基于ANSYS的起重机吊钩优化设计.pdf

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1、第4期机械设计与制造2012年4月MachineryDesign&Manu[acture37文章编号：1001—3997(2012)04—0037—02基于ANSYS的起重机吊钩优化设计木李水水李向东范元勋卜廷春(南京理工大学，南京210094)(江苏省特种设备安全监督检验研究院，南京210094)OptimizationofcranehookbasedonANSYSLIShui—shui，LIXiang—dong，FANYuan—xnn，BUTing—chun(NanjingUniversityofScienceandTechnology，

2、Nanjing210094，China)(2jiangsuInstituteofSpecialEquipmentSafetySupervisionandInspection，Nanjing210094，China)；【摘要】以有限元分析软件ANSYS为主要工作平台，建立了桥式起重机起重吊钩的三维模型，j}根据实际工况对其约束与栽荷作了有效的处理，并对其强度进行了有限元分析，得到了吊钩应力和位；移的分布规律，揭示了吊钩工作的危险截面。并在有限元分析的基础上，在保证吊钩安全的前提下，对：}吊钩的厚度进行了优化，将优化前后的结果进行了比较。优化后吊

3、钩的尺寸更加合理，并达到了减轻吊{}钩重量的目的。分析和优化结果对起重机吊钩的结构设计提供了科学合理的参考依据。2}关键词：起重机；吊钩；有限元；优化{l【Abstract】ThefiniteelementanalysisSoftw(1l"eANSYSisadoptedasthemainworkingplatformtoset2iupa3DmodeZ厂orthebridgecrane’shook，andthereasonablerestrictionandloadisdefinedaccordingto{}￡s∞￡Mal“，。rk．ThPnh

4、e￡renofhecr帆eJl!。。s彻alyzedf。。btainfhes￡ress肌ddspf伽enrMzeof{；thehook，andfindouttheweaklinks．Inadditiontheoptimizationforthewallthicknessofthelifting—hook《}hasbeenaccomplishedonthebasisoffiniteelementanalyzingwiththestyofhookbeingguaranteedasi；aprentise．Theoptimizedresuhsarec

5、omparedwiththepreviousone，whichsizeafteroptimizationismore；}reasonable，andtheweightofthehookisalsoreduced．Theanalysisandoptimizationofthehookprovide{；5cie凡candreas。nablereferenceforthestrMcMrede5ignofbri@ecranehook．{}Keywords：Crane；Lifting_hook；Finiteelement；Optimization：中图

6、分类号：TH16，THI21文献标识码：A1日IJ吞吊钩是起重机上应用最广泛的一种取物装置，也是起重机的主要承载部件。吊钩的强度及其设计的合理性对起重机工作的安全陛至关重要。因此，应用现代有限元分析方法，对吊钩的强度进行分析，发现吊钩的最大变形位置，揭示其应力分布规律和危险截面，为吊钩强度的研究设计提供理论依据，具有重要的工程意义。2有限元模型的建立与分析2．1吊钩的结构及参数以实际生产中一台工作级别M5的50t／lOt桥式起重机主起图1吊钩结构简图升的直柄吊钩为例，其结构形式简图，如图1所示。其参数为：单2-2吊钩有限元模型的建立钩，钩号为

7、40，强度等级为M，钩身水平截面最大厚度为200mm，某些过渡转角几何特征对强度的影响很小，在Ansys中会竖直截面最大厚度为170mm，柄部直径为150mm。吊钩材料为增加畸变网格的产生几率，增加计算时间，影响计算精度，因此建模时应予以简化。单元类型选用六面体结构单元Solid185。吊钩直DG20Mn，材料的屈服点为333MPa，抗拉强度510MPa，泊松比0．3，弹性模量E=2．1el1Pa，密度为7860kg／m。柄上端部分添加约束，约束其全部自由度。由于实际吊装过程中，吊重会发生摆动，使得悬吊重物的钢钩身最大许用弯曲应力：索拉力与垂

8、直方向产生一定的夹角，根据丁程实际及浮吊规程，[．r]=：=2l4．84MPa(1)此夹角应控制在30。左右。因此，吊钩满载达到最大起重量50t，吊钩直杆部分最大许