160t桁架式门式起重机桥架设计研究（本科毕业论文设计）.doc

160t桁架式门式起重机桥架设计研究（本科毕业论文设计）

摘    要

龙门起重机广泛使用于工厂，港口等场所，它的使用改善提高了装卸作业生产能力和劳动生产率。龙门起重机的刚度强度是保证起重机正常安全工作的重要条件。
龙门起重机的传统设计方法多采用半理论、半经验设计方法，设计过程反复多，设计的精度差，产品缺乏竞争力。当今社会，科技日新月异，计算机软件技术得到了很大的发展，将工程结构分析软件用于产品的开发、设计、分析与制造，已成为近代工业提升竞争力的主要方法。计算机辅助工程(CAE)主要是用来辅助工程师作设计后的分析或进行同步工程。CAE的技术种类很多，其中包括有限元法(Finite Element Method；FEM)、优化设计等。
本设计运用ANSYS软件建立桁架式龙门起重机三维模型，并用ANSYS软件对起重机进行不同工况下的有限元分析，得到起重机的应力应变大小及其分布状况，其结果与传统力学计算方法结果一致。分析表明，起重机的有限元分析，是科学了解起重机在复杂载荷下的应力大小及分布状况的一种有效手段，可以极大地缩短产品的生产周期，提高产品的市场竞争力。

关键词：桁架式龙门起重机,计算机辅助设计,有限元分析,ANSYS软件

ABSTRACT

Gantry cranes are widely used in factories, ports and other places，and its using improves the capability of handling operations and productivity. To guarantee gantry cranes working under the normal and security conditions, the stiffness and strength of Gantry cranes are two of the most important conditions.
The traditional design methods of gantry cranes are semi-theory, semi-empirical design methods, and the design process is repeated, so design has poor accuracy, and the products are competitiveness. Nowadays, science and technology are developing rapidly, and computer software technology has great development, too. Structural engineering analysis software is now used for product development, design, analysis and manufacturing, which has become a main method for modern industrial to upgrade the competitiveness. Computer-aided engineering (CAE) is used mainly to support the design engineers for analysis or sync works. CAE are many types of technology, including the finite element method (Finite Element Method; FEM), and optimizing design.
   In this paper, it uses the ANSYS software to build the three-dimensional model of gantry cranes, and to do some finite element analysis under different working conditions, so the stress and strain distribution can be showed, which are according with the traditional mechanical calculation results. Analysis shows that the crane's finite element analysis is an effective means of understanding the stress and strain distribution of gantry crane working under complex load condition scientifically, and it can greatly shorten the production cycle and improve the market competitiveness of products.

Key words： Truss gantry cranes, computer-aided design, finite element analysis,   ANSYS software

目   录

摘    要 I
ABSTRACT II
1  绪论 1
1.1 课题的目的及意义 1
1.1.1 龙门起重机简介 1
1.1.2课题的目的和意义 1
1.1.3国内外研究现状 2
1.1.4 设计方案比较 4
1.1.5选型分析 4
1.2课题任务、重点研究内容、实现途径 5
1.2.1课题任务、重点研究内容 5
1.2.2实现途径 5
2  双梁双小车桁架式龙门起重机的设计计算 7
2.1 龙门起重机的结构设计 7
2.2 本章小结 15
3  有限元方法以及ANSYS软件 16
3.1 有限元方法 16
3.1.1 有限元的基本概念和原理 16
3.1.2有限单元法的计算思路 16
3.1.3有限单元法的优越性与局限性 18
3.2 ANSYS软件简介 19
3.2.1 ANSYS基本概念 19
3.2.2 ANSYS软件特点 19
3.3 本章小结 21
4  桁架式龙门起重机的三维建模 22
4.1 建模思想简介 22
4.2龙门起重机的三维建模 22
4.2.1 建模参数设定 22
4.2.2 建模过程 26
5  桁架式龙门起重机的边界约束，重力以及风载荷计算 30
5.1 边界约束 30
5.1.1 边界约束条件分析 30
5.1.2 边界约束条件的施加 30
5.2 重力的计算 32
5.2.1 重力的施加 32
5.2.2 重力计算结果 32
5.2.3 重力引起的应力应变 33
5.3 风载荷 34
5.3.1 风载荷的计算 34
5.3.2 风载荷和重力引起的应力和应变 36
5.4 本章小结 38
6桁架式龙门起重机的工况分析 39
6.1工况1的强度刚度分析 39
6.1.1 应力应变图 39
6.1.2 设计校核 41
6.2工况2的强度刚度分析 41
6.2.1 应力应变图 41
6.2.2 设计校核 43
6.3工况3的强度刚度分析 43
6.3.1 应力应变图 43
6.3.2 设计校核 45
6.4工况4的强度刚度分析 45
6.4.1 应力应变图 45
6.4.2 设计校核 47
6.5任意位置的强度刚度分析 47
6.5.1 应力应变图 47
6.5.2 设计校核 49
6.6 本章小结 49
7  结论 50
致    谢 51
参考文献 52