450T提梁机支腿建模与仿真结构设计分析毕业设计论文.doc

西南交通大学本科毕业设计 第42页450T提梁机支腿建模与仿真结构设计分析毕业设计论文第1章 绪论1.1 450T提梁机研究的意义及背景不断发展的社会的进步和技术以及高效益和高效率对各个施工企业对的要求，使得整体吊装作业越来越受到施工单位的欢迎，这些都带来的是施工作业对吊装用起重机的起重能力、作业幅度和高度等方面的要求越来越苛刻，市场对大型起重机需求的也随之增长很快。而己经是起重机械的重要分支的门式起重机，在露天物料搬运中是被大量使用的装载起重机械之一，它比起别的起重机，它存在独特的优点，例如起重量大、作业空间大、货场面积利用率高、装卸效率高、基建投资少，运行成本低等。因此，它被广泛用在工矿、交通运输以及工程建设等部门，特别是在铁路货场的装卸作业中发挥着举足轻重的作用。在目前的国内铁路装卸市场，门机的装卸量占总作业量的40%左右，机械总作业量的份额更达到60%左右，成为完成装卸任务的主要机型之一。同时，门机也成为与连续输送机械一起组成机械化装卸系统的关键机种。在国际工业发达的国家，不但机械作业比重大，而且机械作业己实现了体系化、专业化和自动化，所以门式起重机已被列为改、扩建综合性货场、集装箱货场和散料货场的主要配套机种，应用前景非常宽广。 随着社会经济的高速发展，铁路运力不足的矛盾日益突出。为缓解这一矛盾，国家决定大力修建高速铁路。而提梁机作为门式起重机的一种，是一种为桥梁建设而专门设计的一种门式起重机。提梁机的要求是速度慢、重量较轻，安全性要求高。提梁机一般主要由拼装式主梁、支腿、天车等组成，构件间采用销轴或高强螺栓连接，易于拆装、运输;与普通门式起重机相比，安装方便快捷，经济实用。在高速铁路桥梁建设中，更是预制箱梁现场架设施工中不可缺少的重要设备，因此提梁机在提高施工效率方面扮演着越来越重要的角色。加上建设高速铁路客运专线是我国中长期铁路网规划的最主要内容，2020年建成客运专线一万千米，形成“四纵四横”的客运专线骨架:建成环渤海圈、长江三角洲、珠江三角洲地区快速客运系统铁路两千千米。“十一五”是我国大规模建设高速铁路的关键阶段，其中高速客运专线项目有28个，完成了9800千米客运专线的建设任务;建设了京沪、京广、京哈、沈大、陇海等高速客运专线161;建设京津、沪宁、沪杭、宁杭、广深、广珠等一线大城市群的城际轨道交通系统，建设总投资共计1.25万亿元人民币。20106年客运专线项目新开工13个、续建11个，目前在各高速客运专线上建设的单位正如期进行施工作业。在这样的大好背景下，提梁机作为一种用于在制梁台座与存梁台座、存梁台座与运梁车之间移动预制箱梁的起重设备，在高速铁路的建设中占有不可替代的地位。在所要建设的高速铁路全线中高架桥要占到80%以上，除了那些跨越江河、跨越既有铁路和公路的大跨度桥梁之外，绝大部分采用的是中小跨度桥梁，即采用整孔预制的双线简支箱梁及小跨度连续梁，主要包括32m, 24m, 20m整孔预制的双线简支箱梁。本文所研究的提梁机是与架桥机、运梁车相配套的大型专用设备，主要用于通过将梁场预制的混凝土梁吊至桥面上的运梁车上，再由运梁车将预制梁运送到架桥机主场。它配置支腿行走、天车行走及天车起吊设备，可以实现全方位机械化动作。与此同时，还能完成架桥机、运梁车在梁场的组装及拆卸工作。现今为了满足国家高速铁路的规划和国民经济发展的需要，提梁机正在向大型化、专用化、高效化的方向发展。目前，我国高速铁路建设中大量应用了900T级的架运梁机械。450T提梁机主要用于成对配合将32M箱型梁从梁场、吊到运梁车上，是高速铁路建设中不可或缺的设备。1.2 提梁机国内外发展现状1.2.1 国外发展现状物料搬运经过了五千多年的发展历程，因此是组成人类生产活动的重要部分。生产规模的扩大使得物料搬运在现代化生产过程中的应用越来越广泛，自动化程度的提高也促使物料搬运的作用越来越大。据统计，在美国，物料搬运费用占每百元工业产品成本的份额要达到20-25美元。在英国，物料搬运的费用占每年用于工厂及工地的金额要高达10亿英镑，相当于全国支出的九分之一。在前苏联，每一年要支付运输费用更高达867亿卢布，装卸费用就占了217亿卢布，占总支付运输费用的四分之一。曾经，德国Demga公司对此作过详细统计，统计显示并证实生产费用的45%都用于了物料搬运(其中30%用于工序间的物料搬运，剩下的15%用于工序内的物料搬运)。在我国，东风二汽汽车厂也对物料搬运的费用做过统计，调查显示在工厂中的加工工时中，汽车零件的加工仅占了5%，对零件的搬运和储存占了其它95%的工时12,13。由这些事例我们可以看到，起重机作为物料搬运设备重要组成部分，它的需求量是十分可观的，所以起重机行业有着广阔的应用和发展前景。 对于国外的起重机来说，应用体系是相当成熟的。因为他们早在20世纪60年代就对起重机开始了研制，在国际上比较出名的起重机制造商有SCHEUERLE(德国)、KAMAG(德国)、GOLDHOFER(德国)、NICOLA(意大利)、DEAL(意大利)、Shinko(日本)、Nippon Sharyo(日本)和Randburg(南非)等公司。截至目前，德国、美国和日本是工程起重机的设计与制造主要基地。例如有美国的格鲁夫，德国的利勃海尔，德马格以及日本的多田野，建机住友，加藤等轮式起重机的主要生产公司;而德国的利勃海尔、德马格、森尼波根是履带起重机的生产厂家。这些大制造公司的产品历经几十年的风雨都已形成国际系列化。例如作为轮式起重机主要生产厂家的利勃海尔LTM系列、德马格AC系列和多田野ATF等一系列产品，起重量从小起重量的30t到大起重量200 t,450t,甚至达到700t和800t都有发展。而作为履带起重机生产代表厂家的利勃海尔LR系列，德马格CC系列以及马尼托瓦克的系列产品，这三个公司的起重机产品的最大吨位也都接近甚至超过1000吨级。由此可见，国外公司产品的起重量范围的覆盖面己很大，并且这些公司也凭借相当成熟技术，产品在各国的起重机市场占有相当的份额。1.2.2 国内发展现状最近几年，伴随着我国固定资产投资的飞速增长、基础设施建设和大型项目的不断实施，使得我国起重机械行业获得了空前的发展，我国已能生产各种类型的起重机。但是由于我国高速铁路相对国外许多国家的起步较晚，这样的背景使得国产提梁机无法较好地满足市场需要，因此很大程度上制约了我国高速铁路的建设。所以拥有自主研发的并且能充分满足市场需求的提梁机就成了能够快速发展我国高速铁路一个迫在眉睫的要求。近十几年来，国内起重机械产品随着技术的引进、消化、吸收，有了一定的发展进步，产品的性能、可靠性、外观都有了较大幅度的改善，但同国外发达国家相比，还存在一定的差距，就工程起重机而一言，发展方向主要表现在如下几个方面:(1)最大限度地利用吸收国外先进生产技未;(2)由于先进技术和新材料的应用，同种型号的设备，整机总重量比以前要轻20%左右。而且随着结构分析的应用和先进设备的使用，结构形式也更加合理;虽然经过这些年的的发展使得国内起重机与国外的差距越来越小，但目前国内起重机依然存在以下几个方面的问题:第一整机的可靠四及寿命仍然乎落后于国际水平，因此，产品的可靠性和大修期的寿命是我国起重机以后的重要努力方向之一;第二，起重机的功率匹配技术、机电液一体化水平、智能控制技术水平、静液压传动技术等关键技术水平较国际先进技术水平还有较大差距。在研究方法上，作为结构数值分析的有限元法，在起重机结构分析中取得了较大发展。自1978年以后，国内一些单位先后引进了大型计算机和从国外移植了一些CAE分析程序，如NASTRAN, ADNIA, ANSYS, ABAQUS, MARC, COSMOS等，使得有限元分析在许多领域上得到应用，其中有很多对起重机的有限元分析。这些软件有绘图及多种单元分析的能力，而且具备大容量的内外存储能力，解决问题的能力比一般传统方法具有明显的优势，这些优势使起重机的结构产生了质的飞跃。于是起重机的有限元分析既可以提高起重机的设计能力和改善设计水平，反过来也可以利用有限元分析解决起重机在设计中的遇到的有关问题。1.3 本文主要研究内容论文来源于实际课题，以用于高铁架梁的450T轮轨式提梁机为研究对象，以结构力学、材料力学、有限元法等为理论基础，运用三维建模软件UG对提梁机整体结构进行建模，构建虚拟样机后对其进行运动仿真，有限元分析。主要研究内容如下：（1）分析450T提梁机的结构形式及其工作原理，结合起重机设计手册，确定整机的各设计参数；（2）完成各个零件的零件图及其相关结构的建模；（3）完成整机的受力稳定性及支腿强度校核设计；（4）利用大型有限元分析软件NX nastran建立了轮轨式提梁机的有限元模型，确定其工作工况，对其进行结构强度、刚度分析，并进行稳定性和模态分析。第2章 450T提梁机主要构造及在高铁建设中的应用2.1 轮轨式提梁机的结构450T提梁机如下图所示，主要由主梁、固定支腿、活动支腿、大车走行机构、起重天车、电控系统等组成。1.主梁 2. 固定支腿 3.活动支腿 4. 大车走行机构 5.起重天车6. 电控系统 7. 梯子、栏杆、走道图2.1 起重机结构图设备的动力由380伏/50赫兹，三相五线电气系统提供，供电方式采用电缆卷筒。提梁机由主梁和2个支腿形成门形的框架结构组成，左侧支腿与主梁固定，右侧支腿铰接到顶部主梁上，主梁采用钢箱梁结构。在支腿的下面，大车走行机构提供支撑和运行驱动力，允许每台起重机单独运行和两台联动。每台起重机有8个大车走行机构。横向移动由主梁顶面的2个天车来完成。天车支撑着吊钩上的滑轮组。起重机A和B的天车及钢丝绳缠绕方式不同，形成整机的四点起升、三点平衡功能。2.2 450T轮轨式提梁机概述2.2.1 450T轮轨式提梁机的应用 MG450T提梁机适用于铁路32m、24m、20m单室双线箱梁在梁场和跨线、跨墩等位置的起吊、转移以及为运梁车装梁；满足京津城际轨道交通项目桥面上组装或整体吊装JQ900A型架桥机和YL900型运梁车的需要。整个设备由2台MG450型门式起重机组成，按照本作业指导书的说明共同抬吊一片箱梁，完成箱梁在梁场和跨线、跨墩等位置的起吊、转移以及为运梁车装梁等工作。设备还可用于吊装额定起吊重量以内的其它物品，以完成可能对桥梁施工有帮助的任务。2. 2. 2 轮轨式提梁机的一般功能 提梁机采用双门型结构，满足运梁车纵向从提梁机下穿行要求，装车时不受运梁车长度限制。提梁机考虑首次应用于哈大铁路客运专线施工，满足铁道部专业设计院以及林同炎桥梁设计公司设计的20m, 24m, 32m跨箱梁吊装要求，起升高度按12米设计，满足预制场“存2过1”的双层存梁要求。第3章 450T提梁机支腿三维设计建模3.1 三维CAD软件UG简介3.1.1 UG简介UG NX是美国UGS公司PLM产品的核心组成部分，是集CAD/CAM/CAE于一体的三维参数化设计软件。Unigraphics Solutions 公司（简称UGS）是美国一家全球著名的MCAD供应商。PLM Solutions 可以提供具有强大生命力的产品全生命周期管理(PLM)解决方案，包括产品开发、制造规划、产品数据管理、电子商务等的产品解决方案，而且还提供了一整套面向产品的完善服务。UG软件为汽车和交通、航空航天、日用消费品、通用机械以及电子工业等领域通过其虚拟产品开发(VPD)的理念提供多极化的、集成的、企业级的包括软件产品与服务在内的完整的解决方案。CAD/CAM/CAE三大系统紧密集成。用户在使用UG强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配及创建工程图等功能时，可以使用CAE模块进行有限元分析、运动分析和仿真模拟，以提高设计的可靠性；根据建立起的三维模型，还可由CAM模块直接生成数控代码，用于产品的加工。3.1.2 基于UG设计建模技术3.1.2.1 零件三维建的方法在使用UG设计零件时，从草图到模型都是三维图元，可以使用三维模型生成二维工程图，或集合相应的三维零件生成三维装配体，同时通过三维装配体生成装配图。3.1.2.2 装配体三维建模的方法UG装配建模是用于产品的模拟装配，支持“由底向上”和“由顶向下”的装配方法。装配建模的主模型可以在总装配的上下文中设计和编辑，组件以逻辑对齐、贴合和偏移等方式被灵活地配对或定位，改进了性能和减少存储的需求。参数化的装配建模提供为描述组件间配对关系和为规定共同创建的紧固件组和共享，使产品开发并行工作。3.1.3 轮轨式提梁机主要构件三维设计流程UG的一般建模过程，首先是通过调用UG提供的造型命令，生成各种相应的三维实体特征。产品设计流程为: 1.分析实体； 2.创建基本特征； 3.添加新特征，生成零件； 4.实现提梁机的虚拟装配。3.2 活动支腿三维设计建模3.2.1 主要结构设计活动支腿安装在起重机的右侧，与主梁通过铰支座连接，使主梁与活动支腿在起重机平面内形成可转动的铰接机构。这种结构减小了支腿弯矩和大车走行机构的水平力，从而提高了整体结构的稳定性。支腿由两根八字形的支腿立柱组成，立柱通过上下两根横梁相连，形成整体受力的框架结构。活动支腿总重45吨，总高28.94米，宽17.1米。图31活动支腿总图3.2 .2 活动支腿建模过程3.2.2.1 零件建模建模的方法与主梁的方法一样，这里不再赘述。活动支腿整体由五节拼装而成，所以按照分节建模，后整体装配的原则建立模型。活动支腿中间三节高度分别为12000mm、7500mm、8000mm，每节各端焊接法兰并加加强筋，在建模的过程中先建立整体构件，再创建各个子特征。建模结果如下：（1）活动支腿第一节三维模型，如图32。 图32 活动支腿第一节 （2）活动支腿第二节三维模型，如图33。图33 活动支腿第二节（3）活动支腿第三节三维模型，如图34。图34 活动支腿第三节（4）活动支腿第四节三维模型，如图35。图35 活动支腿第四节（5）活动支腿第五节三维建模，如图36.图56 活动支腿第五节（6）活动绞三维模型，如图37.图37 活动绞装配图3.2.2.2 装配过程将建立的活动支腿所有组件进行自下向上装配，他们之间的连接用M20x80高强度螺栓连接，装配后的效果见（图38、图39）：图38活动支腿局部放大图 图39活动支腿局部放大图3.2.3 整体三维模型根据建立的各个组件，在UG中装配后得到最大尺寸为28940x12500x的整体三维模型，分节的组件之间的连接在整体模型中得到了很好的体现，详见（图310）图310 活动支腿三维模型图3.3 固定支腿三维设计建模3.3.1 主要结构设计固定支腿安装在起重机的左侧，与主梁刚性法兰连接。其底部支撑在大车走行机构上。支腿由两组桁架式立柱和下横梁通过多根撑杆连接，形成整体受力的框架结构。立柱与主梁采用法兰螺栓刚性连接，上部承受一定的弯矩，因此采用上宽下窄的桁架式结构。固定支腿总重65吨，总高28.64米，宽17.1米。图311 固定支腿总图3.3.2 固定支腿建模过程3.3.2.1 零件建模 固定支腿建模与活动支腿方法一样，只是固定支腿是变截面的箱型结构，因此建模稍微复杂一点。同样使用由下向上分节建模，建模结果见（图312、图313、图314、图315）。图312 固定支腿第一节图313 固定支腿第二节图314 固定支腿第三节图315固定支腿第四节3.3.2.2 装配过程将分段的四节支腿从下向上装配在一起，他们之间用M20x80的高强度螺栓连接在一起。见（图316、图317）。 图316 固定支腿主视图 图317固定支腿左视图3.3.3 整体三维模型结合各节尺寸的设计，在UG中完成固定支腿的三维建模，见图（68）图318 固定支腿三维模型图第4章 450T提梁机其他结构三维设计建模4.1 主梁三维设计建模4.1.1 主要结构设计主梁总长41.0米，高2.8米，宽5.3米。总重145吨。单体构件最大外形尺寸:12.5x1.6x2.8m，最大重量25.0t。主梁由下列部件组成：8节钢箱梁3个联结梁6套接头栏杆及走台图4-1 主梁结构图4.1.2 建模过程4.1.2.1 零件建模1.建模方法根据该零件的结构特点，建模时主要采用的方法包括:(1)绘制草图，使用“拉伸”命令形成基本几何体。拉伸是将某一轮廓面(轮廓面是指由任意形状的图形围成的区域)沿该平面的法线方向拉伸，构成简单几何体。(2)添加子特征。添加子特征的方式除了可以采用上述方式之外，还有除料、除料拉伸、孔、添加拔模斜度、倒圆、倒角、阵列、镜像、筋板、抽壳等。此次设计时，需要根据零件的结构特点，主要选择阵列、筋板、抽壳等方法完成零件设计。2.钢箱梁建模步骤(1)创建草图，拉伸生成实体，如图4一2。(2)创建草图，拉伸生成实体，利用拉伸除拉生成图4一3结构。 图4-2 钢箱梁三维建模图 图4-3 钢箱梁三维建模图(3)选择图形要素，生成阵列对象，如图4一4。(4)创建孔，并选择对象，进行阵列，生成阵列对象，如图4-5 图44 钢箱梁三维建模图 图45 钢箱梁三维建模图（5）完成建模，如图4-6图4-6 钢箱梁三维建模图3连接梁建模步骤(1)创建草图，拉伸生成实体，如图4一7。(2)创建草图，拉伸生成实体，利用拉伸除拉生成图4一8结构。 图47 连接梁三维建模图 图48 连接梁三维建模图(3)选择图形要素，生成阵列对象，如图4一9。(4)创建草图，拉伸生成实体，如图4一10。 图49 连接梁三维建模图 图410 连接梁三维建模图（5）创建孔并阵列，如图411。（6）创建草图，生成筋板并阵列412。 图411 连接梁三维建模图 图412 连接梁三维建模图（7）完成建模，如图413图413 连接梁三维建模图3其他组件建模（1）起重天车行程挡块的作用是限制起重天车在横移的过程中可能脱离轨道的问题，避免出现安全事故。如图414（2）连接板用于连接各钢箱梁，采用高强度螺栓连接，如图415图414 挡板三维模型图图415 连接板三维模型图4.1.2.2 各个零件装配过程（1）4节钢箱梁由连接板采用高强度螺栓连在一起，并在梁上加上挡板，如图416。（2）左右横梁由连3节接梁用高强度螺栓连在一起，如图417。图416 主梁装配图4.1.3 整体三维模型 在UG中完成主梁的装配，得到三维模型见（图416）。图417 主梁总装三维模型图4.2 大车走行机构三维设计建模4.2.1 主要结构设计每侧支腿安装有4台结构完全相同的四轮驱动台车组成起重机的大车行走机构。驱动台车主要由车架、变频电机、球铰结构、车轮、夹轨器、传动轴以及缓冲器等部件构成。台车轴距1.2m，轮距1.5m。重载走行速度05.0mmin，空载走行速度010mmin。球铰结构分别与支腿横梁及台车车架连接，能够很好地适应纵横坡度变化，均衡车轮的轮压。使台车的四个车轮无论在启动、制动或正常运行状态所发挥的能力趋于一致。每个四轮驱动台车由2个主动轮和2个被动轮组成，车轮直径600mm，最大轮压为36t，主动轮组由一个5.5kw的电动机提供动力。图418 大车走行机构总图4.2.2 建模过程4.2.2.1 零件建模过程由于大车走行机构由车架和台车两部分组成，因此建模分两部分进行，首先建立台车的三维模型，再建立车架的模型，最后将两部分分别装配，再把两部分装配在一起。1、台车建模台车主要零件有台车架、车轮、车轮轴、圆柱滚子轴承、支撑架等构件，建模结果详见（图419、图420、图421、图422、图423）。 图419 台车车架图 图420 台车车架图 图421 台车车轮轴图 422 台车轴承图图423 台车装配图2、大车车架建模 大车车架由钢板焊接成图箱型结构，在各焊接处均加有加强肋板，因此建模的方法和前面的类似。建模结果见（图424、图425、图426）.图424 大车车架主梁图 图425 大车车架图 图426 大车悬挂图4.2.2.2 装配过程大车走行机构由车架和两台台车组成，中间用液压的悬架系统连接，整体装配见（图427、图428）。图427 大车总图图428 大车主视图4.2.3 整体三维模型450T提梁机由4个大车走行机构组成，分别装在活动支腿和固定支腿的下端，用于驱动整机前进。三维模型见（图429、图430）图429 大车整体三维模型图图430 大车整体主视图4.3 天车三维设计建模4.3.1 主要结构设计起重天车由车架、卷扬机组、定滑轮组、动滑轮组、均衡轮（导向轮）、钢丝绳、吊具和吊杆、载荷限制器、液压泵站以及小车走行机构等组成，卷扬机组为4台13.5t卷扬机安放在车架上。定滑轮组机构安装在车架上， 4台卷扬机中每2台共用一根钢丝绳，车架分为左右两部分，中间通过260mm长短节段连接，通过安装不同长度的连接段实现吊具横向中心距3.4m3.66m的调整要求。动滑轮组与吊具通过销轴铰接，钢丝绳在动、定滑轮组之间经过2x20次缠绕（中间通过均衡轮或导向轮导向），两端绳头固定在卷扬机卷筒上。载荷限制器安装在均衡轮或导向轮位置，液压泵站作为卷扬机上钳盘式制动器的动力源，固定在车架上。小车走行机构作为起重天车横移走行的驱动装置，采用4台相同的四轮驱动台车。 1. 卷扬机组 2. 小车走行机构 3. 定滑轮组 4. 均衡轮 5. 钢丝绳6. 动滑轮组 7. 吊具和吊杆 8. 液压泵站图431 起重天车结构图4.3.2 建模过程4.3.2.1 零件建模天车结构主要分为三部分，即卷扬机组、小车走行、起吊系统，因此还是分别三部分各零件建模，然后在组装在一起。1、卷扬机组部分建模见（图432、图433、图434、图435、图436）。 图432 天车机架图 图433 天车机架图 图434天车机架图 435 液压悬架图图436 卷扬机机架2、起吊系统建模见（图437、图438、图439） 图437吊具零件图 图438 吊具零件图图439吊具零件图3、小车走行系统建模见（图440）图440小车装配图4.3.2.2 装配过程把天车的所有零件进行装配 装配后见（图441、图442）。 图441 天车主视图 图442 天车左视图4.3.3 整体三维模型 根据天车各部分的模型，在UG中完成天车的三维建模，总体三维模型见（图443）图443、天车三维模型图第5章 提梁机总体建模 提梁机的五大部分主梁、活动支腿、固定支腿、大车走行机构、天车的建模及装配已经完成，下面将在UG中对这五部分进行装配，形成整机模型，总体组装图见（图51、图52、图53、图54） 图51 提梁机整体装配效果图图52 提梁机局部放大图图53 机局部放大图 图54 提梁机工作场景图第6章 提梁机结构有限元分析 对于提梁机这种特大型运载车辆,其整车稳定性是非常重要的一项安全指标，因而在设计过程中,必须确保其稳定性，包括整体稳定性和部件局部稳定性。整体稳定性需在提梁机配合运梁两种工况下进行验算，局部稳定性按最大受力验算。 验算的方法是把建立的模型导入CAE软件NX Nastran中进行力学验算，有限元求解器Nastran的求解步骤是：（1）对模型进行受力分析；（2）对模型赋予材料属性；（3）对模型施加载荷;(4) 对模型添加约束；（5）划分单元网格；（6）求解。6.1 材料许用应力提梁机的结构材料为:Q345B，材料的力学性能见表6.1。参照GBT38ll一2008起重机设计规范，钢材的强度安全系数根据不同的载荷组合取n=1.48和 n=1.33。表6.1各材料力学性能材料材料特性屈服极限（s）（MPa）许用应力=snQ345A/Q345C弹性模量E（GPa）206345233泊松比0.3密度（Kgm3）7850Q235A弹性模量E（GPa）206235159泊松比0.3密度（Kgm3）78506.2 提梁机支腿结构静强度、静刚度、稳定性校核提梁机结构的静刚度、静强度分析是用来计算在固定不变的载荷作用下提梁机结构的效应，即分析由于稳态外载引起的提梁机各个构件在不同工况下静应力应变大小和应力应变分布，目的在于考察各个构件是否满足静强度和静刚度要求。由于我的设计题目侧重于做支腿，因此对它的结构强度分析也主要侧重分析和校核支腿。6.2.1 活动绞强度、刚度验算由于活动绞处于结构危险处，因此先对它进行结构强度刚度校核。通过计算和查表得出活动绞的许用应力应变，然后用有限元求解器NX -NASTRAN求出模型的实际应力应变，校核强度和刚度。（1）载荷分析活动绞的受力来自梁的重量和提梁机的自重由主梁传递，这里只计算静态工况下的情况，根据起重机设计与试验规范，竖向起升载荷(主梁所承受)为:G=Gn+G1=5000+800=5800kN式中:Gn 额定载荷，Gn=5000kN;G1天车及吊具自重，G1=800kN。运用材料力学知识通过计算的到活动绞的受力分析简图如图61。图61 活动绞受力简图（2）计算结果计算结果见图62、63、64。由图可以看出最大应力为143. 04MPa，小于许用应力233MPa，满足强度要求。最大位移为0.602mm，小于许用位移18000/1000=18mm,满足刚度要求。 图62 活动绞应力图图63 活动绞应变图图64 活动绞位移图6.2.2 活动支腿强度、刚度验算 （1）载荷分析活动支腿的受力来自梁的重量和提梁机的自重由主梁传递，通过计算的到它的受力分析简图如图65。图65 活动支腿受力分析（2）计算结果计算结果见（图66、图67、图68、图69、图610、图611）：由图可以看出最大应力为35.38MPa，小于Q345的许用应力233MPa，满足强度要求。最大的位移为3.162mm，小于许用位移9898/350=28.28mm，满足刚度要求。 图66 活动支腿应力图 图67 活动支腿位移图 图68 活动支腿应力图 图69 活动支腿应变图图610 活动位移图图611 活动支腿位移图6.3 提梁机整体静强度、静刚度、稳定性分析（1）载荷分析提梁机的受力来自梁的重量和提梁机的自重，通过计算的到它的受力分析简图如图612。图612 主梁受力简图（2）计算结果计算结果见（图613、图614、图615、图616）：由图可以看出最大应力为246.8MPa，大于Q345的许用应力233MPa，不过按照工程上的5%原则，误差范围在5%之内，因此满足强度要求。最大的位移为3.656mm，小于许用位移41000/1000=41mm，满足刚度要求。图613 整体应变图图614 整体应变图图615 整机位移变形图图616 整机应力变形图结 论本文在查阅了大量文献的基础上，较详细地研究了提梁机的国内外现状、提梁机的总体布局，以及提梁机在客运专线中的应用，完成了450吨提梁机的总体机构设计。在此过程中，设计与实践相结合，取得了一定的设计思路，设计方法与设计成果，主要有：1. 参阅大量现场和理论资料，获得了大量实用数据，并完成了450T提梁机CAD工程图的绘制，取得具体设计尺寸。2.运用UG的参数化设计功能完成了整机主要部件的三维模型设计，包括主梁、活动支腿、固定支腿、走行台车、天车、吊具、卷扬机等主要部件。3.采用理论分析和计算机数值模拟对行走机构总体及主梁等主要部件进行应力、应变计算，完成提梁机稳定性校核。4.在模型可靠的前提下，利用UG动画仿真功能，对