1.3有限元法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的三個(gè)階段 15
 3.2 ANSYS軟件簡介 15
 3.2.1軟件功能簡介 16
 3.2.2前處理模塊PREP7 16
 3.2.3求解模塊SOLUTION 17
 3.2.4后處理模塊POST1和POST26 18
 3.3 本章小結(jié) 19
 4 臂架設(shè)計(jì)計(jì)算 20
 4.1 主臂受力分析 21
 4.2 剛度校核 23
 4.3 強(qiáng)度計(jì)算 23
 4.4 總體穩(wěn)定性校核 23
 4.5 本章小結(jié) 24
 5 臂架三維建模 25
 5.1 有限元模型基礎(chǔ) 25
 5.1.1結(jié)構(gòu)簡化 25
 5.1.2有限元離散 25
 5.2 臂架建模過程 27
 5.2.1臂架基本框架建模 27
 5.2.2臂架基本框架單元?jiǎng)澐?nbsp;29
 5.2.3加強(qiáng)板建模 33
 5.3 本章小結(jié) 35
 6 臂架有限元分析 36
 6.1 加約束 36
 6.1.1臂架尾部加約束 36
 6.1.2頭部加約束 37
 6.2 加載 38
 6.3 有限元靜力計(jì)算及結(jié)果分析 40
 6.3.1有限元靜力計(jì)算 40
 6.3.2靜力計(jì)算結(jié)果分析 40
 6.4 有限元分析結(jié)果與手算結(jié)果比較 45
 6.5 本章小結(jié) 45
7 總結(jié)與展望 46
7.1 全文總結(jié) 46
  7.2 全文展望 46
參考文獻(xiàn) 47
致謝 49