作品名称：麒麟一号
参赛队：战麒
机械工程学院 机械工程及自动化类
成员：高顺恩 潘继红 程正波 陈庆伟 林晓词
1.龙门吊结构分析
2011年是中国党成立90周年，为做好庆祝建党90周年的工作，讴歌中华民族实现伟大复兴的百年奋斗历程，颂扬中国党的丰功伟绩，机械工程学院团委学生会围绕以“颂党恩、炫风采”为主题开展机械工程学院第七届“魅力机械”科技文化艺术节大型活动。通过举办这个活动来了解和感受科技带来的力量和魅力，缅怀和学习先人们的爱国精神，同时展示我院学生的精神面貌和素质能力。因此，我们积极响应学院的号召，以实际行动来展现我们的风采。
龙门吊又称门式吊车，由于不依赖建筑物，被广泛应用在露天工地，海口码头和遂道中的起吊施工场所。特别是对固定区的吊装和短距运输，如码头集装箱的吊装与搬运，采用预制式高速公路桥墩与路面的铺设，工厂物件的固定式运输，海上及圆形隧道内的施工，等都起到了十分重要的作用。目前，造船厂和集装箱堆场等起重机分为两种，分别为轨道式集装箱起重机和轮胎式集装箱起重机。龙门吊即轨道式集装箱起重机，具有节能环保，可靠性高，起重能力大，维修保养工作量小，易于实现自动化操作等优点。可是它最大的缺点是不方便转移位置。
龙门吊由大车，小车主钩，小钩和操作室组成。大车由主腿，副腿和主梁组成，主腿和副腿安装有行走轮箱，由电机和减速机提供动力，负责大车左右运动。小车由起重机和小车架组成，小车架安装有行走轮箱，由电机和减速机提供动力，负责小车在主梁上前后运动。
主梁：
| ①主梁采用三角桁架结构； |
| ②本型门吊单根主梁设计为3个单元，每单元间采用销轴紧密连接，每个单元接头处再设置一套水平支撑架以提高主梁的水平刚度； |
| ③两根主梁通过联接平台与端部特制支撑架钢性联接成一体； |
4.设计制作要求
(1)模型制作材料
模型制作材料为组委会统一提供的一次性竹筷30副共60根，细铁丝20m。（成本大约8元）。参赛队对所给材料进行加工、组合。不允许用颜料对模型作美术装饰不得使用非组委会指定的其它任何材料。
(2)模型尺寸要求
龙门吊模型为木质受力结构，结构形式不限，应包括龙门架、吊车轨道平面和吊车安装位置等龙门吊必要部分，符合设计及加载要求并与说明书一致。
因此通过我们的力学分析，我们设计出了以下的模型。其尺寸大致如下
模型长度大致为700mm，（允许制作误差20mm）
高度大致为450mm，（允许制作误差20mm）
宽度大致为380mm，（允许制作误差20mm）
在跨中加载处模型宽度应不超过200mm，(受加载设备，建议不超过190mm) 以满足安装加载装置的要求。
龙门吊模型净跨度不小于400mm。
以上净跨度范围内净高度大致为350mm，要求该空间内（横向为无限宽）及以下不得有任何结构或构件阻碍吊车使用。
与承载平台同一高度处为吊车轨道平面，该平面理论上不为拱形，但由于制作误差的存在，可以制作成拱形，但拱高不得大于20mm。
(3)支座及加载条件
加载在两水平等高的平台间进行，加载台净距400mm，最大宽度为800mm，只提供竖向支承，不提供水平方向支承。模型不受其他装置固定。
按同等条件自然公平原则，模型应能承担一定程度现场条件实际偏差（如台面不平、加载偏心、自然风等随机条件）。
承载平台位于模型跨中位置，应具有足够的强度和刚度，并预留放置加载钢板（可从模型中间穿过）的空间，满足安装加载装置的要求。用彩色笔示出该平台的中心线，中心线与跨中位置的轴向偏差不得大于10mm。
加载装置为一根厚度为6mm、宽度为60mm的钢板，穿过模型后两端用相距200mm的柔性铁链吊杆相连，用砝码进行加载，如图1所示。
图1 模型及加载装置示意图
通过最终分析，我们设计出了以下模型。
图像宽度(像素):
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应力分析报告
项目信息(iProperty)
概要
项目
| 零件代号 | 零件1 |
| 设计人 | 秋天的泪 |
| 成本 | ￥0 |
| 创建日期 | 2011-5-5 |
| 设计状态 | 设计中 |
| 材料 | 竹筷子 |
| 密度 | 0.57 g/cm^3 |
| 质量 | 0.700032 kg |
| 面积 | 679475 mm^2 |
| 体积 | 1228130 mm^3 |
| 重心 | x=-0.0225763 mm y=288.268 mm z=-350.171 mm |
分析:1
常规目标和设置:
| 设计目标 | 单点 |
| 分析类型 | 静态分析 |
| 上次修改日期 | 2011-5-5, 19:51 |
| 检测并消除刚体模态 | 是 |
高级设置:
| 平均元素大小(模型直径的分数) | 0.1 |
| 最小元素大小(平均大小的分数) | 0.2 |
| 分级系数 | 1.5 |
| 最大转角 | 60 deg |
| 创建弯曲网格元素 | 是 |
| 名称 | 竹筷子 | |
| 常规 | 质量密度 | 0.57 g/cm^3 |
| 屈服强度 | 54 MPa | |
| 极限拉伸强度 | 6.4 MPa | |
| 应力 | 杨氏模量 | 10.7 GPa |
| 泊松比 | 0.424 ul | |
| 切变模量 | 3.75702 GPa | |
| 应力热膨胀 | 膨胀系数 | 0.0000045 ul/c |
| 热传导率 | 0.15 W/( m K ) | |
| 比热 | 1200 J/( kg c ) | |
| 零件名称 | 零件1.ipt | |
力:1
| 载荷类型 | 力 |
| 顶点 X | -0.000 N |
| 顶点 Y | -8000.000 N |
| 顶点 Z | 0.000 N |
固定约束:1
| 约束类型 | 固定约束 |
结果
约束上的反作用力和力矩
| 约束名称 | 反作用力 | 反作用力矩 | ||
| 大小 | 零部件(X,Y,Z) | 大小 | 零部件(X,Y,Z) | |
| 固定约束:1 | 8000 N | 0 N | 28.8738 N m | 24.3171 N m |
| 8000 N | 0 N m | |||
| 0 N | 15.5684 N m | |||
| 名称 | 最小值 | 最大值 |
| 体积 | 1228130 mm^3 | |
| 质量 | 0.700032 kg | |
| Mises 等效应力 | 0.00449226 MPa | 363.817 MPa |
| 第一个主应力 | -117.941 MPa | 544.132 MPa |
| 第三个主应力 | -210.84 MPa | 185.5 MPa |
| 位移 | 0 mm | 7.21943 mm |
| 安全系数 | 0.148426 ul | 15 ul |
| 应力 XX | -166.542 MPa | 245.293 MPa |
| 应力 XY | -77.1559 MPa | 58.0214 MPa |
| 应力 XZ | -76.8299 MPa | 85.9538 MPa |
| 应力 YY | -183.081 MPa | 486.413 MPa |
| 应力 YZ | -138.062 MPa | 184.205 MPa |
| 应力 ZZ | -153.138 MPa | 330.833 MPa |
| X 位移 | -1.10821 mm | 0.69261 mm |
| Y 位移 | -7.21482 mm | 0.159845 mm |
| Z 位移 | -2.70156 mm | 2.69865 mm |
| 等效应变 | 0.0000003921 ul | 0.0327021 ul |
| 第一主应变 | 0.000000342107 ul | 0.0354522 ul |
| 第三主应变 | -0.0172321 ul | -0.000000276521 ul |
| 应变 XX | -0.0084562 ul | 0.0153956 ul |
| 应变 XY | -0.0102682 ul | 0.00772173 ul |
| 应变 XZ | -0.0102248 ul | 0.0114391 ul |
| 应变 YY | -0.0115919 ul | 0.0270991 ul |
| 应变 YZ | -0.0183739 ul | 0.0245147 ul |
| 应变 ZZ | -0.013721 ul | 0.01507 ul |
Mises 等效应力
第一个主应力
第三个主应力
位移
安全系数
分析可得，该结构可承受800牛的力！
图像宽度(像素):
通过以上分析，我们可以得知该方案是可行的！下载本文
