论文总字数：20412字

摘 要

门座式起重机是工矿企业、物流企业常用的基础机械设备，它支承在露天货场的轨道上，它由门腿，转台，臂架系统，起升机构，回转机构，变幅机构，大车运行机构等组成，形成圆形作业空间。经济全球化和物流业日益发展，港口在现代货物流通中的作用也越来越重要，其先进水平已成为衡量一个国家科技水平的主要标志之一。本课题结合企业的实际需求，对100t门座式起重机回转机构进行了总体计算设计，并以驻车回转制动操纵系统为研究对象，通过ug，ansys workbench等软件对回转制动操纵系统在极限作用下的载荷分析，最后以轻量化为目标进行了结构设计与优化研究，为保证最大载荷下的能够实现系统的最小质量提供了有效方案。

关键词：门座起重机；回转机构；制动操纵系统；结构轻量化

Design and structure optimization of crane slewing brake control system

Abstract

Gantry crane is the basic mechanical equipment commonly used by industrial and mining enterprises and logistics enterprises. It is supported on the track of open-air freight yard. It is composed of gate leg, turntable, boom system, lifting mechanism, slewing mechanism, luffing mechanism, crane operation mechanism, etc., forming a circular operation space. With the development of economic globalization and logistics industry, the role of ports in the circulation of modern goods is becoming more and more important. Its advanced level has become one of the main indicators to measure the level of science and technology of a country. According to the actual needs of the enterprise, the overall calculation and design of the slewing mechanism of the 100t gantry crane are carried out in this project, and the parking slewing brake control system is taken as the research object through UG, ANSYS The software such as workbench analyzes the load of the slewing brake control system under the limit action. At last, the structural design and optimization research are carried out with the goal of lightweight, which provides an effective scheme to ensure the minimum mass of the system under the maximum load.

Keywords: gantry crane; slewing mechanism; brake control system; structure lightweight

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 本课题研究意义 1

1.2 国内外发展及现状 1

1.3 本文研究内容 2

第二章 回转制动系统的总体结构设计 3

2.1 回转机构结构 3

2.2 回转制动系统设计 5

2.2.1 原始数据 5

2.2.2 设计方案选择 5

2.2.3 总体方案设计 5

第三章 回转制动系统的载荷计算分析与设计 8

3.1 回转机构载荷计算 8

3.1.1 回转机构总体分析 8

3.1.3 回转驱动机构分析 11

3.2 制动系统的计算及载荷分析 13

3.2.1 计算制动转矩 13

3.2.3 摩擦副间的正压力 13

3.2.2 制动轮的直径 13

3.2.4 额定制动转矩 13

3.2.5 制动瓦块宽度 14

3.2.6 制动轮宽度 14

3.2.7 制动踏板力 14

3.3 制动器校核及材料许用应力计算 14

3.3.1 正常工况制动力矩 14

3.3.2 使用极限力矩联轴器时的最大制动力矩 14

3.3.3 极限力矩联轴器校核 15

3.3.4 材料许用应力计算 15

3.4 回转制动操纵系统的设计 15

3.4.1 各零件的设计 15

3.4.2 制动操纵系统的总装配 18

第四章 基于ANSYS Workb ench的制动操纵系统静力学分析研究及轻量化研究 19

4.1 有限元分析原理及步骤 19

4.1.1 有限元分析原理 19

4.1.2零件分析及优化步骤 19

4.2 基于ANSYS Workbench的制动操纵系统杠杆的分析与轻量化研究 19

4.2.1 杠杆的建模及网格划分 19

4.2.2 零件施加受力及受力分析 20

4.2.3 基于ANSYS Workbench的制动操纵系统杠杆的轻量化研究 20

4.3 基于ANSYS Workbench的制动操纵系统座板的分析与轻量化研究 22

4.3.1 底座的建模及网格划分 22

4.3.2 零件施加受力及受力分析 23

4.3.3 基于ANSYS Workbench的制动操纵系统座板的轻量化研究 23

第五章 总结与展望 26

5.1 全文内容总结 26

5.2 展望 26

致谢 27

参考文献 28

第一章 绪论

1.1 本课题研究意义

中国进入二十一世纪以来，制造业发展及其迅速，已跻身世界前列，但目前来说，我国快速发展的背后还存在一些问题。较为严重的就是能源问题和环境问题。

如果要改变这种现状，既要提高我国能源和资源利用效率，又要提高我们经济增长质量，降低单位能耗，采取低碳发展战略。轻量化这一概念最初来源于赛车运动。其优越性很容易分辨，被轻量化，能带来更好的操作性，发动机输出的动力能产生更高的加速度。这要求先进机械装备的支撑，从而也必然会促进机械产品的结构调整和升级。从起重机械行业目前的现状看，在自重、体积、运行总功率方面都与国民经济的上述要求相距甚远，工作效率、钢材利用率和环保性能普遍低于国际先进水平。轻量化程度是起重设备的传动系统设计制造水平的集中体现，甚至代表着一个国家在该领域的工业化水平。对于大型起重设备而言，能耗问题已经成为制约其进一步提高工作效率和降低运行成本的瓶颈。轻量化就是节能，能够降低开采成本和运行成本，增强市场竞争力，其传动装置作为一个重要的减重对象及轻量化起重设备关键配套件，其轻量化设计就成为一个至关重要的问题。综上所述，机构结构轻量化设计水平的高低不仅直接影响到车辆的安全性、动力性、燃油经济性和操作稳定性，并且，若能减轻机体质量，便可降低制造费用和能源消耗，这有益于企业本身，也是积极响应国家节能减排的号召，为人类社会，自然环境做贡献的表现。

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