现代科学技术的发展、生产规模的扩大和自动化技术的持续性提高，使得起重机在现代化工业生产中的地位越来越突出。U型门式起重机金属结构由于其在承载能力和过腿空间等方面的优势，主要用于港口、码头、铁路货场等地，作为一种专用的用于集装箱搬运的起重设备。随着对其使用规模的不断扩大，在实际使用的过程中逐渐暴露出其结构所存在的一些问题。传统设计方法无论在设计水平还是在设计效率方面均难以满足现代化的生产需求[1]。起重机设计急需采用先进的设计方法和手段，以缩短设计周期、提高整机的性能从而推动整个行业的发展。因此，本文基于ANSYS的有限元分析技术和AutoCAD的二次开发语言ObjectARX进行门式起重机金属结构参数化有限元分析及设计系统的开发，以期达到快速准确的设计门式起重机金属结构的目的，使其在功能性、准确性、可靠性和经济性等方面的功能更加完善。课题主要的研究内容如下：（1）以50t，30m跨度的U型门式起重机金属结构为研究对象，基于C++，采用传统设计方法进行起重机金属结构的设计，并实现了同类型起重机金属结构设计的参数化，避免了繁琐重复的计算。（2）基于ObjectARX对AutoCAD进行二次开发，在AutoCAD通用程序框架下开发门式起重机金属结构设计及参数化绘图的专用命令，成功地开发出用于门式起重机金属结构专用参数化设计及绘图的嵌入式软件。（3）运用ANSYS的参数化设计语言APDL，建立U型门式起重机金属结构参数化有限元分析程序，自动实现建立结构的参数化模型、进行有限元网格划分、施加边界约束条件和后处理等有限元分析功能。有限元软件分析结果与传统理论计算结果的一致性证明了包括建模、分网及施加边界约束条件等有限元分析过程的正确性。通过多工况条件下起重机主梁加劲肋对主梁强度、刚度影响的有限元分析，不但取得了与传统理论相一致的结果，而且定量给出了影响的大小。（4）在前面理论计算及有限元分析的基础上，运用ANSYS软件强大的模态分析计算能力[2]，完成了门式起重机在两种不同载荷工况条件下的的一阶自振频率和相应的振形，为起重机金属结构的动刚度要求提供判断依据。（5）以主梁截面尺寸作为设计变量，主梁最大应力和最大变形为状态变量（即约束条件），主梁重量为目标函数，完成了起重机主梁的优化设计，达到了主梁结构轻量化的目的。本论文以大型有限元分析软件ANSYS为工具，以ANSYS的参数化设计语言APDL为手段，针对目前起重机在传统设计方面的不足，旨在运用现代设计方法对起重机设计做一些尝试性的探索。论文将重点放在了对理论方法的研究上，若要应用于实际生产，还需要做进一步的实验验证。