超大型平头塔式起重机塔身标准节设计

前言1.1选题的背景[1] 从目前的发展趋势来看，国外的城市型和中型塔机中平头塔机将逐步替代传统的塔机。目前，国内生产平头塔机的阵营同样在迅速扩大，用户也在逐渐增多，但是和带有塔头的普通塔机相比差距巨大，同时由于建筑施工企业的使用习惯，我国平头塔机的广泛推广和应用尚需时日，相信随着我国平头塔机的不断发展和完善，可以预见,具有独特优点的平头塔机必将在中国市场上得到广泛的推广和应用。因此，如今平头塔机在国内外市场前景良好。1.2选题的目的和意义随着建筑业的发展,塔式起重机(简称塔机)作为建筑施工的重要象征与主要运输机械,在建筑业得到了广泛应用。作为大型设备,塔机的工作特点是根据建筑需要将物品在很大空间内升降和搬运,属于危险作业。目前,在建筑施工中,由塔机引起的人员伤亡和设备事故屡禁不止,重大事故发生率居高不下。如何提高塔式起重机的本质安全、合理地使用和管理塔机,让塔机更好地发挥作用,是建筑业亟待解决的难题之一。塔身是平头塔式起重机的核心部分。本课题在调研目前现有产品和相关技术资料的基础上，明确塔身结构型式和工作原理，在满足多种工况要求的条件下，从中选择合理方案，进行强度、刚度、稳定性设计和校核计算。给出塔身标准节优化设计、绘出结构图纸。2平头塔式起重机国内外发展状况综述平头塔机和传统塔机的图片图1传统塔机（资料来源：互联网）图二平头塔机（资料来源：互联网）2.1平头塔式起重机的特点[2]2.1.1平头塔机的结构特点

没有塔头和拉杆是平头塔机最显著的结构特征，这也是平头塔得名的由来。由于这一特殊的结构形式才使平头塔与带塔头的塔机有了质的区别，这也决定了平头塔所特有的优点和缺点。

与带塔头、拉杆的水平臂小车变幅式塔机相比，平头塔吊臂的受力状况、连接方式明显不同。立塔后无论是工作和非工作状态，平头塔吊臂和平衡臂上下主弦杆受力状态不变，上弦杆主要受拉，下弦杆主要受压，没有交变应力的影响，其力学模型单一、简明。正是基于这一点，平头塔吊臂的连接设计才更简便，非常便于臂节之间的快速拆装，现代的平头塔吊臂大多采用正三角形截面的空间桁架结构主要也是考虑这一受力状况。上弦杆靠一个销轴连接承受拉力，下弦杆则靠结合处的端面承受压力，这样下弦杆的连结方式非常简便，仅靠两个定位锁销并配锁止螺栓。安装时先将上面的销轴连好，然后下落臂节，两锁销自动就位，穿上螺栓即可，臂节间主要靠上弦杆的一个大销轴连接，既省力又省时，这是平头塔机的特色之一。

2.1.2平头塔机的优点

随着应用领域的不断加大人们逐渐发现了平头塔的许多优点，这是其它类型塔机所无法替代的。近年来世界最著名的几大塔机制造商，如Potain\,Liebherr\,Terex、Kroll等[3]公司纷纷涉足平头塔领域，使平头塔成为一种新潮。

1)大大降低拆装塔机对所需起重设备起重能力的要求。平头塔机由于取消了塔头，其单元质量小、安装高度低，最大安装高度可比同级的其它塔机降低10m以上。普通塔机安装吊臂时必须在地面上先将臂架、拉杆等全部连接好再进行整体吊装，此时对起重设备的要求最高，要有很大的起重量和起升高度。因为臂根销轴连好后还要将大臂抬高许多才能将吊臂拉杆连好，安装吊臂拉杆时容易出现安全事故，而平头塔安装则彻底被改善。平头塔的吊臂节通常有4m、5m或10m节。以50m长的吊臂为例，其最大单元质量只相当于吊臂总量的1/5左右，臂架在空中逐节拆装和整体吊装相比对起重设备的要求大大降低，不仅节省拆装费用，而且更加安全、快捷。[4]

2)适合于群塔交叉作业。由于平头塔取消了塔头，当群塔交叉作业时每两台交叉的高度差通常可降到3m，而带塔头的塔机要10m以上。平头塔群交叉作业总体高度可大大降低，则具有总体安装时间少、对安装设备的要求低、减小每台塔机的压重及采用较小的塔身截面和底架等优点。

3)适合对高度有特殊要求的场合施工。平头塔没有塔头，吊钩的有效高度大为提高，空间利用率高，因此非常适合于对高度有特殊要求的场合，如机场的改扩建，机场旁的施工，隧道内、厂房内的施工，高压线下的施工等，而传统带塔头的塔机往往很难胜任。

4)适合于对幅度变化有要求的施工场合。平头塔机臂节特殊的连接方式及没有塔头、拉杆，使其吊臂的逐节拆装非常简易、安全，施工过程中如需要改变吊臂的长度(加长或缩短)时都不用拆下整个吊臂，而在空中就可以完成臂节的加、减。这种需要改变幅度的情形在电厂（站）的双曲线冷却塔施工中经常会遇到，当冷却塔建好后塔机通过双曲线最小孔径时，往往需要拆除部分臂节甚至是大部分臂节才能顺利将塔机降下。普通塔机受拉杆的限制，吊臂只能拆掉吊点以外的臂节，要拆掉吊臂拉杆难度很大，这时采用平头塔就可以在空中很方便地任意拆掉臂节。

5)便于施工现场受限条件下的塔机拆装[5]。如果受现场条件限制，汽车起重机无法靠近时采用平头塔无疑是最佳的方案。因为平头塔独有的吊臂连接方式使整个臂架可以在空中逐节拆装，必要时可以直接从运输车辆上取放臂节。由于单元臂节的质量较小，可以利用工地上已有的塔机安装其旁边的平头塔。实际上拆卸塔机时现场受限的情况更加普遍，如带有裙楼的高层建筑，因种种因素塔机常立在裙楼里，一旦工程完工拆塔时受裙楼的限制，汽车起重机往往无法靠近，普通塔机拆卸大臂是个难题，而这种情况拆平头塔则容易得多。

6)吊臂钢结构寿命长、安全性高。平头塔没有吊臂拉杆，其臂架的截面尺寸通常比同级别的普通塔机要大，尤其是截面的高度较大，则刚度较大，吊载时屈曲变形也较小。国内用户担心平头塔没有拉杆不太安全可靠，但事实恰好相反，据国外司机反映，使用平头塔比普通塔机更加平稳，尤其在回转或紧急制动时，平头塔吊臂只受方向向下载荷的作用，比较简单；而普通塔机的吊臂还额外受到因拉杆作用而产生的水平和向上分力的作用。另外，普通塔机因变幅小车位置的不同还使吊臂某一相同部位所受应力明显不同，综合作用的结果使吊臂主要受力杆件经常受到拉、压交变应力的作用，往往成为吊臂疲劳损伤甚至断裂及焊缝开裂的主要原因；而平头塔的吊臂在垂直和水平两个方向上都不受交变应力的作用，极大地提高了吊臂钢结构的使用寿命和安全性。

7)吊臂的适用性好、利用率高。平头塔吊臂的设计便于实现模数化，这一点很重要。对制造商来说，吊臂模数化可以大大降低设计和制造成本，从而降低平头塔价格；对用户来说，能充分发挥吊臂的灵活性和适应性。如同系列不同级别平头塔的吊臂节可以互为利用，较大型号平头塔的端部臂节可以用作较小塔机的中间或根部节，这样可以增加塔机的吊臂组合，提高吊臂的适用性和利用率。

8)设计成本低[6]。平头塔的设计省去了塔头、拉杆的设计和计算，而且吊臂的计算工况少、力学模型简单，计算量大大降低，计算结果更加接近实际值，便于进行模数设计，从而大大减少设计周期。这一点对于生产厂家应付瞬息万变的市场、满足用户多种要求来说也至关重要

2.2国外塔机发展简述

平头塔机起源于欧洲，叫法源于flat-top

tower

crane

的译名[7],

也有叫无塔头式塔机(topless

tower

crane)的。平头塔机的设计思想及雏形最早可追溯到20

世纪60

年代，当时法国Richier公司研制的塔机外形已接近于现在的平头塔机，例如其X1290

和GT系列塔机塔头较矮，通常不超过4m，只稍稍高于吊臂和平衡臂。但严格来讲，这些塔机又不同于现在的平头塔机，尽管塔头较矮，但还是能区分出塔头、平衡臂、拉杆等。真正的平头塔机诞生于1975

年，

瑞典Linden

公司首次提出平头塔机的概念，并率先推出了Linden

8000平头塔机模数系统，不同型号平头塔机的吊臂可以互换。Linden

平头塔机没有传统意义上的塔头，而且取消了拉杆，上部结构形状呈水平且均为刚性结构，没有传统塔机那种塔头、平衡臂、吊臂及拉杆之间的铰接连接方式。可以说，Linden

平头塔机的出现揭开了平头塔机发展的序幕。20世纪60年代至70年代,国外塔机的品种、型号和产量不断增加。设计和制造塔机的主要国家有德、法、英、意、西班牙、丹麦、瑞典、俄罗斯以及美国和日本等。比较著名的塔机厂家有德国的利波海尔公司、沃尔夫公司、法国的波坦公司及日本的小川公司等[8]。2.3国内塔机发展简述我国生产塔机已有40多年的历史,经历了一个从测绘仿制到自行设计制造的发展过程。在20世纪50年代,为了满足经济建设的需要,引进了前苏联和东欧一些国家的塔机,并进行了仿制。60年代进入了自行设计与制造阶段,红旗2号塔机就是当时我国自行设计与制造的产品[9]。1965年,我国已有塔机生产厂10余家,生产塔机360多台,这些塔机都是下回转动臂式的。70年代我国塔机进入了设计水平提高、产品品种增多的阶段。80年代以来,从法国等国家引进了塔机技术,从而使我国进入了塔机快速发展时期。90年代我国的塔机业得到了蓬勃发展,无论是在先进性,还是在安全性、使用性能、技术性能等方面都有了极大的提高。塔机产量已经达到7000台左右(其中井架塔机约占一半),生产厂家达到300家左右,出现了一批生产国优名牌产品的厂家,如北京机械厂、四川建机厂、沈阳建机厂、哈尔滨工程机械厂、重庆建机厂、山东建机厂等[10]。应当说国内塔机生产制造，从技术水平、产品质量、安全性能等方面，基本能达到国家规范和标准，满足使用要求。但在结构和机构方面，都不同程度存在一些问题。在塔机类型及结构方面，一些厂家特别是有一定规模的厂家，过多地重视生产规模，对产品的质量和服务质量不够重视，特别是忽视技术创新，产品的技术水平多年来没有大的提高。一些厂家忽视“塔机安全性为第一位”的原则，盲目追求制造大吨位塔机，产品结构存在较大的安全隐患。同时一些不具备制造技术及生产管控能力较差的小厂，其产品质量低劣，存在较大的使用安全隐患。同时大多数厂家的产品型式比较单一，与国外先进水平有较大差距。对塔机的智能化和安全预警，也缺乏必要的研发投入。而对于结构材料的抗疲劳试验，更无一个厂家具备相应的技术设施和手段。有的厂家过度注重生产规模，或者不具备必要的生产设施，塔机结构件的焊接质量不高，材料和结构基层不作喷丸除锈处理，喷涂质量不高。这些普遍存在的问题，不仅造成行业技术水平落后，产品的性能和质量不高，还增大了塔机后期的使用成本[11]。3塔机的主要参数和结构形式3.1主要技术参数[11]机构工作级别起升机构M5回转机构M4牵引机构M3起升高度（m）73最大起重量(t)25幅度(m)最大幅度(m)80最小幅度(m)3.5起升机构速度倍率α=2α=4起重量（t）12.56.2512512.52速度（m/min）0-270-530-800-13.50-270-40电机型号功率QP2580A，63KW回转机构机构型号扭矩HPV145B1.130B3*145N.M转速0-0.72r/min牵引机构速度机构型号功率0-100m/minBP110A11KW总功率96.5KW（不含顶升机构）3.2塔身结构形式[12]塔身是塔式起重机的主体，承载着起重机臂架的重量和载荷的重量。从结构上可分为薄壁圆筒和空间桁架结构。塔身标准节长有2.5m、3m和5m等多种规格尺寸。标准节连接方式有：法兰连接、螺栓连接、套筒螺栓连接、销轴连接等几种。塔身截面形式一般为正方形截面，主弦杆一般为方管钢、角钢和圆钢管塔身腹杆一般为角钢和无缝钢管，有三角形、K字形等多种布置方式。结合主要技术参数和参考相关资料塔身标准节节长为5.78m，连接方式为螺栓连接，结构形式为空间桁架行、截面为正方形2.5×2.5m，主弦采用圆钢，塔身腹杆采用无缝钢管，并采用“米”行布置形式。其具体集合数值和材料参数如下表表3：塔身标准节各杆件参数表杆件长度（mm）直径（mm）重量(kg)数量主弦杆5780Φ1408234斜腹杆1444Φ66*51732横腹杆978Φ42*32.816表4：塔身标准节各节参数表节数高度（mm）重量（kg）15780472025780472035780472045780472055780472065780472075780472085780472095780472010578047201157804720内塔身110004212合计74580575332其proe建模截图如下图图3（资料来源：三维图截图）3.3塔身的几何参数[13]本文研究的平头塔式起重机塔身标准节分为11节，所有节的结构和材料完全相同。塔身标准节的横截面为正方形的、主弦的结构形式的三维截图和二维截图余下：图4（资料来源：三维图截图）图5（资料来源：三维图截图）由于在米字型结构中左半部分主要拉力、而右半部分主要受压力，所以腹杆左边和右边采用不同结构形式。左边采用焊接板钢，用螺栓连接形式，以增加腹杆的抗拉作用。左半部分的斜腹杆和横腹杆的三维建模图和二维设计图的截图如下：图6（资料来源：左腹杆三维图截图）图7（资料来源：左斜腹杆三维图三维图截图）图8（资料来源：左斜腹杆二维图截图）图9（资料来源：左横腹杆三维图截图）图10（资料来源：左横腹杆二维图）标准节米字型结构右半部分主要承受压应力，为了避免应力集中，不能采用螺栓连接，而是直接采用钢管和主弦焊接的方式使右半米字型结构得到优化。其具体三维和二维图如下：图11图12（资料来源：右腹杆三维图截图）（资料来源：右斜腹杆三维图截图）图13（资料来源：右斜腹杆二维图截图）图14（资料来源：右横腹杆三维图截图）图15（资料来源：右横腹杆二维图截图）4标准节的二维设计和三维装配4.1标准节的二维设计[14]标准节的二维设计的零件图和二维装配图，以及相关的技术参数详见附加图纸。4.2标准节零件的三维设计由徐工集团提供的XCP560平头塔式起重机的CAD图纸进行数据统计和三维特征归类，在PROE-ENGINNEER4.0中进行标准节的三维设计。其中主弦杆，斜腹杆和横腹杆的三维零件图见3.2中三维插图。相关连接件的三维图余下：图16图17（资料来源：主弦中部耳板三维图截图）（资料来源：主弦斜腹杆耳板三维图截图）图18图19（资料来源：主弦上端耳板三维图截图）（资料来源：米字节点耳板三维图截图）图20图21（资料来源：主弦下端耳板三维图截图）（资料来源：主弦横腹杆连接耳板三维图截图）图22（资料来源：主弦斜腹杆耳板三维图截图）4.3标准节三维装配图[15]图23图24（资料来源：1/4标准节装配图三维图截图）（资料来源：单节标准节装配图三维图截图）图25（资料来源：11节标准节装配图三维图截图）4.4标准节桁架连接和标准节之间连接三维图图26图27（资料来源：主弦中部和斜腹杆链接三维图截图）（资料来源：主弦和横腹杆连接三维图截图）图28图29（资料来源：斜腹杆和横腹杆米字型连接（资料来源：斜腹杆与主弦上部连接图三维图截图）三维图截图）图30（资料来源：标准节节之间的连接图三维图截图）5有限元软件分析[16]MSC/PATRAN是工业领域最著名的有限元前、后处理器，是一个开放式、多功能的三维MCAE软件包，具有集工程设计、工程分析、和结果评估功能于一体的、交互图形界面的CAE集成环境。主要特点：命令过程自动文件记录，记录文件可编辑修改并用于模型参数化研究；交互的超文本在线帮助系统；数据库不同平台相互兼容；强大的PATRAN命令语言(PCL)可使用户开发自己的分析模块和完全集成已有的分析程序；CAD模型直接读入；Unigraphics几何特征读写和编辑功能；独立的几何模型的创建和编辑工具；完全集成MSC的各种分析求解器及外部、第三方的分析求解器；丰富、高质量的1D,2D和3D网格划分器；任意的梁截面库定义；载荷、边界条件、材料和单元特性可直接施加在几何模型上；可视化的与时间或温度相关的载荷和材料特性的定义及显示；丰富的结果后处理功能；丰富可调的色彩显示方案；直接访问材料管理系统MSC/MVISION中的各种材料数据。5.1工况分类5.1.1工况一工况一是当风吹的方向与起重臂，平衡臂成垂直状态起重臂在80m出起升3t重物，起重臂与塔身成零度角是的状态。风载荷方向与起重臂、平衡臂垂直如图4所示：图图31工作工况一示意图5.1.2工作工况二工况二是当风吹的方向与起重臂，平衡臂成平行状态。起重臂在80m出起升3t重物，风载荷方向与起重臂方向平行如图5所示：图图32工作工况二5.1.3非工作工况三工况三当风吹的方向与起重臂，平衡臂成平行状态。起重臂不起升重物风载荷方向与起重臂方向平行如图6所示：图33非作工况三图33非作工况三非工作工况下的风压0-20m800Pa；20m以上1100Pa，此种状态下，风对塔机的作用方向与工作工况Ⅱ相同。5.2载荷的计算根据起重机规范、平头塔式起重机标准节所受的载荷主要包括四类：自重载荷、起升载荷、水平惯性载荷、风载荷以及其他载荷。（1）自重载荷。自重载荷是平头塔式起重机设计计算时必须考虑的主要载荷之一。根据XCP560平头塔式起重机图纸统计，自重载荷包括主弦杆的自重、斜腹杆的自重。横腹杆的自重等。（2）起升载荷。起升载荷含吊具、吊车和吊重。当起升时、小车突然启动或停车时会产生附加载荷。动载荷通过载荷系数进行考虑的。（3）水平惯性载荷。包括回转惯性载荷和离心载荷。（4）风载荷。平头塔机一般在露天工作，因此必须考虑风载荷的作用。一般计算中所用到的风载荷是指塔机在正常情况下所承受的最大风力。（5）其他载荷包括温度载荷、实验载荷以及其他载荷，在这里不做考虑。由于本文只对塔身标准节的刚度和强度进行计算，故臂架的自重、风载荷、水平惯性载荷、起重载荷等都需要通过计算转化到标准节上转换公式根据臂架同学提供的数据，在水平方向Fx=F水平+PwMx=Fx×L水平+Pw×L中式中：F水平为水平惯性载荷Pw为风载荷L水平为水平作用点到标准节距离L中风载荷作用力中心岛标准节距离5.2.1风载荷的计算1）起重臂风载荷计算，n片型式尺寸相同，且间隔相等的并列结构在纵向风力作用下，总迎风面积如下计算：A=(1-ηn)ω1A1/(1-η)（6）式中：A1=0.4×2.028×1.255÷2=0.51结构充实率ω1=0.4挡风折减系数η=0.4得A=（1-0.412）×0.4×0.51÷0.6=0.34已知：风力系数CW=1.3计算风压PW=250Pa代入得，FW=1.3×250×0.34=110.5N2）.平衡臂风载荷计算已知：结构充实率ω=0.3则A=0.3×2.3×1.4=0.966风力系数CW=1.3计算风压PW=250Pa代入得，FW=1.3×250×0.966=313.95N3）.平衡重风载荷计算平衡重迎风面积按实体计算已知：结构充实率ω=1则A=1×2.5×2.5=6.25风力系数CW=1.3计算风压PW=250Pa代入得，FW=1.3×250×6.25=2031.25N4）.塔身风载荷计算在此工况下，风对着矩形截面空间结构对角线方向吹，矩形截面的边长比为1：1.2，风载荷取为风向着矩形边长作用时的1.2倍则FW=1.2×28928.9=34714.68N5.2.2自重和载重不管在那种工况下，自重和载重的不变竖直方向FY=664KNMY=4050KN*M5.2.3总结工作工况下载荷数据0风平行臂架的时候（工况一）水平方向M=255KNˑM风垂直臂架的时候（工况二）2455.7N风平行臂架的时候（工况一）风载荷Pw=30724N风垂直臂架的时候（工况二）很明显在工况一下，塔身受力要比工况二大，故在只对工况一进行四根主弦受力情况分析。竖直方向有公式4F1=FY四根主弦左边两根受力相同成为F左，右边两根受力相同成为F右F左=F1-F2=644000NF右=F1+F2=976000N水平方向有公式4F3=PwF点1z=√2/2F4+F3=164651NF点1x=√2/2F4=156970NF点2z=√2/2F4+F3=-156970NF点2x=-√2/2F4=-156970NF点3z=-√2/2F4+F3=149289NF点3x=-√2/2F4=156970NF点3z=-√2/2F4+F3=-156970NF点3x=-√2/2F4=-156970N5.3有限元前处理[17]塔身由许多标准节组成，每一个标准节具有相同的结构形状、几何尺寸和截面类型。塔身由竖向的立柱和斜向腹杆构成，立柱主要承担竖向的荷载，腹杆则主要配合立柱受力，它主要在塔身承受扭转时发挥作用。5.3.1塔身建模根据图纸确定一节有限元模型的点的左边，具体坐标如下表点号坐标（xyz）点号坐标（xyz）点号坐标（xyz）点号坐标（xyz）100082.55.780152.51.4452.5222.51.4451.252002.5902.890162.51.4450231.251.4452.532.502.51002.892.51704.33502401.4451.2542.500112.52.892.51804.3352.5251.254.3350505.780122.52.890192.54.3352.5262.54.3351.25605.782.51301.4450202.54.3350271.254.3352.572.55.782.51401.4452.5211.251.44502804.3351.25有点创建杆，并将相关的点和杆关联，得出标准节模型如下图图34（资料来源：有限元标准节几何模型图截图）5.3.2整个塔身建模通过平移复制操作，将11节标准节的模型建立如下图图35（资料来源：有限元几何模型截图）5.3.3划分有限元网格每节标准节主弦划分成10段、而斜腹杆和横腹杆由于只有拉压力，故只用分析成1段。然后再消除重节点，完成有限元网格的划分。5.3.4定义材料标准节的材料选用的都是Q235B钢[18]，其弹性模量去2e10、泊松比为0.3密度为98定义单元属性主弦杆定义为1Dteam，斜腹杆和横腹杆定义为1Drod。5.3.6添加约束和载荷[19]标准节主弦杆的底端都为全约束6个方向的约束图37（资料来源：有限元几何模型截图）5.3.7结果分析最大应力图如下图38（资料来源：有限元结果分析截图）最大变形分析图如下图38（资料来源：有限元结果分析截图）6结论6.1刚度和强度校核（1）强度校核，工况一中最大应力δmax=35.9Mpa。标准节主弦和腹杆的材料均采用Q345，其屈服强度为345，按照参考文献[20]设计规范要求，对于Q345材料，δs/δb=345/510=0.676<0.7安全系数n=1.34，所以许用应力值[δ]=(0.5*δs+0.5*δb)/n=216.94Mpa计算所得应力δmax<[δ],故满足要求。刚度校核，按照参考文献规范[21]要求位移许用值为[YL]mm在有限元分析中YL=282mm<[YL],故刚度满足文献要求6.2二维和三维模型总结塔身标准节采用的联接方式，应用最广的是盖板螺栓联接和套柱螺栓联接，其次是承插销轴联接和插板销轴联接。标准节有整体式塔身标准节和拼装式塔身标准节。本人采用的拼装式塔身标准节加工精度高，制作难，但是堆放占地小，运费少。塔身节内必须设置爬梯，以便司机及机工上下。并且把塔身标准节主要结构设计成腹杆片焊件和标准节片焊件两大焊件和其他连接小零件。让塔身在组装和运输更方便，更有市场。腹杆片和标准节片的二维截图如下图38（资料来源：cad设计图截图）图39（资料来源：cad零件图截图）在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。参考文献[1]GB/T5031—2008塔式起重机技术条件.[2]GB/T13752—92.塔式起重机设计规范[S].[3]张连文，马新敏，王昊，郭卫军，刘继忠，双吊点塔式起重机臂架整体稳定性计算[J].起重运输机械，2004,(2):16-18.[4]顾迪民.工程起重机[M]，北京：中国建筑出版社，1998.[5]张连文，郭卫军，王昊，马新敏，张忠海，陈以田，刘振.双吊点臂架整体稳定性校核段的选择[J].建筑机械化,2003,24(2):28-29.[6]刘怀恒.结构及弹性力学有限元法[M].西安：西北工业大学出版社，2007.[7]徐格宁.起重运输机金属结构设计[M].北京：机械工业出版社，1995年.[8]吴应鹤.塔式起重机的应用与计算[M].成都：四川科学技术出版社，1995.[9]成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社，2004年。[10]吴应鹤.塔式起重机的应用与计算[M].成都：四川科学技术出版社，1995.[11]林清安.完全精通Pro/ENGINEER野火4.0零件设计基础入门电子工业出版社，2009年.[12]GB/T3811-2008.起重机设计规范[S].[13]陈玮璋.起重机械金属结构[M],北京：人民交通出版社，1985，193[14]宋君亮.结构力学与钢结构[M],北京：水利电力出版社，1986.6,265-276[15]须雷，起重机的现代设计方法[M]，起重运输机械。1996.8,3-7[16]TJLardner,RRArcher.MechanicsofSolids──anintroduction.McGraw-Hill,INC,1994[17]刘鸿文.材料力学（I、II两册）[M].北京：高等教育出版社，2010.[18]JelicicZD,AtanackovicTM(2006)Onanoptimizationproblemforelasticrods.StructMultidiscOptim32:59-64[19]林清安.Pro/Ewildfire2.0零件设计.北京：清华大学出版社，2006年[20]MSC.SOFTWARECorporation.MSC.PATRANReferenceManuals,FiniteElementAnalysis[M].MSC.SOFTWAREsuppliers,SantaAnaCAUSA,2004.[21]刘怀恒.结构及弹性力学有限元法[M].西安：西北工业大学出版社，2007.学号：20101321TIANJINUNIVERSITYOFCOMMERCE毕业设计（论文）开题报告超大型平头塔机的塔身标准节设计学院:机械工程学院教学系：机械与包装工程系专业班级:机械1001班学生姓名:肖红光指导教师:张连文教授2014年3月1选题的目的和意义从目前的发展趋势来看，国外的城市型和中型塔机中平头塔机将逐步替代传统的塔机。目前，国内生产平头塔机的阵营同样在迅速扩大，用户也在逐渐增多，但是和带有塔头的普通塔机相比差距巨大，同时由于建筑施工企业的使用习惯，我国平头塔机的广泛推广和应用尚需时日，相信随着我国平头塔机的不断发展和完善，可以预见,具有独特优点的平头塔机必将在中国市场上得到广泛的推广和应用。因此，如今平头塔机在国内外市场前景良好。[1]塔身是平头塔式起重机的核心部分。本课题在调研目前现有产品和相关技术资料的基础上，明确塔身结构型式和工作原理，在满足多种工况要求的条件下，从中选择合理方案，进行强度、刚度、稳定性设计和校核计算。给出塔身标准节优化设计、绘出结构图纸。2平头塔式起重机发展及其现状塔式起重机的发展及其应用在国内虽然还不到半个世纪，但在国外已有近百年的历史。半个多世纪以来，以法国波坦（Potain）和德国利勃海尔（Liebherr）公司为代表的欧洲几大塔机制造商一直是世界塔机技术的领跑者，在塔机的机构性能、结构形式、应用领域等各方面都取得了突飞猛进的发展。就结构形式而言，动臂变幅式、水平臂架小车变幅式塔机等都曾经在很长的时期内占据主导地位，在最近几十年水平臂架小车变幅式的自升塔机无论在国内还是国外的市场上一直占据主导地位[2]。

近几年国外塔机市场上，一种结构新颖的平头式塔机发展很快，大有流行之势；在国内市场虽然也有厂家推出平头塔机，但用户对其了解不多，有的用户还没有平头塔机的概念，所以发展较慢。

随着平头塔机应用领域的不断扩大，其独特的优点被越来越多的用户所认可，于是一些制造厂家纷纷涉足平头塔机的研制，以至于波坦和利勃海尔等大公司也以各种方式推出平头塔机，由此极大地推动了平头塔机的发展。近5年是国外各大塔机制造商相继推出平头塔机最集中的时期，也是发展最快的时期。3课题研究内容在毕业设计老师的指导下，需完成一下任务：3．1查阅现有资料、明确平头塔机塔身的常用结构型式和工作原理[3]。结合图纸及关于起重机介绍的书籍，再根据个人对起重机的观察，了解平头塔机的工作原理，结构形式，以及构成塔身的比较重要的结构件。3.2明确塔身标准节所受载荷和典型工况要求。查阅相关资料，了解平头塔机塔身的主要承载结构，熟悉塔机在不同工作状态下的塔身各个构件的不同受载情况[4]。3.3方案选择和设计。包括塔身主弦和腹杆等。结合自己的经验及知识选取比较合适的方案，以至于起重机在工作过程中可以表现的更加稳定。3.4熟悉国家标准“GB/T3811-2008.起重机设计规范[S].”和“GB/T13752—92.塔式起重机设计规范[S].”。了解塔身的具体情况，掌握不同的工作状态下，塔身各个构件的刚度，及强度的计算校验方法。3.5不同工况下塔身弯矩、剪力、变形计算。在参考以上书籍之后，对塔身构件进行一些力，力矩及变形的计算，并且熟知计算结果。3.6查阅起重机稳定性计算的书籍[7、8]，对起重机进行强度、刚度、稳定性校核计算。参考塔身构件的材料，查阅相关资料[9、10]，了解塔身各个构件的需用应力，然后和上述计算结果作对比，分析塔身构件在各个工作状态下的强度，刚度，稳定性是否符合条件。3.7手工计算结果的分析和优化设计。分析手工计算结果，并且结合起重机相关设计书籍[11]来进行优化设计。3.8绘制2D图纸。用相关软件，如CAD画出塔身构件及塔身整体的二维图形。3.9画出3D模型。用三维软件PR