1．目的及意义

在以前物料的搬运都是靠人工，需要大量的人力物力以及财力，而且效率低。随着机械化时代的到来，搬运物料开始使用机械了，减少了人力提高了效率。

在港口、码头等地是物料搬运的集中地，现在都使用起重机来搬运货物，大大提高了效率，而且减少人力，操作简单。港口起重机在这些年发展越来越好，港口起重机分类主要分为可分为门座式、固定式、以及船用式三大类。港口起重机对经济的发展有重要作用，提高了运行效率，降低物料搬运成本，在机械化的时代，起重机的发展会越来越好，对其要求也越来越高，在操作性能以及安全方面有很大的发展空间。

在旧中国，我国不能制造起重机，我国的港口机械基本上是在新中国成立以后从无到有逐步发展起来的。历经短短的几十年，可以说我国的起重机研究成果有了飞跃式的发展，目前我国制造的港口机械已经稳步进入世界前列，在全球的港口机械市场占据重要地位。尤其是起重机三维建模方面，国内许多学者都在进行深入的研究。武汉科技大学乔慧丽提出了运用ADO数据库访问技术,实现了起重机三维参数化设计与模块化设计的相互结合,大大减少了产品设计和开发的时间,同时提高了产品的质量^[1]；上海大学机电工程与自动化学院陶琨等人针对门式起重机有限元分析前期建模时间较长等问题 ,专门建立了起重机快速建模系统，该系统通过修改尺寸值,能够很快生成新的起重机三维模型图^[2]；太原科技大学郭立观在分析起重机物理模型的基础上,建立了非线性数学模型,根据模型设计了起重机小车定位和吊重摆角PID控制器^[3]。

虽然我国在三维建模上取得了很大的成果，但在起重机的虚拟仿真方面，国外的研究还是很需要我们去学习的。斯托霍瓦理工大学机械和机械设计基金会Leszek Sowa介绍了起重机机械现象的数学模型和数值模拟，为分析设计结构的强度提供了很大的契机,同时采用具有先进高效的建模软件,对龙门起重机结构的应力和应变进行了分析^[4]；Sowa L和Kwiatoń P在 Procedia Engineering上介绍了龙门起重机梁力学现象的数学模型和数值模拟，利用有限元求解了该问题，同时通过计算,得到了起重机结构的位移和应力^[5]；国际控制、自动化和系统杂志Hong-Soek Park和Ngoc-Tran Le基于MHC的概念，使用SOLIDWOKS创建了一个虚拟力学模型，然后将其输出到ADAMS环境，该模型用于研究MHC系统的动态特性^[6]。

虚拟仿真技术对起重机的研究有着重大的意义，我们国内也有许多学者正在对起重机的虚拟仿真进行着努力的研究。武汉理工大学郭兴建立了研究对象的虚拟样机模型,实现了起重机在不同工况下各机构的仿真,通过此来药酒相关的动力学特征,并用来估计和推断机器在实际运行中的各种参数^[7]；西南交通大学朱小海以大型门式起重机为例,利用ANSYS和ADAMS分别从特性和运动两个方面对该门机的强度、风振特性、刚度以及虚拟仿真进行研究^[8]；武汉科技大学龙靖宇为在起重机结构的疲劳计算中采用应力幅法,着重探讨了基于ADAMS的桥式起重机虚拟样机模型的建立过程,并对起重机进行了动态仿真^[9]；同济大学喻艳通过建立岸桥前大梁仰起40°时的虚拟样机,研究在这种情况下拉杆的摆动幅度对梯形架强度的影响^[10]；武汉理工大学韦树宝利用ADAMS,建立了起重机虚拟样机,并进行了多体系统动力学仿真分析,实现了龙门起重机在各种工况下的运行状态和仿真模拟^[11]；福建农林大学林海坤以门式起重机为对象，运用ADAMS和ANSYS软件对其进行仿真检测分析，并在此基础上对起重机进行仿真满载检测^[12]；

西南交通大学肖建军在起重运输机械研制过程中引入虚拟样机技术,得到仿真输出参数和结果,并以此来估算实际运行的各种数据^[13]。

着眼现在，展望未来。港口起重机械主要发展趋势是：（1）发展大型、专用的装卸机械。以适应船舶大型化、货物装卸散装化、集装化发展需要；（2）减轻机器自重，实现起重机械的轻型化。交通运输部水运科学研究院李海波分析了门式起重机优化整机结构型式、选用集成零部件、合理利用材料等轻量化技术,并论述了门式起重机采用轻量化技术降低整机重量的例子^[14]；（3）将机械技术与电子技术结合，单机设计与机械化作业系统相结合。将先进的微机控制（PLC控制）、光纤技术、液压技术等运用到机械的驱动和控制系统，以改善起重机工作性能；（4）动化、数字化、智能化。现代化港口大量采用高新技术，实现港口数字化、信息化和智能化管理，港口机械设备应适应港口发展要求,融入现代化港口管控系统之中，建立港口机械设备智能运行系统,实现港口机械设备自动化规划、调度、运行、监控、评价、维护、管理和服务；（5）标准化、系列化、经济化。郑州新大方重工科技有限公司罗彦华利用ANSYS对轮胎式集装箱门式起重机门架结构进行了有限元建模,经过一系列计算优化门架钢结构,提高钢材的利用率,以此来提高整机经济效益^[15]。

综合上述文献所述，国内外对起重机的设计和研究都有向三维建模和虚拟仿真方向发展的趋势，这从一定程度上表明建立虚拟模型要优于传统机械设计方法。因此，本文引用上述文献的研究思想方法利用SOLIDWORKS和ADAMS对LMQ3535集装箱门式起重机小车运行机构进行联合仿真。