1.1研究背景

在全球经济不断发展的时代大背景下，海洋运输在各个国家，各个地区之间扮演着重要的角色。港口作为货物运输交换贸易的枢纽，将世界各地相互关联起来，为经济发展注入了强大的动力^[10]。随之而来的不断增长的货物需求量，使得对港口机械装备的要求也越来越高。而在现代散粒物料运输码头中的机械装备中，抓斗卸船机占据了主要地位，因其效率高，接卸货物量大，其作用越来越突显出来。在世界经济向前发展和国内科技水平不断提高的情况下，港口散货机械装备还有很大的发展前景，我们要持续深入地研究相关技术，不断的挖掘潜力，更新技术、设计制造出符合工作要求，安全可靠的散货机械装备。其对经济、港口的未来发展意义重大。通过查阅数据得知，在2004-2013年间，近十年来提供给国内外的桥式抓斗卸船机中，从额定生产率来分析，小型（1000t/h以下）卸船机占28%，中型（1000-2000t/h）卸船机占比达到50%，大型（2000t/h以上）占22%^[2]。由此可知，中型卸船机在所有类型的卸船机中具有一定的代表性，其发挥的作用不言而喻。近几年来，国内外货物交易量不断增大，对于卸船机的需求也越来越大，故研究设计额定生产率为1500t/h的中型抓斗卸船机符合市场基本需求情况，具有一定实际应用意义。同时，通过对中型卸船机这种具有代表性的机械进行研究设计，可以从技术层面更深入的学习卸船机的整体结构、整体设计、工作特点等内容，可以对所学习的专业知识进行运用，锻炼并且加强自身的专业素养，为以后从事相关技术工作打下坚实的基础。

1.2卸船机介绍

卸船机分为臂架式和桥式。臂架式又包括了固定门座起重机和带斗门座起重机。相对于其他卸船机来说，桥式抓斗卸船机的优点很多，例如作业受海浪影响小，机械本身移动性好，技术上有一定的积累，比较成熟，机器损坏的现象少，运作成本低等^[2]。桥式抓斗卸船机的主要结构包括门框结构、前大梁、后大梁、俯仰机构、小车和抓斗等。门框结构包括海侧门框和陆侧门框。海侧门框由海侧上横梁与海侧立柱连接而成,海侧立柱下端与海侧下横梁连接；陆侧门框由陆侧上横梁与陆侧立柱连接而成,陆侧立柱下端与陆侧下横梁连接；梯形架下端与海侧上横梁相连接。而联系横梁、斜撑两端分别与海侧立柱及陆侧立柱连接。后大梁与海侧上横梁及陆侧上横梁连接,前大梁与后大梁铰轴连接，为小车运动提供支撑^[12]。俯仰机构能够使前大梁仰起，以便使大型船舶顺利靠岸。桥式抓斗卸船机从关键部分——抓斗小车来看，由几种分类组成，典型应用的有自行小车式和牵引小车式。前者在早期的卸船机中应用广泛，其抓斗的起升，开闭和运行机构为一体置于小车架上，并且在桥架轨道上行走。因小车重量较大导致整体自重增大，造价偏高，被逐渐淘汰。它与后者最明显的不同为没有复杂钢丝绳缠绕系统。牵引小车式抓斗卸船机的抓斗起升机构，开闭机构，小车的运行机构都在机器房内，所以小车的自身重量很轻。卸船机应满足抓斗不进行起升和开闭时，小车在运行的过程中，抓斗一定沿着桥架方向水平运动的条件，所以牵引小车式卸船机出现了不同种类的钢丝绳缠绕方式。而机械差动式卸船机因其系统单一，结构紧凑，结构受力小，小车整重小，近年来被广泛运用于各个港口^[3]。 桥式抓斗卸船机一般分布在沿海地区的港口，其工作过程为：通过控制小车、钢绳的运动和抓斗的开启和闭合，将货船船舱中的散料抓取出来，并放入卸船机的料斗内。然后，与料斗相衔接的设备将物料输送到皮带机上，直至将物料输送到达指定空间^[10]。

1.3发展情况及未来

在20世纪90年代以前，国内的卸船机技术研究以门机和小型卸船机为主，大型卸船机一般是从国外进口，技术由国外厂家提供。20世纪90年代时，国内卸船机研究技术水平提高，往大型化方向靠拢，产品可以参与国际竞争。步入21世纪之后，国内卸船机研究技术与国际差距很小，所制造的卸船机获得用户认可，满足其需求，并在国际上取得不错的销量成绩^[1]。从近年来看，由于经济的发展，同时追求更大的利润，对散货运输量需求的不断扩大，船舶的规格也逐渐趋于大型化，这对散货码头上的卸船机的工作能力提出了更大的要求，使得抓斗卸船机的技术不断进步，生产率不断提高，也将逐步趋于大型化^[8]。在交流变频调速技术取得发展的背景下，控制卸船机变得越来越高效。同时，维护方便，生产成本低的交流电动机被广泛运用^[1]。而结合电气控制系统，工作人员可以通过以太网对设备进行远程监控和维护，使得生产效率大幅度提高。在科技水平不断发展的同时，对环境也造成了不小的伤害。在提高卸船机生产效率的同时，也应当采取相应的技术措施减少污染，未来的散货机械设备将会进一步往节能环保化发展。而随着计算机信息技术的不断进步，港口机械也将会不断地朝着数字化，智能化的方向发展，将会不断提高港口的整体技术水平。

1.4三维建模的应用

传统的机械工程中，关于零件的设计主要以二维图纸为主，虽然图纸在一定程度上能够很好地表示出零件的真实参数和外观轮廓，但是随着机械设计的复杂程度提高，传统的二维模型已经不能满足设计和生产的需求，这就要求在设计中要采用新的方法来完成零件建模过程，三维建模应运而生。SolidWorks软件是在机械行业中常见的三维设计软件，参数化的三维建模技术，能够非常精确的建立所需模型。其功能强大，有较多的组件，可以设计绘制零件的三维模型，更加直观的看到产品模型，并且可对零件体进行装配，查看尺寸设计是否合理，检验干涉情况。也可对零件或组件进行强度分析、模态分析和运动仿真，同时，软件的操作界面简洁明了，学习成本低，设计人员可以在一定时间内掌握软件使用技巧。故采用SolidWorks软件来完成卸船机的三维建模工作，可以全面展现出零部件复杂的的结构外观，并进行一定分析，对设计计算结果进行检验，同时，对设计人员来说，节约了时间，提高了工作效率，方便了技术交流^[6]。