造船門式起重機模塊化及參數化設計的應用

摘 要：以造船門式起重機為研究對象，結合模塊化及參數化設計的技術，對造船門式起重機進行模塊化劃分，將可模塊化的零部件按不同參數進行設定，組合成若干模塊化的模型庫；應用參數化設計理念將各模塊化后的零部件按一定方式進行排列，從而構建成造船門式起重機零部件快速選型設計平臺，在后續的設計過程中可以提高工作效率，縮短新產品的設計研發周期，對應對不同的市場需求具有重大的現實意義。

關鍵詞：造船門式起重機；設計；應用

1 引言

造船門式起重機（以下簡稱造船門機）是在造船廠的船塢、船臺、平臺，作為船體分段吊裝及翻身作業的專用起重機械。近年來隨著全球造船行業的蓬勃發展，造船廠家對大型造船門機的需求也越來越大，造船門機的跨度、起升高度及額定起重量也越來越大。對于目前造船門機額定起重量動輒五六百噸或近千噸的發轉趨勢，傳統的通用化系列化設計嚴重滯后，從而造成重復設計情況嚴重，設計工作量大且效率嚴重低下，以致產品設計周期較長，有時基本不能滿足市場的需求。

本文提出了一種結合模塊化設計和參數化設計的新型設計理念，該方法通過機械設計中的模塊化設計與CAD技術中的參數化設計相結合，在CAD中建立造船門機產品各可模塊化的零部件組成模型庫，并定義各模塊的設計參數，最終將各模塊參數按一定方式進行排列，并匯總成具體表格數據庫，后續設計時按照需求參數與模型庫數據庫進行對比來選擇合適的零部件模塊，將不同的零部件進行組合裝配，從而形成需要的產品，通過模塊化及參數化設計相結合的方式，達到了造船門機新產品設計效率的大大提高，并取得了巨大的社會經濟效益。

2 造船門機模塊化及參數化的設計應用

2.1 模塊化及參數化設計中模塊的劃分

模塊的結構特點是：具有相同的結合要素，包括連接部形狀、尺寸、連接件之間的配合和嚙合參數等。

模塊化設計是指對一定范圍內不同功能或相同功能不同性能、不同規格的產品進行功能分析的基礎上，劃分并設計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合，以構成不同的產品，滿足不同的市場需求。

參數化設計是指建立一組參數與一組圖形基本元素或多組圖形之間的對應關系，給出不同的參數，即可得到不同的機械零部件或結構圖形。

模塊劃分是否合理及適用是衡量模塊化設計成功與否的關鍵所在，模塊劃分時一定要綜合以前設計的經驗，并經過縝密的分析，從而建立若干模塊，通過不同模塊的組合來形成不同的產品需求。

2.2 造船門機模塊化劃分

2.3 造船門機參數化設計

參照造船門機設計標準的形式及基本參數，并結合模塊化設計及參數化設計的原則，對造船門機進行分析，以最普遍采用的基礎參數為基礎模塊，通過不同的額定起重量、起升高度、跨度、基礎輪壓、風壓、材料、起升速度、行走速度等參數行成不同的模塊，并建立數據庫，依據實際需要參數與數據庫參數對比選擇不同的模塊組合方式來組裝成不同的產品。

2.4 造船門機模塊化及參數化設計實例

以造船門機五大模塊系統中的起升機構和行走機構為例，來詳細展示模塊化設計的優勢。

通過對上述零部件進行合理的模塊化設計并建立模型庫后，可通過不同的模塊組合來滿足不同額定起重量及不同起升高度或不同基礎輪壓的造船門機。在實際設計過程中，采用由底至上的方式一步步選擇模塊，在用CAD軟件對模塊進行組合裝配的過程中，檢查模塊間是否干涉，通過反復修改和完善設計，可以減少設計錯誤率。盡量選用常用的、通用的模塊，也可以實現備品備件的減少，節約維護成本。

3 結束語

模塊化設計和參數化設計是一個循序漸進的過程，通過對模塊的不斷改進和完善，模塊也會不斷的增多，模塊內容也會越來越豐富。通過上述對造船門機模塊化和參數化設計的實例分析，該方法不僅能夠滿足用戶多樣化多層次的需求，而且產品的設計周期大大縮短、設計成本也大大降低，這樣就可以將設計精力投入到新產品的研發當中，使得企業在面對日益激烈的市場競爭當中具有了強而有力的競爭力。

參考文獻

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[2]GB/T27997-2011.造船門式起重機.

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