摘 要

本次毕业设计论文以MQ1633四连杆门座起重机为例，介绍了门座起重机的总体设计与回转机构设计。包括门座起重机金属结构及各机构的初步选型；用解析法通过Excel设计货物水平位移平衡系统及臂架自重平衡系统；计算载荷组合、轮压、稳定性；各机构电动机、减速器选型计算；回转机构设计计算。最后利用SolidWorks建模及Adams仿真相结合的方法对回转机构进行了运动学仿真，验证了回转机构的可装配性以及回转运行的准确性。

关键词：门座起重机；回转机构；三维仿真。

Abstract

This paper takes the MQ1633 gantry crane as an example to describe the general process of gantry crane’s design and rotating mechanism’s design. Including initial selection of metal structure and various mechanisms of gantry crane, using analytic method to design the horizontal displacement balance system of goods and the weight balance system of the arm frame by Excel, calculation of load combination, wheel pressure and stability, design calculation of rotating mechanism and carried out the kinematics simulation of the rotating mechanism by using method of combining SolidWorks modeling and Adams simulation, verifying the assembly of rotating mechanism and ensuring that the rotating mechanism functions accurately.

Key Words：gantry crane；rotating mechanism；3D simulation.

目录

1 绪论 1

1.1课题研究的目的和意义 1

1.2 课题研究的内容 1

2 总体设计计算 3

2.1性能参数 3

2.2 确定主要工作机构和金属结构的形式 4

2.2.1 确定主要工作机构形式 4

2.2.2 确定金属结构的形式 8

2.3 确定组合式四连杆臂架结构尺寸 10

2.4用Excel解析法进行货物水平位移补偿系统设计 10

2.4.1 货物水平位移补偿系统原理 10

2.4.2刚性四连杆组合臂架方案的解析法设计 11

2.5 杠杆活对重式臂架自重平衡系统设计 14

2.5.1 杠杆活对重平衡系统工作原理 14

2.5.2 臂架自重平衡系统设计方法 15

2.6 工作机构、金属结构的计算工况、计算载荷及载荷组合 24

2.6.1 计算载荷 24

2.6.2 载荷组合 29

2.7 整机稳定性校核 29

2.7.1 基本原则 29

2.8 轮压计算 34

2.8.1门座起重机支承反力的计算 35

2.9选型计算 40

2.9.1起升机构 40

2.9.2运行机构 44

2.9.3变幅机构 48

2.9.4回转机构 51

3 回转机构设计及计算 54

3.1 概述 54

3.1.1回转机构组成 54

3.2滚动轴承式回转支承选型计算 54

3.3回转支承装置计算 57

3.3.1 回转支承装置计算载荷 57

3.3.2 滚道接触应力计算 59

3.4回转驱动机构设计 61

3.4.1 回转阻力矩计算 61

3.4.2电动机容量的选定及验算 62

3.4.3 传动装置总速比及减速器的选择 64

3.4.4 制动器的选择 64

3.4.5 极限力矩联轴器 65

4三维建模 67

4.1 SolidWorks简介 67

4.2 模型的创建 67

4.3创建装配体 78

5运动仿真 82

5.1 Adams简介 82

5.2模型建立 82

5.3模型处理 83

5.4创建约束 83

5.5仿真分析 86

5.5结果分析 86

5.6视频导出 88

6 总结与展望 89

参考文献 91

致谢 92

1 绪论

1.1课题研究的目的和意义

起重机是以间歇、重复的工作方式，对货物进行装卸、转运和安装等作业^[1]。起重机是工厂，铁路，港口等实现机械化装卸的关键^[2]。现在应用于各个物流行业的各类型船舶的体积、排量等越来越大,因此，国内外各个港口上的起重机的体积、起重量等也明显变得越来越大^[3],起重机是一个用于在现代港口集装箱装卸的主要设备^[4]，为满足高效要求，很多集装箱码头都配置了远远超过航运需求的起重机^[5]。现在国外已经将机械化广泛应用于集装箱装卸作业 ^[6]。中国建造的港口机械各方面的水平已经得到了极大的提高,在全世界范围也居于一流的地位 ^[7]。港口机械正在发生巨大的转化，在过去，港口机械体型大、运转速度快、并且自动化程度不断提高，然而，考虑到各方面的问题，港口机械开始变得专业程度更高、更加智能、更加的环保 ^[8]。目前，在各个码头上可以看到许多的门座起重机工作 ^[9]，然而技术水平制约了我国门座式起重机的发展^[10]。四连杆门座起重机的刚性好，能够实现较小的变幅，但较重,相同轮数下轮压大,对码头要求高,制作较复杂,价格较高。门座起重机的应用范围非常广泛，但是，它具有极其复杂的工况，其力学模型非常难以分析^[11]。门座起重机的工作运行离不开回转机构是支持 ^[12]。起重机的材料基本上全部是钢铁，其中作为骨架的金属结构大概占了起重机全部重量的60%,因此如何通过进行起重机的结构优化设计,来减轻起重机的金属骨架结构的重量来减少起重机整体的重量是起重机领域的一个非常重要的研究项目^[13]。因此，针对回转机构的设计进行更深入的研究是有必要的。

根据相关的调查研究表明，国内外的港口机械发展趋势可以总结为：

1）大型化、专业化。