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重機作為工業(yè)常用的起重機運輸機械，在安全性方面要求很高。一旦出現(xiàn)事故，輕者影響生產(chǎn)，重者危及工作人員的生命。因此，對起重機強度校核和安全性提出很高要求。所以全面提升產(chǎn)品研發(fā)能力，縮短新產(chǎn)品的設(shè)計周期，分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計，降低產(chǎn)品的制造成本，以最快的速度和最好的質(zhì)量滿足客戶的需要是起重機行業(yè)的目標。
一、桁架式起重機的三維建模
桁架式起重機由于節(jié)約材料、結(jié)構(gòu)簡單、受力明確、迎風(fēng)面少，所以很受做港口起重機企業(yè)的歡迎。由于桁架式起重機大量使用型材焊接而成，所以在三維設(shè)計和出工程圖方面是比較麻煩的。為了提高設(shè)計的效率和便于以后分析，可利用solidworks的焊接功能，在零件環(huán)境下，利用多實體進行設(shè)計。其設(shè)計流程如下：
1、實施產(chǎn)品模塊化設(shè)計，焊接輪廓庫的建立
由于桁架起重機大量使用型材，所以型材的界面就顯得尤為重要。運用solidworks設(shè)計庫功能，可以把需要的焊接輪廓全部做成焊接輪廓庫，放在設(shè)計庫中，以后需要的時候就可以直接調(diào)用。
此焊接輪廓庫可以包含經(jīng)常用到的方鋼、矩形管、槽鋼、工字鋼、圓鋼、角鋼等。還可以建立自己定義的輪廓，比如企業(yè)經(jīng)常將兩個工字鋼焊接在一起來做主梁的主要結(jié)構(gòu)，其形狀如下圖所示：
運用建立的輪廓快速生成結(jié)構(gòu)件
二、實現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計驗證
對于桁架式起重機,傳統(tǒng)的設(shè)計方法就是對其進行強度、剛度和穩(wěn)定性計算,以保證起重機安全可靠。要達到安全設(shè)計，比較可靠的辦法就是做試驗，但是需要大量的試驗經(jīng)費，而且不能滿足在高速發(fā)展的社會需要。這就有必要找到一種快捷的數(shù)值模擬的計算方法，比較精確地模擬起重機的實際工況。
Solidworkssimulation是一個與solidworks完全集成的設(shè)計分析系統(tǒng)，它提供了單一的屏幕解決方法來進行應(yīng)力分析、頻率分析、扭曲分析等。它憑借著快速解算器的強有力支持，使得能夠使用個人計算機快速解決大型問題。
對于起重機，主要承受起重機本身自重，風(fēng)載荷，運行沖擊載荷及起吊重物重量。理論分析可以確定采用結(jié)構(gòu)線性靜態(tài)分析。由于整機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)均由梁結(jié)構(gòu)構(gòu)成，故采用梁單元。
梁單元是把框架分解成很小的直桿，并應(yīng)用相似的變形到每個直桿。每個直桿有兩個節(jié)點，每個節(jié)點有6個自由度。比如下面的框架結(jié)構(gòu)，采用梁單元可以劃分為其原理如下圖所示：
框架三維模型
橫梁單元網(wǎng)格結(jié)構(gòu)
建立好的輪廓庫如下圖所示：
設(shè)計庫內(nèi)容
1、運用3D草圖，提高設(shè)計效率
傳統(tǒng)的設(shè)計軟件都是直接從二維草圖開始，三維草圖效果差，實現(xiàn)困難。而桁架起重機需要的恰恰就是3D結(jié)構(gòu)，以便于結(jié)構(gòu)件的生成。現(xiàn)在solidworks三維設(shè)計可以直接從3D草圖開始繪制，像桁架門式起重機的骨架就可以直接搭建。而且可以3D草圖與2D草圖可以相互交替使用。搭建好的3D草圖如下圖所示：
3D草圖輪廓
2、使用焊接輪廓直接生成三維模型和工程圖
設(shè)計好的3D草圖，借助于設(shè)計好的焊接輪廓庫，可以直接快速的生成三維模型。而且所有的結(jié)構(gòu)件都是在零件中自動以多實體的形式表現(xiàn)，不需要轉(zhuǎn)化為裝配體狀態(tài)。還可以定義每個實體的屬性，包括材料、重量、長度等，所有的這些屬性還可以帶到工程圖中。由于有焊接實體結(jié)構(gòu)，在工程圖中可以直接生成切割清單，也就是企業(yè)中經(jīng)常用到的材料明細表。如下圖所示：
起重機三維模型
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