基于ANSYS的龍門(mén)起重機(jī)門(mén)架結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與優(yōu)化研究.pdf

1、全球經(jīng)濟(jì)一體化和我國(guó)對(duì)外貿(mào)易的持續(xù)增長(zhǎng)，帶動(dòng)了我國(guó)港口物流運(yùn)輸行業(yè)的蓬勃發(fā)展。因此，我們對(duì)作為港口物流運(yùn)輸?shù)闹饕ぞ叩钠鹬貦C(jī)械的性能要求也越來(lái)越高。具體來(lái)說(shuō)，就是要求起重機(jī)械的額定起重量越來(lái)越大，運(yùn)行速度越來(lái)越快。這使得機(jī)械運(yùn)行時(shí)的動(dòng)載荷隨之增大。另外，由于起重機(jī)在工作過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)經(jīng)常發(fā)生變化，存在著諸多不穩(wěn)定工況，主要包括載荷起升離地、載荷空中起升、載荷起升過(guò)程中制動(dòng)、載荷起動(dòng)下降、載荷下降過(guò)程中制動(dòng)、突然卸載、行走時(shí)沖擊及碰撞、

2、小車(chē)起動(dòng)和制動(dòng)等，在這些工況下起重機(jī)的結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)都受到不同程度的沖擊和振動(dòng)影響。這樣以來(lái)，在對(duì)起重機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)就不得不考慮各種動(dòng)載對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的沖擊影響，需要以動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的方法來(lái)對(duì)起重機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)。而多年以來(lái)，起重機(jī)設(shè)計(jì)大都將靜強(qiáng)度作為主要設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，即通常以動(dòng)載系數(shù)的方法來(lái)考慮其在工作時(shí)所受的動(dòng)載荷作用，將靜載荷增大一定的倍數(shù)作為等效的動(dòng)載荷，在計(jì)算時(shí)采用靜力計(jì)算的方法，這實(shí)際上仍是靜態(tài)設(shè)計(jì)的方法。另外，我國(guó)在對(duì)起重機(jī)進(jìn)行的大多數(shù)有限元分

3、析中，往往只是分析起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的承載性能，對(duì)整機(jī)的分析多采用分步計(jì)算的方法。分步計(jì)算將整機(jī)分解，以支反力實(shí)現(xiàn)模型間的關(guān)聯(lián)，可以減小建模的難度。此種方法由于簡(jiǎn)化了整機(jī)各部分的聯(lián)系，故很難說(shuō)其結(jié)果對(duì)整機(jī)動(dòng)力學(xué)性能的反映是全面的。 本文基于動(dòng)力學(xué)分析理論和有限元計(jì)算方法，使用大型通用有限元分析軟件ANSYS，建立了龍門(mén)起重機(jī)整機(jī)的有限元模型，對(duì)模型進(jìn)行模態(tài)分析和瞬態(tài)分析，分別得到了龍門(mén)起重機(jī)前十階固有頻率、振型和載荷起升離地過(guò)程的動(dòng)

4、載系數(shù)。論文的主要內(nèi)容有： 根據(jù)起重機(jī)動(dòng)力學(xué)理論，使用ANSYS軟件，建立龍門(mén)起重機(jī)整機(jī)有限元模型，該模型包括殼單元、實(shí)體單元以及彈簧單元；對(duì)上述模型進(jìn)行模態(tài)分析得到模型的前十階固有頻率和振型，校核了龍門(mén)起重機(jī)額定載荷情況下的動(dòng)剛度；對(duì)整機(jī)模型進(jìn)行瞬態(tài)分析，得到了在載荷離地工況和小車(chē)運(yùn)行工況中的系統(tǒng)響應(yīng)特性(包括應(yīng)力和位移)；建立門(mén)架結(jié)構(gòu)的梁?jiǎn)卧Ｐ?，根?jù)前面動(dòng)力分析得到的系統(tǒng)響應(yīng)特性對(duì)門(mén)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，減少自重，節(jié)省成本。