摘 要

作为现代建筑工业中不可或缺的吊重器械，塔式起重机的设计制造一直是国内外建筑行业研究的主要方向，而平头塔式起重机是一种没有塔头和拉杆的新型起重设备，它相较于传统塔机有着独特且无法替代的优势，这种蕴藏巨大潜力的机械更是受到了相关技术人员的广泛青睐。

在这种情况下，本文以Tp6015型号平头塔机为研究设计对象，首先阐述塔机的国内外发展现状，并着重介绍平头塔机所具有的优势，然后依靠大学所学材料力学、机械制图和有限元等学科相关知识，绘制出该型号起重臂的cad图纸，运用ANSYS软件和有限元方法对其起重臂架进行建模及各工况分析，确定其强度、刚度及稳定性符合要求。最后，根据分析的结果，利用塔机的相关理论，对设计出的平头塔机起重臂进行评价。

关键词： 平头塔机 ANSYS建模 有限元分析 起重臂设计

Finite Element Design and Calculation of Lifting Arm of TP6015 Tower Crane

ABSTART

Tower crane is an indispensable construction equipment in modern construction industry. It‘s design and manufacture has always been the main direction of domestic and foreign construction industry research. Flat-top tower crane is a new lifting equipment without tower head and tie rod. It has unique and irreplaceable advantages compared with traditional tower crane. This kind of machinery with huge potential also gets wide favor of relevant technical person.

In this case, this paper takes Tp6015 flat-top tower crane as the research object. Firstly, the development status of flat-headed tower crane at home and abroad is expounded, and the advantages of flat-headed tower crane are emphasized. Then, depending on the knowledge of material mechanics, mechanical drawing and finite element, the CAD drawings of this type of crane arm are drawn, and the ANSYS software and finite element method are applied to its lifting. The boom is modeled and the working conditions are analyzed to determine that its strength, stiffness and stability meet the requirements. Finally, according to the results of the analysis, the crane arm of the flat-head tower crane is evaluated by using the theory of tower crane.

Key Words: flat-top tower crane; ANSYS modeling; finite element analysis;lifting arm design

目录

摘要 Ⅰ

ABSTRACT Ⅱ

目录 Ⅲ

第一章 绪论 1

1.1 选题的目的与意义 1

1.2 国外发展历史 1

1.3 国内研究现状 2

1.4 平头塔机的优势 3

第二章 塔机起重臂设计方案 4

2.1 Tp6015型塔机参考参数 4

2.2 Tp6015型塔机起重臂的结构选择 4

2.2.1 总体尺寸的确定 4

2.2.2 臂架结构形式的确定 5

2.2.3 臂节连接方式的确定 7

2.3 本章小结 7

第三章 有限元ANSYS软件的介绍与应用 8

3.1 软件简介 8

3.1.1 ANSYS软件的介绍 8

3.1.2 ANSYS部分梁单元的介绍 8

3.1.3 所需单元的选择 8

3.2 有限元法基本概念及在臂架设计时的应用 9

3.2.1 有限元的基础知识 9

3.2.2 臂架建模 10

3.3 本章小结 11

第四章 TP6015型平头塔机臂架的建模 12

4.1 臂架原始模型的设计 12

4.2 臂架有限元建模前期处理 14

4.2.1 定义单元类型和材料特性 14

4.2.2 网格划分过程 14

4.2.3 合并重合节点 16

4.3 臂架载荷分析与处理 17

4.4 臂架各工况分析 18

4.4.1 第一工况 18

4.4.2 第二工况 22

4.4.3 第三工况 24

4.5 销轴计算 24

4.6 本章小结 25

第五章 全文总结及经济性评价 27

5.1 经济性评价 27

5.2 毕业设计总结 27

5.3 展望 28

参考文献 29

致谢 31

第一章 绪论

1.1 选题的目的与意义

本次毕业设计的主要目的是拓展即将面临社会的学生的知识面，加强对专业技能知识的掌握，提高其解决问题的能力。通过此次毕业设计，学生应掌握平头塔式起重机起重臂的设计方法以及臂架的有限元分析等内容。

塔式起重机是建筑工业中最常用的起重器械，无论是在工用还是在民用建筑施工工程中都发挥着巨大的作用，是完成建筑构件和建筑材料的吊重工作必不可少的一环，而它的升降机构是塔式起重机当中的最终重要的且是最为基本的组成部分^[1]。其主要功能搭接在了塔式起重机当中的起重臂上，可以临近建筑设施，其利率用达到了全幅度的百分之八十左右，因此塔式起重机在高层工业建筑、民用建筑设施设备当中是当仁不让的主角，使用它是起重机对于高层建筑工业以及民用建筑施工来说既可以达到加快施工速度以及缩短建筑工期的作用^[2]。而TP6015型平头塔式起重机作为新型起重机械，广泛地适用于中高层民用建筑、塔型建筑物的施工中。

由于传统设计复杂耗时，不利于市场的竞争，越来越多的设计工作者着重利用计算机辅助设计及有限元法攀升塔机科技。本次毕设利用有限元软件ANSYS对TP6015塔机起重臂进行不同工况下刚度、强度及稳定性分析，根据分析结果对结构进行有限元设计计算，以完成本次设计^[3]。

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