摘 要

本次毕业设计的选题是MQ1633门座起重机臂架结构的CAD/CAE。本次设计的主要内容是：确定主要工作机构和金属机构的形式、门座起重机机总体参数的设计、组合式四连杆臂架的尺寸设计、货物水平位移补偿系统设计、杠杆活对重式臂架自重平衡系统设计、计算载荷并进行载荷组合、门机四大机构的设计计算、稳定性和轮压计算、绘制总体方案图、臂架结构的CAD/CAE。在整个设计过程中，采用了Excel辅助设计确定四连杆尺寸、用SolidWorks进行三维建模、用ANSYS对臂架结构进行应力分析。

本文对四连杆臂架建立了数学模型，运用Excel确定四连杆的尺寸、货物水平位移系统的设计和自重平衡的系统的设计。Excel计算方便，提高了设计效率，给工程设计提供了很多的帮助。借助SolidWorks对臂架机构进行了三维建模，给实际生产提供了很多的参考。然后用ANSYS进行臂架结构的静力分析，得到各个工作状态下的臂架应力结果。本次设计简单叙述了起重机的总体设计和臂架结构分析，为起重机的设计和结构分析提供了一些参考。

关键词：门座起重机；臂架结构；Excel辅助设计；CAD/CAE

Abstarct

The graduation design topic is MQ1633 Portal crane jib structure of CAD/CAE.The main content of this times design are which, determine main work institutions and metal institutions of form, and crane general parameter of design, and combined the four-bar-linkage of size design, and goods level displacement compensation system design, and lever live on heavy type arm frame weight balance system design, and calculation load and for load combination, and door machine four institutions of design calculation, and stability and round pressure calculation, and draws general programme figure, and arm frame structure of CAD/CAE. Throughout the design process, using Excel-aided design of four-bar linkage, using SolidWorks modeling and the boom structure stress analysis by ANSYS.

In this paper, buliding the mathematical model of four-bar-linkage arm, determined the of size four-bar-linkage, horizontal movement of cargo weight and balance of the system design system design by using Excel. Excel calculation purposes, improve design efficiency, providing a lot of help. Using SolidWorks to three dimensional model of the arm, provides many references to the actual production. Then use ANSYS static analysis of jib structure, all in working condition the boom stress results.This design is given in the overall design of the crane and the jib structure analysis,provide some references for crane design and structural analysis.

Key word:Portal cranes; The jib structure; CAD/CAE

目录

学位论文原创性声明 I

学位论文版权使用授权书 I

摘要 II

Abstarct III

目录 IV

第1章 绪论 1

1.1目的及意义（含国内外研究现状） 1

第2章 MQ1633门座起重机总体设计计算 4

2.1性能参数 4

2.2 主要工作机构和金属结构的形式 4

2.2.1主要工作机构形式的确定 5

2.2.2 金属机构的形式的确定 10

2.3 组合式四连杆臂架系统尺寸的确定 13

2.3.1 货物水平位移补偿原理 13

2.3.2 刚性四连杆组合臂架方案的作图法设计 14

2.3.3 刚性四连杆组合臂架的Excel设计 14

2.4 杠杆活对重式臂架自重平衡系统的设计 18

2.4.1 杠杆活对重平衡系统工作原理 18

2.4.2 臂架自重平衡系统的Excel设计 19

2.5 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

2.5.1 计算载荷 27

2.5.2 载荷组合 31

2.6 各机构设计计算 32

2.6.1 起升机构的设计计算 32

2.6.2 运行机构的设计计算 35

2.6.3 变幅机构的设计计算 38

2.6.4 回转机构的设计计算 41

2.7 轮压计算 44

2.8 整体稳定性计算 46

2.8.1门座起重机的验算工况 46

2.8.2载荷系数与载荷组合 47

2.8.3稳定性校核 47

第3章 臂架结构的CAD/CAE 52

3.1 臂架结构的形式和尺寸 52

3.2臂架结构的计算 52

3.2.1 ANSYS简介 52

3.2.2臂架简化模型 53

3.2.3计算工况及载荷 54

3.2.4计算结果 55

3.2.5 结论 68

3.3臂架结构的三维建模 68

3.3.1 SolidWorks简介 68

3.3.2 臂架结构的三维建模 68

第4章 总结与展望及经济性分析 70

4.1 总结与展望 70

4.2 经济性分析 70

参考文献 72

致谢 73

第1章 绪论

1.1目的及意义（含国内外研究现状）

就目前工业生产过程而言，起重设备是提高生产效率、节省人力财力和自动化的一大助力。它对于发展国民经济，提高广大人民群众的物质文化生活都有着不可比拟的作用。近几十年社会主义建设的不断发展，我国的水运事业也在迅猛发展，与国外的贸易往来更加频繁。因此，建设现代化的港口是势在必行的，同时也对港口起重运输机械有了更高性能的要求。

目前港口使用最多的、最典型的装卸搬运机械可以说是门座起重机。它具有安全可靠的作业能力、灵活的转场能力、适用于不同的工况等优点，因而在港口的杂货码头中是最常见的设备。然而门座起重机也有有待改善的地方，如造价高，结构复杂等。就港口装卸用门座起重机而言，一般都是由起升、运行、变幅、回转这四个机构组成。对于工作最密集的变幅机构，臂架结构是其工作时重要承载部件之一，其力学性能的好坏决定着设备的工作是否正常。随着对起重机工作效率的要求的不断提高，设计出满足力学性能要求的臂架结构尤为重要。根据起重臂架的结构形式，臂架结构一般分为四连杆组合臂架和单臂架。相比单臂架，四连杆在变幅时物品水平高度没有变化，变幅幅度大且变幅速度快。而单臂架由于结构的限制，对于变幅过程中的能量损失较大。故而，四连杆组合臂架的性能相对较好，运用广泛。

作为门座起重机工作最为频繁、受力最为复杂的机构，変幅机构及其结构的性能将决定了整体的工作效率和能力。在进行其结构的设计时，应当保证结构的刚度、强度和稳定性符号相关验算条件，适当的减少结构的质量并改善其受力状况。同时，在当今的环保和节能趋势下，要控制好门座起重机工作时损失的能量，可以通过提高货物在変幅过程中的水平性和整个臂架不平衡力矩的验算条件来改善。而四连杆组合臂架是变幅机构的最重要结构。因此，对门座起重机的四连杆组合臂架的研究很有必要，不断的改善其性能，才可以适应现代工业提出的要求。