摘 要

本文利用Solidworks、ADAMS等现代CAD技术完成了对MQ5040单臂架门座起重机的总体设计以及变幅机构的设计。文章详细描述了起重机总体设计的流程，并对变幅机构的设计选型进行了计算。主要的工作分为以下几个部分：

（1）MQ5040门座起重机的总体设计，该过程首先完成了总体设计计算参数的确定，然后进行臂架系统找点计算，完成对货物水平位移系统和臂架自重平衡系统的设计验算。对起重机的载荷进行了计算，包括自重载荷、风载荷、轮压与整机稳定性校核以及抗风防滑安全性的验算。

（2）MQ5040门座起重机变幅机构设计，确定了变幅机构布置及结构型式，对变幅驱动装置进行设计计算，主要包括变幅阻力的分析计算以及载荷组合，在此基础上完成了电动机、减速器和制动器的选型。最后利用Autocad软件绘制了变幅机构的工程图纸。

（3）利用Solidworks软件对变幅机构进行三维建模，主要对电动机、减速器、制动器、齿轮齿条等构件进行了三维建模，然后将所有零件模型进行装配，组成变幅机构驱动装置，并且简易建造了臂架及下铰点支承的模型，方便后续ADAMS仿真工作。

（4）基于ADAMS进行变幅机构的动力学仿真，将Solidworks模型导入ADAMS软件，然后对主要运动构件添加约束，对变幅机构施加驱动，完成变幅机构的动力学仿真，输出了仿真动画。

本文的特色在于借助Solidwoeks、AutoCad、ADAMS等现代CAD技术完成对MQ5040门座起重机的总体设计以及变幅机构设计工作，大大提高了设计的效率，对起重机的性能参数进行了优化，延长了起重机的使用寿命，减少了制造材料的浪费，降低了使用过程中产生的能耗，减少了设计开发成本，在传统设计方法的基础上有了很大的提升。

关键词：门座起重机；变幅机构； AutoCAD；Solidworks；ADAMS

Abstract

In this paper, Solidworks, ADAMS and other modern CAD technology to complete the MQ5040 single-arm gantry crane overall design part and the design of the luffing mechanism. The process of the overall design of the crane is described in detail, and the design selection of the luffing mechanism is calculated in detail. The main work is divided into the following sections:

(1) The design of MQ5040 portal crane overall. The process of the first to complete the design of the overall design parameters to determine, and then carry out the calculation of the boom system to complete the goods on the level of displacement system and boom weight balance system design and checking. The load of the crane is calculated, including the calculation of the load of the self load, the wind load, the wheel pressure and the stability of the whole machine, and the safety of the anti-skid safety.

(2) The design and calculation of the variable width drive device are mainly carried out, including the analysis and calculation of the luffing resistance and the combination of the load. On this basis, the motor and the reducer are completed on the basis of the design of the variable structure of the MQ5040 portal crane. And the selection of the brake. Finally, Autocad software was used to draw the engineering drawings of the luffing mechanism.

(3) Three-dimensional modeling of the luffing mechanism is carried out by Solidworks software. The components of the motor, reducer, brake, rack and so on are modeled in three dimensions. Then all the parts models are assembled to form the luffing mechanism drive device, and the other is simple A model of boom and lower hinge support is constructed to facilitate the subsequent ADAMS simulation.

(4) Based on ADAMS, the dynamic simulation of the luffing mechanism is carried out. The Solidworks model is imported into the ADAMS software. Then, the main motion components are added with constraints, the luffing mechanism is driven, the dynamic simulation of the luffing mechanism is completed, and the simulation animation is output.

This paper is based on Solidwoeks, AutoCad, ADAMS and other modern CAD technology to complete the overall design of the MQ5040 portal crane and luffing mechanism design work, greatly improving the efficiency of the design, and the crane performance parameters were optimized to extend the crane Of the service life, reducing the waste of manufacturing materials, reducing the use of energy generated in the process, reducing the design and development costs.

Key Words：portal crane; luffing mechanism; AutoCAD; Solidworks; ADAMS

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究设计的目的及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 设计的基本内容及目标 3

1.4 总体设计技术方案 3

1.5 变幅机构设计技术方案 4

第2章 MQ5040门座式起重机总体设计 5

2.1 总体设计计算参数 5

2.2 臂架系统设计计算 7

2.2.1 货物水平位移系统设计 7

2.2.2 臂架自重平衡系统设计 9

2.3 载荷计算 10

2.3.1 自重载荷 11

2.3.2 风载荷 12

2.3.3 轮压计算 18

2.3.4 整机稳定性计算 21

2.3.5 抗风防滑安全性 23

2.4 本章小结 24

第3章 MQ5040门座式起重机变幅机构设计 25

3.1 变幅机构布置及其结构型式 25

3.2 变幅驱动装置设计计算 26

3.2.1 变幅阻力分析计算 26

3.2.2 载荷组合 28

3.2.3 选择电动机 30

3.2.4 选择减速器 32

3.2.5 选择制动器 33

3.3 本章小结 33

第4章 变幅机构三维建模与ADAMS动力学仿真 34

4.1 变幅机构Solidworks建模 34

4.2 基于ADAMS的变幅机构动力学仿真 35

4.3 本章小结 37

第5章 环境影响及经济性分析 38

5.1环境影响分析 38

5.2 经济性分析 38

第6章 总结与展望 39

6.1 本文总结 39

6.2 展望 40

参考文献 41

致谢 42

第1章 绪论

1.1 研究设计的目的及意义

随着世界经济全球化的发展,我国对外贸易的发展越来越迅速,随之带来的是港口物流行业的飞速发展,在港口物流中起着关键作用的主要是装卸机械,本文研究的是港口装卸中最为常见的机械,门座式起重机,随着港口吞吐量的日益增加,对门座式起重机装卸货物的效率、使用的安全可靠性等工作性能提出了更高的要求^[1]。对门座式起重机的研究设计,一直是国内外港口起重机械中的热点。单臂架门座起重机是港口码头装卸特有的运输设备,主要用来完成货物的装卸搬运、堆场等,具有灵活机动、作业效率高等优点^[2]。

在门座起重机所有机构中,变幅机构的设计尤为重要,变幅机构设计的好坏直接关系到最终设计出来的门座起重机的性能 ^[3]。合理的变幅机构设计,可以大幅度的降低变幅机构的驱动功耗,提高起重机的操作性能,在变幅机构的设计中,货物水平位移系统、臂架系统自重平衡的设计是影响门座起重机安全性能、工作性能的重要因素。