摘 要

随着我国经济的飞速发展，对外贸易额不断提升，带动了一大批港口企业的崛起。门座起重机以其通用性好，工作性能稳定，制造维护成本低等特点，在港口的装卸作业中扮演者重要角色。

本文以MQ1635四连杆门座起重机为例，完整叙述了门座起重机的设计过程。设计过程中对传统的设计方法进行调整，融入现在设计理念，充分利用CAD技术对结构进行优化。建立门座起重机各构件的三维模型，并完成虚拟装配，发现设计中的问题，为实际安装提供技术支持。设计内容包括：四大机构的设计、主要金属结构的设计、以及臂架及平衡系统的设计。臂架及平衡系统的设计采用解析法和excel软件进行优化处理，使结构更加合理。再进行载荷计算，轮压及整体稳定性校核。最后使用三维建模软件Creo,建立门座起重机的三维模型完成虚拟装配过程。

总之，CAD技术的发展及虚拟装配技术的广泛使用，为门座起重机的设计提供了高效可行的方法。

关键词：门座起重机；总体设计；虚拟装配；Creo

Abstract

With the rapid development of China's economy, the volume of foreign trade has been increasing, which has led to the rise of a large number of port enterprises. Gantry crane with its versatility, stable performance, low cost of manufacturing and maintenance, in the port of loading and unloading operations play an important role.

In this paper, the design process of the portal crane is described in the case of the MQ1635 four link gantry crane. In the design process, the traditional design method is adjusted, and the design concept is integrated, and the structure is optimized by CAD technology. To establish the three-dimensional model of each component of the portal crane, and to complete the virtual assembly, to find the problems in the design, to provide technical support for the actual installation. The design content includes: the design of the four main bodies, the design of the main metal structure, and the design of the arm frame and the balance system. The analysis method and the Excel software are used to optimize the design of the arm frame and the balance system, which makes the structure more reasonable. Then carries on the load computation, the wheel pressure and the whole stability check. Finally, using the three-dimensional modeling software Creo, the three-dimensional model of the portal crane is built to complete the virtual assembly process.

In short, the development of CAD technology and the extensive use of virtual assembly technology, the design of portal crane provides a feasible method of university.

Key words: portal crane;overall design;virtual assembly; Creo

目 录

第1章 绪论 1

1.1课题研究的现状及意义 1

1.2课题研究的内容 1

1.2.1总体设计 1

1.2.2用Creo建立模并完成虚拟装配 2

第2章 MQ1635门座起重机总体设计 3

2.1设计性能参数 3

2.2主要工作机构与金属结构形式 4

2.2.1主要机构形式 4

2.2.2主要机构的金属结构形式 9

2.3臂架系统各构件尺寸的确定及优化 12

2.3.1图解法确定臂架系统尺寸 12

2.3.2解析法对臂架系统校验及优化 14

2.4平衡系统的设计及优化 17

2.4.1图解法确定平衡系统各构件的尺寸及活对重 18

2.4.2臂架不平衡系统校验 19

2.5载荷计算 23

2.5.1 起升载荷 24

2.5.2自重载荷 25

2.5.3风载荷 26

2.5.4 动载荷 29

2.6 载荷计算及载荷组合 30

2.7 轮压计算 31

2.7.1 各支腿支承反力计算公式 31

2.7.2 各工况下的轮压计算 32

2.8 抗倾覆稳定性校验计算 34

2.8.1 无风静载工况 34

2.8.2 有风动载工况 34

2.8.3 突然卸载工况 35

2.8.4 暴风非工作状态下 35

第3章 基于creo的三维模型建立与虚拟装配 37

3.1建立三维模型 37

3.1.1主要零部件的三维模型建立 38

3.2虚拟装配 41

第4章 经济性分析 44

第5章 设计总结与展望 45

参考文献 46

致谢 47

第1章 绪论

1.1课题研究的现状及意义

港口作为对外贸易的大门，具有重要的地位。港口的繁荣程度，与一个国家的经济态势息息相关。港口服务的水平与装卸作业的能力，也是一个国家工业水平及综合实力的缩影。为了适应港口吞吐量的增长，提高港口的装卸效率，对于港口装卸设备的更新改造显得格外重要。而门座起重机以其高效的作业能力，较低的制造维护成本通用性好等特点在港口装卸设备中占有很大比重。面对港口发展的需求，使得港口机械将向着大型化、自动化、智能化、高效化发展^[1]。对于港口设备的设计而言，我们希望设计的设备稳定性更高，经济性更好，维护成本更低，机构和结构设计更加合理。

目前，港口起重机的设计已经不同与过去的静态设计方法。更多地运用了完善的CAD技术及仿真技术。以往的设计主要以参照样机，经验公式估算，手工绘图找点等方法进行。这种设计方法存在设计过程复杂，设计人员工作任务繁重。设计的构件不够优化，工作稳定性不高，受载情况不合理，生产成本高等。但随着CAD技术的发展，使得起重机的设计方法更加多样化，便捷化，高效化。比如门座起重机臂架系统尺寸的设计可以利用excel软件使用解析法求得，也可以给定约束条件、目标函数用MATLAB等优化软件算得。其优化效果比传统的作图法有很大的提升。