摘 要

起重机是现代工业在发展生产过程自动化、机械化，改善物流运输为前提，提高劳动生产率必不可少的器械设备。自改革开放以来，我国经济一直持续飞涨，许多公司和工厂对于设备的自动化程度要求也越来越高，与此相适应的起重机技术也在飞速发展，起重机功能与类型不断增加，使其使用规模也越来越广。

针对在门式起重机的传统设计流程中，参与人员更多的依靠经验、拼凑和手工劳动等方法，导致了设计产品设计的周期较长，设计质量相对较差，设计成本高，产品缺乏市场竞争力等不足。为提高门式起重机起升机构设计的效率和质量，提出了对门式起重机的咽喉设备即起升机构进行研究，改进其结构使其更加合理，使其使用更加方便，并且设计成本更加低廉的优化设计方案。起升机构主要用来对重物进行提升或下降以完成运输，是任何起重机所必须的部分，因而是起重机最重要、也是最基本的机械机构。考虑到其具有短暂、重复、周期性循环的运动特点进行针对性的起重机起升机构的优化设计。主要应用UG等三维绘图软件进行结构分析，并且对其结构进行运动仿真。得出其基本的结构与运动规律后，再针对性的对其卷筒部分进行ANSYS静力学分析，在保证其约束条件及可靠性下对其卷筒的体积与质量进行最小的优化。从而得出起升机构的优化组合。

关键词：起重机；起升机构；三维建模；运动仿真；优化设计

Abstract

Crane is a essential modern important mechanical equipment in the realization of the production process mechanization, automation, improve material handling as the premise, improve labor productivity. It plays an important role in developing national economy and improving people's things and cultural life. With the rapid development of economic construction, mechanization, the level of their own initiative is also increasing, and this is also the crane skills to adapt to the rapid development of product types, increasing the use of more and more extensive.

For gantry crane lifting mechanism of traditional design, designers more depend on experience, trial and error, static, qualitative analysis and manual labor, resulting in the design product design cycle is long, poor quality of design, design of high cost, lack of competitive products, such as insufficient. In order to improve the gantry crane hoisting mechanism design efficiency and quality of the proposed gantry crane on the throat of the equipment is lifting mechanism study, improve its structure to make it more reasonable, so that the use is more convenient, more low cost optimized design scheme. Lifting mechanism is mainly used to achieve vertical lifting of materials, is an indispensable part of any crane, which is the most important and the most basic crane. The lifting mechanism includes a spreader, reel, reducer, brake, motor and other aspects. Taking into account the characteristics of the short, repetitive and cyclical cycle, the optimization design of crane hoisting mechanism is carried out. The main application of UG and other 3D graphics software for structural analysis, and the structure of the motion simulation. After its basic structure and motion law are obtained, then the ANSYS static analysis is carried out for the part of the drum, and the optimization of the volume and quality of the drum under the condition of constraint and reliability is guaranteed. So as to obtain the optimal combination of lifting mechanism.

Key Words：Crane; hoisting mechanism; 3D modeling; motion simulation; optimization design

目录

第1章 绪论 1

1.1课题来源与研究背景 1

1.2国内外研究现状及趋势 1

1.3课题研究目的与意义 2

1.4课题研究主要内容 3

第2章 门式起重机起升机构简介 5

2.1门式起重机简介 5

2.2门机起升机构组成及工作原理 5

第3章 起升机构设计 7

3.1总体方案分析 7

3.1.1驱动装置的布置形式 7

3.2驱动装置选型 7

3.2.1电动机的选型 7

3.2.2电动机的校核 8

3.2.3选择减速器 9

3.2.4减速器校验 10

3.3起升机构三维模型的建立 10

3.3.1三维建模软件UG简介 10

3.3.2起升机构三维模型 10

3.4起升机构运动仿真 12

第4章 基于有限元方法的卷绕系统设计分析 14

4.1吊钩滑轮组设计 14

4.2卷筒的确定 15

4.3卷筒简化处理 15

4.3.1卷筒结构简化处理 15

4.3.2卷筒应力分析 16

4.4有限元软件的选择 18

4.5卷筒的ANSYS有限元分析 19

第5章 经济性分析 21

5.1机构价格组成 21

5.2机构价格预算 22

第6章 结论 23

参考文献 24

致谢 26

1. 绪论

1.1课题来源与研究背景

在科学技术更新换代日新月异的二十一世纪，现代工业也在飞速发展着，人们对工业机械的要求逐渐向着安全、高质、实用、经济等方面全面靠拢。起重机在工业生产中对货物搬运、重物吊装等方面有着不可取代的作用。根据不完全统计，在我国冶金、煤炭等工业的总的设备比重中，只是起重机的数目就几乎占据了总数的半壁江上，更不用说以物流货运为主的港口物流等企业中。所以在不断追求更新、更好的需求下，以往的起重机设计方法与理论已经难以满足企业的需求。因此诞生了这次以低成本、高质量为目标的优化设计方案。

1.2国内外研究现状及趋势