基于ANSYS workbench电梯结构力学分析与研究

摘要

伴随着国内电梯行业竞争的不断加剧，整梯厂家通过降低成本来迎合客户的需求，很多公司常用的降本方法是结构设计优化及寻找更具性价比的替代产品。替代产品（主要为标准采购件）只需找到合适的且具有高性价比的产品替代即可，但对于结构设计优化，原有的经典公式推导法已经远远不能满足现有市场需求了，特别是对于一些结构组件及带有加强筋的物料（例如轿架），原来的计算方法渐渐显示出它的不足，这时候就急需寻找一种新的替代解决方案。
　　本课题来源于某电梯公司的实际项目，根据市场及前线的实际需求，开发出安全、经济效益良好的电梯品种成为研发部当务之急，而原有开发思路及方法已明显严重滞后于实际的市场需要，随着三维软件、有限元分析软件的逐步完善成熟，采用新思路、新方法、新流程来设计开发新梯成为了可能，摈除原有设计的弊端，采用ANSYS有限元仿真对电梯结构进行分析与研究，并对电梯结构优化设计。论文的主要研究内容如下:
　　(1)首先对国内外电梯公司对于电梯结构设计的思路及其设计原理进行了探讨，并确立了本课题要研究的内容与方向;
　　(2)针对电梯零部件繁多，结构复杂的特点，采用三维软件proe直接进行三维建模，保证留孔尺寸、定位尺寸的准确性，并可提前发现零部件的装配干涉问题，在早期就进行相应的修改及优化;
　　(3)采用ANSYS workbench对轿架结构进行静力学分析，对应力集中及安全系数偏大的受力部位进行优化及改善;
　　(4)采用ANSYS workbench对轿架结构进行动力学分析，校核轿架刚度及强度，进一步优化轿厢结构设计;
　　本文首先针对实际项目按照传统计算方法对该电梯进行计算，验证整梯的安全性。然后对该电梯的轿架结构做了静力学分析。将其分为5种工况进行校核，归纳结果，对设计冗余过大的上梁重新做了优化设计，降低材料成本，并再次校核，确认可行性。最后对该电梯的轿架整体结构做了动力学分析，考虑了两种工况，在设定了时间、步长、加减速度后，求出综合应力、X向、Y向的变形量，并再次确认其可行性。最终在企业实际生产中得到良好应用，并取得良好的经济效益。

目录

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摘要

第一章 概述

1．1 引言

1．2 国内外现有研究现状

1．3 研究的目的及意义

1．4 课题来源

第二章 电梯传统设计计算方法

2．1 曳引力的计算

2．1．1 曳引力通用参数计算

2．1．2 轿厢装载工况计算-要求不打滑

2．1．3 轿厢紧急制停工况计算(空载至顶层)-要求不打滑

2．1．4 轿厢紧急制停工况计算(满载至底层)-要求不打滑

2．1．5 轿厢滞留工况计算(对重压在缓冲器上)-要求打滑

2．1．6 轿厢滞留工况计算(轿厢压在缓冲器上)-要求打滑

2．2 悬挂钢丝绳的校核

2．2．1 跟曳引轮与滑轮直径有关的系数Kp

2．2．2 导向轮的等效数量Nequiv(p)

2．2．3 等效滑轮数量Nequiv

2．2．4 钢丝绳许用安全系数计算

2．2．5 钢丝绳安全系数校核

2．3 导轨的校核

2．3．1 安全钳动作工况验算

2．3．2 正常使用运行工况验算

2．3．3 正常使用装卸载工况验算

2．4 轿厢导轨支架的计算

2．4．1 计算安全钳动作工况导向力在Y轴上的作用力

2．4．2 计算安全钳动作工况导向力在x轴上的作用力

2．4．3 计算支架最大弯矩

2．4．4 计算导轨支架弯曲应力

2．4．5 计算导轨支架位移

2．5 轿架的计算

2．5．1 轿架上梁计算

2．5．2 轿架下粱计算(安全钳动作工况)

2．5．3 轿架下梁计算(撞击缓冲器工况)

2．5．4 轿架立梁计算

2．6 本章小结

第三章 电梯轿架的静力学分析

3．1 Ansys Workbench简介

3．2 轿架三维建模

3．3 上梁受力分析

3．4 立梁受力分析

3．5 下梁受力分析

3．5．1 正常均载

3．5．2 均载均匀分布在左(右)3／4的轿厢面积

3．5．3 均载均匀分布在前(后)3／4的轿厢面积

3．5．4 安全钳动作工况

3．5．5 撞击缓冲器工况

3．6 轿架结构评价及改进

3．7 上梁设计优化

3．8 本章小结

第四章 轿架的动力学分析

4．1 引言

4．2 均载加速上行工况

4．3 安全钳动作工况

4．4 本章小结

第五章 总结及展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢