摘 要

本文以港口装卸四连杆 MQ2530门座起重机为例，详细叙述了门座起重机的平衡梁及小拉杆结构设计过程：包括门座起重机的结构设计参数的确定、起重机主要工作机构和结构形式选择起重机的整机抗倾覆稳定性验算及轮压计算等。再采用三维建模软件 CREO3.0进行整机简化建模，最后运用软件ANSYS 对三维模型进行受力分析。

本文特色在于借助三维建模软件 CREO3.0建立门座起重机平衡梁模型，并将结构模型导入 ANSYS 软件，在 ANSYS 中加入了受载荷组合影响的各个节点，可以实现虚拟情况下的起重机平衡梁的工作状态，使设计者准确的得到起重机平衡梁工作过程中的各项性能参数，并对起重机平衡梁进行设计改进，为起重机平衡梁的设计和性能评估提供了一种新的方法，减少了设计开发成本。

关键词： 门座起重机；平衡梁结构设计；Creo三维建模；ANSYS.

Abstract

In this paper, the four link port MQ2530 portal crane as an example, detailed description of the balance beam of gantry crane and a small bar structure design process: determine the design parameters including gantry crane, crane main working mechanism and structure selection of crane machine calculation and anti overturning stability checking wheel pressure. Then the 3D the simplified modeling software CREO3.0 modeling, finally using ANSYS software for three-dimensional model of stress analysis.

The feature of this paper lies in using 3D modeling software CREO3.0 to establish the portal crane balance beam model and structure model into ANSYS software, ANSYS added by each node load combination effect, can achieve a balance beam under virtual crane working condition, the designers of various performance parameters of crane beam balanced in the process of the work accurately the crane and the balance beam design, provides a new method for the design and performance evaluation of crane balance beam, reduce the cost of design and development.

Key words: portal crane；balance beam structure design； Creo 3D modeling； ANSYS

目 录

第1章 绪论 2

1.1目的及意义 2

1.2主要内容 4

1.2.1完成的主要任务及要求： 4

1.2.2技术方案 4

第2章 参数设计 6

2.1性能参数 6

2.2主要工作机构和金属结构的形式 7

2.2.1主要工作机构 7

2.2.2金属结构的形式 7

2.2.3平衡梁及小拉杆结构简图 7

第3章 载荷计算 9

3.1 自重载荷PG 9

3.2 自重振动载荷Φ1PG 10

3.3风载荷 11

3.4 连接支承处的支座反力 16

3.5 载荷组合 16

3.5.1满载最大幅度位置 16

3.5.2空载最小幅度位置 16

3.5.3水平位置 17

第4章 结构设计 18

4.1构建数字化模型 18

4.1.1建模软件的选取 18

4.1.2 Creo的主要特性 19

4.1.3模型构建过程 20

4.1.4 绘制工程图 24

4.2模型分析计算 27

4.2.1 ANSYS软件的功能简介 27

4.2.2 ANSYS分析步骤和方法 28

4.2.3 强度、刚度和稳定性的验算 31

第5章 环境影响及经济性分析 33

5.1 环境影响分析 33

5.2 经济性分析 33

第6章 全文总结和展望 34

参考文献 35

致 谢 36

第1章 绪论

1.1目的及意义

起重机是国民经济发展中不可或缺的物料搬运搬运设备和工业安装设备。伴随着我国市场经济的快速发展，国内各类起重机的需求量也随之有了非常大的上升。门座式起重机作为物料搬运机械在整个国民经济中有着很重要的地位，经过了近年这几十年的发展，我国门座式起重机制造厂和使用部门在设计、制造工艺、设备使用维护和管理方面，不断积累经验，不断改造，推动了门座式起重机的技术进步。 

门座式起重机的发展现状   

（1）国内发展现状   

随着我国重型工业的急速发展，起重机设备的数量也在快速上升，当前获得由中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局颁发的起重机制造许可证的单位已经达到了2000多家，具有非常强的生产制造起重机的能力，尤其是在小吨位的起重机制造生产方面，我们国家已经居于世界领先地位。但是对于大吨位的门座式起重机的研发和制造生产方面，与欧美等国外发达国家还有着一定的差距。毕竟我国研发大吨位门座式起重机的时间比较短，在设计水平上很需要改进，与此同时国内门座式起重机的可靠性和稳定性都不如国外的发达国家。 我国对门座式起重机的核心部件研发水平还存在一定的欠缺。当前发动机、液压件、高质量钢材等核心部件的技术水平就制约了我国门座式起重机的发展，因为这些核心部件的关键技术已经被国外的生产厂家所掌握，严重制约了我国起重机的技术研发，降低了市场占有率。这不光是起重机研发所面临的难题，也是我国机械行业面临的挑战。     

（2）国外门座式起重机的发展现状       

国外门座式起重机专业生产厂家约45家，最有代表性的生产厂家主要有欧美的利勃海尔、特雷克斯德马格、马尼托瓦和日本的神钢等。他们的产品型号比较完善、技术先进，具有很高的市场占有率。 欧美厂家生产的门座式起重机整体上基本可以代表国际先进水平。它不但满足了大吨位的需要，而且结构设计新颖、安全性能高，设备稳定性强是其它国家无法媲美的。更重要的是它们在生产的大吨位门座式起重机上安装了全球定位系统，进行实时监控，具有广泛的代表性。 日本生产的门座式起重机与欧美国家的产品相比，在技术上还存在着较大的差距，可是日本生产的材料精细化程度很高，还是仍然值得我们学习和效仿的。
  平衡梁是臂架类起重机一个重要的结构，维系着整个机器运作时的平衡，所以平衡梁以及小拉杆设计的合理性对门座式起重机有着至关重要的影响。

本次三维建模软件为Creo 3.0，该软件弥补了CAD软件部分制图上的不足，在中国市场越来越受欢迎，本次选择Creo 3.0作为本次毕业设计的建模软件主要是因为该软件有以下特点：