摘 要

由于目前港口行业的发展，对于港口门座起重机的设计要求也越来越高。本文讲述了港口四连杆MQ1635门座起重机总体设计及变幅机构设计和建模。对于门机的总体设计，主要有以下步骤：确定总体设计的主要技术参数以及起重机的结构和总体布置、作图法确定四连杆尺寸和货物水平位移补偿系统及臂架自重系统的设计及验算、作用于起重机载荷的计算、抗倾覆稳定性验算以及轮压的计算。然后进行变幅机构的设计，其主要步骤有：电动机的选型及验算；减速器、制动器、联轴器的选型及验；齿条传动的计算。然后使用CREO进行变幅机构的建模。

通过三维模型的建立，可以更加快捷的观察起重机的相关参数，从而达到评估起重机的效果。本文的特色在于使用CREO进行变幅机构的三维模型的建立，并且通过三维模型达到检验变幅机构各项尺寸及变幅电机、减速器等选型正确与否，从而调整变幅机构的整体布置，优化起重机的参数，改进设计效果。

关键词：门座起重机；总体设计；变幅机构；CREO；虚拟设计

Abstract

Due to the development of the port industry, the design requirements of harbor portal crane are also increasing. This article describes the four-link port MQ1635 portal crane and the overall design of luffing mechanism design and modeling. For the overall design of the door, mainly in the following steps of: determining the overall design of the main technical parameters and crane structure and overall arrangement, four-link mapping to determine the design and size of the goods horizontal displacement compensation system and the system and checking the weight of the boom , calculated on the role of the crane load, anti overturning stability and wheel pressure calculations. Then designed luffing mechanism, its main steps are: selection and checking motor; reducer, brakes, couplings selection and inspection; computing rack drive. Then use the CREO modeling luffing mechanism.

Through the establishment of three-dimensional model can be more efficient observation of the relevant parameters of the crane, the crane so as to achieve the effect of the assessment. Features of this paper is carried out using a CREO 3D model of the luffing mechanism, luffing mechanism of inspection and achieve the size and amplitude motor, reducer selection is correct or not by the three-dimensional model to adjust the overall arrangement of luffing mechanism to optimize the parameters of the crane, improved design results.

Key Words: gantry crane; overall design; luffing mechanism; PROE; virtual design

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题的研究目的和意义 1

1.2 课题研究的主要内容 1

第2章 总体设计计算 2

2.1 性能参数 2

2.2 确定主要工作机构和金属结构的形式 3

2.2.1 确定主要工作机构形式 3

2.2.2 确定金属结构的形式 8

2.3 确定组合式四连杆臂架结构尺寸 11

2.4 用作图法进行货物水平位移补偿系统设计 12

2.4.1 货物水平位移补偿系统原理 12

2.4.2 刚性四连杆组合臂架方案的作图法设计 13

2.5 杠杆活对重式臂架自重平衡系统设计 19

2.5.1 杠杆活对重平衡系统工作原理 19

2.5.2 臂架自重平衡系统设计方法 19

2.6 各工作机构、金属结构的计算工况、计算载荷以及载荷组合 24

2.6.1 计算载荷 24

2.6.2 载荷组合 27

2.7 整机稳定性校核 28

2.7.1 基本原则 28

2.7.2 验算工况、载荷系数和载荷组合 28

2.8 轮压计算 33

第3章 变幅机构计算 37

3.1 主要设计参数 37

3.1.1 起重量机工作幅度 37

3.1.2 平均变幅速度 37

3.1.3 机构工作级别 37

3.1.4 变幅齿条载荷 37

3.1.5 齿条行程 37

3.1.6 齿条线速度 37

3.2 变幅电动机计算 37

3.2.1 变幅功率计算 37

3.2.2 电动机选择 38

3.2.3 起动时间验算 38

3.3 制动器计算与选择 39

3.4 减速器的计算与选择 39

3.4.1 减速器传动比的确定 39

3.4.2 减速器的选用 39

3.4.3 减速器的运行功率校核 39

3.4.4 实际变幅速度校核 40

3.5 联轴器的计算与选择 40

3.5.1 高速轴联轴器的计算与选择 40

3.5.2 低速轴联轴器的计算与选择 40

3.6 齿条传动计算 40

3.6.1 齿轮的弯曲疲劳确定计算 40

3.6.2 齿根弯曲静强度计算 41

第4章 变幅机构虚拟设计 42

第5章 经济型分析 47

第6章 全文总结与展望 48

6.1总结 48

6.2展望 48

参考文献 49

致谢 50

第1章 绪论

1.1课题的研究目的和意义

门座式起重机是一种装在门形座架上的臂架式起重机，其最大的特点是门形座架下的四条腿形成四个门洞供铁路车辆及其他车辆通过。门座起重机是我国研制最早、具有重要代表性的一种旋转式有轨起重机^[1]。而四连杆门座起重机是港口码头数量和使用较多、结构复杂、机构最多的装卸机械^[2]。

在我国加入世贸组织经济飞速发展之后，重型工业的也获得了质的飞跃，起重机设备的数量也在急剧上升，当前有2000多家具有非常强的起重机械生产制造能力起重机制造单位。虽然小吨位的制造方面居于世界领先地位，但是大吨位门座起重机的研发制造与国外发达国家还是有一定的差距。尤其是一些核心部件的技术水平欠缺，严重制约阻碍我国起重机乃至整个机械行业的发展，这将是起重机行业一个挑战。

国内对门座起重机的研究也有很多，关于总体设计方面的内容程菊生^[3]和黎汉民^[4],并提出了一些相关的研究方法。而张震一等人对16吨门机的设计要求做出了一些归纳^[5]。

四连杆门机是港口起重机的一个重要的分支，关于四连杆门机的设计杨军^[6]了很多分析，而关于四连杆门机铰点改造研究中陆会军^[7]由很大贡献。