摘 要

在传统的港口门座起重机设计计算方法中，解析求解方法居于主体地位。因此实际问题在计算时需要尽量简化，其简化程度往往取决于能否应用已有的数学工具求解，而非实际工程需要。同时，现代起重机的更新速度也对传统设计方法构成了新的挑战。因此，虚拟装配在起重机设计中得到应用。

本次毕业设计完成了门座起重机MQ4025运行机构的设计计算、建模及虚拟装配系统的开发研究。在零件建模过程中，针对零部件的不同尺寸、特征或材质等其他参数，利用Solidworks软件中的建模功能进行开发、管理，生成具有不同尺寸、特征和属性的零部件。虚拟装配系统主要由OpenSceneGraph和Visual Studio进行开发，对运行机构的装配流程进行实时仿真。

本次毕业设计实现了对MQ4025门座起重机运行机构典型零部件的模型建立，使产品的开发周期缩短，虚拟装配的仿真应用使零部件的装配性能和设计时出现的错误得以实时检验，针对传统方法的不足之处提出了解决方案。

关键词：门座起重机；运行机构；虚拟装配；OpenSceneGraph

Abstract

In the traditional port crane design calculation method, the analytical solution is in the dominant position.Therefore, the actual problem in the calculation needs to be simplified, the degree of its degree often depends on the ability to use the existing mathematical tools to solve, rather than the actual engineering needs.At the same time, the speed of modern crane update also poses a new challenge to traditional design methods.Therefore, the virtual assembly in the crane design has been applied.

This graduation design completed the portal crane crane MQ4025 operating mechanism design calculation, modeling and virtual assembly system development research.In the process of part modeling, we use the modeling functions of Solidworks software to develop and manage other components, such as different sizes, features or materials, to produce parts with different sizes, characteristics and attributes.The virtual assembly system is developed by OpenSceneGraph and Visual Studio, and real-time simulation of the assembly process of the runtime.

The graduation design to achieve the MQ4025 portal crane operating mechanism of the typical parts of the model established to shorten the development cycle of the product, the virtual assembly of the simulation application of the components of the assembly performance and design errors can be real-time test for the traditional method of the inadequacies of the proposed solution.

Key Words：Gate crane; operating mechanism; virtual assembly; OpenSceneGraph

目 录

第1章 绪论 1

1.1 港口起重设备的国内外研究状况 1

1.1.1 港口起重设备的国外研究状况 1

1.1.2 港口起重设备的国内研究状况 1

1.2 虚拟装配技术概述 1

1.2.1 虚拟现实及虚拟装配概念 1

1.2.2 虚拟装配技术的国外研究状况 2

1.2.3 虚拟装配技术的国内研究状况 2

1.2.4 虚拟装配的基础和关键技术 2

1.2.5 虚拟装配的工业应用 3

1.3 技术路线说明 3

第2章 门座起重机运行机构系统的设计计算 5

2.1 运行机构的布置形式 5

2.2 车轮直径的确定 6

2.2.1 运行速度的确定 6

2.2.2 车轮直径疲劳强度的校核 7

2.3 运行机构计算 7

2.3.1 运行静阻力的计算 7

2.3.2 初选电动机和减速器 9

2.3.3 起动时间和起动平均加速度的验算 10

2.3.4 电动机过载和发热的验算 10

2.3.5 制动器的选择 11

2.3.6 驱动车轮打滑的验算 11

第3章 门座起重机运行机构的模型搭建 12

3.1 Solideworks概述 12

3.1.1 Solidworks的基本功能 12

3.1.2 Solidworks的建模功能 13

3.2 运行机构的模块划分 13

3.3 运行机构建模 14

3.3.1 零件草图的绘制 14

3.3.2 运行机构建模过程 15

第4章 门座起重机运行机构虚拟装配的实现 17

4.1 OpenSenceGraph概述 17

4.1.1 OpenSceneGraph的基本功能 17

4.1.2 OpenSceneGraph的虚拟环境介绍 19

4.1.3 OpenSceneGraph的虚拟装配的实现技术 20

4.2 OpenSenceGraph系统配置 20

4.2.1 OpenSceneGraph硬件配置 20

4.2.2 OpenSceneGraph软件配置 21

4.3 MQ4025运行机构台车模块虚拟装配 21

4.3.1 场景模型导入 21

4.3.2 场景节点添加 22

4.3.3 人工交互功能的介绍 22

4.3.4 动画创建 23

4.3.5 文字说明添加 23

4.3.6 运行机构台车模块拆卸 24

4.4 MQ4025运行机构车轮组模块装配及总装配 24

4.4.1 读取节点 24

4.4.2 鼠标拖拽式人机交互的实现 26

4.4.3 碰撞检测 27

4.4.4 运行机构车轮组模块装配及总装配 27

第5章 环境影响及经济性分析 29

5.1 环境影响分析 29

5.2 经济性分析 29

第6章 总结与展望 30

6.1 总结全文 30

6.2 工作展望 30

参考文献 31

致谢 33

第1章 绪论

1.1 港口起重设备的国内外研究状况

1.1.1 港口起重设备的国外研究状况

计算机辅助技术的发展，使在产品开发的不同阶段运用数字化模型描述产品，并对产品进行设计、开发、评价、修改得以实现。尤其是产品全生命周期管理PDM（ProductData Management)系统和基于网络的产品描述模型，以此为技术基础，实现了全球制造条件下的产品质量保证。CAD三维设计系统在多次技术革命中引进建模技术，使得零件初期设计时按照设计意图设计，而非拘泥于零件精确尺寸。基于特征技术的建模技术的引进，使得虚拟装配成为可能。

随全球化高速发展，要求采用先进设计的起重机设备的需求量不断增加。