我国历史文化悠久，远在商朝时期就出现了桔槔，它是一种利用了简单杠杆平衡原理的汲水工具，这是起重机最初的雏形[3]。后来的独杆式钢管桅杆和独杆格构式桅杆的出现，正是由于钢铁制造技术的出现，而且使桅杆下端支撑由原来的固定式木质转变为可转动的金属球头铰接式。不仅改良了桅杆整体的受力情况，还能够通过转动一定的角度来增加起重桅杆的作业范围，这是桅杆起重技术的一个突破[1]。

现今起重机械行业中的人字桅杆、三脚桅杆和龙门桅杆是桅杆起重技术的又一改进和创新，它们使独杆式桅杆的一个支点变为两、三个支点，改善了桅杆的受力情况，增加了桅杆的承载能力，提升了桅杆起重机的起重量[4]。

由于桅杆起重机结构及应用的特殊性，其中某些零部件的设计未能包含于现行规范之中。在实际工程中，由于这些零部件设计时计算不便，很多未能进行合理的结构设计及强度、刚度和稳定性校核。所以相对国外来说，我国起重机的设计方法落后，设计过程缓慢，导致我国起重机与国外先进国家相比“粗、大、笨”，消耗了过多的材料和能源，严重影响了我国起重机产品的竞争力[5,6]。

国外的起重机械行业的技术已非常成熟与完善，起重机械也随之得到了较快的发展。目前工程起重机械的设计与制造技术处于领先地位的主要有德国、美国和日本。例如常规轮式起重机和履带起重机，主要生产公司有德国的 LIEBHERR(利勃海尔)和DEMAG(德马格)；美国的Manitowoc(马尼托瓦 克)和Grove(格鲁夫)；日本的TADANO(多用野)、HITACHI(日立)和KATO(加藤)等国外的大型工程机械企业。这些公司的产品历经几十年研发与改进已形成了系列化的产品[7]。

桅杆起重机属于特种起重机的范畴，由于它的特殊构造和特殊的应用场合，国内公司在这方面都没有系列化设计的产品，但是利勃海尔和马尼托瓦克公司在此方面做了不少研究工作。为了改善桅杆的受力情况，增设了超起臂架，加大了变幅系统的力臂，改善了变幅系统的受力，从而改善了桅杆的受力，提高了起重机的起重性能。他们在以前设计桅杆的基础上，不仅使桅杆在结构设计上更加的优化、更加的合理，而且他们都致力于将桅杆起重机设计成为机电一体化现代的机械[8,9]。

目前在国外的研究中，德国的桅杆式起重机基本用PLC控制实现了桅杆式起重机的竖立、工作、拆除等，可以最大限度的减少了大误差对吊装过程的影响这些误差，而这些大误差基本上是由于人工操作产生的，而且国外的发达国家的桅杆起重机的起升重量也比我国国内的大很多[10,11]。

1.3 研究内容

本课题设计的起重机外伸臂与主臂架之间采用销轴连接方式，为了方便主臂架运输；然后对吊臂结构进行有限元设计验证。以达到在满足强度和刚度的条件下使起重机的质量最小。

1.4  起重机在机械中的应用

    起重机械是一种空间运输设备，主要作用是完成重物的位移。它可以减轻劳动强度，提高劳动生产率。起重机械是现代化生产不可缺少的组成部分，有些起重机械还能在生产过程中进行某些特殊的工艺操作，使生产过程实现机械化和自动化。

    起重机械帮助人类在征服自然改造自然的活动中，实现了过去无法实现的大件物件的吊装和移动，如重型船舶的分段组装，化工反应塔的整体吊装，体育场馆钢屋架的整体吊装等。

   在一般情况下，起重机械工程，材料，运输和卸载顺序，每个对应的机构是间歇的。起重机主要用于输送成件物品，装入抓斗后的材料有，煤炭，矿石，粮食等，装入容器后的材料有钢液等其他液体材料。有些起重机械如电梯也可用来载人。在某些使用场合，起重设备还是主要的作业机械，例如在港口和车站装卸物料的起重机就是主要的作业机械。