船用起重机是船舶行业重要的装卸设备,由于其具有承载能力大、抗振性强、操作简单、占用面积小等特点,而广泛应用于船舶行业。同时,随着市场的发展和市场竞争力的加大,对船用起重机设计提出了更高的要求,起重机的设计向数字化、轻量化、系列化等方向发展。本文以大型船用起重机为研究对象,构建起重机结构的数字化设计系统,旨在提高起重机设计的效率,降低设计人员的设计负担,并为起重机的研发提供可靠的依据。本文研究的主要内容如下:首先基于数字化样机关键技术,构建船用起重机数字化样机。在船用起重机数字化样机构建详尽分析的基础上,建立起重机零部件信息模型,进行模块的定义与划分,确定自上而下的参数化起重机结构模型,整理和分类零部件参数尺寸间的关系网络和关联关系等;构建和归类设计起重机的零件库:标准件库、定制件库和装配件库等;通过构建数字化样机所需要的数据库,实现数据库参数的选取、调用和存储等,实现船用起重机数字化样机的构建。然后进行船用起重机稳定性和优化仿真分析。基于船用起重机数字化样机,进行动力学仿真,分析波浪对于船用起重机正常运行的影响,探究四级和六级波浪载荷作用下吊物系统的运动响应,同时分析起重机关键结构的强度;基于二阶理论和弧长法对起重机臂架结构进行结构稳定性和非线性稳定性分析,并分析不同仰角对臂架结构稳定性的影响;应用一阶优化算法与改进粒子群算法对臂架结构进行轻量化处理,验证编译算法的可行性和优化结构的有效性。最后构建起重机数字化设计系统,该系统可以实现起重机结构的参数化零部件建模、关键零部件结构分析与优化等功能,主要包含数字化设计模块、结构分析模块、动力学仿真模块和结构优化模块等,实现起重机整体结构的数字化设计。