摘 要

本文首先完成了MQ4050门座式起重机的货物水平位移补偿设计、臂架自重平衡系统设计，并建立在据此确定的臂架尺寸等数据的情况下进行了整机的载荷计算、轮压计算以及抗倾覆稳定性检验。然后后利用Solidworks建立转台结构三维模型，导入ANSYS软件的Workbench中进行有限元分析，根据分析结果发现转台结构设计的缺陷，提出优化方案，并得出了满足设计要求的转台结构。所得结果对于门座起重机的转台结构的强度、刚度的有限元分析具有一定指导意义。

论文主要研究了单臂架门座起重机的整机设计以及起重机的转台结构设计，提出了提升转台结构强度刚度的一种优化方法。

研究结果表明：使用本文中的优化方案后，MQ4050门座起重机的转台结构在保证强度、刚度的情况下能有效减小自重，降低驱动功率。

本文的特色是，利用Workbench进行有限元分析，针对强度不满足设计要求的部分进行优化，保证了结构的强度刚度。

关键词：门座起重机；转台；结构设计；有限元分析

Abstract

This paper completed design of compensation of horizontal displacement of goods and balancing system of gravity of the boom. It includes the load calculation of the machine, calculation of wheel pressure and stability test of resistive overturn. After the 3-d model of turntable structure was established based on Solidworks, import it to the Workbench in ANSYS software for finite element analysis. According to the analysis of results, defects of the turntable structure design was found. Then put forward the scheme to solve it. Finally the results meet the design requirements of turntable structure. The results is meaningful for finite element analysis of turntable structure of portal slewing crane.

The thesis mainly studied design of the whole structure especially turntable structure of the single-arm portal slewing crane. And put forward the method to get accession of both strength and stiffness of the turntable structure.

The results show that in face of using scheme in this paper, not only can the strength and stiffness of turntable structure of MQ4050 portal slewing crane be guaranteed, but also the driving power and gravity of the structure can be reduced.

Characteristic of this article is that using the Workbench for finite element analysis, as the part of the strength did not meet the requirements, it offers a method to solve it so that the strength can be guaranteed.

Key Words: portal slewing crane; turntable; structure design; finite element analysis

目 录

第1章 绪论 1

1.1 设计目的和意义 1

1.2 设计工作 1

第2章 总体设计计算 3

2.1 主要技术参数 3

2.1.1 额定起重量 3

2.1.2 幅度 3

2.1.3 起升高度和下降深度 3

2.1.4 轨距 3

2.1.5 基距 3

2.1.6 工作速度 3

2.1.7 工作级别 3

2.1.8 风压 4

2.1.9 轨道型号 4

2.1.10 许用轮压 4

2.1.11 电源 4

2.2 确定臂架结构的主要尺寸 5

2.3 货物水平位移补偿系统设计 6

2.3.1 货物水平位移补偿系统的校核 7

2.4 臂架自重平衡系统设计 9

2.4.1 臂架自重平衡系统的校核 9

2.5 载荷计算 11

2.5.1 起升载荷 11

2.5.2 自重载荷 11

2.5.3 动载荷 11

2.5.4 变速运动引起的载荷 12

2.5.5 风载荷 12

2.6 轮压 20

2.6.1 支承反力及轮压计算 20

2.7 抗倾覆稳定性的校核 23

2.8 本章小结 24

第3章 转台结构设计计算 25

3.1转台结构载荷计算 25

3.1.1转台结构受力计算 25

3.1.2 不同工况下的转台结构载荷计算 26

3.2 转台结构三维模型的建立 29

3.2.1 Solidworks简介 29

3.2.2 转台结构三维模型的建立 29

3.3 转台结构有限元分析 30

3.3.1 ANSYS Workbench简介 30

3.3.2 基于Workbench的转台结构有限元分析 30

3.3.3 有限元分析结果 33

3.3.4 改进方案 36

3.4 本章小结 37

第4章 结论与展望 38

4.1 结论 38

4.2 展望 38

参考文献 39

致 谢 40

第1章 绪论

1.1 设计目的和意义

本次设计的MQ4050单臂架门座起重机转台结构旨在改善起重机的结构受力，在保证起重机的强度、刚度以及稳定性的基础下大幅减轻门座式起重机的自重。该门座起重机的转台结构要求满足以下几大特点：

1.转台结构受力情况合理；