塔式起重机起重臂计算模块的设计与制作开题报告

文献综述

一．选题背景

起重机是现代工业在实现生产过程机械化，自动化，改善物料搬运条件，减轻劳动强度，提高劳动生产率必不可少的中套机械设备。随着经济建设的迅速发展，机械化和自动化不断提高，与此相适应的起重机技术也高速发展，产品种类不断增加，适用范围越来越广。需要CAD技术来获得最好的设计效果以及提高设计的效率。

我的毕业设计是塔机起重臂计算模块的设计与制作。塔机作为工程建筑的主要机械，担负主要的起重运输任务，起重臂作为塔机的主要部件，影响这整机的安全可靠性，起重臂的设计尤其重要。

二．世界塔机和中国塔机发展史

1．世界塔机的发展

塔机起源于欧洲，据记载，1900年欧洲颁发了第一项有关建筑用塔机的专利。1905年出现了塔身固定的装有臂架的起重机，第一台原始塔机出现于1912～1913年，1923年制成第一台近代塔机的原型样机，1941年，有关塔机的第一个标准－德国工业标准DIN8670公布。该标准规定以起重量(t)和起重幅度(m)乘积的起重力矩表示塔机的起重能力。

1.1　欧洲塔机的发展

二次世界大战前，塔机的发展仍处于初级阶段。第二次世界大战后的重建刺激了建筑机械的发展，塔机也得到了飞速的发展。作为塔机发源地的欧洲，当时的塔机发展水平代表着世界最高技术。在这一时期，经济刚刚恢复，建设规模还较小，建筑物的高度不大，轨行式、下回转的动臂塔机占统治地位，其中最为流行的是德国Liebherr和Peiner公司制造的动臂塔机。

20世纪50年代，随着经济的发展和高层建筑比重的增加，出现了自升式动臂塔机。1958年Liebherr推出了一种上回转、液压控制动臂变幅的HB系列塔机，该型动臂塔机都有较短的平衡臂，起重力矩从30tm到90tm。早期发展的是借助于绳轮系统或液压顶升系统使套架与塔机能交替伸缩的内爬式自升塔机。这种塔机布置在建筑物内部，全部荷重支承在楼梯间墙壁或附近楼板上，上部施工司机能一目了然，起重臂幅能充分利用，但司机看不到地面上的装卸工作，施工结束后的拆除有一定的难度。后来于20世纪50年代末60年代初又发展了附着式自升塔机，塔机独立于地面基础上，横向与建筑物拉结，利用爬升套架和顶升机械使塔身自升。这种自升塔机装拆方便、司机视野开阔，应用愈来愈广泛。

20世纪60年代末期，法国Potain制造的一种上回转、小车变幅式塔机开始取代了传统动臂塔机的地位。20世纪60年代，大中型塔机中动臂式塔机的市场份额占近70%，而70年代已降到了10%。此后，上回转、小车变幅塔机在世界各国占据了统治地位。20世纪60年代，欧洲塔机产量猛增，塔机行业处于历史上的鼎盛时期，以联邦德国为例，1951年拥有塔机800台，1960年增至11800台，而1973年则达到48500台。在20世纪70年代，出现了一些至今在塔机历史上占有着重要地位的塔机。1978年丹麦Kroll公司的K-10000塔机问世了，这台世界上最大的塔机起重力矩为100000kNm，在44m幅度处的最大起重量达240t，其最大工作幅度达100m，相应的起重量为94.5t。1977年，瑞典Linden公司制造了世界上第一台平头塔机Linden8000，时至今日，平头塔机的发展方兴未艾。

从20世纪80年代开始，欧洲塔机行业进入低谷，一些实力单薄的小厂停产或倒闭，仅留下少数有实力的大厂。如意大利，20世纪70年代共有57家塔机制造厂，80年代减为23家，90年代进一步减少为不足6家。

从20世纪90年代开始，欧洲塔机行业缓慢复苏，目前欧洲生产塔机的国家有德国、法国、英国、意大利、俄罗斯、西班牙、瑞典、丹麦等，主要厂家有法国Potain，德国Liebherr、Peiner、Wolff，意大利Comedil，丹麦Kroll，西班牙Comansa。在产量、系列品种、技术水平等方面，德国的Liebherr和法国的Potain在世界上居领

先地位，Potain目前在法国、德国、意大利、葡萄牙、中国的工厂生产60多种型号塔机，迄今为止已在全球销售了超过100000台塔机，其中被国内行业熟知的F0/23B、H3/36B是我国1984年从Potain引进技术生产的。2003年，Potain为南京长江第三大桥工程提供的MD3600（最大起重力矩为3600tm），是Potain迄今为止建造的最

大塔机。

图1potain塔式起重机起重臂

图2potain塔式起重机操作台

图3potain塔式起重机全貌

1.2　日本塔机发展

1953年，日本清水建设株式会自西德引进第一台水平式自升塔式起重机（20tm级），1961年，日本开发了第一台国产30tm级水平臂塔机。由于日本城市建筑密度大，水平臂塔机的臂架跨越街区，易与相近的建筑物相碰撞，起重物料易危及行人安全，所以日本根据国情重点开发动臂式塔机。1962年开发了45tm动臂式自升塔机，1963年开发出90tm和120tm级动臂式塔机，1964年开发了180tm级动臂式自升塔机，1966年日本开发出200tm级内爬式自升塔机。自此以后，内爬式自升动臂塔机成为日本塔机的代表机型。1964年东京奥运会之前，日本塔机行业得到了迅速地发展，奥运会之后，日本建筑业开始进入低谷，日本塔机制造商不得不减少产量或停产。1970年日本建筑业复苏，受此影响，日本塔机产量大幅上升。1971年开发了为中、小型建筑施工用的80tm级和为高层建筑施工用的400tm级内爬式自升塔机，从1974年到1979年，世界经济不景气，日本建筑业陷入低谷，一些有实力的塔机制造商倒闭，日本塔机年产量降到50台以下。20世纪80年代，日本塔机行业开始缓慢复苏，1987年开发了900tm级内爬式自升塔机，1990年，日本著名的塔机生产商石川岛（IHI）公司开发了日本国内最大的1500tm级内爬式自升塔机－JCC1500H（最大起重量70t），石川岛（IHI）在日本大份额最高。截至目前，日本内爬塔机的主要机型有：80tm、150tm、400tm、450tm、500tm、600tm、900tm、1500tm。另外，还开发了利用钢结构大楼钢立柱为塔身的

钢柱塔身内爬式塔式起重机，使塔机结构更为简化，也增加了内爬式塔机的新机种。

1.3　其他国家塔机发展

澳大利亚的主要塔机生产商是FavelleFavco，1962年Favco开始生产塔机，Favco最著名的是动臂塔机，几十年来其树立了自己在国际上的声誉。1964年Favco推出了一种100tm以上的动臂塔机，该机型不同的是它由柴油机驱动并由钢丝绳控制配重的移动。1966年，Favco又突破性地开发出了一种起重量可达45t的大型自升式动臂塔机STD2700，该塔机可称得上是后来所有大型自升式动臂塔机的鼻祖，1967年，美国纽约世界贸易中心施工中曾用了8台这样的动臂塔机。40多年来，Favco塔机广泛应用于全世界超高层建筑施工中，目前，中国的第一高度建筑

－上海的环球金融中心和北京的中央电视台新址工程，都在使用Favco巨型动臂塔机。俄罗斯继承前苏联传统，曾经也是一个塔机大国，拥有雄厚的开发和生产实力。1990年俄罗斯塔机产量达2526台，在随后的经济衰退时期，许多俄罗斯塔机制造厂处境困难，停止了生产，到2000年，俄罗斯塔机年产量36台，2001年产量77台。与1990年相比，产量锐减。前苏联解体后，俄罗斯塔机行业修改了前苏联塔机设计规范和技术条件，向ISO标准靠拢。目前，俄罗斯建筑业复苏，根据官方资料，现在俄罗斯的塔机80%超期服役。在过去的几年里，这些年久失修的塔机时有事故发生。部分地区（如莫斯科）法规已经规定不允许使用这些塔机，塔机的用户希望购买新的塔机，因此，俄罗斯塔机市场的需求趋旺，在今后几年里，酝酿着巨大的市场潜力，但越来越多用户希望购买国外塔机，俄罗斯的塔机

生产企业面临巨大的竞争。

图4facvo动臂式塔机

2.中国塔机的发展

五十年代初，我国塔机的仿制开始起步生产的是一些小型塔机，六十年代自行设计制造了25TM、40TM、60TM、160TM四种机型，多以摆臂为主；七十年代，随着高层建筑发展，对施工机械提出了新的要求。于是，160TM附着式、45TM内爬式、120TM自升式等都由我国自己设计并制造；八十年代，国家建设突飞猛进，建筑用最大的250TM塔机也应运而生。特别是1984年，首先在北京建工集团建机厂引进世界先进的法国POTAIN（波坦）公司技术并于次年成功试制了FO/23B塔机，这可以说是我国塔机发展史的里程碑，它大大缩短了我国与国外的差距，使我国塔机发展步入快行道。通过消化、吸收国外先进技术，我国自行研制的QTZ80、QTZ120两种机型已达到国外八十年代同类产品的水平；进入九十年代，现代化进程不断加快，国内外市场对塔机要求越来越高，众多城市大型建筑、水利、电力、桥梁等不断增加，市场的要求加快了新产品开发的力度，先后有400TM、900TM水平臂和300TM动臂式塔机，主要性能达到了国外九十年代水平，这一系列的塔机的开发不但填补了国内空白，而且替代和减少了大型塔机的进口数量。

自上世纪80年代以来，我国塔机行业得到快速发展，尤其近几年，塔机销量持续攀高，2001年行业统计销量台，2002年成为世界上首个塔机年产量突破10000台的国家。2004年，由于宏观调控作用以及起重机行业的结构调整，塔机的产销量有所回落，2005、2006年，在经济高速增长的强力拉动下，我国塔机的产销恢复高速增长，2006年销量已超过2万台。由于行业管理及统计的局限性，塔机产销量历来是一个大家都想知道而谁也说不清的数字，因为行业统计只统计了二三十家生产企业的销量，全行业销量肯定远远超过统计数字。勿庸置疑，我国已成为世界民用塔机的生产大国，也是世界塔机主要需求市场之一。

进入到21世纪，随着国家经济的快速发展，各种大型建设的加快，中国塔机业发生了巨大的变化，不单各种形式的塔机产品得到完善，而且由于市场经济的进一步深化，生产企业情况也发生较大的变化，塔机的产销量更是迅速增加。行业整体格局也发生了很大变化，不断有新的企业加入，据估计，目前中国塔机生产企业已有300家左右，目前中国塔机行业已形成了川建、抚顺永茂、中联重科、沈阳三洋等企业为第一阵营的格局，这些企业领导着我国塔机的潮流。

我们也看到，中国塔机行业自主创新的意识和实力越来越强。积极与各种层面用户深层次接触，不断改进塔机性能与配置，以适应工法的不断变化；满足超高层建筑使用的动臂塔机和群塔作业要求的平头塔机品种日益丰富；变频技术在更多的制造企业开始普及。

图5国产塔式起重机

三．CAD技术应用及发展

1.概述

计算机辅助设计(CAD-ComputerAidedDesign)利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。简称CAD。在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形显示出来，使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。CAD能够减轻设计人员的劳动，缩短设计周期和提高设计质量。

CAD的组成系统。CAD是一个综合的、集成了各种技术在内的系统，它将信息技术与应用领域技术紧密集成在一起。它所涉及的信息技术有：计算技术，包括计算机硬件和软件；图形学，包括图形学算法及其实现、图形软件、图形设备；数据管理，工程数据库管理系统、能处理文本、标准、规范等各种工程数据：数值分析，包括有限元分析、模拟、仿真等技术；智能技术，包括知识工程、专家系统、人工智能化接口等：人机界面。如图形用户界面、多媒体等：网络通信，包括局域网、因特网、内联网等。CAD的硬件是由计算机或工作站、大容量存储器、图形设备及其他外转设备、通信与网络设备。CAD的软件系统是由系统软件、数据管理软件、计算分析软件、文字处理软件、图形软件、专业应用软件、网络通信软件等组成的。

2.CAD技术在机械设计中的优点及应用

CAD机械设计有利于解决复杂的几何造型问题。它可以由简单几何实体通过布尔运算等功能组合出各种复杂的几何实体，并能自动生成相贯线和截交线，大大减轻了设计作量，缩短机械设计周期近1／3，大幅度地提高了设计和生产效率。在用三维CAD系统进行新机械的开发设计时，只需对其中部分零部件进行重新设计和制造，而大部分零部件的设计都将继承以往的信息，使机械设计的效率提高了3．5倍。

由于机械产品与信息技术相融合，同时采用了CAD设计方法和CIMS组织生产，使机械产品设计有了新发展。三维CAD技术采用先进的设计方法，如优化、有限元受力分析等，保证了产品的设计质量。同时，大型企业数控加工手段较完善，再采用CAD／CAPP／CAM进行机械零件加工，一致性很好，保证了产品的质量。三维机械设计不仅可以方便地描述对象的形状、大小和位置等几何特征，而且还可以赋予设计对象以颜色、纹理、体积、重心、惯性矩等多种信息，达到对设计对象几何形状确切的数学描述和工作状态的物理模拟，从而更充分、准确、全面、真实地表达设计者的意图。

传统设计方法是把设计师的构想，用模型的形式制作展示出来，但从最初的设计到最终的完善，要经历无数次的修改，模型的反复制作必定是一个复杂而繁琐的过程。计算机技术的发展，为我们很好的解决这个问题，提供了基础。众所周知，计算机图形设计及建模技术已经广泛的应用于各个领域。利用计算机3D模型的建立，不但可以真实的反应出设计者的思路，也可以不受角度的限制全方位的进行修改和校正，同时大大省去了反复制作模型所占用的时间，使设计者可以专于构思，高度的真实效果，更有助于激发设计灵感和完善设计结果。

早在二十世纪五十年代，CAD技术就应用于工程结构分析计算。但真正用在建筑、结构等领域则是在二十世纪七十年代。到了二十世纪八十年代和九十年代已经形成了建筑、结构、水、电、暖设备等一系列工程设计软件。比较流行的有ABD、HOUSE等。CAD在工程领域中的应用有以下几个方面。建筑：方案设计、三维造型、建筑渲染图即概念设计、平面布景、建筑构造设计、小区规划、日照分析、室内装潢、包括室内分隔、家具、环境装修等：结构：有限元分析、结构平面设计、框和排架结构计算和分析、高层结构分析、地基的基础设计，钢结构设计与加工；设备：水、电、暖各种设备及管道设计；市政管线：自来水、污水排放、煤气、电力、暖气、通信等：市政建筑：城市规划、城市交通、道路高架、轻轨、地铁；交通工程：公路、桥梁、铁路、航空、机场、港口、码头；水利工程：大坝、水渠、河海工程。房地产开发及物业管理、工程概预算、施工过程控制与管理、风景、旅游景点设计与布置、智能大厦设计等。目前在工程CAD软件中集建筑、结构、水、电、暖设备于一体的集成化CAD软件正在开发之中。此外，科学计算可视化以及虚拟现实技术正应用于建筑抗震、抗风、抗灾的分析以及虚拟建筑、室内漫游等现代化设计方法中。

3.塔机CAD发展现状

计算机辅助设计随着产品技术和经济指标的不断提高,国外塔机设计技术己从经验设计时期,经过加强科学试验和技术分析时期,发展到现代化设计时期。计算机技术的迅速发展,使得塔机设计技术发生了革命性的变化。先进的数学分析法特别是有限单元法在塔机产品结构分析上的应用愈来愈多,因而产品结构部件的静态,动态应力应变的分析计算比以前更为精确。在科学试验方面,从过去的整体样机试验,进入以试验产品零部件为主的阶段,借助计算机的图像显示功能,从而迅速、准确地找出产品结构中的最薄弱环节,为最住设计方案的制订提供了科学依据。在此基础上,发展了自动化设计的软件系统,使塔机设计工作逐步实现现代化和设计方案最优化。

4.CAD技术发展趋势

在上世纪末，美国曾将CAD，CAM技术评为当时最具影响的十大科技成就之一。目前CAD技术的发展趋势主要围绕在标准化、开放式、集成化、智能化四方面。CAD技术具有广阔的应用前景。

标准化除了CAD支撑软件逐步实现IS0标准和工业标准外，面向应用的标准构件(零部件库)、标准化方法也已成为CAD系统中的必备内容，且向着合理化工程设计的应用方向发展。传统形式的手画工程图已经有了成熟的国际标准，相互都能理解。而存储在磁盘、光盘上的形形色色的CAD二进制数字记录，要想实现标准化就复杂、困难得多。由于STEP标准涉及的面非常宽，众口难调，标准的制定过程十分缓慢，存在问题很多。CAD软件一般应集成在一个异构的工作平台之上，为了支持异构跨平台的环境，就要求它应是一个开放的系统，这里主要是靠标准化技术来解决这个问题。

目前标准有两大类：一是公用标准，主要来自国家或国际标准制定单位；另一是市场标准，或行业标准，属私有性质。前者注重标准的开放性和所采用技术的先进性，而后者以市场为导向，注重考虑有效性和经济利益。后者容易导致垄断和无谓的标准战。因此提出应对传统的标准化工作进行革新。有专家建议标准革新的目标是公用标准应变成工业标准，也就是说革新后仍应以公用标准为基础，不过要从工业标准中吸收其注重经济利益和效率的优点。

开放性CAD系统目前广泛建立在开放式操作系统窗口95／98／NT和UNIX平台上，在JavaLINUX平台上也有CAD产品，此外CAD系统都为最终用户提供二次开发环境，甚至这类环境可开发其内核源码，使用户可定制自已的CAD系统。

集成化CAD技术的集成化体现在三个层次上：其一是广义CAD功能CAD／CAE／CAPP／CAM／CAQ／PDM／ERP经过多种集成形式成为企业一体化解决方案，推动企业信息化进程。其二，是将CAD技术能采用的算法，甚至功能模块或系统，做成专用芯片，以提高CAD系统的效率；其三是CAD基于网络计算环境实现异地、异构系统在企业间的集成。

国际CAD商品系统开发的另一个趋势是在全球范围内优选最成功的功能构件，进行集成。至今最成熟的几何造型平台有两家：Parasolid和ACIS；几何约束求解构件有一家，它的主要产品是2D和3DDCM。

智能化设计是一个含有高度智能的人类创造性活动领域，智能CAD是CAD发展的必然方向。从人类认识和思维的模型来看，现有的人工智能技术对模拟人类的思维活动(包括形象思维、抽象思维和创造性思维等多种形式)往往是束手无策的。因此，智能CAD不仅仅是简单地将现有的智能技术与CAD技术相结合，更要深入研究人类设计的思维模型，并用信息技术来表达和模拟它。这样不仅会产生高效的CAD系统，而且必将为人工智能领域提供新的理论和方法。CAD的这个发展趋势，将对信息科学的发展产生深刻的影响。

四.VB简介

1.VB概述

VisualBasic（简称VB）是Microsoft公司开发的一种通用的基于对象的程序设计语言。

Visual指的是开发图形用户界面(GUI)的方法不需编写大量代码去描述界面元素的外观和位置，而只要把预先建立的对象add到屏幕上的一点即可。

Basic指的是BASIC(BeginnersAll-PurposeSymbolicInstructionCode)语言，一种在计算技术发展历史上应用得最为广泛的语言。VisualBasic在原有BASIC语言的基础上进一步发展，至今包含了数百条语句、函数及关键词，其中很多和WindowsGUI有直接关系。专业人员可以用VisualBasic实现其它任何Windows编程语言的功能，而初学者只要掌握几个关键词就可以建立实用的应用程序。VisualBasic

2.VB功能

VB可以用于可以开发多媒体、数据库、网络、图形等方面的应用程序。

数据访问特性允许对包括MicrosoftSQLServer和其它企业数据库在内的大部分数据库格式建立数据库和前端应用程序，以及可调整的服务器端部件。

有了ActiveX(TM)技术就可使用其它应用程序提供的功能，例如MicrosoftWord字处理器，MicrosoftExcel电子数据表及其它Windows应用程序。Internet能力强大，很容易在应用程序内通过Internet或intranet访问文档和应用程序，或者创建Internet服务器应用程序。已完成的应用程序是使用VisualBasic虚拟机真正.exe文件，可以自由发布。

3.VB发展史

1991年VisualBasic1.0诞生VisualBasic1.0的功能非常简单，微软为他添加了VBX控件，而不是我们熟悉的ocx控件，缺少数据库支持，而且此时的vb还是一种解释型语言，还不能生成.exe文件。但他最大的革新是加入了事件驱动模型和可视化开发。1992年微软推出了VisualBasic2.0微软在这个版本中加入了对象型变量和最原始的继承概念，以及OLE和简单的数据访问功能，同时还有大量的第三方控件。1993年VisualBasic3.0发布在这个版本中，微软添加了增加了最新的ODBC2.0的支持，Jet数据引擎的支持和新版本OLE的支持。最吸引人的地方是它对数据库的支持大大增强了，Grid控件和数据控件能够创建出色的数据窗口应用程序，而Jet引擎让VisualBasic能对最新的Access数据库快速地访问。VisualBasic3.0还增加了许多新的金融函数。此外还增加了相当多的专业级控件，可以开发出相当水平的Windows应用程序。VisualBasic3.0是98年以前中国最流行的VisualBasic版本。1995年VisualBasic4.0发布VisualBasic4.0是一场革命，但在当时而言，这简直是场灾难，首先vbx控件消失了，代之的是ocx控件，OLE已经不是传统的OLE了，VisualBasic4.0所用的语言换成了VisualBasicForApplication，这一切导致VB3.0以上版本很难移植到VB4.0中，但不可否认的是VisualBasic4.0为VisualBasic成为一种COM语言奠定了基础。微软在这个版本中引入COM编程思想，比如在语言上加入了类模块以及属性过程、函数过程，子程序过程等组件开发所需的封装性特征。同时该版本的VisualBasic还能够开发dll函数，可以将书写好的类用这种方式和其他语言共享。在当时用VisualBasic开发com组件比其他任何开发语言都快捷。1997年VisualBasic5.0发布这个版本的VisualBasic为com提供了最强有力的支持，同时微软还加入了一个本地代码编译器，解决了vb4.0中的p代码造成的性能瓶颈问题，让应用程序的效率大大提升。Visualbaisc5.0提供了更多的面向对象支持，允许开发人员创建事件和接口，改进了类模块，支持创建自己的集合类，ActiveX控件、进程内的COMDLL组件以及在浏览器中运行的ActiveX文档。VisualBasic5.0的IDE支持智能感知，这是一项非常方便开发者的功能，可以不必记住很长的成员名称和关键字，只要按.，想要的东西统统弹出来。1998年VisualBasic6。0发布VisualBasic6.0已经是一款非常成熟和稳定的开发系统，微软把VisualBasic6.0作为vIsualstudio的一员发布的，这表明微软在改变vb的产品定位，成为大规模企业开发的利器。在vb6.0中微软加入了ado数据访问模型，使大数据量快速访问成为可能，提高了vb对n层结构的分布式应用程序的开发能力，同时微软也为vb加入了开发web应用程序的能力。2002年VisualBasic.net诞生这是vb的又一次革命，vb.net新增了许多功能，vb6.0不能实现继承，因此一直被c 程序员指责为伪面向对象语言，vb.net还支持多线程，引入了trycatch结构异常化处理。但对vb程序员而言则是又一次灾难。这个版本的vb已经不是传统的VisualBasic，从语言而言VisualBasic4.0抛弃了QuickBASIC，采用了VisualBasicForApplication，那么vb.net则抛弃了VisualBasicForApplication，已经成为一门全新的语言，但这个变化也吓坏了vb程序员，vb.net处于一种非常尴尬的局面，一方面它有不可否认的强大功能，另一方面由于版本兼容性大量vb程序员转向c#或java，使用vb.net的程序员远不如vb6.0，开发商也很难从vb6.0转向vb.net。从目前透露的VisualBasic.net2005信息来看，VisualBasic.net2005是值得大家期待的，在这个版本的vb.net中，微软新增了更多的功能，如：泛型、运算符重载、PartialType、窗体的默认实例(让你用VB6的语法使用窗体)、语法的多种改进、My关键字等，微软声称在VisualBasic.net2005只用一行代码就可以读写注册表、访问文件、读写串口、获取应用程序信息，能让我们象逛商店那样轻松的编程。

五．塔机的起重臂

1.起重臂简介

起重臂式起重机吊装重物的主要执行机构，材质多采用具有较大的抗弯性的低合金高强度钢板焊制成箱壁结构，负载能力很大，套装在基本臂内的臂杆可由液压缸控制自由伸缩，满足不同吊装高度的需要。国内生产同类型起重臂的生产工艺要求高。

起重臂的伸缩机构是采用箱型伸缩式起重臂的流动式起重机所特有的机构。其作用是改变伸缩式起重臂的长度，并承受由起升重量和伸缩臂重量所引起的轴向载荷。伸缩机构由伸缩油缸，油缸支承机构，平衡阀，滑块及其它传动机构组成。伸缩臂，油缸等安装在基本臂内，油缸通人或排出压力油时，伸缩臂可以在基本臂内伸出或缩回。按臂架伸缩方式不同，伸缩机构可分为顺序伸缩机构，同步伸缩机构，独立伸缩机构和程序伸缩机构。

2.起重臂的形式

塔式起重机起重臂的形式一般有三种：桁架压杆式臂架，桁架水平压弯式臂架，

桁架混合式臂架。

桁架压杆式臂架，臂架主要承受轴向压力。依靠改变臂架的倾角来实现塔机的工作幅度来改变，压杆式臂架亦称动臂式臂架。

桁架水平压弯式臂架，工作时臂架组要承受轴向力以及弯矩作用，依靠起重小车的移动来实现塔式起重机的工作幅度的改变

桁架混合式臂架，是一种综合了动臂变幅和小车变幅的优点的折臂式臂架。这种臂架是由钢丝绳、人字架以及后臂架组成的平行四边形后段和由钢丝绳、A字架以及前臂架组成的三角形前段，前后段用铰链连接而成。当变幅钢丝绳收进时，两段相对曲折，前臂架始终处于水平状态。当前后段折弯成90度时，后段垂直接高塔身，提高了起升高度。

塔式起重机的臂架长，自重较大，臂架设计得是否合理将直接影响起重机的承载能力。

在保证臂架的强度、刚度和整体以及局部稳定性的条件下，如何减轻臂架的重量是一个备受关注的问题。

目前塔式起重机常采用桁架压杆式臂架和水平压弯式臂架两类。压杆式臂架的截面以矩形为主，而水平压弯式臂架常以三角形截面为主。臂架的弦杆和腹杆可以采用型钢或无缝钢管制成。

3.起重臂的构造

3.1桁架压杆式臂架

桁架压杆式臂架，臂架在起升平面的受力情况相当与一根两端简支梁，在回转平面内相当于一根悬臂梁。起升平面内臂架中间部分通常采用等截面平行弦杆，两端为梯形。在回转平面内，臂架通常做成顶部尺寸小，根部尺寸大的形式。为方便运输、安装和拆除，以及满足不同施工对相对塔机最大工作幅度的不同要求，臂架通常制成若干段臂架节，其中中部的几节制作成可以互换的便准节，以实现臂架长度的不同组合。

臂节之间采用螺栓或销轴连接。臂架结构的根部和顶部都需要加强，一般采用钢板代替幅杆体系。

3.2桁架水平压弯式臂架

桁架水平压弯是臂架亦称小车变幅式臂架，其截面多为三角形的空间桁架结构，以正三角形最为常见。上弦杆多用圆管、方管（常用角钢拼成），两下弦通常采用方管、槽钢，并兼作载重小车的轨道，腹杆（斜腹杆，水平腹杆）多采用圆管。

同样，为了方便运输、安装和拆除，满足不同的施工对象对塔机最大工作幅度的不同要求，以及减轻起重臂结构自重，臂架通常制成若干段臂架节，其中几节制作成可以互换的标准节，以实现臂架长度的不同组合。各种规格的臂架节的上、下弦杆和腹杆的截面尺寸根据其所处的位置受力状况而有所不同，各臂架节在整个臂架中的位置是固定的。因此，在安装时要严格遵守安装使用说明中的规定，严禁将臂架节装错位置，以免发生重大生产安全事故。

4.起重臂的主要材料及各零部件的用途和形状

起重臂是根据三角形具有稳定性来确定。一台塔机的起重臂组合在一起组成一个可达一定长度的起重臂，其形状可看做是三角形的，上面是一根上弦杆，下面两根下弦杆，上下弦杆间用多根斜腹杆连接，都是采用的焊接的方法，将他们衔接在一起。

塔式起重机的起重臂主要零件有上弦杆，下弦杆，斜腹杆，斜撑杆，双耳板，单耳板，封板，公接头，母接头，吊耳，安全环，加强板等。根据其应力和刚度及强度的要求大多材料都是采用钢材。

上弦杆的形状是四方的矩形，内部空心，这种设计主要是可以分散应力，有的型号在上弦杆上加有一块加强板，主要是加强上弦杆的强度和刚度。其中第一节起重臂和臂尖的上弦杆只有一边带有双耳板，另一边只有封板

下弦杆的形状和上弦杆一样，可是精度要求不一样，下弦杆的上表面要走载重小车，其要求是是上表面足够平整，强度和硬度达到一定要求就行了。

双耳板和单耳板分别在上弦杆的两端是像耳朵一样的，在起重臂上弦杆间起到连接作用，单耳板与双耳板间用销轴连接，销轴再用插下连接，保证销轴不脱落。

封板就是一块四方形状班，厚度为4mm左右，其中用是保证上下弦杆内部不生锈，起到封密的作用

斜腹杆是用一根圆形的钢管制作的，将钢管的两端冲压后变成扁形的形状，便于和上下弦杆的焊接，主要是支撑上下弦杆。

公接头和母接头是安装在下弦杆的两端，用于衔接起重臂的下弦杆与下弦杆。

吊点是用来吊起时给一个点，保证吊起时的方便。

吊耳是用来连接上弦杆和拉杆的，把起重臂吊起与平衡臂保持平衡。吊耳间用销轴连接，其尺寸大多是ф60mm的销轴。然后销轴用小销轴插入，小销轴尺寸有ф10和ф9的。小销轴然后再用插销插入，防止销轴滑落。其尺寸为ф8

安全环就是一个铁环一样，当人爬上塔机时用于扣住安全绳，起保护安全的作用。

安全绳是用于操作人员爬上起重臂上时起保护作用的。

参考文献

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我毕业设计的任务是设计制作塔式起重机起重臂计算模块的设计与制作，根据已有的参数尺寸，经验公式，结合我们实际需要，我准备采用VisualBasic6.0和AutoCAD2004集成的系统开发环境，以VisualBasic语言为编程工具，设计制作塔式起重机起重臂计算模块的设计与制作，在设计制作计算模块的过程中我会参考各种塔式起重机的参数、结构等，同时也会参考各种流行的计算机辅助设计模块的设计思路和方法计算设计塔式起重机起重臂计算模块的设计与制作。

一.塔式起重机起重臂计算内容.

1.设计原则

1.1工作级别

1.2载荷及其组合

1.3塔机金属材料及焊缝的许用应力

2.塔式起重机参数

2.1主要性能参数

2.2主要技术参数

3.钢结构计算

3.1起重臂的计算

3.1.1起重臂结构形式及几何尺寸

3.1.2起重臂材料及力学特性

3.1.3作用在起重臂上的载荷计算

3.1.4起重臂的受力计算

3.1.5起重臂应力校核

3.1.6起重臂销轴设计

3.2平衡臂的计算

3.2.1平衡臂的构造

3.2.1平衡臂的材料

3.2.3平衡重确定

3.2.4作用在平衡臂上的载荷计算

3.2.5平衡臂的受力分析

3.2.6平衡臂的强度校核

3.3塔帽的计算

3.3.1塔帽的构造

3.3.2作用在塔帽上的载荷

3.3.3塔帽的内力计算

3.3.4塔帽强度的校核

3.4塔身计算

3.4.1塔身的构造

3.4.2作用在塔身上的载荷计算

3.4.3塔身根部截面上的内力

3.4.4塔身强度验算

3.4.5塔身斜支撑计算

3.4.6塔身连接高强螺栓计算

3.5拉杆设计

3.5.1臂架拉杆设计

3.5.2平衡臂拉杆设计

4.机构设计与校核

4.1起升机构

4.1.1主要性能参数

4.1.2钢丝绳的选择

4.1.3卷筒设计

4.1.4电动机设计

4.1.5减速器选择

4.1.6制动器选择

4.1.7验算实际工作速度

4.2小车牵引机构

4.2.1牵引小车运行阻力计算

4.2.2牵引钢丝绳的选择计算

4.2.3卷筒设计

4.2.4电动机功率的确定

4.2.5减速器的选择

4.3回转机构及回转支承装置设计

4.3.1主要性能参数

4.3.2回转支承装置受力计算

4.3.3回转机构传动装置计算

4.4顶升机构设计

4.4.1顶升机构液压系统原理图

4.4.2设计参数

4.4.3液压系统工作压力和流量的计算

4.4.4稳定性校核

5.基础设计及整机稳定性校核

5.1概述

5.2计算方法

5.3计算工况

5.4稳定性验算

5.4.1基本稳定性验算

5.4.2动态稳定性验算

5.4.3暴风侵袭稳定性验算

5.4.4突然卸载稳定性验算

5.4.5安装拆卸稳定性验算

二.塔式起重机起重臂计算模块的设计与制作设计制作的初步想法

塔式起重机起重臂计算模块的设计与制作设计制作主要有登录子模块的设计、主控模块的设计和塔身与塔帽计算子模块的设计。下面我阐明一下塔式起重机起重臂计算模块的设计与制作的初步设想。

1.窗体设计

1.1创建窗口界面

设计一个窗体，标题包含若干文本框，可以输入各种参数的值，显示计算结果，同时还有必要命令按钮，如显示参数、确定参数、计算等，对计算过程进行控制，还有一些辅助按钮如继续返回退出等，对窗体显示进行控制，将一个个窗体联系成一个整体。

1.2编程

1.2.1显示参数

在显示参数中编程，实现主要参数从主要参数页面传递到本页面，并显示在

页面文本框中。

1.2.2确定参数

在确定参数中编程，将文本框中输入的内容赋值给程序中变量，参与运算，同

时将变量值保存，方便后续公式的运算和结果的输出。

1.2.3计算

在计算中编程，实现公式运算，得出结果，将结果显示在页面上。

1.2.4继续

在程序运行时，点击继续按钮，则会弹出下一个窗口。

1.2.5返回

在程序运行时，点击返回按钮，则会关闭本窗口，返回上一个窗口。

1.2.6退出

程序运行时，点击退出按钮，应弹出对话框提示确定退出工程，点击确

定，则直接退出程序，点击取消，则继续停留在本页面。

1.3调试

运行程序，对窗体中的有关数据进行调试，得出可行性方案的最终结果。

2.数据库的设计

首先确定数据库类型，使用可视化数据库管理器。新建一个数据库，在新建的数据库中再建立一张数据表并且建立数据表结构。数据表建好后再向数据表中添加我们需要的内容。这样，数据资料库就建立完成了。接着还要建立一个查询系统，方便我们查询其中的资料。

3.人性化设计

3.1设计帮助按钮，供新用户学习

3.2设计错误操作提示和错误程序检测

3.3设计窗体显示用户的操作流程