克令吊,作为重要的船舶核心起重设备,广泛运用于船舶运输业,直臂液压克令吊因其性能稳定、结构紧凑、起重量大等特点,有效提高运输效率,在众多克令吊产品中脱颖而出。如何设计出一款高精度、高安全、低噪音、抗冲击、轻量化和延长使用寿命的液压克令吊,是企业发展的源泉之一。本文是按某船用起重机企业的要求,对其初期设计的15t/19m直臂液压克令吊产品为研究对象,旨在对液压克令吊结构的强度、刚度、稳定性以及动态特性等方面进行更加深入的分析研究。对比理论计算、数值分析以及试验测试,保障优化结果的可靠性,为企业研发新型产品提供了可靠的依据。本论文主要对以下内容进行研究:(1)基于直臂液压克令吊的基本结构特点,查阅有关规范及搜集国内外先进设计图纸与相关资料的基础上,按照其设计要求对其关键结构进行分析,确定其受力特点和设计参数,在初步设计中,认为增加变幅油缸的数量,与传统的单油缸变幅相比具有更高的安全可靠性,利用SOLIDWORKS软件建立三维模型。(2)鉴于液压克令吊的其受力特点,采用DH5902数据记录仪及配套系统,对实验模型进行应变试验和模态试验。结果表明:通过两种典型工况下各测点的测量结果,吊机主要承受弯矩,其次是剪切应力;模态测试,得到吊机固有频率以及阵型图,确定其阻尼比,为后续分析提供帮助;在稳定性方面,吊机结构表现良好,尤其是转台体和立柱,而吊臂在应力分布和振动表现最为不稳定,因此有必要在设计时考虑冲击载荷所引起的动态特性的变化。(3)利用ABAQUS对克令吊的整体结构开展各工况下的静力分析,对各工况下数值分析、试验测试、理论计算结果进行分析,对克令吊的主要结构的缺陷进行优化设计。结果表明:其变形及应力集中主要分布在吊臂两块上盖板连接处、铰轴连接处以及油缸支承处;对吊臂上盖板连接处分析,确定是由不同的加强肋板截面类型而产生的;结合理论计算结果,对加强肋板进行不同优化方式的数值分析,发现优化后结构的强度和刚度有了显著的提高。(4)基于结构的固有属性,运用ABAQUS对优化前后五种典型工况下的克令吊结构进行模态、动力响应、谐响应的动态特性分析,并计算激振源的工作频率,防止产生共振。结果表明:不同类型的加强肋板不仅保证了吊机强度和刚度,而且还能有效地提高吊机的固有频率;冲击载荷的冲击能量对优化前后的吊机金属结构影响较小;优化后其幅值普遍下降,并不会发生共振,为相关后续的结构设计提供较大的实用价值。