四连杆组合臂架门座起重机富余承载能力参数化研究

摘要

随着全球经济的快速发展，世界海运事业发生了前所未有的快速增长，我国作为世界经济体系的重要部分，与世界各国的经济贸易也显著加强，这使得我国港口的数量和规模在迅速增加，因此对各种起重机械的需求量也越来越大。门座起重机作为大型港口必备的装卸机械，具有灵活、便捷、适应范围广等优点，其应用越来越广，作用越来越大，同时，港口对门座起重机的技术要求也越来越高。目前国内外起重机设计和制造单位很多，对起重机的设计能力和设计方法较以往有了很大的提高，但仍然存在设计的产品质量、生产效率参差不齐的现状:有的厂家生产的机器质量轻、吊重大，而有的厂家的产品却体积笨重、效率低下。出现该现状主要是因为在决定产品功能和质量的主要阶段--产品设计阶段，聪明的设计者能够合理运用现代设计理论改进设计方法，优化起重机设计方法。对于四连杆组合臂架门座起重机，由于其臂架结构的特殊性，可能存在富余的承载能力。例如某台型号为MQ1633的门座起重机，在某幅度位置起吊重量超过额定起重量的货物时，工作正常，并未出现安全事故。因此，研究四连杆臂架门座起重机富余承载能力，对于充分利用机械的承载能力，提高工作效率，降低产品制造成本有重大的意义。
　　 本文对门座起重机的富余承载能力进行了分析，同时对起重机有限元建模和计算方法进行了改进。传统的设计方法和计算是分离的，往往在一个产品设计周期中重复多个“建模--加载--计算--修改”的过程，重复工作量较大，设计效率低，产品研发周期长。为了提高门座起重机的设计水平和效率，本文应用Visual Basic编程语句将APDL参数化技术和有限元技术融为一体，建立了一个专用的门座起重机富余承载能力分析平台。运用此平台，用户只需输入相关参数，系统就能通过自动建模计算对门座起重机的富余承载能力进行分析，分析过程大为减少。本研究主要内容包括：(1)利用APDL语言建立典型的四连杆组合臂架门座起重机的有限元模型，作为参数化模型的基础；(2)应用Visual Basic语言和ANSYS软件开发出一套实用、方便、可靠的门座起重机富余承载能力分析平台；(3)以MQ1633门座起重机为典型实例，结合门座起重机的结构、机构和稳定性等因素，分析其富余承载能力。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 引言

1.1 概述

1.1.1 门座起重机概述

1.1.2 国外起重机发展研究趋势

1.1.3 国内门座起重机研究现状

1.2 课题研究的目的和意义

1.3 本文所做的主要研究工作

第2章 有限元分析及相关技术介绍

2.1 有限元方法及软件简介

2.1.1 有限元方法概述

2.1.2 ANSYS软件简介

2.2 参数化技术和参数化语言

2.2.1 参数化技术简介

2.2.2 参数化语言——APDL语言

2.3 本章小结

第3章 门座起重机结构参数化建模

3.1 门座起重机的基本参数

3.2 门座起重机有限元模型的建立

3.2.1 单元类型

3.2.2 门座起重机模型的简化

3.2.3 模型约束条件

3.3 四连杆组合臂架的参数化

3.3.1 四连杆机构特点

3.3.2 变幅过程的参数化

3.3.3 回转过程参数化

3.3.4 提取命令流文件

3.4 本章小结

第4章 门座起重机结构富余承载能力分析方法

4.1 门座起重机结构强度校核

4.1.1 计算载荷

4.1.2 载荷组合

4.1.3 计算位置

4.1.4 计算结果

4.2 门座起重机结构富余承载能力分析

4.2.1 分析思想

4.2.2 门座起重机的计算位置

4.2.3 参数化模型变幅、回转过程的实现

4.2.4 施加载荷和边界条件

4.2.5 结果输出细节处理

4.3 门座起重机结构富余承载能力分析软件

4.3.1 开发思路

4.3.2 软件功能介绍

4.3.3 计算结果

4.4 本章小结

第5章 门座起重机富余承载能力结果分析

5.1 MQ1633门座起重机富余承载能力分析

5.2 门座起重机稳定性校核

5.2.1 基本原则

5.2.2 验算工况、载荷系数和载荷组合

5.2.3 本机稳定性分析

5.3 富余承载能力分析扩展

5.3.1 过程实现

5.3.2 结果查看

5.4 本章小结

第6章 全文总结与展望

6.1 全文总结

6.2 全文展望

致谢

参考文献