MQ2533四连杆门座起重机回转机构设计毕业论文
2021-04-29 22:36:52
摘 要
本文以MQ2533四连杆门座起重机为研究对象，介绍了现代四连杆门座起重机的总体设计全过程及其回转机构设计的详细步骤。论文主要包括起重机各工作机构和臂架结构形式的确定、起重机的总体参数的确定及校验方法、起重机臂架平衡系统的设计及校验、起重机回转机构的选型计算及施工设计、起重机回转机构的三维建模。
本文的特色在于借助三维建模软件SolidWorks建立起门座起重机回转机构的模型。通过这一模型可以实现在虚拟条件下观察到回转机构各零部件在门座起重机中的具体布置位置，并且可以通过SolidWorks导出的运行视频观察到回转机构的模拟运行状态。这使得设计者可以准确的了解到起重机回转机构在使用过程中的具体信息，为起重机的性能评估和改进设计提供了一种十分可行的方法。
关键词：门座起重机；回转机构；三维建模；SolidWorks
Abstract
In this paper, the design of the overall design of the modern four link gantry crane and the detailed steps of the design of the rotary mechanism are introduced in this paper, which is based on the research of the MQ2533 four link gantry crane. The thesis mainly consists of the determination of the crane working bodies and the jib structure , crane's overall parameter determination and calibration method，design and calibration of the balance system of the arm, the calculation and selection of the design and construction of slewing mechanism, three-dimensional modeling of slewing mechanism.
The characteristic of this paper is to establish the model of the gantry crane rotary mechanism with the aid of the 3D modeling software SolidWorks. Through this model can realize the rotation mechanism of each component in the portal crane in the specific location was observed under the conditions of virtual, and slewing mechanism of simulated running states are observed by SolidWorks are running in the video. This allows the designer to accurately understand the crane rotary mechanism in the use of specific information, for the crane performance evaluation and improvement design provides a very feasible method.
Key Words：gantry crane; rotating mechanism; 3D modeling; SolidWorks
目 录
第一章 绪论 1
1.1 背景及国内外研究现状 1
1.2 目的和意义 1
1.3 主要内容 2
第二章 MQ2533四连杆门座起重机总体设计计算 3
2.1 性能参数 3
2.2 主要工作机构和臂架结构的确定 3
2.2.1 主要工作机构形式的确定 3
2.2.2 臂架系统金属结构形式的确定 6
2.3 刚性四连杆臂架结构尺寸的确定 6
2.3.1 刚性四连杆组合臂架作图法设计 6
2.3.2 检验象鼻梁端点水平位移最大高度差值 8
2.3.3 校验货物未平衡力矩 9
2.4 杠杆-活对重法臂架自重平衡系统设计 10
2.5 整机重量重心估计 13
2.6 各工作机构、金属结构的计算载荷 15
2.7 轮压计算 19
2.8 起重机抗倾覆稳定性 23
2.9 本章小结 26
第三章 回转机构设计 27
3.1 回转支承装置的确定 27
3.2 回转驱动装置的确定 27
3.3 回转支承装置计算 27
3.3.1 回转支承装置的计算载荷 27
3.3.2 滚动轴承式回转支承装置计算 29
3.4 回转驱动装置计算 31
3.4.1 计算回转阻力矩 31
3.4.2 电动机的选型及校核 32
3.4.3 减速器选型 33
3.4.4 制动器选型 34
3.4.5 极限力矩联轴器极限力矩计算 35
3.5 回转机构三维建模 35
3.5.1 创建零件三维模型 35
3.5.2 创建装配体三维模型 40
3.5.3 回转机构运动仿真 41
3.6 本章小结 41
第四章 总结与展望 42
4.1 全文总结 42
4.2 经济性分析 42
4.3 展望 43
参考文献 44
致 谢 45
第一章 绪论
1.1背景及国内外研究现状
随着全球经济的迅猛发展，港口物流在本世纪也经历了一系列的重大变革，各种类型的新型起重机已广泛应用于各大港口。目前，国内专业生产大型起重设备的企业有上海振华、中联重科、 三一重工等公司。这些企业产品系列多样，在全球范围内也占有较高的市场占有率。在当今复杂多变的经济形势下，研发设计适应港口发展的新型起重机成为众多国内起重机制造厂家十分重视的问题。未来的起重机市场完全依靠低价竞争将难以长存，大型化、高效化、智能化和绿色化将是今后国内港口起重机发展的一个大的方向[1]。由于传统港口起重机械过于笨重，目前国内起重机械的一个研究热点是计算机优化设计,同时研发新的结构形式，以此提高起重机的整机性能和减轻各零部件自重[2]。经济全球化加快了各大港口的生产节奏，目前港口起重机械设备显然已朝着大型化的方向发展，起重量和调运幅度相比于传统起重设备已大大增加，这能够极大的提高货物搬运的效率和降低生产成本。现阶段，港口起重机大多由人工操作，这不仅劳动强度大，而且极易发生安全事故。将自动控制技术引入起重机的设计，使起重机能够实现自动化将是今后起重机行业研究的一大热点。另外，目前港口起重机械一般采用内燃机驱动，这种驱动形式不仅会消耗大量燃油，而且也会有油污泄漏、排放噪音等对环境造成极大威胁的问题。改进这些港口起重机械驱动形式，研究节能环保的新机型是改善港口工作环境、响应国家号召的一个有力措施[3]。而国外专业生产大型起重机的厂家主要有利勃海尔、特雷克斯-德马格、马尼托瓦克与神钢等。国外研究人员十分重视起重机的结构设计与创新。因为先进合理的结构设计不仅可以配合专业设计软件根据各部分受力特点减轻结构自重，而且有助于起重机自拆装技术的实现，增加了起重机的实用性[4]。自拆装技术是为了使起重机能够实现快速转场，方便运输，简化拆装，实现一台基础起重设备能够基本完成所有类型的生产任务的目的。而且为了安装方便，降低运输成本，目前许多研发人员都致力于产品设计和制造的通用性，以实现起重机之间大部分零部件的互换性。
1.2目的和意义
门座起重机作为一种露天工作的臂架起重机，工作时回转机构受载复杂，惯性载荷大，频繁的起、制动会对起重机产生较大的冲击而降低整机的使用寿命；而且起重机在实际工作中调运幅度会频繁改变，由此会造成回转机构工作载荷的频繁改变；回转部分的自重载荷较大，使得该机构工作环境恶劣[5]。回转机构的这些载荷特点使得操作人员在实际工作中极难把控回转机构的运行，同时回转机构在实际工作中也极易出现故障且维修困难[6]。因此，本次设计通过借助三维建模软件SolidWorks模拟门座起重机回转机构的运行状况，使设计者能够准确的获取回转机构在使用过程中的各项性能参数，预知可能会出现的问题，并及时对回转机构进行设计改进，同时也为起重机的性能评估提供了一种十分有效可行的方法，大大减少了设计成本[7]。另外，此次设计也是为了总结自己大学阶段所学习的港口机械知识，锻炼自己的综合能力，熟练掌握相关专业软件的应用，学会一般门座起重机设计的大致思路，为今后的工作生活打下坚实的基础。
1.3主要内容
在本次设计中，将首先根据港口所提供的各项起重机设计参数参照《起重机设计手册》等相关资料完成起重机总体参数的确定，按照杠杆-活对重法完成起重机臂架自重平衡系统的设计及校验，并绘制起重机总图一份[8]。然后根据总体设计的计算结果进行起重机回转机构的计算选型，完成回转机构的施工图及各零件图的绘制[6]。最后是完成回转机构各零件的三维建模及装配，并导出回转机构运行视频，观察本次设计的回转机构的使用情况[9]。
第二章 MQ2533四连杆门座起重机总体设计计算
2.1性能参数
表2.1 MQ2533四连杆门座起重机主要性能参数表
起重量 | 25t（抓斗） | 40t（吊钩） | ||
工作幅度 | 最大/最小 | 33m/9.5m | 25m/9.5m | |
起升高度 | 轨上/轨下 | 19m/15m | 28m/15m | |
机构
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