摘 要

如今，现代设计方法在起重机械的设计中应用越来越广泛。本文结合目前飞速发展的计算机技术对MQ2533 四连杆门座起重机进行设计与分析，主要完成内容如下：

（1）完成了对MQ2533 四连杆门座起重机总体设计。确定了主要工作机构和金属结构的形式；对货物水平位移补偿系统及臂架自重平衡系统进行了正确的设计；对整机抗倾覆稳定性进行了校验。

（2）完成了整机虚拟样机的建立。对主要部件完成了三维建模并装配；使用ADAMS/Cable模块进行了钢丝绳建模；添加约束实现了整机虚拟样机的构建。

（3）完成了动态特性分析。在ADAMS中实现了四大机构的运动学和动力学仿真并对其摆动动态特性进行了分析，得到了曲线图。

关键词： 门座起重机；虚拟样机；动态特性；SolidWorks；ADAMS

Abstract

Nowadays, modern design methods are more and more widely used in the design of cranes. This thesis combines the current rapid development of computer technology on the MQ2533 four-link portal crane design and analysis, the main contents are as follows:

（1）Completed the overall design of the MQ2533 four-link portal crane. The arrangement of the four working bodies and the selection of the metal structure were arranged reasonably. The correct design of the horizontal displacement compensation system and the weight balance system of the boom was carried out. The anti-overturning stability of the whole machine was verified.

（2）Completed the establishment of the whole virtual prototype. The three-dimensional modeling and assembly of the main components are carried out; the wire rope is modeled on the hoisting; the constraint is realized to build the virtual prototype of the whole machine.

（3）Completed the dynamic characteristics analysis. In ADAMS, the script is used to realize the simulation of each component under different working conditions, and the graph is obtained.

Key words: portal crane; virtual prototype; dynamic characteristics; SolidWorks；ADAMS

目录

第1章 绪论 1

1.1 选题目的与意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 本文主要工作 4

第2章 MQ2533四连杆门座起重机总体设计计算 5

2.1 主要技术参数 5

2.2 确定主要工作机构和金属结构的形式 6

2.2.1 确定主要工作机构形式 6

2.2.2 确定主要金属机构形式 11

2.3 确定四连杆臂架结构主要尺寸 13

2.4 货物水平位移补偿系统设计 13

2.4.1 水平位移补偿系统原理 13

2.4.2 货物水平位移的设计 14

2.5 杠杆活对重式臂架自重平衡系统设计 19

2.5.1 杠杆活对重平衡系统工作原理 19

2.5.2 作图法设计杠杆活对重臂架自重平衡系统 19

2.5.3 臂架平衡系统的校验 20

2.6 各工作机构、金属结构的计算工况、计算载荷以及载荷组合 23

2.6.1 载荷计算 23

2.6.2 载荷组合 28

2.7 总体稳定性计算 29

2.8 轮压计算 33

2.8.1 轮压计算原理 33

2.8.2 各种工况下轮压计算结果 34

2.8.3 轮压校核 35

2.9 整机稳定性计算 35

2.9.1 起重机抗倾覆稳定性概述 35

2.9.2 起重机抗倾覆稳定性校验计算 36

第3章 起重机虚拟样机制作及动态特性分析 40

3.1 SolidWorks建模简介 40

3.2 主要零部件的建模 40

3.3 利用ADAMS建立整机虚拟样机 41

3.3.1 虚拟样机技术 41

3.3.2 ADAMS软件简介 42

3.3.3 虚拟样机的建立 42

3.4 虚拟样机动态特性分析 45

3.4.1 对虚拟样机进行运动学仿真分析 45

3.4.2 对虚拟样机进行动力学仿真分析 47

第4章 全文总结 50

4.1 本文总结 50

4.2 环境影响与经济性分析 50

4.3 研究展望 51

参考文献 52

致谢 54

第1章 绪论

1.1 选题目的与意义

如今，起重运输机械在国民经济建设当中应用的越来越广泛。随着技术的不断革新和生产的发展，现代设计和制造能力得以不断提高，从而引起了国内外相关市场竞争逐渐加剧。为了适应这种变化，对于起重机的设计方案也需要不断更新及完善。

传统的设计方法是静态分析与静态设计相结合，考虑到当前的市场形势，显然不能再满足要求。而虚拟样机技术的出现让我们看到了突破口，将虚拟样机技术应用于起重机的设计研发当中，可以让我们借助计算机得到起重机各机构在不同工况下的仿真数据。而借助于此，设计人员可以预估甚至近似准确的判断出其真实工作时的各种数据。这可以降低实际研发成本、加快研发周期，极大地提高产品的市场竞争力。对于正在努力追赶与世界前列国家差距的国内制造业而言，意义显而易见。

与此同时，随着计算机技术的飞速发展，许多二维设计软件（如AutoCAD）、三维设计软件（如PRO/E、SOLIDWORKS、UG等）大大减轻了设计人员的工作量。借助这些工具，我们可以建立起港口起重机的虚拟样机模型并对此进行动态特性分析，这可以很好地辅助起重运输机械的研究。

1.2 国内外研究现状

武汉理工大学的韦树宝利用软件平台，在引入虚拟样机技术的基础上，建立了龙门起重机的整机虚拟样机。并且通过比较系统的多体系统动力学仿真分析，实现通过计算机控制起重机在不同工况下的仿真模拟，其利用虚拟样机仿真的关于龙门起重机随载荷变化及随时间变化的运行状态的数据，对起重机的动态特性分析与设计提供了十分可信的参考^[1]。

大连理工大学的常春影，由于其参与了一个工程项目——32/10t 32/10t双小车吊钩门式起重机，他以此为依据，结合其实际研究。利用有限元分析软件对门式起重机的结构设计及相关动态特性问题做了分析，并根据分析的结果预估了主梁的疲劳寿命。并且通过深入研究给出了一些比较具体的有意义的分析方案^[2]。