基于Solidworks的桥式起重机主梁有限元分析

    桥式起重机的大梁横跨于跨间内一定高度的专用轨道上，可沿着轨道在跨间的纵向移动。在大梁上布置有起升装置，大多数起升装置采用起重小车。起升装置可沿着大梁在跨间横向移动，外观像是一条金属的桥梁，所以人们称为桥式起重机。桥式起重机也俗称“天车”。

    本文采用三维设计软件分析目前在研究桥式起重机中存在的问题，对桥式起重机主梁进行了建模和相应的理论计算。然后对其进行有限元分析，找出了主梁容易发生疲劳损伤的部位，为以后设计、运行与维护提供理论依据。

1 研究对象

    尽管桥式起重机的类型繁多，但其基本结构是相同的。桥式起重机主要由大梁，起升装置，端梁，大梁行走机构，起升装置行走机构，轨道和电气动力，控制装置等构成。主梁变形一般是指主梁上拱严重减少和残余下挠（空载时，起重机主梁低于水平线的下挠值）。这对起重机的安全使用和承载能力都将产生严重影响，甚至可能发生人身和设备事故。所以主梁变形与设备安全密切相关，应引起设备管理人员，有关领导及天车、起重工的重视。

    本文所研究对象的技术特性表和材料分别在表1、表2中列出。

表1 技术特性表

表2 材料特性表

2 基于的三维建模

    2.1 桥式起重机主梁三维参数化设计方法

    是windows环境下的三维机械CAD软件。采用windows用户界面，具有三维CAD软件一贯提倡的易用性、高效性和功能强大，完整提供了产品设计解决方案。目前，使用进行参数化建模的主要技术特点是：

    1)基于特征。将某些具有代表性的平面几何形状定义为特征，并将其所有尺寸存为可调参数，进而形成实体，以此为基础来进行更为复杂的几何形体的构造。

    2)全尺寸约束。将形状和尺寸联系起来考虑，通过尺寸约束来实现对几何形状的控制。

    3)尺寸驱动设计。通过编辑尺寸数值来驱动几何形状的改变，尺寸参数的修改将导致其他相关模块中的相关尺寸全盘更新。采用这种技术的理由在于它能够彻底地克服自由建模的无约束状态，几何形状均以尺寸形式而被牢牢地控制住。

    2.1.1 基于尺寸驱动的参数化建模

    基于尺寸驱动的参数化建模通过对模型的几何尺寸进行修改实现对图形的修改。它是应用最为广泛的建模方法，也是最基本的方法。事实上，无论其余的方法利用什么来改变图形，基本上都是通过几何尺寸的改变来实现的。