两层升降横移式立体车库钢结构 有限元分析及优化设计 蒋俊杰沈星宇 南京工业大学机械与动力工程学院 南京２１１８１６ 摘要：基于Ａｎｓｙｓ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ软件，对某型号两层升降横移式立体车库的钢架结构进行了对称满载工况下 的有限元分析。结果表明，结构刚度不足且出现明显的应力集中现象。根据静力学分析结果，选用热轧薄壁Ｈ 型钢对结构主要构件进行优化设计，并对产生应力集中的部位进行局部加强与细节改善。改进后结构的性能符 合ＧＢ／Ｔ ３８１１＿２ｏ０８《起重机设计规范》要求，最大等效应力减少７０．１％，最大挠度减少４３．１％，质量减轻 ８．１％，实现了多目标优化。进行了模态分析，为避免共振提供了理论依据。 关键词：立体车库；有限元分析；Ａｎｓｙｓ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ；优化设计 中图分类号：ＴＨ２１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—０７８５（２０１６）０７—００１０—０５ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ａｎｓｙｓ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍｓ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｔｅｅｉ—ｆｒａｍｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ａ ｔｙｐｅ ｏｆ ｔｗｏ—ｌａｙｅｒ ｌｉｔｆ—ｓｌｉｄｉｎｇ ｓｔｅｒｅｏ ｇａｒａｇｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｆｕｌｌ—ｌｏａｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ ｌａｃｋ ｏｆ ｒｉｇｉｄｉｔｙ，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｏｂｖｉｏｕｓ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔａｔｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｕｓｅｓ ｈｏｔ—ｒｏｌｌｅｄ ｔｈｉｎ—ｗａｌｌ Ｈ—ｓｈａｐｅｄ ｓｔｅｅｌ ｔｏ ｐｅｒｆｏｒｍ ｏｐｔｉｍａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｉｔｈ ｌｏｃａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ａｎｄ ｄｅｔａｉｌｅｄ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｔｏ ｔｈｅ ｐａｒｔ ｓｕｆｆｅｒｉｎｇ ｆｒｏｌｎ ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ ｓｔｒｅｓｓ．Ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｓｔｕｒｃｔｕｒｅ ｉｓ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ＧＢ／Ｔ ３８ １ １—２００８ Ｄｅ— ｓｉｇｎ ｒｕｌｅｓ ｆｏｒ ｃｒａｎｅｓ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｓｔｒｅｓｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ ７０．１％，ｍａｘｉｍｕｍ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ ４３．１％， ｗｅｉｇｈｔ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ８．１％．ｒｅａｌｉｚｉｎｇ ｍｕｌｔｉ—ｏｂｊｅｃｔ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｍｏｄａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｓ ｐｅｆｒｏｒｍｅｄ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ａｖｏｉ— ｄｉｎｇ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｒｅｏ ｇａｒａｇｅ；ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ；Ａｎｓｙｓ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ；ｏｐｔｉｍａｌ ｄｅｓｉｇｎ 。 弓，言 茎 嚣 喜詈 篇姜 喜 辜 近年来我国国民经济快速发展，私家车作为 能适应城市发展的要求。为了协调停车需求与城 参考文献 Ｗｏｒｋｓ ＡＰＩ二次开发［Ｍ］．北京：机械工业出版 ［１］乔慧丽．门式起重机三维参数化及模块化设计系统的 社，２００５． 开发研究［Ｄ］．武汉：武汉科技大学，２００５． ［８］ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ公司．ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ高级教程： ［２］王宗彦，吴淑芳．面向大规模定制的桥式起重机快速 ２０１１版［Ｍ］．杭州新迪数字工程系统有限公司，译． 设计系统［Ｊ］．机械管理开发，２００９，２４（５）：８９— 北京：机械工业出版社，２０１１． ９２． ［９］江洪，陈燎，王智．ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ有限元分析实例解析 ［３］张立国，吴淑芳，秦慧斌，等．系列起重机产品快速 ［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００７． 设计方法研究［Ｊ］．机械设计，２００８（４）：５—７． ［１Ｏ］ＧＢ／Ｔ ３８１ １—２００８起重机设计规范［ｓ］． ［４］王华秋．Ｖｉｓｕａｌ ｃ＃．ＮＥＴ程序设计基础教程［Ｍ］．北京： ［１１］杜平安．有限元网格划分的基本原则［Ｊ］．机械设计 清华大学出版社，２００９． 与制造，２０００（１）：３４—３６． ［５］陶元芳等．用ＶＣ＋＋对ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ进行二次开发 ［Ｊ］．太原科技大学学报，２００６，２７（２）：１０２—１０５． 作 者：程潞样 ［６］王晓丽，季忠．ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ的二次开发方法的比较 地 址：北京市雍和宫大街５２号 ［Ｊ］．现代制造技术与装备，２００６（２）：５０—５２，５５． 邮 编：１００００７ ［７］（美）ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ公司著，生信实维公司编译．Ｓｏｌｉｄ— 收稿日期：２０１６—０３—３０ 《起重运输机械》 ２０１６（７） 节距可以计算出链条链轮传动啮合冲击的频率 。 的桥式起重机双梁桥架有限元分析［Ｊ］．起重运输机 本型号立体车库升降速度４～５ ｍ／ｒａｉｎ，所用链条 械，２０１５（７）：４４—４７． 节距为２５．４０ ｍｍ，算得冲击频率小于３．２８ Ｈｚ。 ［３］韩兵兵，张功学，贾争宪．基于Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ的立体车 般对共振区频率比Ａ有如下规定：０．７５≤ 库钢架稳定性分析［Ｊ］．陕西科技大学学报：自然科学 一Ａ≤１．２５，可知，该工况下激励的振动频率已经离 版，２０１３（１）：ｌ１１—１１４． ［４］武瑞之，张建锋，王海峰，等．立体车库框架结构优 开结构的共振区。 化设计［Ｊ］．河南科技大学学报：自然科学版，２００９ ５ 结论 （４）：２４—２６． ［５］ＧＢ／Ｔ ３８１１—２ｏ０８起重机设计规范［Ｓ］． 基于Ａｎｓｙｓ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ软件对某型号二层升降 『６］ＪＢ／Ｔ ８９１０－－２０１３升降横移类机械式停车设备［Ｓ］． 横移式立体车库的整体结构钢架进行了对称满载 ［７］ＧＢ／ＴＩ１２６３－－２０１０热轧Ｈ型钢和剖分Ｔ型钢［Ｓ］． 工况下的有限元分析。结果表明，最大等效应力 ［８］Ｘｉａｏ Ｄｅｎｇｈｏｎｇ，Ｌｉｕ Ｘｉａｎｄｏｎｇ，Ｄｕ Ｗｅｎｈｕａ，ｅｔ ａ１．Ａｐ— 与最大挠度均偏大。通过多目标优化使改进后最 ｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｏｐｏｌｏｇｙ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ａｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｂｉｃｙ— 大等效应力减少７０．１％，最大挠度减少４３．１％， ｃｌｅ ｍａｉｎ ｆｒａｍｅ［Ｊ］．Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎｄ Ｍｕｈｉｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙ Ｏｐｔｉ— 质量减轻８．１％，结构性能符合ＧＢ／Ｔ ３８１１—２００８ ｍｉｚａｔｉｏｎ，２０１２（６）：９１３—９２９． 《起重机设计规范》要求。进行了模态分析，其结 ［９］莫代新．升降横移式立体车库结构设计与有限元分析 ［Ｄ］．南宁：广西大学，２００９． 果为避免共振提供了理论依据。 作 者： 蒋俊杰 参考文献 地 址： 江苏省南京市浦口区江浦街道３０号南京工业大 ［１］付翠红，关景泰．立体车库发展的现状与挑战［Ｊ］．机 学机械与动力工程学院 械设计与制造，２００５（９）：１５６，１５７． 邮 编： ２１１８１６ ［２］宋元岭，卫良保，左宇飞，等．基于Ａｎｓｙｓ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ 收稿日期： ２０１６——０４——０８ 基于Ｍａｔｌａｂ的摆线针轮齿廓修形参数的求解 徐岩 田广才 段秀兵。 １军事交通学院研究生管理大队天津３００１６１ ２军事交通学院军事物流系 天津３００１６１ 摘要：根据摆线加工原理和生产实践，结合现有的修形理论建立了摆线针轮齿廓的标准数学模型，将修 形量作为未知参数，通过代换得到齿廓修形量的参数方程。以２４６Ａ摆线轮为例，利用Ｍａｔｌａｂ软件对参数方程进 行求解。计算结果表明，修形后的齿廓曲线与测量值拟合曲线基本吻合，给出了一种求解修形量的方法。 关键词：摆线轮；齿廓修形；曲线拟合；Ｍａｔｌａｂ 中图分类号：ＴＨ１３２．４１４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—０７８５（２０１６）０７—００１４—０５ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｙｃｌｏｉｄ ａｎｄ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｈｅｏｒｉｅｓ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｂｕｉｌｄｓ ａ ｓｔａｎｄａｒｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｏｏｔｈ ｐｒｏｆｉｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｙｃｌｏｉｄ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｍｏｄｉｉｆｃａｔｉｏｎ ａｓ ｔｈｅ ｕｎｋｎｏｗｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｇｅｔｓ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｍｏｄｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｂｙ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ．Ｗｉｔｈ ２４６Ａ ｃｙｃｌｏｉｄａｌ ｇｅａｒ ａｓ ａｎ ｅｘ— ａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｓｏｌｖｅｓ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｉｎ Ｍａｔｌａｂ．Ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＣＨＩＶｅ ｏｆ ｔｏｏｔｈ ｐｒｏｆｉｌｅ ａｆｔｅｒ ｍｏｄｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｉｓ ｂａｓｉｃａｌｌｙ ｉｄｅｎｔｉｃａｌ ｔｏ ｔｈｅ ｆｉｔｔｉｎｇ ＣＨＩＶｅ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｖａｌｕｅ，ｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇ ａ ｗａｙ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｍｏｄｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｑｕａｎｔｉｔｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｙｃｌｏｉｄ ｇｅａｒ；ｐｒｏｆｉｌｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｃｕｒｖｅ ｆｉｔｔｉｎｇ；Ｍａｔｌａｂ 在摆线针轮啮合副中，标准的摆线轮和针齿 差以及便于润滑和拆装，要对摆线轮进行修形， 啮合是没有间隙的。但实际上，为了补偿制造误 即保证合理的侧隙。现阶段国外科研人员在摆线 一１４一 《起重运输机械》 ２０１６（７）