摘 要

本文主要以龙门式轮胎起重机（简称RTG）为例，仔细叙述了RTG门腿的设计流程与主要步骤。其中包括RTG主体参数的计算与确定，支腿材料的选择，金属结构上所承受载荷的确定，计算门腿强度以及其整体稳定性和局部稳定性分别计算，支腿与鞍梁之间的连接计算等。随后辅之于AutoCAD软件进行支腿与鞍梁的主视图与俯视图的绘制，能够将计算结果显示在图纸中，一目了然。最后，为了进行门腿的虚拟装配，运用CREO软件，完成虚拟装配图。

通过本文，我希望能呈现出一个起重机门腿设计的主要过程，能够在此过程中，不断完善所需要的设计能力。最终独立设计出一台起重机。

本文的主要特色在于借助CREO虚拟装配软件对门腿进行立体虚拟装配。通过该软件可以将平面化的图纸立体化，能够更加直观地观察到设计出的门腿结构。在这个过程中能够及时检查和发现在设计过程中的问题，然后及时更正，避免损失。同时，虚拟装配图可以展示出实物的全貌，为投资方展示出设计实物，能够减少开发成本。

关键词：龙门式轮胎起重机；门腿设计；AutoCAD；虚拟装配；CREO 

Abstract

In this paper, I take the tire gantry crane (RTG for short) as an example to describe the major steps of the RTG door leg design carefully. And it contains calculating the main parameters,designing foot material, the load capacity determination of the heavy metal structure, not only the gate leg strength calculation, the overall stability and local stability calculation, between the calculation and determination of the legs and saddle BEAMS as to include the connection. Front view, then drawing a complementary top view by AutoCAD software legs and saddle beam, results at a glance, it is possible to calculate has been shown in the drawings. Finally, CREO software virtual assembly gate leg to complete the virtual assembly drawing.

In this article, I would like to demonstrate the main course of the design of the crane gate legs, it is possible in this process, you always to improve the needs of the design capacity. The final independent design a RTG.

The main feature of this paper is, assistance CREO virtual assembly software for three-dimensional virtual Doaashi assembly. The software, a three-dimensional surface of the drawing can be can be observed in order to design more visually gate leg structure. In this process, in order to avoid the timely inspection and loss, it discovered the problem during the design process, then promptly corrected. Investors, at the same time when you view a design object, a virtual assembly drawing, in order to reduce development costs, it can indicate the physical image.

Key Words: the tire gantry cranes；the design of the gate leg；AutoCAD；Virtual Assembly；CREO

目 录

1 绪论 1

1.1 目的和意义 1

1.2 主要内容 2

2 总体设计计算 3

2.1 主要设计参数 3

2.2 工作循环时间计算 4

2.2.1 操作模式 4

2.2.2 循环时间计算 7

2.2 支腿的材料选择 9

2.2 金属结构形式的确定 10

2.3 支腿设计 10

2.4 金属结构设计计算 12

2.4.1 载荷 12

2.4.2 载荷组合 13

2.4.3 设计计算方法 14

2.5 支腿的内力分析 15

2.6 支腿强度校核 17

2.7 鞍梁强度校核 18

2.8 支腿的整体和局部稳定性校核 19

2.8.1 支腿的整体稳定性校核 19

2.8.2 支腿的局部稳定性校核 20

2.9 支腿与鞍梁的连接计算 21

3 绘制CAD图 22

4 虚拟装配 23

5. 经济性分析 26

6. 全文总结及展望 27

致谢 30

第1章 绪论

1.1目的和意义

近年来，我国经济飞速发展。与之相对应的，跨国贸易发展也十分迅速。跨国贸易之中很大一部分都需要海运行业的支持，而码头建设是海运业的支撑。各种各样的起重机是码头建设中必不可少的。起重机的装卸效率直接影响到码头整体运营效率。因此高效，操作迅速的起重机是码头建设的首选。随着海运业的不断发展，码头作业队起重机的要求也越来越高。在沙夕兰的论文中，关于“十二五”后中国港口起重机发展趋势，她提出起重机行业正在趋近于大型化、专业化和高效化。同时她认为绿色、节能、环保是当前起重机制造行业发展的新趋势。因此在此次课题研究之中，我会更加注意起重机的环保功能。

RTG是轮胎式龙门起重机的简称。它有用来支撑主要钢结构的8只无内胎充气的橡胶轮胎，动力方面使用的是柴油机带动的发电机，这样可以不受拖带电缆和外部电源的影响，在集装箱堆场内自由移动。起升机构、大车运行机构、小车运行机构，主梁，门腿等几部分构成了一台完整的起重机。这五个部分的紧密配合使得起重机完成装卸作业。RTG可以用在港口，储料场和货站等需要搬运大件货物的地方，主要用来进行搬运和操作作业。目前，一般会使用宽度规格为跨6排集装箱和1条底盘车的通道，高度不超过7个超高集装箱的高度。主钢结构为龙门形，采用焊接箱形结构，主梁为箱型承规梁结构。^【1】

美国PTC公司在2010年10月时推出了一个CAD设计软件包，它被称为CREO。CREO整合了三个软件的主要技术，最终形成了一个集易用性、互操作性和装配管理为一体的机械设计应用软件。其中包括Pro/Engineer的参数化技术、CoCreate的直接建模技术和ProductView的三维可视化技术。针对有差异的应用方式，CREO会采用更简单化的应用方法，将全部子应用采用规范统一的文件格式。设计CREO的目的就是解决机械制图领域中还没实现的重要功能，使用新的方法实现各种设计方案，这些方案是建立在PTC独特的技术和资源上的。CREO是能够使使用者更加方便的一种机械设计应用程序，它具有可伸缩、可互操作、开放且易于使用的特点，能够为参与设计过程的所有参加者提供恰当且准确的解决方案。

基于虚拟现实技术，我们开发出虚拟装配技术。它是一种产品虚拟拆装技术，能够在开发新产品、维护老产品以及培训操作方面起到不可小觑的作用。在交互式虚拟装配环境中，使用者能够运用各种各样的交互设备，比如位置跟踪器、键盘或者鼠标等，就像在真实环境中一样操作和装配产品的各种零部件。同时，在操作过程中，虚拟装配系统可以提供碰撞检测、处理装配的约束等功能。通过以上这些功能，虚拟装配技术让用户可以对产品进行可装配性分析，验证规划各种零部件的装配序列等。在装配完成以后，技术系统会自动记录在在装配过程中的一切信息，生成一份评估报告或者视频录像等，以便于其后的分析使用。

本文的目的是在设计龙门式轮胎起重机门腿的过程中，能够熟练掌握起重机的一般设计过程，并且能够绘制出CAD图纸，以及熟悉和掌握CREO软件，为以后工作和学习打好基础。而CREO软件能够将平面抽象化的物体绘制成3D立体的实物图，很直观地就可以看到设计实物。并且之后还可以用于仿真模拟。在虚拟状态下完成对设计龙门式起重机的应力状态分析，结构分析等。因此，运用CREO软件对龙门式轮胎起重机进行虚拟装配有着很深的意义。首先，它可以向订购商直观地展现出实物的样貌，以便于解释说明。其次，通过CREO建模装配，可以进行仿真模拟，得出的结果也有助于研究和改进，并且也可以从数据上说明设计出的实物的优缺点。最后，在CREO建模和仿真的过程中，也可以完善设计。有许多小问题在设计计算绘制的过程中不易发现，而在虚拟装配中就可以很明显的看出。

所以运用CREO软件进行虚拟装配是十分有意义的。

1.2主要内容

本次设计是以龙门式轮胎起重机的门腿设计为主。首先，进行主体设计计算。在总体设计参数确定之后，再详细计算门腿的相关设计参数，其中包括上下截面尺寸的确定，鞍梁的尺寸确定等。设计完成后，进行强度校核，整体稳定性与局部稳定性校核以及连接校核等，保证设计出的起重机门腿能够满足各方面的要求。然后根据设计出的结果，画出CAD图来，在绘制过程中检查设计计算中是否有差错。最后按照图纸以及设计结果，在CREO软件里画出所有零件图，最后通过CREO软件进行虚拟装配，得到虚拟装配图纸。最后撰写论文。

第2章 总体设计计算

2.1主要设计参数

表2.1 总体设计参数

2.2工作循环时间计算

2.2.1操作模式

图2.1 操作形式草图