1. 研究目的与意义（文献综述）

1.选题目的及意义

港口是国际运输体系的一个重要的节点和服务平台，是联通“21世纪海上丝绸之路”，促进区域经济发展的重要战略支点。而港口物流将在实现“一带一路”战略目标发挥着举足轻重的作用。 港口物流中存在的主要货物形式包括集装箱、件杂货和液体散货、干散货，其中件杂货的物流输送占据了重要的地位，门座式起重机主要就是用来运输件杂货的设备。现阶段，在国内一些主要港口中，门座式起重机是数量最多、使用频率最高的电动装卸机械设备。该设备的整体结构相对比较复杂，配合结构也相对较多，它的特点是工作性能良好，通用性较强等等。

现代门座起重机的钢结构多采用箱形梁结构，由高强度钢板焊制后而成杆件结构，受力状态危险部位钢结构通过铰点传递各部位，比如象鼻梁、臂架、平衡梁、上转柱、转盘、圆筒、门架、和支腿、平衡梁台车等。起重机械的金属结构最常见和最危险的缺陷之一是疲劳裂纹。

2. 研究的基本内容与方案

2.1设计技术参数

2.1拟采取的设计思路：

传统的的传统机械设计基本上经过了一个由直觉设计到经验设计再到经验和理论结合设计的过程。传统机械设计思路的基本流程大概包括以下几个方面：首先确定方案，然后进行分析，最后选择可实际操作的技术将方案落实。传统机械设计具有比较成熟的理论依据和可参考的操作方法，而且目标明确、功能单一，易于取得成绩，而且一旦设计成功，非常适合机器大工业的生产流程，具有很高的可靠性。但同时，传统机械设计的缺陷也同样明显。首先是这种设计方法不够灵活，很难对瞬息万变的市场变化做出及时反映，在节约成本、提高效率、绿色环保的设计要求方面显得力不从心。

传统机械设计不能及时利用先进的设计手段，往往造成精度不高、效率低下的情况，跟不上社会发展的需要，也不能满足可持续发展的要求。传统机械设计的局限性主要表现在以下几个方面：(1)设计的规范性和结构设计的工艺性比较差；(2)设计周期比较长、成本比较高；(3)设计完成后，一些较小的调整有可能会带来整个设计较大的改动，造成整体设计的动态性较差。

利用数字化仿真技术，虚拟环境可以创造出足以取代物理模型的数字化设计模型，并且可以完成各种在物理真实环境下很难实现的试验和测试。仿真实验技术有效地缩短了设计周期，减少了成本，极大地提高了设计的质量和效果。

本次选题通过对于对于CREO和ANSYS两门软件的运用，在CREO中构建出门座式起重机的三维模型，然后导入到ANSYS中进行力学性能分析，可以做到人机协同设计，直接将ANSYS中得到的分析结果进行二次优化，实现了极高的设计效率。同时对产品的规划、制造、使用、报废、回收等各个历史阶段全面负责，进行全生命周期设计，在设计过程中不但要熟悉自己的技术领域，同时也要熟悉相关的其他方面的技术领域，要能清晰的了解全盘的设计意图。

综合考虑参考文献[15]中对于结构的拓扑优化模型，在小拉杆和平衡梁的ANSYS分析中考虑拓扑优化分析，相对于设计变量导出设计相关载荷的灵敏度，然后利用导出的灵敏度进行拓扑优化以获得概念设计。然后，概念设计通过形状优化与门座式起重机的设计规则进行了三维基本设计。通过拓扑和形状优化的集成设计过程，得到优化后的基本模型。

2.2完成的主要任务及要求：

（1）外文资料翻译。翻译不少于20000英文（5000汉字）印刷符的与选题相关的外文资料，附外文原文；

（2）专业文献资料检索。完成专业文献检索15篇以上，其中至少5篇为外文文献；

（3）书写开题报告并开题。开题报告中必须明确课题国内外发展概况及趋势，论文研究的背景、内容、基本思路与步骤等；

（4）门座起重机总体布置方案选型论证。完成臂架自重平衡系统的几何尺寸设计计算；

（5）臂架系统及其平衡系统部分三维参数化建模及力学仿真；

（6）在workebench中完成这些构件的强度、刚度分析；

（7）整理设计计算说明书，提交毕业设计文件。设计说明书字数不少于1万字。具体按《武汉理工大学本科生毕业设计（论文）撰写规范（理工类）》撰写。

2.3拟采用的技术方案及措施

（1）通过在网上查找、检索资料和阅读门座起重机设计及结构分析的相关书籍，做好理论知识的储备；

（2）学习CREO、ANSYS等软件及相关优化设计理论；

（3）通过刚性四连杆机构图解法确定原始数据，并通过MATLAB得到优化后数据；

（4）对多组数据和结果进行分析和归纳，得出最优的方案；

（5）根据最优方案进行平衡梁和小拉杆三维模型和相关分析，绘制图纸并撰写设计报告。

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3. 研究计划与安排

（1）第1-2周 外文资料翻译，专业文献资料检索；

（2）第3-4周 根据使用要求确定臂架自重平衡系统的几何尺寸，完成开题报告；

（3）第5-6周 门座起重机总体布置方案选型论证；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]gb/t 3811-2008. 起重机设计规范[s]. 2008

[2]郭燕，颜彬,主编.港口起重机械[m]. 武汉理工大学出版社, 2009

[3]董达善.起重机械金属结构[m]. 哈尔滨工程大学出版社, 2007