Solidworks在起重机三维产品设计分析上的应用

    一、桁架式起重机的三维建模
   
    桁架式起重机由于节约材料、结构简单、受力明确、迎风面少，所以很受做港口起重机企业的欢迎。由于桁架式起重机大量使用型材焊接而成，所以在三维设计和出工程图方面是比较麻烦的。为了提高设计的效率和便于以后分析，可利用solidworks的焊接功能，在零件环境下，利用多实体进行设计。其设计流程如下：
   
    1、 实施产品模块化设计，焊接轮廓库的建立
   
    由于桁架起重机大量使用型材，所以型材的界面就显得尤为重要。运用solidworks设计库功能，可以把需要的焊接轮廓全部做成焊接轮廓库，放在设计库中，以后需要的时候就可以直接调用。
   
    此焊接轮廓库可以包含经常用到的方钢、矩形管、槽钢、工字钢、圆钢、角钢等。还可以建立自己定义的轮廓，比如企业经常将两个工字钢焊接在一起来做主梁的主要结构，其形状如下图所示：
   

    运用建立的轮廓快速生成结构件

    
    二、实现产品的设计验证
   
    对于桁架式起重机,传统的设计方法就是对其进行强度、刚度和稳定性计算,以保证起重机安全可靠。要达到安全设计，比较可靠的办法就是做试验，但是需要大量的试验经费，而且不能满足在高速发展的社会需要。这就有必要找到一种快捷的数值模拟的计算方法，比较精确地模拟起重机的实际工况。
   
    Solidworks simulation是一个与solidworks完全集成的设计分析系统，它提供了单一的屏幕解决方法来进行应力分析、频率分析、扭曲分析等。它凭借着快速解算器的强有力支持，使得能够使用个人计算机快速解决大型问题。
   
    对于起重机，主要承受起重机本身自重，风载荷，运行冲击载荷及起吊重物重量。理论分析可以确定采用结构线性静态分析。由于整机结构系统均由梁结构构成，故采用梁单元。
   
    梁单元是把框架分解成很小的直杆，并应用相似的变形到每个直杆。每个直杆有两个节点，每个节点有6个自由度。比如下面的框架结构，采用梁单元可以划分为其原理如下图所示：
   

    框架三维模型

    横梁单元网格结构 

    
    建立好的轮廓库如下图所示：
   

    设计库内容

    
     1、 运用3D草图，提高设计效率
   
    传统的设计软件都是直接从二维草图开始，三维草图效果差，实现困难。而桁架起重机需要的恰恰就是3D结构，以便于结构件的生成。现在solidworks三维设计可以直接从3D草图开始绘制，像桁架门式起重机的骨架就可以直接搭建。而且可以3D草图与2D草图可以相互交替使用。搭建好的3D草图如下图所示：
   

    3D草图轮廓

    
    2、 使用焊接轮廓直接生成三维模型和工程图
   
    设计好的3D草图，借助于设计好的焊接轮廓库，可以直接快速的生成三维模型。而且所有的结构件都是在零件中自动以多实体的形式表现，不需要转化为装配体状态。还可以定义每个实体的属性，包括材料、重量、长度等，所有的这些属性还可以带到工程图中。由于有焊接实体结构，在工程图中可以直接生成切割清单，也就是企业中经常用到的材料明细表。如下图所示：
   

    起重机三维模型