摘 要

本文对MQ4050门座式起重机进行了总体设计，包括水平位移补偿系统设计，臂架自重平衡系统的计算以及整机稳定性的验算等等，用AutoCAD绘制图纸并用Solidworks进行三维建模并用Ansys进行有限元分析，对门架的应力，刚度，稳定性对起重机进行的全面的计算分析与可靠的计算。

论文主要研究了MQ4050门座式起重机的总体设计与圆筒门座的有限元分析。

研究结果表明：本文的设计满足设计要求。

本文的特色：利用解析法与图解法对起重机进行总体设计，并用三维建模软件与Ansys对圆筒门架进行有限元分析，得出更加，准确，可靠，有效的分析结果。

利用SolidWorks建立臂架的三维模型，使臂架的各个结构构件能更加直观的表现出来。对臂架结构运用ANSYS软件进行强度和刚度分析，分析过程方便快捷。

关键词：门座；起重机；整体设计；三维仿真；有限元；圆筒门架；Ansys；Solidworks。

Abstract

This article writes about the overall design of a MQ4050 portal crane.It includes the determining of the form of the structural.The designs of the systems of the displacements of loads and the balance system of the cylindrical portal are alse inclouded.In the end,the calculation of the support reaction and the checking of the stability of the whole crane . Then we create a 3D(three-dimensional) model of the cylindrical portal in Solidworks. And analyse the stiffness and the rigidity of the cylindrical portal in ANSYS.

Key Words：portal crane;overall design; cylindrical portal;Solidworks;ANSYS.

目录

1绪论 1

1.1研究背景 1

1.2国内外研究现状 1

1.3课题研究的目的和意义 1

1.4基本内容和方案 2

2总体设计计算 3

2.1 MQ4050主要性能参数 3

2.1.1额定起重量 3

2.1.2幅度 3

2.1.3起升高度 4

2.1.4机构的工作速度和工作级别 4

2.1.5轨距和基距 4

2.1.6计算风压 4

2.1.7轨道型号 4

2.1.8许用轮压 4

2.2确定主要工作机构和金属结构的形式寸 5

2.2.1确定主要工作机构形式 5

2.2.2确定金属结构的形式 8

2.3 确定臂架结构主要尺寸 9

2.4 吊重水平位移补偿系统的设计 10

2.5杠杆活对重臂架自重平衡系统设计 15

2.5.1确定臂架平衡系统相关尺寸 15

2.6各工作机构、金属结构的计算工况、计算载荷及载荷组合 20

2.6.1起升载荷 20

2.6.2自重载荷 20

2.6.3动力载荷 20

2.6.4风载荷 22

2.7轮压计算 26

2.7.1各支腿支承反力计算公式 26

2.7.2各工况下的轮压计算 28

2.8整机抗倾覆稳定性计算 30

2.8.1无风静载工况 30

2.8.2有风动载工况 30

2.8.3突然卸载或吊具脱落工况 31

2.8.4非工作状态暴风侵袭工况 31

3起重机门架三维建模及有限元仿真分析 32

3.1臂架结构材料参数 34

3.2计算工况 34

3.3有限元计算结果及分析 34

3.3.1约束与加载 34

3.3.2划分网格 35

3.3.3计算结果 36

4结论 37

中外文参考文献 38

附录 39

致 谢 41

1绪论

1.1研究背景

随着经济社会的发展，港口的货物吞吐量不断提高，通用码头正朝着大吨位，多功能，高度自动化，高效率的方向发展，尤其在集装箱装卸能力方面显著提高，为越来越多的人所重视。随着起重机朝着大吨位大型化的方向发展，用钢丝绳蝙蝠的单臂架门座式起重机渐渐的代替了四连杆起重机，逐渐占领了市场。为了满足市场的需求，一些国外的著名制造商迅速推出新机型。位于芬兰的KNOE公司设计制造多的多用途门机具有集装箱，吊钩，抓斗三种作业方式，在控制传动经济性等方面采用了先进技术，具有典型性。奥地利利卜海尔公司、德国高华公司设计制造的单臂架起重机，同样具有多用途的特点。这些机型因其多动能，适应性强，性能优良，被世界各地的港口码头广泛应用，特别是被用在通用码头装卸集装箱。

1.2国内外研究现状

横向对比国外的产品，国内的多用途门机在相同类别的产品上依然存在差距，其中由于我国在控制系统，电器配套设备上与外国的差距，起重机在这方面上短板难以弥补。由于新产品不断投入使用以及市场的要求，各大院校，设计所和制造商根据市场反馈，经验教训迅速改进设计，是产品的质量有了提高。同时相关设计理论不断完善，设计方法不断总结，相关理论进入了一个新的阶段。

在国外，多功能，大型化成为发展方向，起重机的控制传动技术，模块化设计制造技术越来越高，自拆装系统这种新的发展方向也得到了迅速发展。

1.3课题研究的目的和意义

单臂架门座式起重机相较于四连杆门座起重机吨位大、用途多、效率高，具有进行集装箱装卸作业的能力。门座起重机相对岸桥而言，结构自重轻，建设成本低。因此单臂架起重机具有更高性价比，更强的适应能力。