1.1目的与意义

起重机是现代工业在实现出产过程机械化，自动化，改善物料搬运条件，提高劳动出产率必不可少的机械设备。它对于发展国民经济，改善人们的物质，文化生活的需要都起着重要作用。随着经济建设的迅速发展，机械化，智能化，自动化程度也不断提高，于此相适应的起重机能力也在高速发展，产能不断提高，使用规模也越来越大。港口，冶金，建筑，船舶，道路施工等越来越多的领域都离不开起重机的作业。

起重机能减轻体力劳动，提高工作效率。在国民经济各部门的物质生产和物质流通中起着很大的作用。起重机的设计制造，从一个侧面反映了一个国家的工业现代化水平。门座起重机在现代工业中是必不可少的，毕业设计进行门座起重机的设计，不大有利于我们对大学所学知识的掌控并运用，同时通过查找和学习国内外相关的先进设计制造技术，而且通过设计过程中各种软件的运用，大大加深了我们的设计水平，对我们未来的学习和工作有着积极而又深远的意义。

1.2国内外的研究现状分析

随着我国加入WTO，国际贸易迅速发展并不断的促进了我国港口运输的急剧增长，同时也推动了港口机械设备的发展。门座起重机作为码头专用的机械设备进行装卸、搬运和堆码作业，它具有高效的作业能力、低成本建设费用，机动灵活，通用性强等优点。这些优点使得门座起重机在港口码头得到广泛的应用。近年来，现代工业快速发展和国际贸易竞争激烈，对港口装卸机械设备提出了更高的要求，所以门座起重机设计要朝大型化、高速化、自动化和智能化的道路发展，来满足市场日益竞争的需要。

国外门座起重机专业生产厂家约15家左右。其代表性的生产厂家主要有欧美的利勃海尔、特雷克斯一德马格、马尼托瓦克和日本的神钢等。他们生产的产品型号比较完善，技术先进，具有很高的市场占有率^[7]。

在小吨位的起重机设计领域我国已经处于世界领先水平，但对大型起重机的研发我们和国外还存在一定的差距。从技术上来说，我国研发大型门座起重机的时间较短，在设计的水平上急需改进；从经验上讲，国内门座起重机在可靠性和稳定性都不如国外的品牌。就当前而言，我国仍面临着核心部件的技术水平欠缺、制造水平不能满足设计的要求这两大主要问题^[7]。

随着技术的进步与科技的发展，目前国内外门座起重机的整体发展趋势已经向四个方面呈现：降低产品的生产成本、面向大型化，高速化和专用化发展、提高产品的自动化、智能化和数字化程度、采用仿真与虚拟设计技术^[7]。

起重机的优化设计一直是国内外研究的热点，曹三平在钢结构优化设计中，通过建立三维实体模型的方式，分析起重机的6种不利工况的载荷组合及载荷情况；根据门座起重机的特点，列出吊重在不同工作幅度的5种工况并分别建立子模型；另外，通过其有限元强度分析构建出其各个工况的应力云图。最后汇总时得出在满足结构强度、刚度、稳定性要求的前提下，对该起重机优化设计后，门架和转台的重量较原设计可减轻15%左右的结论^[1]。曹娜在臂架及自重平衡系统的优化设计中，利用 Matlab 优化工具箱对其进行优化求解，并根据优化结果设计可行的改造方案，然后利用UG 软件对改造后的臂架系统进行三维建模，利用ANSYS软件对其关键部位进行静力学强度校核，得到优化之后仍满足静力强度要求的结果^[5]。同样的，还有在臂架四连杆方面的优化^[6]，通过电控系统改造、开发CAD系统在起升机构上的优化^[9]，采用遗传算法在四连杆变幅系统的优化^[12],以及其他一些方面的优化设计。

故障的分析以及安全生产也是讨论的一个热门，李勇智、魏东在研究门座起重机驱动轮压及其许用值的概率分布特性和干涉模型的基础上,导出不打滑事件概率的解析解,提出门座起重机运行打滑的可靠性验算方法和验算准则。所阐述的运行打滑可靠性验算方法,是对较为严格且难以满足要求的按最小驱动轮压进行打滑验算方法的修正,更符合门座起重机的实际工作情况^[4]。马思群,马瑞,孙彦彬,兆文忠基于 I -DEAS软件,对门座起重机臂架系统的构件进行有限元计算,并在此基础上对该型号起重机进行故障影响分析。由数值仿真结果表明: 门座起重机臂架系统某些观测点的计算应力值已超过结构强度许用应力,但是小于金属结构材料强度极限。由可靠性分析得出起重机臂架主要故障模式的RPN值,对企业用户在今后的使用和维修提供了重要的参考依据参考。研究工作表明: 现有门座起重机虽然可以使用，但是起重机在使用过程中应对臂架定期进行检查, 及时采取合理措施进行修复，从而避免重大事故发生^[3]。Francesco Frendo从一次事故入手，对风载荷造成对起重机造成的影响进行了详细的分析^[16]。还有其他诸如回转支撑轴承的故障分析^[8]。