摘 要

本次毕业设计主要内容是MQ1633四连杆门座起重机的总体设计和圆通门架结构CADCAE。在总体设计阶段首先根据总体设计参数确定门座起重机的机构结构的主要形式，然后借助EXCEL通过解析法确定四连杆臂架铰点位置，再通过吊重水平位移设计和臂架自重平衡设计来完成臂架系统。接下来完成四大机构的电机和减速器的选型和总体轮压稳定性的演算，完成总体设计。最后，通过ANSYS分析校验圆通门架强度刚度，并建立solidworks三维模型输出工程图。

本次设计的特点在于利用ANSYS分析软件和solidworks三维建模软件，通过ANSYS对圆通门架结构施加约束完成各个工况下的应力和位移分析并输出结果，完成了刚度强度的校验。通过三维建模方法进行圆筒门架的设计，掌握三维设计方法并运用到工程设计中。

关键词：门座起重机；总体设计；圆筒门架；ANSYS；solidworks

Abstract

This graduation design is the main content of MQ1633 four link portal crane design and tact door frame structure CADCAE. In the overall design stage first the main form of the institutional structure of gantry crane is established according to the general design parameters. And with the help of excel through the analytical method to determine four-bar jib hinge point, through heavy horizontal displacement design and boom weight balanced design crane boom system is accomplished. Then complete the overall design of the four major agencies of the motor and reducer of the type and the overall stability of the wheel pressure. Finally, through the analysis of the ANSYS check Yuantong gantry strength stiffness, and establish SolidWorks 3D model output of Engineering drawings. Using the finite element software analysis, more intuitive display herringbone frames force, providing the basis for the reasonable design of herringbone frame.

The characteristics of this design is that using ANSYS analysis software and SolidWorks 3D modeling software, through ANSYS of Portal Framed Structure of flexible constraints are imposed on the completion of the force and displacement analysis and output results under various conditions of stress in, to complete the calibration of stiffness and strength. Through the three-dimensional modeling method, the design of the cylinder door frame is carried out, and the three-dimensional design method is mastered and applied to the engineering design.

Key words: gantry crane; overall design; cylinder door frame; ANSYS; SolidWorks

目录

第1章 绪论 1

第2章 MQ1633门座起重机总体设计计算 3

2.1性能参数 3

2.2确定主要工作机构和金属结构的形式 4

2.2.1确定主要工作机构形式 4

2.2.2 确定金属结构的形式 7

2.3 确定组合式四连杆臂架结构尺寸 9

2.4 用EXCEL表格进行货物水平位移补偿系统设计 10

2.4.1 货物水平位移补偿系统原理 10

2.4.2 刚性四连杆组合臂架方案的EXCEL表格设计 11

2.5 杠杆活对重式臂架自重平衡系统EXCEL表格设计 15

2.5.1 杠杆活对重平衡系统工作原理 15

2.5.2对重平衡系统EXCEL表格设计 16

2.6 各工作机构、金属结构计算工况、计算载荷和载荷组合 21

2.6.1 计算载荷 21

2.6.2 载荷组合 25

2.7 各机构驱动电机和减速器的选择 26

2.7.1起升机构 26

2.7.2运行机构 29

2.7.3回转机构 33

2.7.4变幅机构 37

2.7 整机稳定性校核 39

2.7.1 基本原则 39

2.7.2验算工况、载荷系数和载荷组合 39

2.8 轮压计算 44

第3章．圆筒门架结构分析 47

3.1圆筒门架受力分析 47

3.2ANSYS分析 48

第4章 经济性分析 52

第5章 总结 53

参考文献 54

致谢 56

第1章 绪论

在世界经济全球化的今天，海外贸易已经成为了一种必不可少的手段。港口作为水陆交通的集结点和枢纽，成为了实现外向型经济的窗口，为国家经济建设和对外贸易的发展提供基础性支撑。大力发展港口事业将会是国家的前进目标，起重机作为港口事业的标准，将会成为重点研究和发展的对象。在国家经济发展的同时，港口事业将进入一个崭新的时期，港口业将出现规模化建设、机械自动化、船舶大型化的发展趋势，起重机的发展必定备受关注。

为了提高港口效率和经济效益，目前对于起重机的研究和创新不断地优化和改善。文献[1]主要提出了将自动化技术和环保起重机结合起来，建造新型起重机。文献[2]通过将欧式车的技术添加到中国起重机的制造中来实现起重机轻量化的方案和措施。文献[3]通过分析以往典型的起重机，得到了一套新型门式起重机的方案。文献[4]总结了国内外稳定性分析的研究现状,提出了合理计算和分配载荷是稳定性分析的重要的影响因素，并且根据实际情况对超越算法的优化得到新的方程。文献[5]利用机构学知识对一160KN起重量的新型四连杆起重机的分析，证明了该新型起重机的四连杆变幅的传力的特点和特色。文献[6]通过solidworks平台加上VisualC 6.0汇编语言对门座式起重机进行了三维变量化建模。文献[7]建立了基于Pro/Intralink的门座起重机并行设计系统,开发了力能参数计算模块。文献[8]基于动力学分析理论和有限元计算方法,利用ANSYS建立起重机的简化模型，并对模型进行分析。文献[9]利用ANSYA软件建立圆筒门架模型，通过分析得出圆筒门架的应力云图和扰度位移图，并分析其刚度强度。文献[10]利用APDL汇编语言对某港口的圆筒门架进行建模分析。文献[11]将solidworks和Workbench结合，对圆筒门架的模型进行各工况的分析。文献[12]用pro/e建立门架结构的三维模型最后导入ADAMS完成起重机虚拟样机模型的建立。文献[13]主要阐述了地震对起重机的损坏和坍塌，并探讨码头与起重机设计标准的不一致性对于地震事件的影响。文献[14]提出了一种用于泊位分配和岸桥分配的两阶段模型，最大限度的减少起重机的动作，以提高效率。文献[15]的目的是开发一种结合了建筑信息模型（BIM）和萤火虫算法（FA）的综合方法，从而自动生成一个最佳的塔吊布置方案。BIM是用来为数学模型提供输入，并且用以确定最佳位置的塔式起重机和供应点。最后，最佳的塔吊布置方案将通过基于BIM的可视化和仿真评价。

在这次设计中，我的任务是四连杆MQ1633门座起重机圆筒门架结构CAD/CAE。它包括对港口装卸四连杆MQ1633起重机总体设计计算、简化圆筒门架结构计算模型、输出计算结构、验算强度刚度以及利用三维建模软件建立模型。在这个过程中，可以掌握起重机的计算方法和步骤，让我对起重机的结构和各个构件的功能有更深一步的认识。在此期间，我将通过自己查询资料以及网上找论文的方法来充实我对起重机的认识，锻炼自己的学习能力，并和他人团队合作，培养自己的团队意识。同时，通过查找和学习国内外相关文献，还让我更上时代的步伐，对世界起重机的发展有一定的了解。此外，设计过程中用到的SolidWorks软件让我投身于三维建模的世界，开始对三维建模软件有所了解。并通过ANSYS软件对模型进行受力分析和仿真，对起重机的刚度和强度进行验算，这样做不仅节约了人力物力，还大大的节约了时间，和传统的分析模式简直天差地别。在毕业设计实践中，我会谨听老师的指导和安排，在以完成设计的前提下，不断锻炼自己，丰富自己的实践经验，为以后学习和在职道路打好基础。

第2章 MQ1633门座起重机总体设计计算

2.1性能参数

起重机的技术参数表征起重机作业能力，是设计起重机的基本依据。设计港口起重机械时，需要确定多种参数，如工作幅度、起升高度、工作速度，工作级别等。本次设计的港口装卸四连杆MQ1633门座式起重机的主要性能参数见表1。