摘 要

本此设计以MQ1035四连杆门机为对象，借助计算机辅助设计软件CAD，动力学仿真软件ADAMS，对起重机进行了整体设计和运动仿真。以四连杆的找点为重点对臂架系统进行计算，校核了金属结构静载荷，动载荷，风压，轮压和抗倾覆稳定性，基本符合使用要求。在仿真方面使用了ADAMS进行运动学仿真，为起重机的虚拟样机设计提供了参考。

本次课题的特色在于利用ADAMS运动学仿真软件对门座起重机进行虚拟样机的设计，节约了设计时间和设计成本，其中丰富的模型设计技巧和处理手法有很高的参考价值。

关键词：ADAMS；虚拟样机；动力学仿真；四连杆臂架系统

Abstract

The design of this four-link to MQ1035 cranes as objects, computer-aided design software, CAD, dynamics simulation software ADAMS, crane for the overall design and motion simulation. In the four-bar linkage find something to focus on all aspects of the boom system have been calculated, check the metal structure static load, dynamic load, air pressure, wheel pressure and overturning stability, in line with the requirements. The use of simulation in terms of the ADAMS kinematics, dynamics simulation, virtual prototype design for the crane provides a reference.

Features of this issue is to use simulation software ADAMS kinematics door Crane virtual prototype design, saving design time and design cost, which rich model design skills and handling a high reference value.

Key words: ADAMS.；Virtual Prototype；Dynamic Simulation；Four-link boom system

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第1章 绪论 1

1.1 国内外研究现状分析 1

1.1.1 国外门座式起重机的发展现状 1

1.1.2 国内门座式起重机的发展现状 1

1.1.3 动力学仿真软件ADAMS 1

1.2 课题研究内容 2

第2章 总体设计准则 3

2.1 确定主要工作机构和金属结构的形式 3

2.2 货物水平位移系统设计 4

2.2.1 刚性四连杆组合臂架方案的简介 4

2.2.2 刚性四连杆组合臂架方案的设计 5

2.2.3 组合臂架系统的验算 6

2.3 臂架自重平衡的选取 8

2.3.1 杠杆-活对重平衡系统的设计方法 9

2.3.2 杠杆-活对重平衡系统校验 10

2.4 载荷计算 11

2.4.1 额定起升载荷 11

2.4.2 自重载荷 11

2.4.3 动力载荷 11

2.4.4 货物偏摆载荷 13

2.4.5 风载荷 14

2.5 轮压运算 18

2.6 门座起重机的抗倾覆稳定性 19

2.6.1 静载工况 19

2.6.2 动载工况 19

2.6.3 突然卸载工况： 21

2.6.4 大风情况 21

第3章 门座起重机的运动仿真 23

3.1 ADAMS与MQ1035 23

3.1.1 ADAMS软件的特点 23

3.1.2 选择ADAMS的原因 23

3.2 MQ1035门机的建模与仿真 23

3.2.1 导入CREO模型和初始设置 23

3.2.2 模型的预设 25

3.2.3 变幅机构的仿真 27

3.2.4 回转机构的仿真 29

3.2.5 运行机构和起升机构 30

3.2.6 仿真动画 30

第4章 经济性分析 31

第5章 设计总结以及展望 32

参考文献 33

致谢 34

第1章 绪论

四连杆门座起重机是通用门座起重机一种，广泛应用于港口装卸工作。通过四连杆控制在吊臂前后运动时，起吊节点保持水平高度不变，运行较为平稳，同时其具有工作机构运动速度高，额定起重能力范围大。使用效率高，占地面积小的优点。但同时具有造价高的缺点：需用的钢材多，需要较大的电力供给，一般轮压较大，需要坚固的地基，附属设备也比较多，如变电所、电缆等，本文对四连杆机构的长度进行优化设计，对节约经济成本提供一些计算方法，对日后的设计计算提供思路，故具备一定的参考价值。

1.1 国内外研究现状分析

1.1.1 国外门座式起重机的发展现状

欧美是起重机的发源地，因此其起重机的产业链体系相比其他区域国家更为健全。在满足大吨位的需求同时，结构的设计也较为新颖，稳定性高而且安全，代表了国际的先进水平，比较著名的厂商有利勃海尔。日本起重机虽然在技术上不如欧美国家，但是其经济性和独特的结构设计，也使其产品在国际市场上颇具竞争力，比较有代表性的日本起重机厂商有神钢等。值得一提的是，欧美的大吨位起重机产品都安装有全球定位系统，可对起重机的事实工况进行检测，提高了安全性能，值得国内厂商借鉴。

1.1.2 国内门座式起重机的发展现状

中国的起重机大都是仿造欧式起重机进行逆设计的，在设计中难免出现复制的现象，这就可能导致起重机的结构性能差，可靠性较低，有待提高。其作为大型的机械设备，设计时要考虑到港口的特色条件，导致很难进行大批量的生产制造，进而会影响其后的售后环节。整体上来说研发，制造，销售，服务等整个体系的利润较小。而要想提高利润，就要加大自主研发力度，创造自主创新品牌的起重机变的尤其的重要，这也是提升起重机性能和利润的关键所在。

当今国内比较著名的起重机厂商，例如上海振华集团，大连重工等，其产品凭借经济的价格和较高的装载效率远销海外，而受全球制造业不景气的大环境影响下，利润比例也越来越低，而轻量化，经济的起重机结构形式，在具有市场竞争力的同时也可节约制造成本提升企业的利润空间，创造更好的经济价值。因此，提高自主创新能力的同时节约成本是中国起重机发展的趋势。

1.1.3 动力学仿真软件ADAMS

ADAMS全称（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems），是美国MSC公司开发的的虚拟样机分析软件。其特点在于可以快速的进行动力学建模工作，同时自动的生成函数曲线，便于位移，速度，加速度，载荷和力矩的研究。这次设计中，主要使用此软件的仿真能力，对港口起重机进行运动仿真。其具体的功能会在后文详细介绍。

1.2 课题研究内容

这次毕业设计的题目是基于ADAMS的10t四连杆门机总体设计及运动仿真。目的是设计门机的样式和尺寸，并对尺寸的合理性进行检验；学习ADAMS，进行基本的门机工作机构的运动仿真，并且制作仿真动画。

这次毕业设计的目的是，初步培养门机各结构的基础设计能力，对起重机的不同零件对应的加工方法、加工工艺、装配方法有一个比较详细的了解。同时学会应用ADAMS、CAD来解决工程中的实际问题，学会资料的检索整合。该实践性课题是对综合运用机械设计相关课程的基本理论和专业知识的实践和检验，为实际工作打下良好的基础。具体工作如下：