（1）背景

随着我国加入WTO，国际贸易迅速发展并不断的促进了我国港口运输的急剧增长，同时也推动了港口机械设备的发展。门座式起重机作为码头专用的机械设备进行装卸、搬运和堆码作业。它具有高效的作业能力、低成本建设费用，机动灵活，通用性强等优点。这些优点使得门座式起重机在港口码头得到广泛的应用

^[2]。门座式起重机作为物料搬运机械在整个国民经济中有着十分重要的地位，经过几十年的发展，我国门座式起重机制造厂和使用部门在设计、制造工艺、设备使用维修和管理方面，不断积累经验，不断改造，推动了门座式起重机的技术进步^[1]。

近年来，现代工业快速发展和国际贸易竞争激烈，对港口装卸机械设备提出了更高的要求，所以门座式起重机设计要朝大型化、高速化、自动化和智能化的道路发展，来满足市场日益竞争的需要^[2]。而在门座起重机中，比较常见的一种便是四连杆结构的臂架系统，这是整个起重机运行过程中的核心。根据资料欧美采用刚性四连杆臂架型式较多，日本则采用单臂架型式较多。四连杆门座起重机由工作机构、金属结构、动力装置及控制系统组成，其中金属结构主要由端梁、横梁、圆筒体、转盘、上转柱、小拉杆、平衡梁、大拉杆、象鼻梁及臂架组成^[1]。

在四连杆门座起重机的金属结构中，象鼻梁作为位于整个结构的最前和最上的部件， 其设计的好坏对整台机器的自重和工作的安全可靠起到非常重要的作用。如果其结构过重 ，则门机的配重也要增加许多 ，造成整机自重增加 ，进而影响到运行机构的轮压。因此需要在保证象鼻梁强度、刚度和稳定性的前提下，尽量优化结构，使其自重尽可能地轻^[3] 。

（2）国内外研究现状

1.国内发展现状 我国门座起重机的发展经历了一个漫长曲折的过程。首先从模仿苏联的设计中不断消化吸收，摸索、总结设计经验，后来引进国外先进的技术和设计方法，逐步走向自主设计、自主开发新产品，不断缩小与国外起重机设备在设计上的差距。虽然我国在门座式起重机设计领域有了很大的进步，随着我国重型工业的高速发展，现在也有许多企业具有非常强的起重机械生产制造能力，但是还存在一些问题，主要表现在两个方面。其一，我国很多中小企业在设计研究．员工培训等方面投人的资金少；其二，设计人员短缺，没有形成有效的设计理念，属于自己的知识产权很少，很多都是照抄照搬。换个角度，从技术上来说，我国研发大型门座式起重机的时间较短，在设计的水平上急需改进；从经验上讲，国内门座式起重机在可靠性和稳定性都不如国外的品牌。通过上述两个方面的研究和积累，我国可以在未来十年内不断缩小与国外门座式起重机的技术差距^[2]。

2. 国外发展现状

国外门座式起重机专业生产厂家很多。其中最有代表性的生产厂家主要有欧美的利勃海尔、特雷克斯 - 德马格、马尼托瓦和日本的神钢等。他们的产品型号比较完善、技术先进，具有很高的市场占有率^[1]。

欧美厂家生产的门座式起重机整体上代表了国际先进水平。它不仅满足了大吨位的需要，而且结构设计新颖、安全性能高，设备稳定性强是其它国家无法媲美的。更重要的是它们生产的大吨位门座式起重机上安装了全球定位系统，实时监控，具有广泛的代表性。欧美发达工业国家非常重视设计技术的研究。使得门座式起重机得到了长远的发展。它们通过相关政策和观手政来大力扶持和推广创新设计；有些国家号门成立了“设计委员会”，把设计技术、经济、美学和人机工程学融为一体，不断的提高机械产品的设计水平，确保产品造型新颖，安全可靠性，节能又环保。日本生产的门座式起重机与欧美国家的产品相比，在技术上还存在着较大的差距，但是日本生产的产品精细化程度很高，仍然值得我们学习和效仿^[2]。

（3）目的和意义

通过本次毕业设计，能够对港口装卸四连杆门座起重机有个全面的认识，对门座起重机的总体结构以及各种构件的分类、功能和特性进一步了解，也对起重机行业发展状况有总体的把握。通过检索查找文献，根据客户给的仅有已知参数，从无到有，从理论分析计算到概念设计，最后到结构设计、三维建模等工作，能够使自己的设计能力和实践能力都有很大的提高，在理论上加深认识的同时通过自己实际的设计操作使自己的动手能力有所提高。通过本次设计，不仅能使我们把先前学习的基础和专业基础课程中所获得的理论知识在实际的设计工作中综合的加以应用，也能够熟练应用有关参考资料、计算图表、手册等相关资料；熟悉有关的国家标准。通过毕业设计，我们能够进一步学习并熟练掌握CAD、Solidworks、ANSYS这几个机械专业常用的软件，同时让我们了解制造业及港口行业的发展，为以后工作做准备。

在门座起重机中，四连杆门座式起重机是常用的一种起重机械。本文所设计的港口装卸四连杆门座起重机起重机结构大体可分为上部旋转部分和下部运行部分：旋转部分包括臂架系统(由象鼻梁、臂架、大拉杆等组成)、人字架、平衡重、转柱、转台等，通过起升、变幅、旋转运动实现在环形圆柱体空间升降物品；运行部分主要是由门架和运行台车组成。其中转柱、门架和臂架系统是门座起重机最重要的承载构件。

设计论文在实习调研、文献资料检索、阅读的基础上完成MQ2538港口装卸四连杆门座式起重机总体设计计算、象鼻梁结构设计CAD/CAE，以下是大致设计内容方案：

1.根据已知参数确定MQ2538港口装卸四连杆门座式起重机总体结构型式及主尺寸，完成货物水平位移补偿系统及臂架自重平衡系统的设计，完成整机重量重心、风载荷计算及整机稳定性、轮压计算，完成总体设计计算；

2. 臂架系统中的象鼻梁是直接承受物品载荷的构件，它在载荷状况下的应力分布，刚度和稳定性尤为重要。因此对其进行单独的受力分析，确定象鼻梁结构型式，完成象鼻梁结构受力分析计算；

3. 完成象鼻梁结构的施工设计，并完成象鼻梁结构的三维仿真建模；

4. 利用ANSYS软件完成象鼻梁结构的建模。象鼻梁在整体上是一个悬臂的压弯构件，根据门座起重机技术材料参数，选用合适的有限元单元类型进行建模。然后选取门座起重机的2个最典型的工况（最大和最小工作幅度工况）进行力学分析（强度和静刚度分析）。