起重機主梁的快速設計方法及應用研究

吳寶松

摘 要：主梁是起重機設計中的重要組成部分。它起著支撐各種載荷的作用，是主要的受力部件。目前，快速設計被應用到了起重機的主梁中。通過實踐研究表明，這種設計方法具有多種優勢。在快速設計中，需要結合具體的實際情況選擇科學的方法，以提升設計質量。

關鍵詞：起重機；主梁；腹板；快速設計

中圖分類號：TH21 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）19-0016-02

隨著時代的進步和發展，各種產品日趨多樣，且變化速度越來越快。在這種情況下，逐漸出現了一種現代設計方法，即快速設計。具體來講，快速設計在將各種先進的現代設計理論和方法結合應用的同時，借助了多種現代科學技術，比如微電子技術、信息技術管理等，這樣可使該方法適應瞬息萬變的市場，進而縮短產品開發的周期。

起重機按照結構類型通常可以劃分為箱型梁、桁架梁和型鋼梁。它有著十分復雜的設計計算和校核過程，一般為變型設計，且主要采用cad繪圖軟件。目前，設計人員需要在起重機的重復設計方面花費大量的時間，導致其無法及時、有效地研發新產品。對此情況，我們需要深入研究起重機主梁的快速設計方法。

1 構建主梁模型庫

構建主梁模型庫是快速設計主梁的重要基礎。具體包括以下內容。

1.1 構建主梁參數化模型

應結合參數化設計方法設計產品，構建零件的參數化模型。參數化模型是指在零件的草圖和特征上標記參數名，因設計人員的不同，會產生差異化的選擇結果。參數化模型不僅能記錄幾何信息，包括設計參數、限制條件等，還能保留圖形的拓撲結構。如果產品的結構相同，但尺寸不同，那么就可應用同一個參數化模型描述其幾何形狀。如果因改變了產品的某些定形、定位參數，而導致產品的局部形狀變化，則系統可以根據原有的設計圖，在原有的限制條件不受影響的基礎上，自動生成新的圖形，促使參數化設計得以實現。在本文中，我們應用了三維機械設計自動化軟件，利用本軟件可以有效構建三維參數化模型。在具體的設計中，零部件具有的性質特征有：①表達了設計意圖。我們用設計意圖指代模型被修改后的表現方案，也可以將其作為實際工作的設計要求。在設計過程中，設計人員的設計意圖將會決定是否采用書面方法構建模型。②具有參數化性。在軟件中，我們記錄了用于創建特征的尺寸和約束關系，并保存在模型中。這樣就可以將設計人員的設計意圖通過模型有效體現出來，并可實現模型的快速修改。

1.2 編制主梁XML表格

在零部件模型構建完畢后，開始編制XML表格。該表格可幫助參數存儲和計算得以實現。在編制過程中，需要保證XML表格中包含全部的參數、計算過程、注解和校核計算等，只有這樣，才可實現存儲參數、快速計算和查詢等功能。在XML表格中，零部件的特征參數和裝配參數均會受到設計計算和校核的影響。因此，需要明確規范的編制過程。

2 主梁設計計算

目前，箱型主梁的應用最為廣泛。因此，本文以箱型主梁為例進行分析和闡述。

2.1 確定主梁高度

在確定梁高時，需要充分了解機械的總體設計要求和梁的剛性、經濟性要求，在滿足以上要求的基礎上，計算合理梁高，以最大限度地降低梁的質量。梁的最大高度要滿足機械總體布置的要求，最小高度要符合靜撓度控制的剛性要求，且體現在機械的總體設計中。如果機械的總體設計中沒有給出梁的高度，那么就不需要限制梁的高度。通常情況下，梁的截面積是固定的，此時，如果梁的高度較高，則可減少翼緣的質量，增加腹板的質量；如果梁的高度較低，則可增加翼緣的質量，降低腹板的質量。假設梁的總質量為：

2.3 主梁有限元分析

在機械產品的有限元分析中，我們通常會應用solidworks simulation，因為它可以較為方便地建模、快速分析，并可計算出精確的結果。我們在該軟件中構建了參數化模型，以此分析主梁有限元。在實踐過程中，主梁需要承擔較大的工作載荷，且主梁的跨度較大。因此，除了要保證主梁的強度滿足要求之外，還需保證其穩定性較好、剛度滿足要求。

3 結束語

綜上所述，在起重機設計中應用快速設計方法，可減少設計人員的工作量，有利于他們開展新產品的研發工作。

參考文獻

[1]騰啟，王科社.試論快速設計技術與方法[J].北京機械工業學院學報，2000，2（06）：123-125.

[2]高衛國，徐延伸，陳永亮.廣義模塊化設計原理及方法[J].機械工程學報，2007，2（06）：77-79.

[3]袁國明，李紅旗.關于知識工程的發展綜述[J].計算技術與自動化，2011，2（03）：99-101.

[4]彭月華，許海峰，雷雨成.基于知識工程的變速箱設計專家系統[J].機械設計，2002，2（13）：133-135.

〔編輯：張思楠〕

Fast Crane Girder Design Methods and Applied Research

Wu Baosong

Abstract： The crane girder is an important part of the design. It plays the role of supporting the various loads， is the main force components. At present， the rapid design was applied to the crane's main sill. The practical research shows that this design method has many advantages. In the rapid design， you need to select the actual situation with specific scientific methods to improve design quality.

Key words： crane； girder； web； rapid design

摘 要：主梁是起重機設計中的重要組成部分。它起著支撐各種載荷的作用，是主要的受力部件。目前，快速設計被應用到了起重機的主梁中。通過實踐研究表明，這種設計方法具有多種優勢。在快速設計中，需要結合具體的實際情況選擇科學的方法，以提升設計質量。

關鍵詞：起重機；主梁；腹板；快速設計

中圖分類號：TH21 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）19-0016-02

隨著時代的進步和發展，各種產品日趨多樣，且變化速度越來越快。在這種情況下，逐漸出現了一種現代設計方法，即快速設計。具體來講，快速設計在將各種先進的現代設計理論和方法結合應用的同時，借助了多種現代科學技術，比如微電子技術、信息技術管理等，這樣可使該方法適應瞬息萬變的市場，進而縮短產品開發的周期。

起重機按照結構類型通常可以劃分為箱型梁、桁架梁和型鋼梁。它有著十分復雜的設計計算和校核過程，一般為變型設計，且主要采用cad繪圖軟件。目前，設計人員需要在起重機的重復設計方面花費大量的時間，導致其無法及時、有效地研發新產品。對此情況，我們需要深入研究起重機主梁的快速設計方法。

1 構建主梁模型庫

構建主梁模型庫是快速設計主梁的重要基礎。具體包括以下內容。

1.1 構建主梁參數化模型

應結合參數化設計方法設計產品，構建零件的參數化模型。參數化模型是指在零件的草圖和特征上標記參數名，因設計人員的不同，會產生差異化的選擇結果。參數化模型不僅能記錄幾何信息，包括設計參數、限制條件等，還能保留圖形的拓撲結構。如果產品的結構相同，但尺寸不同，那么就可應用同一個參數化模型描述其幾何形狀。如果因改變了產品的某些定形、定位參數，而導致產品的局部形狀變化，則系統可以根據原有的設計圖，在原有的限制條件不受影響的基礎上，自動生成新的圖形，促使參數化設計得以實現。在本文中，我們應用了三維機械設計自動化軟件，利用本軟件可以有效構建三維參數化模型。在具體的設計中，零部件具有的性質特征有：①表達了設計意圖。我們用設計意圖指代模型被修改后的表現方案，也可以將其作為實際工作的設計要求。在設計過程中，設計人員的設計意圖將會決定是否采用書面方法構建模型。②具有參數化性。在軟件中，我們記錄了用于創建特征的尺寸和約束關系，并保存在模型中。這樣就可以將設計人員的設計意圖通過模型有效體現出來，并可實現模型的快速修改。

1.2 編制主梁XML表格

在零部件模型構建完畢后，開始編制XML表格。該表格可幫助參數存儲和計算得以實現。在編制過程中，需要保證XML表格中包含全部的參數、計算過程、注解和校核計算等，只有這樣，才可實現存儲參數、快速計算和查詢等功能。在XML表格中，零部件的特征參數和裝配參數均會受到設計計算和校核的影響。因此，需要明確規范的編制過程。

2 主梁設計計算

目前，箱型主梁的應用最為廣泛。因此，本文以箱型主梁為例進行分析和闡述。

2.1 確定主梁高度

在確定梁高時，需要充分了解機械的總體設計要求和梁的剛性、經濟性要求，在滿足以上要求的基礎上，計算合理梁高，以最大限度地降低梁的質量。梁的最大高度要滿足機械總體布置的要求，最小高度要符合靜撓度控制的剛性要求，且體現在機械的總體設計中。如果機械的總體設計中沒有給出梁的高度，那么就不需要限制梁的高度。通常情況下，梁的截面積是固定的，此時，如果梁的高度較高，則可減少翼緣的質量，增加腹板的質量；如果梁的高度較低，則可增加翼緣的質量，降低腹板的質量。假設梁的總質量為：

2.3 主梁有限元分析

在機械產品的有限元分析中，我們通常會應用solidworks simulation，因為它可以較為方便地建模、快速分析，并可計算出精確的結果。我們在該軟件中構建了參數化模型，以此分析主梁有限元。在實踐過程中，主梁需要承擔較大的工作載荷，且主梁的跨度較大。因此，除了要保證主梁的強度滿足要求之外，還需保證其穩定性較好、剛度滿足要求。

3 結束語

綜上所述，在起重機設計中應用快速設計方法，可減少設計人員的工作量，有利于他們開展新產品的研發工作。

參考文獻

[1]騰啟，王科社.試論快速設計技術與方法[J].北京機械工業學院學報，2000，2（06）：123-125.

[2]高衛國，徐延伸，陳永亮.廣義模塊化設計原理及方法[J].機械工程學報，2007，2（06）：77-79.

[3]袁國明，李紅旗.關于知識工程的發展綜述[J].計算技術與自動化，2011，2（03）：99-101.

[4]彭月華，許海峰，雷雨成.基于知識工程的變速箱設計專家系統[J].機械設計，2002，2（13）：133-135.

〔編輯：張思楠〕

Fast Crane Girder Design Methods and Applied Research

Wu Baosong

Abstract： The crane girder is an important part of the design. It plays the role of supporting the various loads， is the main force components. At present， the rapid design was applied to the crane's main sill. The practical research shows that this design method has many advantages. In the rapid design， you need to select the actual situation with specific scientific methods to improve design quality.

Key words： crane； girder； web； rapid design

摘 要：主梁是起重機設計中的重要組成部分。它起著支撐各種載荷的作用，是主要的受力部件。目前，快速設計被應用到了起重機的主梁中。通過實踐研究表明，這種設計方法具有多種優勢。在快速設計中，需要結合具體的實際情況選擇科學的方法，以提升設計質量。

關鍵詞：起重機；主梁；腹板；快速設計

中圖分類號：TH21 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）19-0016-02

隨著時代的進步和發展，各種產品日趨多樣，且變化速度越來越快。在這種情況下，逐漸出現了一種現代設計方法，即快速設計。具體來講，快速設計在將各種先進的現代設計理論和方法結合應用的同時，借助了多種現代科學技術，比如微電子技術、信息技術管理等，這樣可使該方法適應瞬息萬變的市場，進而縮短產品開發的周期。

起重機按照結構類型通常可以劃分為箱型梁、桁架梁和型鋼梁。它有著十分復雜的設計計算和校核過程，一般為變型設計，且主要采用cad繪圖軟件。目前，設計人員需要在起重機的重復設計方面花費大量的時間，導致其無法及時、有效地研發新產品。對此情況，我們需要深入研究起重機主梁的快速設計方法。

1 構建主梁模型庫

構建主梁模型庫是快速設計主梁的重要基礎。具體包括以下內容。

1.1 構建主梁參數化模型

應結合參數化設計方法設計產品，構建零件的參數化模型。參數化模型是指在零件的草圖和特征上標記參數名，因設計人員的不同，會產生差異化的選擇結果。參數化模型不僅能記錄幾何信息，包括設計參數、限制條件等，還能保留圖形的拓撲結構。如果產品的結構相同，但尺寸不同，那么就可應用同一個參數化模型描述其幾何形狀。如果因改變了產品的某些定形、定位參數，而導致產品的局部形狀變化，則系統可以根據原有的設計圖，在原有的限制條件不受影響的基礎上，自動生成新的圖形，促使參數化設計得以實現。在本文中，我們應用了三維機械設計自動化軟件，利用本軟件可以有效構建三維參數化模型。在具體的設計中，零部件具有的性質特征有：①表達了設計意圖。我們用設計意圖指代模型被修改后的表現方案，也可以將其作為實際工作的設計要求。在設計過程中，設計人員的設計意圖將會決定是否采用書面方法構建模型。②具有參數化性。在軟件中，我們記錄了用于創建特征的尺寸和約束關系，并保存在模型中。這樣就可以將設計人員的設計意圖通過模型有效體現出來，并可實現模型的快速修改。

1.2 編制主梁XML表格

在零部件模型構建完畢后，開始編制XML表格。該表格可幫助參數存儲和計算得以實現。在編制過程中，需要保證XML表格中包含全部的參數、計算過程、注解和校核計算等，只有這樣，才可實現存儲參數、快速計算和查詢等功能。在XML表格中，零部件的特征參數和裝配參數均會受到設計計算和校核的影響。因此，需要明確規范的編制過程。

2 主梁設計計算

目前，箱型主梁的應用最為廣泛。因此，本文以箱型主梁為例進行分析和闡述。

2.1 確定主梁高度

在確定梁高時，需要充分了解機械的總體設計要求和梁的剛性、經濟性要求，在滿足以上要求的基礎上，計算合理梁高，以最大限度地降低梁的質量。梁的最大高度要滿足機械總體布置的要求，最小高度要符合靜撓度控制的剛性要求，且體現在機械的總體設計中。如果機械的總體設計中沒有給出梁的高度，那么就不需要限制梁的高度。通常情況下，梁的截面積是固定的，此時，如果梁的高度較高，則可減少翼緣的質量，增加腹板的質量；如果梁的高度較低，則可增加翼緣的質量，降低腹板的質量。假設梁的總質量為：

2.3 主梁有限元分析

在機械產品的有限元分析中，我們通常會應用solidworks simulation，因為它可以較為方便地建模、快速分析，并可計算出精確的結果。我們在該軟件中構建了參數化模型，以此分析主梁有限元。在實踐過程中，主梁需要承擔較大的工作載荷，且主梁的跨度較大。因此，除了要保證主梁的強度滿足要求之外，還需保證其穩定性較好、剛度滿足要求。

3 結束語

綜上所述，在起重機設計中應用快速設計方法，可減少設計人員的工作量，有利于他們開展新產品的研發工作。

參考文獻

[1]騰啟，王科社.試論快速設計技術與方法[J].北京機械工業學院學報，2000，2（06）：123-125.

[2]高衛國，徐延伸，陳永亮.廣義模塊化設計原理及方法[J].機械工程學報，2007，2（06）：77-79.

[3]袁國明，李紅旗.關于知識工程的發展綜述[J].計算技術與自動化，2011，2（03）：99-101.

[4]彭月華，許海峰，雷雨成.基于知識工程的變速箱設計專家系統[J].機械設計，2002，2（13）：133-135.

〔編輯：張思楠〕

Fast Crane Girder Design Methods and Applied Research

Wu Baosong

Abstract： The crane girder is an important part of the design. It plays the role of supporting the various loads， is the main force components. At present， the rapid design was applied to the crane's main sill. The practical research shows that this design method has many advantages. In the rapid design， you need to select the actual situation with specific scientific methods to improve design quality.

Key words： crane； girder； web； rapid design