卸船機前大梁結構的數(shù)字化設計.pdf

1、工程機械類軟件二次開發(fā)的目的就是拓寬原軟件系統(tǒng)的應用范圍，滿足用戶的特定要求，增加軟件系統(tǒng)的功能，并以此為工具來輔助具體的設計[1]。本文將應用目前普遍使用的工程軟件Pro/ENGINEER和有限元分析軟件ANSYS與橋式抓斗卸船機的結構設計、校核相結合，研究出一套以經(jīng)驗設計為起點，結合有限元結構分析并校核，然后對設計進行優(yōu)化的卸船機整機結構“設計、校核、優(yōu)化”數(shù)字化設計方案。
　　 在橋式抓斗卸船機中，金屬結構是支撐整個機械的

2、重要部分。由于近年來鋼鐵的原材料鐵礦石的價格不斷攀升，使得鋼材的價格也不斷上漲，這就要求設計卸船機結構的工作人員在設計的過程中除了考慮結構本身，還需要特別考慮材料的使用量以及結構的優(yōu)化。傳統(tǒng)的設計方式由于存在不少缺點，諸如需要耗費較多的人力，耗時較多，設計單純依靠經(jīng)驗等，已經(jīng)越來越不能滿足現(xiàn)代企業(yè)的要求。本文提出的數(shù)字化設計則可以在一定程度上解決上述問題。
　　 本文首先介紹了卸船機整機的結構特點。通過對整機結構進行分析發(fā)現(xiàn)卸船

3、機各主要結構件均由箱型截面梁組成，故在后續(xù)的工作中選擇具有代表性同樣也是最復雜的前大梁結構進行數(shù)字化設計。
　　 本文以Pro/ENGINEER軟件以及ANSYS軟件作為平臺，嚴格按照起重機設計規(guī)范GB/T3811-2008[2]進行設計。首先介紹了Pro/ENGINEER二次開發(fā)方法以及二次開發(fā)程序Pro/TOOLKIT的部分重要概念，并在此基礎上運用Microsoft VisualStudio2008(VS2008)編程工具

4、，以Pro/TOOLKIT為主體，采用動態(tài)鏈接庫DLL方式實現(xiàn)了Pro/ENGINEER軟件、Pro/TOOLKIT工具和VS2008工具三者間的通信。在尺寸示意圖的提示下，設計人員可以按照強度設計理論依據(jù)相關經(jīng)驗輸入數(shù)據(jù)，系統(tǒng)開始工作就無需設計人員參與。這樣一來，設計人員可以非常方便、快捷的將自己的設計理念變成模型，從而達到節(jié)省時間和精力的目的。
　　 當模型生成后，可以通過事先設定好的接口程序將Pro/ENGINEER中的三

5、維模型導入ANSYS軟件中進行有限元分析處理。將分析得出的強度、剛度以及疲勞強度等數(shù)據(jù)與起重機設計規(guī)范中的要求進行對比，可以得到設計是否符合規(guī)范，以及是否需要進行優(yōu)化等結論。接下來本文給出了一種基于MATLAB的優(yōu)化方法，經(jīng)過該方法優(yōu)化后的模型承受的應力分布更平均，前大梁總質量更輕，且該模型滿足起重機設計規(guī)范的剛度要求和疲勞強度要求。
　　 從目前基于Pro/ENGINEER軟件的二次開發(fā)現(xiàn)狀來看，絕大多數(shù)應用者將目光集中在零件