1．目的及意义

港口是现代物流系统的重要环节，是组成交通水运的重要部分，在促进我国对外贸易、商品流通和国民经济的发展中起重要作用。现在我们才认识到一个事实，即集装箱作为现代物流的一种载体，在人类的进步之中，做出不可替代的重要贡献。

集装箱运输是以集装箱这种容器作为载体，将货物集合组装单元，以便在流通领域内运用大型装卸机械和大型车辆载体进行搬运、装卸作业和完成运输任务，从而更好的实现货物运输的一种新型、高效率和高效益的运输方式。货物运输的集装箱化对港口机械提出了要求：1）装卸机械的自动化和智能化。目前PC(可编程控制器)或PLC(可编程逻辑控制器)技术被大型港口较为普遍的采用。今后将向功能更强的开放式的PLC技术发展。国外一些集装箱专用码头的装卸过程已实现全自动控制；一些大型港口已经实现作业无人化，专用装卸机械按电子计算机编排的程序控制自动进入船舶装卸和库场作业等工作。2）大型化和高效化。新型高效岸边集装箱起重机等在大型海湾码头的应用，表明了未来港口大型化、高效化的发展趋势，如上海振华港机厂生产的集装箱装卸桥单机的效率，每小时可达97个自然箱，大大提高了港口集装箱装卸效率。该厂生产的新型机型和吊具，能同时起吊3个40英尺型的集装箱。3）专业化和多用化。各国港口为适应物种流向和船型的需要，建造越来越多的专业化码头，并配置与之相适应的专业化设备，对港口集装箱机械而言，集装箱的标准化意味着其起重机械的标准化。4）环保化。“绿色”已经成为港口机械发展的潮流。如比利时Vigan公司成产的气力式卸船机，其涡轮式的鼓风机采取了较新的航空技术，再配上完善的隔音降噪措施，能耗低，噪音小，经过测试，噪音等级且68Db。5)标准化。其机械工业标准的完善程度是一个国家机械工业发展的一个显著的评价指标，机械行业要想迅速发展，必须有完善的机械工业标准。集装箱标准化以后，对港口机械的各种研究也在不断前进和深化，给各种新改进和新结构提供了选型的依据。可以说，没有标准化，就没有集装箱的今天。随着工业生产规模日渐扩大，生产效益日益提高，以及产品生产过程中物料装卸搬运费用的增加，导致大型或高速起重机的需求量不断增长，起重量越来越大，工作速度越来越高，并对消耗和可靠性提出更高的要求。当今的起重机械的设计向着小型化、轻量化和多样化方向发展，有相当批量的起重机在通用的场合使用，工作并不繁重，这类起重机批量大，用途广，考虑综合效益，要求起重机尽量降低外形高度、简化结构，减小自重和轮压，降低造价。当今的起重机机械还要求产品性能自动化、智能化和数字化。由以上可知，对中大型门式起重机优化设计、轻量设计已经成为该领域的热点。

门式起重机是一个复杂的机械系统，载荷作用复杂多样，传统的系统分析是将起重机系统选择在某些特定工况下，各部件总被看成集中质量块，运用有限元分析软件进行的静态分析，这已经不能满足现在的要求，ADANS软件使用交互式图形环境和零件库、约束力、力库。创建完全参数化的机械系统动力学模型，算法求解稳定，对刚性问题十分有效，可以进行运动学、静力学和动力学分析。ADANS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、峰值载客和运动范围等。

目前国内外利用计算机软件对起重机进行虚拟仿真的已经较为普遍。武汉理工大学李端[1]利用ADAMS软件建立了门座起重机组合臂架系统的三维数字化虚拟样机,并对其进行了多体系统动力学仿真分析,实现了组合臂架系统在各种工况下随载荷变化的运行状态及随时间变化过程的仿真模拟,为门座起重机组合臂架系统动态设计提供了有效的手段。武汉理工大学杨丹[2]运用参数化技术和有限元分析软件ANSYS对小车吊载运行过程中的龙门起重机结构进行了运动数值仿真,研究了龙门起重机结构的动态特性和龙门起重机结构在起吊时的动力学响应。.西南交通大学刘淑香[3]对集装箱龙门起重机结构系统进行静态分析和动态分析(模态分析、谐响应分析和瞬态动力学分析)。她利用有限元分析软件ANSYS对集装箱龙门起重机结构系统进行基于动态特性的优化设计。优化分析后，对不同优化目标下的两个方案进行比较，提出一种重量较轻、静动态性能优良的集装箱龙门起重机结构设计方案。上海海事大学林立[4]运用虚拟样机技术探索动态设计理念，并结合参数化建模,实现了基于可调速控制的集装箱装卸桥刚柔耦合模型工况仿真。北京力学会学术年会胡晓光^[5]等人用Pro/E与ADAMS建立了300T造船门式起重机的虚拟样机,对其进行了多体系统动力学仿真,实现了门式起重机在各种工况下的运行状态随时间变化的模拟仿真。胡斌仁^[6]对门式起重机大车运行机构的几种典型结构做了较全面的分析,并提出了他一些体会和看法。武汉理工大学汤军^[7]使用三维实体造型软件Pro/E,建立了门式起重机的三维实体模型,然后利用Pro/E和ADAMS的专用接口MECH/Pro将门式起重机的模型直接导入动力学仿真软件ADAMS中,然后对整机模型进行了起升、小车运行和大车运行三大机构联合启制动下的多体动力学仿真,并根据起重机小车和桥架几处重要结构的数据曲线进行了运动和动力学方面的分析。太原科技大学丁振兴^[8]将虚拟样机技术放入门式起重机的设计中，实现了对起重机各机构在各种工况下随载荷变化的运行状态及随时间变化过程的仿真模拟，得到仿真数据和结果，以此来评价和预测门式起重机实际运行工况下的各种动态性能^,。福建农林大学海坤^[9]运用ADAMS和ANSYS软件对MG0318双主梁门式起重机进行仿真检测分析，探讨利用现场小吨位载荷检测数据对仿真检测数据进行修正，并在其基础上对门式起重机进行仿真满载检测。武汉理工大学刘习川^[10]针对轮胎式集装箱门式起重机整机系统的复杂性，结合UG、Hypemesh、ADANS、ANSYS软件平台，提出刚-柔耦合的建模方法，从而得到的相关仿真分析数据，并通过与常规分析方法的对比，验证次技术计算结果的正确性。武汉理工大学乔勇^[11]以ALGOR有限元分析软件为基础，分析MG32-28通用门式起重机的大车运行机构的有限元的静力响应。西南交通大学董杰^[12]借用大型结构有限元分析软件ANSYS、碰撞冲击仿真软件LS-DYNA对门机结构的强度、刚度、振动特性、起升响应、地震响应以及轮轨接触碰撞方面进行了研究。Xi Q^[13]等人利用Pro / E - ADAMS软件对门式起重机起升机构进行启动计算，并在实际运行中得到虚拟样机模型。Zhao Y F^[14]等人建立了起重机吊装机构的动力学仿真分析模型，然后通过吊装机构动力学实体的三维模型，在仿真结果的基础上，对起重机结构进行了较大改进，为起重机械创新设计提供了有意义的理论参考。HameedI A^[15]等人通过与在线起重机原型开发工具进行通信，优化客户及其GA可以根据两个选定的设计标准优化起重机设计：最大安全工作负载和起重机总重量。他们的工作证明了软件框架的模块化以及我们的智能计算机自动化设计方法的可行性，同时这些结果对于为我们未来的研究方向提供信息很有价值。Hu J^[16]等人利用有限元分析软件ANSYS对造船门式起重机的结构进行了建模和静力分析，并利用ANSYS后处理软件对金属结构的疲劳寿命图例进行疲劳仿真分析。从而确定了各结构件的疲劳寿命，为造船门式起重机结构的改进和疲劳寿命的提高提供参考。