塔式起重机计算机辅助设计软件的研究

论文摘要

塔式起重机（简称塔机）是建筑施工最主要设备之一,应用范围涉及国民经济建设各工程领域。其金属结构一般占总机自重的80%,因此,在保证结构强度和稳定性的前提下,减轻塔机结构的重量,是提高塔机技术性能的主要途径之一。传统的塔机设计大多由手工计算完成,其重复计算工作量大、效率低、设计周期长,随着计算机应用技术的发展,计算机辅助设计在产品设计过程中发挥越来越重要的作用,使设计效率与设计结果可靠性都有了很大的提高。首先,本文系统地论述了计算机辅助设计概念及软件开发方法,分析了在软件设计过程中的常见问题,给出了解决方法。文中论述了塔机设计中的一般问题,并对塔机结构稳定性计算公式进行了详细的推导。接下来,从模块化设计思想出发,将塔式起重机金属结构设计计算划分为臂架、平衡臂、塔帽、塔身以及附着设计计算五个模块,建立了每一个模块力学计算模型以及强度、稳定性计算公式;在软件设计过程中,采用MATLAB语言编制了相应的计算程序,用Visual C++语言设计出了良好的用户操作界面,通过接口设计,实现了各模块之间的数据传递,从而保证了结构分析计算过程的完整性、系统性,实现了设计计算结果自动生成。为了验证本文研究的塔式起重机金属结构分析计算软件的正确性,将某厂生产的QTZ4810型塔机结构应力测试数据与本文所开发的计算软件的计算结果数据进行了对比分析,以验证本文所建立的各模块计算模型的准确性。到目前为止,已经使用该软件对十几台不同类型的塔机进行了设计或校核,实践表明,使用本软件不仅可以得到准确、合理的设计结果,而且其运行稳定性、可靠性且效率高。本软件是一种很有前途,值得推广使用的塔机结构设计分析软件。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 2 计算机辅助设计
• 2.1 计算机辅助设计概述
• 2.2 CAD 软件系统
• 2.2.1 CAD 软件系统组成
• 2.2.2 软件设计的基本原则
• 2.2.3 程序设计风格
• 2.3 数据的处理方法
• 2.3.1 数表的分类及存取
• 2.3.2 线图的分类及处理
• 2.3.3 列表函数表的插值算法
• 2.3.4 数据的公式拟合算法
• 2.3.5 数据文件及其应用
• 2.4 数据库的创建与应用
• 2.5 本章小结
• 3 塔机设计的一般问题
• 3.1 常见塔式起重机的主要结构形式
• 3.2 塔机金属结构所受载荷
• 3.3 载荷分类及组合
• 3.4 计算原则和安全系数
• 3.4.1 计算方法
• 3.4.2 安全系数
• 3.5 本章小结
• 4 塔机结构稳定性计算的基本理论
• 4.1 概述
• 4.2 轴心受压构件稳定性计算
• 4.3 双向压弯构件的弹性弯扭屈曲相关公式
• 4.4 双向偏心压杆的稳定性安全工作线
• 4.5 单向偏心压弯构件的稳定性计算
• 4.5.1 单向偏心压弯构件的弯矩作用平面内稳定性计算公式
• 4.5.2 单向偏心压弯构件的弯矩作用平面外稳定性计算公式
• 4.5.3 单向偏心压弯构件的稳定性计算公式
• 4.6 双向压弯构件稳定性计算公式
• 4.7 本章小结
• 5 塔机主要部件金属结构的力学模型和计算方法
• 5.1 概述
• 5.2 塔机金属结构的主要部件及基本要求
• 5.3 起重臂结构计算
• 5.3.1 起重臂结构形式
• 5.3.2 双吊点起重臂拉杆内力计算
• 5.3.3 起重臂强度和稳定性计算
• 5.4 平衡臂、塔帽计算
• 5.4.1 平衡臂计算模型
• 5.4.2 塔帽计算模型
• 5.5 塔身结构与计算
• 5.5.1 塔身结构型式
• 5.5.2 塔身受力分解
• 5.5.3 塔身强度和稳定性计算
• 5.6 塔机附着计算
• 5.6.1 塔机附着反力计算
• 5.6.2 附着撑杆内力计算
• 5.6.3 撑杆的设计和校核
• 5.7 整机倾覆稳定性计算
• 5.8 本章小结
• 6 塔机计算机辅助设计软件的开发
• 6.1 软件开发平台的选择
• 6.2 TowerCrane1.0 软件系统的组织结构
• 6.3 塔机计算机辅助设计软件的实现
• 6.4 软件系统的特点
• 6.5 实例与测试结果比较
• 6.6 本章小结
• 7 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录