1。4  本文的研究内容

本文主要对传统桥式起重机起升机构的支撑方式进行优化。传统起升机构的布置 形式是卷筒轴承座、电机及减速器分别固定在小车架上。该类型小车架结构复杂，刚 性过大，结构笨重，导致小车机构的外形尺寸和重量均过大。优化后的起升机构采用 集成式安装，通过三点支撑。整个起升机构仅依靠一个减速器简支座、一个铰接支座 和一个卷筒轴承座三点支撑，支承形式简单明了，受力均匀。并通过有限元分析，得 出已有方案中的最优方案。 

本文主要研究内容如下： 

（1）、查阅相关资料，了解桥式起重机起升机构轻量化设计的相关方法，并提出 初步的设计方案。根据已确定的方案利用 Creo 软件分别建立传统起升机构及轻量化 起升机构的三维模型。 

（2）、根据进行有限元分析的要求，对模型进行简化，利用有限元软件分析各个 方案下的起升机构应力、应变分布情况及固有振动特性。 

（3）、根据分析结果，比较各个方案存在的优缺点。通过对比分析，得出最合适 的轻量化设计方案。 

本文的主要结构分为： 第一章：绪论。主要阐述目前起重设备的轻量化设计背景，以及进行轻量化设计

的目的和意义。通过国内外轻量化设计的研究现状及趋势，对比分析目前国内在轻量 化设计领域的进展和不足。 

第二章：阐述轻量化设计的方法和理论，并初步确定轻量化设计方案。利用 Creo 软件分别建立传统起升机构和轻量化起升机构的三维模型。通过理论分析，初步了解

起升机构的受力情况。 第三章：通过理论分析，比较传统起升机构和轻量化起升机构在支撑方式和联接

方式上的不同。并通过比较分析各个轻量化设计方案在支撑方式上的优劣，以及不同 的支撑方式对起升机构整体受力的影响。 

第四章：通过有限元分析软件 ANSYS Workbench 对各模型进行有限元分析。分析 各个方案下的起升机构应力、应变情况及固有振动特性。并对分析结果进行比较，得 出最佳的轻量化设计方案。 

第二章  桥式起重机起升机构的轻量化设计

2。1 轻量化设计的方法和理论

轻量化设计方法主要包括：改进设计计算方法、改进生产工艺、使用轻型材料、 改进结构等方式。 

目前我国在起重机设计计算中主要使用许用应力法，该方法计算简单，但是无法 准确反映出金属结构的受力情况，最终导致产品的最终尺寸偏大，增加产品自重，导 致不必要的资源浪费。因此改进设计计算方法可以有效的改善起重机的机构尺寸和自 身重量。 使用极限状态计算方法、有限元法、模糊优化设计等现代设计方法可有效 提高计算精度，降低起重机自重。 

对于起重机中非主要受力部件可采用较为便捷的处理方式，可采用焊接结构代替 原有的铸造部件。使用轻质的材料代替原有材料，比如可用铝合金代替原有的钢质材 料。相对于钢制部件，采用铝合金制造后可有效降低相关零部件的重量，从而降低起 重机的整体重量。 

优化起重机自身结构，采用模块化设计。起升机构采用集成式安装，使结构更加 紧凑，有效提高功率密度。使用型钢代替焊接横梁；采用柔性小车架；采用变频调速 技术，提高起重机的节能效果；起升机构可采用电动葫芦等。 论文网

2。2  轻量化起升机构与传统起升机构的区别及其受力分析

（1）轻量化起升机构与传统起升机构的区别 传统式的桥式起重机主要由电机、减速器、卷筒组成，电机通过联轴器驱动减速