起重机主梁的快速设计方法及应用研究

吴宝松

摘 要：主梁是起重机设计中的重要组成部分。它起着支撑各种载荷的作用，是主要的受力部件。目前，快速设计被应用到了起重机的主梁中。通过实践研究表明，这种设计方法具有多种优势。在快速设计中，需要结合具体的实际情况选择科学的方法，以提升设计质量。

关键词：起重机；主梁；腹板；快速设计

中图分类号：TH21 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）19-0016-02

随着时代的进步和发展，各种产品日趋多样，且变化速度越来越快。在这种情况下，逐渐出现了一种现代设计方法，即快速设计。具体来讲，快速设计在将各种先进的现代设计理论和方法结合应用的同时，借助了多种现代科学技术，比如微电子技术、信息技术管理等，这样可使该方法适应瞬息万变的市场，进而缩短产品开发的周期。

起重机按照结构类型通常可以划分为箱型梁、桁架梁和型钢梁。它有着十分复杂的设计计算和校核过程，一般为变型设计，且主要采用cad绘图软件。目前，设计人员需要在起重机的重复设计方面花费大量的时间，导致其无法及时、有效地研发新产品。对此情况，我们需要深入研究起重机主梁的快速设计方法。

1 构建主梁模型库

构建主梁模型库是快速设计主梁的重要基础。具体包括以下内容。

1.1 构建主梁参数化模型

应结合参数化设计方法设计产品，构建零件的参数化模型。参数化模型是指在零件的草图和特征上标记参数名，因设计人员的不同，会产生差异化的选择结果。参数化模型不仅能记录几何信息，包括设计参数、限制条件等，还能保留图形的拓扑结构。如果产品的结构相同，但尺寸不同，那么就可应用同一个参数化模型描述其几何形状。如果因改变了产品的某些定形、定位参数，而导致产品的局部形状变化，则系统可以根据原有的设计图，在原有的限制条件不受影响的基础上，自动生成新的图形，促使参数化设计得以实现。在本文中，我们应用了三维机械设计自动化软件，利用本软件可以有效构建三维参数化模型。在具体的设计中，零部件具有的性质特征有：①表达了设计意图。我们用设计意图指代模型被修改后的表现方案，也可以将其作为实际工作的设计要求。在设计过程中，设计人员的设计意图将会决定是否采用书面方法构建模型。②具有参数化性。在软件中，我们记录了用于创建特征的尺寸和约束关系，并保存在模型中。这样就可以将设计人员的设计意图通过模型有效体现出来，并可实现模型的快速修改。

1.2 编制主梁XML表格

在零部件模型构建完毕后，开始编制XML表格。该表格可帮助参数存储和计算得以实现。在编制过程中，需要保证XML表格中包含全部的参数、计算过程、注解和校核计算等，只有这样，才可实现存储参数、快速计算和查询等功能。在XML表格中，零部件的特征参数和装配参数均会受到设计计算和校核的影响。因此，需要明确规范的编制过程。

2 主梁设计计算

目前，箱型主梁的应用最为广泛。因此，本文以箱型主梁为例进行分析和阐述。

2.1 确定主梁高度

在确定梁高时，需要充分了解机械的总体设计要求和梁的刚性、经济性要求，在满足以上要求的基础上，计算合理梁高，以最大限度地降低梁的质量。梁的最大高度要满足机械总体布置的要求，最小高度要符合静挠度控制的刚性要求，且体现在机械的总体设计中。如果机械的总体设计中没有给出梁的高度，那么就不需要限制梁的高度。通常情况下，梁的截面积是固定的，此时，如果梁的高度较高，则可减少翼缘的质量，增加腹板的质量；如果梁的高度较低，则可增加翼缘的质量，降低腹板的质量。假设梁的总质量为：

2.3 主梁有限元分析

在机械产品的有限元分析中，我们通常会应用solidworks simulation，因为它可以较为方便地建模、快速分析，并可计算出精确的结果。我们在该软件中构建了参数化模型，以此分析主梁有限元。在实践过程中，主梁需要承担较大的工作载荷，且主梁的跨度较大。因此，除了要保证主梁的强度满足要求之外，还需保证其稳定性较好、刚度满足要求。

3 结束语

综上所述，在起重机设计中应用快速设计方法，可减少设计人员的工作量，有利于他们开展新产品的研发工作。

参考文献

[1]腾启，王科社.试论快速设计技术与方法[J].北京机械工业学院学报，2000，2（06）：123-125.

[2]高卫国，徐延伸，陈永亮.广义模块化设计原理及方法[J].机械工程学报，2007，2（06）：77-79.

[3]袁国明，李红旗.关于知识工程的发展综述[J].计算技术与自动化，2011，2（03）：99-101.

[4]彭月华，许海峰，雷雨成.基于知识工程的变速箱设计专家系统[J].机械设计，2002，2（13）：133-135.

〔编辑：张思楠〕

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：主梁是起重机设计中的重要组成部分。它起着支撑各种载荷的作用，是主要的受力部件。目前，快速设计被应用到了起重机的主梁中。通过实践研究表明，这种设计方法具有多种优势。在快速设计中，需要结合具体的实际情况选择科学的方法，以提升设计质量。

关键词：起重机；主梁；腹板；快速设计

中图分类号：TH21 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）19-0016-02

随着时代的进步和发展，各种产品日趋多样，且变化速度越来越快。在这种情况下，逐渐出现了一种现代设计方法，即快速设计。具体来讲，快速设计在将各种先进的现代设计理论和方法结合应用的同时，借助了多种现代科学技术，比如微电子技术、信息技术管理等，这样可使该方法适应瞬息万变的市场，进而缩短产品开发的周期。

起重机按照结构类型通常可以划分为箱型梁、桁架梁和型钢梁。它有着十分复杂的设计计算和校核过程，一般为变型设计，且主要采用cad绘图软件。目前，设计人员需要在起重机的重复设计方面花费大量的时间，导致其无法及时、有效地研发新产品。对此情况，我们需要深入研究起重机主梁的快速设计方法。

1 构建主梁模型库

构建主梁模型库是快速设计主梁的重要基础。具体包括以下内容。

1.1 构建主梁参数化模型

应结合参数化设计方法设计产品，构建零件的参数化模型。参数化模型是指在零件的草图和特征上标记参数名，因设计人员的不同，会产生差异化的选择结果。参数化模型不仅能记录几何信息，包括设计参数、限制条件等，还能保留图形的拓扑结构。如果产品的结构相同，但尺寸不同，那么就可应用同一个参数化模型描述其几何形状。如果因改变了产品的某些定形、定位参数，而导致产品的局部形状变化，则系统可以根据原有的设计图，在原有的限制条件不受影响的基础上，自动生成新的图形，促使参数化设计得以实现。在本文中，我们应用了三维机械设计自动化软件，利用本软件可以有效构建三维参数化模型。在具体的设计中，零部件具有的性质特征有：①表达了设计意图。我们用设计意图指代模型被修改后的表现方案，也可以将其作为实际工作的设计要求。在设计过程中，设计人员的设计意图将会决定是否采用书面方法构建模型。②具有参数化性。在软件中，我们记录了用于创建特征的尺寸和约束关系，并保存在模型中。这样就可以将设计人员的设计意图通过模型有效体现出来，并可实现模型的快速修改。

1.2 编制主梁XML表格

在零部件模型构建完毕后，开始编制XML表格。该表格可帮助参数存储和计算得以实现。在编制过程中，需要保证XML表格中包含全部的参数、计算过程、注解和校核计算等，只有这样，才可实现存储参数、快速计算和查询等功能。在XML表格中，零部件的特征参数和装配参数均会受到设计计算和校核的影响。因此，需要明确规范的编制过程。

2 主梁设计计算

目前，箱型主梁的应用最为广泛。因此，本文以箱型主梁为例进行分析和阐述。

2.1 确定主梁高度

在确定梁高时，需要充分了解机械的总体设计要求和梁的刚性、经济性要求，在满足以上要求的基础上，计算合理梁高，以最大限度地降低梁的质量。梁的最大高度要满足机械总体布置的要求，最小高度要符合静挠度控制的刚性要求，且体现在机械的总体设计中。如果机械的总体设计中没有给出梁的高度，那么就不需要限制梁的高度。通常情况下，梁的截面积是固定的，此时，如果梁的高度较高，则可减少翼缘的质量，增加腹板的质量；如果梁的高度较低，则可增加翼缘的质量，降低腹板的质量。假设梁的总质量为：

2.3 主梁有限元分析

在机械产品的有限元分析中，我们通常会应用solidworks simulation，因为它可以较为方便地建模、快速分析，并可计算出精确的结果。我们在该软件中构建了参数化模型，以此分析主梁有限元。在实践过程中，主梁需要承担较大的工作载荷，且主梁的跨度较大。因此，除了要保证主梁的强度满足要求之外，还需保证其稳定性较好、刚度满足要求。

3 结束语

综上所述，在起重机设计中应用快速设计方法，可减少设计人员的工作量，有利于他们开展新产品的研发工作。

参考文献

[1]腾启，王科社.试论快速设计技术与方法[J].北京机械工业学院学报，2000，2（06）：123-125.

[2]高卫国，徐延伸，陈永亮.广义模块化设计原理及方法[J].机械工程学报，2007，2（06）：77-79.

[3]袁国明，李红旗.关于知识工程的发展综述[J].计算技术与自动化，2011，2（03）：99-101.

[4]彭月华，许海峰，雷雨成.基于知识工程的变速箱设计专家系统[J].机械设计，2002，2（13）：133-135.

〔编辑：张思楠〕

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：主梁是起重机设计中的重要组成部分。它起着支撑各种载荷的作用，是主要的受力部件。目前，快速设计被应用到了起重机的主梁中。通过实践研究表明，这种设计方法具有多种优势。在快速设计中，需要结合具体的实际情况选择科学的方法，以提升设计质量。

关键词：起重机；主梁；腹板；快速设计

中图分类号：TH21 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）19-0016-02

随着时代的进步和发展，各种产品日趋多样，且变化速度越来越快。在这种情况下，逐渐出现了一种现代设计方法，即快速设计。具体来讲，快速设计在将各种先进的现代设计理论和方法结合应用的同时，借助了多种现代科学技术，比如微电子技术、信息技术管理等，这样可使该方法适应瞬息万变的市场，进而缩短产品开发的周期。

起重机按照结构类型通常可以划分为箱型梁、桁架梁和型钢梁。它有着十分复杂的设计计算和校核过程，一般为变型设计，且主要采用cad绘图软件。目前，设计人员需要在起重机的重复设计方面花费大量的时间，导致其无法及时、有效地研发新产品。对此情况，我们需要深入研究起重机主梁的快速设计方法。

1 构建主梁模型库

构建主梁模型库是快速设计主梁的重要基础。具体包括以下内容。

1.1 构建主梁参数化模型

应结合参数化设计方法设计产品，构建零件的参数化模型。参数化模型是指在零件的草图和特征上标记参数名，因设计人员的不同，会产生差异化的选择结果。参数化模型不仅能记录几何信息，包括设计参数、限制条件等，还能保留图形的拓扑结构。如果产品的结构相同，但尺寸不同，那么就可应用同一个参数化模型描述其几何形状。如果因改变了产品的某些定形、定位参数，而导致产品的局部形状变化，则系统可以根据原有的设计图，在原有的限制条件不受影响的基础上，自动生成新的图形，促使参数化设计得以实现。在本文中，我们应用了三维机械设计自动化软件，利用本软件可以有效构建三维参数化模型。在具体的设计中，零部件具有的性质特征有：①表达了设计意图。我们用设计意图指代模型被修改后的表现方案，也可以将其作为实际工作的设计要求。在设计过程中，设计人员的设计意图将会决定是否采用书面方法构建模型。②具有参数化性。在软件中，我们记录了用于创建特征的尺寸和约束关系，并保存在模型中。这样就可以将设计人员的设计意图通过模型有效体现出来，并可实现模型的快速修改。

1.2 编制主梁XML表格

在零部件模型构建完毕后，开始编制XML表格。该表格可帮助参数存储和计算得以实现。在编制过程中，需要保证XML表格中包含全部的参数、计算过程、注解和校核计算等，只有这样，才可实现存储参数、快速计算和查询等功能。在XML表格中，零部件的特征参数和装配参数均会受到设计计算和校核的影响。因此，需要明确规范的编制过程。

2 主梁设计计算

目前，箱型主梁的应用最为广泛。因此，本文以箱型主梁为例进行分析和阐述。

2.1 确定主梁高度

在确定梁高时，需要充分了解机械的总体设计要求和梁的刚性、经济性要求，在满足以上要求的基础上，计算合理梁高，以最大限度地降低梁的质量。梁的最大高度要满足机械总体布置的要求，最小高度要符合静挠度控制的刚性要求，且体现在机械的总体设计中。如果机械的总体设计中没有给出梁的高度，那么就不需要限制梁的高度。通常情况下，梁的截面积是固定的，此时，如果梁的高度较高，则可减少翼缘的质量，增加腹板的质量；如果梁的高度较低，则可增加翼缘的质量，降低腹板的质量。假设梁的总质量为：

2.3 主梁有限元分析

在机械产品的有限元分析中，我们通常会应用solidworks simulation，因为它可以较为方便地建模、快速分析，并可计算出精确的结果。我们在该软件中构建了参数化模型，以此分析主梁有限元。在实践过程中，主梁需要承担较大的工作载荷，且主梁的跨度较大。因此，除了要保证主梁的强度满足要求之外，还需保证其稳定性较好、刚度满足要求。

3 结束语

综上所述，在起重机设计中应用快速设计方法，可减少设计人员的工作量，有利于他们开展新产品的研发工作。

参考文献

[1]腾启，王科社.试论快速设计技术与方法[J].北京机械工业学院学报，2000，2（06）：123-125.

[2]高卫国，徐延伸，陈永亮.广义模块化设计原理及方法[J].机械工程学报，2007，2（06）：77-79.

[3]袁国明，李红旗.关于知识工程的发展综述[J].计算技术与自动化，2011，2（03）：99-101.

[4]彭月华，许海峰，雷雨成.基于知识工程的变速箱设计专家系统[J].机械设计，2002，2（13）：133-135.

〔编辑：张思楠〕

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