门式起重机门架的设计及优化.doc

1、任务书设计题目： 门式起重机门架的设计及优化 1 设计的主要任务及目标本课题通过solidworks三维实体造型软件对门式起重机门架进行建模，运用有限元分析软件cosmoswork软件对所建的零件模型进行优化分析，通过分析结果来判定零件设计的合理性。2设计的基本要求和内容（1） 掌握solidworks与cosmoswork软件的使用方法；（2） 了解有限元分析的方法及意义；（3） 了解机械产品的优化设计方法；（4） 完成门式起重机门架的建模与分析；（5） 完成相应的工程图（6） 毕业设计说明书；（7）答辩用PPT演示幻灯片一份；（8）其他校、系规定内容。3主要参考文献1成大先.机械设计手册M

2、.北京：化学工业出版社.2004.2江洪，陈燎，王智等. SolidWorks有限元分析实例解析M . 北京：清华大学出版社.2007。3林翔，谢永奇. SolidWorks 2004基础教程M .北京：清华大学出版社.2004。4王旭，王积生. 机械设计课程设计M.北京：机械工业出版社.2003。5张质文等. 起重机设计手册M .北京：铁道出版社.1998。4进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1查阅相关材料，撰写开题报告2014年3月9之前2掌握solidworks与cosmoswork软件的使用方法2014年3月10日到2014年4月153完成起重机桥架的建模与分析2014年4月16到2

3、014年5月164完成相应的工程图设计说明书等整体设计2014年5月17到2014年5月315校订说明书，说明书装订，PPT制作2014年6月1到2014年6月20门式起重机门架的设计及优化摘要：进入21世纪以来，我国的铁路、造船工业进入了快速发展的轨道，门式起重机因其在露天作业环境中有其它类型起重机无法替代的优势，因此对其进行研究、创新，使其结构更合理，使用更方便，具有重要的战略和现实意义。本设计以单主梁L型门式起重机结构设计为设计目标，内容包括主梁、支腿、下横梁等结构的设计。首先采用许用应力法及计算机辅助设计方法和第四强度理论对主梁结构进行载荷计算，然后对其强度、稳定性、刚度进行校核，运用

4、solidworks软件对所设计的结构进行建模，用有限元软件进行应力分析，对所设计模型进行分析，如不符合，重复所做步骤。其设计很好的体现了结构力学、材料力学在金属结构件和起重机运输中的重要运用。关键词：门式起重机，金属结构，载荷计算，三维建模Design and optimization of gantry crane gantryAbstract：Since the 21st century, Chinas railway, shipbuilding industry has entered a rapid development track, gantry crane for its op

5、eration in the open environment there are other types of cranes irreplaceable advantage, so to research, innovation, make the structure more reasonable and more convenient to use, has important strategic and practical significance. This design by L single girder gantry crane structure design as the

6、design goal, the content including main girder, leg and lower beam structure design. First using allowable stress method and computer aided design method and the fourth strength theory of main girder structure of load calculation, and then to check its strength, stability, stiffness, by using the so

7、lidworks software to design the structure of the model, the finite element software for stress analysis, analysis of the design model, such as does not conform to, repeat steps. Its design is very good embodies the structural mechanics, mechanics of materials in the metal structure and the important

8、 use of crane transportation.Key words: gantry crane, Metal structure, Load calculation, 3 d modeling目 录1 前 言 11.1 结构简介 11.2 发展现状 21.3 研究目的和意义 21.4 已知数据的确定 32 门架主要尺寸的确定 5 2.1 主梁几何尺寸和特性 62.2 支腿几何尺寸和几何特性 62.3 下横梁截面尺寸及几何特性 7 2.4 主梁支腿抗弯刚度比 8 2.5 大车轮距选取 8 3 门式起重机门架的计算 9 3.1 门架的计算载荷 9 3.1.1 主梁单位长度质量 9 3.1

9、.2 小车轮压 9 3.1.3 小车制动时由于货重和小车自重引起的惯性力 9 3.1.4 大车制动时产生的惯性力 10 3.1.5 风载荷 11 3.2 主梁的内力计算 12 3.2.1 垂直面内的内力 12 3.2.2 水平面内的内力 17 3.3 主梁的强度验算 18 3.3.1 弯曲应力验算 18 3.3.2 剪应力验算 19 3.3.3 主梁扭转剪应力 19 3.4 支腿与下横梁的内力计算 21 3.4.1 门架平面支腿内力计算 21 3.4.2 支腿平面内的支腿内力计算 25 3.5 支腿和下横梁强度验算 28 3.5.1 支腿强度验算 28 3.5.2 下横梁强度验算 29 3.6 门架的静刚架计算 29 3.6.1 主梁的刚度计算 29 3.6.2 支腿静刚度计算 30 3.7 主梁动刚度计算 32 4 门架solidworks三维图的建立和优化 354.1 门架的三维图形 354.1.1 门架横梁三维图形 354.1.2 下横梁的三维图形 354.1.3 支腿的三维图形 354.1.4 总体三维图形的建立 364.2 门架有限元simulation有限元力学分析 364.2.1 进入软件工作区 364.2.2 网格化分析模型