摘 要

近年来，随着我国工业的不断发展，门座起重机已经逐渐成为一款成熟的港口起重运输机械产品，因其作业能力高效、运行成本低廉、机动性能灵活的优点应用于各大港口码头。运行机构作为门座起重机的基本机构，其设计质量的好坏对起重机整体的使用性能有着至关重要的影响。因此，本次设计作为一次对门座起重机运行机构设计的学习探讨有着重要的意义。

本次设计以MQ4050单臂架门座起重机为例，简单的叙述了门座起重机的国内外发展现状和发展趋势。然后按照设计要求，结合所学专业知识，国家规范和起重机设计手册，对MQ4050单臂架门座起重机进行了总体设计计算、运行机构设计计算、cad图纸绘制以及三维仿真建模。在设计中，对水平位移补偿系统及臂架自重平衡系统、整机的抗倾覆稳定性进行了校核验算。电机、减速器、制动器的选用也符合使用要求。

关键词：门座起重机；总体设计；运行机构

Abstract

In recent years，with the continuous development of China's industrial，portal crane has gradually become a mature port hoisting and conveying machinery products，due to its operational capacity of high，low operation cost，flexible motor performance advantages in ports．As the basic mechanism of the portal crane，the design quality of the operating mechanism has a very important influence on the overall performance of the crane．Therefore，this design is a design of gantry crane operating mechanism study，has important significance.

This design to MQ4050 single arm rack door crane as an example，simply describes the development status and development trend of portal crane at home and abroad．Then in accordance with the requirements of the design，combined with the professional knowledge，national norms and crane design manual， MQ4050 single arm rack door crane were overall design calculation，design and calculation on the operation mechanism，CAD drawings drawing and 3D simulation modeling．In the design．the compensation system of horizontal displacement and the boom of gravity balance system，the whole anti overturning stability is carried out to calculate the verification of the school．The choice of motor，reducer, brake also meet the requirements of the use.

Key words: portal crane；overall design；operating mechanism

目录

第1章 绪论 1

1.1门座起重机简介 1

1.2课题的研究内容 1

1.3课题研究的目的和意义 1

1.4本章小结 2

第2章 MQ4050单臂架门座起重机总体设计计算 3

2.1主要性能参数 3

2.2主要工作机构和金属结构的形式 3

2.2.1起升机构 4

2.2.2变幅机构 5

2.2.3回转机构 5

2.2.4运行机构 6

2.3货物水平位移补偿系统设计计算 7

2.4 臂架自重平衡系统设计 10

2.5载荷的计算 12

2.5.1自重载荷 12

2.5.2 起升载荷 12

2.5.3动力载荷 13

2.5.4物品偏摆载荷 14

2.5.5风载荷 15

2.6轮压的计算 19

2.7整机抗倾覆稳定性计算 22

2.7.1无风静载工况 22

2.7.2有风动载工况 22

2.7.3突然卸载或吊具脱落工况 23

2.8本章小结 23

第3章 MQ4050单臂架门座起重机运行机构的设计 25

3.1整体方案的设计 25

3.2.运行机构计算 25

3.2.1车轮轮压的计算 25

3.2.2稳态运行阻力 26

3.2.3电动机的选型计算 27

3.2.4减速器的选型计算 28

3.2.5制动器的选型计算 29

3.2.6联轴器的选型计算 30

3.2.7打滑计算 30

3.3运行机构三维建模 31

第4章 总结与展望 34

致谢 35

参考文献 36

第1章 绪论

1.1门座起重机简介

门座起重机是一种非常典型的旋转类起重机，它独特的门架构造能让运输车辆顺利通过^[1]｡与其他起重机相比，门座起重机的主要特点是：作业能力更高效、运行成本更低廉、机动性能更灵活，这些优点使得门座起重机广泛应用于各大港口码头^[2]。随着起重机技术的不断成熟，我国在门座起重机方面也取得巨大的成绩。但是，国产单臂架多用途门机与国外同类产品相比仍然存在一定差距，特别是国产控制系统和机电配套产品质量还不高。我国的科技人员不断学习借鉴国外同类型起重机的优点，对传统单臂架门座起重机结构进行了大量的改造优化，使整机工作性能得到了很大的提升，研发出了我国的新型单臂架门座重机｡我国单臂架多用途门座起重机是新一代的港口装卸设备，可适应集装箱、散货和件杂货物高效装卸作业^[3]｡

随着科技的不断进步，门座起重机也朝着新的方向不断发展：(1)大型化、高速化：近年来，国内外的船舶建造开始呈现出大型化趋势，各大港口吞吐量也开始急剧上升，这就需要大型化、高速化的起重机才能满足社会发展的需求^[4]。(2)自动化、数字化、智能化：随着科学技术的不断进步，计算机也开始不断地应用于起重机，使计算机不断朝智能化的方向发展，以适应现代港口自动化的发展要求^[5]。(3)节能环保：随着社会的不断发展，人类开始面临资源短缺、环境污染的问题，为了与时代的发展保持同步，门座起重机也开始朝着节能环保的方向不断发展｡其中，自动化，智能化，节能环保已经成为门座起重机的主要发展趋势^[6]｡

1.2课题的研究内容

本次设计的研究对象是MQ4050单臂架门座起重机，主要任务是完成MQ4050单臂架门座起重机总体设计计算、运行机构设计计算及三维仿真建模。起重机的总体设计计算包括以下部分：水平位移系统，自重平衡系统的设计以及整机抗倾覆稳定性的校核验算｡然后对MQ4050单臂架门座起重机的运行机构进行设计及三维仿真｡具体需要完成以下工作：确定运行机构的整体方案，完成轮压、驱动功率的计算；完成运行机构驱动电动机、减速器、联轴器的选型计算；完成运行机构驱动电动机、减速器、联轴器的选型；完成运行机构的三维仿真建模｡

1.3课题研究的目的和意义

门座起重机在一般情况下是露天工作，其机构组成包括起升、回转、变幅和运行机构，门型座架的下方可通过车辆^[7]。所以，在各个机构设计的过程中需要考虑它的工作环境因素，如风载荷。门型座架的下面是运行机构，通过地面设置的固定轨道行走，运行机构是由运行支撑装置、运行驱动装置以及安全装置三部分组成｡此次设计主要是确定运行机构型式，完成轮压、驱动功率计算，以及完成运行机构驱动电动机、减速器、制动器等的选型计算^[8]。选择合理的驱动电机、减速器、制动器对起重机的整机性能有着至关重要的影响。比如，在实际生产中，运行机构的制动能力对整机的抗滑安全性和抗倾覆都起着决定性作用，如果制动性能较差，起重机将不能在设定的时间和行程内停下来；但如果将起重机的制动力矩调整大，正常制动时起重机将会在极短的时间内停下，可能对起重机金属结构产生较大的冲击，造成结构件的局部失稳，从而引起臂架折断、倾覆等事故^[9]。所以必须对运行机构进行合理优化地设计，才有可能使整机性能达到最优化。

1.4本章小结

本章首先简单地介绍了门座起重机的特点、国内外发展现状以及发展趋势；紧接着讲述了本次毕业设计的主要内容，明确了设计任务；最后讲述了本课题研究的目的和意义。本章是对这次毕业设计的总体认知和任务分配，对后面的工作起着至关重要的作用。

第2章 MQ4050单臂架门座起重机总体设计计算

2.1主要性能参数

起重机的技术参数表征起重机整机的作业能力，是设计起重机最必不可少的，也是最基本的依据^[10]｡设计港口起重机械时，往往需要根据具体的情况确定起重机的主要性能参数。本次设计MQ4050单臂架门座式起重机的主要性能参数是：

(1)起重量