success_工程設(shè)計(jì)導(dǎo)論塔吊項(xiàng)目學(xué)生指導(dǎo)書

1、工程設(shè)計(jì)導(dǎo)論塔吊項(xiàng)目學(xué)生指導(dǎo)書目錄一、 總體規(guī)劃與設(shè)計(jì)對(duì)于大一新生來說，設(shè)計(jì)并建造一個(gè)塔吊是一個(gè)復(fù)雜的工程問題。問題的復(fù)雜性并不來自于技術(shù)知識(shí)和動(dòng)手能力的缺乏，而是來自于缺乏對(duì)整個(gè)工程系統(tǒng)的理解和分析建模的能力。建造一個(gè)系統(tǒng)總是從具體原件一步一步自下而上形成的，而設(shè)計(jì)這個(gè)系統(tǒng)卻要從系統(tǒng)的整體構(gòu)思開始自上而下最后才確定每個(gè)具體元素的設(shè)計(jì)、選型和制作。當(dāng)一個(gè)問題足夠簡(jiǎn)單時(shí)，我們就可以將注意力集中于這個(gè)問題，并通過學(xué)習(xí)新知識(shí)或采用創(chuàng)新技術(shù)來解決它。例如，如果我們面臨的問題是“如何采用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)使吊鉤產(chǎn)生上下運(yùn)動(dòng)”，這個(gè)問題對(duì)絕大多數(shù)人來說都是可以理解而且能夠解決的：將吊繩繞在一根軸上，由電機(jī)帶動(dòng)軸的

2、正反轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)連接在吊繩端點(diǎn)上吊鉤的上下運(yùn)動(dòng)。更進(jìn)一步，這個(gè)方案的內(nèi)部還有一系列需要解決的子問題，如安裝問題、傳動(dòng)問題、性能問題等等，我們就又可以分別考慮每個(gè)具體的子問題的解決方案，直到所有問題都得到解決。因此，解決問題的一個(gè)重要能力是將復(fù)雜問題分解成子問題的能力，將復(fù)雜系統(tǒng)逐步分解成一系列容易理解和解決的子問題的集合，分別考慮各個(gè)子問題，然后將每個(gè)子問題的解決方案整合，使復(fù)雜問題得到解決。系統(tǒng)建模的方法可以有效地理清設(shè)計(jì)思路、明確設(shè)計(jì)程序、合理分解任務(wù)并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)。系統(tǒng)建模從系統(tǒng)的目標(biāo)功能出發(fā)，將問題進(jìn)行逐步分解，直到每一個(gè)問題都可以得到明確的定義，然后選擇適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段來解決這些問題

3、。 對(duì)于本問題，可先從工作流程的要求理解整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，建立系統(tǒng)工作模型，從而明確每個(gè)不同專業(yè)之間的配合方式和接口：M0吊裝任務(wù)完成吊裝任務(wù)M0就是這個(gè)吊裝系統(tǒng)。再進(jìn)一步：M11吊裝任務(wù)M0M12完成吊裝任務(wù)計(jì)算機(jī)操作M11將吊裝任務(wù)通過自己開發(fā)的通訊技術(shù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)旁的吊車操作人員，吊車操作人員由計(jì)算機(jī)界面操作完成指定的吊裝任務(wù)。再進(jìn)一步：M11吊裝任務(wù)M0M12完成吊裝任務(wù)計(jì)算機(jī)操作M121M122數(shù)字信號(hào)M121 將人機(jī)界面的操作轉(zhuǎn)換為數(shù)碼信號(hào)，由數(shù)碼信號(hào)控制塔吊的運(yùn)行。再進(jìn)一步：M11吊裝任務(wù)M0M12計(jì)算機(jī)操作M121M122數(shù)字信號(hào)M1221完成吊裝任務(wù)M1222電機(jī)的電壓、開關(guān)和

4、轉(zhuǎn)向信號(hào)M1221 將數(shù)碼信號(hào)轉(zhuǎn)換為電機(jī)的電壓、開關(guān)和轉(zhuǎn)向信號(hào)，控制吊車的運(yùn)行操作。M1222 則為吊車所有內(nèi)部機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)。這樣的建模過程將各模塊間的相互關(guān)系梳理清晰，每個(gè)黑框內(nèi)的工作都有明確的輸入和輸出，只要滿足輸入輸出的參數(shù)要求，其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和工作相對(duì)與整個(gè)系統(tǒng)可以是獨(dú)立的黑箱。因此，每個(gè)黑框內(nèi)的工作就可以分配給一個(gè)子團(tuán)隊(duì)來做。除了關(guān)心本模塊的輸入和輸出界面上的參數(shù)要求外，這個(gè)團(tuán)隊(duì)不需要關(guān)心其他團(tuán)隊(duì)的內(nèi)部工作。由此，多子系統(tǒng)（或多學(xué)科）團(tuán)隊(duì)的工作就可以得到健康的協(xié)調(diào)。對(duì)于本項(xiàng)目，M11 關(guān)心的是如何將由競(jìng)賽組織者下達(dá)的吊裝命令通過非語言、非圖像的方式傳達(dá)給計(jì)算機(jī)前吊車的操作者，這是通訊工程

5、所需要解決的問題。需要選取適當(dāng)?shù)膫鞑ッ浇?，采用適當(dāng)?shù)耐ㄓ嵓夹g(shù)來實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。通訊工程需要盡可能提高傳播速度、還要保證信息傳播的準(zhǔn)確性。M121 是一個(gè)編程工作，即計(jì)算機(jī)專業(yè)的工作。本項(xiàng)目指定使用USB-1208FS數(shù)據(jù)采集卡，卡的庫函數(shù)已經(jīng)包含了所有的軟硬件接口，只需要調(diào)用這些函數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)輸出數(shù)碼信號(hào)。因此，編程者只需要將主要精力放在理解電子系統(tǒng)對(duì)輸出數(shù)碼信號(hào)的要求和設(shè)計(jì)人機(jī)界面上。本模塊需要從M1221 模塊得到數(shù)碼信號(hào)的要求，理解每一種信號(hào)所代表的吊車工作模式，通過程序建立人機(jī)界面，控制吊車的運(yùn)行。M1221 將由計(jì)算機(jī)傳過來的數(shù)碼信號(hào)和由電源過來的電能轉(zhuǎn)換為對(duì)電機(jī)的開關(guān)、速度、加速度

6、和方向的控制，從而使吊裝工作能夠得到實(shí)現(xiàn)。本模塊需要理解M1222對(duì)開關(guān)、速度、加速度的需要，需要理解如何使電機(jī)滿足這樣的需要。還要從M1222 得到每一種信號(hào)所代表的吊車操作模式，并將此轉(zhuǎn)達(dá)給M121。M1222 才是吊車本身，它包括吊車的基本設(shè)計(jì)概念、功能設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、安裝設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造可以劃歸于結(jié)構(gòu)工程（土木工程）專業(yè)的工作范圍，其余的工作都屬于機(jī)械工程專業(yè)的工作范圍。本模塊還需要進(jìn)一步細(xì)分、并且可能需要重復(fù)設(shè)計(jì)才能最終完成設(shè)計(jì)工作。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)，所以主要的設(shè)計(jì)概念和協(xié)調(diào)工作需要機(jī)械工程專業(yè)進(jìn)行主導(dǎo)。系統(tǒng)建模將不同專業(yè)進(jìn)行了明確的分工，便于專業(yè)間的相互

7、合作。對(duì)于每個(gè)模塊本身還需要繼續(xù)通過建模進(jìn)行分解，以便明確定義問題，協(xié)助尋找解決方案，并制定全團(tuán)隊(duì)的工作進(jìn)度計(jì)劃。每個(gè)專業(yè)則需要明確現(xiàn)在的分工，知道本專業(yè)需要設(shè)計(jì)和制作出來的產(chǎn)品和相關(guān)要求。然后根據(jù)這些要求和相應(yīng)的限制條件討論、查資料、尋求幫助、做出初步設(shè)計(jì)。按照此初步設(shè)計(jì)將任務(wù)按分解成子任務(wù)，根據(jù)全團(tuán)隊(duì)的時(shí)間表和本專業(yè)的子任務(wù)安排工作進(jìn)度。二、 專業(yè)介紹及本項(xiàng)目相關(guān)的專業(yè)設(shè)計(jì)1、 機(jī)械工程確定設(shè)計(jì)參數(shù)：（1）設(shè)計(jì)一臺(tái)機(jī)器時(shí)，需要明確此機(jī)器的工作性能參數(shù)：最大吊重、吊重物最大尺寸、最大工作范圍、最大起重高度、最大起重加速度、最大旋轉(zhuǎn)加速度、安全系數(shù)，等。（2）根據(jù)基本機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作性能參數(shù)，確

8、定各配合專業(yè)的設(shè)計(jì)參數(shù)要求：（a）對(duì)于土木工程專業(yè)，需要提出各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸要求、（為了安裝機(jī)械裝置等所需要的）連接細(xì)部的特殊要求、荷載要求、特殊的形狀或空間要求（如纜繩需要貫穿或軌道需要通暢等）等（b）對(duì)于電子專業(yè)，需要提出每臺(tái)電機(jī)的工作性能要求，如轉(zhuǎn)速、功率、扭矩、開關(guān)、轉(zhuǎn)向等塔吊的基本結(jié)構(gòu)可用直徑不大于1.6mm的鍍鋅鋼絲焊接而成。直流電機(jī)用來提升重物、旋轉(zhuǎn)塔吊和驅(qū)動(dòng)小車。用12V電源提供整個(gè)塔吊所需電能，電機(jī)速度通過PWM技術(shù)來控制。PWM由計(jì)算機(jī)通過USB-1208FS采集卡輸出數(shù)碼信號(hào)的占空比來實(shí)現(xiàn)。整體穩(wěn)定性設(shè)計(jì)：吊車不能錨固在地面上，而吊車在不同點(diǎn)、吊不同重量時(shí)它的整體重心位置

9、是變化的。如何保證在吊車的工作負(fù)荷范圍內(nèi)，吊車不發(fā)生整體傾覆？注意，起吊時(shí)會(huì)有一定的加速度，根據(jù)F=ma，吊車的負(fù)荷會(huì)大于靜止吊重。動(dòng)力設(shè)計(jì)：吊車的移動(dòng)和起吊的動(dòng)力由三只直流電動(dòng)機(jī)提供。（1） 如何利用這三只電機(jī)實(shí)現(xiàn)要求的運(yùn)動(dòng)（傳動(dòng)設(shè)計(jì)）？（2） 如何安裝？（3） 如何計(jì)算電機(jī)的吊重能力？（4） 如何控制運(yùn)動(dòng)速度？（5） 如何選擇適當(dāng)?shù)膫鲃?dòng)方式？工作性能設(shè)計(jì)：吊車的工作需要能夠以最快的速度完成起吊、移動(dòng)、卸載任務(wù)，同時(shí)還需要具有可靠性、穩(wěn)定性、安全性。（1） 如何控制幾種不同的運(yùn)動(dòng)（起吊、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)）的組合？（2） 如何控制加速度？（3） 當(dāng)?shù)踔仉姍C(jī)不轉(zhuǎn)（吊重作水平運(yùn)動(dòng)或故障斷電）時(shí)如何保證吊

10、鉤和吊重不掉落？簡(jiǎn)單的抗傾覆計(jì)算：一個(gè)力乘以此力到一給定點(diǎn)的垂直距離稱為此力對(duì)于此點(diǎn)的力矩。幾個(gè)平行力所組成的平行力系對(duì)任意一點(diǎn)的力矩的和除以這個(gè)平行力系的和等于此平行系的合力到這一點(diǎn)的距離。為了抵抗傾覆，吊車滿載到最大工作半徑（P4達(dá)到極點(diǎn)）時(shí)，吊車上所有重力的合力中心必須落在B點(diǎn)的左面；當(dāng)?shù)踯嚳蛰d時(shí)，吊車上所有重力的合力中心必須落在A點(diǎn)右面。因?yàn)椴辉试S外加錨固，并且使用單向推力軸承，吊車的地面支撐點(diǎn)和吊車旋轉(zhuǎn)的推力軸承處均需進(jìn)行類似的抗傾覆核算?？箖A覆能力可通過調(diào)整P1和P2來實(shí)現(xiàn)。ABP1P2P3P4ABP1P2P3如果在任何載荷情況下，轉(zhuǎn)臺(tái)下地面支撐和回轉(zhuǎn)軸承處（沿上二圖的AB線）的任

11、何一點(diǎn)都處于受壓狀態(tài)，則此結(jié)構(gòu)能有較可靠的抵抗傾覆的能力。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，在任何荷載組合下，所有力的合力作用線需要落在截面核心（距支撐中心點(diǎn)1/3支撐長(zhǎng)范圍內(nèi)）。2、 土木工程對(duì)于本項(xiàng)目，土木工程的主要工作在結(jié)構(gòu)工程方面，需要按照機(jī)械工程專業(yè)所要求的尺寸、承載能力和空間要求提供吊車的支架。為了使整個(gè)吊車的設(shè)計(jì)更為合理，建議土木工程同學(xué)參與機(jī)械工程關(guān)于吊車的整體設(shè)計(jì)討論，提出自己的意見并明確理解機(jī)電專業(yè)的設(shè)計(jì)意圖?，F(xiàn)有可用材料只有1.6mm鍍鋅鐵絲，因?yàn)槭Х€(wěn)問題，細(xì)鐵絲的抗壓能力特別差。提高抗壓能力的途徑是減小鐵絲的計(jì)算長(zhǎng)度（可近似理解為兩個(gè)橫向支撐點(diǎn)間的距離）：ABPPPPB結(jié)構(gòu)能抵抗較大的

12、壓力P為了確定安全且經(jīng)濟(jì)的間距，可用各種長(zhǎng)度的單根鐵絲做實(shí)驗(yàn)，并建立一個(gè)長(zhǎng)度和抗壓能力間的關(guān)系（采用數(shù)學(xué)方程或以長(zhǎng)度為橫軸、承壓能力為縱軸建立二者間的曲線關(guān)系），在不同承壓要求時(shí)采用相應(yīng)的結(jié)間間距。當(dāng)結(jié)構(gòu)承受橫向力的作用時(shí)，結(jié)構(gòu)受到彎矩作用。在彎矩作用下結(jié)構(gòu)的分析會(huì)更加復(fù)雜，簡(jiǎn)單地講，受彎平面內(nèi)結(jié)構(gòu)的一側(cè)會(huì)受壓，另一側(cè)會(huì)受拉。在純彎條件下此拉力和壓力相等，彎矩等于拉力或壓力值乘以二力間的垂直距離。3、 電子工程電子部分從USB-1208FS數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)碼輸出口接入數(shù)碼信號(hào)，此數(shù)碼信號(hào)經(jīng)電子開關(guān)系統(tǒng)將12V動(dòng)力電源的電壓輸送給指定的電機(jī)。此電子開關(guān)系統(tǒng)需要能夠控制電機(jī)的開關(guān)、轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。以下H

13、-橋采用2路數(shù)碼輸入和6只三極管實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)電機(jī)的開關(guān)和轉(zhuǎn)向的控制。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，可采用脈寬調(diào)制（PWM）的方法調(diào)整對(duì)電機(jī)的供電。三極管是由2個(gè)PN結(jié)組成的PNP 或NPN結(jié)構(gòu)，當(dāng)電壓反向偏置（如將高電平加到PN結(jié)的N端）時(shí)，電路斷開，正向偏置時(shí)，電路導(dǎo)通。當(dāng)基極（PNP的N極或NPN的P極）正向偏置時(shí)，發(fā)射極到集電極導(dǎo)通，電流可達(dá)基極電流的數(shù)百倍（晶體管的放大作用）?，F(xiàn)在采用由計(jì)算機(jī)界面通過采集卡發(fā)送過來的電壓信號(hào)給基極一個(gè)偏置電流，由于此偏置電流的作用導(dǎo)致發(fā)射極到集電極的電路導(dǎo)通向電機(jī)供電。當(dāng)基極偏置電壓消失時(shí)，電路斷開，停止向電機(jī)供電。為了防止電路中電流過大燒壞三極管或電機(jī)，可

14、在電路中串接一個(gè)反饋電阻，電流在反饋電阻上產(chǎn)生一個(gè)壓降，將此壓降接入采集卡的模擬輸入，當(dāng)程序測(cè)得此反饋電壓高于某一給定值時(shí)就切斷電源。假如限定電流為0.5安培，反饋電阻采用1歐，則反饋電壓的上限值為V=RI=1x0.5=0.5伏。需要注意的是這個(gè)電路的上、下兩個(gè)部分是完全一樣的，僅通過兩個(gè)輸出端對(duì)電機(jī)供電電流方向的反轉(zhuǎn)達(dá)到轉(zhuǎn)向的目的。當(dāng)上輸入端電平為高時(shí)上部電路導(dǎo)通，電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)下輸入端電平高時(shí)，下部導(dǎo)通，電機(jī)反轉(zhuǎn)。當(dāng)上下輸入端電平皆為低時(shí)，沒有電流共給電機(jī)，電機(jī)關(guān)閉。但是，兩個(gè)輸入端的電平不可以同時(shí)為高。因此，在編程時(shí)，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)姆椒ū苊舛斎攵送瑫r(shí)為邏輯1。同時(shí)，為了保證在任何時(shí)間點(diǎn)都避

15、免這樣的沖突發(fā)生，在編程中可在從一端邏輯1到另一端邏輯1之間加上一個(gè)毫秒級(jí)的延時(shí)。脈寬調(diào)制（PWM）的方法是通過改變數(shù)碼輸出信號(hào)的波形的方式間歇開關(guān)電機(jī)供電，從而控制供給電機(jī)的等效功率。改變電源的導(dǎo)通率就能改變給電機(jī)的等效功率，從而控制電機(jī)的速度和加速度。這樣的改變可以通過計(jì)算機(jī)編程對(duì)數(shù)碼輸出信號(hào)來實(shí)現(xiàn)。數(shù)碼信號(hào)的切換頻率不宜過高或過低，可取在100HZ左右4、 計(jì)算機(jī)科學(xué)本項(xiàng)目中計(jì)算機(jī)專業(yè)的主要任務(wù)是編寫用戶操作界面，并將操作信號(hào)通過USB-1208FS數(shù)據(jù)采集卡傳輸給電子控制板。人性化的用戶界面使機(jī)器的操作變得更為簡(jiǎn)單、好用。USB-1208FS已包括各種計(jì)算機(jī)語言下的程序示例，本項(xiàng)目采用

16、Visual Basic (VB)。所以在VB環(huán)境下調(diào)用庫內(nèi)的任意一個(gè)示例程序進(jìn)行修改是最為快捷的方法。本項(xiàng)目有3只電機(jī)需要控制，每只電機(jī)需要2路數(shù)碼輸出。因此共需要6路數(shù)碼輸出。為了防止由于電機(jī)停轉(zhuǎn)引起控制電路內(nèi)電流過大燒壞電路，每個(gè)控制器還有2路模擬信號(hào)輸入。當(dāng)模擬信號(hào)高于某一給定值時(shí)，程序應(yīng)關(guān)掉相應(yīng)的程序，停止向電機(jī)供電。電機(jī)供電的導(dǎo)通與關(guān)閉是通過采集卡數(shù)碼輸出端的輸出電平控制的（見上節(jié)），電機(jī)的轉(zhuǎn)向由采集卡不同端點(diǎn)的輸出控制。USB-1208FS有2個(gè)數(shù)碼輸入/輸出端口（port），每個(gè)端口有8個(gè)端點(diǎn)，而現(xiàn)在控制3臺(tái)電機(jī)只需要6個(gè)端點(diǎn)即可。因此，只需要用到一個(gè)端口（如port A）即可

17、。事實(shí)上，向端口輸出一個(gè)數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)指定端點(diǎn)給定的電平輸出，例如，如果向端口輸出0，則8個(gè)端點(diǎn)全為0；如果向端口輸出1，則此端口的8個(gè)端點(diǎn)的輸出為00000001；如果向端口輸出2，則此端口的8個(gè)端點(diǎn)的輸出為00000010；如果向端口輸出4，則此端口的8個(gè)端點(diǎn)的輸出為00000100；如果向端口輸出8，則此端口的8個(gè)端點(diǎn)的輸出為00001000；如此等等可以實(shí)現(xiàn)對(duì)這8個(gè)端點(diǎn)的任意組合。所以，人機(jī)界面上控制電機(jī)各種移動(dòng)的按鈕背后的程序?qū)嶋H上僅僅是選擇向給定端口輸出合適的數(shù)。VB是面向?qū)ο蟮木幊蹋∣bject Oriented Programming），VB平臺(tái)下有各種控件（control）和

18、元件（component），程序運(yùn)行時(shí)計(jì)算機(jī)一直持續(xù)不斷地監(jiān)視各個(gè)對(duì)象（object），如按鈕、計(jì)時(shí)器、數(shù)字控件等，程序的用戶界面（form）本身也是一個(gè)對(duì)象。當(dāng)這些對(duì)象出現(xiàn)某一事件，如按鈕按下、計(jì)時(shí)器觸發(fā)、數(shù)字控件值的變化等，計(jì)算機(jī)就按照根據(jù)此事件下所編的程序要求執(zhí)行。PWM可以用編程的方式實(shí)現(xiàn)，計(jì)時(shí)器在程序中會(huì)按設(shè)定的時(shí)間間隔（interval）觸發(fā)（tick），程序根據(jù)其觸發(fā)事件進(jìn)行輸出和停止輸出的動(dòng)作即可向端口輸出所需要的波形。采用2個(gè)計(jì)時(shí)器，一個(gè)控制輸出頻率，例如如果要求輸出頻率為100HZ，此計(jì)時(shí)器的間隔就可設(shè)為10毫秒（1000毫秒/10毫秒=100次tick/秒）。第二個(gè)計(jì)時(shí)器

19、控制向輸出端口輸出的數(shù)字的時(shí)間，如果輸出頻率為100HZ，如果在一個(gè)輸出波內(nèi)（10毫秒）數(shù)字輸出的時(shí)間為2毫秒，則此波的占空比為2/10=0.2。可以通過數(shù)字增減控件增減第二個(gè)計(jì)時(shí)器的間隔，從而控制輸出信號(hào)的占空比。調(diào)試程序時(shí)可利用示波器觀察輸出信號(hào)。5、 通訊工程自古以來，遠(yuǎn)距離通訊一直是戰(zhàn)爭(zhēng)和人們?nèi)粘Ｉ钪兴非舐?lián)絡(luò)手段。從烽煙、信使、飛鴿到旗語、燈語、臂板通訊、無線電報(bào)、電話直到今天的移動(dòng)通訊、3G移動(dòng)通訊等，人類的通訊手段和通訊速度都發(fā)生了翻天覆地的變化。一個(gè)完整的信息系統(tǒng)由“信源”、“信道”和“信宿” 三部分構(gòu)成。任何一種信息總有一個(gè)發(fā)源地和目的地，比如李四向張三通報(bào)一個(gè)重要信息，那

20、么，李四是信息的源頭，叫“信源”；張三是信息的歸宿，叫“信宿”；李四與張三之間的信息傳輸通道叫“信道”。從信源出來的信號(hào)需要進(jìn)行變換，使之適應(yīng)信道的傳輸，這個(gè)過程被稱之為調(diào)制，例如數(shù)碼通信里面使用的QAM，我們經(jīng)常聽的FM廣播就是采用FM（頻率調(diào)制）的模擬通信方式。為了提高傳輸效率，可以對(duì)信源信號(hào)進(jìn)行編碼，例如語音壓縮、圖像壓縮等；信道編碼是為了降低誤碼率，例如循環(huán)冗余校驗(yàn)，奇偶校驗(yàn)等。調(diào)制將信息的編碼轉(zhuǎn)化為物理狀態(tài)的變化，光線的強(qiáng)弱、電壓的高低、頻率的高低等都可以用來表達(dá)編碼。而通訊協(xié)議則是保證信息傳遞的雙方進(jìn)行可靠和有效通訊的機(jī)制，如何啟動(dòng)一次通訊、接收方是否收到信息、收到的信息是否正確、

21、接收方如果有問題怎樣向發(fā)出方提出、如何結(jié)束一次通訊等等都需要通過通訊協(xié)議規(guī)定。為了減低項(xiàng)目開發(fā)復(fù)雜程度，本項(xiàng)目沒有為通訊工程提供任何設(shè)備。通訊工程的體驗(yàn)采用特殊的通訊媒介和學(xué)生自己開發(fā)的編碼系統(tǒng)、物理表達(dá)和信息傳輸協(xié)議來實(shí)現(xiàn)。一個(gè)編碼系統(tǒng)實(shí)際上是對(duì)通訊基本符號(hào)（或指令）集的編號(hào)。例如，假定我們的符號(hào)（指令）集只有“上升”、“下降”、“停止”、“旋轉(zhuǎn)”四個(gè)基本符號(hào)，則可以用“1”代表上升”、“2”代表“下降”、“3”代表“停止”、“4”代表“旋轉(zhuǎn)”。然而，如果指令集包含更多的符號(hào)，如字母、數(shù)字等，則需要更多的數(shù)字來表達(dá)。計(jì)算機(jī)所采用的ASCII碼包含255個(gè)基本符號(hào)。當(dāng)編碼確定之后，就需要根據(jù)通

22、訊媒介的物理特征確定每個(gè)符號(hào)（編碼）的物理表達(dá)方式。電子邏輯可以很穩(wěn)定的利用導(dǎo)通代表1、關(guān)閉代表0，即采用二進(jìn)制的方式。人類有十個(gè)手指，所以在多數(shù)的計(jì)算中采用了十進(jìn)制的方式。二進(jìn)制一位只能表示2個(gè)不同的符號(hào)，二位只能表示22=4個(gè)不同的符號(hào)，而十進(jìn)制一位就可以表達(dá)10個(gè)不同的符號(hào)，二位可以表達(dá)102=100個(gè)不同的符號(hào)。如果一個(gè)指令集有五十個(gè)基本符號(hào)，因?yàn)?6=64，采用二進(jìn)制至少需要6位數(shù)來表達(dá)一個(gè)指令；假如采用十進(jìn)制，則是需要2位就足夠表達(dá)100個(gè)不同的符號(hào)了。假如用手勢(shì)進(jìn)行信息傳遞，采用二進(jìn)制的手勢(shì)時(shí)，要做六次手勢(shì)才能傳達(dá)一個(gè)符號(hào)，而采用十進(jìn)制手勢(shì)時(shí)，只需要做二個(gè)手勢(shì)就可以傳遞一個(gè)符號(hào)。

23、可見進(jìn)制越高，信息傳遞效率就越高。然而，十種不同形狀的手勢(shì)必然比二中不同形狀的手勢(shì)要復(fù)雜得多，傳遞過程中發(fā)生誤傳誤讀的概率就要高得多。提高效率意味著在單位時(shí)間內(nèi)傳輸更多的信息，提高可靠性意味著通訊過程抗干擾、出錯(cuò)率低。所以，通訊的效率和可靠性是通訊工程的基本問題。本項(xiàng)目操作簡(jiǎn)單，所需要的指令集不大，可以先確定指令集的范圍然后再設(shè)計(jì)編碼。如果希望編碼能滿足任意場(chǎng)合需要，則需要設(shè)計(jì)類似莫爾斯碼或ASCII碼這樣完整的編碼，也可以直接采用已有的編碼系統(tǒng)。本項(xiàng)目采用一只手為媒介，它有5只手指、手心、手背，人還能區(qū)分不同的壓力。因此，需要充分利用這些性質(zhì)（帶寬）達(dá)到信息的高效傳輸。莫爾斯碼是無線通訊歷史

24、上一套重要的編碼系統(tǒng)，直到今天仍有大量的專業(yè)人士和業(yè)余愛好者使用這套編碼，建議通訊工程專業(yè)學(xué)習(xí)了解莫爾斯碼。通訊經(jīng)常是一個(gè)雙向過程，通訊協(xié)議規(guī)定信息的發(fā)送者和接收者之間的信息交換規(guī)則，保證通訊的開始、傳輸、接收、查錯(cuò)、糾錯(cuò)、結(jié)束等通訊過程的順利進(jìn)行。所以，需要設(shè)計(jì)一套高效、穩(wěn)健的通訊協(xié)議，保證通訊過程的順利完成。公理設(shè)計(jì)理論（Axiomatic Design Theory）簡(jiǎn)介公理設(shè)計(jì)定義了客戶、功能、物理和過程四個(gè)不同的域，每個(gè)域僅建立本域內(nèi)的結(jié)構(gòu)模型，通過設(shè)計(jì)矩陣對(duì)不同域內(nèi)的指標(biāo)進(jìn)行映射實(shí)現(xiàn)。一個(gè)系統(tǒng)是一系列子系統(tǒng)和軟、硬件的集合，它是由人設(shè)計(jì)的，通過系統(tǒng)操作用、在規(guī)定的范圍內(nèi)滿足由客戶提

25、出的功能要求。定義FR為功能向量，為完全定義一個(gè)系統(tǒng)功能所需要的獨(dú)立的功能描述集，屬于功能域；定義DP為設(shè)計(jì)參數(shù)向量，為滿足設(shè)計(jì)功能的關(guān)鍵物質(zhì)變量，即所選用的概念或方法，屬于物理域；定義PV為過程變量，為產(chǎn)生給定設(shè)計(jì)參數(shù)所需要的關(guān)鍵過程變量，通常為實(shí)現(xiàn)DP的技術(shù)，屬于過程域。根據(jù)“公理設(shè)計(jì)理論”即，方程（1）將功能向量映射到物理域，方程（2）將設(shè)計(jì)參數(shù)向量映射到過程域。對(duì)于方程（1），如果矩陣A是對(duì)角陣，則設(shè)計(jì)是非耦合的，即設(shè)計(jì)參數(shù)的每個(gè)元素滿足一個(gè)對(duì)應(yīng)的功能向量元素；如果A是上三角陣或下三角陣，則此設(shè)計(jì)是解耦的，即可以通過調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)逐一滿足功能向量的每個(gè)元素；如果A既不是對(duì)角陣也不是三角陣

26、，則此設(shè)計(jì)是耦合的。方程（2）中矩陣B同樣定義了設(shè)計(jì)由過程域到物理域間的耦合性。如果一個(gè)設(shè)計(jì)滿足給定功能的概率為p，則此設(shè)計(jì)的信息度定義為I = log(1/p)公理設(shè)計(jì)第一公理（獨(dú)立性公理）：保持功能向量的獨(dú)立性，即設(shè)計(jì)矩陣A應(yīng)該是對(duì)角陣或三角陣。如果一個(gè)功能僅由一個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)實(shí)現(xiàn)，那么這個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)滿足功能要求的程度就比較容易取得，調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)也比較容易。如果功能向量是耦合的，為一個(gè)功能的優(yōu)化調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)將影響到其它功能的實(shí)現(xiàn)。公理設(shè)計(jì)第二公理（信息度公理）：將設(shè)計(jì)內(nèi)容的信息度降到最低。信息度低則意味著系統(tǒng)滿足功能要求的概率高，從而系統(tǒng)的可靠度就高。推論1 如果一個(gè)系統(tǒng)的功能向量是耦合的或相互

27、關(guān)聯(lián)的，將它們解耦或分離推論 2 將功能向量的元素和約束的個(gè)數(shù)減到最少推論 3 如果功能向量能夠滿足，將所有的設(shè)計(jì)整合到同一物體上推論 4 只要滿足功能和約束要求，采用標(biāo)準(zhǔn)、可換的原件推論 5 只要滿足功能和約束要求，采用對(duì)稱形狀或原件推論 6 定義功能要求時(shí)，采用最大允許誤差推論 7 當(dāng)耦合設(shè)計(jì)和解耦設(shè)計(jì)都能滿足同樣功能要求時(shí)，采用解耦設(shè)計(jì)各相關(guān)專業(yè)歷史簡(jiǎn)介1、中國塔吊的發(fā)展史據(jù)考證，塔機(jī)發(fā)明于2 0 世紀(jì)之初的歐洲。1900年有了第一個(gè)塔機(jī)專利，1905年出現(xiàn)了塔身固定的臂架式起重機(jī)，第一次、二次世界大戰(zhàn)后塔機(jī)得到快速發(fā)展，近年更是呈現(xiàn)型式多樣、需求旺盛的局面。中國塔機(jī)始于20 世紀(jì)50

28、年代。50 年來，我國塔機(jī)行業(yè)從無到有，從小到大，逐步形成了較為完整的體系和比較完整的系列型譜，塔機(jī)成為建筑施工中的關(guān)鍵設(shè)備，塔機(jī)行業(yè)也成為我國發(fā)展最快的建筑機(jī)械行業(yè)之一。我們只用了50年時(shí)間走完了國外發(fā)達(dá)國家上百年的發(fā)展路程，如今中國塔機(jī)已經(jīng)批量走進(jìn)國際市場(chǎng)。目前我國已成為世界塔機(jī)生產(chǎn)大國，也是世界塔機(jī)主要需求市場(chǎng)之一?；仡櫵C(jī)百年歷史、中國塔機(jī)50 年史，展望塔機(jī)行業(yè)未來，期待中國塔機(jī)盡快由生產(chǎn)大國邁向生產(chǎn)強(qiáng)國。1 國內(nèi)塔機(jī)50 年回顧50 年代初，我國塔機(jī)由仿制開始起步，1954年仿制東德建筑師型塔機(jī)；60 年代自行設(shè)計(jì)制造了25tm、40tm、60tm 幾種機(jī)型，多以動(dòng)臂式為主；70

29、年代，隨著高層建筑的增多，對(duì)施工機(jī)械提出了新的要求，于是，160tm 附著式、45tm內(nèi)爬式、120tm自升式等塔機(jī)相繼問世；80 年代，國家建設(shè)突飛猛進(jìn)，建筑用最大的250tm 塔機(jī)QTZ250 應(yīng)運(yùn)而生。特別是1984 年，通過引進(jìn)法國POTAIN（波坦）公司F0/23B、H3/36B 技術(shù)大大縮短了與國外的差距，使我國塔機(jī)發(fā)展步入快行道。進(jìn)入21 世紀(jì)后，塔機(jī)年產(chǎn)銷量連超1 萬臺(tái)、萬臺(tái)大關(guān)，出口量連續(xù)翻番。近20 年來，我國塔機(jī)行業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)了以下一些特點(diǎn)。1.1市場(chǎng)需求強(qiáng)勁產(chǎn)銷持續(xù)旺盛自上世紀(jì)80 年代以來，我國塔機(jī)行業(yè)得到快速發(fā)展（表1），尤其近幾年，塔機(jī)銷量持續(xù)攀高，2001年行業(yè)統(tǒng)

30、計(jì)銷量9738 臺(tái)，2002年成為世界上首個(gè)塔機(jī)年產(chǎn)量突破10000臺(tái)的國家。2004年，由于宏觀調(diào)控作用以及起重機(jī)行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整，塔機(jī)的產(chǎn)銷量有所回落，2005、2006年，在經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)的強(qiáng)力拉動(dòng)下，我國塔機(jī)的產(chǎn)銷恢復(fù)高速增長(zhǎng)，2006年銷量已超過2萬臺(tái)。由于行業(yè)管理及統(tǒng)計(jì)的局限性，塔機(jī)產(chǎn)銷量歷來是一個(gè)大家都想知道而誰也說不清的數(shù)字，因?yàn)樾袠I(yè)統(tǒng)計(jì)只統(tǒng)計(jì)了二三十家生產(chǎn)企業(yè)的銷量，全行業(yè)銷量肯定遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過統(tǒng)計(jì)數(shù)字，本刊根據(jù)采訪的部分業(yè)內(nèi)專家給出了估計(jì)數(shù)字，見圖1，供讀者參考。勿庸置疑，我國已成為世界民用塔機(jī)的生產(chǎn)大國，也是世界塔機(jī)主要需求市場(chǎng)之一。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，目前我國取得生產(chǎn)許可證的塔機(jī)生產(chǎn)廠達(dá)

31、400余家，而80 年代還不足100 家。1.2引進(jìn)技術(shù)迅速提升行業(yè)水平1984 年，國家批準(zhǔn)四川建筑機(jī)械廠、沈陽建筑機(jī)械廠、北京建筑工程機(jī)械廠聯(lián)合從法國波坦公司引進(jìn)塔機(jī)專有技術(shù)及生產(chǎn)許可證，引進(jìn)H3/36B 等3 種型號(hào)塔機(jī)技術(shù)，并于次年成功試制了FO/23B 塔機(jī)，這是我國塔機(jī)發(fā)展史上的里程碑，大大縮短了與國外的差距，使我國塔機(jī)發(fā)展步入了快行道。通過消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)，我國80 年代自行研制的QT80、QTZ120 兩種機(jī)型已達(dá)到國外當(dāng)時(shí)同類產(chǎn)品的水平。進(jìn)入90 年代，特別是“九五”以來，現(xiàn)代化進(jìn)程不斷加快，國內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)塔機(jī)要求越來越高，眾多城市大型建筑如雨后春筍，水利、電力、橋梁等大

32、型工程不斷上馬，我國塔機(jī)行業(yè)通過攻關(guān)，認(rèn)真研究國外技術(shù)、結(jié)合國情開發(fā)出不少好產(chǎn)品，先后有400tm、900tm 水平臂和300tm 動(dòng)臂式塔機(jī)問世，主要性能達(dá)到了國外90年代水平，并有起重布料兩用塔機(jī)、平頭塔機(jī)等走向市場(chǎng)，這一系列新產(chǎn)品的開發(fā)填補(bǔ)了國內(nèi)空白，替代和減少了大型塔機(jī)的進(jìn)口數(shù)量。開發(fā)過程中也解決了部分制約我國塔機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵問題，如解決了大功率起升機(jī)構(gòu)的無級(jí)變速、控制問題，解決了塔機(jī)的遙控技術(shù)問題，等等。2006年四川建設(shè)機(jī)械(集團(tuán))股份有限公司推出了最大起重量達(dá)60 t 的超大型塔機(jī)M 1500(1500tm)，創(chuàng)下了國內(nèi)塔機(jī)行業(yè)最大噸位的紀(jì)錄。撫順永茂建筑機(jī)械有限公司推出了國產(chǎn)最大

33、噸位的平頭塔機(jī)STT553(550tm)。1.3國企紛紛改制民營(yíng)企業(yè)崛起80 年代很多省都有生產(chǎn)塔機(jī)的省建筑機(jī)械廠，隨著塔機(jī)需求的增加，民營(yíng)企業(yè)紛紛進(jìn)入，原有的一些國營(yíng)塔機(jī)企業(yè)風(fēng)光不在，有些企業(yè)如川建、沈陽建機(jī)等經(jīng)過改制重組，率先突出重圍，在市場(chǎng)上創(chuàng)出自己的品牌，知名度越來越大，市場(chǎng)占有率越來越穩(wěn)定。與此同時(shí)，一批民營(yíng)、股份制企業(yè)迅速崛起，成為塔機(jī)行業(yè)的重要力量，如撫順永茂、山東方圓、江蘇正興、浙金虎霸等等。北京建工在沉寂了幾年之后，2006年6月北京建工集團(tuán)和撫順永茂共同出資，組建了撫順永茂控股的北京建工永茂機(jī)械制造有限公司。中國目前位于塔機(jī)第一陣營(yíng)的制造商有川建（股份制）、沈陽三洋（股份制

34、）、中聯(lián)重科（上市公司）、撫順永茂（民營(yíng)企業(yè)）等幾家企業(yè)，這些企業(yè)引領(lǐng)著中國塔機(jī)業(yè)的發(fā)展潮流，也是塔機(jī)出口的主要廠家。雖然目前中國塔機(jī)制造業(yè)的利潤(rùn)在不斷地?cái)偙。绕涫窃谥行∷C(jī)市場(chǎng)，但是仍有眾多新廠商不斷加入。1.4山東塔機(jī)群起質(zhì)量受到質(zhì)疑20世紀(jì)80年代開始山東膠東半島逐步涌現(xiàn)出大量塔機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，其特點(diǎn)是：生產(chǎn)企業(yè)集中，發(fā)展快，產(chǎn)量大、一度占全國產(chǎn)量的80，生產(chǎn)廠家達(dá)6070 家（其中產(chǎn)量最大的當(dāng)數(shù)1995年開始進(jìn)入塔機(jī)行業(yè)的山東華夏公司，連續(xù)八年全國銷量第一，2006年國內(nèi)銷售加出口共計(jì)6000余臺(tái)）；產(chǎn)品以中小塔機(jī)為主，7 0 以上是63tm、40tm 以下塔機(jī)；價(jià)格低，一些產(chǎn)品質(zhì)量差，

35、由于事故頻發(fā)，山東塔機(jī)曾一度被不少地區(qū)明令禁止使用。進(jìn)入新世紀(jì)以來，生產(chǎn)廠家質(zhì)量意識(shí)逐漸加強(qiáng)，產(chǎn)品質(zhì)量有所提高。除山東外，四川、江蘇等地也是我國塔機(jī)生產(chǎn)比較集中的地區(qū)。1.5出口增長(zhǎng)迅猛外資難以進(jìn)入伴隨著國內(nèi)市場(chǎng)的繁榮，塔機(jī)出口也表現(xiàn)空前活躍。我國塔機(jī)出口始于1988 年，進(jìn)入21 世紀(jì)以來增長(zhǎng)迅猛。20012006 年，我國塔機(jī)出口量從67臺(tái)逐年增加到1748臺(tái)，增長(zhǎng)了26倍，出口國家也從11個(gè)增加到63個(gè)。近年一些重點(diǎn)企業(yè)如川建、沈陽三洋、撫順永茂等生產(chǎn)廠家的出口量已經(jīng)占其年產(chǎn)量的50以上。除了出口到常規(guī)的東南亞、西亞等地區(qū)，也涉足歐美等發(fā)達(dá)地區(qū)。由于出口的快速增長(zhǎng)，使得國外市場(chǎng)在我國塔機(jī)

36、的消費(fèi)領(lǐng)域占有越來越主要的地位?？梢灶A(yù)期，出口市場(chǎng)的進(jìn)一步開拓將成為未來我國塔機(jī)企業(yè)尋求更大的發(fā)展的重要途徑。與出口相比，近年我國塔機(jī)的進(jìn)口量則少得多，外資企業(yè)成功進(jìn)入國內(nèi)的更是寥寥無幾，除波坦1995年在張家港投資建廠外，也曾有幾家外資企業(yè)在國內(nèi)獨(dú)資或合資生產(chǎn)塔機(jī)，但因價(jià)格、國情等因素產(chǎn)量很少，有的已經(jīng)撤資，有的還在支撐。2 0 0 6 年西班牙C O M A N S A 公司與杭州杰牌建設(shè)機(jī)械有限公司合資成立杭州科曼薩杰牌建設(shè)機(jī)械有限公司，首期投資2040萬美元，已經(jīng)投入生產(chǎn)，成效如何還有待觀察。2 存在的主要問題我國塔機(jī)行業(yè)經(jīng)過50 年的發(fā)展，與先進(jìn)國家之間的差距大為縮小，但在總體的結(jié)構(gòu)

37、、性能、質(zhì)量等方面與國外相比還存在一定問題，尤其在制造質(zhì)量及可靠性方面仍有較大差距。塔機(jī)制造廠總數(shù)雖多達(dá)400余家，但具備雄厚實(shí)力的并不多；塔機(jī)產(chǎn)量巨大但質(zhì)量參差不齊，銷量主要還是集中在中小型塔機(jī)上。1）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理我國至今累計(jì)生產(chǎn)了近20 萬臺(tái)塔機(jī)，但型號(hào)并不多，絕大部分型號(hào)大同小異，大型、特大型塔機(jī)短缺，中、小型過剩。原因之一是技術(shù)法規(guī)限制了產(chǎn)品開發(fā)。20世紀(jì)80年代，我國出于便于統(tǒng)一管理，方便客戶選擇的初衷，出臺(tái)了型號(hào)分類標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范性雖然強(qiáng)了，但很大程度上制約了塔機(jī)產(chǎn)品的豐富性和技術(shù)進(jìn)步，在市場(chǎng)上打得頭破血流。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，產(chǎn)品型號(hào)定死了，開發(fā)受到局限，新品種自然少了。而發(fā)達(dá)國家市場(chǎng)需

38、要什么就開發(fā)什么，小到只有12tm 的微型塔機(jī)，大到5 000tm 的特大塔機(jī)，群雄爭(zhēng)霸，各具特色。發(fā)達(dá)國家普遍應(yīng)用的快裝塔機(jī)在我國還很少見。2000 年之后，標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，為塔機(jī)的發(fā)展解除了約束，出現(xiàn)了多品種、多規(guī)格的新局面。2）產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。目前國內(nèi)塔機(jī)產(chǎn)量很大，有的產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量較好，有的產(chǎn)品則存在較多的設(shè)計(jì)和質(zhì)量問題，這是因?yàn)樗C(jī)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)能力水平相差懸殊。有一部分是技術(shù)能力雄厚、產(chǎn)品質(zhì)量有保證的知名企業(yè)；有些是具有一定技術(shù)、生產(chǎn)能力的中型生產(chǎn)企業(yè)，還有一些企業(yè)的工藝裝備、技術(shù)力量較差，以低廉的價(jià)格和非正規(guī)手段切入市場(chǎng)，對(duì)正規(guī)生產(chǎn)廠家造成巨大的沖擊。伴隨建筑市場(chǎng)的繁榮，大量

39、中小建筑企業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，由于缺乏長(zhǎng)運(yùn)規(guī)劃，資金不雄厚，冒險(xiǎn)購入技術(shù)含量低，質(zhì)量不高的的便宜塔機(jī)，加之使用管理不完善，給安全施工生產(chǎn)留下巨大隱患。3）多頭管理，政府審批多元化，檢查、許可、驗(yàn)收者多，負(fù)責(zé)任者寡，制度法規(guī)多，貫徹執(zhí)行少。在一些地方，收了費(fèi)，什么樣的產(chǎn)品、什么樣的企業(yè)都可以取得市場(chǎng)準(zhǔn)入資質(zhì)，為不合法的企業(yè)披上了合法的外衣甚至耀眼的光環(huán)，為劣質(zhì)產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)開了方便之門。3 我國塔機(jī)行業(yè)前景展望隨著國內(nèi)大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷上馬，新農(nóng)村建設(shè)的展開，大、中、小型塔機(jī)將長(zhǎng)期看好，大、中、小型企業(yè)并存的狀況將長(zhǎng)期存在。應(yīng)繼續(xù)提高大中型塔機(jī)技術(shù)含量和質(zhì)量水平，滿足大型重點(diǎn)工程需要，開拓國際市場(chǎng)；整頓

40、提高中小型塔機(jī)，提高塔機(jī)的安全可靠性。社會(huì)的發(fā)展、建筑型式和建筑材料的變化決定了施工方法與工藝的改變，這3 個(gè)要素決定了塔機(jī)的型式與功能必須改變。目前塔機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì)如下。3.1帶載動(dòng)臂變幅塔機(jī)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁現(xiàn)代的建筑單體體積巨大，高度增加，使得建筑材料發(fā)生了重大變化，由原來的鋼筋砼為主，變?yōu)橐凿摻Y(jié)構(gòu)為主，單體構(gòu)件重量越來越重。小車變幅塔機(jī)由于起重量小不能勝任，因此動(dòng)臂帶載變幅塔機(jī)重返舞臺(tái)，但動(dòng)臂起重機(jī)非歷史上的動(dòng)臂起重機(jī)，主要區(qū)別在于：起重量大，由原來的10t左右，加大到2450t；由原來的定幅吊載變?yōu)閹лd變幅，此類塔機(jī)具有小車變幅塔機(jī)工作效率高又兼有動(dòng)臂塔機(jī)起重量大的特點(diǎn)；社會(huì)的發(fā)展對(duì)公共

41、安全提出了更高的要求，在歐洲、美國、日本均有明確的法規(guī)，不允許起重臂外伸至非施工公共區(qū)域如道路、其它建筑物的上方，即所稱的施工空域限定條款，而能夠滿足此要求的動(dòng)臂變幅塔機(jī)有突出的優(yōu)勢(shì)。3.2平頭塔機(jī)需求增加在城市大型建筑群施工中，群塔集中作業(yè)是加快施工進(jìn)度，保證構(gòu)件吊裝需求的必然結(jié)果。群塔作業(yè)也必然帶來塔機(jī)作業(yè)空間干涉問題，平頭塔由于無塔頂，高度降低，為解決干涉問題創(chuàng)造了一定的條件，此外，由于平頭塔臂架無拉桿，為安裝和組合設(shè)計(jì)、模數(shù)化生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。3.3中小型快速架設(shè)塔機(jī)亟待開發(fā)建筑體量的大小和單體構(gòu)件的輕重，決定了應(yīng)使用的塔機(jī)的型式和大小。中低層小體量的建筑單體構(gòu)件重量輕、工期短，經(jīng)濟(jì)合理

42、的起重機(jī)應(yīng)該是架設(shè)快速、轉(zhuǎn)移方便的快速架設(shè)塔機(jī)，這一點(diǎn)已被發(fā)達(dá)國家的多年實(shí)踐所證明。國際上10層以下的小體量建筑廣泛使用快速架設(shè)塔機(jī)，設(shè)備周轉(zhuǎn)快，使用率高，綜合效益好?？焖偌茉O(shè)塔機(jī)的產(chǎn)量占塔機(jī)總產(chǎn)量的6070；品種多達(dá)幾十種。而我國快架塔品種只有二三個(gè)，產(chǎn)量不足總產(chǎn)量的1，不管建筑大小，都使用固定式塔機(jī)，無論從設(shè)備利用率，還是綜合成本都非常不合理。因此應(yīng)及時(shí)開發(fā)快架塔以滿足市場(chǎng)需求。3.4塔機(jī)安全技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用迫在眉睫中國是全世界塔機(jī)需求大國、生產(chǎn)大國。同時(shí)令人不得不接受的現(xiàn)實(shí)是塔機(jī)事故大國。事故的原因多種多樣，但最根本的一條是我們安全技術(shù)落后，早在上世紀(jì)90 年代，歐洲、美國已普遍開始應(yīng)用

43、起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)和群塔防碰撞系統(tǒng)，并在90 年代末列入強(qiáng)制性法規(guī)。此項(xiàng)技術(shù)的意義重大，普遍應(yīng)用使機(jī)械事故和人身事故下降了90多，被稱為塔機(jī)安全技術(shù)的一次革命。我國已成為塔機(jī)出口大國，凡進(jìn)入歐洲、美國及俄羅斯、烏克蘭、白俄羅斯等國的產(chǎn)品都必須裝備安全監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)我國塔機(jī)出口形成技術(shù)壁壘，因此無論是從國際發(fā)展趨勢(shì)，還是從我國塔機(jī)事故多發(fā)的嚴(yán)峻現(xiàn)實(shí)，盡快研發(fā)安全監(jiān)控系統(tǒng)和防碰撞系統(tǒng)都是迫在眉睫的主攻方向。根據(jù)施工需要，開發(fā)多種結(jié)構(gòu)型式的塔機(jī)產(chǎn)品，平頭式、動(dòng)臂式塔機(jī)近幾年得到了快速發(fā)展。動(dòng)臂式塔機(jī)由于臂架可在一定范圍內(nèi)變動(dòng)，非常適合密集及狹窄地區(qū)施工，有獨(dú)特的施工特點(diǎn)，因此越來越受到重視。在一些

44、超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑施工中（如上海環(huán)球金融中心、央視新大廈、國貿(mào)三期等）國內(nèi)已經(jīng)進(jìn)口了多臺(tái)澳大利亞F A V C O 公司的大型動(dòng)臂塔機(jī)，應(yīng)該引起生產(chǎn)廠家的重視。提高塔機(jī)技術(shù)含量，加強(qiáng)塔機(jī)智能化、人性化技術(shù)及塔機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)塔機(jī)運(yùn)行狀態(tài)全參數(shù)監(jiān)控與故障診斷，保證塔機(jī)的安全使用和科學(xué)管理，避免安全事故的發(fā)生。塔機(jī)這種古老的建筑機(jī)械，仍將會(huì)不斷演繹新的篇章。發(fā)布時(shí)間：2009-6-29 9:36:27發(fā)布人: 牛振中/msg/news.asp?id=746228&member_id=11042572、機(jī)械工程以下關(guān)于機(jī)械工程專業(yè)介紹摘自于網(wǎng)絡(luò)百科全書W

45、ikipedia，有興趣者可以找到更多的資料。Mechanical engineeringMechanical engineers design and build engines and power plants.structures and vehicles of all sizes.Mechanical Engineering is an engineering discipline that was developed from the application of principles from physics and materials science. Mechanical en

46、gineering involves the analysis, design, manufacturing, and maintenance of various systems. It is one of the oldest and broadest engineering disciplines.The field requires a solid understanding of core concepts including mechanics, kinematics, thermodynamics, fluid mechanics, materials science, and

47、energy. Mechanical engineers use the core principles as well as other knowledge in the field to design and analyze manufacturing plants, industrial equipment and machinery, heating and cooling systems, motor vehicles, aircraft, watercraft, robotics, medical devices and more.DevelopmentApplications o

48、f mechanical engineering are found in the records of many ancient and medieval societies throughout the globe. In ancient Greece, the works of Archimedes (287 BC212 BC) and Heron of Alexandria (c. 1070 AD) deeply influenced mechanics in the Western tradition. In China, Zhang Heng (78139 AD) improved

49、 a water clock and invented a seismometer, and Ma Jun (200265 AD) invented a chariot with differential gears. The medieval Chinese horologist and engineer Su Song (10201101 AD) incorporated an escapement mechanism into his astronomical clock tower two centuries before any escapement could be found i

50、n clocks of medieval Europe, as well as the worlds first known endless power-transmitting chain drive. During the years from 7th to 15th century, the era called the Islamic golden age, there have been remarkable contributions from Muslims in the field of mechanical technology, Al-Jazari, who was one

51、 of them wrote his famous Book of Knowledge of Ingenious Mechanical Devices in 1206 presented many mechanical designs. He is also considered to be the inventor of such mechanical devices which now form the very basic of mechanisms, such as crank and cam shafts. During the early 19th century in Engla

52、nd and Scotland, the development of machine tools led mechanical engineering to develop as a separate field within engineering, providing manufacturing machines and the engines to power them. The first British professional society of mechanical engineers was formed in 1847, thirty years after civil

53、engineers formed the first such professional society. In the United States, the American Society of Mechanical Engineers (ASME) was formed in 1880, becoming the third such professional engineering society, after the American Society of Civil Engineers (1852) and the American Institute of Mining Engi

54、neers (1871). The first schools in the United States to offer an engineering education were the United States Military Academy in 1817, an institution now known as Norwich University in 1819, and Rensselaer Polytechnic Institute in 1825. Education in mechanical engineering has historically been base

55、d on a strong foundation in mathematics and science. The field of mechanical engineering is considered among the broadest of engineering disciplines. The work of mechanical engineering ranges from the depths of the ocean to outer space.EducationDegrees in mechanical engineering are offered at univer

56、sities worldwide. In Bangladesh, China, India, Nepal and North America, mechanical engineering programs typically take four to five years and result in a Bachelor of Science (B.Sc), Bachelor of Technology (B.Tech), Bachelor of Engineering (B.Eng), or Bachelor of Applied Science (B.A.Sc) degree, in o

57、r with emphasis in mechanical engineering. In Spain, Portugal and most of South America, where neither BSc nor BTech programs have been adopted, the formal name for the degree is Mechanical Engineer, and the course work is based on five or six years of training. In Italy the course work is based on five years of training; but in order to qualify as an Engineer you have to pass a state exam at the end of the course.In the U.S., most undergraduate mechanical engineering programs are accredited by the Accreditation Board for En