摘 要

迄今为止，参数化设计在起重机领域已经应用非常广泛，但主要都是在理论研究阶段。本文以MQ4233港口门座起重机的圆筒门架为研究对象，利用VB和SolidWorks进行了参数化设计研究，通过改变结构参数的输入得到尺寸不同的圆筒门架模型。

本文首先对MQ4233港口门座起重机进行了总体设计，完成圆筒门架结构的选型；然后用SolidWorks对圆筒门架进行几何建模；其次基于VB与SolidWorks的API接口函数开发了结构参数化设计软件，实现圆筒门架几何模型的关键尺寸参数化，并通过调用SolidWorks的内部插件Simulation，完成圆筒门架的有限元静力学分析；最后在团队内部交换各自的起重机部件参数化模型，完成了整机装配，并利用ANSYS Workbench对门座起重机进行有限元仿真分析。

本文的研究工作以人机交互的方式改变结构尺寸和截面板厚，以参数化的形式得到门机部件的设计并完成装配，大大缩短了起重机的建模和有限元分析周期，具备一定的工程实用性。

关键词：参数化设计；API接口函数；Simulation；门座起重机

Abstract

So far, parametric design has been widely used in the field of crane, but it is mainly in the theoretical research stage. In this paper, the cylinder gantry of MQ4233 port gantry crane is taken as the research object. VB and SolidWorks are used to carry out parametric design research. Cylinder gantry models with different sizes are obtained by changing the input of structural parameters.

Firstly, the overall design of MQ4233 port portal crane is carried out to complete the selection of cylinder portal structure. Then SolidWorks is used to carry out geometric modeling of cylinder gantry. Secondly, the structural parametric design software is developed based on VB and SolidWorks API interface function to realize the key dimension parameterization of the geometric model of the cylinder gantry, and the finite element static analysis of the cylinder gantry is completed by calling SolidWorks internal plug-in Simulation. At last, the parametric models of the crane parts were exchanged within the team to complet

KeyWords:parametric design;API interface function;Simulation;portal crane

目录

第1章 绪论 1

1.1目的和意义 1

1.2 国内外现状研究分析 1

1.3 主要设计任务 2

第2章 门机总体设计 3

2.1 主要技术参数 3

2.2刚性四连杆组合臂架方案的设计 4

2.3全幅度水平落差校核 7

2.4全幅度水平速度校核 7

2.5吊重不平衡力矩校核 8

2.6杠杆活对重臂架自重平衡系统 8

2.7平衡系统的校验 10

2.8臂架平衡系统各部分的尺寸长度 11

2.9校核结果 11

第3章 圆筒门架结构的参数化设计 13

3.1 SolidWorks简介 13

3.2圆筒门架参数化模型建立 13

3.2.1明确主要设计参数 13

3.2.2结构参数化模型建立 14

3.3结构参数化程序开发 15

3.3.1 Visual Basic 6.0简介 15

3.3.2参数化程序开发 16

3.3.3 参数化结果分析 27

第4章 整机有限元分析 34

4.1有限元理论 34

4.2模型装配 34

4.3 有限元模型的建立 35

4.3.1 导入模型 35

4.3.2材料特性 35

4.3.3施加约束 35

4.3.4载荷及工况选择 35

4.3.5网格划分 36

4.3.6有限元计算结果 37

4.3.7结果分析 38

第5章 环保经济性分析 39

5.1设计成本分析 39

5.2优化方案简介 39

5.3环保经济性分析总结 39

第6章总结 40

6.1工作总结 40

6.2难点及不足 40

参考文献 41

致 谢 43

附录A 44

附录B 47

第1章 绪论

1.1目的和意义

门座起重机是港口搬运、卸载货物的一种重要的机械，种类多种多样，主要有转柱式和转盘式两大类，其中圆筒门架门座起重机由象鼻梁、臂架、大拉杆、小拉杆、人字架（立柱）、转台、平衡梁、圆筒门架和台车等结构构成。门座起重机从产生到现在有过多种结构型式，发展到现在门机的主体结构样式已经相对固定，为门座起重机的结构参数化设计提供了可能。

随着科学技术的发展和社会的进步，人们对起重机的要求越来越高，传统的起重机设计，仿真分析越来越难以满足人们的要求，起重机的设计工作量也越加繁重。因此，为了满足市场高效设计起重机的要求，探索并建立一种更高效、更便捷的起重机设计模式成为了设计人员研究的新方向。

本文通过对门座起重机的总体设计，完成圆筒门架的选型，开发了圆筒门架结构的参数化建模平台，进而通过调用SolidWorks的内部插件Simulation完成圆筒门架的自动化静力学仿真分析。运用VB语言开发平台，根据不同的要求可以得到不同的圆筒门架的参数化模型，减少了设计人员反复验算的工作量，提高了圆筒门架结构的设计效率。团队内部交换各自的起重机部件参数化模型，完成了整机装配，并利用ANSYS Workbench对门座起重机进行有限元仿真分析，提高了门座起重机的设计和分析效率。因此本课题在参数化设计方面具有一定的工程意义。

1.2 国内外现状研究分析

随着科技的进步，起重机作为港口重要的搬运、装卸工具将会越来越智能化，港口企业对起重机的设计要求将更加严格，传统的设计方法会导致企业耗费大量的资源，而同类型的起重机的设计过程是一个繁重又重复性的工作，因此，在起重机领域引入了参数化设计。随着参数化设计在起重机设计领域的广泛应用，研究工作者将会从繁杂的设计工作中解放出来，这让国内外很多港口类企业看到了更大的前景，因此国内外研究学者对参数化技术在起重机领域的运用展开了深入的研究。

参数化技术在起重机领域将会越来越重要，起重机设计的工作量将会更加便捷。在起重机设计领域中，将起重机按其结构划分成象鼻梁、大拉杆、小拉杆、臂架、人字架（立柱）转台、杠杆活对重（平衡梁）、圆筒门架和均衡台等模块，从而进行模块化设计，再结合参数化技术，就可以使作为非标结构的起重机转换为标准结构，提高设计效率。武汉理工大学的徐长生教授团队为提高桥式起重机的设计方法，引入模块化思想^[1]，该思想就是将桥式起重机进行模块划分，经过实践的检验，该方法可以在很大程度上提高设计效率和质量。晋民杰等运用Creo 和 MATLAB 软件对折臂式随车起重机进行了参数化动力学研究^[2]，为该类起重机的参数化设计提供了一种更为快速方便的设计方法。