1.目的及意义：

1.1国内外研究现状分析：

门座起重机是随着港口事业的发展而发展起来的。当今中国的港口事业发展到前所未有的高度，港口的作业能力处于世界领先的水平，而门座式起重机则是非常重要的贡献环节。门座式起重机是指臂架安装在门座上，下方可通过铁路或公路车辆的移动式回转起重机。是一种间歇性动作的机械，具有短暂、重复、周期性循环的工作特点。门座式起重机起升、回转、变幅和运行机构，其中起升、回转、变幅机构装在转动部分上，每一个工作循环都参加作业。

自1890年第一次将不可变幅的固定式可旋转臂架型起重机装在横跨于窄码头上方的运行式半门座上，成为早期的港用半门座起重机，到二战之后采用门座结构形成雏形的门座式起重机，上海振华重工集团的黄陈娣^[1]认为至今天的门座式起重机正向大型化、重载化、高速化及智能化的方向发展，来满足日益增长的市场竞争。滨海重型机械技术中心的王建，张浩等^[2]及上海海事大学的徐香香^[3]，福建省特种设备检验研究院的郑仲浪^[4]研究表明，在现今的起重机的设计中，有限元计算分析软件ANSYS可对金属结构建模，进行各种工况的强度分析计算，得出相应载荷状况的应力分布情况，进行模态分析，得到各阶段的固有频率和固有振型，并对不同工况下的模态进行对比分析，对起重机总体设计及优化具有重要的指导意义。 作为复杂的大型机械，门座式起重机的安全健康性能面临着巨大的挑战，作为极易发生重大安全事故的特种作业机械，一旦发生事故，对安全生产形势和工作人员的生命财产安全产生严重的威胁。门座式起重机的风险评价工作有着非常重要的作用和意义，首钢京唐钢铁联合公司的张丙悦^[5]及国外的Frendo F^[6],Shcherbakov V S, Korytov M S, Shershneva E O等^[7]经研究之后都认为具体的风险评价措施对加强其管理有重要帮助。而在进行起重机健康检测时，南通大学的陈艳红，朱龙彪等^[8]的研究表明传感器布设的位置与数量会对结果产生至关重要的影响。而国外的Smoczek J^[9]则研究了防摆控制系统。

变频器由于其出色的控制性能而广泛的应用于起重机，宁波市特种设备检验研究院的王国良，全维军等^[10]研究了在ABB变频器的相关基础性能上在起重机上的应用问题及其维护，青岛港的赵晓明，鲍春宇等^[11]，中交一航局第一工程公司的谷成银^[12]研究了变频控制系统的选择对门座式起重机运行的安全性及可靠性的影响。作为复杂的大型机，门座式起重机常常会有故障，原因之一常常就是变频器故障，而其中进口变频器的使用便存在维修周期缓慢、周期长，严重影响现场生产，因此神化黄骅港务公司的于海波，李小阳等^[13]认为变频器国产化改造对提高生产效率和起重机的维护都具有重要意义。

随着自动化和机械化程度增强，曹妃甸港的刘剑^[14]研究认为将现代化技术融入门座式起重机的设计当中，使得技术更加趋向数字化是自动化的起重机的发展趋势。为提高港口装卸效率，对门座式起重机的电气控制系统的改造设计同样意义重大。其中PLC的应用大量的减少了传统继电器的使用，简化了系统的电路设计是的电路系统的调试更加高效和简便，福建省港行勘察研究院的彭文^[15]通过对门座式起重机的控制原理提出了对其的电气系统的改造设计，连云港市新东润港务公司的戴亚^[16]则研究了PLC在门座式起重机控制电路中的应用及输入输出点数的改造及相关输入输出接线和操作面板的设计。天津港第五港埠公司的曹娜^[17]研究认为优秀的变幅系统设计以尽可能降低变幅机构的驱动功率和提高机构的操作性能为目的，对整机的工作性能、安全性能有重要影响重要。

日照港股份有限公司第二港务分公司的王佳佳，杨玉刚等^[18]研究了势能回收再利用节能技术，势能回收再利用自循环技术是将门座式起重机起升机构下降时的势能进行回收,并利用超级电容作为存储单元,由此提高了能源转换效率，对能源回收再利用的发展具有重大意义。上海亦凡机械设计有限公司的曹三平^[19]研究认为从节约材料和控制成本的角度而言，臂架的改进优化对门座式起重机的设计成本控制至关重要。对于起重机的保护，神化黄骅港务公司物流中心的李小阳，杨永望等^[20]等研究认为接地清扫装置对改善起重机的接地效果。

1.2目的及意义：

本次毕业设计通过对MQ4040单臂架门座起重机总体设计计算、圆筒门架结构设计计算及三维仿真建模，培养学生自主独立的主动学习，综合的运用本科阶段所学的知识，涉及制图、力学、材料力学、机械设计等内容，利用自己可得的资源去主动寻找问题的解决办法，查阅文献资料，学习建模仿真及分析软件的使用及其在起重机设计中的应用及意义，充实本科阶段的个人能力，为日后在岗位上工作打下一定的精神准备的能力基础。本课题选取港口常用的MQ4040门座式起重机为设计目标，包括总体的设计计算和圆筒门架结构的设计计算，可帮助学生更加了解门座式起重机的各个机构及总体的组成，更加深入的掌握专业知识，并使学生具备一定的相关设计软件的使用能力，既使学生巩固了本科阶段所学知识，也扩展了学生独立解决问题的能力，主动学习的意识，对学生今后走向工作岗位具有重要的意义。