摘 要

针对目前门座起重机设计过程中所遇到的问题，本文以MQ1633四连杆门座起重机为例，叙述了门座起重机的总体设计步骤：包括确定门座起重机的总体设计参数、门座起重机的四大机构的结构、电机等设计选型、利用解析法通过Excel进行货物水平位移补偿系统和臂架自重平衡系统设计、对整机稳定性、轮压进行计算。应用solidworks软件对整机三维建模，并且对模型制作虚拟装配和整机运行的动画。

本文特色在于借助三维建模软件SolidWorks建立门座起重机总体模型，并进行整机的虚拟装配，以验证整机的零部件的可装配性，以及设计整机的装配过程是否合理。使设计者可以快捷便利的了解设计成果的实际装配可行性和装配方案的合理性。

关键词：门座起重机；总体设计；三维建模；虚拟装配；solidworks

Abstract

Focusing on the current problems encountered in the design process of gantry crane, this paper takes the MQ1633 four connecting rod gantry crane as an example to describe the overall design steps for gantry crane. including determining the overall design parameters of the gantry crane and the structure of gantry crane’s four parts, design and type selection for motor, using analytic method to design the horizontal displacement balance system of goods and the weight balance system of the arm frame by Excel，calculating the stability of the whole machine and wheel pressure. Finally, the 3D modeling of the whole machine is made by using Solid Works software, and the model is used to make the virtual assembly animation and running animation.

The characteristic of this paper is to establish the overall model of the gantry crane with the aid of the three-dimensional modeling software Solid Works and carring out the virtual assembly of the whole machine to ensure assembly ability of parts as well as the whole machine and the rationality of assembly process of the whole machine. In this way, designers can quickly and easily understand the design results of the actual assembly feasibility and the rationality of the assembly program.

Key words: gantry crane; overall design; 3D modeling; virtual assembly; SolidWorks.

目录

1绪论 1

2总体设计 3

2.1性能参数 3

2.2 确定主要工作机构和金属结构的形式 4

2.2.1 确定主要工作机构形式 4

2.2.2 确定金属结构的形式 7

2.3 确定组合式四连杆臂架结构尺寸 9

2.4 用作图法进行货物水平位移补偿系统设计 9

2.4.1 货物水平位移补偿系统原理 9

2.4.2 刚性四连杆组合臂架方案的作图法设计 10

2.5 杠杆活对重式臂架自重平衡系统设计 21

2.5.2 臂架自重平衡系统设计方法 22

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 27

2.6.1 计算载荷 27

2.6.2 载荷组合 33

2.7各机构的电动机选型 34

2.7.1起升机构 34

2.7.2变幅机构 37

2.7.3回转机构 40

2.7.4运行机构 45

2.8车轮轮压计算 49

2.9稳定性校核 51

2.9.1 门座起重机的验算工况 51

2.9.2载荷系数与载荷组合 52

2.9.3稳定性校核 53

3 MQ1633门座起重机的三维建模与虚拟装配 58

3.1 MQ1633门座起重机三维建模 58

3.2 MQ1633门座起重机的模拟装配 66

3.3 MQ1633门座起重机的整机运动动画 69

4 全文总结与展望 73

致谢 75

参考文献 76

1绪论

水路运输是一种十分经济的运输方式，与铁路和公路运输相比较，具有很多有点：占地少；基本建设投资少，用工省，见效快；节省能源；运量大；运费低。 ^[1]。

作为移动和运输材料的工具，起重机用于在各种领域的现代化生产中进行繁重处理任务：起重机是工厂，铁路，港口等实现机械化装卸的关键^[2]。按照结构类型对起重机分类可以分为：臂架型、桥架型、缆索型起重机^[3]。其中本次毕业设计主要是对 MQ1633门座式起重机进行总体设计，门座式四连杆起重机具有起升机构、变幅机构、回转机构和运行机构 ^[4]由于经济全球化的影响，国际贸易的发展，对门座式起重机的安全性、可靠性、提高效率。因此,国内外一直对门座式起重机加强研究 ^[5]。

20世纪以来随着虚拟设计的发展，起重机的创新设计越来越受到工程设计人员的关注，减轻起重机自重是起重机结构优化设计中的重要部分，由于传统计算方法并不能很好地解决现代的很多优化问题。人们提出了遗传算法，这是一种不依赖于问题本身的搜索方法,有限单元法是结构设计是一大突破,他给出了精确求解复杂结构应力分布的方法。ANSYS 是一款通用的有限元分析软件,受到了很多设计人员的青睐。。在不远的未来结合遗传算法和有限单元法的优化设计将变得十分重要,在各行各业的运用也越来越多^[6]。

国内目前应用的设计方法是参考已经完成设计的机型，利用传统的设计计算公式进行设计计算。近年来,三维建模技术应用于工业零部件的设计与生产,可以降低成本、提高研发速度,提高产品的市场竞争力^[7]。机械部件的三维模型可以作为原型^[8]，用于对零件应力分析^[9]。随着设计计算的方法的创新与计算机性能的提高，起重机的设计计算分析开始越来越多的应用虚拟样机技术。