基于ansys_workbench的叉车结构

基于ANSYSWORKBENCH的叉车结构计算说明书姓名学号班级目录1叉车分析概述12叉车门架主要参数121主要验算项目、方法和目的13有限元建模与分析131货叉有限元建模与分析1311货叉有限元模型1312工况及计算载荷2313载荷和约束的施加2314计算结果与分析33141静刚度分析33142强度分析332货叉有限元建模与分析4321货叉有限元模型4322工况及计算载荷4323载荷和约束的施加4324计算结果与分析53241静刚度分析53242强度分析533内门架有限元建模与分析6331内门架有限元模型6332工况及计算载荷6333载荷和约束的施加6334计算结果与分析73341静刚度分析73342强度分析74结论85参考书目81叉车分析概述叉车门架是叉车取物装置的主要承重结构。根据叉取货物起升高度的要求，叉车门架可做成两级或多级，常见的普通叉车多采用两级门架。两级门架由内门架和外门架组成，悬挂在叉架上的货叉和叉架一起借助于叉架滚轮沿内门架上下移动，带动货物起升或下降。内门架靠起升油缸驱动升降，亦由滚轮导向。门架后方的两侧设有倾斜油缸，可使门架前倾或后仰门架最大前倾角约3。6。，后仰角约为10。13。，以利叉取和堆放货物。叉车门架，包括外门架、内门架、货叉、货叉架及安装在货叉架上的侧向滚轮、纵向滚轮和含油滚轮。横向滚轮位于内门架的外，左、右侧各二个，共4个，其圆柱面与内门架的外翼板纵向外侧面接触。有限元法的思想最早出现于20世纪40年代。1960年，美国的CLOUGH教授在一篇论文中首次使用了“有限元法”这个名词，从此工程师们便认识了有限元的功效，有限元法在工程界获得了广泛的应用。到20世纪70年代以后随着计算机技术和软件技术的发展，有限元法也得到了迅速的发展。其中，ANSYS广泛应用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造等行业，在有限元分析软件中一直名列前茅。ANSYS的发展也给一些工程问题的解决带来了便利性、更高的精度和准确度。2叉车门架主要参数21主要验算项目、方法和目的依据叉车总成图纸，利用SOLIDWORKS构建叉车门架三维模型，然后利用ANSYSWORKBENCH无缝对接技术导入到AWB中进行有限元分析，通过分析验算叉车门架结构的刚度和强度。3有限元建模与分析31货叉有限元建模与分析311货叉有限元模型有限元建模的原则是既准确仿真结构的力学特性，又尽可能使模型简单。在建立轨道模型时，严格遵守准确和简单的原则对实际结构进行简化，模型的主要尺寸和实际结构相同，但简化了部分工艺结构和电气安装结构。建模时忽略各个部件的联接的螺栓，以及对整体结构影响不大的紧急滑撬装置、支撑轮装置、传感器装置以及牵引座，采用SOLIDWORKS实体建模如图31所示，然后采用ANSYSWORKBENCH无缝对接技术导入到AWB中进行有限元分析，导入到AWB中的模型如图32，划分网格后其有限元模型如图33所示。图31货叉的SOLIDWORKS模型图32导入到AWB后的叉车架模型图33AWB网格划分后的悬浮架有限元模型312工况及计算载荷首先确定叉车架强度计算的工况。工况门架直立，额定货物重量的重心位于货叉的载荷中心距上，货叉起升至最大起升高度，在计算载荷中不考虑动力系数和冲击系数，同时不考虑风载对门架受力对的影响。313载荷和约束的施加额定起升重量Q0通过叉架滚轮传给内门架，使内门架受到上下滚轮垂直于门架平面的垂直载荷，为了考虑货物在货叉上的偏置的情况，对于焊接叉架，应该计入偏载系数M，那么，货叉的受力QMQ0Q0叉车额定起重量N；M货物偏载系数，M1113。本文的研究对象的额定起升重量为2T，根据上式可得QMQ021560N所加载荷如图34所示图34工况载荷和约束的施加314计算结果与分析3141静刚度分析工况总位移等值线图如图35所示，图中最大位移在货叉横梁的末端，其值为14150MM。图35X方向变形等值线图图36Y方向变形等值线图图37Z方向变形等值线图图38总变形等值线图由上述变形图，静刚度有限元计算结果见表31所示。表31垂直方向静刚度分析有限元计算结果变形位移变形位置计算结果X方向横梁中下部00092289MMY方向横梁尖端14129MMZ方向横梁尖端076867MM总位移横梁尖端14150MM通过对以上数据分析可以得出，货叉的这种微小变形对叉车影响不大，刚度满足要求。3142强度分析工况应力等值线图如图39所示，图中最大应力在货叉竖梁后部，其值为257950MPA。39工况应力等值线图由上述变形图，强度有限元计算结果见表32所示。表32强度分析有限元计算结果应力最大应力位置计算结果正应力竖梁背部257950MPA通过对以上数据分析可以得出（1）对于上述工况，货叉的材料是Q345钢，其屈服极限为S345MPA，由等值线图可知，其最大应力值为MAX257950MPA，位于竖梁背部，其余位置应力都较小且比较均匀。因此工况下的最大应力远远小于材料的屈服极限，满足静强度要求。32外门架有限元建模与分析321外门架有限元模型图310外门架的SOLIDWORKS模型图311导入到AWB后的外门架模型图312AWB网格划分后的外门架有限元模型322工况及计算载荷首先确定外门架强度计算的工况。在计算门架外力时，可将叉架和货叉视为一个整体，叉架滚轮作用于内门架立柱翼缘，产生摩擦力，因每个滚轮摩擦力很小，在计算中可以忽略。根据作用于分离体的载荷Q、G、T，通过解平衡方程式，可求出叉架滚轮的压力。323载荷和约束的施加在计算叉架的外力时，可先对货叉的受力进行分析，然后再根据牛顿第三定律，即可求得叉架的受力情况，通过计算可知P1,223580N。所加载荷如图313图313工况载荷和约束的施加324计算结果与分析3241静刚度分析工况总位移等值线图如图314所示，图中最大位移在外门架的上端，其值为50825MM。图314总位移等值线图图315X方向位移等值线图图表116Y方向位移等值线图图317Z方向位移等值线图由上述变形图，静刚度有限元计算结果见表33所示。表33垂直方向静刚度分析有限元计算结果变形位移变形位置计算结果X方向内门架顶部50179MMY方向横梁左端15938MMZ方向竖梁中后部083371MM总位移内门架顶部50825MM通过对以上数据分析可以得出，外门架的这种微小变形对叉车影响不大，刚度满足要求。3242强度分析工况应力等值线图如图318所示，图中最大应力在货叉竖梁后部，其值为25880MPA。318工况应力等值线图由上述变形图，强度有限元计算结果见表34所示。表34强度分析有限元计算结果应力最大应力位置计算结果正应力竖梁背部25880MPA（2）对于工况，外门架材料是Q345钢，其屈服极限为S345MPA，由云图可知，其最大应力值为25880MPA，位于外门架侧边，其余位置应力都较小且比较均匀。因此工况下的最大应力远远小于材料的屈服极限，满足静强度要求。33内门架有限元建模与分析331内门架有限元模型图319内门架的SOLIDWORKS模型图320导入到AWB后的内门架模型图321AWB网格划分后的内门架有限元模型332工况及计算载荷在计算内门架外力时，可将叉架和货叉视为一个整体，叉架滚轮作用于内门架立柱翼缘，产生摩擦力，因每个滚轮摩擦力很小，在计算中可以忽略。根据作用于分离体的载荷Q、G、T，通过解平衡方程式，可求出叉架滚轮的压力。333载荷和约束的施加在计算叉架的外力时，可先对货叉的受力进行分析，然后再根据牛顿第三定律，即可求得叉架的受力情况，通过计算可知P1,223580N。所加载荷如图322所示图322工况载荷和约束的施加334计算结果与分析3341静刚度分析工况总位移等值线图如图326所示，图中最大位移在内门架顶端，其值为11524MM。图323X方向位移等值线图图324Y方向位移等值线图325Z方向位移等值线图图326总位移等值线图由上述变形图，静刚度有限元计算结果见表35所示。表35垂直方向静刚度分析有限元计算结果变形位移变形位置计算结果X方向横梁中部01693MMY方向横梁下部11418MMZ方向横梁顶部19572MM总位移横梁顶部11524MM通过对以上数据分析可以得出，内门架的这种微小变形对叉车影响不大，刚度满足要求。3342强度分析工况应力等值线图如图327所示，图中最大应力在内门架下部，其值为12422MPA。327工况应力等值线图由上述变形图，强度有限元计算结果见表36所示。表36强度分析有限元计算结果应力最大应力位置计算结果正应力竖梁背部12422MPA（3）对于内门架的材料是Q345钢，其屈服极限为S345MPA，由云图可知，其最大应力值为12422MPA，位于上纵梁侧，其余位置应力都较小且比较均匀。因此工况下的最大应力远远小于材料的屈服极限，满足静强度要求。4结论通过对货叉、外门架、内门架的有限元分析，结果表明为该车设计的机构在机械性能方面满足设计