建筑用卷扬机的建模分析与结构优化的研究

卷扬机的结构设计

摘要
本次设计所要研究的对象为卷扬机。

卷扬机它的主要作用是用来提升各种物料，以便人们进行调试以及安装等。

卷扬机被广泛地使用在各种工业部门，如建材、电力、化工、冶金、煤炭、机械、轻工、粮食及食品行业。

卷扬机能运送例如水泥、煤粉、粮食、化肥、灰渣、砂子等的物料，但物料温度不得超过200℃，同时不宜输送易变质的、粘性大的、易结块的物料。

这次设计的卷扬机具有结构紧凑、使用和维修方便、操作简单等优点，适用性较强，能适用于各种环境下不同的场合，具有广泛的推广价值。

关键词：卷扬机；物料。

钢丝绳卷扬机的优化设计

137中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i ng中国设备工程 2021.03 （下）1 卷扬机基本原理1.1 卷扬机结构在工业生产与建设行业运用的钢丝绳卷扬机，其主要结构涉及能源电动机、齿轮转动、起升滑轮组和吊钩以及连接的联轴器、制动器、钢丝绳卷筒和减速器等部位组成。

1.2 卷扬机工作原理在卷扬机的实际作业中，其主要通过卷筒的旋转来实现钢丝绳的控制，以此控制重物上升与下降的起重设备。

同时，电石生产中卷扬机作为一种简单的起重牵引设备，其实际的应用相当广泛，并且工作原理主要借助电机的减速传动，通过收放钢丝绳来拉动电石锅，借助不同的运作实现电石牵引小车方向的改变，从而让电石锅按照预先规定的路径进行运动。

2 卷扬机优化方向在卷扬机的设计上，当前，主要问题涉及排绳问题与噪音问题。

排绳问题主要是卷扬机的钢丝绳在工作的情况下，容易造成损坏问题、乱绳问题和咬绳问题。

其主要的发生原因在于，其实际的工作过程中，钢钢丝绳卷扬机的优化设计赵大喜（甘肃金泥化工有限责任公司，甘肃金昌 737100）摘要：随着我国经济建设的快速发展，钢丝绳卷扬机作为一种常见的起重机械设备，其被广泛应用到电石生产领域。

卷扬机的优化设计不仅能够让卷扬机在工业领域应用的优势增加，同时，也能为方便生产与保护环境做出重要贡献。

因此，本文主要对卷扬机的优化设计进行研究分析，再通过对卷扬机的工作原理进行详细阐述，通过对其噪音与排绳进行优化设计，以此实现卷扬机的优化，从而为工业生产领域与建设领域的良好应用提供保障。

关键词：卷扬机；优化设计；噪音排绳；研究分析中图分类号：TH21 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2021）03（下）-0137-02丝绳受到外界方向变化与大小不变的作用力，对卷扬机钢丝绳的排布造成扰乱影响，从而在换向的情况下出现乱绳与咬绳的情况。

由于排绳问题其主要是钢丝绳和卷筒在工作中其受力不均匀，导致钢丝绳与卷筒之间的摩擦力快速增加，致使钢丝绳的磨损加剧，进而影响卷扬机在工作上存在动作不稳定的情况，也造成了钢丝绳的使用寿命快速缩短。

大型卷板机上梁的模态分析与结构优化设计

大型卷板机上梁的模态分析与结构优化设计
田芳王栓虎李太福秦为前南京理工大学机械工程学院南京２０９１０４
摘要：在保证大型卷板机上梁结构力学特性的前提下，对上梁结构进行了简化，建立了有限元模型。通
过对该有限元模型进行自由模态分析，得到上梁的各阶模态频率和振型，为动态设计提供了参考。对不合理结构进行优化设计，以提高上梁本身的固有频率，使上梁结构刚度更趋合理。总结提出提高结构模态频率和振型
解问题的Ｌｎｚｓ。ａｃｏ法
１１上梁建模及导入Ａｓｓ．ｎｙ
的措施。
关键词：卷板机；模态分析；结构优化
中图分类号：Ｔ６Ｈ１文献标识码：Ａ文章编号：１００８（０１１０４ｏ０１— ７５２１）１— ０２一３
ＡｂｔａｔＵｎｅｈｒｍｉｆｎｕｉｇｔｅｍｅｈｎｃｌｒｐｒｅｆｕｐｒｂａｉａｇｏｌｇｍａｈｎ，ｔｅｐｐｒｓｒｃ：ｄｒｔｅｐｅｓｏｓｒｃａｉａｏｅｔｓｏｐｅｅｍｎｌｒｅｒｌｎｃｉｅｈａｅｅｅｎｈｐｉｉｓｍｐｉｅｈｐｅｅｍｔｕｔｒｎｓａｌｈｓｔｅｆｉｌｍｅｔｍｏｅ．Ｖｉｈｒｅｍｏａｎｙｉｏｈｎｔｌ — ｉｌｓｔｅｕｐｒｂａｓｃｕｅａｄｅｔｂｉｅｈｎｔｅｅｎｄ１ｉｆｒｓｉｅａｔｅｆｅｄｌａａｓｓｆｔｅｆｉｅｅｌｉｅｍｅｔｍｏｅ，ｔｅｐｐｒｇｉｓｔｅｍｏａｆｅｕｎｉｓａｄｖｂａｉｎｍｏｅｎｖｒｏｓｐａｅ，ｐｏｉｉｇｄｎｍｉｄｓｇｉｎｄｌｈａｅａｎｈｄｌｒｑｅｃｅｎｉｒｔｄｓｉａｉｕｈｓｓｒｖｄｎｙａｃｅｉｎｗｔａｏｈｒｆｒｎｅｅｅｅｃ．Ａｌｏｈａｅｐｉｚｓｔｅｄｓｇｆｕｒａｏａｌｔｃｕｅｆｕｄｂｎｌｓｓｏｉｒｖｈａｕａｆｅｓ，ｔｅｐｐｒｏｔｍｉｅｈｅｉｎｏｎｅｓｎｂｅｓｔｒｏｎｙａａｙｉ，ｔｍｐｏｅｔｅｎｔｒｌｒ — ｕｒｑｅｃｆｔｅｕｐｒｂａ，ＳｈｔｈｔｃｕｅｓｉｎｓｆｔｅｕｐｒｂａｂｃｍｅｌｒｅｓｎｂｅａｄｏｆｒａｕｅｕｎｙｏｐｅｅｍｈＯｔａｅｓｒｔｒｔｆｅｓｏｐｅｅｍｅｏｓｎｏｅｒａｏａｌ，ｎｆｓｍｅｓｒｓｔｕｆｈｅｆｒｉｒｖｎｈｔｃｕｅｍｏａｆｅｕｎｉｓａｄｖｂａｉｎｍｏｅ．ｏｍｐｏｉｇｔｅｓｒｔｒｄｒｑｅｃｅｎｉｒｔｄｓｕｌｏＫｅｗｏｄ：ｒｌｎｃｉｅ；ｍｏａｎｌｓｓｓｒｃｕａｐｉｚｔｎｙｒｓｏｌｇｍａｈｎｉｄｌａｙｉ；ｔｔｒｌｏｔａｕｍｉａｉｏ

建筑卷扬机的设计

图书分类号：密级：毕业设计(论文)JM建筑卷扬机设计JM Building Hoist Design学生姓名学院名称专业名称指导教师年月日摘要减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动或齿轮—蜗杆传动所组成的独立部件，常用在动力机与工作机之间作为减速的传动装置；在少数场合下也用作增速的传动装置，这时就称为增速器。

减速器由于结构紧凑、效率较高、传递运动准确可靠、使用维护简单，并可成批生产，故在现代机措中应用很广。

我所设计的慢动卷扬机传动装置，是以减数器为主体，外加电动机和滚筒，实现以规定得速度推动物体的功能。

性能可靠，结构简单，紧凑，便于制造。

其主要设计思路来自于对推力机工作原理的分解,然后按照相应功能的机构部件进行设计,对比,选定,以及优化组合。

综合利用电动机、推头、丝杠、减速器等部件的协调运动,来实现推力机得预设功能。

所有部件的设计都经过科学得数据处理并利用Auto Cad软件强大绘图功能和Word的编辑功能,使设计方案图文并茂,栩栩如生.关键词减速器；齿轮；轴；电动机AbstractReducer is an enclosed by a rigid casing of gear transmission, worm transmission or gear - worm transmission, which is composed of independent components used in the study and work as a deceleration machine, between the transmission device, In a few cases are used to speed transmission device, this is called the growth. Due to the structure is compact, gear reducer, high efficiency and reliable motion using simple maintenance and batch production in the modern machines, so it is widely used in the measures.I designed by slow-moving hoist device is termed as main body, and motor and roller, to realize the provisions of the object function. Speed drive Reliable in performance, simple in structure, compact, easy to manufacture.The main design ideas from the working principle of thrust machine, then according to the corresponding functional components design, organization, and the optimal portfolio selection. Comprehensive utilization of the motor and reducer, ball screw, pusher and to realize the coordinated movement, the default function to thrust machine. All components design through scientific data processing and using Auto Cad software powerful drawing function and Word of editing functions, which makes the design scheme illustrated, lifelike.Keywords reducer gear axis motor目录前言 (1)1 电动机及钢丝绳的选择 (1)1.1慢速卷扬机的工作原理及钢丝绳的选择 (1)1.2钢丝绳在选择和使用过程中应注意的问题 (4)1.3传动简图及其说明 (5)1.4评述传动方案 (5)1.5选择电动机 (6)1.5.1选择电动机制类型 (6)1.5.2选择电动机的容量 (6)1.5.3确定电动机的转速 (7)1.5.4确定传动装置的总传动比和分配传动比 (8)1.5.5计算传动装置的运动和动力参数 (8)2 减速器的选择 (10)2.1 减速器中各主要参数的确定 (10)2.1.1传动装置的总传动比和分配传动比 (10)2.2减速器中各轴的运动和动力参数的设计计算 (10)2.3减速器机体结构尺寸 (11)3 齿轮传动的设计计算 (12)3.1、高速齿轮传动的设计计算 (12)3.1.1选择齿轮类型，精度等级，材料，齿数及螺旋角 (12)3.1.2按齿面接触强度设计 (12)3.1.3按齿根弯曲强度设计 (14)3.1.4设计结果 (18)3.2减速器蜗轮蜗杆设计 (19)3.2.1选择蜗杆传动类型 (19)3.2.2选择材料 (19)3.2.3按齿面接触疲劳强度进行设计 (19)3.2.4蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸计算 (20)3.2.5校核齿根弯曲疲劳强度 (21)4 轴系零件的设计计算 (21)4.1 输入轴的设计与计算 (22)4.1.1轴的材料的选择 (22)4.1.2轴的初步计算 (22)4.1.3轴的结构设计 (23)4.2 中间轴的设计与计算 (27)4.2.1轴的材料的选择 (27)4.2.2轴的初步计算 (27)4.2.3轴的结构设计 (28)4.3中间轴的设计与计算 (29)4.4轴的结构设计 (29)5 轴承的校核 (30)5.1 第一对轴承的校核（即与轴I装配得轴承） (30)6 卷筒的选择 (31)7 联轴器的选择 (33)7.1选择联轴器 (33)7.2校核联轴器I (33)7.2.1 校核橡胶圈压强 (33)7.2.2 校核柱销弯曲强度 (33)7.2.3 校核联轴器上键联接的强度 (34)7.3选择联轴器II (34)7.3.1 载荷计算 (35)7.3.2选择联轴器II的型号 (35)7.3.3联轴器的参数 (35)7.4校核螺栓联接强度 (35)7.4.1校核剪切强度 (35)7.4.2校核挤压强度 (36)8制动器的选择 (37)8.1制动器的装置结构分类 (37)8.2制动器的选择 (37)8.2.1制动力矩的确定 (38)8.3垂直制动的负载力矩的计算 (38)结论 (41)致谢 (42)参考文献 (43)附录 (44)附录1 (44)附录2 (50)。

卷扬机结构设计全解

卷扬机结构设计全解随着社会的发展，机械将会越来越取代人力，这也是机械行业飞速发展的后果，在机械的发展历史中，新机械的发明有着举足轻重的作用。

但是，那些很久以前就被利用生产并一直延续到今天的机械，更是起着不可替代的作用，卷扬机就是一例。

卷扬机的发展就像其他机械一样，从开始的简单到现在的复杂，从以前的机械动力到现在的电力动力，从以前的人工操作到现在的电脑操作甚至智能操作。

本设计就传统的卷扬机说起，一直到现在以及将来的发展。

本设计主要设计了卷扬机的卷筒、卷筒轴、卷筒毂、减速器以及滑轮组。

其中卷筒和卷筒轴的设计最为主要，本设计重点做了介绍。

其余部分由于篇幅有限，只是略作分析。

关键词：卷扬机卷筒卷筒轴滑轮组IAlong with society's development, the machinery will be able more and more to substitute for the manpower, this also will be the mechanical profession rapid development consequence, in the machinery substitution manpower development history, the new machinery invention has the pivotal function. But, these very for a long time on and continue continuously using the production to today machinery, is playing the role which cannot be substituted, the hoist is an example. The hoist development is likely same on other machineries, from starts simply until present complex, from beforehand manpower to present electric power, from beforehand manual control to present computer operation even intelligence operation. This design mentions on the traditional hoist, continuously to present as well as future development.The design instruction booklet has mainly designed 5 ton hoist reels, the reel axis, as well as the block and tackle. Reel as well as the reel axis design is most main, this design has made the introduction with emphasis. Because other parts the length is limited, only makes the analysis slightly.Key words: Windlass Reel; Reel axis Block and tackleII目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章概论 .................................................................... 错误!未定义书签。

一种卷扬机的结构设计及优化.doc

一种卷扬机的结构设计及优化王小明，倪受东，程鹏（南京工业大学机械与动力工程学院，南京，211816）摘要：在卷扬机的设计过程中，必须避免出现钢丝绳乱绳、咬绳等现象，文章提出了一种带有凸轮排绳机构的卷扬机，卷筒作为其关键的设计部件，传统设计方法大多是凭经验确定其厚度,这种设计方法过于保守，而利用ANSYS软件对卷筒进行静力分析，在满足强度和稳定性要求的前提下，得到卷筒厚度的最优结果，既减轻了卷筒重量、又降低了制造成本。

关键词：卷扬机；凸轮；卷筒；优化；ANSYSThe Structure Design and Optimization of a WindlassWang xiao-ming, Ni shou-dong, Cheng peng(School of mechanical and power engineering, Nanjing University of Technology, Nanjing,211816, China)Abstract: In the design process of windlass, must avoid the phenomenon of disorder of wire rope,rope bite and so on, this paper put forward a windlass with a cam mechanism for rowing ropes regularly, the drum is a key part in the design process, traditional design method mostly determine its thickness by experience, this design method is too conservative, but used ANSYS software to analysis the static mechanics situation for the drum, found that under the premise of meeting the requirements of strength and stability, it got the optimal thickness result of the drum, then it can not only reduce the drum weight,but also cut down the manufacturing costsKey words: windlass; cam; drum; optimization; ANSYS0 引言卷扬机是用卷筒缠绕钢丝绳提升或牵引重物的轻小型起重设备，虽然现在塔吊等取代了卷扬机的部分工作，但由于塔吊体积大，而且其灵活性较差，一般在大型建筑中使用，而且其成本高，一般中小型建筑行业仍然广泛应用建筑卷扬机，就是大型建筑中虽有塔吊，也还需要建筑卷扬机作辅助提升用，而卷扬机又有“矿井咽喉”之称，因此，卷扬机被广泛应用于建筑、采矿等领域。

建筑工程卷扬机基础方案

建筑工程卷扬机基础方案简介建筑工程中，卷扬机广泛应用于各种场合，常用于物品的升降和悬挂操作。

它是一种能够将物体通过绳索或链条等方式提升或下降的设备。

卷扬机基础方案是指在建筑工程中，为卷扬机提供稳定支撑和安全运行的基础设计方案。

设计要求在设计建筑工程卷扬机的基础方案时，需要满足以下要求：1.承载能力：基础应具备足够的承载能力，以能够支撑卷扬机的运行负荷，并确保安全运行。

2.稳定性：基础应具备良好的稳定性，以防止在运行中发生倾覆或下沉等意外情况。

3.耐久性：基础应选用耐久性较好的材料，能够长时间承受卷扬机的使用和环境的影响而不产生损坏。

4.安全性：基础应具备良好的安全性，以保证卷扬机在使用过程中不会发生安全事故。

5.维护性：基础应设计便于维护，以方便日后的检修和维修操作。

基础方案设计步骤设计建筑工程卷扬机的基础方案主要包括以下步骤：步骤一：了解卷扬机要求在设计基础方案之前，需要了解卷扬机的要求，包括承载能力、卷筒直径、升高高度等。

这些数据将影响基础的设计尺寸和材料选择。

步骤二：确定基础类型根据卷扬机的要求和实际使用情况，确定基础的类型。

常见的基础类型包括单块式、桩基础及沉桩基础等。

步骤三：计算基础尺寸基于卷扬机的要求和基础的类型，进行基础尺寸的计算。

一般计算包括基础底面积、基础深度和基础周边边缘等。

步骤四：选择适当的材料根据基础的要求和设计尺寸，选择适当的材料进行施工。

一般的选择考虑因素包括材料强度、耐久性和成本等。

步骤五：制定基础施工方案根据设计尺寸和材料选择，制定基础施工方案。

包括基础施工顺序、施工工艺和施工周期等。

步骤六：施工和监督按照制定的基础施工方案进行施工，并进行监督检查，确保施工质量和安全。

基础方案注意事项设计建筑工程卷扬机基础方案时需要注意以下事项：1.选择适当的基础类型，根据实际情况进行选择，保证基础的稳定性和可靠性。

2.确定基础的尺寸时，要充分考虑卷扬机的承载能力和使用要求，并进行合理计算。

卷扬机设计开题报告

第12～13周：编写毕业设计说明书，字数约20000字；
第14周：正式提交设计图纸、说明书及附件资料等，准备答辩。
五、完成设计所具备的条件
参阅《建筑机械》、《建筑卷扬机设计》、《机械设计》等书籍及文献资料，到工地观察卷扬机，了解其工作原理及过程。熟练运用计算机并且会用制图软件。
指导教师签名：日期：
﹙4﹚到建筑工地观察卷扬机，弄清其工作原理。向工人询问需要什么样的卷扬机，为以后设计做准备。
二、设计的目的和要求
卷扬机是建筑行业不可缺少的重物提升装置，随着国家经济的发展，建筑业成为国民经济发展的重要基础产业，它与整个国家经济的发展、人民生活的改善有着密切的关系。目前各大城市都趋向于都市化发展，新农村建设加快，中国建筑业快速发展，2011年全社会建筑业总产值达471564亿元。这种趋势使整个建筑企业在设计及施工时必须充分考虑复杂的垂直运输卷扬机系统等设备的施工效率，以缩短施工周期，减少现场劳动力的投入，节省施工成本，促进建筑业发展。施工卷扬机效率是运送建筑材料的必要设备，往往因卷扬机平层精度低而影响施工效率。以此，提高施工卷扬机吊车定位精度显得尤为重要。
﹙3﹚根据卷扬机的最大载重及提升重物速度计算其最大功率并确定电动机的型号；
﹙4﹚选择钢丝绳；﹙5﹚设计筒及卷筒轴；﹙6﹚确定总传动比设计减速器；
﹙7﹚设计制动器。
根据以上思路，综合实际情况，逐步完成本课题的设计任务。
预期的成果：1、设计说明书一份；
2、完成卷扬机总装图A0；
3、减速器装配图一张A1；
4、卷筒图一张A2。
四、任务完成的阶段内容及时间安排
第1～2周：查阅资料、调研、参观实习，然后完成设计开题报告；
第3～4周：检索查阅文献资料不少于12篇，其中外文资料不少于2篇；

卷扬机的机械系统的结构设计

卷扬机的机械系统的结构设计1设计要求：、2设计容：（1）根据任务说明对卷扬机的机械结构的总体方案的设计，确定加速器系统执行系统，绘制系统方案示意图如图1。

电动机减速器传送带图1 卷扬机的组成部分示意图卷扬机的组成部分如图1所示：卷扬机是有电动机驱动，经带轮和齿轮减速装置带动卷筒转动，从而带动钢丝绳提升货物。

原始数据： F = 8 KN V = 0.94 m/s D = 320 mm 使用说明：㈠两班制，运转时间为工作时间的70%㈡允许工作误差%5 ，有中等的冲击，使用15年。

㈢三年一次中修，工作制8小时,300天/年，室外工作 20到30度。

（2）根据设计参数和设计要求采用优化设计使系统运转良好。

（3）选用电动机的型号，分配减速器的各级传动比，并进行传动装置工作能力的计算。

（4）对二级减速器进行结构设计，绘制装配图及相关的关键零件的工作图。

（5）编写课程设计报告说明书3．设计目的通过工程设计过程个主要环节的设计的训练，了解机械设计知识在工程中的运用，掌握相关的基本知识基本理论和基本方法的运用能力，现代设计理论和方法的运用能力，观察，提问，分析解决问题的独立设计工作的能力。

解题过程：一．电动机的选择 ⑴选择电动机的类型按工作要求及条件选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电动机所需的工作功率为 P d ＝aηWP KW式中 n ηηη21为各运动副的效率对于三角带传动效率 96.01=η 滚动轴承每对传动效率 98.02=η 圆柱齿轮的传动效率 97.03=η 齿轮连轴器的传动效率 99.04=η 那么 84.0423321=⋅⋅⋅=ηηηηηakw wP adp42.111000==η⑶确定电动机转速取V 带的传动比i 1=2～4,圆柱齿轮减速器的传动比为i 2＝8～40 则总的传动比的合理围是i a ＝16～160 故电动机的转速可选围=⋅=n i n a d （16～160）×40＝640～5600 m in r可选用的电动机有 m in 1500r 1000r/min 3000r/min 根据电动机的工作功率P ＝11.42kw由《机械零件手册》查得三种异步电动机型号如下表1.综合考虑到电动机的传动装置的尺寸、重量和带传动、减速器的传动比，可选用方案2。

卷扬机传动装置三维设计与分析

卷扬机传动装置三维设计与分析1 引言卷扬机是一种常见的提升设备，其结构简单、操作方便、可靠性高，被广泛应用于各个行业。

通常情况下卷扬机都是采用电动机作为原动机，由于电动机输出地转速远远大于卷扬机中滚筒的转速，所以必须设计减速的传动装置。

传动装置的种类多种多样，如皮带减速器、链条减速器、齿轮减速器、涡轮蜗杆减速器、二级齿轮减速器等等[1]。

通过合理的设计传动装置，使得卷扬机能够在特定的工作环境下满足正常的工作要求。

同时通过本设计将所学过的理论知识进行综合应用，做到理论联系实际，进一步掌握传动装置的设计过程。

2 传动装置的总体设计2.1 拟定传动方案传动装置的设计方案一般用运动简图表示。

它直观的反映了工作机、传动装置和原动机三者之间的运动和力的传递关系。

传动方案首先应满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠。

此外，还应结构简单，尺寸简凑、成本低，效率高和便于使用和维护等。

要同时满足上述要求，常常是困难的，因此，应根据具体的设计任务侧重地保证主要设计要求，选用比较合理的方案[2]。

本次设计任务对传动装置没有太多要求，只要其在一般工作条件和环境下能够正常工作即可，因此本设计才用展开式二级圆柱直齿轮减速器，减速器与电动机和工作机之间有联轴器联接，传动方案运动简图如图2.1所示；图2.1 卷扬机传动装置运动简图齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。

二级齿轮减速器的传动比一般为8-40，结构简单，应用也最为广泛，而展开式的主要特点是齿轮相对于轴承不对称布置，因而沿齿向载荷分布不均，要求轴有较大的刚度[3-5]。

2.2 电动机的选择原动机的种类，无特殊要求，均选用交流电动机作为原动机。

电动机为系列化产品。

机械设计中仅需根据工作机的工作情况，合理选择电动机的类型、结构形式、容量和转速，提出具体的电动机型号[6]。

2.2.1 选择电动的功率所需电动机工作功率为：式（2-1）式中：—工作机所需功率，指输入工作机轴的功率，kW。

建筑结构设计领域模型分析与优化设计的方法与工具

建筑结构设计领域模型分析与优化设计的方法与工具在建筑结构设计领域，模型分析与优化设计是十分重要的工作环节。

通过合理的分析与优化设计方法以及使用适当的工具，可以提高建筑结构的性能，实现结构的经济、安全和可持续性。

本文将探讨建筑结构设计领域的模型分析与优化设计的方法与工具，并提供一些实用的建议。

一、模型分析方法1. 结构力学分析在建筑结构设计中，结构力学分析是必不可少的一环。

通过对结构的静力学和动力学特性进行分析，可以确定结构的受力、变形和稳定性等关键参数。

常用的结构力学分析方法包括有限元分析、有限差分法、弹性理论和塑性理论等。

选取合适的方法进行结构力学分析，能够提供准确的结构响应和相应的设计参数，从而指导后续的优化设计工作。

2. 结构模拟与仿真随着计算机技术的快速发展，建筑结构的模拟与仿真成为现代设计的重要手段。

通过建立结构的数值模型，并运用相应的仿真软件，可以对结构在多种工况下的响应进行精确的模拟。

基于仿真结果，设计师可以深入了解结构的性能，并根据设计目标进行合理的优化设计。

二、优化设计方法1. 多目标优化设计建筑结构的设计往往涉及多个目标，比如降低结构的材料使用量、提高结构的刚度和稳定性等。

多目标优化设计方法可以帮助设计师在多个目标之间进行权衡，实现最优的设计方案。

常用的多目标优化设计方法有遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法等。

这些方法能够搜索设计空间中的各种可能性，寻找出满足设计要求且最优的解决方案。

2. 参数化设计与自动化优化参数化设计是一种将设计参数与结构性能相联系的方法。

通过将结构参数转化为设计变量，并建立参数化模型，可以通过自动化的方式进行结构的优化设计。

设计师可以通过对参数的调整和优化，快速探索和评估不同设计方案的性能。

这种方法在大规模结构设计和效率优化方面具有重要的意义。

三、常用工具与软件1. 通用有限元软件通用有限元软件如ANSYS、ABAQUS等，是进行结构力学分析的重要工具。

建筑结构设计中的模型分析及优化方法

建筑结构设计中的模型分析及优化方法随着建筑结构设计的不断发展，模型分析及优化方法在实践中起到了至关重要的作用。

这些方法使得设计师能够更加精确地评估结构的性能，并以最佳的方式进行优化，确保建筑的安全、经济和可持续性。

本文将介绍建筑结构设计中常用的模型分析方法和优化方法，并探讨它们的应用。

一、模型分析方法1. 静力分析方法静力分析方法是最常用的建筑结构分析方法之一。

它基于牛顿第二定律和平衡方程，将结构的荷载和约束条件作为输入，通过静力平衡计算结构的响应。

静力分析方法对于简单的结构来说是非常有效的，但对于复杂的结构来说，会导致求解困难或精度不足的问题。

2. 动力分析方法动力分析方法是建筑结构设计中另一个常用的分析方法。

它通过考虑结构的振动响应来评估结构对地震、风等动态荷载的抗性能。

常见的动力分析方法包括模态分析、响应谱分析和时程分析等。

这些方法能够提供关于结构的振动模态、频率、振型和响应加速度等重要信息。

3. 有限元分析方法有限元分析方法是一种基于数值计算的模拟方法，用于解决连续的物理问题。

在建筑结构设计中，有限元分析方法被广泛应用于复杂结构的分析和优化。

它将结构离散化为有限数量的单元，通过求解节点间的位移和力的关系，得到结构的应力和变形。

有限元分析方法相对于其他分析方法来说更为灵活，能够考虑复杂的几何形状、材料非线性和边界条件等。

二、优化方法1. 权重法权重法是一种常用的建筑结构优化方法，通过为不同设计指标赋予权重，将其转化为单一的目标函数，从而实现多目标的优化。

在权重法中，设计师需要根据不同的要求和目标，确定每个设计指标的权重。

然后，通过迭代计算，寻找最佳设计解决方案。

权重法能够在设计中平衡不同目标间的权衡，提供全面的设计选择。

2. 拉格朗日乘子法拉格朗日乘子法是一种常用的约束优化方法，适用于求解带约束的优化问题。

在建筑结构设计中，拉格朗日乘子法可以将约束条件引入目标函数中，通过最小化或最大化目标函数来求解最优解。

[精华]歪坡卷扬主要部件的剖析与改良

斜坡卷扬主要部件的分析与改进我车间8T 斜坡卷扬台车是由JT800×600-23A型单筒卷扬机驱动的，该斜坡卷扬的设计是根据现场所有厂房依山坡而建，故利用卷扬机牵引轨道上的台车（如图一）所有设备、材料、备件等全部由卷扬台车上下运输，物体置于台车的平板车上。

图1 斜坡卷扬示意图刹车机构不灵便使台车不能准确停止，平板车车轮无法进入平板车轨道，滚筒运行状态不稳，导致台车上的平板车多次发生翻车。

这些都严重影响了车间生产、检修工作进行，甚至有时造成现场生产作业陷于停顿，以前的两次大修主要集中于台车检修、轨道检修、钢丝绳及一些小型零部件的更换。

但主要问题仍没有解决；因此，车间决定再次检修，在检修之前，我们对其主要部件进行了理论分析，根据分析结果制定了检修和改进方案，依据方案成功进行了检修。

一、主要技术参数：1、卷筒直径：800mm2、电机：30kw 750n/m3、斜坡倾角：17°31'4、钢绳拉力：1500kg5、承载能力：采用单绳牵引，每次台车上承载不能超过4000kg,采用双绳牵引，即一端固定于坡道上端，另一端由卷扬牵引时承载可达8000kg二、滚筒的分析与改进经过长期运行，造成了滚筒外壁局部发生磨损，筒壳与支轮，支环焊接处焊缝经常发生开裂，而几次焊修、加固效果均不太好，筒体圆柱度降低，最后只得减荷使用。

1、滚筒壁的最大应力计算：最大应力分析如图二所示：滚筒体是一个由钢板卷焊的厚壁筒，在运行过程中，由牵引钢丝绳拉力P对筒壁造成的载荷有弯矩M弯，扭矩M扭，以及缠紧的钢丝绳对筒壁的外压力P1。

在这几种载荷中M弯、M扭、相对于P1来说对筒壁产生的压缩力可忽略不计。

图2 滚筒体上的外载荷由于轮辐在两边加强的作用，所以压缩应力的最大点发生在滚筒中段内壁表面的切向应力δtmax为最大。

根据材料力学厚筒壁的公式，外压力P1引起的δtmax为δtmax = – P1×2P²筒D²筒—D²内D筒、D内为滚筒体的外径,内径。

卷扬机课程设计心得

卷扬机课程设计心得一、课程目标知识目标：通过本节课的学习，使学生掌握卷扬机的基本结构、工作原理及在工程中的应用；理解并掌握卷扬机相关物理概念，如力、功、能等，并能够运用相关公式进行简单计算。

技能目标：培养学生运用卷扬机进行物体升降的能力，学会操作简单起重设备，并能根据实际情况选择合适的起重方案；通过实践操作，提高学生的动手能力、观察力和问题解决能力。

情感态度价值观目标：激发学生对工程技术的兴趣，培养其勇于探索、严谨求实的科学态度；通过团队合作完成课程任务，增强学生的团队协作能力和沟通能力，使其认识到团结协作的重要性；培养学生遵守操作规程、关注安全的意识，提高其安全责任感。

课程性质：本课程为工程技术类课程，注重理论与实践相结合，强调学生的动手操作能力和问题解决能力的培养。

学生特点：针对初中年级学生，他们已经具备一定的物理知识基础和动手能力，对新鲜事物充满好奇心，但可能缺乏实际操作经验和安全意识。

教学要求：结合学生特点，课程设计应注重实践性、操作性和趣味性，通过引导学生主动探究、动手实践，提高其知识水平和技能；同时，注重培养学生的安全意识和团队协作能力，使其在学习过程中形成正确的价值观。

在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。

二、教学内容依据课程目标，教学内容主要包括以下几部分：1. 卷扬机基本结构：介绍卷扬机的主要组成部分，如电机、减速器、卷筒、钢丝绳等，并分析各部分功能。

2. 工作原理：讲解卷扬机如何通过电机驱动减速器，进而使卷筒转动，实现钢丝绳的收放，达到物体升降的目的。

3. 物理概念：复习与卷扬机相关的物理概念，如力、功、能等，并运用相关公式进行计算。

4. 操作与安全：教授卷扬机的操作方法，包括启动、停止、调速等，并强调操作过程中的安全注意事项。

5. 应用实例：分析卷扬机在工程中的实际应用，如建筑工地、货物装卸等场景。

教学大纲安排如下：1. 导入新课：通过图片或实物展示卷扬机，激发学生兴趣，提出本节课的学习目标。

教材建筑卷扬机及其排绳机构的设计

1 绪论1.1建筑卷扬机的简介随着微机技术在世界的改变及在电路中的智能化，PLC在电路中的运用得到了广泛的应用,而它可靠性高、能经受恶劣环境的考验、使用极方便的巨大优越性，迅速占领工业自控领域，成为工业自动控制的首选产品，与机动人、CDM/CAM 并称为工业生产自动化的三大支柱。

1.2设计方法或技术路线：1.2.1设计要求1）设计一台带排绳机构的卷扬机2）要求能提升5吨的物体1.2.2各零部件的设计1）电动机的功率计算及选用：2）减速箱的参数设计与选用：减速箱的选择主要根据齿面性能，传动比等方面进行选择。

本设计中选择硬齿面及合适的传动比减速器作为卷扬机的选型方案，其传动比需满足设计要求。

3）卷扬机滚筒及排绳机构的设计：卷扬机滚筒的选择主要包括结构设计和强度设计，强度设计主要是考虑弯曲校核、扭矩校核和寿命校核。

4）电动机控制线路的设计及卷扬机钢丝绳的选择：卷扬机绳径的选择依据是JG／T503 1—93《建筑卷扬机设计规范》4．1．1条，根据安全系数来确定的。

控制线路的设计实现三相异步电机的正、反转、快转和慢转的要求。

1.2.3拟采用的方法或技术路线1）动力及传动部分采用合适的三相异步电机，通过减速箱驱动卷扬机转动2）排绳机构设计出排绳机构，以减速箱齿轮提供的动力，驱动排绳机构往复直线运动，使得钢丝绳能在卷扬机卷筒上整齐排列3）卷扬机对卷扬机滚筒进行结构设计和强度、寿命校核4）采用继电器和手动按钮设计三相异步电机的正、反转、快转和慢转，完成控制面板的设计1.3本设计的意义随着卷扬机在工业的广泛应用，所以本设计就是为了更好地改善已往卷扬机在工业中的缺点，如：钢丝绳在工作中由于受到挤压而使其使用寿命下降，而采用排绳机构进行均匀排绳从而提高了钢丝绳的使用寿命。

同样在控制电路中，采用plc来进行控制这样能减少电路中的繁锁，跟据科学技术要从智能化和微型化进行发展。

从而改善了采用继电器来控制电路。

并增强了控制的实时性，更能保证精度要求的产品质量。

浅析卷扬机安全运行现状及优化对策

浅析卷扬机安全运行现状及优化对策井下运行必备的卷扬机，归属于侧重的运行设施。

在安全管控程序内，要注重这种卷扬机配有的人员情形、预设的原料、矿石产出等多样要点。

卷扬机的顺畅运转，可提升总括的矿井成效，维护好总体属性的设施安全。

从现状看，井下搭配的卷扬机，还存留着特有的运行弊病。

要解析安全运行路径的现有状态，明晰多样故障的产出根源，在这样的状态下，创设出实效凸显的优化途径。

标签：卷扬机；安全运行现状；优化对策卷扬机含有多样的配件，在运转流程内，会遇到各类别的故障，影响了总括的井下安全。

准确查验出机械故障点，可以缩减原有的修护时间，提升井下作业带有的实效性。

要注重卷扬机运行含有的多种细节，创设出定期查验用到的程序。

针对故障的多样特性，预设出针对性凸显的优化方式，才能回避掉惯常遇到的机械安全类事故。

1现有的运行状态矿井提升必备的设施，归属于矿山井下搭配着的运输设施，可衔接起矿井含有的地面生产，以及关联的地下生产。

从现状看，矿井用到的特有卷扬机，多接纳了智能属性的数字交流类体系，引进电控类的系统。

选用了新颖的编程管控技术，以便缩减原有的运行时段。

这样的卷扬机技术，还没能被精准掌握。

因此，在投产时段以内，遇到很恶劣的多样井下环境，卷扬机就产出各类别的运行事故。

为排除现有的多样故障，缩减旧有的停机时段，提升井下生产带有的实效性，应当依循厂家所供应的精准资料，创设出安全运转配有的保证体系。

有必要摸索卷扬机含有的电控配置路径，解析惯常见到的多样事故，并归整事故根源和概要框架下的故障描绘。

具体而言，惯常见到的多样故障，应涵盖如下类别：在运转流程内，机械配有的推手闸，以及关联的毫安表，没能精准显示数值；操作台含有的操作类信息，没能经由实效的路径被运送；多样的PLC，没能顺畅通讯，而是发觉到中断情形下的通讯状态，搭配的计数器，也缺失了灵敏性；控制器含有的电压信号，没能被输出；高压换向没能有序吸合，或在一种方向内予以吸合，而另一种方向内却没能吸合，没有设定动力制动的关联投入。

卷扬机的优化设计

1.2 卷扬机的工作原理卷扬机是一种通过卷筒的旋转来控制钢丝绳的伸长
和缩回，使得重物进行升降的一种起重设备，是一种较简单的提升或牵引机械，用途广泛。简而言之其工作原理就是由电机经减速器带动滚筒，接着收放钢丝绳来拉动重物并通过不同的滑轮来改变方向，使重物按规定路径运动。工艺要求主要是滚筒转速及钢丝绳运动速度受载能力、使用寿命和制动系统的安全可靠性。 2 卷扬机的问题及优化 2.1 主要问题
图 6 折线绳槽的卷筒示意图不难看Biblioteka ，上述两种方案都有涉及到卷筒这一部件。
对于一台卷扬机设备来说，卷筒的地位十分重要，卷筒是
其主要的承载部件，它有着绕绳、升降负载、进行传力等
作用。为此这里进行一个简易的卷筒受力分析：
卷筒的基本参数为：卷筒直径 D=350mm，钢丝绳的直
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现代制造技术与装备
2017 第 7 期总第 248 期
卷扬机的优化设计
陈霖宋海冬蔡梦珂金亚云徐媛媛
（南通理工学院机械工程学院，南通 226002）
摘要：卷扬机的发展如同其他机械一样，从开始的简易到如今的复杂，从以前的手动卷扬机到现在的电动卷扬机，再到更进一步的自动控制，本文就传统的卷扬机的工作原理进行阐述，对排绳、减小噪声进行优化设计。
表 1 噪声的来源分析
底盘结构
底盘是采用箱形结构，各个钢板并不是连续焊接，而是分步合焊，且有共鸣效应的存在

斜坡卷扬主要部件的分析与改进