摘 要

臂架是门座起重机的核心受力构件，它在起重机工作时受力最大最复杂，是门座起重机各个构件中相对脆弱的构件。在传统的臂架结构设计中，我们往往不能很好的把握各个部分的尺寸，通常采用经验公式来计算，而为了保证臂架有足够的承载能力，在计算过程中会引入多个安全系数，这样虽然能保证臂架足够安全可靠，但是也会使得臂架变得非常笨重，这不仅浪费资源，也会增加臂架变幅的阻力。而运用有限元法进行结构分析时，能够理利用计算机仿真出臂架的实际受载情况，计算出臂架各个部位的应力和变形，让我们方便的找出臂架结构用的危险部位，可以有效的优化和改进我们的设计。

本论文以港口用MQ1630门座起重机为研究对象，以Creo软件作为三维建模平台，利用ANSYS仿真软件进行有限元分析，在总体设计的基础上，对臂架结构进行建模，网格划分，边界条件和载荷的施加以及分析计算。得到臂架在各个危险工况下的应力，应变云图，与臂架的许用应力应变进行比较，最后得出结论：所设计的臂架结构满足使用要求。

关键词：门座起重机；臂架；Creo；有限元

Abstract

The boom is the core force-bearing component of the portal crane. It is the most complicated and most complicated when the crane is working. It is the relatively weak component of each component of the portal crane.In the traditional boom structure design, we often can not grasp the size of each part very well, usually calculated by empirical formula, and in order to ensure that the boom has sufficient carrying capacity, multiple safety factors will be introduced in the calculation process. This ensures that the boom is safe and reliable, but it also makes the boom very cumbersome, which not only wastes resources, but also increases the resistance of the boom.When using the finite element method for structural analysis, it is possible to use the computer to simulate the actual load of the boom and calculate the stress and deformation of the various parts of the boom, so that we can easily find the dangerous parts for the boom structure. Effectively optimize and improve our designs.

This thesis takes the MQ1630 gantry crane as the research object, and uses Creo as the 3D modeling platform. The ANSYS simulation software is used for finite element analysis. Based on the overall design, the boom structure is modeled, meshed, and boundaryd. Application of conditions and loads and analytical calculations.The stress and strain cloud diagram of the boom under various dangerous conditions are compared with the allowable stress and strain of the boom. Finally, it is concluded that the designed boom structure meets the requirements.

Key Words：Portal crane；Boom；Creo；Finite elem

目录

第1章 绪论 1

1.1研究的目的与意义 1

1.2本课题的主要工作内容 1

第2章 总体设计计算 3

2.1 主要技术参数 3

2.2确定臂架系统各部分的尺寸 5

2.3 臂架系统的校验 10

第3章 臂架结构的载荷计算 12

3.1臂架的结构形式 12

3.2臂架结构的受力分析 12

3.3臂架的计算载荷与载荷系数 13

3.4臂架的载荷组合 33

第4章 臂架结构的稳定性验算 39

4.1稳定性验算的方法 39

4.2在载荷组合B1作用下臂架的稳定性验算 42

4.3在载荷组合B2作用下臂架的稳定性验算 43

4.4在载荷组合B3作用下臂架的稳定性验算 44

4.5 局部稳定性 46

第5章 臂架结构的建模和有限元分析 47

5.1臂架的建模和工程图 47

5.2臂架的有限元分析 51

第6章 总结与展望 54

6.1全文总结 54

6.2全文展望 54

参考文献 55

附录A：Workbench分析结果 56

附A1：B₁类载荷组合作用下臂架的应力、变形云图 56

附A2：B₂类载荷组合作用下臂架的应力、变形云图 59

附A3：B₃类载荷组合作用下臂架的应力、变形云图 62

致 谢 65

绪论

1.1研究的目的与意义

门座起重机广泛应用于港口、码头和造船厂，在装卸搬运领域具有很重要的地位，特别是MQ1630门座起重机，它作业灵活、使用可靠、能适应各种各样的货物，目前是港口装卸的主力。而随着我国经济的高速发展，国际贸易量不断增加，港口作为对外贸易的窗口对门座起重机的需求量将会越来越大。同时随着社会的发展，港口对门座起重机的性能提出了更高的要求，特别是在运行效率，安全可靠，节能环保，智能化等方面。这些对于提高港口的作业效率、降低制造和运行成本、提升港口国际竞争力都有着很重要的意义。

在门座起重机各个机构中，最重要的就是变幅机构，同时变幅也是影响起重机整机性能的最关键因素。变幅系统的好坏直接影响起重机的自重、作业效率、能源消耗和安全可靠等性能。而臂架作为四连杆变幅机构的主要受力构件之一，其结构和尺寸的合理设计能有效的提高起重机的上诉性能。