摘 要

随着一带一路工程的逐渐深化，港口的战略地位越来越重要，而门座式起重机这一港口作业的主力军也逐渐被各大公司注意。开始着手对港口机械的优化改良。人字架是门座式起重机的重要支撑结构。对门座式起重机的臂架大小拉杆均衡梁等变幅系统构件起到了支撑作用。因此对人字架的研究是非常有意义的。

在此背景下，我选择了这门课提作为毕业设计的课题。本次设计先对港口起重机的发展进行了分析与展望，然后对MQ1630门座式起重机的整机进行了设计计算。接着完成了人字架的受力分析与载荷计算，确立门座式起重机的载荷和工况。采用Creo对MQ1630门座式起重机进行了设计与建模，并用ANSYS对其进行了有限元分析。

关键词：门座式起重机；四连杆变幅机构；Creo；ANSYS；人字架；有限元分析。

abstract

With the gradual deepening of the construction of the whole area, the strategic position of the port is becoming more and more important, and the main force of the portal crane is gradually being noticed by the major companies. Begin to optimize and improve the port machinery. Herringbone stand.

It is an important supporting structure of portal crane. It plays a supporting role for the components of the equalizing beam of jib and tie rod of portal crane. Therefore, the study of the herringbone is very meaningful.

In this context, I chose this course as the subject of graduation design. This design first analyzed and prospected the development of port crane, then designed and calculated the whole machine of MQ1630 portal crane. Then the stress analysis and load calculation of the herringbone are completed, and the load and working condition of the portal crane are established. The MQ1630 portal crane is designed and modeled by Creo, and the finite element analysis is carried out by ANS.

Key words: portal crane; four-link luffing mechanism; Creo; ANSYS; herringbone; finite element analysis.

目录

1 绪论 1

1.1 课题探究背景 1

1.2 门座起重机及其人字架简要说明与分析 1

1.3 国内外研究的历史和现状： 2

1.4 门座式起重机的发展趋势 2

1.5 设计的基本内容 3

2 总体设计计算 5

2.1 主要性能参数 5

2.1.1 额定起重量（起升质量）Q 6

2.1.2 幅度R 7

2.1.3 起升高度H和下降深度h 7

2.1.4轨距S 7

2.1.5基距B 7

2.1.6计算风压p 7

2.1.7 整机工作级别 8

2.2确定臂架结构尺寸 8

2.2.1 刚性四连杆组合臂架的设计 9

3 人字架结构的载荷计算 14

3.1 人字架的结构 14

3.2 载荷组合 14

3.3载荷分析 15

3.3.1 自重载荷PG与自重震动载荷 15

3.3.2 起升载荷PQ与起升动载荷 15

3.3.3 风载荷 16

3.4 人字架的受力分析与求解： 17

3.4.1 人字架在载荷组合（1）下的受力求解 17

3.4.2 人字架在载荷组合(2)下的受力求解 22

3.5 载荷汇总 29

3.6 本章小结 30

4 基于Creo的MQ1630门座式起重机的模型建立 31

4.1 Creo软件介绍 31

4.2 人字架的模型建立 31

4.2.1 立柱下段模型建立 32

4.2.2 立柱上段模型建立 33

4.3 整体拼装 34

4.4 小结 35

5 基于ANSYS的三维模型有限元分析 36

5.1 有限元分析软件ANSYS 36

5.2 模型分析步骤 36

5.2.1 在Creo中建立人字架三维模型。 36

5.2.2 建立有限元模型 37

5.3 模型不同工况下的载荷的施加求解 38

5.4应力结果分析 41

5.5 小结 45

6 基于creo的工程图的导出与标注 46

7 结论 48

参考文献 49

致谢 50

1 绪论

1.1 课题探究背景

门座起重机是一种广泛应用于港口码头前沿的起重机，是港口码头进行装卸的主力军。它随着港口的不断发展而不断进行着推陈出新的演变。是码头、船坞等进行装卸作业的重要机械。现在，随着一带一路的不断深化实行，港口显得尤为重要。李克强总理强调，要铺就面向东盟的海上丝绸之路，打造带动腹地发展的战略支点，促进沿线各国经济繁荣与区域经济合作。这使港口成为了面向世界的重要窗口，有着重要的战略地位。因此，国家将许多精力投入了港口的发展。而门座起重机具有整机装拆便于运输组装，吊具有效工作距离长，可以更好地适应各种临时性工作状况，可以完成各种不同的物料起升作业等特点，受到各大港口的高度重视与关注。

1.2 门座起重机及其人字架简要说明与分析

门座起重机是一种间歇动作的机械，它具有短暂、重复、周期性循环等特点。其大致可以分为上部回转和下部支承两个部分。上部回转部分安装在转台上，包括起升机构、变幅机构、人字架、平衡系统等，主要为作业工作的必要组成部分。下部支承部分包括门架和运行机构，主要起运行与承载的作用。在门座起重机中，变幅机构主要通过臂架的摆动来在变幅平面内改变取物装置的位置，是门座起重机作业时的主要运作机构；回转机构则可以使货物围绕回转中心线做圆周运动，从而改变货物的位置。运行机构保证门机沿轨道进行水平运动，可以改变门座起重机的工作位置；同时对门机起到支撑作用。门座起重机在起升、变幅、回转、运行四大机构的配合下，完成货物升降、起重机运行、带货物旋转以及改变货物水平位置的作业^{[1, 2]}。根据变幅机构结构形式，可将门座起重机分为单臂架门座起重机（图1.1a）和四连杆式门座起重机（组合臂架式）（图1.1b）。本文的研究对象为四连杆式门座起重机。

图1.1a单臂架门座起重机 图1.1b四连杆式门座起重机