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    摘要起重机械是现代化生产中必不可少的运输工具。目前国内的起重机金属结构体积庞大，造成材料浪费的同时也使得驱动功率增大，能耗严重。因此对起重机进行结构优化显得尤为必要。本文以某20t桥式起重机的主梁为研究对象，基于三文软件Pro/E建立其几何模型，导入有限元分析软件Hyperworks中进行有限元分析，并且利用其自带的优化程序对主梁截面进行优化设计，以达到在满足主梁结构强度、刚度、模态的前提使主梁轻量化的目的。得到的优化结果使主梁减重13.5%。主梁的分析和优化结果对桥式起重机的主梁结构设计提供了有益的参考。10097
    关键词  桥式起重机  主梁  有限元  优化设计  Hyperworks毕业设计说明书（论文）外文摘要
    Title    Optimization Design of The Main Girder of Overhead Bridge Crane
    Abstract
    Lifting machinery is essential for modern production as means of transport. Presently, it is a domestic problem that the crane bridge’s metal structure is larger than necessary need, leading to the waste of the material.Meanwhile,the increase of the drive power causes to the waste of fuel.So,it is of great necessity to optimize the structure .This thesis chooses the box girder of 20t bridge crane  as the research object and build the geometry model by Pro/E.Finite element analysis and procedures to optimize the structure of the girder are adopted by FEM analysis software Hyperworks.In order to achieve the least consumables under the premise of meeting the strength ,stiffness and modality, an optimal design result with a 13.5% mass reduction is obtained. The study offers beneficial references for the structural design of the girder of the bridge crane.
    Keywords  bridge crane; main gider;finite element method; optimization design; hyperworks
    目  次
    1 引言    1
    1.1 桥式起重机概述    1
    1.2 研究背景和意义    2
    1.3国内外研究现状    2
    1.4 本文研究内容和方法    4
    2 有限元法和优化设计概述    6
    2.1 有限元法概述    6
    2.2 优化设计概述    7
    3 主梁结构的有限元分析    11
    3.1 主梁的基本结构    11
    3.2 主梁的设计准则    14
    3.3 主梁有限元模型的建立    15
    3.4主梁有限元分析结果    24
    4 主梁截面的优化设计    29
    4.1 设置优化问题    29
    4.2 优化结果    30
    结  论    34
    致  谢    35
    参 考 文 献    36
    1 引言
    1.1 桥式起重机概述
    1.1.1 桥式起重机的概念
    起重机械是用来对物料进行起重、运输、装卸或安装等作业的机械设备。常见的起重机有：桥式起重机、塔式起重机、门式起重机、汽车起重机和港口起重机等。桥式起重机是横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备，由于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属支架上，形状似桥[1]。又称“天车”或“行车”。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。它是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。起重量从几吨到几百吨，起重范围大。它能在整个车间范围内工作，应用广泛，作用非常大，因而桥机成为起重机械中生产批量最大、材料消耗最多的一种产品[2]。
    1.1.2 桥式起重机的构成
    桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构[3]。桥架的金属结构由主梁和端梁组成，分为单主梁桥架和双梁桥架两类。单主梁桥架由单根主梁和位于跨度两边的端梁组成，双梁桥架由两根主梁和端梁组成。主梁与端梁刚性连接，端梁两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行。主梁上焊有轨道，供起重小车运行。
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