1、Equipment Manufactring Technology No.2，2011吊鉤是起重機的重要承載構件，也是最廣泛使用的取物裝置，其性能直接影響到起重機作業的安全，一旦吊鉤發生損壞，將會造成人員傷亡或重大經濟損失。國內現階段分析吊鉤問題的主要方法，是將吊鉤簡化為一個平面模型進行分析。該模型是對實際結構在特殊情況下的簡化，即將一切現象都看做是在一個平面內發生的，這與實際工作情況存在一定的差異，并不能全面的反映空間物體的本質。因此，需要用更加精確和先進的方法，來處理此類問題。 本文采用建立三維模型的方式進行分析，以彌補平面模型所帶來的不足。其研究的對象為國內某30t 輪胎式起重機所用使用

2、的25號吊鉤（材料DG20Mn ，工作級別M7，鍛加工后退火處理，清理氧化皮，其硬度HB 156，材料的化學成份和機械性能，必須符合GB10051.1-88的規定）。分析流程如圖1所示。1模型的建立1.1三維模型的建立建立三維實體模型，是對工程實際問題有效的模擬和仿真的過程，能較真實的反應研究對象的具體結構形式，以及其具有的特性。由于吊鉤是變截面的曲梁式結構，通過ANSYS 直接建模過程復雜，耗時較多，因此通過更強大的實體三維軟件Soild Works 建立吊鉤實體模型，其模型如圖2所示1.2ANSYS 模型的建立圖2所示的三維模型并不能直接進行有限元分析計算，與我們是要需要模型有一定的差異。

3、因此通過soild works 生成IGES 模型文件，然后導入AN-SYS ，并進行適當的完善，使模型更加合理（此處忽略倒角，螺紋線等不影響整體模型的部分），其模型如圖3所示。1.3具體參數的設置在ANSYS 中，對模型賦予具體參數：彈性模量E =210GPa ；密度=7.85×10-6kg /mm 3；屈服極限333Pa ；泊松比=0.3；額定載荷為30t ，實際試驗載荷為額定載荷的1.25倍，即37.5t （該載荷僅為試驗載荷，在實際生產工作中，由于輪胎式起重機所固有的特點，實際載荷大多數情況要小很多）。基于ANSYS 的起重機吊鉤有限元分析盧澤暉，胡吉全（武漢理工大學物流工程

4、學院，湖北武漢430063）摘要：根據吊鉤特有的截面形式，提出了新的建模方式，解決了平面建模不能完全反映實體模型的本質等問題，采用ANSYS 軟件對吊鉤的強度進行有限元分析，介紹吊鉤在試驗載荷下的應力分布與應變情況，并為實際設計生產提供參考。關鍵詞：強度分析；三維實體模型；有限元中圖分類號：TH123文獻標識碼：A文章編號：1672-545X （2011）02-0044-03收稿日期：2010-11-05作者簡介：盧澤暉（1985），男，湖北武漢人，碩士在讀，研究方向：機械制造及其自動化。利用Soild Works 進行吊鉤三維模型的建立通過Soild Works 導出模型，并生成ANSYS

5、模型細化模型重點研究部分并完善模型施加載荷與約束，并求解釋分析數據，求出結論圖1吊鉤有限元分析流程圖2Soild Works 模型圖3ANSYS 模型44裝備制造技術2011年第2期選用solid45單元，該單元用于三維實體結構模型，由8個節點組合而成，具有塑性、蠕變、膨脹、應力強化、大變形和大應變的特征，可以獲得簡化的綜合的微控選項。1.4施加載荷與約束由于該問題是一個非線性問題，需要大量的資源，能否理解到問題的本質特性，直接影響到建立的模型是否合理。本例中假設在吊鉤的受力部位有一重物，受力方向垂直向下（該工況是計算靜載荷的實驗工況，不考慮吊鉤的擺動） 。在實際中吊鉤與吊鉤梁是螺紋連接，因此

6、施加螺紋面的面約束，約束x ，y ，z 三個方向的位移。 2計算結果的分析2.1應力分布狀況應力分布狀況如下：由圖4可知，最大應力位于吊鉤向下彎曲處，由于載荷垂直向下，該截面是受到彎曲與剪切二力的合力，而吊鉤內側受拉應力，外側受壓應力，所以危險界面總是發生在內側彎曲處，該處的應力最大，最大應力為=292MPa 。圖5為吊鉤內側應力曲線，是吊鉤內側面由上至下各節點應力變化的曲線，反映了吊鉤在受載時應力變化的總趨勢。由圖可知，應力由小變大，但是變化率開始時較小，而后漸漸變大，直到到達峰值，然后應力迅速減小。因此，如果僅考慮吊鉤的強度問題，只有一段區間存在失效的問題，應重點關注此處。2.2應變云圖分

7、析由圖6可以看出，最大變形位于吊鉤的前端，這是由于吊鉤整體變形和下部彎曲變形的結果。但是變形量不大，只有1.67mm ，在實際工作中是不會產生太大影響。3結束語（1）起重吊鉤是易損件，也是港口的常用設備，一旦發生斷裂、墜落事故，極易導致重大的人身和設備事故。通過上述的模擬仿真計算，可以明確地捕捉到工作時的應力和位移分布情況，該結果與實際工作中發生的吊鉤斷裂實例，也是十分吻合的。因此需要對生產品質把關，嚴格遵照設計要求，同時定期對吊鉤進行安全檢驗，必要時還可以進行可靠性評價，確保吊鉤能安全作業。（2）ANSYS 和其他CAD 軟件的結合使用，可用來建立更加滿足實際的復雜三維模型，這種三維模型的分

8、析，較以前的二維簡化模型分析，能獲得更精確的解。參考文獻：1張質文，王金諾，等. 起重機設計手冊M.北京：中國鐵道出版社，2001.2周寧. ANSYS 機械工程應用實例. M.北京：中國水利水電出版社，2006.3杜平安，甘娥忠，于亞婷. 有限元法原理、建模及應用M.北京：國防工業出版社，2004.圖4應力云圖350300250200150100500節點號等效應力（M P a ）圖5內側應力曲線圖6應變云圖45Equipment Manufactring Technology No.2，2011Design of PI Controller in Production Line about

9、 Motorcycle Ger-boxLUO Li-yuan 1，YAN Jin 2，YAN Qin-lao 1（1.Guangdong Communication Polytechnic , Guangzhou 510800, China ；2. Guangzhou Dayang Motorcycle Co. ，Ltd. ，Guangzhou 510800,China ）Abstract:in order to effective control the production line of motorcycle ger-box, the PI controller was design b

10、y using of cascading control mothed, and according to processing techinc of motorcycle ger-box, it was divided into 3section,and the PI controller were set in every workshop section, and the reasonable parameters were determined by iteration and simulation, the fluenc y of production line and robust

11、ness of control system are strengthened. Key words:motor cycle ; ger-box ; production line; control; majorization在頻域上進行PI 參數的優化，決定的PI 控制器參數能夠保證控制器在低頻段具有最大幅值，仿真結果表明這種參數調整方法對擾動和過程噪聲不敏感。參考文獻：1Nishikawa,Y. et al., A method for auto-tuning of PID control parameters J.Automatica ，1984，20(3：321-332.2Ziegle

12、r,J.G. and Nichols,N.B., Optimum settings for automatic controllersJ.Trans. ASM E ，1942，64(4：759-768. 3A °str o 咬m,K.L.and H 覿gglund,T., PID controllers theory, design and tuning M.2nd edn ，Research Triangle Park ，NC :InstrumentSociety of America ，1995.4A°str o咬m,K.L., Panagopoulos,H., H 覿

13、gglund,T., Design of PI controllers based on non-convex optimization J.Automatica ，1998，34(5：585-601.5Radke,F. and Isermann,R., A parameter-adaptive PID-cont -roller with stepwise parameter optimizationJ.Automatica ，1987，23(4：449-457.6Zhuang,M.X. and Atherton,D.P.,Optimum cascade PID contro-ller des

14、ign for SISO systemsJ.IEE CONTROL ，1994，606-611. 7Schei,T.S., Automatic tuning of PID controllers based on transferfunction estimationJ.Automatica ，1994，30(12：1983-1989. 8Hopp,W.J., and Spearman,M.L., Factory physics:Foundations of M anu-facturing M anagement M.Burr Ridge, IL:Irwin ，1996!Based on AN

15、SYS Finite Element Analysis of the Wheel Crane HookLU Ze-hui, HU Ji-quan（Wuhan University of Technology ，Logistics Engineering College ，Wuhan 430063,China ）Abstract:According to hook peculiar interface form forward new modeling method ，Solve plane modeling cannot fullyreflect the nature of solid model. Using ANSYS software to hook the finite