利用机器视觉和手的运动控制来提高起重机操作员的性能
摘要所有起重机固有的有效载荷摆动使人工快速，准确，安全的操作有效载荷具有挑战性。防爆起重机控制接口也增加了操作难度。本文介绍了一种新的接口，允许运营商通过移动手持设备（棒或手套）在空间自由驱动起重机。起重机轨道安装了摄像头的手提式的运动装置，它的位置是用来驱动起重机。两个控制体系结构进行了研究。第一个使用一个简单的反馈控制器，第二使用反馈和输入整形器。两个算子的研究表明，手部运动起重机控制要比使用标准按钮悬而未决的控制快速和安全。
指数条款控制接口，起重机，输入整形，机器视觉，振荡。
Ⅰ引言
起重机在维护现代工业经济活力发挥关键作用。他们的重要性表现在造船厂，建筑工地，仓库和材料处理的各种应用。起重机操纵性对于工业生产，低生产成本和工人的安全是一个重要因素。
起重机的固有特性之一有效载荷摆动或更复杂的振荡动力学像自然的倾向双摆，是不利于操作的。已作出重大努力开发控制方案以减少从发出的命令和外部干扰的振动响应。也有在控制起重机包含旋转接头的研究，这由于其非线性动力学的一个额外的水平增加了复杂性。对于运营商而言使用传统的接口，如按钮式起重机吊坠受益于振荡抑制技术。他们产生比没有这样的补偿算子更安全（不与障碍物的碰撞）和更高效的起重机运动（更快的任务完成时间和减少操作按钮）。
2010年9月26日收到手稿； 2011年4月7日修订，2011年6月10日，2012年4月6日和2012年2月9日接受。出版日期2012年6月8日，当前版本的日期2012年10月12日。这项工作是由西门子工业自动化，乔治亚理工学院制造研究中心和波音研究与技术支持。本文推荐副主编E.J.巴斯。
作者伍德拉夫机械工程学院，乔治亚理工学院，亚特兰大，GA 30332美国（电子邮件：kccpeng”https://www.doczj.com/doc/0b17039583.html,；singhose@https://www.doczj.com/doc/0b17039583.html,；pjbhaumik @生活。com）。
本文中的一个或一个以上的数字彩色版本可用在线
https://www.doczj.com/doc/0b17039583.html,。
数字对象标识符10.1109/tsmca.2012.2199301
除了要面对控制大挑战—振幅小阻尼的载荷摆动，运营商还必须掌握反直观的控制界面。
图1.标准按钮悬挂起重机控制
图1显示了典型的pendentcontrol桥式起重机。操作者必须熟练会产生所需的起重机的运动认知过程路径序列按钮。例如，如果操作者通过驱动一个杂乱工作的起重机，然后期望路径必须被映射成一系列的活动，“前进（F）”“向后（B）”“左（L）”和“右（R）”按钮被按在正确的时间和正确的顺序。此外，运营商通过移动工作区驱动起重机和监测其进展，他们可以转动他们的身体并改变他们所面对的方向。在这样的情况下，“前进”按钮使左右运动，甚至是向后运动。作为一个额外的挑战，操作者可以直接驱动电车架空，不是有效载荷。
因此，操作者必须考虑可能是许多米的开销的指令运动的小车之间的时间滞后和延迟的振动响应的有效荷载。
虽然已经取得了重大的进展，改善通过控制动态起重机的运行效率响应于发布命令，相对很少考虑已经在运营商发出这些命令的方式。它已被证明，是针对特定的控制系统相关的认知过程的接口产生有益的影响。例如，在腹腔镜手术的医疗机器人领域，如达文西改进传统的程序允许外科医生在一个更符合人体工程学的方式和低认知负荷操作。对照组在相同的方向上移动，作为达文西的最终效应，不同于传统的腹腔镜那里的医生必须反向映射控制由于在插入点到仪器的枢轴点的程序。
本文提出了一种新的控制界面，允许操作员在空间移动手持设备驱动起重机。机器视觉是用来跟踪设备的位置（棒或手套），然后用于生成驱动起重机的指挥信号。手的运动控制接口是专为通过一个杂乱的工作驱动起重机的任务，因为它消除了认知映射过程，与传统的控制接口是必要的。结果，运营商不再需要考虑到他们所面对的方向。安全高效运行也减少了归于手的灵巧的要求。此外，该控制算法最小化的载荷摆动并没有显著降低系统的响应。因此，手动降低载荷摆动的负担被解除了。这使得操作者能专心于路径的规划和有效载荷的最终定位。
手的运动控制提供了比传统的接口其他认知优势。有认知控制两个主要部门：分析解决问题和感性的过程。知觉的处理往往会更快，可以并行执行，同时分析处理需要较长的时间和进程串。分析问题的解决也往往更容易出现错误。许多研究结果也表明，可能的时候人们更喜欢并采用知觉加工。从这个角度看，手的运动控制可以帮助运营商通过降低所需的认知水平驱动起重机。运营商不再需要分析思考的按钮推动序列或者考虑摆动载荷；他们只需要移动手持设备到所需的位置或沿所希望的路径。这允许操作员完成简单的知觉加工。
本文的主要贡献是一种新型的手的运动控制接口。这个接口的好处是由人类操作员研究并验证的。第二部分介绍了新的界面（手杖和手套）。在第三节这是用于与接口相结合的控制算法进行了讨论。这是由操作员在第四节研究和和第五
节总结的。
Ⅱ对于手动起重机控制接口
本文的研究应用是一个悬挂在汽车的桥式起重机摆点质量的有效载荷。用于实验验证的10吨的工业桥式起重机如图2所示。
图2典型的桥式起重机
桥式起重机是由一个固定的架空跑道，一座沿着跑道的桥，和一个沿着桥的手推车组成。激光测距传感器测量沿跑道和桥的小车的位置。钩，所代表的有效载荷，悬在车用电缆。一个西门子可编程逻辑控制器用来控制电机驱动并作为中央控制单元。对起重机的命令可以发出一个按钮控制魔杖或手套或其他装置下垂。一个安装在小车向下的西门子SIMATIC vs723-2摄像机用于测量吊钩的位置。
有手运动起重机控制两个手持设备：1）魔杖。
如图3所示，是一个安装在手持杆端的反射球2）手套，
图4.通过移动一个反光手套驾驶起重机
如图4所示，在背面有一个圆形的反射器。
图5.手的运动起重机控制原理图
图5显示了一个应用机器视觉示意图手的运动控制。起重机安装摄像头用于同时跟踪魔杖/手套和钩的位置。因为所有反射出现在相机的明亮的斑点，一个k-均值聚类算法用来区分棒/手套反射器反射和钩反射器反射。相机的刷新率是约140毫秒。魔杖/手套相对于起重机的位置是用来产生一个误差信号驱动电车架空。
Ⅲ手动起重机控制器
研究了三个控制架构。首先，标准按钮下垂控制器性能比较基准。然后，在手运动起重机控制其适宜性研究了一个比例–微分（PD）控制器。最后，输入整形器添加到PD控制器用于降低载荷摆动。
请注意，从控制结构的角度来说，魔杖和手套都是相同的。这两个设备都是操作员用来沟通所需位置的控制器。出于这个原因，在本节提出的仿真和实验验证的结果中，魔杖和手套之间没有区别。然而，在操作过程中的ER gonomics
条款，魔杖具有更大的范围和可以在狭小的空间驱动起重机的能力，如转角。另一方面，手套可在献出范围内获得较小的尺寸和易用性。
A.标准按钮下垂控制
图6.标准下垂控制器
标准的下垂控制框图如图6所示。经营者分析工作空间，考虑所需的操作目标，然后决定运动的过程。这个计划通过按钮实现悬挂控制。这些按钮将能量发送到汽车和桥式起重机小车。悬挂载荷的小车间接移动。
图7.标准按钮的下垂控制响应
计算机模拟了使用下垂控制器响应的大约2到3米的点对点运动如图7所示。按压悬挂按钮一段时间就会向起重机电动机发出梯形速度命令。由于有钟摆一样有效载荷性质，在一般情况下，这种类型的小车的运动会诱导显著的有效载荷振荡。
B. PD手运动控制
著名流行的PD控制器是最简单的一个反馈控制形式。这是在工业中用于起重机的控制最常用的反馈方法。它为手动起重机控制器提供了一种现实选择。
图8.PD的手动运动控制器
PD的手运动控制框图如图8所示。把魔杖或手套的位置与桥式起重机的位置（忽略的垂直高度差）进行比较，产生误差信号e。命令发生器将误差信号（一个位置测量）转换为速度命令发送给电机驱动器。如果是在指定设计范围内的E0和E100，则命令发生器与E成线性地比例。否则，命令发生器输出0%或100%。E0和E100值分别为0.25和1米。这些选择都是基于起重机操作员舒适的距离。命令发生器被描述为
PD控制律的应用，通过饱和器传递结果确保起重机的速度与加速度不超过限制范围。请注意，起重机小车的位置，而不是有效载荷，用于反馈。这是因为，在实践中，检测小车位置（使用激光测距传感器）远比检测有效载荷更可靠（使用机器视觉）。此外，单摆的有效载荷是一个固有的稳定的设备：载荷将在固定式起重机的影响下永远静止。因此，对起重机小车正确的最终定位保证了有效载荷的正确的最终定位。
1）仿真验证：一个关键的设计挑战是PD增益的选择。计算机模拟构造援助增益选择的过程。手的运动轨迹被指定为等于10吨工业起重机坡道位置最大的速度（0.3577米/秒）梯度。这近似是一个缓慢的步行速度模仿人类操作员典型的手的运动轨迹。
图9.模拟PD控制器和低收益
图10.模拟PD控制器和高增益
图9和图10显示PD手运动控制器—分别在低和高的反馈增益下的仿真结果。这两个数字显示使用PD控制器固有的权衡：低收益，起重机回应缓慢，但
有效载荷振荡很小；高收益，但以起重机快速移动的大型有效载荷振荡为代价。
2）实验验证：手的运动控制系统是在10吨桥式起重机上实现的。由人类操作员生产的棒/手套轨迹类似于那些模拟中用的。斜坡坡度约相当于起重机最大的速度，测试报告的动距离约为2米。
图11.起动和停止时的手部运动控制
图11显示了操作员使用手部运动控制启动和停止起重机。开始移动，操作者可以使魔杖/手套的相机远离起重机一些距离。当起重机接近所需的位置，操作员降低棒/手套到摄像机检测不到的位置。当相机无法定位魔杖/手套的位置时，E为零。因为魔杖/手套的位置在某些时候可能是未知的，所以“魔杖/手套”的实验响应曲线会有间断。
图12.低增益实验PD控制器
机械设计 摘要：机器是由机械装置和其它组件组成的。它是一种用来转换或传递能量的装置，例如：发动机、涡轮机、车辆、起重机、印刷机、洗衣机、照相机和摄影机等。许多原则和设计方法不但适用于机器的设计，也适用于非机器的设计。术语中的“机械装置设计”的含义要比“机械设计”的含义更为广泛一些，机械装置设计包括机械设计。在分析运动及设计结构时，要把产品外型以及以后的保养也要考虑在机械设计中。在机械工程领域中，以及其它工程领域中，所有这些都需要机械设备，比如：开关、凸轮、阀门、船舶以及搅拌机等。 关键词：设计流程设计规则机械设计 设计流程 设计开始之前就要想到机器的实际性，现存的机器需要在耐用性、效率、重量、速度，或者成本上得到改善。新的机器必需具有以前机器所能执行的功能。 在设计的初始阶段，应该允许设计人员充分发挥创造性，不要受到任何约束。即使产生了许多不切实际的想法，也会在设计的早期，即在绘制图纸之前被改正掉。只有这样，才不致于阻断创新的思路。通常,还要提出几套设计方案，然后加以比较。很有可能在这个计划最后决定中,使用了某些不在计划之内的一些设想。 一般的当外型特点和组件部分的尺寸特点分析得透彻时，就可以全面的设计和分析。接着还要客观的分析机器性能的优越性，以及它的安全、重量、耐用性，并且竞争力的成本也要考虑在分析结果之内。每一个至关重要的部分要优化它的比例和尺寸，同时也要保持与其它组成部分相协调。 也要选择原材料和处理原材料的方法。通过力学原理来分析和实现这些重要的特性，如那些静态反应的能量和摩擦力的最佳利用，像动力惯性、加速动力和能量；包括弹性材料的强度、应力和刚度等材料的物理特性，以及流体润滑和驱动器的流体力学。设计的过程是重复和合作的过程，无论是正式或非正式的进行，对设计者来说每个阶段都很重要。 最后，以图样为设计的标准，并建立将来的模型。如果它的测试是符合事先要
外文资料翻译译文 塔式起重机 动臂装在高耸塔身上部的旋转起重机。作业空间大，主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平输送及建筑构件的安装。由金属结构、工作机构和电气系统三部分组成。金属结构包括塔身、动臂和底座等。工作机构有起升、变幅、回转和行走四部分。电气系统包括电动机、控制器、配电柜、连接线路、信号及照明装置等。 塔式起重机简称塔机，亦称塔吊，起源于西欧。据记载，第一项有关建筑用塔机专利颁发于1900 年。1905 年出现了塔身固定的装有臂架的起重机，1923 年制成了近代塔机的原型样机，同年出现第一台比较完整的近代塔机。1930 年当时德国已开始批量生产塔机，并用于建筑施工。1941 年，有关塔机的德国工业标准DIN8770 公布。该标准规定以吊载(t)和幅度(m)的乘积(tm)一起以重力矩表示塔机的起重能力。 我国的塔机行业于20 世纪50 年代开始起步,相对于中西欧国家由于建筑业疲软造成的塔机业的不景气, 上海波赫驱动系统有限公司我国的塔机业正处于一个迅速的发展时期。 从塔机的技术发展方面来看，虽然新的产品层出不穷，新产品在生产效能、操作简便、保养容易和运行可靠方面均有提高，但是塔机的技术并无根本性的改变。塔机的研究正向着组合式发展。所谓的组合式，就是以塔身结构为核心，按结构和功能特点，将塔身分解成若干部分，并依据系列化和通用化要求，遵循模数制原理再将各部分划分成若干模块。根据参数要求，选用适当模块分别组成具有不同技术性能特征的塔机，以满足施工的具体需求。推行组合式的塔机有助于加快塔机产吕开发进度，节省产品开发费用，并能更好的为客户服务。 塔机分为上回转塔机和下回转塔机两大类。其中前者的承载力要高于后者，在许多的施工现场我们所见到的就是上回转式上顶升加节接高的塔机。按能否移动又分为：走行式和固定式。固定式塔机塔身固定不转，安装在整块混凝土基础上，或装设在条形式X 形混凝土基础上。在房屋的施工中一般采用的是固定式的。 设备特点和安全装置 塔式起重机的动臂形式分水平式和压杆式两种。动臂为水平式时，载重小车沿水平动臂运行变幅，变幅运动平衡，其动臂较长，但动臂自重较大。动臂为压杆式时，变幅机构曳引动臂仰俯变幅，变幅运动不如水平式平稳，但其自重较小。 为了确保安全，塔式起重机具有良好的安全装置，如起重量、幅度、高度和载荷力矩等限制装置，以及行程限位开关、塔顶信号灯、测风仪、防风夹轨器、爬梯护身圈、走道护栏等。司机室要求舒适、操作方便、视野好和有完善的通讯设备。 塔式起重机的检验产要点 1) 检查金属结构情况特别是高强度的螺栓，它的连接表面应清除灰尘、油漆、没迹和锈蚀，并且使用力矩手或专用扳手，按装配技术要求拧紧。 2) 检查各机构传动系统，包括各工作传动机构的轴承间隙是否合适，齿轮啮合是不是良好及制动器是否灵敏。 3) 检查钢丝绳及滑轮的磨损情况，固定是否可靠。 4) 检查电气元件是否良好，名接触点的闭合程度，接续是否正确和可靠。 5) 检查行走轮与轨道接触是否良好，夹轨钳是否可靠。装设附着装置、内爬装置时，各连接螺栓及夹块是否牢固可靠。
A controller enabling precise positioning and sway reduction in bridge and gantry cranes Khalid L. Sorensen, William Singhose, Stephen Dickerson The George W. Woodruff School of Mechanical Engineering, Georgia Institute of Technology, 813 Ferst Dr., MARC 257, Atlanta, GA 30332-0405, USA Received 28 September 2005; accepted 30 March 2006 Available online 5 June 2006 一个控制器使门式起重机和减摇桥精确定位 Khalid L. Sorensen, William Singhose, Stephen Dickerson, 乔治亚机械工程学院，乔治亚技术学院， Ferst博士813，MARC 257 ,亚特兰大，GA 30332-0405,美国，2005年9月28日收到，2006年3月30日接受，2006年6月5日可在线使用.
一个控制器使门式起重机和减摇桥精确定位 摘要 起重机是很难精确操纵载荷的。振荡,可以诱导成大桥或手推车的阻尼系统轻度运动,并且还对环境造成滋扰. 为解决上述两种振荡的来源,结合反馈和输入整形控制器的发展。该控制器是由三个不同的模块组成，反馈模块的检测和定位误差补偿; 第二反馈模块侦测并拒绝振动; 使用塑料造填充的第三个模块,以减轻振荡。一个使用精确的模型矢量驱动的交流感应马达，为典型的大型起重机, 用同一个褶分析技术,将非线性动力学起重机器分为对照设计。在佐治亚技术学院实验10吨桥式起重机控制器。该控制器具有良好的定位精度和性能以减少摆动.。 关键词:输入整形；指挥整形；起重机控制；振动控制；防摇；桥式起重机；龙门吊床 1. 绪论 桥、门式起重机在工业生产中占据了关键地位。它们被使用在世界各地数以千计的船场、建筑工地、钢铁厂、仓库、核电厂及废料储存设施，以及其他工业园区。这种操纵系统的及时性和有效性为工业生产力起了重要贡献。因此，可以提高企业经济效益的起重机是极其宝贵的。这些结构，见图一。1.被给予高度评价的压电性质.、抗外部干扰，如风力或气压 (例如桥梁或小车) 能造成载荷振动。在许多实际生产中，这些振动产生了不良后果。摇动使得有效载荷或钩的精确定位在一人操作的时候费时费力；此外，当载荷或周边障碍有是一个危险和脆弱的时候，振荡可能存在安全风险。广泛使用的桥、门式起重机，再加上要控制不必要的振荡，使得大量的研究与控制这些结构有了干劲。工程师们正试图改善其易用性，以增加经济效益，并减轻安全上的顾虑，起重机系统的三个主要要解决的方面: (1)运动诱发的振荡；(2)扰动诱发的振荡；(3)定位能力。一个15吨的桥式起重机采用鲁棒输入整形技术来减少运动诱发的振荡(Singer,Singhose, & Kriikku,1997)。莱利建议控制小车位置和振荡通过比例-微分( PD )控制，在这之间的耦合电缆角和运动的小车将被增加(Fang,Dixon, Dawson, & Zergeroglu, 2001)。Piazzi提出了动态基于逆控制以降低瞬态和残余运动诱发振荡(Piazzi & Visioli, 2002)。金大中推行了极点配置策略,对一个真正的集装箱起重机运动控制和振荡以及定位(Kim, Hong, & Sul, 2004) 。 Moustafa今日发达非线性控制载荷轨迹律跟踪基于Lyapunov的稳定性分析((Moustafa, 2001) 。奥康纳制定了控
机械课程设计计算说明书 设计题目：桥式起重机大车行走机构传动装 置设计 学院：材料科学与工程学院 设计者：杨亚楠 班级：材料09-3 学号：14095511 指导老师：赵子江 日期：2011 年 7 月 4 日
目录 1、机械设计课程设计任务书 (3) 2、传动装置总体设计方案 (4) 3、电动机的选择计算 (5) 4、传动系统运动学和动力学参数计算 (7) 5、传动零件的设计计算 (10) 5.1高速级齿轮参数设计计算 (10) 5.2第二级齿轮参数设计计算 (13) 6、轴系零件的设计计算 (15) 7、键的选择与强度验算 (22) 8、轴承的选择与寿命计算 (25) 9、联轴器的选择 (26) 10、减速器润滑与密封 (26) 11、减速器的结构和附件设计 (27) 12、设计小结 (31) 13、参考文献 (33)
一、机械设计课程设计任务书 1、设计条件 ⑴机器功用：对露天物料进行起吊，装卸，安装，搬运等； ⑵工作情况：间断型工作，正反方向转动，载荷平稳，环境温度不超过40C 。 ； ⑶运动要求：运动速度误差不超过5%； ⑷使用寿命：停歇时间与工作时间近似相等，传动零件工作总时数4 10小时， 滚动轴承寿命4 000小时； ⑸检修周期：500小时小修；2000小时大修； 2、原始数据： 大车运行阻力 F=17kN ； 大车运行速度V= 70 m/min ； 车轮直径 700 mm ； 启动系数 d R = 1.3。 3、设计要求 ⑴设计内容 ①电动机选型； ②减速器设计； ③闭式齿轮传动设计； ④传动件设计； ⑤联轴器选型设计； ⑥车轮及其轴系结构设计。 ⑵设计工作量 ①减速器装配图1张；
附录A Portal power China’s rapid economic growth in the past decade has resulted in a big increase in freight traffic through the country’s seaports . Old ports are being expanded and new ports built to handle the large growth in container and bulk cargo traffic all along the Chinese coastline. China’s port expansion programme has provided a strong boost to the domestic port equipment industry, which has enjoyed a strong increase in demand for port cranes of various types, including container cranes and portal cranes along with bulk cargo handling equipment. State-run China Harbour Engineering (group) Corporation Ltd, established under the ruling State Council, is China’s largest supplier of port cranes and bulk cargo handling equipment. The organization controls both Shanghai Zhenhua Port Machinery Co Ltd (ZPMC),the world’s largest manufacturer of quayside container cranes, and Shanghai Port Machinery Plant (SPMP), which specializes in the manufacturer of portal cranes and other cranes used in ports along with dry bulk cargo handling equipment. SPMP’s main market is China, although the company is looking to expand its overseas sales. Although less well known than its associate ZPMC, SPMP also operates large manufacturing facilities, and is due to move part of its production shortly to Changxing Island near Shanghai where ZPMC already operates a large container crane fabrication plant. Portal and other harbour cranes are SPMP’s major production item. During the past two years, the corporation has won contracts for 145 portal cranes from port authorities throughout China, both from new ports under construction and ports undergoing expansion. In recent years, SPMP has also supplied portal cranes to the United States, Iraq,and Myanmar.The port Rangoon of Myanmar in has purchased a 47m,40t portal crane while BIW of the United States has purchased three cranes-15t,150t, and 300t portal
毕业设计(论文)外文资料翻译 系（院）：电子与电气工程学院 专业：电气工程及其自动化 姓名： 学号： 外文出处： (用外文写)Baidu library 附件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。 注：请将该封面与附件装订成册。
附件1：外文资料翻译译文 基础防雷 简介 闪电是一个反复无常，随机和不可预测的事件。它的物理特征包括：电流超过400 kA；温度超过50000华氏度，速度接近或超过三分之一的光速。自2000年以来持续雷击地球约100次每秒。美国保险公司的资料显示每57索赔有一次是因为雷击损坏。这些数据还不包括商业，政府和工业雷电造成的损失。在美国每年因雷电造成的火灾超过26000起，财产损失在5-6亿美元。 地球上的雷击现象，按目前的技术角度来看，遵循一个近似的规律： 1。从顶层雷云朝地球的向下脉冲，寻求电气地面目标。 2。地基对象（围栏，树木，草叶，建筑，避雷针，等等）对此事件发出不同程度的电力活动。从这些地基对象向上发送电力波动，在离地面几十米的位置，会出现一个“聚集区”加剧当地的电场。 3。当带有异种电荷的雷云相遇，相当于电路“开关”被关闭，于是有电流流过。我们就会看到闪电。 闪电效果可以直接也可能是间接的。直接影响是有电阻发热，出现电弧并可能燃烧起来。间接影响是，多数时候对电容，电感出现电磁影响。在绝对意义上实现闪电的防护是不可能的，只能使其产生的影响减少，可以由一个整体性，系统性的风险缓解办法来实现保护。下面对通用条款进行描述。 避雷针 从富兰克林研究雷电开始，就使用避雷针进行建筑物防雷并引流接地。避雷针，是现在最常用的防雷装置，根据建筑物不同的地点，高度和形状，使用合适类型的避雷针来达到设计要求。一些公共事业如架空线、变电所喜欢屏蔽电线。在某些情况下，没有任何避雷装置的使用是最适当的。 高空避雷装置的使用可能会改变闪电的动作。在等效电力场所，钝尖杆被看作是一种有效的避雷针类型。高空防雷装置的设计和性能是一个有争议的并尚未解决
毕业设计论文外文资料翻译 附件1：外文资料翻译译文 起重机的工作需要更多的科学技术 起重机的出现大大提高了人们的劳动效率，以前需要许多人花长时间才能搬动的大型物件现在用起重机就能轻易达到效果，尤其是在小范围的搬动过程中起重机的作用是相当明显的。 战后的前几年，世界性的工业诞生了，起重机行业几乎完全停止。然而到这个年代末，起重机的建造变得多元化并传播到世界各地，它的前所未有的蓬勃发展似乎整个工业注入了新能源。轻型起重机投入到工作地点并准备作为主要机械，因为人们意识到了在工作间不用拆除他们的的优点。这些新的设计也不再需要其他起重设备协助操纵——相比以前在安装前要进行繁琐的设计。但是，在这一切之前发生了恐怖的第二次世界大战。到1940年，欧洲完全陷入了战争中。到战争结束后的几十年来，欧洲和世界其他地区发生了巨大的政治，经济和社会变化，将影响整个社会结构，包括建造业和起重机行业。在美国，蒸汽机已开始改为柴油机——到1953年超过百分之五十的机车将使用柴油机。战争期间，挖掘机，铲运机和起重机的大规模生产在继续。例如1940年，看到Thew推出新的'Lorain Motocrane'系列。这其中包括三种起重机，是历史上首次自身安装了底盘的起重机。最小的MC - 2 ，起重量达7.6吨，MC – 2起重量为9.9吨，MC – 3起重量为13.5吨。这些起重机许多被用于军队，有的还安装在港口用作港湾式起重机（在MC - 4型）。当然，这场战争已经削弱了能在起重机行业工作的健壮的男人的数量，并且优秀的起重机司
机严重短缺。在Thew ，一位毕业于美国海军学院的经验丰富的技工A C Burch和L K Jenkins进行了为期两天的起重机业务课程的教授。这两位绅士好比是我们今天所知的―经营者培训‖的创始人。他们实际上已设计了动力起重机，都深深地了解起重机，并很高兴传授这方面的知识。 当日本国家铁路公司致力于采购一种旨在搬动钢轨扣板的原型机，潮流逆转。该设备工作极为出色。iVlasuo Tadano环游日本，用35毫米的电影展示该设备的强大用途。沿路上，他获取了大量订单。同时，他好像成为当今市场营销专家所宠爱的公司影像传播的先驱！ 其他国家也在大力发展起重机。特别是意大利，逐渐发展成为该行业的创新基地。1948年Carlo Raimodi在米兰附近的Legnano，首次建造了回转塔式起重机，一种经典的顶端回转起重机。公司最初成立于1863年，在生产起重机之前，是一间铸造厂并为技工和其他行业生产机械设备。当时全球建筑业空前繁荣，吸引了专业设备制造商的注意。其中许多公司在推广起重机后，推出了混凝土搅拌设备。提供了多种不同组合，例如，Reich， Ibag和Liebherr设计开发了起重机与混凝土搅拌设备一起使用的组合。 桥式起重机小车运行机构设计主要包括起升机构、小车架、小车运行机构、吊具等部分。其中的小车运行机构主要由减速器、主动轮组、从动轮组、传动轴和一些连接件组成。桥式起重机是水电站桥式起重机，安装于丰满水电站扩建工程厂房内，用于水轮发电机组及其附属设备的安装和检修工作。水电站内设备一般都是大中型设备，对桥式起重机的载荷要求较高，所以对减速器性能要求较高。 桥式抓斗起重机是桥架在高架轨道上运行，由起重小车带动抓斗抓取物料的一种桥架型起重机。桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。桥式抓斗起重机广泛应用于电厂、煤厂等需要散料装卸的场合，由于该设备笨重，运输安装困难，对其产品质量检测一般需要在现场进行。所以要求控制设备接线方便，体积小便于携带。又由于使用现场条件不动，还要求检测设备有随机手动控制功能，以保证运行时的安全。随着对起重运输机械控制要求的不断提高,控制手段也越来越先进。目前国内的桥式起重机控制系统都需要人在现场进行控制，控制方式都比较落后。在中小型起重机中, 大都采用控制器直接控制大、小车运行, 主、副钩提升、下降重物及调速。
二○一三届毕业设计外文翻译 学院：工程机械学院 专业：机械设计制造及其自动化姓名：赵国超 学号：2504090516 指导教师：陈新轩 完成时间：2013 年 3 月 27 日
Type of Cranes 起重机的类型 Cranes can be classified into four kinds, namely, (a) overhead traveling crane; (b) jib crane; (c) bridge or gantry crane; and (d) cantilever crane. 起重机可分为四类：高架移动起重机、动臂起重机、桥式或门式起重机、悬臂吊车。 Overhead traveling crane. Consists of a girder and a trolley. The girder is supported at each end on trucks capable of traveling on elevated fixed tracks. The trolley is equipped with hoisting and other mechanism, capable of traversing from end to end of such girder. The girder and associated end carriages are known as the bridge. 高架移动起重机由横梁和空中吊运装置组成。横梁靠固定道轨支承，并且可以在轨上来回移动。空中吊运装置由提升装置和其他装置组成，可以从横梁的一端运动到另一端。横梁和与之相连的框架统称为桥。 Such cranes vary in lifting capacity from about 2 tons to 400 tons, and in span from 20 ft to 150 ft,or more. Depending on the purpose for which it is to be used, the crane can be operated either from a cabin fixed to the bridge or the trolley, or from the ground. When two trolleys are furnished, these may run on a common tracks arranged side-by-side or one above the other so that each trolley can traverse the entire span. 这些的起重机囊括了起重量从2吨到400吨，跨度从20英尺到150英尺的各种类型。根据目的不同,在机舱工作的起重机常在桥或空中吊运装置进行控制,其他情况控制装置常在地面。当两个空中吊运装置安装完毕，他们就能在同一道轨上并行或上下交错的并行，以确保每个空中吊运装置都能在整个横梁上移动。 Jib crane 动臂起重机 Consists of an inclined member, or jib, capable of suspending a load at its outer end. The jib is supported by a rope or other member attached to a vertical mast of frame. The out reach of the jib can be constant or variable, and the crane as a whole may be either fixed or movable. 动臂起重机有能在它的外侧提升重物的倾斜动臂。动臂通过绳索或其他方式连接到垂直的框架上。动臂可以是定长或者可伸缩的。起重机可以是固定式或移动式。 Included in this kind are: mobile and caterpillar cranes, builders tower cranes, wharf cranes, and movable cranes mounted on high pedestals, gantries, pontoons and barges. 这一类的起重机包括：移动和履带起重机,建筑商,码头起重机、塔式起重机和可移动的安装在高台子,井架,浮筒和驳船上的起重机。 Lifting capacities vary from 1/2 ton to 300 tons or more, and outreaches from a few feet to 150 ft. Cranes required for handling heavy machinery and equipment in shipyards and at ports are frequently mounted on pontoons. 起重能力不同从1/2吨到300吨不等,动臂可伸展范围从几英尺到150英尺。
本科毕业设计（论文） 外文翻译 译文题目：使用智能液压缸增加起重机的稳定性学院：机电学院 专业：机械设计制造及其自动化 学生姓名：XXX 学号：1234567890 指导教师：XXX 完成时间：2017年3月12日
From：Hitchcox, Alan. Smart cylinders stabilize cranes[J]. Hydraulics & Pneumatics; Cleveland (Sep 12, 2013): n/a. Smart cylinders stabilize cranes Hitchcox, Alan. ASM International, Penton Media, OTP Industrial Solutions (formerly Ohio Transmission & Pump Co) Abstract：It's not unusual for cranes to reach 100 ft or more into the air at major construction sites. Traditionally, cranes are transported to a work area and assembled on-site. More recently, as truck-mounted cranes become bigger and more powerful, they have found favor because they are quicker to set up than traditional cranes. Truck-mounted cranes have a telescoping hydraulic boom mounted on commercial truck chassis. Their portability and lower setup costs have led to their widespread use at construction and utility sites around the world. But as loads get heavier and lifting distances become higher, designers of truck-mounted cranes must provide the stability to ensure that safety remains the top priority. Truck-mounted cranes use outrigger systems to ensure stable operation. The outriggers extend from the main body of the truck and contact the ground several feet away from the truck. This distributes the crane's load over a much larger area, thereby increasing stability. Manitowoc Company Inc., Manitowoc, Wis., takes this a step further by using smart cylinders in the A-frame outrigger systems of its National Crane line of truck-mounted cranes. The crane's hydraulic system is driven from a power takeoff on the truck's transmission. The crane operator then runs all crane functions through a series of lever-operated valves at a control station. The ELA is an externally mounted LDT that uses Hall-effect technology to sense the location of a magnet embedded in the cylinder's piston through the cylinder's carbon steel barrel. A microprocessor then assigns an analog voltage to the magnet's corresponding absolute position. For example, when the cylinder is fully retracted; the voltage may be 0.55 V. As the cylinder extends, the voltage gradually increases until 4.5 V is reached at full extension.
1.塔式起重机概述 在建筑安装工程中，能同时完成重物的垂直升降和水平移动的起重机很多，其中应用最广泛的是塔式起重机。塔式起重机具有其他起重机械难以相比的优点，如塔身高，起重臂长，有效作业面广，能同时进行起升，回转行走，变幅等动作，生产效率高；采用电力操纵，动作平衡，安全可靠；结构相对较为简单，运转可靠，保养维修业较为容易。因此，他是起重机已成为现代工业与民用建筑不可缺少的主要施工机械。 塔式起重机工作高度大，一般自升式塔机工作高度可在100m左右，特殊用途的可在300m以上。因此塔机的起升机构必须要有较大的容绳量。塔机起升起升机构的卷筒都采用多层缠绕的方式。塔机分为上回转塔机（本次设计题目）和下回转塔机两大类。其中前者的承载力要高于后者，在许多的施工现场我们所见到的就是上回转式上顶升加节接高的塔机。按能否移动又分为：行走式和固定式。固定式塔机塔身固定不转，安装在整块混凝土基础上，或装设在条形式X形混凝土基础上。在房屋的施工中一般采用的是固定式的。 塔机机械通常结构庞大，机构复杂。塔机的工作机构有五种：起升机构（本次设计题目）、变幅机构、小车牵引机构、回转机构和大车走行机构(行走式的塔机)。 2.专业课程设计的题目 上回转自升式塔式起重机起身机构设计 型号：QTZ200 起重力矩（Kn·m）：2000 最大幅度/起重载荷（m/KN）：40/35 最小幅度/起重载荷（m/KN）：10/200 起升高度（m）：162（附着式）55（固定式） 工作速度（m/min）：6~80（2绳）3~40（4绳） 起重臂长（m）：40 平衡臂长（m）：20 3.塔式起重机起升机构设计 起重机起升机构用来实现物品的上升与下降。起升机构是任何起重机必须具备的，使物品获得升降运动的基本组成。起升机构工作的好坏将直接影响整台起重机的工作性能。塔式起重机起升机构具有一般起重机起升机构的组成特点。起升机构应具备起升高度大、制动平稳、慢速就位、就位准确、起升速度可调等特点。 起升机构的组成和工作原理 起身机构主要由驱动装置（原动机）、传动装置（减速器）、卷筒、滑轮组、取
附录 外文文献原文： The Introduction of cranes A crane is defined as a mechanism for lifting and lowering loads with a hoisting mechanism Shapiro, 1991. Cranes are the most useful and versatile piece of equipment on a vast majority of construction projects. They vary widely in configuration, capacity, mode of operation, intensity of utilization and cost. On a large project, a contractor may have an assortment of cranes for different purposes. Small mobile hydraulic cranes may be used for unloading materials from trucks and for small concrete placement operations, while larger crawler and tower cranes may be used for the erection and removal of forms, the installation of steel reinforcement, the placement of concrete, and the erection of structural steel and precast concrete beams. On many construction sites a crane is needed to lift loads such as concrete skips, reinforcement, and formwork. As the lifting needs of the construction industry have increased and diversified, a large number of general and special purpose cranes have been designed and manufactured. These cranes fall into two categories, those employed in industry and those employed in construction. The most common types of cranes used in construction are mobile, tower, and derrick cranes. 1.Mobile cranes A mobile crane is a crane capable of moving under its own power without being restricted to predetermined travel. Mobility is provided by mounting or integrating the crane with trucks or all terrain carriers or rough terrain carriers or by providing crawlers. Truck-mounted cranes have the advantage of being able to move under their own power to the construction site. Additionally, mobile cranes can move about the site, and are often able to do the work of several stationary units. Mobile cranes are used for loading, mounting, carrying large loads and for work performed in the presence of obstacles of various kinds such as power lines and similar technological installations. The essential difficulty is here the swinging of the payload which occurs during working motion and also after the work is completed. This applies particularly to the slewing motion of the crane chassis, for which relatively large angular accelerations and negative accelerations of the chassis are characteristic. Inertia forces together with the centrifugal force and the Carioles force cause the payload to swing as a spherical pendulum. Proper control of the slewing motion of the crane serving to transport a payload to the defined point with simultaneous minimization of the swings when the
一、选题背景和意义： 起重机是现代工业在实现出产过程机械化、自己主动化，改善物料搬运前提，提高劳动出产率必不可少的重要机械设备。它对于发展国民经济，改善人们的事物、文化生活的需要都起着重要的作用。随着经济建设的迅速发展，机械化、自己主动化程度也在不停提高，与此相适应的起重机技能也在高速发展，产物种类不停增加，使用规模越来越广。一些企业由于没有起重机械，不仅工作效率低，劳动强度大，甚至难以工作。高层建筑的施工，上万吨级或几十万吨级的大型船只的建造，火箭和导弹的发射，大型电站的施工和安装，大重件的装卸与搬运等，都离不开起重机的作业。 起重机不仅可以作为辅助的出产设备，完成原料、半成品、产物的装卸、搬运，进行机电设备、船体分段的吊运与安装，而且也是一些出产过程及工艺操作中的必需的装备。再如冶炼金属工业出产中的炉料筹办、加料、钢水浇铸成锭、脱模取锭等，必需依靠起重机进行出产作业。据统计，在国内的冶炼金属、煤炭部门的机械设备总数量或总自重中，起重运输机械约占45%。起重机是机械化作业的重要的事物基础，是一些工业企业中主要的固定资产。对于工矿企业、港口码头、车站库场、建筑施工工地，和海洋开发、宇宙航行等部门，起重机已成为主要的出产力要素，在出产中进行着高效的工作，组成合理社团批量出产和机械化流水作业的基础，是现代化出产的重要标志之一。 龙门起重机作为物料搬运机械中的最主要的一种，在各行各业中得到广泛的应用，龙门起重机起重范围可以从几吨到几十吨甚至几百吨，在机械制造、冶金、钢铁、码头集装箱装运等行业都必须有龙门起重机。而起升机构更是起重机的咽喉设备，因此对其进行研究，改进其结构使其更加合理，使用更加方便，成本更加低廉，具有重要的现实意义。 龙门起重机的市场份额越来越大，使用非常广泛，这是产品本身及起重 机厂家以及国家政策等多种因素共同作用下的结果，随着经济的不断发展， 尤其是目前经济危机的刺激，国家的一揽子计划的推动，龙门起重机市场的 需求、发展前景大好。 龙门起重机（gantry crane）是水平桥架设置在两条支腿上构成门架形状的一种桥架型起重机。这种起重机在地面轨道上运行，主要用在露天贮料场、船坞、电站、港口和铁路货站等地进行搬运和安装作业。 课题研究目的及价值： 我们研究这一课题的目的是：设计、分析、计算龙门起重机的各个部分的结构、受力、运作情况；通过研究龙门起重机机械系统结构了解龙门起重机的运作，运用机械知识并进一步优化其结构设计。 本项目所设计的龙门起重机是起重机中应用最广泛的一种，其主要由主梁
目录 1 绪论 (1) 1.1 起重机的基本组成 (1) 1.2 起重机运行机构的基本构造及其特点 (1) 1.3 起重机运行机构的驱动方式 (2) 1.4 起重机设计参数 (5) 2 大车运行机构计算 (5) 2.1 确定传动方案 (5) 2.2 选择车轮与轨道并验算其强度 (6) 2.3 运行阻力计算 (7) 2.4 选电动机 (8) 2.5 验算电动机发热条件 (9) 2.6 选择减速器 (9) 2.7 验算运行速度和实际所需功率 (10) 2.8 启动时间验算 (10) 2.9 起动工况下减速器功率校核 (12) 2.10 起动不打滑验算 (12) 2.10.1 二台电动机空载时同时起动 (12) 2.10.2 事故状态 (13) 2.11 选择制动器 (15) 2.12 联轴器选择 (16) 2.12.1 运行机构高速轴的扭矩计算 (16) 2.12.2 低速轴的扭矩计算 (17) 2.13 浮动轴的验算 (17) 2.13.1 疲劳强度验算 (17) 2.13.2 静强度验算 (18) 3 回转小车运行机构计算 (19) 3.1 小车运行机构计算 (19) 3.2 选择车轮与轨道并验算其强度 (19) 3.2.1 车轮踏面疲劳计算 (20) 3.2.2 线接触局部挤压强度验算 (21)
3.3 运行阻力计算 (21) 3.4 选电动机 (22) 3.5 电动机发热条件验算 (23) 3.6 选择减速器 (23) 3.7 验算运行速度和实际所需功率 (23) 3.8 启动时间验算 (24) 3.9 起动工况下校核减速器功率 (25) 3.10 验算起动不打滑条件 (26) 3.11 选择制动器 (27) 3.12 高速轴联轴器及制动轮选择 (28) 3.12.1 高速轴联轴器计算扭矩 (28) 3.12.2 高速轴制动轮选择 (29) 3.13 低速轴联轴器选择 (29) 3.14 低速浮动轴强度验算 (30) 3.14.1 疲劳验算 (30) 3.14.2 强度验算 (31) 4 结束语 (31) 参考文献 (33) 致谢 (34)