摘 要

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1. 研究背景 1

1.2. 目的和意义 1

1.3. 与课题相关的国内外研究现状 2

1.4. 课题研究内容 2

1.5. 预期目标 3

第二章 门座式起重机总体设计 4

2.1. 参数要求 4

2.2. 臂架尺寸结构确定 4

2.3. 全幅度水平落差校核 7

2.4. 全幅度水平速度校核 9

2.5. 吊重不平衡力矩校核 9

2.6. 杠杆活对重臂架自重平衡系统 10

2.7. 数据汇总 12

第三章 臂架的结构及参数拟定 13

3.1. 起重机金属结构选型 13

3.1.1. 起重机金属结构简介 13

3.1.2. 臂架结构简介 13

3.1.3. 臂架结构形式初步拟定 13

3.2. 臂架参数初步拟定 13

第四章 参数化建模与程序开发 14

4.1. 结构参数化模型建立 14

4.1.1. 明确主要设计参数 14

4.1.2. 结构参数化模型建立 14

4.2. 结构参数化程序开发 15

4.2.1. 基于VB语言的二次开发简介 15

4.2.2. 参数化开发 16

4.2.3. 参数化结果分析 19

第五章 有限元分析 24

5.1. 有限元理论 24

5.2. 模型装配 24

5.3. 有限元模型的建立与分析 25

5.3.1. 模型导入 25

5.3.2. 网格划分 25

5.3.3. 结果分析 26

第六章 环保经济性分析 27

6.1. 设计成本分析 27

6.2. 环保经济性分析 27

第七章 总结与展望 28

7.1. 工作总结 28

7.2. 难点与不足 28

7.3. 课题展望 28

参考文献 30

致 谢 31

附录A 32

摘 要

本人通过文献检索以及文献阅读发现起重机臂架结构的参数化设计过程存在问题。为解决该问题，在总体设计阶段选用四连杆式组合臂架。在参数化设计过程中，借助机械设计建模与分析软件SolidWorks针对门座式起重机臂架结构进行了三维建模设计，并利用面向对象的编程开发工具Visual Basic对臂架结构进行参数化设计^[1]，最终运用ANSYS对门座式起重机的整机模型进行有限元分析。所得结果对于门座式起重机臂架结构的设计效率以及设计质量具有重要的指导意义。

本文首要研究工作：研究门座式起重机臂架部件变参数适应整机构造的参数化设计体系以及对其生成的整机模型进行有限元分析。

研究结果表明：经过参数化设计后生成的臂架结构模型，可以较好的适应门座式起重机对结构的需求，并通过静应力分析。

本文的特点：使用SolidWorks软件对臂架部件完成建模后，利用Visual Basic软件设计参数化平台，实现SolidWorks和Visual Basic的互联互通，Visual Basic生成多组模型后，然后利用ANSYS进行有限元分析，实现一次建模便可自适应大部分同类型起重机的功能，真正达到高效率、高质量、低成本的设计要求。

关键词：门座式起重机；臂架结构；参数化设计；有限元分析

Abstract

I found problems in the parametric design process of the crane boom structure through literature search and literature reading. In order to solve this problem, a four-link combination boom was selected in the overall design stage. In the parametric design process, the 3D modeling design of the gantry crane boom structure was carried out by means of the mechanical design modeling and analysis software SolidWorks, and the parametric structure was parametrically designed using the object-oriented programming development tool Visual Basic, finally using ANSYS to carry out finite element analysis of the whole machine model of the portal crane. The obtained results have important guiding significance for the design efficiency and design quality of the gantry crane boom structure.

The primary research work of this paper is to study the parametric design system of the variable parameters of the gantry crane boom components and the finite element analysis of the whole machine model.

The research results show that the boom structure model generated by parametric design can better adapt to the structure requirements of the portal crane and pass the static stress analysis.

The characteristics of this paper: After modeling the boom components using SolidWorks software, Visual Basic software is used to design the parameterized platform to realize the interconnection between SolidWorks and Visual Basic. After Visual Basic generates multiple sets of models, then use ANSYS for finite element analysis. Achieving a single model can adapt to the functions of most of the same types of cranes, truly achieving high efficiency, high quality, low cost design requirements.

Key Words：Gantry crane; boom structure; parametric design; finite element analysis

绪论

研究背景

自二十世纪以来，随着技术的进步和时代的发展，高效率和高质量的设计工作的价值得到了人们的赞赏。参数化设计这一应用技术也随之到来。目前，参数化的设计模式在国内外许多行业中都非常强大。尤其是在机械制造领域，参数化设计对于机械的多适应设计有着显著的作用。因此，参数化设计的实现是评价系统优缺点的重要技术指标。在现实生活中，参数化设计更符合概念设计和并行设计的概念^[2]。设计人员在设计之初是对产品的组件进行分配和建模的，产品的形状和尺寸是通过参数化设计进行修改和优化的。最后，组装组件以完成最终产品设计。