摘 要

此文借助三维建模软件creo3.0首先对国内一相近产品MQ2535门机的门架结构采用自上而下的建模方式进行了三维建模。并简单地添加了部分力和约束上去，利用ANSYS软件进行分析。在两种工况下的各自三个位置情况下的计算结果对比后，所得结果对MQ2530门机门架结构的设计具有重要的指导意义。

论文主要包括了MQ2530 门机门架结构的设计过程及结果，对于采用立柱式门架设计方案的论证，利用ANSYS分析软件的计算分析过程，门架结构中对圆筒内部隔板和纵筋设计的改进与验算，对法兰盘上钻孔设备的选型。

研究结果表明：设计的MQ2530门机十分适合件杂货及散粮码头，能极大地提高码头的工作效率。而且在变幅距离变为30米后，对中小型码头也具有推广意义。而且在分析计算后，所设计的零件及构件都可以通过强度、刚度、稳定性验算。

此文的特色：此次毕业设计相对于传统的设计，用creo进行了三维建模，还用ansys进行了分析计算。节省了人工手算的大量时间，以及人工手绘工程图的时间。

关键词：creo软件；门机；门架结构；ANSYS软件。

Abstract

In this paper, three-dimensional modeling software creo3.0 first of a similar product MQ2535 door gantry structure using top-down modeling method for three-dimensional modeling. And simply add part of the force and constraints up, the use of ANSYS software for analysis. After the comparison of the calculated results in the three positions under the two conditions, the results are of great significance to the design of the MQ2530 door gantry structure.

The paper mainly includes the design process and the results of the MQ2530 door gantry structure. For the demonstration of the design scheme of the column mast, the calculation and analysis of the software is analyzed by ANSYS, and the internal structure of the cylinder and the longitudinal reinforcement The improvement and checking, the flange on the drilling equipment selection.

The results show that the design of the MQ2530 door machine is very suitable for groceries and bulk grain terminals, can greatly improve the efficiency of the terminal. But also in the pitch distance becomes 30 meters, the small and medium-sized wharf also has a general significance. And after the analysis and calculation, the design of parts and components can be through the strength, stiffness, stability check.

The characteristics of this article: the graduation design relative to the traditional design, with creo for three-dimensional modeling, but also with ansys were analyzed and calculated. Eliminating the need for a large number of manual hand count, as well as manual hand-painted drawings of the time.

Key Words：Creo software; portal crane; mast structure; ANSYS software.

目录

第1章 绪论 1

1.1： 目的及意义 1

1.2： 国内外现状分析 2

1.2.1 国内现状 2

1.2.2 国外现状 3

1.2.3 分析与小结 3

1.3 主要内容与预期目标 3

第2章 设计方案论证 5

2.1 门架结构设计要考虑的主要问题 5

2.2 门架结构的设计思路 5

2.3 拟采用的技术方案 5

第3章 设计计算 6

3.1 性能参数 6

3.2 确定门架结构中金属结构连接的形式 7

3.2.1 金属结构选型 7

3.2.2 圆筒门架结构及其简图 7

3.3载荷计算 8

3.3.1 自重载荷 8

3.3.2 风载荷 10

3.3.3 连接支承处的支座反力 15

3.3.4 载荷组合 15

第4章 结构设计 17

4.1 数字化模型的构建 17

4.1.1 建模软件creo3.0 17

4.1.2 骨架模型和top down设计 17

4.1.3 工程图的绘制 21

4.2 模型分析计算 22

4.2.1 分析软件ansys 22

4.2.2 单元格的划分 22

4.2.3 强度刚度稳定性的验算 23

第5章 环境影响和经济性分析 30

5.1 环境影响分析 30

5.2 经济性分析 30

第六章 结论 33

第1章 绪论

1.1： 目的及意义

在古代，人们出于节约成本，减少人工劳作的辛苦，提高生产效率的目的发明了许多的原始起重设备。到了如今，起重机系列产品的设计生产已经成为一个专门的行业。起重设备的使用给人们得生活工作带来了很大的便利的同时，也对中国经济的发展产生了巨大的作用。小到码头堆场里的堆高机，大到船坞里用来协助制造几千万吨轮船的大型起重机械，以及建造高楼大厦建筑工地随处可见的塔吊，还有各大港口码头用于运输货物的桥式起重机，用于集装箱堆垛用的门式起重机。起重机已经完全融入了我们的生活。

起重机的主要功能是：用于起重和搬运物品。由于起重机械在改变货物竖直方向位移、水平方向位移以及沿着某一平面内圆弧位移的特殊功能，因而它已成为现代化工业生产（如各类自动化和大型设备的制造车间）、交通运输和基本建设（如各地施工时所见的各类门式起重机）等方面提高工作效率而必须拥有的设备。起重机械可以完成大多数物品的提升搬运，也可以对各类机械产品进行安装和检修，而且可以执行生产过程中某些比较复杂的、重复性的动作。比如钢铁生产行业，离开了起重机械，就无法组织正常的生产。由此可见，在当今生产中，起重机械的发展应用程度已成为各大企业和工厂进行高效便捷生产的基础，是一家企业生产力的重要体现。

门座式起重机存在的必要性。如今港口和码头的集装箱化的潮流气势如虹，而且大多数港口都配备着相应的集装箱起重设备，如各类桥式起重机。然而不是所有货物都能通过集装箱运输来降低成本，所以非集装箱装卸机械的使用还是必不可少的，例如在散粮等散货码头、原木等件杂货码头等码头的门座式起重机。这些港口配备的门座式起重机，不仅满足了用户的要求，减少用户的投资。还可以帮助港口拓宽自己的服务范围，适应港口装卸大型件杂货及散货的需求，提高港口的生产效率，形成港口自己独特的优势。所以，越是在集装箱的进程下，研究和设计高效率的门座式起重机就越有其独特的必要性。

门座式起重机一般由四大机构组成：起升机构、变幅机构、回转机构和运行机构。起升机构是使载荷升降的机构，主要由驱动装置、制动装置、钢丝绳滑轮组卷绕系统、取物装置等组成。变幅机构是用来改变起重机幅度和起升高度的机构，用以扩大起重机的工作范围、或用以适应取物装置的工作位置需要、或提高起重机非工作状态的通过性能。回转机构是使起重机的回转部分在水平面内绕回转中心线转动的机构，常由回转支承装置和会装驱动装置构成。门座式起重机的运行机构主要用于变更起重机的工作位置，常由支承装置、运行驱动装置、运行安全装置组成[13]。

而此次毕业设计（MQ2530门机的门架结构的设计）对该起重机高效、安全地工作具有重大意义。因为门架结构与回转机构、运行机构息息相关。好的门架结构设计不仅可以很好地承受来自转柱传来的其上部的力，使回转机构的布置更加合理高效，安装和维修更加方便。还可以使运行机构运行平稳，行走安全。而且行走机构安装在门架结构的四条腿上，进行一定优化后，对整机的稳定性提高以及对码头地面的承压要求的降低都能起到一定作用[11]。

门座式起重机是众多机械产品中的代表，根据其不同的工作要求和工作环境，设计的起重机就会具有不同特点，如该门座式起重机若是应用于工作频繁的忙碌港口，就要在起重机设计实用性，耐用性多下功夫。以该门机的门架结构作为此次毕业设计的题不仅可以检验自己的机械专业的设计能力还可以考察我们对已学知识的运用能力及对新知识的搜寻掌握能力。

1.2： 国内外现状分析

1.2.1 国内现状

目前，随着我国工业能力的快速发展以及近几年来港口行业的良好发展态势，我国在起重机的生产制造中取得了极大地进步。经国家质检总局检验后并颁发起重机制造许可证的单位就有近两千家，这些企业中也不乏走上国际舞台的佼佼者，比如振华集团、徐工集团、三一重工。 这些都说明我国的起重机械的制造能力已经得到了很大的提升，特别是以小吨位为代表的起重机的制造研究已经处于世界先进水平[17]。

而且起重机在使用上具有普遍性、在设计制造具有应用性。最近几年，在经历我国飞速增长的固定资产投资后、在不断完成基础设施建设（如大量高速和高架的建设）和大型项目后。我国起重机制造行业得到了巨大的发展，该行业让人们越来越关注，同时我国的起重机行业也涌现了大批的杰出人才。

尽管如此，我国的起重机制造厂家与欧美等国家的竞争对手相比，差距是仍然存在的，主要体现在大型起重机的设计制造方面。一是从技术方面来讲，我国从事设计制造大型门座式起重机的历史不如他们久远，在设计理念和设计方法上仍然需要继续学习和改进 。二是从品牌上讲，由于在可靠性和稳定性上做出的研究和投入所占的比例相对较少，这方面也是我们国内门座式起重机设计研究时需要加强的短板[14]。

但只要针对性地下功夫，不断地研究和积累，在不久后，相信这些差距会不断缩小的。

1.2.2 国外现状

国外具有代表性的门座式起重机生产商约有15家，比如利勃海尔、马尼托瓦克、和日本的神钢等等。由于这些厂家从大型到小型门座式起重机都有生产，所以市场的占有率更高。

欧美厂家的长处在于设计理念的先进性，这是长期以来重视设计技术研究的效果，他们已经不仅仅讲机械设计当做是一门工程学，更是当做了一门艺术，所以欧美国家设计的起重机一般都极具美感，这给使用和购买的客户在看到该产品的第一印象都十分不错。还有一点就是欧美生产厂家充分利用了现代远程监控技术，极大地保证了他们的产品在工作中的稳定性以及对故障处理的高效性。而日本设计的起重机在这两方面上虽然比不上欧美国家，但仍然值得称道的一点就是他们设计的起重机精细化程度更高，所以在国际市场上的受欢迎程度也还是很不错的[16]。

所以这些优点都是我们在发展过程中值得考虑进行吸收的。

1.2.3 分析与小结

随着多年来各国起重机领域的探索和总结，起重机在今后相当长一段时间里的发展趋势为：

（1）降低起重机产品的生产成本；

（2）面向大型化、高速化和专用化发展；

（3）提高起重机的自动化、智能化和数字化程度；

（4）采用仿真和虚拟设计技术[17]。

1.3 主要内容与预期目标

在creo软件平台上构建MQ2530门机门架结构的数字化模型，完成该结构相应的分析计算，绘制该门架结构相应的工程图。

门架结构形式的确定，门架结构的载荷计算，门架结构刚度、稳定性的验算，主要焊缝的强度验算，完成门架结构的三维建模，绘制结构的工程图。

第2章 设计方案论证

2.1 门架结构设计要考虑的主要问题

（1）门架结构形式的选择。对于门座式起重机的门架结构主要有两种：立柱式和十字架式。而且还有新型的门架结构出现，比如门架主梁圆筒和工字型门架端梁的组合。