摘 要

港口，作为货物运输的中转站，在运输中起着至关重要的地位。集装箱门式起重机作为港口常用机械，其工作效率与港口装卸货物效率息息相关。因此，设计一台最适合港口使用的，既简单又轻便合理的集装箱门式起重机，对港口装卸货物的速度甚至运输业的发展都有着极大的意义。然而长期以来，港口用集装箱门式起重机的设计通常采用常规的静态设计方法。随着计算机软硬件的发展，将集装箱门式起重机的设计计算和虚拟样机技术和参数化建模仿真技术结合起来。为了对集装箱门式起重机的各种工况进行模拟仿真，我们建立了它的虚拟样机模型，并根据仿真的得出的结果来判断所设计的起重机是否符合要求并进行优化。该文通过LMQ3535集装箱门式起重机举例，确定了集装箱门式起重机总体设计以及大车运行机构的设计流程，并对大车运行机构进行模拟仿真分析，其主要内容如下：

（1）对LMQ3535集装箱门式起重机进行总体设计计算：主要包括生产率的计算、工作机构和金属结构的选择、进行了载荷计算和载荷组合、轮压计算以及整机的稳定性验算，最后使用二维建模软件绘制了整机的二维模型。

（2）对LMQ3535集装箱门式起重机的大车运行机构进行设计计算：主要包括大车运行机构驱动装置布置以及结构型式的确定、车轮的选择、载荷计算、电动机的选型、减速器的选择、制动器的选择以及大车运行机构的打滑验算。

（3）使用三维建模软件SolidWorks绘制了大车运行机构三维模型，利用SolidWorks的工程图输出功能绘制大车运行驱动装置施工图。

（4）将大车运行机构三维模型导入ADAMS软件，建立了大车运行机构系统虚拟样机，对该虚拟模型施加相应的约束和驱动，实现了大车运行机构的运动学仿真，分析仿真结果验证设计是否合理。

总之，对集装箱门式起重机大车运行机构的设计以及ADAMS分析的过程，为集装箱门式起重机设计流程及大车运行机构高效的优化方式提供了行之有效的方法。

关键词：集装箱门式起重机；总体设计；大车运行机构；ADAMS；运动学仿真

Abstract

Port, as a transit station for cargo transportation, plays a vital role in transportation. Container gantry cranes are commonly used as port machinery, and their working efficiency is closely related to the efficiency of port loading and unloading. Therefore, the design of a container gantry crane which is most suitable for port use is simple and reasonable. It is of great significance to the speed of loading and unloading of the port and even the development of the transportation industry. However, for a long time, the conventional static design method is usually adopted in the design of container gantry cranes. With the development of computer hardware and software, the design calculation of container gantry crane is combined with virtual prototyping technology and parametric modeling and simulation technology. In order to simulate the various working conditions of the container gantry crane, we set up its virtual prototype model, and judge whether the designed crane is in accordance with the requirements and optimize it according to the result of the simulation. Through the example of LMQ3535 container gantry crane, the overall design of the container gantry crane and the design process of the running mechanism of the big car are determined, and the simulation and simulation analysis of the running mechanism of the big car is carried out. The main contents are as follows:

(1) The overall design calculations for the LMQ3535 container gantry crane include: calculation of productivity, choice of working mechanism and metal structure, load calculation and load combination, wheel pressure calculation and stability check of the complete machine, and finally use of 2D modeling The software draws a two-dimensional model of the complete machine.

(2) Design and calculation of the gantry running mechanism of the LMQ3535 container gantry crane: Mainly includes the layout of the drive mechanism and the determination of the structure type of the vehicle running mechanism, the selection of the wheels, the calculation of the load, the selection of the motor, the selection of the reducer, and the selection of the brake And slippery check calculation of the trolley running mechanism .

(3) Three dimensional modeling software SolidWorks is used to draw the three-dimensional model of the running mechanism of the big car, and the construction drawing of the driving device of the big car is drawn by the output function of the engineering drawing of the SolidWorks.

(4) The three-dimensional model of the trolley running mechanism was imported into ADAMS software, a virtual prototype of the vehicle running mechanism system was established, the corresponding constraints and drive were imposed on the virtual model, the kinematics simulation of the vehicle running mechanism was realized, and the simulation results were verified to verify the design is reasonable .

In short, the design of the container gantry crane running mechanism and the ADAMS analysis process provide an effective method for the design process of the container gantry crane and the efficient optimization method of the vehicle running mechanism.

Key Words: Container gantry cranes; overall design; design of cart operation mechanism; ADAMS; kinematics analysis

目录

第1章 绪论 1

1.1 目的和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 本文的主要工作 3

第2章 总体设计计算 4

2.1 技术参数 4

2.2生产率 5

2.3 起重机工作机构和金属结构的形式的确定 6

2.3.1 起重机三大主要工作机构 7

2.3.2 金属机构的形式 9

2.4 各金属结构、工作结构的计算工况、载荷计算以及载荷组合 9

2.4.1 计算载荷 9

2.4.2 载荷组合 15

2.5 起重机轮压计算 16

2.5.1 小车支承反力 16

2.5.2 大车支承反力 17

2.5.3 大车轮压 18

2.6 整机稳定性验算 18

第3章 大车运行机构设计计算 20

3.1 大车运行机构驱动装置布置及结构型式 20

3.2 车轮选择 20

3.2.1 初选 20

3.2.2 车轮的计算载荷 21

3.2.3 车轮踏面疲劳计算 21

3.3 载荷计算 22

3.3.1 摩擦阻力P_m 22

3.3.2 坡道阻力P_α 22

3.3.3 风阻力P_W1 23

3.3.4 稳态运行阻力 23

3.4 电动机选型 23

3.5 减速器的选择 24

3.6 制动器选择 25

3.7 打滑计算 25

第4章 基于SolidWorks的大车运行机构三维建模 27

4.1 SolidWorks的简介 27

4.2 主要零部件建模 27

4.2.1 草图绘制 28

4.2.2 编辑草图、加入尺寸和几何关系 28

4.2.3 SolidWorks实体绘制 28

4.3 大车运行机构主要零部件的装配 30

4.3.1 装配设计思路 30

4.3.2 装配过程 30

4.3.3 绘制施工图 31

第5章 基于ADAMS软件的大车运行机构的仿真分析 32

5.1 ADAMS简介 32

5.2 ADAMS建模和前期准备 33

5.2.1 导入模型 33

5.2.2 简化模型 34

5.2.3 修改构件特性 34

5.2.4 添加约束 34

5.2.5 添加驱动 35

5.3 仿真分析和仿真结果后处理 36

第6章 全文总结及展望 37

6.1 全文总结 37

6.2 环境影响与经济性分析 37

6.2.1 环境影响 37

6.2.2 经济性分析 38

6.3 展望 38

参考文献 40

致谢 41

第1章 绪论

1.1 目的和意义

从古至今，文明科技的发展和进步都是由人类的交往活动促使着，货物的流通促进科学技术和文明，集装箱作为现代货物流通的载体，在人类的发展进步中起着非常重要的作用。

集装箱运输通过大型装卸机械和大型车辆载体转载集装箱在流通领域内进行作业的一种新型、经济效益高和运输效率高的运输方式。集装箱化的运输方式对港口机械有了更高的要求：1）自动化和智能化。国外有些港口上的装卸机械能够根据程序控制自动进入装卸货物。2）大型化和高效化。随着在新型高效的集装箱起重机在港口上的使用，展示了大型化、高效化的港口发展方向，例如，上海振华港机厂生产的单台集装箱起重机每小时可达到97个自然箱的效率，该厂生产的新型机型和吊具，能同时起吊3个40英尺型的集装箱。3）专业化和多用化。随着全球化的发展，国与国之间的交流日益增多，为了满足货物流向和船型的需要，各国港口需要建造更多的专业化码头，从而也需要与之相适应的专业化机械设备。4）环保化。随着时代的发展，“绿色”已经成为当今生活各个方面的潮流，港口也不例外，“绿色”也是重中之重。如比利时Vigan公司将较新的航空技术应用于其所生产的气力式卸船机上的涡轮式鼓风机之中，再加上降噪措施，其能源消耗小，噪声小。5)标准化。机械工业标准的完善程度是一个国家机械工业发展的一个显著的评价指标，机械行业要想迅速发展，必须有完善的机械工业标准。