50t起重机臂架设计研究.doc

50t起重机臂架设计研究

摘要

履带式起重机是工程起重机行业的一个重要门类，是现代工程建设施工中不可缺少的大型设备之一。臂架作为履带式起重机的主要承载结构件，尤其是在大吨位履带式起重机中，其设计和制造质量直接关系着起重机的整机安全性，因此设计研究履带式起重机臂架是十分必要的。
目前国内履带式起重机的开发能力、产品规模和质量都与国外有相当大的差距。长期以来，起重机设计多采用以古典力学与数学为基础的半理论半经验设计发法、模拟方法等。设计过程重复、周期长、精度低、消耗资金大、效率低，设计出的产品粗大笨拙，难以适应市场需求。现今采用现代设计方法，以ANSYS 软件为平台，完成产品的三维建模及有限元分析，弥补了传统设计方法的不足。
主要研究工作如下：
（1） 以传统设计方法为依据，进行履带式起重机臂架的设计计算。
（2） 根据臂架结构的受力特点，运用ANSYS建立有限元模型，进行相关的约束及加载。
（3） 利用ANSYS软件对臂架进行有限元静力分析，得到整个臂架的应力应变情况，并对其强度进行评定。
（4） 对传统设计方法手算得出的结果和现代设计方法ANSYS分析的结果进行比较，说明现代设计方法的优越性。

关键词: 履带式起重机,臂架结构,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   录

中文摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1 绪论 1
  1.1 课题的研究背景 1
  1.2 课题的意义 1
  1.3 起重机现代设计方法概述  2
  1.4 课题预期目标 4
1.4.1课题的主要内容 4
1.4.2课题目标 4
1.5 本文的组织安排 5
2 履带式起重机简介 6
 2.1 概述 6
 2.2 履带式起重机臂架系统工作原理 6
 2.3 履带式起重机的发展状况 7
 2.3.1履带式起重机的国内研究现状 7
 2.3.2履带式起重机的国外研究现状 8
 2.3.3履带式起重机的发展趋势 10
 2.4 履带式起重机的应用 12
 2.5 本章小结 12
 3 有限元法和ANSYS软件简介 13
 3.1 什么是有限元法 13
 3.1.1有限元法的特点 13
 3.1.2有限元法的发展概况及其在工程中的应用 13
 3.1.3有限元法进行结构分析的三个阶段 15
 3.2 ANSYS软件简介 15
 3.2.1软件功能简介 16
 3.2.2前处理模块PREP7 16
 3.2.3求解模块SOLUTION 17
 3.2.4后处理模块POST1和POST26 18
 3.3 本章小结 19
 4 臂架设计计算 20
 4.1 主臂受力分析 21
 4.2 刚度校核 23
 4.3 强度计算 23
 4.4 总体稳定性校核 23
 4.5 本章小结 24
 5 臂架三维建模 25
 5.1 有限元模型基础 25
 5.1.1结构简化 25
 5.1.2有限元离散 25
 5.2 臂架建模过程 27
 5.2.1臂架基本框架建模 27
 5.2.2臂架基本框架单元划分 29
 5.2.3加强板建模 33
 5.3 本章小结 35
 6 臂架有限元分析 36
 6.1 加约束 36
 6.1.1臂架尾部加约束 36
 6.1.2头部加约束 37
 6.2 加载 38
 6.3 有限元静力计算及结果分析 40
 6.3.1有限元静力计算 40
 6.3.2静力计算结果分析 40
 6.4 有限元分析结果与手算结果比较 45
 6.5 本章小结 45
7 总结与展望 46
7.1 全文总结 46
  7.2 全文展望 46
参考文献 47
致谢 49