1.1项目背景（国内外的研究现状分析）

随着我国重工业的的快速发展，大量的大型基础设施需要去完善，国内中大吨位工程起重机的市场需求增长显著。大型起重设备已由过去单一的运行方式，逐步扩大发展成为以高性能、更安全可靠的大型起重机为核心的吊装设备。而且大型起重机机动性和作业灵活性等特点也深受业内的青睐。

目前，国外门座式起重机产品型号比较完善，技术先进，具有很高的市场占有率。欧美厂家生产的门座式起重机整体以及各个方面都非常好。它不仅满足了大吨位的需要，而且结构设计新颖、安全性能可靠、设备稳定性高。更重要的是它们在大吨位产品上安装了全球定位系统，进行实时监控。日本厂家的门座式起重机产品与欧美国家的产品相比，在技术上还存在着较大的差距，但日本产品的制作精细化程度很高，有一些经验以及态度值得我们学习^[1]。

但是目前国内对大型起重机的研究，还存在一些不足。国内起重机的设计注重的主要是产品的功能，现在我们在设计方面的经验相对来说比较成熟，但可能在细节设计上还不够完美，而且加工制造工艺存在差距。

目前，不光是起重机械，智能化与数字化已经在越来越多的方面普及开来。产品智能化和数字化的应用及发展将使社会的生产模式和产业形态发生重大变革，是新工业革命的核心所在^[3,4,5]。智能化的起重机制造旨在将传统的起重机打造成具有自动化、信息化及智能化功能的搬运机器人。今后的全自动起重机将采用高性能传感器、自学习系统、起重机大数据平台、物联网技术、人工智能驾驶技术、可视化图像技术等一系列高端技术，实现起重机的全方位智能化。我国起重机的智能化与数字化应用技术处于起步阶段，如传统的起重机吊运货物时，需要有专人摘取挂钩，然后工作人员将挂钩挂在吊具上进行物料运输。如果该起重机进行了智能化改进，则只需要传感器结合控制技术便可以实现吊钩的摘取与挂接。

随着近年来计算机的迅猛发展，设计方式也有了很大变化，在一系列设计软件的辅助下，工程设计也越来越精细化。目前应用最广泛方法为有限元方法、有限差分法等。虚拟设计中比较重视的是计算机虚拟现实系统环境中的虚拟设计 (VD) 技术^[6,7,20]。同时还有虚拟样机技术等来仿真，更优化了设计过程。

现在，绿色环保的理念在人们心中越来越强，机械产品引用绿色设计理念^[8,9]，也是符合潮流的一种举措，势必会产生更大的影响力。虽然各个国家面临的国情不同，发展水平不一致，但都有解决环境、资源和可持续发展的共同要求。虽然绿色设计方法在不断完善和发展的，但要真正要实现机械产品的绿色设计，还需要社会各界人士广泛参与进行更多的试验与探索。不仅为企业自身带来效益，也顺应了可持续续发展战略，更是为地球的生态保护提供了保障。

起重机回转机构是非常重要的工作机构，一旦发生故障，极易导致严重的安全事故，维修也是非常困难^[10，11]。传统的调速方法如绕线式异步电动机转子串电阻调速、晶闸管定子调压调速和串级调速等。这些调速方法的共同缺点是绕线式异步电动机有集电环和电刷，它们要求定期维护，由于集电环和电刷引起的故障较多，加上大量继电器、接触器的使用，致使现场维护量较大，调速系统的故障率较高。而且回转机构由于制造安装的精度不足，大小齿轮间存在一定间隙，在制动时会产生振动冲击，加速齿轮失效^[12]。回转机构的由于本身工作特性，启动、制动频繁，在突然启动或制动或者突然打反车是会造成过大冲击载荷，非常容易引发故障^[13]。

这就要求在设计过程中不但要考虑保证机构运行可靠，还要考虑制造机加工安装条件。可以结合PLC控制系统还有有限元的分析方法^[14]来辅助，在回转机构中添加阻尼元件来控制其在制动过程中的振动响应、消耗冲击能量，进而改善回转机构制动过程中回转机构制动造成的大小齿轮啮合时产生的冲击力较大的现象，也是行之有效的。采用液压控制系统，可以实现平稳控制，以及更好的调速性能^[15]。在设计时，也要好好考虑各种参数的选取，过于保守会造成不必要的浪费^[16,18,19]。

如今VR技术发展迅速，在各个领域大放异彩。在起重机操作培训方面，仿真培训系统可以为培训人员提供仿真度非常高模拟训练，有助于培训人员快速的适应。并且这种方式能耗低，效率高，安全可靠，同时也是对起重机的一种良好保护^[17]。