在现代化机械结构设计制造中,轻量化研究是所有机械设备,特别是大型机械结构的必然趋势,尤其对于体积庞大、结构笨重的起重机而言,横梁结构的轻量化研究具有很重要的地位。而以往要准确验证起重机的静、动态性能,没有较为准确的试验数据为依据,只能在产品设计完成后进行,这是一个周期长、成本大的过程。据资料显示,我国各类型起重机机身重量与国外先进的起重机相比,约重15%~45%,桥式起重机的横梁结构作为起重机的主要组成部分和承载结构,其重量约占整机的60%左右,而横梁自重是衡量整机结构质量好坏的一个重要指标,它的设计参数的选取直接影响整套设计方案的成败。若使用铝合金和新型高强度等轻型合金材料来制造,明显成本不可取。本论文通过对国内外起重机的设计结构和自重进行比较分析,发现我国桥式起重机存在安全系数选用过大、结构笨重、材料浪费严重、横梁结构的强度和刚度均存在较大的富裕量等设计问题,这就使得横梁结构轻量化研究势在必行。针对上述问题,本文以10t-24.8m桥式起重机的横梁结构为研究对象,对其横梁结构进行动力学分析和设计变量优化设计。(1)对本论文研究对象的设计图纸和整体结构进行分析研究,利用Solidworks2013对桥式起重机横梁结构进行CAD实体建模。(2)利用大型分析软件ANSYS Workbench对横梁结构进行了静力学分析、模态处理、谐响应分析、瞬态动力学分析,研究了横梁结构受到时间-载荷在多工况下的静态和动态响应,通过动态响应特性曲线可以清楚地掌握横梁所受最大应力、最大位移以及振动速度和加速度随时间-载荷的变化规律。最后进行了强度和刚度的校核计算,以最大应力、变形、动刚度和横梁的设计变量尺寸范围为约束条件,建立了起重机横梁结构的优化数学模型。(3)将小车和电葫芦等起重设备作为整体,以相应的冲击系数和起升动载系数的形式表现在优化过程中。最后在ANSYS Workbench中的Design explorer快速优化模块中,对本论文研究的单梁桥式起重机横梁进行了结构轻量化研究。选取横梁的截面相应设计变量尺寸作为输入参数,应力、应变的最大值、动刚度和质量的最小值为输出参数,通过参数优化对比优化前后横梁结构的强度、刚度和动态分析结果,得到了给系列起重机横梁的最优设计参数,使横梁质量达到最小,完成了本课题的研究目的。