随着现代科技的迅速发展,工业生产规模的不断扩大和自动化程度的不断提高,起重机的应用也越来越广,作用越来越大。因此,提高起重机的生产效率,降低物料搬运成本,确保运行的安全可靠是十分重要的。本文以桥式起重机箱形主梁为研究对象,结合现代设计方法中的有限单元法和拓扑优化方法,采用变密度法和ANSYS分析软件,完成了桥式起重机箱形主梁结构的拓扑优化设计研究,提出了箱形梁的空腹式结构和斜加强筋形式结构。通过采用ANSYS对传统箱形梁、空腹式箱形梁以及斜筋式箱形梁的强度和刚度分析,表明起重机箱形主梁的拓扑优化设计结果合理可行,减轻了梁的自重,降低了制造成本。建立了箱形梁结构的拓扑优化设计数学模型,采用变密度法和ANSYS软件,完成了箱形梁和实体梁的拓扑优化设计,得到了箱形梁的最优拓扑结构。箱形梁在受均布载荷时最优拓扑结构为拱形,中间受集中力时的结构近似M形。实体梁中间承受集中载荷的拓扑优化结果近似倒V字形。通过对30t正轨箱形双梁桥式起重机箱形主梁的拓扑优化,提出了箱形主梁的空腹式结构,以便减轻主梁的重量。经过经典力学分析计算,空腹式箱形主梁与传统箱形梁的刚度和强度相比变化不大,可以满足起重机强度刚度的设计要求,但空腹式结构的主梁重量却减小许多。建立了传统箱形主梁、空腹式箱形梁和斜筋式箱形梁结构的有限元模型,并完成了其有限元分析计算。与传统箱形主梁结构相比,空腹式腹形梁的刚度和强度都没有大的变化,而重量却减轻了许多；斜筋式箱形梁的刚度没有大的变化,强度有所降低,而重量也有所减轻。论文研究提高了起重机箱形主梁结构的设计水平,使得起重机箱形梁结构更加合理。同时,对起重机箱形主梁的结构设计具有指导意义和较高的参考价值。